用于气体分配的系统和设备的制作方法

1.本公开总体涉及气体分配系统和设备。更具体地，本公开涉及在半导体器件制造期间使用的气体分配系统。


背景技术：

2.在半导体制造过程中，源气体通常经由位于衬底(例如晶片)上方的气体输送孔流入反应室。在源气体流动期间和/或之后，启动真空以通过排气端口从反应室中移除气体或其他副产物。然而，排气端口通常位于反应室内的一个位置，这产生了不均匀或偏置的废气流。这种不均匀的废气流模式会对沉积均匀性产生负面影响，从而导致晶片的电特性变差。


技术实现要素：

3.本技术的实施例可以提供一种气体分配系统，该气体分配系统具有向反应室供应气体源的第一多个孔和围绕第一多个孔并配置为从反应室移除气体的第二多个孔。在一实施例中，随着与主排气通道的距离增加，第二多个孔的直径可以逐渐增加。可替代地或另外，随着与主排气通道的距离增加，相邻孔之间的角度间距可以逐渐减小。
4.在一实施例中，一种气体分配板包括：配置成供应源气体的第一多个孔，其中来自第一多个孔的每个孔具有相同的直径；以及围绕第一多个孔并配置为排出源气体的第二多个孔，其中第二多个孔包括：具有第一直径的第一子集孔；以及具有大于第一直径的第二直径的第二子集孔。
5.在另一实施例中，一种气体分配系统，包括：气体分配板，包括配置为供应源气体的第一多个孔，其中第一多个孔具有第一直径；以及围绕第一多个孔并配置为排出源气体的第二多个孔，其中第二多个孔具有第二直径，并包括：第一子集孔，其在相邻孔之间具有第一间距；以及第二子集孔，其在相邻孔之间具有第二间距，其中第二间距小于第一间距。
6.在又一实施例中，一种气体分配系统包括：气体分配板，包括：配置为供应源气体的第一多个孔，其中来自第一多个孔的每个孔具有相同的直径；第二多个孔，其沿着气体分配板的外边缘以圆形图案布置并围绕第一多个孔，并且配置为排出源气体，其中第二多个孔包括：具有第一直径的第一子集孔；具有大于第一直径的第二直径的第二子集孔；以及位于第一子集孔附近的主排气端口。
附图说明
7.下面参照某些实施例的附图描述这里公开的本发明的这些及其他特征、方面和优点，这些实施例旨在说明而不是限制本发明。
8.图1代表性地示出了根据本技术实施例的系统的截面图；
9.图2代表性地示出了根据本技术实施例的气体分配板的仰视图；
10.图3代表性地示出了根据本技术实施例的气体分配板的仰视图；
11.图4代表性地示出了根据本技术替代实施例的气体分配板的仰视图；
12.图5代表性地示出了根据本技术实施例的气体分配板的仰视图；以及
13.图6代表性地示出了根据本技术实施例的系统的俯视图。
14.应当理解，附图中的元件是为了简单和清楚而示出的，并不一定是按比例绘制的。例如，图中一些元件的相对尺寸可能相对于其他元件被夸大，以帮助提高对本公开的所示实施例的理解。
具体实施方式
15.现在将参考附图，其中相同的附图标记表示本主题公开的相似的结构特征或方面。
16.下面提供的示例性实施例的描述仅仅是示例性的，并且仅是为了说明的目的；以下描述不旨在限制本公开或权利要求的范围。此外，对具有所述特征的多个实施例的叙述并不旨在排除具有附加特征的其他实施例或者包含所述特征的不同组合的其他实施例。
17.本公开总体涉及在半导体器件制造期间使用的气体分配系统。
18.参考图1和3，系统100可以配置用于制造半导体器件。在各种实施例中，系统100可以包括反应室105和气体分配系统125。系统100可进一步包括设置在反应室105内的基座135。基座135可以包括朝上表面，其配置为支撑衬底，比如晶片140。在各种实施例中，基座135可以被加热。
19.在各种实施例中，气体分配系统125(即喷淋头)可以位于基座135的朝上表面上方。在各种实施例中，气体分配系统125可以包括气体分配板120。气体分配板120可以包括第一多个孔(即洞)110和第二多个孔(即洞)115。
20.在各种实施例中，第一多个孔110布置在气体分配板120的中心区域中，距气体分配板120的几何中心300(图3)在第一距离d1内。第一多个孔110通常可以圆形图案布置。第一多个孔110可用于向反应室105中的晶片140供应源气体。源气体可以在第一方向上流动，该第一方向向下穿过第一多个孔110，流向基座135和/或晶片140的朝上表面。第一多个孔110可以包括适合于期望应用、传导/流动要求等的任何数量的孔。此外，来自第一多个孔110的孔可以排或任何其他合适的图案布置。
21.在各种实施例中，第二多个孔115可以布置在气体分配板120的外边缘附近并围绕第一多个孔110。在各种实施例中，第二多个孔115可以单排和圆形图案布置。在各种实施例中，来自第二多个孔115的所有孔可以距气体分配板120的中心点(即几何中心300)第二距离d2，其中第二距离d2大于第一距离d1。
22.第二多个孔115可用于从反应室105排出或移除气体。在各种实施例中，废气流向上并远离基座135和/或晶片140的朝上表面。因此，通过排气的气流可以与源气体的气流相反。第二多个孔115可以包括适合于期望应用、传导/流动要求等的任何数量的孔。
23.在各种实施例中，来自第二多个孔115的孔可以具有可变的间距。在其他实施例中，来自第二多个孔115的孔可以具有可变的直径。在其他实施例中，孔115的直径和相邻孔115之间的角度间距都可以变化。例如，随着孔号增加，孔的直径可以增加，而角度间距可以减小。例如，孔0-9之间的角度间距可以大于孔15-20之间的角度间距。
24.在各种实施例中，参照图2-5，第二多个孔115可以在尺寸(即直径)和/或间距(即角度间距)上变化。来自第二多个孔115的一个孔可被识别为参考孔200。所有剩余的孔可以
相对于参考孔200被识别。例如，参考孔200可被称为“孔0”,而其余孔可通过升序顺序编号来指代。例如，与孔0直接相邻的孔可被称为孔1，下一个直接相邻的孔可被称为孔2等等。
25.在一实施例中，参照图3，第二多个孔115中的每个可以具有相同的直径，比如在3mm至5mm的范围内。在本实施例中，来自第二多个孔115的相邻定位的(即邻近的)孔的第一子集可以由第一角度间距θ分开。例如，孔号0和1可以由第一角度间距θ分开。类似地，孔1和2、2和3、3和4、4和5、5和6、6和7、7和8、8和9可以由第一角度间距θ分开。第一角度间距θ可以在4.5至6度的范围内。
26.此外，来自第二多个孔115的相邻定位的孔的第二子集，例如孔号9和10，可以由第二角度间距分开。类似地，10和11、11和12、12和13、13和14、14和15、15和16、16和17、17和18、18和19、19和20、20和21、21和22、22和23、23和24、24和25可以由第二角度间距分开。因此，在当前情况下，孔号0至9具有相同的角度间距θ，孔号9至25具有相同的角度间距。第二角度间距可以在3到5度的范围内。在各种实施例中，第二角度间距可以小于第一角度间距θ。
27.可替代地，参考图2和下面的表1，角度间距可以随着孔号增加而逐渐减小。例如，如下所述，角度间距可以从孔号0到孔号36逐渐减小。
28.[0029][0030]
表1
[0031]
在各种实施例中，来自第二多个孔115的孔可以具有不同的直径，例如范围从3mm到6mm。例如，参照图4，孔号0至10可以具有相同的第一直径，孔号11至20可以具有相同的第
二直径，其中第二直径大于第一直径。在本实施例中，所有相邻定位的孔可以由第三角度间距α分开。
[0032]
可替代地，参考图2和下面的表2，第二多个孔115可以相同的角度间距分开，而孔115的直径可以随着孔号增加而逐渐增加。
[0033]
[0034][0035]
表2
[0036]
在各种实施例中，参照图5，孔115的直径和相邻孔115之间的角度间距都可以变化。例如，随着孔号增加，孔115的直径可以增加，而角度间距可以减小。在一些情况下，孔115的直径可以逐渐增加，如上面表2中所述。在其他情况下，孔115的直径可以增加，但可以从有限数量的直径中选择，比如2、3、4、5等。例如，前3个孔的直径相同，接下来的3个孔的直径相同，但大于前3个孔的直径等等。
[0037]
在一些情况下，孔115的角度间距可以逐渐减小，如上面表1中所述。在其他情况下，孔115的角度间距可以减小，但可以从有限数量的角度间距中选择，比如2、3、4等。例如，孔0-5可以在相邻孔115之间具有第一角度间距θ，孔5-15可以具有第二角度间距，并且孔15-20可以具有第三角度间距μ(其中)。
[0038]
在各种实施例中，气体分配系统125可以进一步包括排气通道130。来自第二多个孔115的每个孔可以与排气通道130连通。换句话说，排气通道130和第二多个孔115相连以允许气体流过第二多个孔115并进入排气通道130。在各种实施例中，排气通道130仅通过第
二多个孔115进入。
[0039]
在各种实施例中，参照图1和图5，系统100还可以包括位于参考孔200(例如孔号0)处或附近的主排气端口500，以从系统100移除废气。主排气端口500可以连接到位于主排气端口500下游的泵(未示出),以便于排出废气。在各种实施例中，排气通道130连接到主排气端口500，使得来自排气通道130的排气能够流出主排气端口500。
[0040]
在各种实施例中，第二多个孔115的每个孔的直径可以随着距主排气端口500的距离增加而逐渐增加。换句话说，第二多个孔115中更靠近主排气端口500的孔的直径可以小于更远离主排气端口500和/或与之相对的那些孔的直径。例如，孔0-9可以具有比孔15-20更小的直径。
[0041]
在各种实施例中，将相邻定位的孔与第二多个孔115分开的角度间距可随着与主排气端口500的距离增加而逐渐减小。换句话说，第二多个孔115中更靠近主排气端口500的孔之间的角度间距可以大于更远离主排气端口500和/或与之相对的孔之间的角度间距。
[0042]
参考图1和图6，在操作中，源气体可以通过气体分配板120的第一多个孔110脉冲到反应室105中。然后，可以通过气体分配板120的第一多个孔110将吹扫气体脉冲到反应室105中。在源气体和/或吹扫气体的脉冲期间或之间，泵(未示出)可操作成促进经由第二多个孔115从反应室105移除源气体和/或吹扫气体。气体流过第二多个孔115并进入排气通道130。一旦进入排气通道130，气体沿着流动路径600流向主排气端口500并流出系统100。
[0043]
在各种实施例中，参照图6，系统100可以包括多个反应室105，比如具有相应气体分配系统125的第一反应室，该气体分配系统125包括第一多个孔110(a)、排气通道130(a)、主排气端口500(a)、参考孔200(a)和流动路径600(a)，以及具有相应气体分配系统125的第二反应室，该气体分配系统125包括第一多个孔110(b)、排气通道130(b)、主排气端口500(a)、参考孔200(b)和流动路径600(b)。在这种情况下，主排气端口500(a)、500(b)可以相连或者合并成单个排气路径。
[0044]
尽管已经在某些实施例和示例的情况下提供了本公开，但本领域技术人员将理解，本公开延伸到具体描述的实施例之外的其他替代实施例和/或实施例的用途及其明显的修改和等同物。此外，虽然已经详细示出和描述了本公开实施例的多种变型，但基于本公开，在本公开的范围内的其他修改对于本领域技术人员来说将是显而易见的。还预期可以对实施例的具体特征和方面进行各种组合或子组合，并且仍落入本公开的范围内。应当理解，所公开的实施例的各种特征和方面可以彼此组合或替换，以便形成本公开的实施例的不同模式。因此，本公开的范围不应受上述特定实施例的限制。