本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，具體地，涉及一種進(jìn)氣組件及反應(yīng)腔室。

背景技術(shù)：

等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(Plasma enhanced chemical vapor deposition，簡(jiǎn)稱(chēng)PECVD)是采用等離子體技術(shù)制備薄膜的重要手段之一。其借助等離子體離化工藝氣體，使工藝氣體產(chǎn)生的自由基、離子等活性物質(zhì)在基片表面產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)獲得薄膜。平板型PECVD設(shè)備由于具有基片承載面積大、薄膜生長(zhǎng)均勻性好等優(yōu)點(diǎn)成為半導(dǎo)體等工業(yè)常用的設(shè)備之一。

圖1為現(xiàn)有的平板型PECVD設(shè)備的剖視圖。請(qǐng)參閱圖1，該P(yáng)ECVD設(shè)備主要包括反應(yīng)腔室1、上電極和下電極。其中，下電極包括用于承載晶片3的基座2，該基座2接地，且在基座2內(nèi)設(shè)置有用于加熱晶片3的加熱裝置(圖中未示出)。上電極包括電極板4和進(jìn)氣板5，其中，該電極板4設(shè)置在反應(yīng)腔室1的頂部，且具有進(jìn)氣口6，該進(jìn)氣口6與工藝氣體源8連接。并且，電極板4通過(guò)匹配器9與射頻電源10電連接。進(jìn)氣板5設(shè)置在電極板4的下方，且與電極板4之間形成勻流腔7，并且該進(jìn)氣板5采用金屬材料制成，且在下表面排布若干小孔，各個(gè)小孔與勻流腔7相連通。在進(jìn)行工藝的過(guò)程中，由工藝氣體源8提供的工藝氣體經(jīng)由進(jìn)氣口6進(jìn)入勻流腔7，并向反應(yīng)腔室的四周方向擴(kuò)散，然后經(jīng)進(jìn)氣板5的各個(gè)小孔進(jìn)入反應(yīng)腔室1內(nèi)。開(kāi)啟射頻電源10，其通過(guò)匹配器9向電極板4加載射頻功率，以激發(fā)反應(yīng)腔室1內(nèi)的工藝氣體形成等離子體。

由于上述進(jìn)氣板5采用金屬材料制作，且各個(gè)小孔的直徑小、深度高，即，各個(gè)小孔的內(nèi)部空間狹長(zhǎng)，這不僅使得小孔內(nèi)部的氣壓 明顯高于反應(yīng)腔室內(nèi)的氣壓，導(dǎo)致小孔處的局域等離子體密度要高于其他位置，而且各個(gè)小孔還會(huì)對(duì)反應(yīng)腔室1內(nèi)的電場(chǎng)均勻性產(chǎn)生影響，即，在進(jìn)氣板5上，各個(gè)小孔所在區(qū)域的電場(chǎng)強(qiáng)度一般高于非小孔區(qū)域，導(dǎo)致各個(gè)小孔受到離子轟擊的密度和能量要高于進(jìn)氣板上的非小孔區(qū)域，較高的離子轟擊密度和能量造成小孔產(chǎn)生物理刻蝕或者放電(arcing)現(xiàn)象，這不僅帶來(lái)了產(chǎn)生顆粒、鍍膜均勻性和穩(wěn)定性降低等問(wèn)題，局部小孔損壞就需要更換整個(gè)電極板4，進(jìn)而增加了使用成本。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明旨在至少解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問(wèn)題之一，提出了一種進(jìn)氣組件及反應(yīng)腔室，其不僅可以提高工藝均勻性和工藝穩(wěn)定性，而且還可以降低設(shè)備的使用成本。

為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的而提供一種進(jìn)氣組件，設(shè)置在反應(yīng)腔室內(nèi)的頂部，且包括進(jìn)氣板，還包括間隔分布在所述進(jìn)氣板中的多個(gè)進(jìn)氣件，所述進(jìn)氣件采用絕緣材料制作，且與所述進(jìn)氣板可拆卸地連接；在所述進(jìn)氣件中設(shè)置有進(jìn)氣孔，用以向所述反應(yīng)腔室內(nèi)輸送工藝氣體。

優(yōu)選的，所述進(jìn)氣孔包括由上而下依次設(shè)置的上孔和下孔，且二者同軸；所述下孔的直徑小于等離子體的鞘層厚度的兩倍，所述下孔的深度小于所述下孔直徑的七倍；所述上孔的直徑大于所述下孔的直徑。

優(yōu)選的，在所述進(jìn)氣板中設(shè)置有多個(gè)沿其厚度貫穿的螺紋孔，且在各個(gè)進(jìn)氣件的外周壁上設(shè)置有外螺紋；各個(gè)所述進(jìn)氣件通過(guò)所述外螺紋一一對(duì)應(yīng)地與各個(gè)所述螺紋孔螺紋連接。

優(yōu)選的，在所述進(jìn)氣件的上表面，且與所述上孔相對(duì)應(yīng)的位置處設(shè)置有拆裝槽。

優(yōu)選的，在所述進(jìn)氣件的下表面，且與所述下孔相對(duì)應(yīng)的位置處設(shè)置有拆裝槽。

優(yōu)選的，所述進(jìn)氣件采用由螺柱和螺釘頭組成的螺釘結(jié)構(gòu)，且 所述外螺紋設(shè)置在所述螺柱的外周壁上；所述螺紋孔為沉頭孔，且與所述螺釘結(jié)構(gòu)相配合。

優(yōu)選的，所述多個(gè)進(jìn)氣件分布在所述進(jìn)氣板不同半徑的圓周上，且同一圓周上的各個(gè)進(jìn)氣件均勻分布。

優(yōu)選的，所述進(jìn)氣件的下表面與所述進(jìn)氣板的下表面相平齊，所述進(jìn)氣件的上表面與所述進(jìn)氣板的上表面相平齊。

優(yōu)選的，所述進(jìn)氣組件還包括電極板，所述電極板設(shè)置在所述進(jìn)氣板上方，且與所述進(jìn)氣板之間形成勻流腔，并且在所述電極板上設(shè)置有進(jìn)氣口，用以向所述勻流腔輸送工藝氣體。

作為另一個(gè)技術(shù)方案，本發(fā)明還提供一種反應(yīng)腔室，包括設(shè)置在其頂部的進(jìn)氣組件，用于向所述反應(yīng)腔室的內(nèi)部輸送工藝氣體，所述進(jìn)氣組件采用本發(fā)明提供的上述進(jìn)氣組件。

本發(fā)明具有以下有益效果：

本發(fā)明提供的進(jìn)氣組件，其通過(guò)在進(jìn)氣板中間隔分布多個(gè)進(jìn)氣件，該進(jìn)氣件采用絕緣材料制作，可以有效降低進(jìn)氣孔處的電場(chǎng)強(qiáng)度，從而各個(gè)進(jìn)氣孔受到離子轟擊的密度和能量降低，進(jìn)而可以減少進(jìn)氣孔產(chǎn)生的放電現(xiàn)象，從而可以提高工藝均勻性和工藝穩(wěn)定性。另外，通過(guò)將各個(gè)進(jìn)氣件與進(jìn)氣板可拆卸地連接，在局部進(jìn)氣孔損壞時(shí)，可以?xún)H更換損壞的進(jìn)氣孔所在進(jìn)氣件，而無(wú)需更換整個(gè)電極板，從而可以降低設(shè)備的使用成本

本發(fā)明提供的反應(yīng)腔室，其通過(guò)采用本發(fā)明提供的進(jìn)氣組件，不僅可以提高工藝均勻性和工藝穩(wěn)定性，而且還可以降低設(shè)備的使用成本。

附圖說(shuō)明

圖1為現(xiàn)有的平板型PECVD設(shè)備的剖視圖；

圖2A為本發(fā)明實(shí)施例提供的進(jìn)氣組件的俯視圖；

圖2B為本發(fā)明實(shí)施例提供的進(jìn)氣組件的剖視圖；

圖3A為本發(fā)明實(shí)施例中的單個(gè)進(jìn)氣件的剖視圖；

圖3B為本發(fā)明實(shí)施例中的單個(gè)進(jìn)氣件的俯視圖；

圖4為本發(fā)明實(shí)施例提供的進(jìn)氣組件具有電極板的剖視圖；

圖5為本發(fā)明實(shí)施例的一個(gè)變型實(shí)施例采用的單個(gè)進(jìn)氣件的剖視圖。

具體實(shí)施方式

為使本領(lǐng)域的技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明的技術(shù)方案，下面結(jié)合附圖來(lái)對(duì)本發(fā)明提供的進(jìn)氣組件及反應(yīng)腔室進(jìn)行詳細(xì)描述。

圖2A為本發(fā)明實(shí)施例提供的進(jìn)氣組件的俯視圖。圖2B為本發(fā)明實(shí)施例提供的進(jìn)氣組件的剖視圖。請(qǐng)一并參閱圖2A和圖2B，進(jìn)氣組件設(shè)置在反應(yīng)腔室內(nèi)的頂部，用以向反應(yīng)腔室內(nèi)通入工藝氣體，其包括進(jìn)氣板11，且采用金屬材料制作，用以起到輸送工藝氣體的作用的同時(shí)，還用作上電極，即，通過(guò)向進(jìn)氣板11加載射頻功率，可以激發(fā)反應(yīng)腔室內(nèi)的工藝氣體形成等離子體。而且，在進(jìn)氣板11中間隔分布有多個(gè)進(jìn)氣件12，該進(jìn)氣件12采用絕緣材料制作，且與進(jìn)氣板11可拆卸地連接，并且在進(jìn)氣件12中設(shè)置有進(jìn)氣孔13，工藝氣體經(jīng)由該進(jìn)氣孔13流入反應(yīng)腔室的內(nèi)部。

通過(guò)在進(jìn)氣板11中間隔分布多個(gè)進(jìn)氣件12，該進(jìn)氣件12采用絕緣材料制作，可以有效降低進(jìn)氣孔13處的電場(chǎng)強(qiáng)度，從而各個(gè)進(jìn)氣孔13受到離子轟擊的密度和能量降低，進(jìn)而可以減少進(jìn)氣孔13產(chǎn)生的放電現(xiàn)象，從而可以提高工藝均勻性和工藝穩(wěn)定性。另外，通過(guò)將各個(gè)進(jìn)氣件12與進(jìn)氣板11可拆卸地連接，在局部進(jìn)氣孔13損壞時(shí)，可以?xún)H更換損壞的進(jìn)氣孔13所在進(jìn)氣件12，而無(wú)需更換整個(gè)電極板11，從而可以降低設(shè)備的使用成本。需要說(shuō)明的是，由于在進(jìn)氣板11的下表面上，各個(gè)進(jìn)氣件12所占表面積相對(duì)于其余表面積較小，因而各個(gè)進(jìn)氣件12對(duì)與之相鄰的進(jìn)氣板11的金屬部分具有的電場(chǎng)影響可以忽略不計(jì)。

優(yōu)選的，多個(gè)進(jìn)氣件12的分布方式如圖2A所示，多個(gè)進(jìn)氣件12分布在進(jìn)氣板11的不同半徑的圓周上，且同一圓周上的各個(gè)進(jìn)氣件12均勻分布，從而可以均勻地向反應(yīng)腔室內(nèi)輸送工藝氣體。當(dāng)然，在實(shí)際應(yīng)用中，多個(gè)進(jìn)氣件還可以根據(jù)具體情況采用其他任意分布方 式。

下面對(duì)單個(gè)進(jìn)氣件12的具體結(jié)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)描述。具體地，圖3A為本發(fā)明實(shí)施例中的單個(gè)進(jìn)氣件的剖視圖。圖3B為本發(fā)明實(shí)施例中的單個(gè)進(jìn)氣件的俯視圖。請(qǐng)一并參閱圖3A和圖3B，進(jìn)氣件12沿進(jìn)氣板11的厚度貫穿進(jìn)氣板11，且進(jìn)氣件12的下表面與進(jìn)氣板11的下表面相平齊，進(jìn)氣件12的上表面與進(jìn)氣板11的上表面相平齊，以有利于進(jìn)氣件12的裝卸。進(jìn)氣孔13用于向反應(yīng)腔室內(nèi)輸送工藝氣體，其包括由上而下依次設(shè)置的上孔132和下孔131，且二者同軸。其中，下孔131與反應(yīng)腔室相連通，且為了防止等離子體逆向進(jìn)入下孔131內(nèi)，以抑制在下孔131內(nèi)產(chǎn)生的放電現(xiàn)象，下孔131的直徑D小于等離子體的鞘層厚度的兩倍，下孔131的深度H小于下孔直徑D的七倍。優(yōu)選的，下孔131的直徑D小于0.8mm。上孔132的直徑大于下孔131的直徑D，以便于工藝氣體流入下孔131中。當(dāng)然，在實(shí)際應(yīng)用中，進(jìn)氣孔13還可以采用沿進(jìn)氣件的厚度貫穿的直通孔。

在本實(shí)施例中，進(jìn)氣件12與進(jìn)氣板11螺紋連接。具體地，在進(jìn)氣板11中設(shè)置有多個(gè)沿其厚度貫穿的螺紋孔，且在各個(gè)進(jìn)氣件12的外周壁上設(shè)置有外螺紋，各個(gè)進(jìn)氣件12通過(guò)該外螺紋一一對(duì)應(yīng)地與各個(gè)螺紋孔螺紋連接，從而實(shí)現(xiàn)進(jìn)氣件12與進(jìn)氣板11的可拆卸連接。

優(yōu)選的，在進(jìn)氣件12的上表面，且與上孔132相對(duì)應(yīng)的位置處設(shè)置有拆裝槽14，以便于使用相應(yīng)的拆裝工具對(duì)進(jìn)氣件12進(jìn)行裝卸。在實(shí)際應(yīng)用中，拆裝槽14的形狀可以根據(jù)拆裝工具的不同設(shè)計(jì)為一字型、十字型、米字型、T型或者六角型等等。需要說(shuō)明的是，在本實(shí)施例中，進(jìn)氣件12的上表面與進(jìn)氣板11的上表面相平齊，但是本發(fā)明并不局限于此，在實(shí)際應(yīng)用中，也可以使進(jìn)氣件12的上表面相對(duì)于進(jìn)氣板11的上表面凸出，且凸出部分的高度等于拆裝槽14的深度。

另外，優(yōu)選的，進(jìn)氣件12采用由螺柱121和螺釘頭122組成的螺釘結(jié)構(gòu)，且在螺柱121的外周壁上設(shè)置有外螺紋。與之相適配的，進(jìn)氣板11中的螺紋孔為由上下兩個(gè)直徑不同的孔組成的階梯孔，即 稱(chēng)為沉頭孔，其中，直徑較小的孔在直徑較大的孔下方，且具有內(nèi)螺紋，并與螺柱121的外螺紋相配合；螺釘頭122位于直徑較大的孔中，且螺釘頭122的下表面與兩個(gè)孔之間形成的階梯面之間具有預(yù)緊力，從而實(shí)現(xiàn)進(jìn)氣件12的鎖緊。由此，通過(guò)使用相應(yīng)的拆裝工具插入上述拆裝槽14中，并旋緊或旋松進(jìn)氣件12，即可實(shí)現(xiàn)進(jìn)氣件12的安裝或卸載，從而有利于使操作更簡(jiǎn)便。

需要說(shuō)明的是，進(jìn)氣件12的結(jié)構(gòu)并不局限于本實(shí)施例所采用的螺釘結(jié)構(gòu)，在實(shí)際應(yīng)用中，進(jìn)氣件還可以采用其他任意結(jié)構(gòu)，例如，進(jìn)氣件還可以為圓柱體，且在該圓柱體的側(cè)壁上設(shè)置外螺紋，與之相適配的，進(jìn)氣板11中的螺紋孔為直通孔，各個(gè)進(jìn)氣件通過(guò)該外螺紋一一對(duì)應(yīng)地與各個(gè)螺紋孔螺紋連接，這同樣可以實(shí)現(xiàn)進(jìn)氣件與進(jìn)氣板的可拆卸連接。

優(yōu)選的，為了進(jìn)一步提高進(jìn)入反應(yīng)腔室內(nèi)的工藝氣體的分布均勻性，進(jìn)氣組件還包括電極板，圖4為本發(fā)明實(shí)施例提供的進(jìn)氣組件具有電極板的剖視圖。請(qǐng)參閱圖4，電極板15設(shè)置在進(jìn)氣板11上方，且與進(jìn)氣板11之間形成勻流腔16，并且在電極板15上設(shè)置有進(jìn)氣口17，該進(jìn)氣口17與工藝氣源18連接，用以將來(lái)自工藝氣源18的氣體向勻流腔16內(nèi)輸送。在進(jìn)行工藝的過(guò)程中，由工藝氣體源18提供的工藝氣體經(jīng)由進(jìn)氣口17進(jìn)入勻流腔16，并向反應(yīng)腔室的四周方向擴(kuò)散，然后經(jīng)進(jìn)氣板11上的各個(gè)進(jìn)氣孔13均勻地進(jìn)入反應(yīng)腔室內(nèi)。另外，電極板15與進(jìn)氣板11之間可利用螺釘固定連接，且二者電導(dǎo)通，以共同用作上電極，并且電極板15通過(guò)匹配器和射頻電源電連接，在進(jìn)行工藝時(shí)，開(kāi)啟射頻電源，其通過(guò)匹配器向電極板15加載射頻功率，以激發(fā)反應(yīng)腔室內(nèi)的工藝氣體形成等離子體。

作為本實(shí)施例的一個(gè)變型實(shí)施例，圖5為本發(fā)明實(shí)施例的一個(gè)變型實(shí)施例采用的單個(gè)進(jìn)氣件的剖視圖。請(qǐng)參閱圖5，本變型實(shí)施例與上述實(shí)施例相比，其區(qū)別僅在于：拆裝槽14的設(shè)置位置不同。

具體地，在本變型實(shí)施例中，拆裝槽14設(shè)置在進(jìn)氣件12的下表面，且與下孔131相對(duì)應(yīng)的位置處。也就是說(shuō)，在本變型實(shí)施例的技術(shù)方案中，進(jìn)氣件12是通過(guò)使用相應(yīng)的拆裝工具自進(jìn)氣件12的下 表面進(jìn)行安裝或拆卸，而上述實(shí)施例中是通過(guò)使用相應(yīng)的拆裝工具自進(jìn)氣件12的上表面進(jìn)行安裝或拆卸。此外，與上述實(shí)施例相類(lèi)似的，進(jìn)氣件12的下表面可以與進(jìn)氣板11的下表面相平齊；或者，也可以使進(jìn)氣件12的下表面相對(duì)于進(jìn)氣板11的下表面凸出，且凸出部分的高度等于拆裝槽14的深度。

綜上所述，本發(fā)明實(shí)施例提供的進(jìn)氣組件，其通過(guò)在進(jìn)氣板中間隔分布多個(gè)進(jìn)氣件，該進(jìn)氣件采用絕緣材料制作，可以有效降低進(jìn)氣孔處的電場(chǎng)強(qiáng)度，從而各個(gè)進(jìn)氣孔受到離子轟擊的密度和能量降低，進(jìn)而可以減少進(jìn)氣孔產(chǎn)生的放電現(xiàn)象，從而可以提高工藝均勻性和工藝穩(wěn)定性。另外，通過(guò)將各個(gè)進(jìn)氣件與進(jìn)氣板可拆卸地連接，在局部進(jìn)氣孔損壞時(shí)，可以?xún)H更換損壞的進(jìn)氣孔所在進(jìn)氣件，而無(wú)需更換整個(gè)電極板，從而可以降低設(shè)備的使用成本

作為另一個(gè)技術(shù)方案，本發(fā)明實(shí)施例還提供一種反應(yīng)腔室，其包括設(shè)置在其頂部的進(jìn)氣組件，用于向反應(yīng)腔室的內(nèi)部輸送工藝氣體，該進(jìn)氣組件采用了本發(fā)明實(shí)施例提供的上述進(jìn)氣組件。

本發(fā)明實(shí)施例提供的反應(yīng)腔室，其通過(guò)采用本發(fā)明實(shí)施例提供的進(jìn)氣組件，不僅可以提高工藝均勻性和工藝穩(wěn)定性，而且還可以降低設(shè)備的使用成本。

可以理解的是，以上實(shí)施方式僅僅是為了說(shuō)明本發(fā)明的原理而采用的示例性實(shí)施方式，然而本發(fā)明并不局限于此。對(duì)于本領(lǐng)域內(nèi)的普通技術(shù)人員而言，在不脫離本發(fā)明的精神和實(shí)質(zhì)的情況下，可以做出各種變型和改進(jìn)，這些變型和改進(jìn)也視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。