專利名稱：用于半導(dǎo)體處理的氣體注射系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明大致涉及用于分布?xì)鈶B(tài)物質(zhì)的系統(tǒng)，更具體地說，涉及用于半導(dǎo)體處理的氣體注射系統(tǒng)。
半導(dǎo)體晶片的處理典型地是通過將晶片放在室中，然后向晶片表面暴露于各種化學(xué)物質(zhì)來完成的。物質(zhì)的化學(xué)性能取決于所用處理的類型以及形成于半導(dǎo)體晶片表面上的器件的特性。化學(xué)物質(zhì)一般地是以氣態(tài)形式或者與載體氣體一起被輸送到室中。經(jīng)過幾個(gè)工序以后，使用高強(qiáng)度等離子體，可使形成于晶片表面的各膜層得到增強(qiáng)。
用于向室中提供化學(xué)物質(zhì)的氣體分布裝置典型地包括一封閉空間，它和氣體供應(yīng)入口連接；和多個(gè)噴嘴，用于從封閉空間向室中注射氣體。典型地，封閉空間的背壓在氣體供應(yīng)入口的注射點(diǎn)附近最高。結(jié)果，最靠近注射點(diǎn)的噴嘴提供的氣體的流率比遠(yuǎn)離供應(yīng)入口的噴嘴所提供的氣體的流率高。為了優(yōu)化膜質(zhì)量，最好，氣本分布裝置在晶片整個(gè)表面上提供基本均勻的氣體分布。分布裝置可以用較少、較小的噴嘴，放在供應(yīng)入口附近，以減少從供應(yīng)入口附近進(jìn)入封閉空間的氣體量。為了使從封閉空間進(jìn)入室中的氣體獲得較大的均勻性，有些氣體分布裝置包括一折流板，它將封閉空間分成兩個(gè)室，從而在氣體到達(dá)噴嘴之前，在整個(gè)封閉空間中獲得更加均勻的氣體分布。雖然，封閉空間中氣體分布得到改進(jìn)，但是，折流板的增加又會(huì)增加裝置的成本和復(fù)雜程序，需要使用另外的密封。最好使用能提供基本均勻的氣體供應(yīng)又不需使用折流板或擴(kuò)散板的氣體分布裝置。
可獲得的氣體分布裝置的噴嘴典型地被構(gòu)造成總體上朝晶片的方向注射氣態(tài)物質(zhì)。隨著集成電路的復(fù)雜程度和封裝密度的增加，形成于晶片表面的膜的均勻性變得越來越重要。在晶片表面徑向的成膜速度取決于氣體流率和噴嘴相對(duì)于晶片表面所在區(qū)域的位置和方向等因素。最好有一種氣體分布裝置，其噴嘴被布置來在晶片表面形成基本均勻的膜層。
在提供均勻的氣體分布和控制進(jìn)入室中的氣體物質(zhì)的流動(dòng)方面，噴嘴的設(shè)計(jì)起著重要作用。對(duì)于等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積工藝，最好用高流率來減少完成處理所需的時(shí)間。最好使用能提供氣體物質(zhì)的次聲速、聲速和超聲速流率的噴嘴。
本發(fā)明的主要目的是提供一種氣體注射系統(tǒng)，用于向一處理室中輸送氣態(tài)物質(zhì)。
本發(fā)明的另一目的是提供一種氣體注射系統(tǒng)，用于以一均勻流率向一處理室中輸送氣態(tài)物質(zhì)。
本發(fā)明的另一目的是提供一種氣體注射系統(tǒng)，其整個(gè)封閉空間中具有一基本均勻的背壓。
本發(fā)明的另一目的是提供一種氣體注射系統(tǒng)，它提供一基本均勻的氣體分布。
本發(fā)明的另一目的是提供一種氣體注射系統(tǒng)，用于在晶片表面上形成一具有基本均勻分布的膜。
本發(fā)明的另一目的是提供一種噴嘴，它特別適合于高密度等離子增強(qiáng)沉積工藝。
本發(fā)明總的目的是提供一種可以有效且經(jīng)濟(jì)地制造、安裝和維修的氣體注射系統(tǒng)。
總之，本發(fā)明提供了一種氣體注射系統(tǒng)，它特別適合于向處理室中輸送氣態(tài)物質(zhì)。氣體注射系統(tǒng)包括一封閉空間主體，其中形成有至少一個(gè)封閉空間(plenum)；和多個(gè)噴嘴，用于向上述處理室中注射氣態(tài)物質(zhì)。噴嘴和封閉空間間隔開。一管道結(jié)構(gòu)延伸于上述封閉空間和上述噴嘴之間，用于沿著一迂回通道從上述封閉空間向上述噴嘴輸送上述氣態(tài)物質(zhì)。噴嘴被定位和構(gòu)造成在整個(gè)晶片表面上提供均勻的氣態(tài)物質(zhì)分布。
參考附圖，通過下面的詳細(xì)說明和所附權(quán)利要求書，可以更好地理解本發(fā)明的其它目的和特征。附圖中

圖1是根據(jù)本發(fā)明的氣體注射系統(tǒng)的示意性透視及局部剖視圖，圖中示出的是安裝在一等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積系統(tǒng)中的一種氣體注射系統(tǒng)；圖2是根據(jù)本發(fā)明的氣體注射系統(tǒng)的剖視示意圖；圖3是圖2所示氣體注射系統(tǒng)的主封閉空間的頂視平面示意圖；圖4是圖1所示氣體注射系統(tǒng)的剖視圖；圖5是本發(fā)明氣體注射系統(tǒng)的剖視示意圖；圖6A-C是在成膜過程中半導(dǎo)體晶片上膜輪廓的局部放大示意圖7A-C是本發(fā)明的噴嘴輪廓的局部剖視放大圖。
現(xiàn)在參考附圖中所示的本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行詳述在所有附圖中，相同的部件用相同的參考標(biāo)號(hào)來表示，如圖1所示。
圖1示出了一氣體注射組件10，它特別適合于向處理系統(tǒng)14的室12中輸送氣態(tài)物質(zhì)。處理系統(tǒng)14用于等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積處理，當(dāng)然可以理解，注射組件10也可以和處理晶片的其它工藝一起使用，這些工藝包括化學(xué)氣相沉積；蝕刻；高溫薄膜沉積等，但也不局限于上述工藝。處理系統(tǒng)14總體上包括一室壁16和一包圍室12的頂板18。一支撐組件20在室12中支撐晶片22，以便對(duì)晶片進(jìn)行處理。在優(yōu)選實(shí)施例中，支撐組件20是共同待審申請(qǐng)NO.08/500480中介紹的靜電夾持組件，這里引用來作為參考。然而，如果需要的話，也可以使用其它類型的支撐系統(tǒng)，如一機(jī)械夾盤。一等離子源24固定到頂板18上，它大致上和晶片22軸對(duì)準(zhǔn)，產(chǎn)生等離子，以增強(qiáng)晶片22的處理。等離子源24在共同待審的申請(qǐng)NO.08/500,493中作了詳細(xì)介紹，這里引用作為參考。一真空系統(tǒng)(未顯示)用來使室12排成真空。正如本領(lǐng)域的技術(shù)人員所知道的那樣，真空系統(tǒng)一般包括一真空泵(未顯示)，它通過一接口(未顯示)工作連接(operatively coupled)到室12上。正如申請(qǐng)NO.08/500,493中所介紹的，真空泵大致與室12軸對(duì)準(zhǔn)，以改進(jìn)對(duì)氣體和等離子的流動(dòng)控制。另外，正如本領(lǐng)域的技術(shù)人員所知道的那樣，真空泵可以放在室12的側(cè)面。
氣體注射組件10固定到頂板18下面的室壁16上。在本發(fā)明的實(shí)施例中，注射組件有一環(huán)形結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)的外周表面30固定到室壁上，其內(nèi)表面32形成一貫穿注射組件的中心孔。多個(gè)噴嘴34向處理室中噴射氣體，使氣態(tài)物質(zhì)從注射組件向室的中心軸流動(dòng)。氣體注射組件的環(huán)形結(jié)構(gòu)使氣體圍繞室的周邊均勻分布，同時(shí)，在等離子源24和晶片22之間提供一通道。將注射組件10和等離子流分開，還可以實(shí)現(xiàn)對(duì)等離子密度和氣態(tài)物質(zhì)流動(dòng)的單獨(dú)控制。如圖1中箭頭所示，等離子源24產(chǎn)生的等離子和氣態(tài)物質(zhì)的活性物質(zhì)(active species)向下運(yùn)動(dòng)到位于注射組件10、室壁16和支撐系統(tǒng)20之間形成的射頻場內(nèi)的晶片表面上，在晶片上沉積一層膜。
盡管氣體注射組件10的環(huán)形結(jié)構(gòu)是優(yōu)選的，必須知道的是也可以使用本發(fā)明范疇內(nèi)的其它結(jié)構(gòu)。例如，如果需要的話，注射組件可以是矩形或橢圓形結(jié)構(gòu)。如果需要的話，可以使用一個(gè)或多個(gè)弧形注射裝置來替代一個(gè)在室周邊連續(xù)延伸的注射組件。
本發(fā)明的氣體注射組件10提供了對(duì)沉積在晶片表面的膜的切向輪廓(晶片周邊的厚度)和徑向輪廓(晶片徑向厚度)的優(yōu)化控制。當(dāng)氣體通過噴嘴34以不同的流率進(jìn)行注射時(shí)，可以得到切向輪廓的各種變化。散射角α(圖4)和相對(duì)于水平面的注射角β(圖5)導(dǎo)致徑向輪廓的變化。本發(fā)明的組件10可以用來優(yōu)化膜的切向和徑向輪廓的均勻性。
下面將參考圖2-3討論對(duì)切向輪廓的控制。氣體注射系統(tǒng)10一般包括至少一主封閉空間42，它通過入口44和供應(yīng)線45與氣體源46連接。主封閉空間42通過一管道結(jié)構(gòu)(圖2中用48來表示)與噴嘴34連接，它可以構(gòu)造成來平衡封閉空間的背壓，從而使噴嘴34以基本均勻的流率向室12中注射氣體。正如圖2中示例所示，管道結(jié)構(gòu)48在主封閉空間42和噴嘴34之間形成一迂回通道。最好，管道結(jié)構(gòu)48包括多個(gè)獨(dú)立的通道50，它從主封閉空間延伸到噴嘴。在該實(shí)施例中，每個(gè)噴嘴34有一獨(dú)立的通道50，盡管(如果需要的話)同一通道可以連接一個(gè)或多個(gè)噴嘴和主封閉空間42。每個(gè)通道的截面積小于封閉空間的橫截面積，封閉空間的截面積最好小于噴嘴34的截面積總和的1000倍。
如圖2和3中的箭頭所示，在主封閑空間中，氣體流動(dòng)的速度矢量在氣體到達(dá)噴嘴34之前從其初始流動(dòng)方向開始，至少改變兩次方向。最好，管道結(jié)構(gòu)48的結(jié)構(gòu)可以使氣體流動(dòng)方向發(fā)生急劇變化，如圖2中的直角所示。具體應(yīng)用時(shí)所需的方向改變的程度將隨通道間的角度、通道直徑和通道長度等因素的變化而變化。在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，通道的規(guī)格和氣體分子的平均自由程有關(guān)，使通道直徑小于平均自由程，通道長度為平均自由程的2至3倍的數(shù)量級(jí)。應(yīng)當(dāng)理解，管道結(jié)構(gòu)48所形成的實(shí)際通道可以有相當(dāng)多的變型。
利用管道結(jié)構(gòu)48將噴嘴34和主封閉空間42的流動(dòng)通道分開，可以允許主封閉空間42的背壓在氣體流動(dòng)到噴嘴之前達(dá)到平衡。由于封閉空間和噴嘴34之間的迂回通道的存在以及通道50相對(duì)于主封閉空間的截面積的減小，使氣體基本上通過擴(kuò)散從主封閉空間輸送到噴嘴。結(jié)果，氣體可以方便地到達(dá)一選定的注射點(diǎn)，而且與注射點(diǎn)相對(duì)于入口44的位置無關(guān)。每個(gè)噴嘴34以一基本均勻的流率向室中噴射氣體，所以，明顯減少了膜沉積的切向輪廓的變化。
下面將參考圖4詳細(xì)介紹氣體注射組件10，如圖4所示，注射組件10一般包括一封閉空間主體52，主封閉空間42形成于其中。在封閉空間主體52中形成有兩個(gè)封閉空間42a和42b。盡管可以理解在本發(fā)明中可以使用任意數(shù)量的封閉空間。對(duì)于高密度等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積工藝，封閉空間42a最好與一硅烷和氬氣源連接，而封閉空間42b最好與一氧氣源連接。一氣體供應(yīng)通道55在供應(yīng)線和入口44之間延伸，以向封閉空間提供氣體物質(zhì)。在實(shí)施例中，供應(yīng)線55基本上是水平的，盡管應(yīng)當(dāng)理解，供應(yīng)線還可以垂直于封閉空間42或與封閉空間成一角度?？梢允褂靡粋€(gè)或多個(gè)供應(yīng)線55來向封閉空間輸送氣體物質(zhì)。使用管道結(jié)構(gòu)48，一個(gè)供應(yīng)線將在封閉空間42中提供一基本均勻的氣體分布。
通道50包括一第一延伸段56，它形成于封閉空間主體52上向下伸出部58內(nèi)；和一第二延伸段60，它終止于安裝到封閉空間主體的向下伸出部58上的多個(gè)分離的且沿周向彼此分開的指狀物62。使用合適的緊固元件將指狀物62固定到封閉空間主體52上。例如，指狀物62可以壓配到或擰入形成于封閉空間主體52內(nèi)的孔中。封閉空間主體52和指狀物62之間的協(xié)同配合可以最大程度降低或基本上避免封閉空間主體和指狀物62之間的泄漏。如果需要的話，可以將主體52和指狀物62之間的連接密封起來。在該實(shí)施例中，第一和第二延伸段56和60是相互垂直的，其中，第一延伸段56為基本上是垂直方向，第二延伸段60基本上是水平方向。然而，在本發(fā)明范疇內(nèi)，延伸段56和60之間的相對(duì)方位可以有一定的變化。第二延伸段60終止于噴嘴34。
本發(fā)明的管道結(jié)構(gòu)48的結(jié)構(gòu)具有特別的優(yōu)點(diǎn)。封閉空間主體52的最小內(nèi)徑是由內(nèi)表面32限定的。向下延伸部58可以基本上與內(nèi)表面32軸對(duì)準(zhǔn)或朝表面32向外隔開。向下延伸部最好朝內(nèi)表面32向外間隔開，以增加支撐組件20周圍的敞開面積。如圖1所示，在本發(fā)明的實(shí)施例中，向下延伸部沿室12的周邊連續(xù)延伸。延伸部58不會(huì)明顯干涉氣體流動(dòng)，因?yàn)樗粫?huì)伸到封閉空間主體52輪廓的外面。然而，如果需要的話，向下延伸部58可以用多個(gè)向下延伸的指狀物來替代，從而進(jìn)一步增加支撐組件20周圍的敞開面積。
指狀物62允許噴嘴34位于靠近支撐組件20的附近，而不會(huì)明顯干涉氣體和等離子體經(jīng)過室的流動(dòng)，從而提高處理操作的效率。當(dāng)真空泵和室12軸對(duì)準(zhǔn)時(shí)，各指狀物62最好沿周向彼此分開，從而維持支撐組件20周圍氣體對(duì)稱流動(dòng)。然而，應(yīng)當(dāng)理解，指狀物62的實(shí)際位置可以有多種變型。
在本發(fā)明的實(shí)施例中，封閉空間主體52包括一外部64，它支撐于室壁16的水平延伸突出部分65上；和一可移動(dòng)內(nèi)部66。內(nèi)部66通過合適的緊固元件(如一螺紋緊固件67)緊固到外部上。最好，多個(gè)緊固元件沿封閉空間主體52的周向彼此分開。外部64和內(nèi)部66的配合表面協(xié)同成形，以形成封閉空間52。多個(gè)密封元件68壓在封閉空間主體52的內(nèi)部和外部之間，以隔離封閉空間，從而，防止封閉空間之間以及封閉空間和室12之間的氣體泄漏。應(yīng)當(dāng)理解，封閉空間主體52的結(jié)構(gòu)可以有多種變化，而不局限于圖4所示的結(jié)構(gòu)。
通過對(duì)噴嘴數(shù)目、噴嘴34相對(duì)于晶片的位置、實(shí)際注射點(diǎn)和注射方向等因素進(jìn)行修改，可以獲得理想的膜均勻性，膜的成分，氣體用量(實(shí)際到達(dá)晶片表面的提供的化學(xué)物質(zhì)量)和晶片表面輪廓?？梢詫?duì)上面四個(gè)因素當(dāng)中的每個(gè)因素進(jìn)行適當(dāng)變化，同時(shí)考慮其真空壓力、氣體種類和離子能量，從而得到理想的結(jié)果。
每個(gè)噴嘴相對(duì)于晶片的位置是通過噴嘴和晶片的軸的徑向矩離r(圖5)；噴嘴在晶片平面上的高度z(圖5)；和噴嘴在晶片周向的角位置θ(圖3)來確定的。在實(shí)際操作過程中，注射的氣體散射位置(這里指實(shí)際注射點(diǎn))和噴嘴的注射點(diǎn)不同。注射的氣體在散射之前從噴嘴34行進(jìn)的距離基本上是由在操作壓力下氣體種類的平均自由程確定的。在約2毫乇(mTorr)的壓力下，分子重量約為30的分子(如硅烷和氧氣)的平均自由程約為2.5cm。最好，噴嘴34的實(shí)際位置，選擇在使每個(gè)噴嘴的實(shí)際注射點(diǎn)處于相對(duì)于晶片的理想位置上。圖4和圖5示出了注射組件10的一優(yōu)選實(shí)施例，它特別適合于沉積二氧化硅膜。噴射組件包括十二至三十六個(gè)噴嘴34。噴嘴位于晶片平面之上約2cm至5cm，距晶片的外邊緣約2cm至4cm，使實(shí)際注射點(diǎn)位于相對(duì)晶片表面的理想位置上。使用在2mTorr氣壓下平均自由程約為2.5cm的硅烷和氧化，當(dāng)確定噴嘴的位置時(shí)，實(shí)際注射的位置是一要考慮的重要變量。
注射矢量是由噴嘴34的位置(或，更具體地說是指實(shí)際注射點(diǎn)的位置)和相對(duì)于水平面的注射角β來確定的。角度β可能為零，此時(shí)，氣體沿基本平行于晶片表面的方向注射?？梢赃x擇角度β使氣流到達(dá)晶片的指定部位?？梢酝ㄟ^確定各個(gè)噴嘴的方位，以提供不同的注射角度β，從而得到理想的膜輪廓。例如，某些噴嘴的注射矢量基本指向晶片的近側(cè)，而其它噴嘴的注射矢量基本指向晶片的遠(yuǎn)側(cè)。
如圖5簡單示出的，氣體注射組件10包括三個(gè)封閉空間42a，42b和42c，每個(gè)封閉空間和一獨(dú)立的氣體源46連接。對(duì)于高密度等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積，第一和第三封閉空間42a和42c和一氬氣和硅烷源連接，而第二封閉空間42b和一氧氣源連接。然而，可以根據(jù)室12中所采取的處理，使用各種其它的氣體物質(zhì)?？梢允褂脙蓚€(gè)或多個(gè)封閉空間42來提高在沉積膜的徑向輪廓以及成膜速率控制方面的適應(yīng)性。氣體可以用不同的速率提供給選定的噴嘴。與第一封閉空間42a相連的噴嘴34a基本指向離噴嘴34最近的晶片區(qū)域。從噴嘴34a提供的處理氣體基本上產(chǎn)生圖6A所示的晶片輪廓；使沿著晶片邊緣的膜大于晶片中央膜的厚度。與第三封閉空間42c相連的噴嘴34c指向噴嘴34c對(duì)面的晶片邊緣，產(chǎn)生圖6B所示的晶片輪廓，其晶片中央的厚度大于沿晶片邊緣的膜的厚度。最好，噴嘴34c所用流率大于噴嘴34a的流率。與第二封閉空間42b相連的一些噴嘴34b指向晶片的近邊，而其它的則指向晶片的遠(yuǎn)邊，通過在處理時(shí)，同時(shí)操作噴嘴34a，34b和34c，可以得到如圖6C所示具有基本均勻厚度的膜。所以，可以使用單獨(dú)的封閉空間42a和42c以及噴嘴34a和34c的方位來明顯改進(jìn)膜的徑向輪廓的均勻性。
圖7Aa-7C示出了噴嘴的示例，它們可以用于注射系統(tǒng)10中，噴嘴34一般包括一入口70；一出口72和一內(nèi)壁74，內(nèi)壁74延伸于入口70和出口72之間。在噴嘴的截面積最小處，獲得通過噴嘴的最大氣體流率。圖7A示出了一傳統(tǒng)的輪廓，其中，噴嘴34的截面積是一定值。在示出的實(shí)施例中，圓柱形噴嘴的內(nèi)徑約為0.2mm至0.3mm。氣體加速發(fā)生在入口70處，噴嘴的內(nèi)壁74限制著氣體經(jīng)過噴嘴的流動(dòng)。這種噴嘴所能得到的最大速度一般小于氣體物質(zhì)的聲速。
圖7B示出了錐形噴嘴輪廓，其中，噴嘴34在出口72處的截面積最小。在本實(shí)施例中，入口70的直徑約為1.4mm至1.6mm，出口72的直徑約為0.2mm至0.3mm。當(dāng)氣體在噴嘴中行進(jìn)時(shí)，流率密度逐漸增加，在出口74處達(dá)到最大。噴嘴所能獲得的流率可以達(dá)到氣體物質(zhì)的聲速。
圖7C示出了一優(yōu)選的噴嘴輪廓。噴嘴34的最小截面位于入口70和出口72之間。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，入口和出口的直徑約為0.5mm至0.7mm，噴嘴最小直徑約為0.2mm至0.3mm。圖7C所示的噴嘴允許選擇散射角，以將氣體集中噴射到晶片表面上。
本發(fā)明的注射系統(tǒng)10根據(jù)使用場合和所需的沉積速度可以和次聲速噴嘴、聲速噴嘴或超聲速噴嘴一起使用。對(duì)于等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積工藝，圖7C所示的噴嘴輪廓可以對(duì)氣體物質(zhì)經(jīng)過噴嘴的流率進(jìn)行較大的控制，可以使氣體流率達(dá)到次聲速，也可以達(dá)到超聲速。使用圖7B所示的輪廓，沉積的速度受氣體的聲速限制。通過將氣體流率增加到超聲速流率，沉積處理的速度明顯增加。對(duì)于操作壓力低于3-4mTorr的高密度等離子增強(qiáng)工藝，能獲得超聲速流率非常有利。對(duì)等離子增強(qiáng)工藝，能獲得理想的散射角α也特別有利。
上面已對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施例進(jìn)行了介紹，它們僅作為示例性的，而不是本發(fā)明就局限于這幾種形式，很明顯，根據(jù)上面的教導(dǎo)，可以進(jìn)行各種修改和變化。選擇實(shí)施例進(jìn)行介紹是為了更好地解釋本發(fā)明的原理及其具體應(yīng)用，從而使本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以更好地使用本發(fā)明以及為了提供一些適合于具體應(yīng)用場合的各種修改的實(shí)施例。本發(fā)明的發(fā)明范疇由后面所附的權(quán)利要求書和其同等物規(guī)定。
權(quán)利要求
1.一種用于向一半導(dǎo)體處理室中輸送氣態(tài)物質(zhì)的氣體注射系統(tǒng)，包括一封閉空間主體，其中形成至少一個(gè)封閉空間，所述封閉空間包括至少一個(gè)供應(yīng)入口，以向所述封閉空間輸送氣態(tài)物質(zhì)；多個(gè)噴嘴，用于向所述處理室中注射所述氣態(tài)物質(zhì)，所述噴嘴和所述封閉空間隔開；和管道元件，它延伸于所述封閉空間和所述噴嘴之間，用于沿著一迂回通道從所述封閉空間向所述噴嘴輸送氣體物質(zhì)。
2.如權(quán)利要求1所述的氣體注射系統(tǒng)，其中，所述管道元件包括至少一個(gè)延伸于所述封閉空間和至少一個(gè)所述噴嘴之間的通道。
3.如權(quán)利要求2所述的氣體注射系統(tǒng)，其中，所述通道中包括至少一個(gè)彎道，用于在所述氣體物質(zhì)從所述封閉空間行進(jìn)到至少一個(gè)所述噴嘴時(shí)改變所述氣體物質(zhì)的流動(dòng)方向。
4.如權(quán)利要求2所述的氣體注射系統(tǒng)，其中，所述通道的內(nèi)徑小于所述封閉空間的內(nèi)徑。
5.如權(quán)利要求1所述的氣體注射系統(tǒng)，其中，所述管道元件包括多個(gè)管道段，每段在所述封閉空間和至少一個(gè)所述噴嘴之間形成一迂回通道。
6.如權(quán)利要求5所述的氣體注射系統(tǒng)，其中，所述每個(gè)管道段與其相鄰的管道段之間成一定的角度。
7.如權(quán)利要求5所述的氣體注射系統(tǒng)，其中，所述管道元件包括兩個(gè)所述管道段。
8.如權(quán)利要求1所述的氣體注射系統(tǒng)，其中，所述封閉空間具有一環(huán)形結(jié)構(gòu)。
9.如權(quán)利要求1所述的氣體注射系統(tǒng)，其中，所述封閉空間主體中形成有一第二封閉空間，還包括多個(gè)第二噴嘴，它們與所述第二封閑空間連接，用于向所述室中輸送一第二氣態(tài)物質(zhì)。
10.如權(quán)利要求9所述的氣體注射系統(tǒng)，其中，所述第一次提到的噴嘴被取向?yàn)榇笾掳匆坏谝环较蜃⑸渌鰵鈶B(tài)物質(zhì)，所述第二噴嘴被取向來大致按不同于所述第一方向的一第二方向注射所述第二氣態(tài)物質(zhì)。
11.如權(quán)利要求9所述的氣體注射系統(tǒng)，其中，所述第一次提到的噴嘴形成一第一注射平面，所述第二噴嘴形成一與所述第一平面分開的第二注射平面。
12.如權(quán)利要求1所述的氣體注射系統(tǒng)，其中，所述封閉空間主體中形成有多個(gè)封閉空間。
13.如權(quán)利要求系統(tǒng)所述的氣體注射系統(tǒng)，其中，所述噴嘴被構(gòu)成來以大于所述氣態(tài)物質(zhì)的聲速的流率來注射所述氣態(tài)物質(zhì)。
14.一種用于向一半導(dǎo)體處理室中注射一氣態(tài)物質(zhì)的系統(tǒng)，包括一封閉空間主體，其中形成有多個(gè)封閉空間，所述每個(gè)封閉空間都有一供應(yīng)入口，用于向封閉空間中輸送氣態(tài)物質(zhì)；多個(gè)噴嘴，和每個(gè)封閉空間連接，用于向所述處理室中注射所述氣態(tài)物質(zhì)，每個(gè)所述噴嘴被定位來基本按多個(gè)方向中的一個(gè)方向注射氣態(tài)物質(zhì)。
15.如權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，還包括管道元件，它延伸于至少一個(gè)封閉空間和相應(yīng)的一個(gè)所述噴嘴之間，所述管道元件形成一迂回通道，用于從至少一個(gè)所述封閉空間向至少一個(gè)相應(yīng)的所述噴嘴輸送所述氣態(tài)物質(zhì)。
16.如權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，其中，所述管道元件包括至少兩個(gè)管道段，它們延伸于至少一個(gè)所述封閉空間和至少一個(gè)相應(yīng)的所述噴嘴之間，每個(gè)所述管道段和其相鄰的管道段之間成一定角度。
17.如權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，其中，所述通道的內(nèi)徑小于至少一個(gè)所述封閉空間的內(nèi)徑。
18.如權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，其中，所述通道中至少包括一彎段，用于當(dāng)所述氣態(tài)物質(zhì)從所述封閉空間向所述至少一個(gè)噴嘴行進(jìn)時(shí)，改變氣態(tài)物質(zhì)的流動(dòng)方向。
19.如權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，其中，幾個(gè)選定的所述噴嘴被定位來使所述氣態(tài)物質(zhì)基本上導(dǎo)向室中位于噴嘴附近的晶片部分上，而其它噴嘴被定位來使所述氣態(tài)物質(zhì)基本上導(dǎo)向遠(yuǎn)離所述其它噴嘴的晶片部分上。
20.如權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，其中，所述噴嘴被構(gòu)成來以一超聲速流率入射所述氣態(tài)物質(zhì)。
21.如權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，其中，所述封閉空間主體包括兩個(gè)封閉空間，每個(gè)封閉空間都和一硅烷和氬氣源連接；和一第三封閉空間，它和一氧氣源連接。
22.如權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，其中，一個(gè)所述封閉空間和一第一源連接，另一個(gè)所述封閉空間和一第二源連接，所述第一源和所述第二源以不同的流率提供所述氣態(tài)物質(zhì)。
23.一種用于向一半導(dǎo)體處理室中輸送氣態(tài)物質(zhì)的氣體注射系統(tǒng)，包括一個(gè)封閉空間主體，其中形成有至少一個(gè)封閉空間，所述封閉空間包括至少一個(gè)供應(yīng)入口，用于向所述封閉空間輸送氣態(tài)物質(zhì)；和多個(gè)噴嘴，它們和所述封閉空間連接，所述噴嘴的輪廓構(gòu)造成以大于所述氣態(tài)物質(zhì)的聲速的流率將所述氣態(tài)物質(zhì)注射到所述封閉空間中。
24.如權(quán)利要求23所述的氣體注射系統(tǒng)，其中，所述噴嘴包括具有最大直徑的一入口和一出口，以及在所述入口和出口之間的最小直徑部分，所述噴嘴有一彎曲內(nèi)壁，從所述噴嘴的所述入口和所述出口向所述最小直徑部分向內(nèi)逐漸變窄。
25.如權(quán)利要求23所述的氣體注射系統(tǒng)，還包括管道元件，延伸于所述封閉空間和所述噴嘴之間，用于沿一迂回通道從所述封閉空間向所述噴嘴輸送所述氣態(tài)物質(zhì)。
26.如權(quán)利要求23所述的氣體注射系統(tǒng)，其中，所述封閉空間主體內(nèi)形成有多個(gè)封閉空間，還包括多個(gè)噴嘴，它們和每個(gè)所述噴嘴連接，以向所述室中輸送氣態(tài)物質(zhì)。
全文摘要
一種用于向一半導(dǎo)體處理室(12)中注射氣態(tài)物質(zhì)的系統(tǒng)(10)。注射系統(tǒng)(10)包括至少一個(gè)形成于封閉空間主體(52)內(nèi)的封閉空間(42)和多個(gè)噴嘴(34),它們和每個(gè)封閉空間相連接,用于從封閉空間(42)向室(12)注射氣態(tài)物質(zhì)。一管道結(jié)構(gòu)沿著一迂回通道從封閉空間(42)向噴嘴(34)輸送氣態(tài)物質(zhì)。噴嘴(34)被定位和構(gòu)造成在晶片(22)整個(gè)表面上提供均勻的氣體物質(zhì)分布。
文檔編號(hào)H01L21/31GK1200773SQ96197800
公開日1998年12月2日 申請(qǐng)日期1996年10月18日 優(yōu)先權(quán)日1995年10月23日
發(fā)明者莉迪亞·J·揚(yáng), 理查德·H·馬西森, 西蒙·塞利斯特, 羅恩·范奧斯 申請(qǐng)人:沃特金斯·約翰遜公司