CN105088193A - 一种反应腔室及半导体加工设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种反应腔室，包括由下垫块、侧壁和上盖板构成的封闭的腔体和设于所述腔体内的平板加热器组件，上盖板与所述平板加热器组件之间设有匀流板，匀流板与上盖板之间形成匀流腔，上盖板上设有进气组件，进气组件的出气口与所述匀流腔连通，进气组件的出气口前方一定距离设有气流挡板。本发明的反应腔室工艺气体进入反应腔室之前经过两次匀流，具有工艺气体进入速度快、气体分布均匀的优点，改善了工艺质量，提高了半导体材料的成膜质量，且工艺气体直接从腔体顶部进入反应腔室，提高工艺气体进入反应腔室的速度。

Description

一种反应腔室及半导体加工设备

技术领域

本发明涉及半导体生产技术领域，尤其涉及一种反应腔室及半导体加工设备。

背景技术

化学气相沉积是一种制备材料的气相生长方法，它是把一种或几种含有构成薄膜元素的化合物、单质气体通入放置有基材的反应室，借助空间气相化学反应在基体表面上沉积固态薄膜的工艺技术。对于半导体晶片薄膜的制备来说，整个晶片表面薄膜的均匀性是工艺一个极其重要的指标，而与该指标密切相关的是半导体晶片上极其附近电磁场、热场、及气流场等的分布。因此，提高电磁场、热场及气流场的分布均匀性是提高工艺均匀性的重要手段之一。

现有设备反应腔室，其反应腔室的结构形式与本专利提供的反应腔室存在很大差异，通过上环体和下环体在侧面形成匀流腔；其进气方式也不一样，工艺气体从顶端接入，经过一定路径进入侧面的匀流腔，再经匀流腔从下往上进入反应腔室。存在结构复杂、加工困难、加工成本高、维修不方便等问题，另外工艺气体从顶部接入，经过一定的通道后从腔体下部进入腔室，存在工艺气体进入反应腔速度慢，容易造成气流不均匀，成膜质量不佳等问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种易于加工、进气分布均匀、半导体材料的成膜质量高的反应腔室及半导体加工设备。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种反应腔室，包括由下垫块、侧壁和上盖板构成的封闭的腔体和设于所述腔体内的平板加热器组件，所述上盖板与所述平板加热器组件之间设有匀流板，所述匀流板与上盖板之间形成匀流腔，所述上盖板上设有进气组件，所述进气组件的出气口与所述匀流腔连通，所述进气组件的出气口前方一定距离设有气流挡板。

作为上述技术方案的进一步改进：

所述上盖板内设有进气缓冲腔，所述进气组件的出气口与所述进气缓冲腔连通，所述进气缓冲腔底部设有缓冲出口，所述气流挡板设于所述缓冲出口前方一定距离。

所述进气组件包括进气管、进气法兰和进气绝缘盘，所述进气法兰通过紧固螺栓将进气绝缘盘压紧在上盖板上，所述上盖板的外端面上设有凹槽，所述进气绝缘盘与所述凹槽构成所述进气缓冲腔。

所述气流挡板通过挡板螺栓固定于上盖板内端面上。

所述腔体外周设有用于将腔体与外界隔离的隔离罩。

所述上盖板与侧壁的结合处设有绝缘盘和托盘，所述绝缘盘设于上盖板和托盘之间，所述匀流板悬挂于托盘上。

所述侧壁上设有用于观察腔体内部的观察口。

一种半导体加工设备，包括机架、开盖机构、电器系统、真空系统和气路系统，所述半导体加工设备还包括上述的反应腔室，所述反应腔室位于机架，所述真空系统和气路系统均与反应腔室相连，所述开盖机构用于打开反应腔室。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

（1）本发明的反应腔室，在进气组件的出气口前方一定距离设有气流挡板，工艺气体通过进气组件内的工艺气体进入后，气体不是直接向下进入匀流腔，而是在气流挡板的作用下向周围分散后再进入匀流腔，作为第一次匀流；工艺气体进过第一次匀流后继续向下通过匀流板后进入反应腔室，作为第二次匀流。反应腔室，结构简单，易于加工、方便清洗与维修，工艺气体进入反应腔室之前经过两次匀流，使气体较大面积的分布在平板加热器组件上，可以控制参与工艺过程的工艺气体的流量和准确度，具有工艺气体进入速度快、气体分布均匀的优点，改善了工艺质量，提高了半导体材料的成膜质量，且工艺气体直接从腔体顶部进入反应腔室，提高工艺气体进入反应腔室的速度。

（2）本发明的反应腔室，上盖板内设有与进气组件的出气口连通的进气缓冲腔，工艺气体进入后，在进入匀流腔之前，先进入进气缓冲腔，工艺气体在该进气缓冲腔内进气速递降低，然后从进缓冲出口流出被气流挡板挡住，向周围分散后再进入匀流腔，通过缓冲作用，降低气体冲击，进一步提高进气均匀性。

（3）本发明的半导体加工设备，包括上述的反应腔室，同样具有进气快、气体分布均匀、半导体材料的成膜质量高的优点。

附图说明

图1是本发明反应腔室的结构示意图。

图2是本发明反应腔室中进气组件的结构示意图。

图3是本发明半导体加工设备的结构示意图。

图中各标号表示：

1、上盖板；2、侧壁；3、下垫块；4、平板加热器组件；5、匀流板；6、匀流腔；7、进气组件；8、气流挡板；9、进气缓冲腔；10、缓冲出口；11、进气管；12、进气法兰；13、进气绝缘盘；14、紧固螺栓；15、凹槽；16、挡板螺栓；17、隔离罩；18、绝缘盘；19、托盘；20、观察口；21、机架；22、开盖机构；23、电器系统；24、真空系统；25、气路系统。

具体实施方式

以下结合说明书附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。

图1和图2示出了本发明反应腔室的一种实施例，该反应腔室包括由下垫块3、侧壁2和上盖板1构成的封闭的腔体和设于腔体内的平板加热器组件4，上盖板1与平板加热器组件4之间设有匀流板5，匀流板5与上盖板1之间形成匀流腔6，上盖板1上设有进气组件7，进气组件7的出气口与所述匀流腔6连通，进气组件7的出气口前方一定距离设有气流挡板8，气流挡板8位于进气组件7的出气口正前方，用于挡住进气组件7的出气口的气体，并使该气体反射从气流挡板8的周边流出；平板加热器组件4内部装有电阻丝，其上端面是载盘，用来装载需加工的半导体材料；匀流板5上开有均匀分布的进气孔，用来对进入的工艺气体作均匀分散；气流挡板8用来作第一次匀流，使进入的工艺气体向周边分散；工艺气体通过进气组件7内的工艺气体进入后，气体不是直接向下进入匀流腔6，而是在气流挡板8的作用下向周围分散后再进入匀流腔6，作为第一次匀流；工艺气体进过第一次匀流后继续向下通过匀流板5后进入反应腔室，作为第二次匀流。本实施例的反应腔室，结构简单，易于加工、方便清洗与维修，工艺气体进入反应腔室之前经过两次匀流，使气体较大面积的分布在平板加热器组件4上，可以控制参与工艺过程的工艺气体的流量和准确度，具有气体分布均匀的优点，改善工艺质量，提高了半导体材料的成膜质量。本实施例中，进气组件7位于上盖板1的中部，且直接从顶部进入反应腔室，提高工艺气体进入反应腔室的速度。

本实施例中，气流挡板8通过挡板螺栓16固定于上盖板1内端面上。上盖板1内设有进气缓冲腔9，进气组件7的出气口与进气缓冲腔9连通，进气缓冲腔9底部设有缓冲出口10，气流挡板8设于缓冲出口10前方一定距离。进气组件7包括进气管11、进气法兰12和进气绝缘盘13，进气法兰12通过紧固螺栓14将进气绝缘盘13压紧在上盖板1上，上盖板1的外端面上设有凹槽15，进气绝缘盘13与凹槽15构成进气缓冲腔9。进气管11内的工艺气体进入后，在进入匀流腔6之前，先进入进气缓冲腔9，工艺气体在该进气缓冲腔9内进气速递降低，然后从进缓冲出口10流出被气流挡板8挡住，向周围分散后再进入匀流腔6，通过缓冲，降低气体冲击，进一步提高进气均匀性。

本实施例中，侧壁2上设有用于观察腔体内部的观察口20，用于观察腔室内的情况。上盖板1与侧壁2的结合处设有绝缘盘18和托盘19，绝缘盘18设于上盖板1和托盘19之间，匀流板5悬挂于托盘19上，托盘19用于起到支撑的作用，用来绝缘盘18、匀流板5、上盖板1等。绝缘盘18、进气绝缘盘13都是起到绝缘作用。腔体外周设有用于将腔体与外界隔离的隔离罩17。下垫块3、侧壁2和上盖板1之间的结合处均设有密封圈，防止气体泄漏。

图3示出了本发明半导体加工设备的一种实施例，该半导体设备包括机架21、开盖机构22、电器系统23、真空系统24和气路系统25，半导体加工设备还包括上述的反应腔室，反应腔室的下垫块3固定在机架21上，真空系统24和气路系统25均与反应腔室相连，开盖机构22用于打开反应腔室，本实施例的半导体加工设备同样具有进气快、气体分布均匀、半导体材料的成膜质量高的优点。

虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围的情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。

Claims (8)

1.一种反应腔室，包括由下垫块（1）、侧壁（2）和上盖板（3）构成的封闭的腔体和设于所述腔体内的平板加热器组件（4），其特征在于：所述上盖板（1）与所述平板加热器组件（4）之间设有匀流板（5），所述匀流板（5）与上盖板（1）之间形成匀流腔（6），所述上盖板（1）上设有进气组件（7），所述进气组件（7）的出气口与所述匀流腔（6）连通，所述进气组件（7）的出气口前方一定距离设有气流挡板（8）。

2.根据权利要求1所述的反应腔室，其特征在于：所述上盖板（1）内设有进气缓冲腔（9），所述进气组件（7）的出气口与所述进气缓冲腔（9）连通，所述进气缓冲腔（9）底部设有缓冲出口（10），所述气流挡板（8）设于所述缓冲出口（10）前方一定距离。

3.根据权利要求2所述的反应腔室，其特征在于：所述进气组件（7）包括进气管（11）、进气法兰（12）和进气绝缘盘（13），所述进气法兰（12）通过紧固螺栓（14）将进气绝缘盘（13）压紧在上盖板（1）上，所述上盖板（1）的外端面上设有凹槽（15），所述进气绝缘盘（13）与所述凹槽（15）构成所述进气缓冲腔（9）。

4.根据权利要求1至3任意一项所述的反应腔室，其特征在于：所述气流挡板（8）通过挡板螺栓（16）固定于上盖板（1）内端面上。

5.根据权利要求1至3任意一项所述的反应腔室，其特征在于：所述腔体外周设有用于将腔体与外界隔离的隔离罩（17）。

6.根据权利要求1至3任意一项所述的反应腔室，其特征在于：所述上盖板（1）与侧壁（2）的结合处设有绝缘盘（18）和托盘（19），所述绝缘盘（18）设于上盖板（1）和托盘（19）之间，所述匀流板（5）悬挂于托盘（19）上。

7.根据权利要求1至3任意一项所述的反应腔室，其特征在于：所述侧壁（2）上设有用于观察腔体内部的观察口（20）。

8.一种半导体加工设备，包括机架（21）、开盖机构（22）、电器系统（23）、真空系统（24）和气路系统（25），其特征在于：所述半导体加工设备还包括权利要求1至7任意一项所述的反应腔室，所述反应腔室位于机架（21），所述真空系统（24）和气路系统（25）均与反应腔室相连，所述开盖机构（22）用于打开反应腔室。