CN105331951A - 一种反应腔室及半导体加工设备 - Google Patents
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Abstract
本发明提供的一种反应腔室及半导体加工设备，本发明提供的反应腔室，包括进气端，进气端设置在反应腔室宽度方向的侧壁上，用以自进气端向反应腔室内输送气体，自进气端的沿反应腔室宽度方向的两侧的边缘位置处分别形成有朝向反应腔室长度方向的侧壁延伸的辅助壁，辅助壁与反应腔室的侧壁、上下表面形成反应空间，并且，进气端所在侧壁的内表面与辅助壁的内表面之间存在预设钝角。本发明提供的反应腔室，可以提高反应腔室内气流场的均匀性，从而可以提高衬底的工艺均匀性，进而可以提高工艺质量。
Description
技术领域
本发明属于半导体设备制造领域，具体涉及一种反应腔室及半导体加工设备。
背景技术
化学气相沉积设备是一种被广泛用于在衬底表面上生长外延层的半导体外延设备，其主要利用反应气体在高温环境下相互反应在衬底表面形成外延层。外延片的厚度、掺杂浓度和组分的均匀性是评价外延片质量的重要指标之一，而反应腔室内气流场的均匀性是影响外延片的均匀性的重要因素之一，而为提高反应腔室内气流场的均匀性，应避免反应腔室内气流发生任何波动、湍流和对流涡流等现象。
图1为现有的水平式反应腔室的结构示意图。图2为图1所示的反应腔室的左视图。请一并参阅图1和图2，反应腔室10为矩形腔室，在反应腔室10的左侧壁上设置有进气端11，与左侧壁相对的右侧壁上设置有排气端12，反应气体经由进气端11进入反应腔室10，且沿平行衬底表面方向自排气端12排出反应腔室10，在实际应用中，为进一步提高反应腔室10内气流场的均匀性，通常在工艺过程中旋转承载衬底的承载装置，以及采用均匀的进气结构使得反应气体均匀地进入反应腔室。
然而，采用上述反应腔室10在实际应用中不可避免地存在以下问题：由于进气端11在反应腔室10的侧壁上沿反应腔室10宽度方向设置，且未覆盖反应腔室10的整个宽度L，如图2所示，这会造成在反应腔室10的进气端11的沿反应腔室10宽度方向的两侧形成有死角13和14，反应气体自进气端11进入反应腔室10后，由于空间迅速变大造成死角13和14的反应气体浓度与其他区域的浓度差变大，因而形成反应气体内向死角13和14扩散的反向扩散，这就容易在死角13和14处分别形成涡流15和16，如图3所示，因而造成反应腔室内气流场均匀性差，从而造成衬底的工艺均匀性差，进而造成工艺质量差。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提出了一种反应腔室及半导体加工设备，其可以实现避免气体进入反应腔室后由于空间迅速增大形成涡流，因而可以提高反应腔室内气流场的均匀性，从而可以提高衬底的工艺均匀性，进而可以提高工艺质量。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种反应腔室，包括进气端，所述进气端设置在所述反应腔室宽度方向的侧壁上，用以自所述进气端向所述反应腔室内输送气体，自所述进气端的沿所述反应腔室宽度方向的两侧的边缘位置处分别形成有朝向所述反应腔室长度方向的侧壁延伸的辅助壁，所述辅助壁与所述反应腔室的侧壁、上下表面形成反应空间，并且，所述进气端所在侧壁的内表面与所述辅助壁的内表面之间存在预设钝角。
其中，所述辅助壁用于作为所述反应腔室的与所述进气端所在侧壁相邻的侧壁。
其中，所述辅助壁通过向所述反应腔室内填充填充物形成。
其中，所述填充物包括石英。
其中，所述预设钝角为120°。
其中，所述辅助壁的内表面包括平面或者曲面。
其中，在所述反应腔室内还设置有承载装置，用于承载衬底。
其中，还包括驱动装置，所述驱动装置用于驱动所述承载装置在水平方向上旋转，以带动位于所述承载装置上的所述衬底在水平方向上旋转。
其中，还包括排气端，所述排气端设置在与所述进气端所在侧壁相对的侧壁上，气体自所述进气端进入所述反应腔室并沿平行于所述衬底的表面的方向自排气端排出。
本发明还提供一种半导体加工设备，包括反应腔室，所述反应腔室采用本发明提供的上述反应腔室。
本发明具有以下有益效果：
本发明提供的反应腔室，其借助自进气端的沿反应腔室宽度方向的两侧的边缘位置处分别形成有朝向反应腔室长度方向的侧壁延伸的辅助壁，该辅助壁与反应腔室的侧壁、上下表面形成反应空间，并且，进气端所在侧壁的内表面与辅助壁的内表面之间存在预设钝角，可以使得气体自进气端直接进入该反应空间，且沿着气体流向，该反应空间的靠近进气端的空间沿气体的流向逐渐增大，这与现有技术相比，可以实现避免气体进入反应腔室后由于空间迅速增大形成涡流，因而可以提高反应腔室内气流场的均匀性，从而可以提高衬底的工艺均匀性，进而可以提高工艺质量。
本发明提供的半导体加工设备，其通过采用本发明提供的上述反应腔室，可以提高反应腔室内气流场的均匀性，从而可以提高衬底的工艺均匀性，进而可以提高工艺质量。
附图说明
图1为现有的水平式反应腔室的结构示意图；
图2为图1所示的反应腔室的左视图；
图3为在图1所示的反应腔室内气流场模拟气流线迹图；
图4为本发明实施例提供的反应腔室的第一种结构示意图；
图5为在图4所示的反应腔室内气流场模拟气流线迹图；
图6为预设钝角A为150°时在图4所示反应腔室内仿真流场线迹图；
图7为预设钝角A为135°时在图4所示反应腔室内仿真流场线迹图；
图8为预设钝角A为120°时在图4所示反应腔室内仿真流场线迹图；
图9为本发明实施例提供的反应腔室的第二种结构示意图；以及
图10为本发明实施例提供的反应腔室的第三种结构示意图。
具体实施方式
为使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图来对本发明提供的反应腔室及半导体加工设备进行详细描述。
图4为本发明实施例提供的反应腔室的第一种结构示意图。请参阅图4，本实施例提供的反应腔室20包括进气端21和排气端22。其中，进气端21设置在反应腔室20宽度方向X的侧壁上，用以自进气端21向反应腔室20内输送气体，排气端22设置在与进气端21所在侧壁相对的侧壁上，气体自进气端21进入反应腔室20并沿平行于位于反应腔室20内衬底表面的方向自排气端22排出，具体地，多种反应气体自进气端21进入反应腔室20内，并在高温环境的反应腔室20内进行反应，以在衬底的表面上沉积外延层，之后未反应的反应气体和反应生成的废气体自排气端22排出；如图4所示，自进气端21的沿反应腔室20宽度方向X的两侧的边缘位置处形成有朝向反应腔室20长度方向Z的侧壁延伸的辅助壁23，辅助壁23与反应腔室20的侧壁、上下表面形成反应空间，并且，进气端21所在侧壁的内表面与辅助壁23的内表面之间存在预设钝角A，在本实施例中，辅助壁23用于作为反应腔室20的与进气端21所在侧壁相邻的侧壁。
由上可知，气体自进气端21直接进入该反应空间24，且沿着气体流向，该反应空间24的靠近进气端21的空间沿气体的流向逐渐增大，这与现有技术相比，可以实现避免气体进入反应腔室20后由于空间迅速增大形成涡流，因而可以提高反应腔室20内气流场的均匀性，从而可以提高衬底的工艺均匀性，进而可以提高工艺质量。
具体地，图5为在图4所示的反应腔室内气流场模拟气流线迹图。由图5和图3相比可知，本实施例提供的反应腔室20不仅可以实现未对衬底上方的区域R内的气流场产生影响，而且可以避免在区域P和区域Q形成涡流。
另外，容易理解，本实施例中，反应腔室20的结构采用如图4所示的反应腔室，这与现有技术中采用如图1所示的反应腔室相比，不仅可以使得反应腔室20的结构更简单，而且由于降低了反应腔室20的内周壁的表面积，因而可以降低对反应腔室20清洁保养的成本。
下面结合图6、图7和图8详细描述预设钝角A的取值范围。具体地，图6为预设钝角A为150°时在图4所示反应腔室内仿真流场线迹图，由图6可知，在预设钝角A为150°时，在区域P和区域Q分别还存在部分涡流；图7为预设钝角为135°时在图4所示反应腔室内仿真流场线迹图，由图7可知，在预设钝角为135°时，在区域P和区域Q分别还存在部分涡流，且分别与图6中对应的涡流相比涡流较小；图8为预设钝角A为120°时在图4所示反应腔室内仿真流场线迹图，由图8可知，在预设钝角为120°时，在区域P和区域Q的涡流几乎消失。由图6、图7和图8相比较可知，随着预设钝角A的减小，在区域P和区域Q的涡流逐渐消失，并且，优选地，预设钝角A为120°，这可以使得区域P和区域Q的涡流几乎消失，因而可以进一步提高反应腔室20内的气流场的均匀性。
在本实施例中，辅助壁23的内表面为平面，但是，本发明并不局限于此，在实际应用中，辅助壁23的内表面也可以为曲面，例如，如图9所示。
另外，在本实施例中，在反应腔室20内还设置有承载装置和驱动装置，其中，承载装置用于承载衬底，为提高产能以降低生产成本，需要提高反应腔室20内单次工艺加工的衬底数量，因此，增大反应腔室20的内部空间，且在承载装置上设置有多个承载位，在每个承载位位置处放置衬底，由于随着反应腔室20的内部空间增大，对反应腔室20内气流场的均匀性的要求也就越来越高，而本实施例提供的反应腔室20可以提高气流场的均匀性，因而可以在一定程度上满足上述要求；驱动装置用于驱动承载装置在水平方向上旋转，以带动位于承载装置上的衬底在水平方向上旋转，可以进一步提高衬底的工艺均匀性。
需要说明的是，在本实施例中，辅助壁23用于作为反应腔室20的与进气端21所在侧壁相邻的侧壁，使得反应腔室20采用图4所示的结构。但是，本发明并不局限于此，在实际应用中，辅助壁23可以不用作为反应腔室20的与进气端21所在侧壁相邻的侧壁，如图10所示，辅助壁23可以通过向反应腔室20内填充填充物25形成，由于在反应腔室20内需要在高温环境下多种气体进行反应，因此，填充物25一般采用耐高温且耐腐蚀的材料制成，优选地，填充物25包括石英。
作为另外一个技术方案，本发明还提供一种半导体加工设备，包括反应腔室，所述反应腔室采用本发明上述实施例提供的反应腔室。
本实施例提供的半导体加工设备，其通过采用本发明上述实施例提供的反应腔室，可以提高反应腔室内气流场的均匀性，从而可以提高衬底的工艺均匀性，进而可以提高工艺质量。
可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种反应腔室，包括进气端，所述进气端设置在所述反应腔室宽度方向的侧壁上，用以自所述进气端向所述反应腔室内输送气体，其特征在于，自所述进气端的沿所述反应腔室宽度方向的两侧的边缘位置处分别形成有朝向所述反应腔室长度方向的侧壁延伸的辅助壁，所述辅助壁与所述反应腔室的侧壁、上下表面形成反应空间，并且，所述进气端所在侧壁的内表面与所述辅助壁的内表面之间存在预设钝角。
2.根据权利要求1所述的反应腔室，其特征在于，所述辅助壁用于作为所述反应腔室的与所述进气端所在侧壁相邻的侧壁。
3.根据权利要求1所述的反应腔室，其特征在于，所述辅助壁通过向所述反应腔室内填充填充物形成。
4.根据权利要求3所述的反应腔室，其特征在于，所述填充物包括石英。
5.根据权利要求1所述的反应腔室，其特征在于，所述预设钝角为120°。
6.根据权利要求1所述的反应腔室，其特征在于，所述辅助壁的内表面包括平面或者曲面。
7.根据权利要求1所述的反应腔室，其特征在于，在所述反应腔室内还设置有承载装置，用于承载衬底。
8.根据权利要求7所述的反应腔室，其特征在于，还包括驱动装置，所述驱动装置用于驱动所述承载装置在水平方向上旋转，以带动位于所述承载装置上的所述衬底在水平方向上旋转。
9.根据权利要求7所述的反应腔室，其特征在于，还包括排气端，所述排气端设置在与所述进气端所在侧壁相对的侧壁上，气体自所述进气端进入所述反应腔室并沿平行于所述衬底的表面的方向自排气端排出。
10.一种半导体加工设备，包括反应腔室，其特征在于，所述反应腔室采用权利要求1-9任意一项所述的反应腔室。
Priority Applications (1)
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| CN201410247069.4A CN105331951A (zh) | 2014-06-05 | 2014-06-05 | 一种反应腔室及半导体加工设备 |
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2014
- 2014-06-05 CN CN201410247069.4A patent/CN105331951A/zh active Pending
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