CN106544639B - 防止堵塞的气体抽取装置及设置该装置的mocvd设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种防止堵塞的气体抽取装置，以及设置有该气体抽取装置的MOCVD设备。所述的MOCVD设备包含用于放置晶圆的反应腔以及设置在反应腔顶部的进气装置；气体抽取装置设置在反应腔底部，包含：多个抽气孔，沿周向均匀分布开设在气体抽取装置的顶部；多个防护结构，分别对应罩设在每个抽气孔的上方，防止沉积反应物从防护结构顶部落入抽气孔，同时允许工艺气体经过防护结构侧面的通气开口被气体抽气装置抽走。本发明能有效防止沉积反应物堵塞气体抽取装置的抽气孔，使反应腔内气体均匀分布，维持晶圆工艺的一致性，具有高可靠性和稳定性；并能有效延长MOCVD设备的开腔清理周期，提高工作效率，降低使用成本。

Description

防止堵塞的气体抽取装置及设置该装置的MOCVD设备

技术领域

本发明涉及半导体加工领域，具体是指一种能够防止堵塞的气体抽取装置，以及设置有该气体抽取装置的MOCVD设备。

背景技术

半导体器件基本通过在晶圆上进行处理而形成。晶圆通常为晶体材料的板。典型地，晶圆通过晶体材料的沉积而形成，且为圆盘的形式。用于形成这种晶圆的一个常见过程为外延生长。例如，由半导体化合物应用金属有机化合物化学气相淀积（MOCVD，Metal-organic Chemical Vapor DePosition）通过生长半导体化合物的连续层而形成。在这个过程中，晶圆暴露在在其表面上方流动的气体组合物下方，同时晶圆需保持在一定高温的环境下。

如图1所示，为现有技术中已广泛使用的MOCVD装置，在MOCVD反应腔1内，晶圆放置在由旋转轴2支撑的晶圆托盘3上，使得晶圆上表面暴露在用于分配工艺气体的喷淋头4的下方。进行MOCVD工艺时，由设置在晶圆托盘3下方的加热器5对晶圆进行加热，使晶圆保持在反应所需的高温环境。并且使旋转轴2高速旋转，其可带动放置在晶圆托盘3上的晶圆一起高速旋转，如图2所示，工艺气体通过喷淋头4进入MOCVD反应腔1内，向下引导至晶圆上表面上，与高速旋转中的晶圆上表面发生化学反应而沉积，并由晶圆上表面通过晶圆托盘3向外周流动。

进入MOCVD反应腔1内的工艺气体在晶圆托盘3表面的均匀分布对MOCVD工艺至关重要。为保证这个关键的工艺要求，除了喷淋头4的作用之外，位于MOCVD反应腔1底部的气体抽取组件6的作用也非常大。所述的气体抽取组件6沿着MOCVD反应腔1的侧壁底端设置，与旋转轴2同轴，该气体抽取组件6与加热器5之间设置有加热器隔热屏8，如图2所示，作用是均匀分配由晶圆托盘3的边缘流下的气体，并将其排出MOCVD反应腔1。如果气体抽取组件6对气流抽取不均匀，则会直接影响到晶圆托盘3上工艺气体的分布，从而影响MOCVD的工艺结果。

如图3和图4所示，所述的气体抽取组件6通常为圆环状，包含：气体扩散环61，以及覆盖设置在其上的顶盖62。所述的顶盖62上设置有多个按一定规则分布的抽气孔63，用于均匀分配由晶圆托盘3的边缘流下的气体。所述的气体扩散环61通常为截面呈U型的圆环状，因此其具有一圆环状凹槽，如图5所示，由顶盖62上的各个抽气孔63均匀流入的气体汇集在气体扩散环61的凹槽内，并通过开设在气体扩散环61底部的多个汇总口64排出。多个所述的汇总口64通常沿圆周方向对称分布，如图4所示，气体扩散环61底部开设有2个汇总口，当然也可以开设3个或4个或更多个，气体从汇总口64排出后，流向真空泵被抽出MOCVD反应腔1。

在MOCVD工艺中，会产生大量颗粒状或片状或稀松灰尘状的沉积反应物，这些沉积反应物在晶圆托盘3上的气流中产生，并跟随气流落在气体抽取装置6的顶盖62上，并大量沉积。一段时间后，沉积反应物会将顶盖62上的抽气孔63堵塞，造成工艺气体分布不均匀。另外，在MOCVD工艺中也经常发生晶圆从晶圆托盘3上飞落的事故，晶圆碎片落到气体抽取装置的顶盖62上，也会将抽气孔63堵住，造成工艺气体分布不均匀。

当然，可以在抽气孔63被堵塞之前，周期性地拆开MOCVD反应腔1以清除在顶盖62上沉积反应物；或者当晶圆飞落时，及时进行碎片清除，使得气体的流动尽可能的保持均匀，从而提高晶圆表面处理过程的均匀性。但是，上述方法都需要停止运行MOCVD设备，并拆开MOCVD反应腔1，因此损失了生产时间，降低了效率，同时还增加了维护成本。

另外，现有技术中，在有些MOCVD设备中还包含有清洗装置，利用清洁杆和设置在清洁杆上的刮擦元件，将覆盖在顶盖62上的沉积反应物，尤其是堵塞在抽气孔63中的沉积反应物及时清除干净，但是这种方式不能保证能有效清除堵塞在抽气孔63中的所有沉积反应物，对于有些沉积厚度较厚的固体颗粒反应物，这类清洗装置的清洁力度还有待提高。当其中有部分沉积反应物未及时清除干净时，会导致各个抽气孔63的通气面积不尽相同，进而仍然造成工艺气体分布不均匀。

因此，可以经常性维持气体抽取组件上的清洁并清除沉积反应物，尽可能的保持气体抽取组件的抽气孔的通畅，进而减少拆卸清理MOCVD反应腔1的时间与次数，并保证MOCVD反应腔1内的气体均匀进而维持晶圆工艺的一致性，是MOCVD业内一直在努力的优化方向。

发明内容

本发明的目的在于提供一种防止堵塞的气体抽取装置及设置该装置的MOCVD设备，能有效防止沉积反应物堵塞气体抽取装置的抽气孔，使反应腔内气体均匀分布，维持晶圆工艺的一致性，具有高可靠性和稳定性；并能有效延长MOCVD设备的开腔清理周期，提高工作效率，降低使用成本。

为了达到上述目的，本发明提供一种防止堵塞的气体抽取装置，其设置在MOCVD设备中，该MOCVD设备还包含用于放置晶圆的反应腔，以及设置在所述反应腔顶部的进气装置，用于允许工艺气体进入；所述的气体抽取装置呈环状，设置在反应腔的底部，包含：多个抽气孔，其沿周向均匀分布开设在所述的气体抽取装置的顶部；多个防护结构，其分别对应罩设在每个抽气孔的上方，用以防止沉积反应物从防护结构顶部落入抽气孔，同时允许工艺气体经过所述防护结构侧面的通气开口被气体抽气装置抽走。

所述的反应腔由位于顶端的顶壁，位于底端的底壁，以及连接在顶壁和底壁之间的侧壁构成，呈筒状结构。

所述的反应腔中设置有可旋转的旋转轴，以及安装在该旋转轴顶端并可随其转动的晶圆托盘；所述的晶圆托盘与进气装置相对设置，用于放置需要进行MOCVD工艺的晶圆。

所述的反应腔中还设置有加热器，其安装在所述的晶圆托盘的下方，且围绕所述旋转轴设置。

所述的反应腔中还设置有隔热屏，其围绕设置在加热器的外侧。

所述的气体抽取装置沿着反应腔的侧壁底端设置，且围绕设置在隔热屏的外侧，与所述的旋转轴同轴。

所述的气体抽取装置还包含：气体扩散环，其上开设一环状凹槽；顶盖，其覆盖设置在所述的气体扩散环的顶端；多个所述的抽气孔均匀分布开设在该顶盖上。

所述的气体抽取装置还包含至少两个汇总口或者一条环形导气槽，其开设在气体扩散环的底部，并与设置在反应腔外部的泵或其他真空源相连接。

所述的防护结构包含：防护管，呈筒状，其底端与所述的顶盖固定连接；防护盖，其覆盖设置在所述的防护管的顶部；至少一个通气开口，其开设在所述的防护管的侧壁上端，与抽气孔连通。

每个所述的通气开口的下边缘高于顶盖。

所述的防护管的底端与顶盖之间通过焊接固定连接，或通过机械安装固定连接。

在本发明的一个优选实施例中，所述的防护盖为平面防护盖。

在本发明的另一个优选实施例中，所述的防护盖为锥形防护盖。

在本发明的另一个优选实施例中，所述的防护盖为斜面防护盖，且其斜面向反应腔的侧壁倾斜。

本发明还提供一种设置有气体抽取装置的MOCVD设备，其包含：用于放置晶圆的反应腔，设置在所述反应腔顶部的进气装置，用于允许工艺气体进入，以及设置在所述反应腔的底部的气体抽取装置；其中，所述的气体抽取装置呈环状，包含：多个抽气孔，其沿周向均匀分布开设在所述的气体抽取装置的顶部；多个防护结构，其分别对应罩设在每个抽气孔的上方，用以防止沉积反应物从防护结构顶部落入抽气孔，同时允许工艺气体经过所述防护结构侧面的通气开口被气体抽气装置抽走。

所述的反应腔由位于顶端的顶壁，位于底端的底壁，以及连接在顶壁和底壁之间的侧壁构成，呈筒状结构。

所述的反应腔中设置有可旋转的旋转轴，以及安装在该旋转轴顶端并可随其转动的晶圆托盘；所述的晶圆托盘与进气装置相对设置，用于放置需要进行MOCVD工艺的晶圆。

所述的反应腔中还设置有加热器，其安装在所述的晶圆托盘的下方，且围绕所述旋转轴设置。

所述的反应腔中还设置有隔热屏，其围绕设置在加热器的外侧。

所述的气体抽取装置沿着反应腔的侧壁底端设置，且围绕设置在隔热屏的外侧，与所述的旋转轴同轴。

所述的气体抽取装置还包含：气体扩散环，其上开设一环状凹槽；顶盖，其覆盖设置在所述的气体扩散环的顶端；多个所述的抽气孔均匀分布开设在该顶盖上。

所述的气体抽取装置还包含至少两个汇总口或者一条环形导气槽，其开设在气体扩散环的底部，并与设置在反应腔1外部的泵或其他真空源相连接。

所述的防护结构包含：防护管，呈筒状，其底端与所述的顶盖固定连接；防护盖，其覆盖设置在所述的防护管的顶部；至少一个通气开口，其开设在所述的防护管的侧壁上端，与抽气孔连通。

每个所述的通气开口的下边缘高于顶盖。

所述的防护管的底端与顶盖之间通过焊接固定连接，或通过机械安装固定连接。

在本发明的一个优选实施例中，所述的防护盖为平面防护盖。

在本发明的另一个优选实施例中，所述的防护盖为锥形防护盖。

在本发明的另一个优选实施例中，所述的防护盖为斜面防护盖，且其斜面向反应腔的侧壁倾斜。

综上所述，本发明所提供的防止堵塞的气体抽取装置及设置该装置的MOCVD设备，能在MOCVD的工艺过程中，有效防止沉积反应物堵塞气体抽取装置的抽气孔，使得反应腔内的气体能够均匀分布，进而维持晶圆工艺的一致性，具有高可靠性和稳定性。另外，能够有效延长MOCVD设备的开腔清理周期，提高工作效率，降低使用成本。

附图说明

图1为现有技术中MOCVD设备的结构示意图；

图2为现有技术中MOCVD设备中气体的气流显示图；

图3为现有技术中气体抽取组件的结构示意图；

图4为现有技术中气体抽取组件的结构示意图；

图5为现有技术中气体抽取组件中气体的气流显示图；

图6为本发明中气体抽取装置的实施例一的结构示意图；

图7为图6中所示的防护结构的示意图；

图8为图7的剖面示意图；

图9为本发明中气体抽取装置的实施例二的结构示意图；

图10为图9中所示的防护结构的示意图；

图11为图10的剖面示意图；

图12为本发明中气体抽取装置的实施例三的结构示意图；

图13为图12中所示的防护结构的示意图；

图14为图13的剖面示意图。

具体实施方式

以下结合附图，通过详细说明多个较佳的具体实施例，对本发明做进一步阐述。

如图1和图2所示，本发明提供一种MOCVD设备，其包含用于放置晶圆的反应腔1、进气装置和气体抽取装置。其中，进气装置设置在反应腔1的顶部，气体抽取装置设置在反应腔1的底部。

所述的反应腔1由位于顶端的顶壁，位于底端的底壁，以及连接在顶壁和底壁之间的筒状侧壁构成，从而形成气密性的内部反应空间，容纳由进气装置提供的工艺气体。本实施例中，所述的反应腔1为圆筒状，当然在其他实施例中反应腔1也可以是其他形状，例如圆锥形、方形筒状、六角形筒状、八角形筒状或任意其他适当的形状等。

所述的反应腔1还设置有用于晶圆移入移出的晶圆进出口，以及紧邻侧壁设置并可沿侧壁方向进行上下移动的、呈环形的反应腔内衬。所述的反应腔内衬的环状形状与反应腔1的形状相匹配，该反应腔内衬具有位于上方的关闭位置和位于下方的打开位置。反应腔1内的晶圆在完成MOCVD处理后，可下移反应腔内衬（使其处于打开位置），从而露出晶圆进出口，进而可将晶圆由晶圆进出口处移出。下批次的待处理晶圆也可紧接着从晶圆进出口移入反应腔1。晶圆移入后，可上移反应腔内衬（使其处于关闭位置），将晶圆进出口遮盖。此时，由反应腔内衬所界定出的反应腔1的内部空间呈对称形状，晶圆进出口被隐藏在反应腔内衬的后面，使得晶圆进出口与反应腔1的内部空间分隔开，因而其不会与反应腔1内的工艺处理气体有接触，从而保证了整个反应腔1的内部空间的环境均匀性。用于控制和驱动反应腔内衬上下移动的驱动机构可以是任意类型的驱动器，例如机械的、机电的、液压的或气动的驱动器。

本实施例中，所述的反应腔内衬一般为圆筒形，其界定出的反应腔1的内部空间呈圆形。当然在其他实施例中反应腔内衬也可以是其他形状，例如圆锥形、方形筒状、六角形筒状、八角形筒状或任意其他适当的形状等。

所述的反应腔1中设置有可旋转的旋转轴2，以及安装在该旋转轴2顶端并可随其转动的晶圆托盘3和装载机构。所述的旋转轴2与旋转驱动机构相连接，在旋转驱动机构的驱动下使旋转轴2绕其中心轴进行旋转。本实施例中，所述的旋转驱动机构可以是电机驱动器等。

所述的晶圆托盘3与进气装置相对设置，用于放置需要进行MOCVD工艺的晶圆。本实施例中，所述的晶圆托盘3呈圆盘状，具有约500毫米至1000毫米的直径，可由不污染MOCVD工艺过程且能承受该工艺过程所经历温度的材料制成，例如石墨、碳化硅或其他耐热材料。

所述的装载机构能将晶圆托盘3通过晶圆进出口移入反应腔1内，并将晶圆托盘3安装在旋转轴2的顶端；还能使晶圆托盘3与旋转轴2脱离，并通过晶圆进出口移出反应腔1。

所述的反应腔1中还设置有加热器5，其安装在所述的晶圆托盘3的下方，且围绕所述旋转轴2设置，以保证反应腔1内能够达到MOCVD工艺所需的高温环境。加热器5主要通过辐射传递热量至晶圆托盘3的底面。施加至晶圆托盘3底面的热量可向上流动穿过该晶圆托盘3进而传递至放置在其上的晶圆底面，并向上穿过晶圆至其顶面。热量进一步可从晶圆托盘3的顶面与晶圆的顶面辐射至整个反应腔1，从而传递至由进气装置提供的位于晶圆上方的工艺气体。

所述的反应腔1中还设置有隔热屏7，其围绕设置在加热器5的外侧，一方面用来减少工艺气体向晶圆托盘3的下方区域流动，另一方面帮助引导热量从加热器5向上朝晶圆托盘3传递，而不是向下朝反应腔1的底壁传递。

所述的进气装置由多个设置在反应腔1顶壁上的喷淋头4组成，与用于供应在MOCVD反应过程中所使用的工艺气体源头连接，从而允许工艺气体进入反应腔1内。由于工艺气体一般包含载体气体和反应气体，所述的反应气体如金属有机化合物及V族金属元素的来源物质；而所述的载体气体典型的可为氮气、氢气或氮气和氢气的混合物。因此所述的进气装置用于接收各种气体并将其传递进入反应腔1内形成工艺气体，并引导该工艺气体大致以向下的方向流动。

所述的气体抽取装置沿着反应腔1的侧壁底端设置，且围绕设置在隔热屏7的外侧，与所述的旋转轴2同轴，用于均匀分配由晶圆托盘3的边缘流下的气体（既包括MOCVD反应生成的废气，也包括还未来得及参加反应的部分工艺气体），并将其排出MOCVD反应腔1。所述的气体抽取装置与设置在反应腔1外部的泵或其他真空源相连接，所述的泵或其他真空源用于提供气体流动动力。

如图6所示，为本发明所提供的气体抽取装置的实施例一的结构示意图，包含：气体扩散环（图6中未示，显示于图3中），其上开设一环状凹槽，因此其截面呈U型；顶盖62，其覆盖设置在所述的气体扩散环的顶端；多个抽气孔，其沿圆周方向均匀分布开设在所述的顶盖62上，用于均匀分配由晶圆托盘3的边缘流下的气体；至少两个汇总口64或者一条环形导气槽，其开设在气体扩散环的底部，并与设置在反应腔1外部的泵或其他真空源相连接，由顶盖62上的各个抽气孔均匀流入的气体汇集在气体扩散环的凹槽内，并通过开设在气体扩散环底部的汇总口排出反应腔1；多个防护结构65，其分别对应罩设在每个抽气孔的上方。

也就是说，所述的反应腔1的内部空间与气体抽取装置之间仅通过多个抽气孔连通，因此，MOCVD反应过程中在反应腔1内的气体都要通过这些抽气孔进入气体扩散环，并通过汇总口排出。

所述的抽气孔具有相对小的直径，因此其提供了一种低流体传导元件，其在反应腔1的内部空间与气体抽取装置的气体扩散环之间制造流速限制，从而使反应腔1内部的工艺气体的流动均匀性增加。

本实施例中，气体抽取装置的顶盖62上均匀开设有12个抽气孔，相邻两个抽气孔之间彼此间隔30°。当然在其他实施例中，也可以设置6个、8个、10个、16个、20个、24个或32个孔，并且均匀分布的开设在气体抽取装置的顶盖62上。

本实施例中，气体抽取装置的抽气孔为圆形。当然在其他实施例中，抽气孔可以是任意形状，例如包括椭圆形、抛物线形、正方形、长方形、三角形、六角形、八角形、新月形、S型、长条形或环形等。也就是说，这里所说的抽气孔应作宽泛的理解，包括槽、渠、沟等。

如图7和图8所示，所述的防护结构65包含：防护管651，呈筒状，其底端与所述的顶盖62固定连接；平面防护盖653，其覆盖设置在所述的防护管651的顶部；至少一个通气开口652，其开设在所述的防护管651的侧壁上端，与抽气孔连通。

本实施例中，所述的防护管651为圆筒状。当然在其他实施例中，防护管651也可以是其他形状，例如方形筒状、六角形筒状、八角形筒状或任意其他适当的形状等。

由于在每个抽气孔上设置了防护结构65，因此，在该防护结构65上开设通气开口652是必须的，其能够使得被罩住的抽气孔与反应腔1的内部空间实现连通。也就是说，反应腔1内的气体必须首先通过防护结构65上的通气开口652进入防护管651内部，接着从被防护结构65罩住的抽气孔进入气体扩散环并通过汇总口排出。

本实施例中，如图7所示，在所述的防护结构65的侧壁上端均匀开设有3个大小相同的通气开口652，且相邻两个通气开口652之间的间隔距离相同。当然在其他实施例中，也可以在防护结构65的侧壁上端开设一个通气开口或两个通气开口等。当所开设的通气开口的数量大于1个时，多个通气开口的大小相同，且彼此之间的间隔距离也相同。

进一步，如图8所示，每个所述的通气开口652的下边缘高于顶盖62一定距离。当通气开口652的下边缘凸出顶盖62的高度较高时，在顶盖62上沉积的反应物相对就能越多；由于对每批次的晶圆进行MOCVD处理而产生的沉积反应物基本是定量的，因此对于所设定的通气开口652的下边缘凸出顶盖62的高度，其对应了一个可对晶圆进行MOCVD的工艺过程的批次数量。当MOCVD设备所进行的工艺批次接近该数量时，为了保证更高的可靠性和稳定性，需要拆开MOCVD设备对沉积物进行清除，以避免所沉积的沉积物过多而溢出通气开口652的下边缘，一旦沉积物溢出通气开口652的下边缘，则又会产生堵塞或覆盖抽气孔的情况，进一步导致反应腔1内的气体非均匀以使晶圆工艺的一致性变差。

所述的防护管651的底端与顶盖62之间通过焊接固定连接，或通过机械安装固定连接。

由于在顶盖62的每个抽气孔的上方均罩设了防护结构，在MOCVD反应过程中沉积的颗粒状或片状或稀松灰尘状反应物掉落后，将直接掉落在平面防护盖653上方，或者掉落在未开设抽气孔的那部分顶盖62上，而不会堵塞或覆盖在抽气孔的上方，从而使得气体能够均匀的由通气开口652进入防护管651并通过各个抽气孔汇集至气体扩散环的凹槽内，最终从气体扩散环底部的汇总口排出反应腔1。沉积在顶盖62和防护盖653上的反应物则需周期性的打开反应腔1进行清除。

由于通气开口652的下边缘高于顶盖62一定距离，使得掉落在顶盖62上的反应物不会堵塞通气开口652。并且当通气开口652的下边缘凸出顶盖62的高度越高时，在顶盖62上沉积的反应物相对就能越多，这样开腔清除的周期就可适当延长，从而有效提升MOCVD设备的生产效率。

如图9～图11所示，为本发明提供的气体抽取装置的实施例二的结构示意图。该实施例中，所述的防护结构65包含：防护管651，呈筒状，其底端与所述的顶盖62固定连接；锥形防护盖653，其覆盖设置在所述的防护管651的顶部；至少一个通气开口652，其开设在所述的防护管651的侧壁上端，与抽气孔连通。

本实施例中，所述的防护管651为圆筒状。当然在其他实施例中，防护管651也可以是其他形状，例如方形筒状、六角形筒状、八角形筒状或任意其他适当的形状等。

由于在每个抽气孔上设置了防护结构65，因此，在该防护结构65上开设通气开口652是必须的，其能够使得被罩住的抽气孔与反应腔1的内部空间实现连通。也就是说，反应腔1内的气体必须首先通过防护结构65上的通气开口652进入防护管651内部，接着从被防护结构65罩住的抽气孔进入气体扩散环并通过汇总口排出。

本实施例中，如图10所示，在所述的防护结构65的侧壁上端均匀开设有3个大小相同的通气开口652，且相邻两个通气开口652之间的间隔距离相同。当然在其他实施例中，也可以在防护结构65的侧壁上端开设一个通气开口或两个通气开口等。当所开设的通气开口的数量大于1个时，多个通气开口的大小相同，且彼此之间的间隔距离也相同。

进一步，如图11所示，每个所述的通气开口652的下边缘高于顶盖62一定距离。当通气开口652的下边缘凸出顶盖62的高度较高时，在顶盖62上沉积的反应物相对就能越多；由于对每批次的晶圆进行MOCVD处理而产生的沉积反应物基本是定量的，因此对于所设定的通气开口652的下边缘凸出顶盖62的高度，其对应了一个可对晶圆进行MOCVD的工艺过程的批次数量。当MOCVD设备所进行的工艺批次接近该数量时，为了保证更高的可靠性和稳定性，需要拆开MOCVD设备对沉积物进行清除，以避免所沉积的沉积物过多而溢出通气开口652的下边缘，一旦沉积物溢出通气开口652的下边缘，则又会产生堵塞或覆盖抽气孔的情况，进一步导致反应腔1内的气体非均匀以使晶圆工艺的一致性变差。

所述的防护管651的底端与顶盖62之间通过焊接固定连接，或通过机械安装固定连接。

本实施例二与上述实施例一基本相似，不同点仅在于，如图10和图11所示，所述的防护盖653为锥形防护盖，其在为抽气孔遮挡掉落的沉积反应物的同时，还能够使得掉落在其上的反应物能够尽量落在顶盖62未开设抽气孔的部分上，而不会积存在锥形防护盖653的顶端。这样一方面沉积反应物不会堵塞或覆盖住抽气孔，使得气体能够均匀的由通气开口652进入防护管651并通过各个抽气孔汇集至气体扩散环的凹槽内，最终从气体扩散环底部的汇总口排出反应腔1。另一方面，在周期性打开反应腔1进行反应物清除时，只需清除沉积在顶盖62未开设抽气孔的部分的反应物，而不再需要同时清理防护盖653的顶部，使得清除过程更简单方便。

由于通气开口652的下边缘高于顶盖62一定距离，使得掉落在顶盖62上的反应物不会堵塞通气开口652。并且当通气开口652的下边缘凸出顶盖62的高度越高时，在顶盖62上沉积的反应物相对就能越多，这样开腔清除的周期就可适当延长，从而有效提升MOCVD设备的生产效率。

如图12～图14所示，为本发明提供的气体抽取装置的实施例三的结构示意图，该实施例中，所述的防护结构65包含：防护管651，呈筒状，其底端与所述的顶盖62固定连接；斜面防护盖653，其覆盖设置在所述的防护管651的顶部，且该斜面向反应腔1的侧壁倾斜；至少一个通气开口652，其开设在所述的防护管651的侧壁上端，与抽气孔连通。

本实施例中，所述的防护管651为圆筒状。当然在其他实施例中，防护管651也可以是其他形状，例如方形筒状、六角形筒状、八角形筒状或任意其他适当的形状等。

由于在每个抽气孔上设置了防护结构65，因此，在该防护结构65上开设通气开口652是必须的，其能够使得被罩住的抽气孔与反应腔1的内部空间实现连通。也就是说，反应腔1内的气体必须首先通过防护结构65上的通气开口652进入防护管651内部，接着从被防护结构65罩住的抽气孔进入气体扩散环并通过汇总口排出。

本实施例中，如图13所示，在所述的防护结构65的侧壁上端均匀开设有3个大小相同的通气开口652，且相邻两个通气开口652之间的间隔距离相同。当然在其他实施例中，也可以在防护结构65的侧壁上端开设一个通气开口或两个通气开口等。当所开设的通气开口的数量大于1个时，多个通气开口的大小相同，且彼此之间的间隔距离也相同。

进一步，如图14所示，每个所述的通气开口652的下边缘高于顶盖62一定距离。当通气开口652的下边缘凸出顶盖62的高度较高时，在顶盖62上沉积的反应物相对就能越多；由于对每批次的晶圆进行MOCVD处理而产生的沉积反应物基本是定量的，因此对于所设定的通气开口652的下边缘凸出顶盖62的高度，其对应了一个可对晶圆进行MOCVD的工艺过程的批次数量。当MOCVD设备所进行的工艺批次接近该数量时，为了保证更高的可靠性和稳定性，需要拆开MOCVD设备对沉积物进行清除，以避免所沉积的沉积物过多而溢出通气开口652的下边缘，一旦沉积物溢出通气开口652的下边缘，则又会产生堵塞或覆盖抽气孔的情况，进一步导致反应腔1内的气体非均匀以使晶圆工艺的一致性变差。

所述的防护管651的底端与顶盖62之间通过焊接固定连接，或通过机械安装固定连接。

本实施例三与上述实施例一基本相似，不同点仅在于，如图13和图14所示，所述的防护盖653为斜面防护盖，且该斜面向反应腔1的侧壁倾斜，其在为抽气孔遮挡掉落的沉积反应物的同时，还能够使得掉落在其上的反应物能够尽量落在顶盖62未开设抽气孔的部分上，而不会积存在锥形防护盖653的顶端。这样一方面沉积反应物不会堵塞或覆盖住抽气孔，使得气体能够均匀的由通气开口652进入防护管651并通过各个抽气孔汇集至气体扩散环的凹槽内，最终从气体扩散环底部的汇总口排出反应腔1。另一方面，在周期性打开反应腔1进行反应物清除时，只需清除沉积在顶盖62未开设抽气孔的部分的反应物，而不再需要同时清理防护盖653的顶部，使得清除过程更简单方便。

由于通气开口652的下边缘高于顶盖62一定距离，使得掉落在顶盖62上的反应物不会堵塞通气开口652。并且当通气开口652的下边缘凸出顶盖62的高度越高时，在顶盖62上沉积的反应物相对就能越多，这样开腔清除的周期就可适当延长，从而有效提升MOCVD设备的生产效率。

综上所述，本发明所提供的防止堵塞的气体抽取装置及设置该装置的MOCVD设备，能在MOCVD的工艺过程中，有效防止沉积反应物堵塞气体抽取装置的抽气孔，使得反应腔内的气体能够均匀分布，进而维持晶圆工艺的一致性，具有高可靠性和稳定性。另外，能够有效延长MOCVD设备的开腔清理周期，提高工作效率，降低使用成本。

尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (26)

1.一种防止堵塞的气体抽取装置，设置在MOCVD设备中，该MOCVD设备还包含用于放置晶圆的反应腔（1），以及设置在所述反应腔（1）顶部的进气装置，用于允许工艺气体进入；其特征在于，所述的气体抽取装置呈环状，设置在反应腔（1）的底部，包含：

多个抽气孔，其沿周向均匀分布开设在所述的气体抽取装置的顶部；

多个防护结构（65），其分别对应罩设在每个抽气孔的上方，用以防止沉积反应物从防护结构（65）顶部落入抽气孔，同时允许工艺气体经过所述防护结构（65）侧面的通气开口被气体抽气装置抽走；

所述的防护结构（65）包含：防护管（651），呈筒状；防护盖（653），其覆盖设置在所述的防护管（651）的顶部；至少一个通气开口（652），其开设在所述的防护管（651）的侧壁上端，与抽气孔连通。

2.如权利要求1所述的防止堵塞的气体抽取装置，其特征在于，所述的反应腔（1）由位于顶端的顶壁，位于底端的底壁，以及连接在顶壁和底壁之间的侧壁构成，呈筒状结构。

3.如权利要求2所述的防止堵塞的气体抽取装置，其特征在于，所述的反应腔（1）中设置有可旋转的旋转轴（2），以及安装在该旋转轴（2）顶端并可随其转动的晶圆托盘（3）；所述的晶圆托盘（3）与进气装置相对设置，用于放置需要进行MOCVD工艺的晶圆。

4.如权利要求3所述的防止堵塞的气体抽取装置，其特征在于，所述的反应腔（1）中设置有加热器（5），其安装在所述的晶圆托盘（3）的下方，且围绕所述旋转轴（2）设置。

5.如权利要求4所述的防止堵塞的气体抽取装置，其特征在于，所述的反应腔（1）中设置有隔热屏（7），其围绕设置在加热器（5）的外侧。

6.如权利要求5所述的防止堵塞的气体抽取装置，其特征在于，所述的气体抽取装置沿着反应腔（1）的侧壁底端设置，且围绕设置在隔热屏（7）的外侧，与所述的旋转轴（2）同轴。

7.如权利要求6所述的防止堵塞的气体抽取装置，其特征在于，所述的气体抽取装置还包含：

气体扩散环，其上开设一环状凹槽；

顶盖（62），其覆盖设置在所述的气体扩散环的顶端，与所述的防护管（651）的底端固定连接；多个所述的抽气孔均匀分布开设在该顶盖（62）上。

8.如权利要求7所述的防止堵塞的气体抽取装置，其特征在于，所述的气体抽取装置还包含至少两个汇总口或者一条环形导气槽，其开设在气体扩散环的底部，并与设置在反应腔（1）外部的泵或其他真空源相连接。

9.如权利要求7所述的防止堵塞的气体抽取装置，其特征在于，每个所述的通气开口（652）的下边缘高于顶盖（62）。

10.如权利要求7所述的防止堵塞的气体抽取装置，其特征在于，所述的防护管（651）的底端与顶盖（62）之间通过焊接固定连接，或通过机械安装固定连接。

11.如权利要求1所述的防止堵塞的气体抽取装置，其特征在于，所述的防护盖（653）为平面防护盖。

12.如权利要求1所述的防止堵塞的气体抽取装置，其特征在于，所述的防护盖（653）为锥形防护盖。

13.如权利要求1所述的防止堵塞的气体抽取装置，其特征在于，所述的防护盖（653）为斜面防护盖，且其斜面向反应腔（1）的侧壁倾斜。

14.一种设置有气体抽取装置的MOCVD设备，包含：用于放置晶圆的反应腔（1），设置在所述反应腔（1）顶部的进气装置，用于允许工艺气体进入，以及设置在所述反应腔（1）的底部的气体抽取装置；其特征在于，

其中，所述的气体抽取装置呈环状，包含：

多个抽气孔，其沿周向均匀分布开设在所述的气体抽取装置的顶部；

多个防护结构（65），其分别对应罩设在每个抽气孔的上方，用以防止沉积反应物从防护结构（65）顶部落入抽气孔，同时允许工艺气体经过所述防护结构（65）侧面的通气开口被气体抽气装置抽走；

所述的防护结构（65）包含：防护管（651），呈筒状；防护盖（653），其覆盖设置在所述的防护管（651）的顶部；至少一个通气开口（652），其开设在所述的防护管（651）的侧壁上端，与抽气孔连通。

15.如权利要求14所述的设置有气体抽取装置的MOCVD设备，其特征在于，所述的反应腔（1）由位于顶端的顶壁，位于底端的底壁，以及连接在顶壁和底壁之间的侧壁构成，呈筒状结构。

16.如权利要求15所述的设置有气体抽取装置的MOCVD设备，其特征在于，所述的反应腔（1）中设置有可旋转的旋转轴（2），以及安装在该旋转轴（2）顶端并可随其转动的晶圆托盘（3）；所述的晶圆托盘（3）与进气装置相对设置，用于放置需要进行MOCVD工艺的晶圆。

17.如权利要求16所述的设置有气体抽取装置的MOCVD设备，其特征在于，所述的反应腔（1）中设置有加热器（5），其安装在所述的晶圆托盘（3）的下方，且围绕所述旋转轴（2）设置。

18.如权利要求17所述的设置有气体抽取装置的MOCVD设备，其特征在于，所述的反应腔（1）中设置有隔热屏（7），其围绕设置在加热器（5）的外侧。

19.如权利要求18所述的设置有气体抽取装置的MOCVD设备，其特征在于，所述的气体抽取装置沿着反应腔（1）的侧壁底端设置，且围绕设置在隔热屏（7）的外侧，与所述的旋转轴（2）同轴。

20.如权利要求19所述的设置有气体抽取装置的MOCVD设备，其特征在于，所述的气体抽取装置包含：

气体扩散环，其上开设一环状凹槽；

顶盖（62），其覆盖设置在所述的气体扩散环的顶端，与所述的防护管（651）的底端固定连接；多个所述的抽气孔均匀分布开设在该顶盖（62）上。

21.如权利要求20所述的设置有气体抽取装置的MOCVD设备，其特征在于，所述的气体抽取装置还包含至少两个汇总口或者一条环形导气槽，其开设在气体扩散环的底部，并与设置在反应腔（1）外部的泵或其他真空源相连接。

22.如权利要求20所述的设置有气体抽取装置的MOCVD设备，其特征在于，每个所述的通气开口（652）的下边缘高于顶盖（62）。

23.如权利要求20所述的设置有气体抽取装置的MOCVD设备，其特征在于，所述的防护管（651）的底端与顶盖（62）之间通过焊接固定连接，或通过机械安装固定连接。

24.如权利要求14所述的设置有气体抽取装置的MOCVD设备，其特征在于，所述的防护盖（653）为平面防护盖。

25.如权利要求14所述的设置有气体抽取装置的MOCVD设备，其特征在于，所述的防护盖（653）为锥形防护盖。

26.如权利要求14所述的设置有气体抽取装置的MOCVD设备，其特征在于，所述的防护盖（653）为斜面防护盖，且其斜面向反应腔（1）的侧壁倾斜。