CN111081611B - 气体传送管路以及半导体设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供的一种气体传送管路以及半导体设备，气体传送管路用于向一半导体设备的反应腔室输送气体，气体传送管路包括至少两个支管路以及至少一个135°弯头，相邻的两个支管路通过至少一个135°弯头连通，气体在气体传送管路中的雷诺数小于1000。本发明中的弯头为平滑弧状135°弯头，可以降低混合气体在气体传送管路中经过弯头时靠内侧壁压力骤降(压力系数为负)，同时，通过控制反应气体在气体传送管路中的雷诺数小于1000，进一步降低弯管处因压力降低引起的局部温度降低，可以最大程度降低混合气体在气体传送管路中冷凝形成液珠的现象发生，进而消除因液珠造成在晶圆片表面形成缺陷，提高产品良率，降低生产成本。

Description

气体传送管路以及半导体设备
技术领域
本发明涉及集成电路技术领域，特别涉及一种气体传送管路以及半导体设备。
背景技术
外延生长是在单晶衬底上生长出一层有一定要求的、与衬底晶向相同的单晶层，犹如原来的晶体向外延伸了一段。外延生长技术发展于20世纪50年代末60年代初。当时，为了制造高频大功率器件，需要减小集电极串联电阻，又要求材料能耐高压和大电流，因此需要在低阻值衬底上生长一层薄的高阻外延层。外延生长的新单晶层可在导电类型、电阻率等方面与衬底不同，还可以生长不同厚度和不同要求的多层单晶，从而大大提高器件设计的灵活性和器件的性能。外延工艺还广泛用于集成电路中的PN结隔离技术和大规模集成电路中改善材料质量方面。
生长外延层有多种方法，但采用最多的是气相外延工艺。氢气携带三氯氢硅进入置有硅衬底的反应腔，在反应腔进行高温化学反应，使含硅反应气体还原，所产生的硅原子在衬底硅表面上外延生长。其中，三氯氢硅在气相外延生长过程中是主要提供硅的原材料。
SiHCl3+H2＝Si+3HCl 还原反应
硅片外延生长时，常需要控制掺杂，以保证控制电阻率。N型外延层所用的掺杂剂一般为磷烷。其主要化学反应式为：
PH3＝P+3/2H2 热分解反应
外延生长过程：对于硅外延生长，除使用超高纯度反应气体外，同时还要有严密配送系统，防止因微量水汽或氧的掺入产生有害的影响；为获得平整的表面，衬底必须防止表面有颗粒或化学物质的沾污；在外延生长前，反应腔内在高温下用干燥氯化氢进行原位抛光，以减少层错缺陷；为得到重复均匀的厚度和掺杂浓度分布，还须控制温度分布和选择合适的气流模型。
而现有的反应气体在气体传送管路中传送时，由于温度和压力的变化，使得反应气体很容易冷凝成液珠，这些液珠进入反应腔室后存在较多问题：
1、在反应结束后，需要用大量惰性气体加上超长的时间才能吹扫干净，从而增加了成本，影响了产能。；
2、与反应腔室中的氧分子及水分子发生反应，在衬底上形成颗粒状的残留物a(如图1所示)，该残留物a中直径大于0.12μm的数量就超过10,000个，使得该残留物a需要专门的工艺步骤来去除，增加了生产的成本。
发明内容
本发明的目的在于提供了一种气体传送管路以及半导体设备，以避免反应气体在气体传送管路中传输时出现冷凝的现象，从而影响了产能，增加了成本。
为了解决上述问题，本发明提供了一种外延设备，用于向一半导体设备的反应腔室输送气体，所述气体传送管路包括至少两个支管路以及至少一个135°弯头，相邻的两个所述支管路通过至少一个所述135°弯头连通，所述气体在所述气体传送管路中的雷诺数小于1000。
可选的，包括：
两个所述支管路，其分别为第一支管路和第二支管路，所述第一支管路和第二支管路垂直设置；
两个所述135°弯头，两个所述135°弯头相互连接，连接后的两个所述135°弯头具有第一端口和第二端口；
其中，所述第一端口连接所述第一支管路的一个端口，所述第二端口连接所述第二支管路的一个端口。
进一步的，所述气体传送管路的内径大于等于0.4英寸。
更进一步的，所述气体传送管路的总长度小于10米。
更进一步的，所述气体传送管路的管壁上设置有隔热材料。
更进一步的，所述气体传送管路上还设置有若干温控结构，所述温控结构用于对所述气体传送管路输送的气体进行温度控制，以使所述气体传送管路输送的气体自入口至出口处温度逐步升高。
可选的，所述气体传送管路是三氯氢硅输送管路。
另一方面，本发明还提供了一种半导体设备，所述半导体设备包括一反应腔室，还包括上述所述的气体传送管路，所述气体传送管路与所述反应腔室连接，并用于向所述反应腔室输送气体。
可选的，所述半导体设备为外延设备，所述外延设备还包括汽化器，所述汽化器通过所述气体传送管路向所述反应腔室提供气体。
进一步的，所述汽化器包括：
化学容器桶，用于提供气相外延工艺所需的液态三氯氢硅；
汽液分离器，所述汽液分离器与所述化学容器桶连通；以及，
控制阀130，所述控制阀130设置在所述化学容器桶和汽液分离器之间，用于控制液态三氯氢硅流入所述汽液分离器的流量以及调节所述汽液分离器中的液位。
进一步的，所述控制阀130将汽液分离器中液位控制在所述汽液分离器总容量的65％-75％。
与现有技术相比存在以下有益效果：
本发明提供的一种气体传送管路以及半导体设备，所述气体传送管路用于向一半导体设备的反应腔室输送气体，所述气体传送管路包括至少两个支管路以及至少一个135°弯头，相邻的两个所述支管路通过至少一个所述135°弯头连通，所述气体在所述气体传送管路中的雷诺数小于1000。本发明中的弯头为平滑弧状135°弯头，可以降低混合气体在气体传送管路中经过弯头时靠内侧壁压力骤降(压力系数为负)，同时，通过控制反应气体在气体传送管路中的雷诺数小于1000，即所述第一支管路和第二支管路垂直设置，所述气体传送管路的内径大于等于0.4英寸，所述气体传送管路的总长度小于10米，进一步降低弯管处因压力降低引起的局部温度降低，可以最大程度降低混合气体在气体传送管路中冷凝形成液珠的现象发生，进而消除因液珠造成在晶圆片表面形成缺陷，提高产品良率，降低生产成本。
进一步的，所述气体传送管路的管壁上设置有隔热材料，可以避免混合气体在气体传送管路中温度的降低，进一步降低了混合气体经过气体传送管路后冷凝形成液珠的现象的发生。
本发明的所述半导体设备可以避免混合气体经过气体传送管路后冷凝形成液珠的现象的发生，无需专门的工艺步骤对反应腔室内过量残留的三氯氢硅进行去除，降低了对其对产能的影响，从而避免了机台的增加，避免了成本的增加。同时还避免了混合气体中的三氯氢硅冷凝成液珠后进入反应腔室中的氧分子及水分子发生反应，避免了在衬底上形成颗粒状的残留物，从而使得无需专门的工艺步骤去除该残留物，降低了生产的成本。
附图说明
图1a为一种气相外延工艺在衬底上形成的颗粒状残留物的示意图；
图1b为一种90°弯头中流体的压力系数等高图；
图2为本发明一实施例的外延设备的简易示意图；
图3为本发明一实施例的一种气体传送管路的结构示意图；
图4a为图3中的135°弯头的放大示意图；
图4b为135°弯头的压力系数等高图。
附图标记说明：
a-残留物；
A-90°弯头的外侧壁；
B-90°弯头的内侧壁；
A’-135°弯头的外侧壁；
B’-135°弯头的内侧壁；
100-汽化器；
110-化学容器桶；
120-汽液分离器；
130-控制阀；
200-反应腔室；
300-气体传送管路；
311-第一支管路；
312-第二支管路；
320-弯头；
320a-第一端口；
320b-第二端口。
具体实施方式
发明人研究发现，三氯氢硅又称硅氯仿，甲硅烷的三氯代物，Trichlorosilane，化学式SiHCl3，熔点-126.5℃，沸点33℃。常温下，其为一种易流动的无色液体，且密度为1.34g/cm3。由于外延工艺是一种气相分反应，常温下液态的三氯氢硅需要以氢气作为载气，并通过鼓泡式汽化器随气体传送管路带入反应腔室。
对于液相来说，确定的温度就对应与确定的组分气相分压。对于纯组分三氯氢硅来说，氢气在三氯氢硅的溶解度非常小，可以近似认为惰性气体。因此，三氯氢硅的分压就等于纯组分的三氯氢硅饱和蒸汽压，有如下三氯氢硅纯组分饱和蒸汽压与温度的对应关系：
lnP＝A-B/(C+t)
P为温度t时纯三氯氢硅的饱和蒸汽压，即P分；
A、B、C为安托因常数。
因此，可以通过调节氢气的流量来调节三氯氢硅汽化器内氢气的压力，来控制混合气的总压Pa；同时，通过调节加热蒸汽的流量，来调节鼓泡后气体的温度，一个确定温度就对应唯一的三氯氢硅分压P分。氢气和三氯氢硅的摩尔比为：
NH2/NSIHCL3＝(Pa–P分)/P分
通过上述汽化控制方法，就能控制氢气和三氯氢硅的摩尔比值在生产需要的范围内。
发明人还发现，对于液滴而言，根据开尔文方程(Kelvin equation)，其液-气界面的饱和蒸汽压高于平液面饱和蒸汽压：
Figure BDA0002346936670000061
其中p是液滴曲面饱和蒸汽压，p0是平液面饱和蒸汽压，σ是表面张力，Vm是液体的摩尔体积，r是液滴半径，R是通用气体常数，T是温度。
对于残留在晶圆片表面的残留三氯氢硅气体分子而言，平面曲率为0，当温度降至低于沸点以下时，饱和三氯氢硅气态分子在晶硅表面冷凝成液态分子。之后在承载盒内进一步与洁净室环境中的氧气、水分子反应形成颗粒状残留物a。
SiHCl3+H2O→SiO2+H2+HCl
SiHCl3+O2→SiO2+Cl2+H2O
可知，该颗粒状残留物a为SiO2颗粒，其必须用较强的碱性化学试剂加双氧水混合液去除。直接的影响是多出一道清洗而导致生产成本增加。
因此，为了从根本解决上述问题，我们需要抑制在气体传送管路中由于压力的变化所导致的饱和三氯氢硅蒸汽的冷凝。同时，由于计算机的普及极大的推进了流体力学在复杂空间及物理环境的模拟能力。
而混合气体在管道中输送是热力学与流体力学的交汇过程，热力学从宏观上描述不同阶段的系统状态，流体力学从微观上描述了状态之间演变过程。具体而言，混合气体在管道进口端及出口端满足气体状态方程，而从进口端到出口端又可以通过流体力学动力方程描述其压力、流速、温度变化。流体由于所含分子粘度造成摩擦损失，管道进口压力会大于管道出口压力；根据气体状态方程，系统的压力、体积乘积与该系统内气体摩尔数及温度成正比。根据质量不变的原则，压力降低会导致体积增大。但流体力学的非线性特征使得流体在管道中的分布具体不均匀性。最终导致当体积变化与压力变化乘积不能维持初始值时(小于初始值)，系统会通过温度变化(降低)对介质状态进行补偿。混合气体温度降低导致三氯氢硅饱和蒸汽压成为过饱和而进一步冷凝形成液滴。
基于上述分析，本发明提供的一种气体传送管路以及半导体设备，所述外延设备用于向一半导体设备的反应腔室输送气体，所述气体传送管路包括至少两个支管路以及至少一个135°弯头，相邻的两个所述支管路通过至少一个所述135°弯头连通，所述气体在所述气体传送管路中的雷诺数小于1000。本发明中的弯头为平滑弧状135°弯头，可以降低混合气体在气体传送管路中经过弯头时靠内侧壁压力骤降(压力系数为负)，同时，通过控制反应气体在气体传送管路中的雷诺数小于1000，即所述第一支管路和第二支管路垂直设置，所述气体传送管路的内径大于等于0.4英寸，所述气体传送管路的总长度小于10米，进一步降低弯管处因压力降低引起的局部温度降低，可以最大程度降低混合气体在气体传送管路中冷凝形成液珠的现象发生，进而消除因液珠造成在晶圆片表面形成缺陷，提高产品良率，降低生产成本。
以下将对本发明的一种气体传送管路以及半导体设备作进一步的详细描述。下面将参照附图对本发明进行更详细的描述，其中表示了本发明的优选实施例，应该理解本领域技术人员可以修改在此描述的本发明而仍然实现本发明的有利效果。因此，下列描述应当被理解为对于本领域技术人员的广泛知道，而并不作为对本发明的限制。
为了清楚，不描述实际实施例的全部特征。在下列描述中，不详细描述公知的功能和结构，因为它们会使本发明由于不必要的细节而混乱。应当认为在任何实际实施例的开发中，必须做出大量实施细节以实现开发者的特定目标，例如按照有关系统或有关商业的限制，由一个实施例改变为另一个实施例。另外，应当认为这种开发工作可能是复杂和耗费时间的，但是对于本领域技术人员来说仅仅是常规工作。
为使本发明的目的、特征更明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的说明。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比率，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
本实施例所提供的一种气体传送管路以及半导体设备。所述气体传送管路用于向一半导体设备的反应腔室输送气体。在本实施例中，所述半导体设备可以为外延设备，所述气体为混合气体。
图2为本实施例的外延设备的简易示意图。如图2所示，所述外延设备包括汽化器100、反应腔室200，以及连接所述汽化器100和反应腔室200的气体传送管路300。所述反应腔室200用于对置于其内的衬底进行气相外延工艺提供场所。所述汽化器100通过所述气体传送管路300向反应腔室200提供混合气体，所述混合气体例如为沸点在常压下5℃–45℃范围内饱和蒸气混合气体，该混合气体包括用于气相外延工艺的反应气体，以及反应气体的载气，该载气为惰性气体。所述反应气体可以为三氯氢硅，所述三氯氢硅可以包括气态的三氯氢硅分子，以及部分亚微米级液滴状的三氯氢硅，使得所述混合气体中的三氯氢硅为三氯氢硅饱和蒸汽。
所述汽化器100例如是鼓泡式汽化器，所述汽化器100包括化学容器桶110、汽液分离器120和控制阀130，所述化学容器桶110和汽液分离器120连通，且所述化学容器桶110和汽液分离器120之间设置有控制阀130。所述化学容器桶110用于提供气相外延工艺所需的原材料(即，液态三氯氢硅)。所述控制阀130将所述汽液分离器120中液态三氯氢硅的液位例如是控制在所述汽液分离器120总容量的65％-75％，以得到稳定的氢气气泡，即得到大小、形状、密度均均匀的氢气气泡。所述化学容器桶110中的液态三氯氢硅通过惰性气体压入汽液分离器120中，并通过控制阀130控制液态三氯氢硅流入所述汽液分离器的流量，以调节所述汽液分离器120中的液位。在本实施例中，由于氢气在液态三氯氢硅中的溶解度非常小，因此可以采用氢气作为惰性气体将所述化学容器桶110中的液态三氯氢硅压入汽液分离器120中。
对于液相来说，一个温度取值对应一个确定的组分气相分压，因此，在所述汽液分离器120上设置了温控部件(图中未示出)，所述温控部件可以确保所述汽化器100内的介质(氢气气泡、液态三氯氢硅)温度，以获得稳定的三氯氢硅蒸汽分压。
从所述汽液分离器120底部通入了惰性气体(氢气)，通入的氢气经过鼓泡的加速，使得所述汽液分离器120中的液态三氯氢硅汽化，以得到氢气和三氯氢硅的混合气体。还可以通过调节从所述汽液分离器120底部通入氢气的气体流量来调节汽化器100内氢气的压力，从而控制混合气体的总压，同时间接的流量控制以控制混合气体中的氢气和三氯氢硅之间摩尔比：
N1/N2＝(Pa–Pb)/Pb
其中，N1为混合气体中氢气的量；N2为混合气体中三氯氢硅的量；N1/N2为混合气体中氢气和三氯氢硅的摩尔比；Pa为混合气体的总压；Pb为三氯氢硅蒸汽分压。通过控制混合气体中氢气和三氯氢硅的摩尔比来得到生产所需要的混合气体。
图3为本实施例的一种气体传送管路的结构示意图。如图3所示，所述气体传送管路300用以稳定、均匀的压力传送混合气体。所述气体传送管路300包括至少两个支管路，以及连接相邻两个所述支管路的若干弯头320。
由于所述汽化器100和反应腔室200之间具有一定的距离，所述汽化器100产生的混合气体需要通过气体传送管路300才可以进入反应腔室100中，所述气体传送管路300不可避免的存在弯头，所述弯头通常为90°弯头或45°弯头，这些弯头使得气体传送管路300中的混合气体的途径急变，造成混合气体在弯头处压力骤降，从而使得从所述气体传送管路300的出口流出的混合气体的压力低于所述气体传送管路300的入口流入的混合气体的压力，同时，所述气体传送管路300在传送过程中温度的损失，使得混合气体中的三氯氢硅很容易出现冷凝成液珠。
图1b为一种90°弯头中流体的压力系数等高图。如图1b所示，以90°弯头为例，该弯头的内径例如是0.18英寸，通过对流体(雷诺数Re＝2100)在90°弯头的流场及压力场的模拟，发现当流体的压力从90°弯头的外侧壁A向内侧壁B逐渐减小，具体的，当流体进入弯道区域(即，与流体的进入管路的垂直方向呈30°–60°夹角的区域)，在该区域，90°弯头的外侧壁A的压力骤增，即压力系数Cp＝172，而内侧壁B的压力骤降，即压力系数Cp＝-70.5。经发明人研究发现，其主要原因是90°弯头造成了流体的圆弧运动，使得流体粒子在离心力作用下对弯头外侧壁A产生强大撞击，特别是在50°角区时，弯头的外侧壁A的压力达到最大值，而内侧壁B的压力达到最小值。伴随着压力场、流场在弯头的内侧壁B的变化，在与流体的进入管路的垂直方向呈60°–90°夹角的区域出现了边界层分流(对内侧壁B剪切应力为0)。在流体流出弯头时，由于流体粒子的向内回射，弯头的外侧壁A压力逐渐降低，流场在恢复稳定的流体的过程经历变化复杂。
图4a为图3中的弯头的放大示意图。图4b为135°弯头的压力系数等高图。如图4a和4b所示，同时请参阅图3，为了解决上述问题，所述弯管为135°弯头，具体例如是平滑弧状的135°弯头，以135°弯头的内径为0.4英寸，外径为0.5英寸为例，通过对流体(雷诺数，Re＝850，雷诺数降低来自于进口压力调低及增大管径)在弯管区流场及压力场的模拟，得到了135°弯头区域的压力系数等高线位图。135°弯头的外侧壁A’向内侧壁B’的压力系数逐渐缓慢减小，在外侧壁A’与其最接近的曲线之间的压力系数Cp＝3.6，内侧壁B’与其最接近的曲线之间的压力系数Cp＝1.5，其中，图4b的135°弯头中的每一条曲线与相邻的曲线或弯头侧壁组成的区域组成一个压力系数等高区域。可知，135°弯头可以降低混合气体在所述气体传送管路中经过所述弯头时的流场及压力场的复杂变化，从而使得所述气体传送管路中的混合气体沿外侧壁及沿内侧壁压力差降低(Cp(外侧壁)＝3.6，Cp(内侧壁)＝1.5)，降低了混合气体经过气体传送管路后冷凝形成液珠的现象的发生。
所述气体传送管路300可以采用保温材料制备，或者，所述气体传送管路300的管壁上设置有隔热材料，以对所述气体传送管路300进行保温处理，具体的，所述气体传送管路的外壁上缠绕有隔热棉。
进一步的，在所述气体传送管路300设置若干温控结构(图中未示出)，所述温控结构对所述气体传送管路300进行温度控制，以确保所述气体传送管路300从所述汽化器100到反应腔室200的温度呈正温度梯度发生变化，即所述气体传送管路300从所述汽化器到反应腔室的温度逐渐升高。
作为示例，所述气体传送管路300包括两个相互垂直的支管路311、312，其分别为第一支管路311和第二支管路312，所述第一支管路311和第二支管路312的夹角为90°，所述第一支管路311和第二支管路312通过两个所述弯头320连接，两个所述弯头320相互连接，连接后的两个所述弯头320具有第一端口320a和第二端口320b，所述弯头320为135°弯头。具体的，所述第一支管路311的一个端口连接所述汽化器100，以输入所述汽化器100提供的反应气体，所述第一支管路311的另一个端口连接所述第一端口320a，所述第二支管路312的一端连接所述第二端口320b，另一端连接所述反应腔室200，以输出所述汽化器100提供的反应气体。所述弯头320的夹角处以弧度过渡，以避免尖锐的夹角对混合气体压力场及流场的影响。
在其他实施例中，所述气体传送管路可以包括至少两个支管路，相邻两个所述支管路之间可以为其他夹角，可以为45°，其需要通过三个连接的弯头连接两个所述支管路；也可以为135°，其需要通过一个弯头连接两个所述支管路。
描述管路中的气体特性(流场、压力、摩擦力等)的一个重要参数为雷诺数，雷诺数Re定义为：
Re＝ρUD/μ
其中，ρ为气体(混合气体)的质量密度，单位为g/cm3；U为平均流速，单位为cm/s；D为管道直径，单位为cm；μ为气体(混合气体)的动力粘度，dyn·s/cm2。
当雷诺数小于2300，流体流动为层流；当雷诺数大于4000，流体流动为紊流；当雷诺数在2300-4000之间，流体流动为过渡流。流体在管路流动时，当遇到途径急变，截面积徒增、徒减，流场会发生骤变，压力、温度随之发生大幅变动，包括边界层分流，涡流，冷凝，蒸发。对于三氯氢硅与氢气的混合气体，对其影响最大的莫过于三氯氢硅饱和蒸汽的冷凝。当载气(即氢气)中带入微小液珠进入反应腔时，由于反应腔内的高温环境，使得液珠蒸发变成气态分子。另外，由于化学反应作为决定外延生长速度的关键因素，使得过量的三氯氢硅分子会被载气带走，其虽然不影响最终膜厚度及电阻率，但是在化学反应结束时，反应腔室内的过量残留的三氯氢硅则需要超长时间吹扫才能去除干净(特别是最靠近晶圆表面残留气体)，这样会导致产能严重下降而需增加机台，从而增加了成本。
为了解决这个问题，在本实施例中，所述气体传送管路300中的混合气体的流动需要为层流，即，所述气体传送管路300中通过控制进口压力及流量使得混合气体的雷诺数需要小于1000。具体的，通过增大所述气体传送管路300的内径，使得所述气体传送管路的内径增大至大于0.4英寸，同时缩短混合气体在所述气体传送管路300中的传送路径的总长度，使得所述气体传送管路300的总长度缩短至小于10米，使得气体传送管路300进气端的压力控制在18psig–22.5psig(磅力/平方英寸)之间，气体传送管路300出气端压降小于上游压力的5％，以降低温度的损耗，这样，可以避免混合气体中的三氯氢硅冷凝而形成液珠，无需专门的工艺步骤对反应腔室内过量残留的三氯氢硅进行去除，降低了对其对产能的影响，从而避免了机台的增加，避免了成本的增加。同时还避免了混合气体中的三氯氢硅冷凝成液珠后进入反应腔室中的氧分子及水分子发生反应，避免了在衬底上形成颗粒状的残留物，从而使得无需专门的工艺步骤去除该残留物，降低了生产的成本。
综上所述，本发明提供的一种气体传送管路以及半导体设备，所述气体传送管路用于向一半导体设备的反应腔室输送气体，所述气体传送管路包括至少两个支管路以及至少一个135°弯头，相邻的两个所述支管路通过至少一个所述135°弯头连通，所述气体在所述气体传送管路中的雷诺数小于1000。本发明中的弯头为平滑弧状135°弯头，可以降低混合气体在气体传送管路中经过弯头时靠内侧壁压力骤降(压力系数为负)，同时，通过控制反应气体在气体传送管路中的雷诺数小于1000，即所述第一支管路和第二支管路垂直设置，所述气体传送管路的内径大于等于0.4英寸，所述气体传送管路的总长度小于10米，进一步降低弯管处因压力降低引起的局部温度降低，可以最大程度降低混合气体在气体传送管路中冷凝形成液珠的现象发生，进而消除因液珠造成在晶圆片表面形成缺陷，提高产品良率，降低生产成本。
进一步的，所述气体传送管路的管壁上设置有隔热材料，可以避免混合气体在气体传送管路中温度的降低，进一步降低了混合气体经过气体传送管路后冷凝形成液珠的现象的发生。
本发明的所述半导体设备可以避免混合气体经过气体传送管路后冷凝形成液珠的现象的发生，无需专门的工艺步骤对反应腔室内过量残留的三氯氢硅进行去除，降低了对其对产能的影响，从而避免了机台的增加，避免了成本的增加。同时还避免了混合气体中的三氯氢硅冷凝成液珠后进入反应腔室中的氧分子及水分子发生反应，避免了在衬底上形成颗粒状的残留物，从而使得无需专门的工艺步骤去除该残留物，降低了生产的成本。
本发明旨意通过对氢气和三氯氢硅的混合气体在气体传送管路中遇到现有的90°弯管或45°弯管的流场及压力场模拟，找出了导致饱和三氯氢硅蒸汽冷凝的根本原因，从而设计出了可以避免冷凝配的气体传送管路，所述气体传送管路具有降低气相外延工艺所需的能耗、提高产能、精简工序、控制方便等优点。
此外，需要说明的是，除非特别说明或者指出，否则说明书中的术语“第一”、“第二”等的描述仅仅用于区分说明书中的各个组件、元素、步骤等，而不是用于表示各个组件、元素、步骤之间的逻辑关系或者顺序关系等。
可以理解的是，虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然而上述实施例并非用以限定本发明。对于任何熟悉本领域的技术人员而言，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案作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，依据本发明的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，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (10)

1.一种气体传送管路，应用于集成电路技术领域，并用于向一半导体设备的反应腔室输送气体，其特征在于，所述气体传送管路包括至少两个支管路以及至少一个135°弯头，相邻的两个所述支管路通过至少一个所述135°弯头连通，以避免在转弯处因压力骤降引起的局部温度降低而造成的气体冷凝成液滴的现象发生，所述气体在所述气体传送管路中的雷诺数小于1000，其中，所述气体传送管路是三氯氢硅和氢气的混合气体管路。
2.如权利要求1所述的气体传送管路，其特征在于，包括：
两个所述支管路，其分别为第一支管路和第二支管路，所述第一支管路和第二支管路垂直设置；
两个所述135°弯头，两个所述135°弯头相互连接，连接后的两个所述135°弯头具有第一端口和第二端口；
其中，所述第一端口连接所述第一支管路的一个端口，所述第二端口连接所述第二支管路的一个端口。
3.如权利要求2所述的气体传送管路，其特征在于，所述气体传送管路的内径大于等于0.4英寸。
4.如权利要求3所述的气体传送管路，其特征在于，所述气体传送管路的总长度小于10米。
5.如权利要求4所述的气体传送管路，其特征在于，所述气体传送管路的外壁上缠绕有隔热材料。
6.如权利要求5所述的气体传送管路，其特征在于，所述气体传送管路上还设置有若干温控结构，所述温控结构用于对所述气体传送管路输送的气体进行温度控制，以使所述气体传送管路输送的气体自入口至出口处温度逐步升高。
7.一种半导体设备，所述半导体设备包括一反应腔室，其特征在于，还包括如权利要求1-6中任一项所述的气体传送管路，所述气体传送管路与所述反应腔室连接，并用于向所述反应腔室输送气体。
8.如权利要求7所述的半导体设备，其特征在于，所述半导体设备为外延设备，所述外延设备还包括汽化器，所述汽化器通过所述气体传送管路向所述反应腔室提供气体。
9.如权利要求8所述的半导体设备，其特征在于，所述汽化器包括：
化学容器桶，用于提供气相外延工艺所需的液态三氯氢硅；
汽液分离器，所述汽液分离器与所述化学容器桶连通；以及，
控制阀，所述控制阀设置在所述化学容器桶和汽液分离器之间，用于控制液态三氯氢硅流入所述汽液分离器的流量以及调节所述汽液分离器中的液位。
10.如权利要求9所述的半导体设备，其特征在于，所述控制阀将汽液分离器中液位控制在所述汽液分离器总容量的65％-75％。
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