CN111945221A - 一种导流器和外延晶片制造设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种导流器和外延晶片制造设备，涉及外延晶片制备领域，所述导流器应用于外延晶片制造设备的排气部件，所述排气部件包括相对设置的第一进气口和第一出气口，以及贯通所述第一进气口和所述第一出气口的、用于容纳所述导流器的排气通道；所述导流器包括相对设置的第二进气口和第二出气口，以及，贯通所述第二进气口和所述第二出气口的导流通道，从所述第二进气口到所述第二出气口的方向上，所述导流通道的尺寸逐渐减小，所述第二进气口的形状和尺寸与所述第一进气口的形状和尺寸相匹配。本发明可以解决外延晶片制造设备使用时副产物堆积、影响外延晶片品质的问题。

Description

一种导流器和外延晶片制造设备

技术领域

本发明实施例涉及外延晶片制备领域，尤其涉及一种导流器和外延晶片制造设备。

背景技术

镜面加工的硅片上，以单晶体的薄膜生长的称为外延晶片(Epitaxial Wafer)，比现有单晶体硅片的表面缺陷更少。上述外延晶片膜具有纯度高，晶体特性优良，提高固态半导体的数率及元器件特性的优点。

外延晶片基本上是利用化学气象沉淀(Chemical Vapor Deposition，简称CBD)设备，将高温密闭反应炉(Process chamber)内含硅源气体注入单晶体硅片表面，使单晶体沉淀在表面并生长。

请参见图1，图1是现有技术中一种外延晶片制造设备的结构示意图，外延晶片制造设备中部为具有上下顶密封的反应炉炉体，炉体内部设有圆形感应器，用于安放制备外延晶片的单晶硅片，圆形感应器由近及远依次设有预加热环和环形的底盘，反应气体从外延晶片制造设备的进气帽经进气部件流向感应器，再经排气部件流向排气帽后流出。从进气帽流入的硅源气体经过单晶硅片表面时，进行沉淀和生长同时排出。

请参见图1，图1是现有技术中一种外延晶片制造设备的工艺腔室的结构示意图，外延晶片制造设备工艺腔室由上下两个钟罩密封组成，工艺腔室内部设有圆形的基座，用于安放制备外延晶片的单晶硅片，基座外围设置有同心分布的预加热环。反应气体从外延晶片制造设备的进气帽经进气部件流向承载有硅片的基座，再经排气部件流向排气帽后流出。从进气帽流入的硅源气体经过单晶硅片表面时，进行沉淀和生长同时排出。

请参见图2，图2是外延晶片制造设备上体现硅源气体流动的示意图。应用于环氧硅片制造工艺的气体反应率较低，在流入的气体量对比大量的源气体未反应的情况下从排气部件排出。此时硅源气体从高温的工艺腔室流向排气部件的过程中，由于工艺腔室与排气管的温差，将产生从气态到液态的相变过程。随着这种硅源气体的异常变化，未反应的副产物会残留在排气管中，尤其是排气部件内壁一侧的副产物堆积。堆积的副产物在生产外延晶片的过程中，会残留在炉体内或妨碍源气的流动，影响外延晶片品质。

现有技术中，外延晶片制造设备中去除堆积的副产物的常用方法是在设备拆卸后对排气部位的零件进行清洗，这也是导致设备运行方面产能下降的因素。对此，半导体同行业为了改善源气体的排气效率，实施了增加排气压力或改变排气管线大小，增加排气量，减少副产品堆积量的行动。但是，这种方法虽然可以减少排气线内堆积的副产物，但对控制设备内排气管堆积的副产品却有一定的局限性。

也有在排气部件侧面设立一个贯通孔，利用一定量的氢气，控制排气内堆积的副产物的方案，但是该方案虽然可以消除排气部位侧面气体流动停滞的现象，但是随着氢气使用量的增加，在发生向排气部位扩散的氢气逆流时，将影响硅片金属的品质。

发明内容

本发明实施例提供一种导流器和外延晶片制造设备，以解决外延晶片制造设备使用时副产物堆积、影响外延晶片品质的问题。

为了解决上述技术问题，本发明是这样实现的：

第一方面，本发明实施例提供了一种导流器，应用于外延晶片制造设备的排气部件，所述排气部件包括相对设置的第一进气口和第一出气口，以及贯通所述第一进气口和所述第一出气口的、用于容纳所述导流器的排气通道；

所述导流器包括相对设置的第二进气口和第二出气口，以及，贯通所述第二进气口和所述第二出气口的导流通道，从所述第二进气口到所述第二出气口的方向上，所述导流通道的尺寸逐渐减小，所述第二进气口的形状和尺寸与所述第一进气口的形状和尺寸相匹配。

可选的，所述第一进气口为一弧面，所述第二进气口的形状和尺寸与所述弧面的形状和尺寸相匹配。

可选的，所述导流通道呈梯形棱台结构，所述第二进气口和所述第二出气口的截面均为矩形，所述截面为垂直于所述导流通道的延伸方向上的截面。

可选的，所述第二进气口的截面和所述第二出气口的截面的长边长度比值在1.2-1.8范围内。

可选的，所述第二进气口的截面和所述第二出气口的截面的短边长度比值在1.5-1.8范围内。

可选的，所述导流通道至少有一个侧面与所述导流通道的延伸方向的夹角为锐角，所述锐角的角度在15-75度范围内。

可选的，所述导流器为石英材质。

第二方面，本发明实施例还提供了一种外延晶片制造设备，所述外延晶片制造设备至少包括一个排气部件，每一所述排气部件内部设有如第一方面任一所述的导流器。

可选的，所述外延晶片制造设备包括2个所述排气部件，所述排气部件对称设置。

可选的，所述2个所述排气部件的第一进气口相邻且呈组成半圆形弧面状。

在本发明实施例中，尺寸逐渐减小的导流器能够对流经排气部件的气体有效导流并加快了导流速度，避免了外延晶片制造设备使用时副产物堆积、影响外延晶片品质的问题。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1为现有技术中一种外延晶片制造设备的结构示意图；

图2为外延晶片制造设备上体现硅源气体流动的示意图；

图3为本发明实施例一提供的一种导流器的俯视图；

图4为本发明实施例一提供的一种导流器的侧视图；

图5为本发明实施例一提供的一种导流器的主视图；

图6为本发明实施例二提供的一种外延晶片制造设备的气体流动的平面图；

图7为本发明实施例二提供的一种外延晶片制造设备的气体流动的侧视图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参考图3，图3为本发明实施例一提供的一种导流器的俯视图；

本发明提供一种导流器20，应用于外延晶片制造设备的排气部件10，所述排气部件10包括相对设置的第一进气口11和第一出气口12，以及贯通所述第一进气口和所述第一出气口的、用于容纳所述导流器20的排气通道13；

所述导流器20包括相对设置的第二进气口21和第二出气口22，以及，贯通所述第二进气口21和所述第二出气口22的导流通道23，从所述第二进气口21到所述第二出气口22的方向上，所述导流通道23的尺寸逐渐减小，所述第二进气口21的形状和尺寸与所述第一进气口11的形状和尺寸相匹配。

在本发明实施例中，尺寸逐渐减小的导流器能够对流经排气部件的气体有效导流并加快了导流速度，避免了外延晶片制造设备使用时副产物堆积、影响外延晶片品质的问题。

请参考图4，图4为本发明实施例一提供的一种导流器的侧视图；

请参考图5，图5为本发明实施例一提供的一种导流器的主视图；

在本发明的一些实施例中，可选的，所述排气部件10的所述第一进气口11为一弧面，所述第二进气口21的形状和尺寸与所述弧面的形状和尺寸相匹配。

在本发明实施例中，当制造的外延晶片为圆形时，排气部件的第一进气口与外延晶片制造设备的底盘的外周相适应，第一进气口为弧面状，第二进气口与第一进气口的形状与尺寸与所述弧面相匹配，也为弧面状，此时导流器可以对通过排气部件第一进气口的气体有效导流。

在本发明的一些实施例中，可选的，所述导流通道23呈梯形棱台结构，所述第二进气口21和所述第二出气口22的截面均为矩形，所述截面为垂直于所述导流通道23的延伸方向上的截面。

在本发明实施例中，导流通道呈梯形棱台时，第二进气口和第二出气口垂直于导流通道的延伸方向上的截面均为矩形。其中第二进气口垂直于导流通道的延伸方向上的矩形截面长边记为a，短边记为c；第二出气口垂直于导流通道的延伸方向上的矩形截面长边记为b，短边记为d。

在本发明的一些实施例中，可选的，所述第二进气口21的截面和所述第二出气口22的截面的长边长度比值在1.2-1.8范围内。

在本发明实施例中，第二进气口的截面和第二出气口的截面的长边长度比值在1.2-1.8范围内，即a:b在1.2-1.8范围内，满足该规格尺寸的导流器，具有较好的导流效果。

在本发明的一些实施例中，可选的，所述第二进气口21的截面和所述第二出气口22的截面的短边长度比值在1.5-1.8范围内。

在本发明实施例中，第二进气口的截面和第二出气口的截面的短边长度比值在1.5-1.8范围内，即c:d在1.5-1.8范围内，满足该规格尺寸的导流器，具有较好的导流效果。

在本发明的一些实施例中，可选的，所述导流通道23至少有一个侧面与所述导流通道23的延伸方向的夹角为锐角。

在本发明实施例中，导流通道有多个侧面，其中至少有一个侧面与导流通道的延伸方向的夹角为锐角，记该夹角为e，如图3所示。

在本发明的一些实施例中，可选的，所述锐角的角度在15-75度范围内。

在本发明实施例中，导流通道至少有一个侧面与导流通道的延伸方向的夹角为锐角，且锐角角度e在15-75度范围内，满足该规格尺寸的导流器，具有较好的导流效果。

在本发明的一些实施例中，可选的，所述导流器20为石英材质。

在本发明实施例中，石英材质耐高温且易于清洗，还可防止硅晶片的金属污染，应用性强。

本发明实施例还提供了一种外延晶片制造设备，所述外延晶片制造设备至少包括一个排气部件10，每一所述排气部件10内部设有如第一方面所述的导流器20。

在本发明的一些实施例中，可选的，排气部件通常嵌入安装在反应腔室的孔洞中。

在本发明实施例中，排气部件内部具有导流器的外延晶片制造设备，可以在使用时避免产生副产物堆积、影响外延晶片品质的问题。

在本发明的一些实施例中，可选的，所述外延晶片制造设备包括2个所述排气部件10，所述排气部件10对称设置。

在本发明实施例中，外延晶片制造设备具有2个对称设置的排气部件，且每一排气部件内部均设有如上述任一实施例所述的导流器。

在本发明的一些实施例中，可选的，所述2个所述排气部件10的第一进气口11相邻且组成半圆形弧面状。

在本发明的一些实施例中，外延晶片通常为圆形，外延晶片制造设备的底盘一般设置成环形，排气部件第一进气口需与底盘外周相适应；若外延晶片制造设备具有2个对称设置的排气部件，则2个排气部件的第一进气口相邻且组成半圆形弧面状。

请参见图6，图6为本发明实施例二提供的一种外延晶片制造设备的气体流动的平面图；

请参见图7，图7为本发明实施例二提供的一种外延晶片制造设备的气体流动的侧视图；

所述外延晶片制造设备,具有对称设置的2个排气部件10，每一排气部件10内部均设有如上述实施例任一项所述的导流器20，流经外延晶片制造设备基座的气体经排气部件10排出，气体在排气部件10中，通过第二进气口21的尺寸和形状与第一进气口11尺寸相匹配、导流通道23沿第二进气口21到第二出气口22的方向尺寸逐渐减小的导流器20，流向排气帽30，实现了对流经排气部件10的气体的有效导流并加快了导流速度，避免了外延晶片制造设备使用时副产物堆积、影响外延晶片品质的问题。

上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，均属于本发明的保护之内。

Claims (10)

1.一种导流器，其特征在于，应用于外延晶片制造设备的排气部件，所述排气部件包括相对设置的第一进气口和第一出气口，以及贯通所述第一进气口和所述第一出气口的、用于容纳所述导流器的排气通道；

所述导流器包括相对设置的第二进气口和第二出气口，以及，贯通所述第二进气口和所述第二出气口的导流通道，从所述第二进气口到所述第二出气口的方向上，所述导流通道的尺寸逐渐减小，所述第二进气口的形状和尺寸与所述第一进气口的形状和尺寸相匹配。

2.根据权利要求1所述的导流器，其特征在于，所述第一进气口为一弧面，所述第二进气口的形状和尺寸与所述弧面的形状和尺寸相匹配。

3.根据权利要求2所述的导流器，其特征在于，所述导流通道呈梯形棱台结构，所述第二进气口和所述第二出气口的截面均为矩形，所述截面为垂直于所述导流通道的延伸方向上的截面。

4.根据权利要求3所述的导流器，其特征在于，所述第二进气口的截面和所述第二出气口的截面的长边长度比值在1.2-1.8范围内。

5.根据权利要求3所述的导流器，其特征在于，所述第二进气口的截面和所述第二出气口的截面的短边长度比值在1.5-1.8范围内。

6.根据权利要求3所述的导流器，其特征在于，所述导流通道至少有一个侧面与所述导流通道的延伸方向的夹角为锐角，所述锐角的角度在15-75度范围内。

7.根据权利要求1所述的导流器，其特征在于，所述导流器为石英材质。

8.一种外延晶片制造设备，其特征在于，所述外延晶片制造设备至少包括一个排气部件，每一所述排气部件内部设有如权利要求1-7任一所述的导流器。

9.根据权利要求8所述的外延晶片制造设备，其特征在于，所述外延晶片制造设备包括2个所述排气部件，所述排气部件对称设置。

10.根据权利要求9所述的外延晶片制造设备，其特征在于，所述2个所述排气部件的第一进气口相邻且组成半圆形弧面状。

Images