CN114086156B - 薄膜沉积设备 - Google Patents

薄膜沉积设备 Download PDF

Info

Publication number
CN114086156B
CN114086156B CN202210058615.4A CN202210058615A CN114086156B CN 114086156 B CN114086156 B CN 114086156B CN 202210058615 A CN202210058615 A CN 202210058615A CN 114086156 B CN114086156 B CN 114086156B
Authority
CN
China
Prior art keywords
gas
film deposition
thin film
deposition apparatus
base
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202210058615.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN114086156A (zh
Inventor
张瑭
张天明
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Beijing Zhongke Zhongyi Semiconductor Technology Co ltd
Original Assignee
Beijing Zhongke Zhongyi Semiconductor Technology Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Beijing Zhongke Zhongyi Semiconductor Technology Co ltd filed Critical Beijing Zhongke Zhongyi Semiconductor Technology Co ltd
Priority to CN202210058615.4A priority Critical patent/CN114086156B/zh
Publication of CN114086156A publication Critical patent/CN114086156A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN114086156B publication Critical patent/CN114086156B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/455—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
    • C23C16/45502—Flow conditions in reaction chamber
    • C23C16/45504—Laminar flow
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/4412—Details relating to the exhausts, e.g. pumps, filters, scrubbers, particle traps
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/455—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
    • C23C16/45563—Gas nozzles
    • C23C16/45574—Nozzles for more than one gas
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/455—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
    • C23C16/45563—Gas nozzles
    • C23C16/4558—Perforated rings
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/458—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for supporting substrates in the reaction chamber
    • C23C16/4582—Rigid and flat substrates, e.g. plates or discs
    • C23C16/4583—Rigid and flat substrates, e.g. plates or discs the substrate being supported substantially horizontally
    • C23C16/4584—Rigid and flat substrates, e.g. plates or discs the substrate being supported substantially horizontally the substrate being rotated
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/458—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for supporting substrates in the reaction chamber
    • C23C16/4582—Rigid and flat substrates, e.g. plates or discs
    • C23C16/4583—Rigid and flat substrates, e.g. plates or discs the substrate being supported substantially horizontally
    • C23C16/4586—Elements in the interior of the support, e.g. electrodes, heating or cooling devices

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)

Abstract

本申请公开了一种薄膜沉积设备，该薄膜沉积设备包括：底座、位于底座上的侧壁、以及位于侧壁上与底座相对设置的上盖，底座、侧壁和上盖围成薄膜沉积设备的反应腔室，其中，薄膜沉积设备还包括位于反应腔室中的承载盘和用于提供气体的喷头，喷头位于承载盘上方，上盖上设置有与喷头相对应的多个流道，每个流道沿径向设置并具有一定的旋向，多个流道的旋向与承载盘的转动方向一致。该设计使得设备内反应腔室中的气体受流道的约束，提高了气流的稳定性，减少了气体逸散，提高原料利用率，进而提高生成薄膜的质量，降低成本。

Description

薄膜沉积设备
技术领域
本发明涉及半导体制造技术领域，更具体地，涉及一种薄膜沉积设备。
背景技术
化学气相沉积（Chemical Vapor Deposition，CVD）是指化学气体或蒸汽在基质表面反应合成薄膜的方法，其中，又以金属有机化合物化学气相沉积（Metal-organicChemical Vapor Deposition，MOCVD）较为常见。金属有机化合物化学气相沉积技术具有适用范围广，生长易于控制，外延层均匀性好，可以进行大规模生产等优点，所以受到广泛的应用。通常地，参与薄膜生长反应的气体由管路引导至薄膜沉积设备的反应腔中，经过喷头将气体匀化或分配至喷口，并按照预先设计的路径喷出。气体的均匀性以及分布会直接影响薄膜的性能以及原料的消耗量，若要生长出沿基底晶圆径向组分均匀、轴向界面陡峭的薄膜材料，就要求反应腔室内的气体分布均匀，并且要避免气体形成不必要的涡流或逸散到其余区域。
现有的薄膜沉积设备，虽然在进气具有均化的设计，但是缺乏对气体有效的空间约束，因此，气体进入反应腔室会不同程度的产生涡流并发生预反应，导致气体逸散，降低了原材料的利用率。
期望进一步改进薄膜沉积设备，在使气体匀化的同时，对气流进行空间约束，以减少气体逸散，提升生成薄膜的质量。
发明内容
本发明的目的是提供一种改进的薄膜沉积设备，使得设备内反应腔室中的气体受流道的约束，提高气流的稳定性，减少气体逸散，提高原料利用率，进而提高生成薄膜的质量，降低成本。
本发明提供一种薄膜沉积设备，其特征在于，包括底座、位于所述底座上的侧壁、以及位于所述侧壁上与所述底座相对设置的上盖，所述底座、所述侧壁和所述上盖围成所述薄膜沉积设备的反应腔室，其中，所述薄膜沉积设备还包括位于所述反应腔室中的承载盘和用于提供气体的喷头，所述喷头位于所述承载盘上方；所述上盖上设置有与所述喷头相对应的多个流道，每个流道沿径向设置并具有一定的旋向，所述多个流道的旋向与所述承载盘的转动方向一致。
优选地，所述喷头为环形，所述喷头环绕所述承载盘设置，所述喷头包括多层层间相互独立的气流通道，每层气流通道在朝向所述承载盘的一侧设置有均匀排布的多个出气口，每层气流通道在背离所述承载盘的一侧设置有多个进气口。
优选地，所述喷头由外界的气源进行供气，所述喷头中还设置有用于降温的冷却水通道。
优选地，所述多个流道沿周向排布，形成环形阵列。
优选地，所述流道向圆心延伸的迹线与半径间具有预设的夹角，所述夹角的角度与所述承载盘的转动速度相匹配，使所述流道中的气体在所述承载盘的转动方向上具有一定的速度分量。
优选地，所述承载盘包括用于放置晶圆的槽位和用于排出气体的排气孔，所述槽位为多个，多个所述槽位沿周向等间距阵列排布，所述排气孔位于所述承载盘的中心位置。
优选地，所述环形阵列的圆心处具有柱状空腔，使所述反应腔室中的气体在所述柱状空腔处形成漩涡，便于气体从所述排气孔排出，所述柱状空腔的直径不小于所述排气孔的直径。
优选地，上述薄膜沉积设备还包括：转轴，用于驱动所述承载盘转动；连接件，用于将所述转轴与所述承载盘相连；排气筒，套装于所述转轴外侧，所述排气筒与所述排气孔对应相连；其中，所述连接件部分嵌入所述排气孔中，所述连接件采用镂空设计，使气体透过镂空部分从所述排气筒中排出。
优选地，所述连接件包括内 缘、支杆和外缘，所述支杆将所述外缘与所述内 缘相连，所述支杆具有与所述转轴转动方向相匹配的倒角。
优选地，上述薄膜沉积设备还包括：加热器，位于所述承载盘下方，用于加热所述承载盘；反射屏，位于所述加热器下方，用于提升加热效率；支撑座，位于所述底座上，所述支撑座为环形，所述支撑座的上表面设置有用于支撑所述喷头的支撑面，所述加热器和所述反射屏均位于所述支撑面的下方。
本发明实施例提供的薄膜沉积设备，通过采用具有旋向流道的上盖，使喷头喷出的气体受流道的约束，一方面保证了气体的层流状态，减少预反应的发生，另一方面还显著减少了气体的逸散，使气体集中于所需的区域，有效提高了原料的利用率；流道的旋向与承载盘的转动方向一致，使得流道中的气体在承载盘的转动方向具有一定的速度分量，减小了承载盘转动时摩擦力对气体层流状态的干扰；气体在流道末端出口处形成漩涡，以便于气体从反应腔室中排出，避免气体在排气孔处产生乱流。喷头采用环形多层设计，各层可通入不同的气体，增加了薄膜生长工艺的灵活性，其周向均布的多个进气口使喷头内的气压均匀稳定，保证了喷头喷出气流的稳定性。
进一步地，承载盘下方还设置有加热器和反射屏，可以对反应腔室进行快速加热，减少热量耗散，提高电能利用率。转轴与承载盘之间的连接器采用镂空设计以供气体排出，连接器的支杆还具有与转轴转动方向相匹配的倒角，当连接器随转轴转动时，支杆可类似于风扇，为气体从排气筒的排出提供助力。
附图说明
通过以下参照附图对本发明实施例的描述，本发明的上述以及其他目的、特征和优点将更为清楚。
图1示出了本发明实施例薄膜沉积设备的爆炸示意图；
图2示出了本发明实施例薄膜沉积设备的上盖的示意图；
图3示出了本发明实施例薄膜沉积设备的喷头的示意图；
图4示出了本发明实施例薄膜沉积设备中排气相关部件的爆炸示意图；
图5示出了本发明实施例薄膜沉积设备的截面示意图；
图6示出了本发明实施例薄膜沉积设备的俯视示意图。
具体实施方式
以下将参照附图更详细地描述本发明。在各个附图中，相同的元件采用类似的附图标记来表示。为了清楚起见，附图中的各个部分没有按比例绘制。此外，可能未示出某些公知的部分。
应当理解，在描述部件的结构时，当将一层、一个区域称为位于另一层、另一个区域“上面”或“上方”时，可以指直接位于另一层、另一个区域上面，或者在其与另一层、另一个区域之间还包含其它的层或区域。并且，如果将部件翻转，该一层、一个区域将位于另一层、另一个区域“下面”或“下方”。
如果为了描述直接位于另一层、另一个区域上面的情形，本文将采用“直接在……上面”或“在……上面并与之邻接”的表述方式。
在下文中描述了本发明的许多特定的细节，例如部件的结构、材料、尺寸、处理工艺和技术，以便更清楚地理解本发明。但正如本领域的技术人员能够理解的那样，可以不按照这些特定的细节来实现本发明。
本发明可以各种形式呈现，以下将描述其中一些示例。
图1示出了本发明实施例薄膜沉积设备的爆炸示意图，该薄膜沉积设备总体由上盖110，侧壁170和底座180组成，其余各部件均位于上述三者所围成的反应腔室之中，其中，上盖110的下表面设置有用于导流的流道（图中未示出），侧壁170上设置有进气管171，底座180上具有与侧壁170相匹配的凹槽181；具体地，该反应腔室中还包括反射屏160、加热器150、电极151、支撑座140、承载盘130、连接件133、转轴134、排气筒135和喷头120；在该薄膜沉积设备中，上盖110、喷头120、承载盘130、连接件133、转轴134、排气筒135、支撑座140、加热器150、反射屏160、侧壁170和底座180同轴设置。
反射屏160例如为圆形，反射屏160在边缘区域具有向上翻折的包边，以使反射屏160形成半包围式的反射腔，反射屏160例如包括多层，以获取更好的反射效果，具体地，该反射屏160为4层的钼反射屏。
加热器150例如位于反射屏160的反射腔中，加热器150、反射屏160和底座180的中间均设置有供排气筒135穿过的通孔，加热器150例如为扁平的蚊香状，包括环形盘绕的电阻丝，加热器150的两端设置有两个电极151，通过电加热的方式实现加热功能，两个电极151例如为柱状，还可起到支撑加热器150和反射屏160的作用，由于加热器150位于反射屏160的反射腔中，加热器150下方和侧面的热量可以被反射屏160部分反射，使加热器150产生的热量集中于加热器150的上方，减少热量损失，提升对承载盘130的加热效率。当然地，该加热器150还可采用嵌入承载盘130中的方案进行设计，在承载盘130对应的槽位131的底面设置加热器。
支撑座140例如为环形，其上方具有一环形的支撑面141和一台阶面142，支撑座140设置在底座180上，支撑座140的外径小于侧壁170的内径，支撑座140底面的内径大于反射屏160的外径，反射屏160和加热器150均位于支撑座140的支撑面141的下方。支撑座140的支撑面141用于放置喷头120，支撑座140中间的圆形位置设置有承载盘130，承载盘130与台阶面142齐平，承载盘130与支撑座140间具有间隙，以保证承载盘130的转动，承载盘130上还具有环形排布的用于放置晶圆的槽位131，槽位131的数量、尺寸、间隔等均可根据实际需要进行调整，槽位131处于上盖110的流道覆盖范围内，承载盘130的中间位置还设有用于排气的排气孔132，承载盘130通过连接件133与下方的转轴134相连，通过转轴134驱动承载盘130转动，排气筒135的一端通过连接件133与承载盘130的排气孔132对应相连，使反应腔室中的气体通过排气孔132由排气筒135排出。当然地，转轴134也可采用直径较大的管状中空设计，转轴134的空腔直接与排气孔132相对，气体可由中空的转轴134排出。
喷头120例如同样为环形，喷头120位于支撑座140的支撑面141上，喷头120还包括进气口121和出气口122，进气口121与侧壁170上的进气管171相连，出气口122位于喷头120的内侧，用于向反应腔室内提供气体。
图2和图3分别示出了本发明实施例薄膜沉积设备的上盖和喷头的示意图；该上盖110与喷头120相对应，上盖110的下表面设置有流道111，流道111向圆心延伸的迹线与半径呈一定的夹角，使流道111具有旋向，夹角例如为4°至10°，流道111的旋向与承载盘130的转动方向相一致；流道111例如为多个，多个流道111沿圆周方向阵列排布，流道111的阵列整体呈环形，环形阵列的边缘与上盖110的边缘具有一定距离，环形阵列的中部具有柱状空腔112，流道111的截面形状例如为拱形，越靠近上盖110的圆心位置，拱形的截面面积越小。通过改变拱形宽度或高度的变化，可以控制拱形横截面面积的变化率，进而控制气体在其内部的流速变化率，以弥补气体流动过程中前驱体的消耗问题，保证了晶圆的上表面在单位时间内前驱体供应量的稳定。
当然地，该反应腔室中的气体例如包括载气、第一前驱体、第二前驱体等，用以在晶圆上进行化学气相沉积，生成所需的薄膜。该流道111的截面也可采用三角形、半圆形等其他形状，其也可实现类似的技术效果。
喷头120例如为圆环形，喷头120在360°的环形内侧立面均匀设置有三层圆形出气口122，同一角度位置的不同高度层面的出气口122在轴向分布于同一条直线上；每层出气口122的内侧有相互连通的腔体，不同层间的腔体相互隔绝且独立，每层腔体在周向均布有多个进气口121，进气口121与侧壁170上的进气管171相匹配，通过设置多个进气口，可以使喷头120内的腔体中气压更加均匀，由气源从外界通过进气管171为喷头120供气。
进一步地，流道111的数量与喷头120的每层的出气口122的数量相等且相对设置，使每层的每个出气口122均有一流道111与其对应。
图4示出了本发明实施例薄膜沉积设备中排气相关部件的爆炸示意图；图4中包括承载盘130、连接件133、转轴134和排气筒135，其中，承载盘130的中心位置设有排气孔132，排气孔132例如为台阶孔，排气孔132在承载晶圆的一侧为圆形孔，在承载盘130的底面为正六边形孔；连接件133例如采用镂空设计，包括内 缘和外缘，内 缘与外缘之间通过支杆136相连，以形成供气体通过的通道；连接件133的内 缘例如为圆形，其下方与转轴134的一端相连，外缘例如为环形，外缘的外侧边为与排气孔132相匹配的正六边形，外缘的内侧边为圆形。转轴134例如可沿图示箭头方向转动，带动与其相连的连接件133转动，连接件133再通过其外缘与承载盘130的连接将转动传递至承载盘130，实现承载盘130的转动，承载盘130的转动方向与上盖110中流道11的旋向一致。排气筒135例如为圆管形，排气筒135套装在转轴134上，排气筒135的上端与连接件133相连，排气筒135的内径不小于连接件133的外缘的内径，以防止气体泄露，通过排气孔132的气体经由连接件133的镂空区域进入排气筒135，并从排气筒135排出反应腔室。
进一步地，虽然图中支杆136的数量为6根，但支杆136的数量可根据实际情况进行增减调整，该连接件133的支杆136可设计有如图所示的类似于风扇的倒角，倒角的方向与转轴134的转动方向相匹配，当连接件133随转轴134沿图示箭头方向转动时，支杆136具有类似风扇的作用，可以有助气体沿虚线箭头的方向从排气孔132及排气筒135中排出。
图5和图6分别示出了本发明实施例薄膜沉积设备的截面示意图和俯视示意图；该薄膜沉积设备各部件装配完成后的纵向截面图如图5所示，图中可见，该喷头120中还具有冷却水通道123，冷却水通道123例如沿圆周设置，通过冷却水通道123中的冷却水为喷头120降温。当然地，虽然图示中进行了省略，但冷却水通道123也具有相应的进水口和出水口，冷却水通道123的截面形状可以为圆形、半圆形、三角形、矩形等多边形。
从图5中还可以观察各部件装配后的位置关系及间隙尺寸，具体地，流道111的阵列整体为环形，其内部柱状空腔的直径不小于排气筒135的内径，流道111的底部与承载盘130之间具有1-3mm的间隙；承载盘130的上表面与支撑座140的台阶面142齐平，加热器150位于承载盘130的下方，其尺寸与承载盘130的尺寸相匹配，为承载盘130进行加热，反射屏150的尺寸略大于加热器150，以使加热器150位于反射屏160的反射腔中。连接件133嵌入承载盘130的排气孔132中的正六边形的孔段，由转轴134提供动力带动承载盘130旋转。
为了在俯视图中示出薄膜沉积设备内部的各部件，故在图6中将上盖110的顶面进行了透视处理，并略去了加热器150、电极151等部分部件和线条。从图6中可见，该侧壁170上沿周向等间距设置了四组进气管171，同样地，喷头120也具有相对应的进气口121，通过多个进气管171和多个进气口121的设计，使得喷头120内各层腔室中的气压更加均匀，由外界气源通过侧壁170上的进气管171为喷头120进行供气。图中承载盘130上例如设置有8个等尺寸沿周向阵列的槽位131，承载盘130例如沿图示箭头方向进行逆时针转动，上盖110上的流道111的旋向也为逆时针，流道111向圆心延伸的迹线与半径呈一定的夹角，这样进入反应腔室的气流在承载盘130转动方向上有一定的速度分量，可以有效减小承载盘130转动时摩擦力对气流状态的干扰，进一步地，该夹角需要与承载盘130转动的速度相匹配，例如为7°，多个流道111形成的环形阵列，其尺寸需要完全覆盖承载盘130上的槽位131。由于流道111在中心位置具有柱状空腔112，气体在流道111的末端出口处（即柱状空腔112的位置）会形成漩涡，该漩涡有利于气体加速排出，防止气体在排气孔132处产生乱流。
本发明实施例提供的薄膜沉积设备，通过采用具有旋向流道的上盖，使喷头喷出的气体受流道的约束，一方面保证了气体的层流状态，减少预反应的发生，另一方面还显著减少了气体的逸散，使气体集中于所需的区域，有效提高了原料的利用率；流道的旋向与承载盘的转动方向一致，使得流道中的气体在承载盘的转动方向具有一定的速度分量，减小了承载盘转动时摩擦力对气体层流状态的干扰；气体在流道末端出口处形成漩涡，以便于气体从反应腔室中排出，避免气体在排气孔处产生乱流。喷头采用环形多层设计，各层可通入不同的气体，增加了薄膜生长工艺的灵活性，其周向均布的多个进气口使喷头内的气压均匀稳定，保证了喷头喷出气流的稳定性。
进一步地，承载盘下方还设置有加热器和反射屏，可以对反应腔室进行快速加热，减少热量耗散，提高电能利用率。转轴与承载盘之间的连接器采用镂空设计以供气体排出，连接器的支杆还具有与转轴转动方向相匹配的倒角，当连接器随转轴转动时，支杆可类似于风扇，为气体从排气筒的排出提供助力。
在以上的描述中，对于各部件的构图、加工方式等技术细节并没有做出详细的说明。但是本领域技术人员应当理解，可以通过各种技术手段，来形成所需形状的腔体和孔洞等。另外，尽管在以上分别描述了各部件以及拓展变形，但是这并不意味着各个实施例中的拓展变形不能有利地结合使用。
以上对本发明的实施例进行了描述。但是，这些实施例仅仅是为了说明的目的，而并非为了限制本发明的范围。本发明的范围由所附权利要求及其等价物限定。不脱离本发明的范围，本领域技术人员可以做出多种替代和修改，这些替代和修改都应落在本发明的范围之内。

Claims (10)

1.一种薄膜沉积设备，其特征在于，包括底座、位于所述底座上的侧壁、以及位于所述侧壁上与所述底座相对设置的上盖，所述底座、所述侧壁和所述上盖围成所述薄膜沉积设备的反应腔室，
其中，所述薄膜沉积设备还包括位于所述反应腔室中的承载盘和用于提供气体的喷头，所述喷头位于所述承载盘上方；
所述上盖上设置有与所述喷头相对应的多个流道，每个流道沿径向设置并具有一定的旋向，所述多个流道的旋向与所述承载盘的转动方向一致，所述喷头环绕所述承载盘设置。
2.根据权利要求1所述的薄膜沉积设备，其特征在于，所述喷头为环形，所述喷头包括多层层间相互独立的气流通道，每层气流通道在朝向所述承载盘的一侧设置有均匀排布的多个出气口，每层气流通道在背离所述承载盘的一侧设置有多个进气口。
3.根据权利要求2所述的薄膜沉积设备，其特征在于，所述喷头由外界的气源进行供气，所述喷头中还设置有用于降温的冷却水通道。
4.根据权利要求1所述的薄膜沉积设备，其特征在于，所述多个流道沿周向排布，形成环形阵列。
5.根据权利要求1所述的薄膜沉积设备，其特征在于，所述流道向圆心延伸的迹线与半径间具有预设的夹角，所述夹角的角度与所述承载盘的转动速度相匹配，使所述流道中的气体在所述承载盘的转动方向上具有一定的速度分量。
6.根据权利要求4所述的薄膜沉积设备，其特征在于，所述承载盘包括用于放置晶圆的槽位和用于排出气体的排气孔，所述槽位为多个，多个所述槽位沿周向等间距阵列排布，所述排气孔位于所述承载盘的中心位置。
7.根据权利要求6所述的薄膜沉积设备，其特征在于，所述环形阵列的圆心处具有柱状空腔，使所述反应腔室中的气体在所述柱状空腔处形成漩涡，便于气体从所述排气孔快速排出，所述柱状空腔的直径不小于所述排气孔的直径。
8.根据权利要求6所述的薄膜沉积设备，其特征在于，还包括：
转轴，用于驱动所述承载盘转动；
连接件，用于将所述转轴与所述承载盘相连；
排气筒，套装于所述转轴外侧，所述排气筒与所述排气孔对应相连；
其中，所述连接件部分嵌入所述排气孔中，所述连接件采用镂空设计，使气体透过镂空部分从所述排气筒中排出。
9.根据权利要求8所述的薄膜沉积设备，其特征在于，所述连接件包括内 缘、支杆和外缘，所述支杆将所述外缘与所述内 缘相连，所述支杆具有与所述转轴转动方向相匹配的倒角。
10.根据权利要求1所述的薄膜沉积设备，其特征在于，还包括：
加热器，位于所述承载盘下方，用于加热所述承载盘；
反射屏，位于所述加热器下方，用于提升加热效率；
支撑座，位于所述底座上，所述支撑座为环形，所述支撑座的上表面设置有用于支撑所述喷头的支撑面，所述加热器和所述反射屏均位于所述支撑面的下方。
CN202210058615.4A 2022-01-19 2022-01-19 薄膜沉积设备 Active CN114086156B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210058615.4A CN114086156B (zh) 2022-01-19 2022-01-19 薄膜沉积设备

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210058615.4A CN114086156B (zh) 2022-01-19 2022-01-19 薄膜沉积设备

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN114086156A CN114086156A (zh) 2022-02-25
CN114086156B true CN114086156B (zh) 2022-04-15

Family

ID=80308606

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210058615.4A Active CN114086156B (zh) 2022-01-19 2022-01-19 薄膜沉积设备

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114086156B (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115467019A (zh) * 2022-10-13 2022-12-13 江苏南大光电材料股份有限公司 用于氧化镓外延的集气环及用于氧化镓外延的mocvd设备
CN116092953B (zh) * 2023-03-07 2023-07-18 天津中科晶禾电子科技有限责任公司 一种晶圆键合装置、方法及复合衬底组件

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2000054310A1 (en) * 1999-03-08 2000-09-14 Asm International N.V. Method and device for rotating a wafer
KR20100015213A (ko) * 2008-08-04 2010-02-12 삼성전기주식회사 Ｃｖｄ용 샤워 헤드 및 이를 구비하는 화학 기상 증착 장치
CN106835267A (zh) * 2016-12-02 2017-06-13 东莞市中镓半导体科技有限公司 一种氢化物气相外延反应室旋转流动装置
US20210371980A1 (en) * 2018-09-24 2021-12-02 Lehigh University High pressure spatial chemical vapor deposition system and related process

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6986814B2 (en) * 2001-12-20 2006-01-17 General Electric Company Gas distributor for vapor coating method and container

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2000054310A1 (en) * 1999-03-08 2000-09-14 Asm International N.V. Method and device for rotating a wafer
KR20100015213A (ko) * 2008-08-04 2010-02-12 삼성전기주식회사 Ｃｖｄ용 샤워 헤드 및 이를 구비하는 화학 기상 증착 장치
CN106835267A (zh) * 2016-12-02 2017-06-13 东莞市中镓半导体科技有限公司 一种氢化物气相外延反应室旋转流动装置
US20210371980A1 (en) * 2018-09-24 2021-12-02 Lehigh University High pressure spatial chemical vapor deposition system and related process

Also Published As

Publication number Publication date
CN114086156A (zh) 2022-02-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN114086156B (zh) 薄膜沉积设备
TWI836110B (zh) 溫度控制總成、及控制氣相反應器之溫度控制總成的溫度之方法
TWI482234B (zh) 具有載體延伸之晶圓處理
TWI717355B (zh) 在處理腔室中的氣體控制
TWI489585B (zh) Metal organic chemical vapor deposition equipment and its chamber components
KR101354106B1 (ko) 가스 입구 부재를 구비한 ｃｖｄ 반응기
US20060196420A1 (en) High density plasma chemical vapor deposition apparatus
US10163606B2 (en) Plasma reactor with highly symmetrical four-fold gas injection
JP2009004755A5 (zh)
US20140116340A1 (en) Epitaxial growth device
US20140306027A1 (en) Showerhead of a mocvd reactor with large diameter
WO2021175089A1 (zh) 反应腔室
WO2023071311A1 (zh) 一种半导体生长设备及其工作方法
TW202331895A (zh) 製程腔室組件、半導體製程設備及其方法
TW202246566A (zh) 內襯裝置及半導體加工設備
TWI584392B (zh) 基板處理設備
KR20060107683A (ko) 화학 기상 증착 장치
CN115505904A (zh) 一种多气流通道的喷淋装置
JP7267308B2 (ja) 上方電極アセンブリ、反応チャンバおよび原子層堆積装置
TW202123364A (zh) 實現均勻排氣的雙工位處理器及其排氣方法、等離子體處理設備
KR101164398B1 (ko) 화학기상증착장치
CN115505903B (zh) 气体注入机构及其制作方法、气相反应装置
CN117457468B (zh) 工艺腔室及其进气组件
TWI666339B (zh) 電漿鍍膜裝置
CN117987806A (zh) 一种气体分配件、气体输送装置和薄膜处理装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant