CN114807904A - Cvd反应器及其应用的导流组件 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种CVD反应器及其应用的导流组件。导流组件应用于CVD反应器。具体地，导流组件包括至少两个导流块，该至少两个导流块形成环状结构，用于引导反应流体进行排放。不同导流块之间相互独立，即本申请每个导流块均为独立的个体。本申请导流组件的制造成本及维护成本较低，且本申请导流组件的结构可靠性较高、使用寿命较长。

Description

CVD反应器及其应用的导流组件

技术领域

本申请涉及化学气相沉积设备技术领域，具体涉及一种CVD反应器及其应用的导流组件。

背景技术

CVD(Chemical Vapor Deposition，化学气相沉积)是指利用化学气体在基质表面反应合成膜层的方法，其是半导体工业中应用最为广泛的用来沉积多种材料的技术。CVD设备提供反应腔室，供化学气体在基质表面沉积形成膜层。

目前，CVD设备中通常会设置导流环，用于引导反应气体进行排放。然而，目前的导流环往往需要大块的原材料制作，而大块的原材料获取难度较高且材料利用率较低，导致导流环的成本较高；并且，目前的导流环局部磨损后只能更换整个导流环，导致导流环的维护成本较高；此外，目前的导流环不利于释放导流环的热应力，导致导流环的结构可靠性较低、使用寿命较短。

发明内容

本申请提供一种CVD反应器及其应用的导流组件。本申请导流组件的制造成本及维护成本较低，且本申请导流组件的结构可靠性较高、使用寿命较长。

本申请提供一种应用于CVD反应器的导流组件。该导流组件包括至少两个导流块；不同导流块之间相互独立，且该至少两个导流块能够沿预设圆周方向依次排布，以形成环状结构，导流组件用于引导反应流体进行排放。

在本申请的一实施例中，导流组件还包括连接结构；相邻导流块之间通过连接结构连接，用于限制相邻导流块在预设圆周方向的径向上的相对移动。

在本申请的一实施例中，连接结构包括连接块和连接槽；相邻导流块分别设有连接槽，连接块分别嵌设于相邻导流块的连接槽中。

在本申请的一实施例中，连接槽位于导流块的顶部；其中，导流块的顶面不低于连接块的顶面。

在本申请的一实施例中，至少两个导流块包括目标导流块；位于目标导流块两侧的导流块之间在预设直线方向上具有最小距离；目标导流块在预设直线方向上具有最大宽度；其中，预设直线方向为预设圆周方向上目标导流块中心所处位置的切线方向，且最小距离小于最大宽度，以限制目标导流块朝预设圆周方向的圆心移动。

在本申请的一实施例中，相邻导流块中的一者设有第一台阶部，另一者设有第二台阶部，第一台阶部的台阶面与第二台阶部的台阶面彼此搭接；第一台阶部的台阶面及第二台阶部的台阶面均具有交替设置的第一台阶面和第二台阶面；第一台阶面垂直于预设圆周方向定义的平面，第二台阶面平行于预设圆周方向定义的平面，且第一台阶部的第二台阶面背离导流块的底面，第二台阶部的第二台阶面背离导流块的顶面。

在本申请的一实施例中，每个导流块在预设圆周方向上均具有第一侧和第二侧；至少两个导流块包括第一导流块、第二导流块、第三导流块及第四导流块；第一导流块的第一侧和第二侧分别设有第一台阶部；第二导流块的第一侧和第二侧分别设有第二台阶部；第三导流块的第一侧设有第一台阶部，第二侧设有第二台阶部；第四导流块的第二侧设有第一台阶部，第一侧设有第二台阶部；其中，第一导流块的第一侧通过若干个第三导流块连接第二导流块的第二侧，且第一导流块的第二侧通过若干个第四导流块连接第二导流块的第一侧。

在本申请的一实施例中，导流块的材料为BN。

相应地，本申请还提供一种CVD反应器。该CVD反应器包括载体组件，载体组件内部设有反应腔；该CVD反应器还包括如上述实施例阐述的导流组件，导流组件设于反应腔中。

在本申请的一实施例中，载体组件包括顶盖和主载体；顶盖和主载体对接形成反应腔；其中，主载体设有承载台阶面，导流组件的导流块搭接于承载台阶面，且顶盖和承载台阶面配合夹持导流组件的导流块。

本申请的有益效果是：区别于现有技术，本申请提供一种CVD反应器及其应用的导流组件。本申请导流组件应用于CVD反应器。具体地，导流组件包括至少两个导流块，该至少两个导流块形成环状结构，用于引导反应流体进行排放。

其中，不同导流块之间相互独立，即本申请每个导流块均为独立的个体。相较于现有技术中一体环状结构的导流环而言，本申请的每个导流块允许单独制造，由于单个导流块的体积较小，对原材料的尺寸要求较低，意味着本申请制造导流块所需的原材料更容易获取且原材料的利用率更高，因此本申请导流组件的制造成本较低；并且，当导流组件中部分导流块磨损后，可以只更换磨损的导流块，未磨损的导流块可以继续使用，无需更换整个导流组件，因此本申请导流组件的维护成本较低；此外，本申请导流组件由该至少两个导流块拼接形成环状结构，即本申请导流组件采用分段的设计，有利于释放导流组件的热应力，因此本申请导流组件的结构可靠性较高、使用寿命较长。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请CVD反应器一实施例的结构示意图；

图2是图1所示CVD反应器的爆炸结构示意图；

图3是图1所示CVD反应器A-A方向的剖面结构示意图；

图4是图3所示CVD反应器B区域的结构示意图；

图5是本申请导流组件第一实施例的结构示意图；

图6是本申请相邻导流块通过连接结构连接一实施例的结构示意图；

图7是图5所示导流组件E区域的结构示意图；

图8是本申请导流组件第二实施例的俯视结构示意图；

图9是本申请第一导流块一实施例的结构示意图；

图10是本申请第二导流块一实施例的结构示意图；

图11是本申请第三导流块一实施例的结构示意图；

图12是本申请第四导流块一实施例的结构示意图；

图13是本申请导流组件第三实施例的结构示意图。

附图标记说明：

导流组件10；

导流块11、顶面111、底面112、目标导流块11a、导流面11b；

连接结构12、连接块121、连接槽122；

第一台阶部13、第一台阶面131、第二台阶面132；

第二台阶部14、第一台阶面141、第二台阶面142；

第一导流块15、第二导流块16、第三导流块17、第四导流块18；

预设圆周方向C、预设直线方向X、最小距离D、最大宽度W、第一侧M、第二侧N；

CVD反应器20、载体组件21、反应腔22、顶盖23、主载体24、承载台阶面25、基座26、基片27、进气通道281、排气通道282、排气口283、旋转轴29。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。此外，应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本申请，并不用于限制本申请。在本申请中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上”、“下”、“左”、“右”通常是指装置实际使用或工作状态下的上、下、左和右，具体为附图中的图面方向。

本申请提供一种CVD反应器及其应用的导流组件，以下分别进行详细说明。需要说明的是，以下实施例的描述顺序不作为对本申请实施例优选顺序的限定。且在以下实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其它实施例的相关描述。

为解决现有技术中导流环的制造成本及维护成本较高以及导流环的结构可靠性较低、使用寿命较短的技术问题，本申请的一实施例提供一种应用于CVD反应器的导流组件。该导流组件包括至少两个导流块；不同导流块之间相互独立，且该至少两个导流块能够沿预设圆周方向依次排布，以形成环状结构，导流组件用于引导反应流体进行排放。以下进行详细阐述。

请参阅图1和图2，图1是本申请CVD反应器一实施例的结构示意图，图2是图1所示CVD反应器的爆炸结构示意图。

在一实施例中，CVD反应器20应用于CVD工艺，具体可以是MOCVD(Metal-organicChemical Vapor Deposition，金属有机化合物化学气相沉积)等工艺。CVD反应器20提供反应腔22，供化学气体在反应腔22中于基片表面沉积形成膜层，进而制备半导体器件。

具体地，CVD反应器20包括载体组件21。载体组件21为CVD反应器20的基础载体，对CVD反应器20的其它零部件起到承载及保护的作用。并且，载体组件21的内部设有反应腔22。

CVD反应器20还包括导流组件10。导流组件10设于反应腔22中，导流组件10用于引导反应流体进行排放。输入反应腔22的反应流体经过基片以在基片表面沉积形成膜层，之后反应流体在导流组件10的引导下进行排放。反应流体可以是气体的形式。

进一步地，请一并参阅图3和图4，载体组件21包括顶盖23和主载体24。顶盖23和主载体24对接形成反应腔22。主载体24设有承载台阶面25。导流组件10搭接于承载台阶面25，且顶盖23和承载台阶面25配合夹持导流组件10，以固定导流组件10在载体组件21中的相对位置，如图4所示。

在一实施例中，CVD反应器20还包括基座26，基座26用于承载基片27。顶盖23设有进气通道281，基座26的外周设有排气通道282，排气通道282连通至排气口283。反应流体通过进气通道281通入反应腔22，且反应流体在导流组件10的引导下经过排气通道282，之后通过排气口283进行排放，图3中虚线箭头展示了反应流体的流向。

承载台阶面25处于主载体24的边缘位置，即导流组件10围设于主载体24的边缘位置。导流组件10的导流面11b朝向基座26，导流面11b用于引导反应流体进行排放，如图4所示。进一步地，考虑到反应流体的流向在导流组件10的所在位置往往需要大角度的拐弯，因此本实施例导流面11b优选是曲面，使得反应流体能够在导流组件10的所在位置顺畅过渡，以减少导流组件10所在位置产生的湍流。

当然，在本申请的其它实施例中，导流组件10也可以围设于基座26的外周，此时导流组件10的导流面11b背向基座26、朝向反应腔22的侧壁，此时导流面11b同样可以引导反应流体输送至排气通道282。

基座26可转动地设置于载体组件21。具体地，如图3所示，CVD反应器20还包括旋转轴29，基座26通过旋转轴29可转动地设置于载体组件21。在CVD工艺的过程中，通过旋转轴29同步驱动基座26转动，以提高基座26上膜层的沉积效率及沉积质量。

请参阅图5，图5是本申请导流组件第一实施例的结构示意图。

在一实施例中，导流组件10可以应用于上述实施例阐述的CVD反应器。导流组件10包括至少两个导流块11。该至少两个导流块11能够沿预设圆周方向C依次排布，以形成环状结构。

每个导流块11均具有导流面11b。对于上述实施例中导流组件10的导流面11b朝向基座的情况，每个导流块11的导流面11b均朝向该环状结构所包围形成的内部空间；而对于上述实施例中导流组件10的导流面11b背向基座的情况，每个导流块11的导流面11b均背向该环状结构所包围形成的内部空间。

需要说明的是，本实施例导流组件10的不同导流块11之间相互独立，即本实施例每个导流块11均为独立的个体。相较于现有技术中一体环状结构的导流环而言，本实施例的每个导流块11允许单独制造，由于单个导流块11的体积较小，对原材料的尺寸要求较低，意味着本实施例制造导流块11所需的原材料更容易获取且原材料的利用率更高，因此本实施例导流组件10的制造成本较低；并且，当导流组件10中部分导流块11磨损后，可以只更换磨损的导流块11，未磨损的导流块11可以继续使用，无需更换整个导流组件10，因此本实施例导流组件10的维护成本较低；此外，本实施例导流组件10由该至少两个导流块11拼接形成环状结构，即本实施例导流组件10采用分段的设计，有利于释放导流组件10的热应力，因此本实施例导流组件10的结构可靠性较高、使用寿命较长。本实施例导流组件10结构简易，但应用本实施例导流组件10的CVD反应器其成本得到显著降低。

优选地，导流块11的材料可以为BN等。BN具有良好的耐高温性能及耐腐蚀性能。由于导流块11长期处于高温(1000℃-1500℃)环境中，导流块11采用BN材料，有利于保证导流块11的结构可靠性；BN材料相较于石墨、石英等材料而言具有较低的热膨胀系数，有利于减小导流组件10在使用过程中产生的热应力，再搭配导流组件10分段的设计，能够极大程度地降低导流组件10因热应力而发生断裂等可靠性问题的风险。

由于BN的硬度较高，现有技术中一体环状结构的导流环若采用BN材料，导流环在制造过程中容易发生局部位置崩坏等问题，意味着一体环状结构的导流环其制造工艺的容错率较低，同时也意味着一体环状结构导流环的制造工艺难度较高。而本实施例导流组件10采用分段的设计，单个导流块11的体积较小，更方便导流块11采用BN材料进行制造，有利于提高导流组件10制造工艺的容错率及降低制造工艺难度。并且，一体环状结构的导流环若采用BN材料，其对原材料的尺寸要求较高，尤其是大块的BN原材料不仅价格昂贵，而且获取难度也很高；而本实施例单个导流块11的体积较小，能够极大程度地降低对原材料尺寸的要求，有利于降低原材料的成本及获取难度。

请一并参阅图6，图6是本申请相邻导流块通过连接结构连接一实施例的结构示意图。

在一实施例中，考虑到CVD反应器中通过顶盖和主载体固定导流组件10在高度方向(垂直于预设圆周方向C定义的平面)上的位置，其中导流组件10的导流块11搭接于主载体的承载台阶面，因此还需要固定导流组件10的导流块11在预设圆周方向C的径向上的位置，进而使得导流组件10可靠固定于反应腔中。

有鉴于此，导流组件10还包括连接结构12。在预设圆周方向C上相邻的导流块11之间通过连接结构12连接，连接结构12用于限制相邻导流块11在预设圆周方向C的径向上的相对移动。本实施例通过连接结构12制约导流块11，以固定导流块11在预设圆周方向C的径向上的位置。

在一示例性实施例中，连接结构12包括连接块121和连接槽122。相邻导流块11分别设有连接槽122，连接块121分别嵌设于相邻导流块11的连接槽122中，使得相邻导流块11之间相对固定。

本实施例通过连接块121和连接槽122的方式，实现相邻导流块11之间的相对固定。意味着本实施例每个导流块11的结构可以设计成相同的，如此能够简化导流块11的制造工艺。

进一步地，连接槽122位于导流块11的顶部。换言之，当导流组件10装配于CVD反应器中时，导流块11的顶部为导流块11朝向顶盖的端部，导流块11的顶部朝向顶盖的表面为导流块11的顶面111，此时连接槽122位于导流块11朝向顶盖的端部。其中，导流块11的顶面111不低于连接块121的顶面1211，以避免连接块121影响导流组件10整体的高度，进而避免影响导流组件10在CVD反应器中的装配情况，如图7所示。

当然，在本申请的其它实施例中，连接块121和连接槽122也可以位于导流块11的底部。并且，本申请实施例的连接结构12并不局限于连接块121和连接槽122的形式，例如导流块11上设有凸起，连接块121设有匹配凸起的凹槽，通过凸起和凹槽的相互嵌合，使得连接块121能够固定相邻的导流块11。

本申请实施例导流组件10在CVD反应器中的装配过程具体可以是：通过治具拾取导流块11，以将导流块11装配于CVD反应器中，并利用治具拾取连接块121及将连接块121装配于导流块11，其中使用治具支撑导流块11的导流面11b。在将所有导流块11均装配于CVD反应器后，撤去支撑导流面11b的治具，相邻导流块11之间通过连接块121相互制约以保证导流组件10可靠固定。并且，每个导流块11均可以沿高度方向独立拆离导流组件10，具体是利用治具拆除连接块121(治具可以利用负压吸附连接块121)，再利用治具拾取导流块11，以将导流块11拆离导流组件10。

请一并参阅图8，图8是本申请导流组件第二实施例的俯视结构示意图。

在另一示例性实施例中，导流组件10的至少两个导流块11包括目标导流块11a。位于目标导流块11a两侧的导流块11之间在预设直线方向X上具有最小距离D，且目标导流块11a在预设直线方向X上具有最大宽度W。其中，预设直线方向X为预设圆周方向C上目标导流块11a中心所处位置的切线方向。

其中，该最小距离D小于该最大宽度W，使得目标导流块11a无法通过位于其两侧的导流块11之间的间隙，因而能够限制目标导流块11a朝预设圆周方向C的圆心(如图8中点O所示)移动。本实施例通过相邻导流块11之间相互制约，以固定导流块11在预设圆周方向C的径向上的位置。需要说明的是，当导流组件10装配于上述实施例阐述的CVD反应器时，导流块11远离预设圆周方向C的圆心的移动会受到载体组件的制约。

请一并参阅图9至图13，图9是本申请第一导流块一实施例的结构示意图，图10是本申请第二导流块一实施例的结构示意图，图11是本申请第三导流块一实施例的结构示意图，图12是本申请第四导流块一实施例的结构示意图，图13是本申请导流组件第三实施例的结构示意图。

在一实施例中，相邻导流块11中的一者设有第一台阶部13，另一者设有第二台阶部14，第一台阶部13的台阶面与第二台阶部14的台阶面彼此搭接。本实施例通过第一台阶部13和第二台阶部14配合引导相邻导流块11之间的拼接过程，便于导流块11正确组装形成环状结构，且第一台阶部13和第二台阶部14之间的配合，能够使得相邻导流块11之间的连接更加可靠。

具体地，第一台阶部13的台阶面及第二台阶部14的台阶面均具有交替设置的第一台阶面(包括第一台阶面131、141)和第二台阶面(包括第二台阶面132、142)。第一台阶部13的第一台阶面131以及第二台阶部14的第一台阶面141均垂直于预设圆周方向C定义的平面。第一台阶部13的第二台阶面132以及第二台阶部14的第二台阶面142均平行于预设圆周方向C定义的平面，且第一台阶部13的第二台阶面132背离导流块11的底面112，第二台阶部14的第二台阶面142背离导流块11的顶面111。

进一步地，考虑到本申请实施例导流块11沿高度方向进行装配或是拆离的方式，本实施例导流组件10至少具有四种导流块11，具体是第一导流块15、第二导流块16、第三导流块17及第四导流块18。

每个导流块11在预设圆周方向C上均具有第一侧M和第二侧N。第一导流块15的第一侧M和第二侧N分别设有第一台阶部13，如图9所示；第二导流块16的第一侧M和第二侧N分别设有第二台阶部14，如图10所示；第三导流块17的第一侧M设有第一台阶部13，第二侧N设有第二台阶部14，如图11所示；第四导流块18的第二侧N设有第一台阶部13，第一侧M设有第二台阶部14，如图12所示。第一导流块15的第一侧M通过若干个第三导流块17连接第二导流块16的第二侧N，且第一导流块15的第二侧N通过若干个第四导流块18连接第二导流块16的第一侧M，如图13所示。

第一导流块15为首块，即第一导流块15第一个进行装配。第二导流块16为末块，即第二导流块16最后一个进行装配。第三导流块17和第四导流块18为中间块，第三导流块17和第四导流块18在装配第一导流块15之后且在装配第二导流块16之前进行装配。

综上所述，本申请所提供的CVD反应器及其应用的导流组件，导流组件应用于CVD反应器。其中，不同导流块之间相互独立，即本申请每个导流块均为独立的个体。相较于现有技术中一体环状结构的导流环而言，本申请的每个导流块允许单独制造，由于单个导流块的体积较小，对原材料的尺寸要求较低，意味着本申请制造导流块所需的原材料更容易获取且原材料的利用率更高，因此本申请导流组件的制造成本较低；并且，当导流组件中部分导流块磨损后，可以只更换磨损的导流块，未磨损的导流块可以继续使用，无需更换整个导流组件，因此本申请导流组件的维护成本较低；此外，本申请导流组件由该至少两个导流块拼接形成环状结构，即本申请导流组件采用分段的设计，有利于释放导流组件的热应力，因此本申请导流组件的结构可靠性较高、使用寿命较长。

除此之外，本申请的一个实施方案中还提供一种可与上述任一导流组件10配合的装配工具(未图示)，该装配工具至少包括可承托导流块11的导流面11b的弧形支架，以在对导流块11进行组装时，对导流面11b提供支撑力，以便于导流组件10的局部组装。

以上对本申请提供的CVD反应器及其应用的导流组件进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。

Claims (10)

1.一种应用于CVD反应器的导流组件，其特征在于，所述导流组件包括至少两个导流块；

不同所述导流块之间相互独立，且所述至少两个导流块能够沿预设圆周方向依次排布，以形成环状结构，所述导流组件用于引导反应流体进行排放。

2.根据权利要求1所述的导流组件，其特征在于，

所述导流组件还包括连接结构；

相邻所述导流块之间通过所述连接结构连接，用于限制相邻所述导流块在所述预设圆周方向的径向上的相对移动。

3.根据权利要求2所述的导流组件，其特征在于，

所述连接结构包括连接块和连接槽；

相邻所述导流块分别设有所述连接槽，所述连接块分别嵌设于相邻所述导流块的所述连接槽中。

4.根据权利要求3所述的导流组件，其特征在于，

所述连接槽位于所述导流块的顶部；

其中，所述导流块的顶面不低于所述连接块的顶面。

5.根据权利要求1所述的导流组件，其特征在于，

所述至少两个导流块包括目标导流块；

位于所述目标导流块两侧的导流块之间在预设直线方向上具有最小距离；

所述目标导流块在所述预设直线方向上具有最大宽度；

其中，所述预设直线方向为所述预设圆周方向上所述目标导流块中心所处位置的切线方向，且所述最小距离小于所述最大宽度，以限制所述目标导流块朝所述预设圆周方向的圆心移动。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的导流组件，其特征在于，

相邻所述导流块中的一者设有第一台阶部，另一者设有第二台阶部，所述第一台阶部的台阶面与所述第二台阶部的台阶面彼此搭接；

所述第一台阶部的台阶面及所述第二台阶部的台阶面均具有交替设置的第一台阶面和第二台阶面；

所述第一台阶面垂直于所述预设圆周方向定义的平面，所述第二台阶面平行于所述预设圆周方向定义的平面，且所述第一台阶部的第二台阶面背离所述导流块的底面，所述第二台阶部的第二台阶面背离所述导流块的顶面。

7.根据权利要求6所述的导流组件，其特征在于，

每个所述导流块在所述预设圆周方向上均具有第一侧和第二侧；

所述至少两个导流块包括第一导流块、第二导流块、第三导流块及第四导流块；

所述第一导流块的第一侧和第二侧分别设有所述第一台阶部；

所述第二导流块的第一侧和第二侧分别设有所述第二台阶部；

所述第三导流块的第一侧设有所述第一台阶部，第二侧设有所述第二台阶部；

所述第四导流块的第二侧设有所述第一台阶部，第一侧设有所述第二台阶部；

其中，所述第一导流块的第一侧通过若干个所述第三导流块连接所述第二导流块的第二侧，且所述第一导流块的第二侧通过若干个所述第四导流块连接所述第二导流块的第一侧。

8.根据权利要求1至5中任一项所述的导流组件，其特征在于，

所述导流块的材料为BN。

9.一种CVD反应器，其特征在于，包括：

载体组件，内部设有反应腔；

如权利要求1至8中任一项所述的导流组件，设于所述反应腔中。

10.根据权利要求9所述的CVD反应器，其特征在于，

所述载体组件包括顶盖和主载体；

所述顶盖和所述主载体对接形成所述反应腔；

其中，所述主载体设有承载台阶面，所述导流组件的导流块搭接于所述承载台阶面，且所述顶盖和所述承载台阶面配合夹持所述导流组件的导流块。

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