CN115261820B - 一种反应腔结构及其半导体设备 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种反应腔结构及其半导体设备。反应腔结构包括顶部开口的支撑腔体；和扣合连接于支撑腔体顶部的喷淋板结构，喷淋板结构包括喷淋板面和于喷淋板面的周向边沿向下延伸设置的喷淋侧壁，喷淋侧壁扣合连接于支撑腔体的顶部边沿，喷淋板面高于支撑腔体的顶部设置；和位于喷淋板面下方的第一加热装置，第一加热装置与喷淋板面之间形成工艺区域，工艺区域高于支撑腔体的顶部设置。该反应腔结构及其半导体设备无需加高反应腔结构的温度，也能够解决工艺区域的高温稳定性差的问题。

Description

一种反应腔结构及其半导体设备
技术领域
本申请涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种反应腔结构及其半导体设备。
背景技术
随着半导体技术的不断发展，薄膜沉积要求的温度也在随之不断变高，这就对反应腔结构内的工艺区域内的高温温度的稳定性提出了更高的要求。解决这一问题的现有方法一般是将反应腔体或者上盖板等加到更高的温度来保证工艺区域内温度的均匀和稳定，比如公开号为CN114334728A，发明名称为半导体工艺腔体的发明专利申请所采用的这种腔体结构，但是这种方法会导致反应腔体和上盖板温度过高，不仅会导致维护人员维护风险高、维护时间长的问题，还会降低胶圈的寿命，而增加运行的成本等，故亟需一种无需通过将反应腔体或上盖板等加到更高的温度的方式来提高工艺区域内温度的稳定性，也可实现工艺区域高温稳定性的反应腔结构。再有，上述专利文献中由于采用的是点接触的电阻丝加热反应腔体和上盖板的方式，这样会造成腔体和上盖板受热不均匀的问题，对工艺效果会造成较大影响。
发明内容
本申请的目的在于提供了一种反应腔结构及其半导体设备，以无需过度加高反应腔结构的温度，也能够解决工艺区域的高温稳定性差的问题。
第一方面，本申请提供的反应腔结构，包括：
顶部开口的支撑腔体；和
扣合连接于所述支撑腔体顶部的喷淋板结构，所述喷淋板结构包括喷淋板面和于所述喷淋板面的周向边沿向下延伸设置的喷淋侧壁，所述喷淋侧壁扣合连接于所述支撑腔体的顶部边沿，所述喷淋板面高于所述支撑腔体的顶部设置；和
位于所述喷淋板面的下方的第一加热装置，所述第一加热装置与所述喷淋板面之间形成工艺区域，所述工艺区域高于所述支撑腔体的顶部设置。
进一步的，所述喷淋侧壁为沿所述喷淋板面的周向边沿环周设置的喷淋板周向侧壁，所述喷淋板周向侧壁与所述支撑腔体的顶部周向边沿密封扣合连接。
进一步的，所述的反应腔结构还包括喷淋上板结构，所述喷淋上板结构罩设固定于所述喷淋板结构外，所述喷淋上板结构包括喷淋上盖板和于所述喷淋上盖板的周向边沿向下延伸环周设置的喷淋上板周向侧壁，
所述喷淋上盖板盖合于所述喷淋板面的上方，且与所述喷淋板面之间留有间距，所述喷淋上板周向侧壁环绕扣合固定连接于所述喷淋板周向侧壁的外周设置。
更进一步的，所述支撑腔体的顶部周向内边沿与所述喷淋板周向侧壁相抵接，所述支撑腔体的顶部周向外边沿沿其周向环周设有上盖板，所述喷淋上板周向侧壁位于所述上盖板与所述喷淋板周向侧壁之间，所述上盖板的侧壁与所述喷淋上板周向侧壁的外壁固定连接。
更进一步的，所述上盖板的侧壁与所述喷淋板周向侧壁之间设有隔热件；和/或
所述上盖板的底部与所述支撑腔体的顶部之间设有隔热件。
更进一步的，所述支撑腔体的顶部边沿设置为阶梯环状结构，其外边沿环状结构高于其内边沿环状结构，所述喷淋板周向侧壁的底部扣合连接于所述内边沿环状结构上，所述上盖板的底部扣合连接于所述外边沿环状结构上。
进一步的，所述的反应腔结构还包括为所述喷淋上板结构加热的第二加热装置，其设置于所述喷淋上盖板上。
进一步的，所述喷淋板周向侧壁的底部设有抽气孔。
进一步的，所述第一加热装置设置为加热盘；和/或
所述支撑腔体内设置有升降滑台装置，其顶部与所述第一加热装置的底部相连接，其底部与所述支撑腔体的底部相连接。
第一方面，本申请提供的半导体设备，包括前述任一项所述的反应腔结构。
与现有技术相比，本申请提供的反应腔结构及其半导体设备，喷淋板结构包括喷淋板面和于喷淋板面的周向边沿向下延伸设置的喷淋侧壁，可通过该喷淋侧壁连接于下方的属于低温区的支撑腔体的顶部上，而将该喷淋板面尽可能加高远离支撑腔体设置，至少高出于支撑腔体的顶部，二者之间至少具有喷淋侧壁的间隔高度。这样设置将要求保持高温稳定状态的工艺区域直接相关的喷淋板面和加热装置等高温区结构尽可能的加高，以远离无需保持高温的低温区，有效减少大温差，减少大温差导致的高温区温度易散失的情况，提高高温区高温状态维持的时间，提高高温状态稳定性。
附图说明
为了更清楚地说明本申请具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，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为本申请实施例所提供的反应腔结构的剖面图；
图2为本申请实施例所提供的反应腔结构的剖面示意图。
附图标记：
10-喷淋板结构；
11-喷淋板面；
111-喷淋孔；
12-喷淋板周向侧壁；
121-抽气孔；
122-周向凸起；
20-喷淋上板结构；
21-喷淋上盖板；
22-喷淋上板周向侧壁；
30-上盖板；
40-支撑腔体；
41-顶部周向边沿；
411-外边沿环状结构；
412-内边沿环状结构；
50-加热盘；
60-工艺区域；
70-升降滑台装置；
80-油管路。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本申请的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
下面结合附图，对本申请的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
如图1和图2所示，本申请实施例提供了一种反应腔结构及应用该反应腔体结构的半导体设备，以无需通过加高反应腔结构的温度，也能够解决工艺区域的高温稳定性差的问题。该反应腔结构可包括开口朝上设置的支撑腔体40，其可为顶部开口的筒状结构，具有内部空间；该反应腔结构还包括扣合连接于该支撑腔体40顶部的喷淋板结构10，该喷淋板结构10可包括喷淋板面11和于该喷淋板面11的周向边沿向下延伸设置的喷淋侧壁，该喷淋板面11上分布设有多个喷淋孔111，该喷淋板面11高于该支撑腔体40的顶部设置，该喷淋侧壁扣合连接于支撑腔体40的顶部边沿，以将喷淋板结构10与支撑腔体40相连接。前述反应腔结构还包括位于前述喷淋板面11下方的第一加热装置，该第一加热装置具体可设置为加热盘50，盘体结构的加热面更大，加热更均匀。该第一加热装置与该喷淋板面11之间形成工艺区域60，工艺区域60高于前述支撑腔体40的顶部设置。
与现有技术相比，本申请实施例提供的反应腔结构的喷淋板结构10可包括喷淋板面11和于喷淋板面11的周向边沿向下延伸设置的喷淋侧壁，可通过该喷淋侧壁连接于下方的属于低温区的支撑腔体40的顶部上，将该喷淋板面11尽可能加高远离支撑腔体40设置，至少高出于支撑腔体40的顶部，二者之间至少具有喷淋侧壁的高度间隔。这样设置将要求保持高温稳定状态的工艺区域60直接相关的喷淋板面11和加热装置等高温区结构尽可能的加高，以远离无需保持高温的低温区，有效减少大温差，减少大温差导致的高温区温度易散失的情况，提高高温区高温状态维持的时间，提高高温状态稳定性，还可以提高位于低温区的胶圈结构等的使用寿命。
优选的，前述喷淋板结构10可设置成类似开口朝下的盖体结构，扣合连接于支撑腔体40的顶部，前述喷淋侧壁可设置为沿前述喷淋板面11的周向边沿环周设置的喷淋板周向侧壁12，该喷淋板周向侧壁12与支撑腔体40的顶部周向边沿41密封扣合连接，可保证整个反应腔结构的整体密封性，从而不影响工艺效果，密封环境也可进一步减少工艺区域60的温度散失，进一步提高工艺区域60的高温稳定性。优选的，处于低温区的喷淋板周向侧壁12的底部位置可开设有用于抽出工艺气体的抽气孔121，该抽气孔121优选设置于密封端面，该抽气孔121远离高温区，于低温区设置，可进一步有效防止热量散失，保证了工艺区域60的温度的稳定性。
一种进一步的实施例是，本申请实施例还包括罩设固定于喷淋板结构10外的喷淋上板结构20，进一步保温密封，以进一步防止高温区的工艺区域60的高温温度散热，进一步保持其高温稳定性。具体该喷淋上板结构20可包括喷淋上盖板21和于该喷淋上盖板21的周向边沿向下延伸环周设置的喷淋上板周向侧壁22，该喷淋上盖板21盖合于前述喷淋板面11的上方，且与该喷淋板面11之间留有间距，以不影响工艺气体流通，喷淋上板周向侧壁22环绕扣合固定连接于前述喷淋板周向侧壁12的外周设置，具体该喷淋板周向侧壁12的外壁与该喷淋上板周向侧壁22的内壁固定连接，优选的，该喷淋板周向侧壁12的外周设有周向凸起122，该喷淋上板周向侧壁22可搭接固定于该周向凸起122上。
为了进一步防止高温区的工艺区域60的高温温度散失，本申请提供的反应腔结构还可包括为前述喷淋上板结构20加热的第二加热装置，喷淋上板结构20也高温加热，使相对在工艺区域60较外围的喷淋上板结构20的温度与工艺区域60的温度也比较相近，更大范围的减小温度差，更进一步的对工艺区域60起到保温效果，进一步提高工艺区域60的高温稳定性。具体该第二加热装置可设置于前述喷淋上盖板21上，如图1所示，该第二加热装置可采用油加热的方式，该喷淋上盖板21上可连通有油管路80，其也可采用电加热的方式，在此不做具体限定。
一种更进一步的实施例是，前述支撑腔体40的顶部周向边沿41可分为位于内侧的顶部周向内边沿和位于外侧的顶部周向外边沿，该顶部周向内边沿可与喷淋板周向侧壁12相抵接，该顶部周向外边沿可沿其周向环周设有上盖板30，前述喷淋上板周向侧壁22可位于该上盖板30与该喷淋板周向侧壁12之间，具体该上盖板30的侧壁可与该喷淋上板周向侧壁22的外壁固定连接，该上盖板30远离高温区设置，同时还通过喷淋上板周向侧壁22将其与喷淋板周向侧壁12隔开设置，减少二者温度传递，以进可能的保证上盖板30的低温状态，可供维修人员在上盖板30上维修作业等，低温状态的上盖板30可有效降低维修人员的维修风险和节省维修时间。优选的，该上盖板30的侧壁与喷淋板周向侧壁12之间设有隔热件，以进一步减少温度传导；上盖板30的底部与支撑腔体40的顶部之间也可设有隔热件，同样为了隔绝温度传递，将高温区与低温区远远隔离开。这种隔热件具体可是一种隔热环，其具体可由316L不锈钢材料制成，还可以设置成隔热效果较好的陶瓷衬套，进一步隔绝温度传递，进一步保证工艺区域60的温度的稳定性。
一种具体的实施例是，前述支撑腔体40的顶部边沿可设置为阶梯环状结构，其包括位于外环的外边沿环状结构411和位于内环的内边沿环状结构412，该外边沿环状结构411高于该内边沿环状结构412，前述上盖板30的底部扣合连接于该外边沿环状结构411上，前述喷淋板周向侧壁12的底部扣合连接于该内边沿环状结构412上，以提高连接的可靠性及连接密闭性。
为了方便放置需要进行薄膜沉积等工艺的工件，前述支撑腔体40内可设置有升降滑台装置70，该升降滑台装置70的顶部可与前述第一加热装置的底部相连接，该升降滑台装置70的底部可与该支撑腔体40的底部相连接，该升降滑台装置70可控制第一加热装置上升或下降，当需要放入待工艺处理的工件时，第一加热装置可下降到低温区，工作人员可将待工艺处理的工件放入第一加热装置的加热面上，在低温区进行这项放入工作可保护工作人员的安全，放入后，再上升该第一加热装置至高温区的工艺区域60处，也就是前述喷淋板面11的下方，进行高温工艺处理。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围。

Claims (9)

1.一种反应腔结构，其特征在于，包括：
顶部开口的支撑腔体；和
扣合连接于所述支撑腔体顶部的喷淋板结构，所述喷淋板结构包括喷淋板面和于所述喷淋板面的周向边沿向下延伸设置的喷淋侧壁，所述喷淋侧壁扣合连接于所述支撑腔体的顶部边沿，所述喷淋板面高于所述支撑腔体的顶部设置，并使所述支撑腔体和所述喷淋板面之间至少具有所述喷淋侧壁的高度间隔；和
位于所述喷淋板面的下方的第一加热装置，所述第一加热装置与所述喷淋板面之间形成工艺区域，所述工艺区域高于所述支撑腔体的顶部设置，所述工艺区域位于高温区；
所述喷淋侧壁为沿所述喷淋板面的周向边沿环周设置的喷淋板周向侧壁，所述喷淋板周向侧壁的底部设有抽气孔，所述抽气孔位于低温区；
所述支撑腔体的顶部周向边沿分为位于内侧的顶部周向内边沿和位于外侧的顶部周向外边沿，所述顶部边沿设置为阶梯环状结构，所述顶部周向外边沿设置为外边沿环状结构，所述顶部周向内边沿设置为内边沿环状结构，所述外边沿环状结构高于所述内边沿环状结构，所述喷淋板周向侧壁的底部抵接于所述内边沿环状结构上，所述支撑腔体的顶部周向外边沿沿其周向环周设有上盖板。
2.根据权利要求1所述的反应腔结构，其特征在于，
所述喷淋板周向侧壁与所述支撑腔体的顶部周向边沿密封扣合连接。
3.根据权利要求2所述的反应腔结构，其特征在于，
还包括喷淋上板结构，所述喷淋上板结构罩设固定于所述喷淋板结构外，所述喷淋上板结构包括喷淋上盖板和于所述喷淋上盖板的周向边沿向下延伸环周设置的喷淋上板周向侧壁，
所述喷淋上盖板盖合于所述喷淋板面的上方，且与所述喷淋板面之间留有间距，所述喷淋上板周向侧壁环绕扣合固定连接于所述喷淋板周向侧壁的外周设置。
4.根据权利要求3所述的反应腔结构，其特征在于，
所述喷淋上板周向侧壁位于所述上盖板与所述喷淋板周向侧壁之间，所述上盖板的侧壁与所述喷淋上板周向侧壁的外壁固定连接。
5.根据权利要求4所述的反应腔结构，其特征在于，
所述上盖板的侧壁与所述喷淋板周向侧壁之间设有隔热件；和/或
所述上盖板的底部与所述支撑腔体的顶部之间设有隔热件。
6.根据权利要求4所述的反应腔结构，其特征在于，
所述喷淋板周向侧壁的底部扣合连接于所述内边沿环状结构上，所述上盖板的底部扣合连接于所述外边沿环状结构上。
7.根据权利要求3所述的反应腔结构，其特征在于，
还包括为所述喷淋上板结构加热的第二加热装置，其设置于所述喷淋上盖板上。
8.根据权利要求1所述的反应腔结构，其特征在于，
所述第一加热装置设置为加热盘；和/或
所述支撑腔体内设置有升降滑台装置，其顶部与所述第一加热装置的底部相连接，其底部与所述支撑腔体的底部相连接。
9.一种半导体设备，其特征在于，包括权利要求1-8中任一项所述的反应腔结构。
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