CN115821230A - 气体混合器及半导体设备 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种气体混合器及半导体设备，涉及半导体设备的技术领域。气体混合器包括混气器本体；混气器本体内开设贯通混气器本体的混气流道；混气器本体上开设有用于充入反应气体的第一流道和用于充入前驱物的第二流道；第一流道具有沿混气器本体延伸方向设置的返流流道，返流流道贯穿混气器本体的进气端；第二流道与混气流道连通。半导体设备包括气体混合器。达到了气体混合效果好的技术效果。
Description
技术领域
本发明涉及半导体设备技术领域，具体而言，涉及气体混合器及半导体设备。
背景技术
半导体制造过程中可能涉及多种气体(或化学源)之使用，例如：多层薄膜的制造即需要使用多种气体。在制程中不同种类之气体通过混合而供应至晶圆表面进行反应，而气体混合的均匀度可决定晶圆表面沉积的质量。
薄膜沉积对成膜均匀性要求很高，这就对进反应腔前的气体混合的均匀性提出了更高的要求，现有的方法一般是将所有气体直接充入混气管内进行混合，但是这样会导致不同成分的气体出现分层状况，无法有效地混合在一起，导致气体混合效果差。
因此，提供一种混合效果好的气体混合器及半导体设备成为本领域技术人员所要解决的重要技术问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种气体混合器及半导体设备，以缓解现有技术中气体混合效果差的技术问题。
第一方面，本发明实施例提供了一种气体混合器，包括混气器本体；
所述混气器本体内开设贯通所述混气器本体的混气流道；
所述混气器本体上开设有用于充入反应气体的第一流道和用于充入前驱物的第二流道；
所述第一流道具有沿所述混气器本体延伸方向设置的返流流道，所述返流流道贯穿所述混气器本体的进气端；
所述第二流道与所述混气流道连通。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的一种可能的实施方式，其中，上述混气器本体包括混气壳体和混气内筒；
所述混气内筒插设在所述混气壳体内。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的一种可能的实施方式，其中，上述混气内筒的进口端设置有密封连接盘；
所述第一流道包括相互连通的反应气体进入流道和所述返流流道，所述反应气体进入流道开设在所述混气壳体上，所述返流流道开设在所述密封连接盘上。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的一种可能的实施方式，其中，上述第一流道还包括反应物环流道；
所述密封连接盘的底面设置有与所述混气壳体适配的第一密封圈，所述混气内筒的外壁设置有与所述混气壳体内壁适配的第二密封圈，所述反应气体进入流道的出口位于所述第一密封圈和所述第二密封圈之间；
所述混气内筒位于所述第一密封圈和所述第二密封圈之间的外壁与所述混气壳体之间的间隙形成所述反应物环流道；
所述反应物环流道的一端与所述反应气体进入流道连通，另一端与所述返流流道连通。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的一种可能的实施方式，其中，上述混气内筒的纵截面呈T型。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的一种可能的实施方式，其中，上述第二流道包括相互连通的前驱物进入流道和泄流孔；
所述前驱物进入流道开设在所述混气壳体上，所述泄流孔开设在所述混气内筒上。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的一种可能的实施方式，其中，上述第二流道还包括前驱物环流道；
所述混气内筒的外壁设置有用于与所述混气壳体适配的第三密封圈，所述泄流孔位于所述第二密封圈和所述第三密封圈之间；
所述混气内筒位于所述第二密封圈和所述第三密封圈之间的外壁与所述混气壳体之间的间隙形成所述前驱物环流道；
所述前驱物环流道的一端与所述前驱物进入流道连通，另一端与所述泄流孔连通。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的一种可能的实施方式，其中，上述泄流孔的高度高于所述前驱物进入流道的高度。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的一种可能的实施方式，其中，上述泄流孔的直径越靠近所述混气的内筒越大。
第二方面，本发明实施例提供了一种半导体设备，包括所述气体混合器。
有益效果：
本发明提供的一种气体混合器，包括混气器本体；混气器本体内开设贯通混气器本体的混气流道；混气器本体上开设有用于充入反应气体的第一流道和用于充入前驱物的第二流道；第一流道具有沿混气器本体延伸方向设置的返流流道，返流流道贯穿混气器本体的进气端；第二流道与混气流道连通。
具体的，在进行混气工作中，反应气体通过第一流道充入混气器本体内，然后反应气体沿着返流流道向混气器本体的进气端流到，并从返流流道内排出，然后受到半导体设备的约束后从混气器本体的进气口进入到混气流道内，然后顺着混气流道向下流动，而前驱物从第二流道能够直接充入到混气流道内，此时反应气体的移动方向为竖直方向，前驱物的移动方向为垂直于混气流道的方向，此时快速流动的反应气体能够冲击前驱物，并且携带者前驱物向下移动，此时前驱物和反应气体均具有水平和竖直移动的趋势，因此前驱物和反应气体两者能够充分混合搅拌。
本发明提供的一种半导体设备，包括气体混合器。半导体设备与现有技术相比具有上述的优势，此处不再赘述。
附图说明
为了更清楚地说明本发明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发明的一些实施方式，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为本发明实施例提供的气体混合器的剖视图；
图2为本发明实施例提供的气体混合器中泄流孔处的示意图。
图标：
100-混气壳体；
200-混气内筒；210-混气流道；220-密封连接盘；230-第一密封圈；240-第二密封圈；250-第三密封圈；
300-第一流道；310-返流流道；320-反应气体进入流道；330-反应物环流道；
400-第二流道；410-前驱物进入流道；420-泄流孔；430-前驱物环流道。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明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做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。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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，仅是为了便于描述本发明和简化描述，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发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面通过具体的实施例并结合附图对本发明做进一步的详细描述。
参见图1所示，本实施例提供了一种气体混合器，包括混气器本体；混气器本体内开设贯通混气器本体的混气流道210；混气器本体上开设有用于充入反应气体的第一流道300和用于充入前驱物的第二流道400；第一流道300具有沿混气器本体延伸方向设置的返流流道310，返流流道310贯穿混气器本体的进气端；第二流道400与混气流道210连通。
具体的，在进行混气工作中，反应气体通过第一流道300充入混气器本体内，然后反应气体沿着返流流道310向混气器本体的进气端流到，并从返流流道310内排出，然后受到半导体设备的约束后从混气器本体的进气口进入到混气流道210内，然后顺着混气流道210向下流动，而前驱物从第二流道400能够直接充入到混气流道210内，此时反应气体的移动方向为竖直方向，前驱物的移动方向为垂直于混气流道210的方向，此时快速流动的反应气体能够冲击前驱物，并且携带者前驱物向下移动，此时前驱物和反应气体均具有水平和竖直移动的趋势，因此前驱物和反应气体两者能够充分混合搅拌。
需要指出的是，在原子层沉积(ALD)工艺中，反应气体在工艺过程中一直通气，前驱物是间歇性通气，反应气体与前驱物在本实施例提供的气体混合器中不会发生反应，等反应气体和前驱物进入到镀膜腔体内开启射频，产生等离子体(p l asma)后才会发生反应生成需要的工艺膜。本实施例提供的气体混合器优势在于能够将反应气体与前驱物更好的混合，这样在进入镀膜腔体内产生的等离子体更均匀，工艺表现更好。现有技术中反应气体与前驱物混合不充分，造成成膜的均匀性变差。
另外，在其他镀膜工艺中，本领域技术人员可以根据实际使用情况通入反应气体和前驱物。
其中，混气器本体具有进气口和出气口，出气口能够连通晶圆的反应腔。
其中，混气器本体包括混气壳体100和混气内筒200；混气内筒200插设在混气壳体100内。
参见图1所示，本实施例的可选方案中，混气内筒200的进口端设置有密封连接盘220；第一流道300包括相互连通的反应气体进入流道320和返流流道310，反应气体进入流道320开设在混气壳体100上，返流流道310开设在密封连接盘220上。
具体的，混气内筒200的进口端设置有密封连接盘220，密封连接盘220能够与混气壳体100密封。
其中，在混气壳体100上开设有反应气体进入流道320，反应气体从反应气体进入流道320进入到混气壳体100内，然后顺着密封连接盘220上的返流流道310排出，此时反应气体位于混气流道210的进口处，并且半导体设备的其他通道封闭，使得反应气体只能沿着混气流道210向下流动。
参见图1所示，本实施例的可选方案中，第一流道300还包括反应物环流道330；密封连接盘220的底面设置有与混气壳体100适配的第一密封圈230，混气内筒200的外壁设置有与混气壳体100内壁适配的第二密封圈240，反应气体进入流道320的出口位于第一密封圈230和第二密封圈240之间；混气内筒200位于第一密封圈230和第二密封圈240之间的外壁与混气壳体100之间的间隙形成反应物环流道330；反应物环流道330的一端与反应气体进入流道320连通，另一端与返流流道310连通。
具体的，通过混气壳体100、混气内筒200、第一密封圈230和第二密封圈240围成反应物环流道330，使得从单一入口反应气体进入流道320能够扩散开，然后从混气流道210的四周向混气流道210内快速流动。
其中，混气内筒200的纵截面呈T型。
参见图1所示，本实施例的可选方案中，第二流道400包括相互连通的前驱物进入流道410和泄流孔420；前驱物进入流道410开设在混气壳体100上，泄流孔420开设在混气内筒200上。
具体的，前驱物能够从前驱物进入流道410进入到混气壳体100内，然后从混气内筒200上的泄流孔420进入到混气内筒200内部的混气流道210内。
参见图1所示，本实施例的可选方案中，第二流道400还包括前驱物环流道430；混气内筒200的外壁设置有用于与混气壳体100适配的第三密封圈250，泄流孔420位于第二密封圈240和第三密封圈250之间；混气内筒200位于第二密封圈240和第三密封圈250之间的外壁与混气壳体100之间的间隙形成前驱物环流道430；前驱物环流道430的一端与前驱物进入流道410连通，另一端与泄流孔420连通。
具体的，利用混气壳体100、混气内筒200、第二密封圈240和第三密封圈250围成的前驱物环流道430，能够将前驱物从单一流道扩散开，并且使得前驱物从多个泄流孔420进入到混气流道210内。
其中，将泄流孔420的高度设置的高于前驱物进入流道410的高度，从而拉高前驱物环流道430的高度，使得前驱物从前驱物进入流道410进入到前驱物环流道430内后，提高前驱物环流道430内的前驱物气压，从而提高前驱物进入到混气流道210内的气压，有利于混合。
参见图2所示，本实施例的可选方案中，泄流孔420的直径越靠近混气的内筒越大。
具体的，将泄流孔420的直径设置的越靠近混气的内筒越大，从而使得前驱物进入混气流道210内呈扩散状态，有利于混合。
本实施例提供了一种半导体设备，包括气体混合器。
具体的，本实施例提供的半导体设备与现有技术相比具有上述气体混合器的优势，在此不再进行赘述。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，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发明实施例技术方案的范围。
Claims (10)
1.一种气体混合器，其特征在于，包括：混气器本体；
所述混气器本体内开设贯通所述混气器本体的混气流道(210)；
所述混气器本体上开设有用于充入反应气体的第一流道(300)和用于充入前驱物的第二流道(400)；
所述第一流道(300)具有沿所述混气器本体延伸方向设置的返流流道(310)，所述返流流道(310)贯穿所述混气器本体的进气端；
所述第二流道(400)与所述混气流道(210)连通。
2.根据权利要求1所述的气体混合器，其特征在于，所述混气器本体包括混气壳体(100)和混气内筒(200)；
所述混气内筒(200)插设在所述混气壳体(100)内。
3.根据权利要求2所述的气体混合器，其特征在于，所述混气内筒(200)的进口端设置有密封连接盘(220)；
所述第一流道(300)包括相互连通的反应气体进入流道(320)和所述返流流道(310)，所述反应气体进入流道(320)开设在所述混气壳体(100)上，所述返流流道(310)开设在所述密封连接盘(220)上。
4.根据权利要求3所述的气体混合器，其特征在于，所述第一流道(300)还包括反应物环流道(330)；
所述密封连接盘(220)的底面设置有与所述混气壳体(100)适配的第一密封圈(230)，所述混气内筒(200)的外壁设置有与所述混气壳体(100)内壁适配的第二密封圈(240)，所述反应气体进入流道(320)的出口位于所述第一密封圈(230)和所述第二密封圈(240)之间；
所述混气内筒(200)位于所述第一密封圈(230)和所述第二密封圈(240)之间的外壁与所述混气壳体(100)之间的间隙形成所述反应物环流道(330)；
所述反应物环流道(330)的一端与所述反应气体进入流道(320)连通，另一端与所述返流流道(310)连通。
5.根据权利要求4所述的气体混合器，其特征在于，所述混气内筒(200)的纵截面呈T型。
6.根据权利要求4所述的气体混合器，其特征在于，所述第二流道(400)包括相互连通的前驱物进入流道(410)和泄流孔(420)；
所述前驱物进入流道(410)开设在所述混气壳体(100)上，所述泄流孔(420)开设在所述混气内筒(200)上。
7.根据权利要求6所述的气体混合器，其特征在于，所述第二流道(400)还包括前驱物环流道(430)；
所述混气内筒(200)的外壁设置有用于与所述混气壳体(100)适配的第三密封圈(250)，所述泄流孔(420)位于所述第二密封圈(240)和所述第三密封圈(250)之间；
所述混气内筒(200)位于所述第二密封圈(240)和所述第三密封圈(250)之间的外壁与所述混气壳体(100)之间的间隙形成所述前驱物环流道(430)；
所述前驱物环流道(430)的一端与所述前驱物进入流道(410)连通，另一端与所述泄流孔(420)连通。
8.根据权利要求7所述的气体混合器，其特征在于，所述泄流孔(420)的高度高于所述前驱物进入流道(410)的高度。
9.根据权利要求6所述的气体混合器，其特征在于，所述泄流孔(420)的直径越靠近所述混气的内筒越大。
10.一种半导体设备，其特征在于，包括权利要求1-9任一项所述的气体混合器。
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