CN201437552U - 进气系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型的进气系统，包括反应腔和喷嘴，所述喷嘴设置在反应腔内，该喷嘴从反应腔的一端伸至反应腔的另一端，输送稳定的反应气体流。本实用新型进气系统提高了晶圆镀膜质量，适合大批量晶圆同时生长薄膜，能保证不同晶圆生长的薄膜厚度一致，质量一致，大幅提高生产量。

Description

进气系统

技术领域

本实用新型涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种进气系统。

背景技术

在半导体制造中，成膜技术被用来加工电路，主要用隔离绝缘介质层之间所夹的金属导电层连接不同的IC器件。淀积工艺可以在硅片表面生长薄膜，在硅片衬底上淀积薄膜有多种技术，化学气相淀积(CVD)就是其中一种。

图1所示为低压化学气相淀积(LPCVD)反应腔，反应腔1为立式圆柱腔，晶圆2沿纵向等间隔平行放置在石英舟3上，所述反应腔1的顶部中央设有抽气孔4，所述抽气孔4与真空泵(图中未示)连接，将反应腔1内的空气抽至真空泵，以保证反应腔1处于低压状态。在反应腔1的底部设有一进气小孔11，反应气体从所述进气小孔11进入反应腔1内，在真空泵抽气作用下，所述反应气体从反应腔1的底部流向反应腔1的顶部，最后从反应腔1顶部设有的出气孔12排出，形成主气体流。反应气体从主气体流扩散到晶圆2的表面，在晶圆2表面附近的反应区发生反应形成薄膜。对于大量晶圆2的低压化学气相淀积反应，当反应气体沿着反应腔1传输时会发生反应气体耗尽，因此，主气体流的浓度沿进气小孔11到出气孔12方向递减，在进气小孔11处主气体流的浓度最大，在出气孔12处主气体流的浓度最小，导致不同晶圆2上生长的薄膜厚度不同，为使各晶圆2上的薄膜均达到预期厚度，需要调整反应器其他参数的数值，如调整反应器的温度，使沿腔体入口到出口方向的温度有略微升高，但是这种调整反应器其他参数的方法可能会导致不同晶圆2上生长的薄膜质量不同。

图2所示为常压化学气相淀积(APCVD)反应腔，反应腔1为卧式长方体，单片晶圆2水平放置在石英舟3上，在反应腔1的左侧设有进气小孔11，反应腔1的右侧对应设有出气孔12，反应气体从进气小孔11进入反应腔1内，从反应腔1的左侧流向反应腔1的右侧，最后从出气孔12排出，形成主气体流。反应气体从主气体流扩散到晶圆2的表面，在晶圆2表面附近的反应区发生反应形成薄膜。同样地，由于反应气体的消耗，主气体流的浓度沿进气小孔11到出气孔12方向递减，进气小孔11处主气体流的浓度最大，出气孔12处主气体流的浓度最小，导致同一晶圆2上生长的薄膜厚度不均匀。

现有技术中，化学气相淀积(CVD)反应腔的进气系统多为在反应腔的一端设一进气孔，该进气孔在反应腔内不延伸，现有技术的进气系统的缺点是不能提供稳定反应气体流，降低了晶圆薄膜的质量。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种进气系统，能向反应腔提供稳定的反应气体流，提高晶圆薄膜的质量。

为了达到上述的目的，本实用新型提供一种进气系统，包括反应腔和喷嘴，所述喷嘴设置在反应腔内，该喷嘴从反应腔的一端伸至反应腔的另一端，输送稳定的反应气体流。

上述进气系统，其中，所述喷嘴为直线型喷嘴，该直线型喷嘴的一端在反应腔的腔壁上形成进气口，该直线型喷嘴的另一端在反应腔的腔壁上形成出气口。

上述进气系统，其中，上述喷嘴上设有喷口，所述喷口从喷嘴的一端延伸至喷嘴的另一端，该喷口的开口连续渐变，在进气口处，该喷口的开口最小，在出气口处，该喷口的开口最大。上述进气系统，其中，上述喷嘴上设有喷口，所述喷口从喷嘴的底端延伸至喷嘴的顶端。

上述进气系统，其中，所述喷嘴为环形喷嘴。

上述进气系统，其中，所述环形喷嘴设置在晶圆上方，所述环形喷嘴的中心点与晶圆的中心点相对应，所述环形喷嘴的形状与晶圆外轮廓的形状相同，所述环形喷嘴的大小与晶圆外轮廓的大小相同。

上述进气系统，其中，所述喷嘴包括呈中心对称分布的数个喷口。

上述进气系统，其中，所述数个喷口对称分布在晶圆圆周的上方。

本实用新型进气系统的喷嘴从反应腔的一端伸至反应腔的另一端，输送出稳定的反应气体流，能方便控制所需薄膜的生长厚度，防止反应气体逆流，克服高密度电路布图设计导致的负载效应，大大提高了薄膜质量。

附图说明

本实用新型的进气系统由以下的实施例及附图给出。

图1是现有技术中低压化学气相淀积反应腔。

图2是现有技术中常压化学气相淀积反应腔。

图3是本实用新型进气系统实施例之一的结构示意图。

图4是本实用新型进气系统实施例之一喷嘴的结构示意图。

图5是本实用新型进气系统实施例之二的截面图。

图6是本实用新型进气系统实施例之二的结构示意图。

图7是本实用新型进气系统实施例之三的结构示意图。

具体实施方式

以下将结合图3～图7对本实用新型的进气系统作进一步的详细描述。

现有技术中，化学气相淀积反应腔的进气系统多为在反应腔的一端设一进气孔，该进气孔在反应腔内不延伸，不能提供稳定反应气体流，影响晶圆薄膜的质量。

本实用新型进气系统不仅适用于化学气相淀积系统，还适用于快速退火系统。

实施例一：

图3所示是低压化学气相淀积工艺中的反应腔，反应腔1为立式圆柱腔，数个晶圆2沿纵向等间隔平行放置在石英舟3上，所述反应腔1的顶部中央设有抽气孔4，所述抽气孔4与真空泵(图中未示)连接，将反应腔1内的空气抽至真空泵，以保证反应腔1处于低压状态。

在晶圆2的一侧设有喷嘴5，所述喷嘴5沿反应腔1的侧壁从反应腔1的底部延伸至反应腔1的顶部，上述喷嘴5底端的开口设置在反应腔1的底部，形成进气口51，该喷嘴3顶端的开口设置在反应腔1的顶部，形成出气口52。本实施例中，上述喷嘴3为直线型喷嘴。

反应气体从进气口51进入喷嘴5，沿反应腔1的侧壁向上传输，最后由出气口52流出，形成主气体流。

如图4所示，所述喷嘴5上设有一喷口53，所述喷口53从喷嘴5的底端延伸至喷嘴5的顶端，该喷口53正对一侧平行设置的数个晶圆2。上述喷口53的开口沿纵向连续渐变，在进气口51处，该喷口53的开口最小，在出气口52处，该喷口53的开口最大。

反应气体由喷口53流向一侧的数个晶圆2，由于所述喷口53的开口沿纵向由小连续变大，因此，从喷口53各点扩散出的反应气体的浓度保持相同，即从进气口51处扩散出的反应气体的浓度等于从出气口52处扩散出的反应气体的浓度，形成稳定的反应气体流场。

由于从喷口53各点扩散出的反应气体的浓度相等，因此，不必调节反应腔1内其他参数，就能在不同晶圆2上生长出厚度相同的薄膜。

实施例二：

如图5所示是低压化学气相淀积工艺中的反应腔，反应腔1为圆柱腔，单片晶圆2水平设置在反应腔1内，在晶圆2的上方设有环形喷嘴5。

所述环形喷嘴5的中心点A与晶圆2的中心点B相对应，即即AB的连线L垂直于晶圆2，所述环形喷嘴5的形状与晶圆2外轮廓的形状相同，所述环形喷嘴5的大小与晶圆2外轮廓的大小相同。

如图6所示，反应气体从喷嘴5流向下方的晶圆2，形成稳定的反应气体流场。

实施例三：

如图7所示所示是低压化学气相淀积工艺中的反应腔，单片晶圆2水平设置在反应腔1内，喷嘴5在晶圆2上方的圆周上设有4个喷口53，所述4个喷口53呈中心对称分布。

从4个喷口53流向中心的反应气体，形成稳定的反应气体流场。

本实用新型进气系统的喷嘴根据不同的反应腔设计成不同的形状，或为直线型，或为对称布置(环形是对称布置的一种)，且该喷嘴在反应腔内从一端伸至另一端，改变了现有技术进气系统的喷嘴仅为反应腔一端的一小孔(图1和图2中的进气小孔11)的设计方式，使输送出的反应气体流稳定、集中，有利于提高镀膜质量。

本实用新型进气系统适合大批量晶圆同时生长薄膜，能保证不同晶圆生长的薄膜厚度一致，质量一致，大幅提高生产量。

Claims (7)

1.一种进气系统，包括反应腔，其特征在于，还包括喷嘴，所述喷嘴设置在反应腔内，该喷嘴从反应腔的一端伸至反应腔的另一端，输送稳定的反应气体流。

2.如权利要求1所述的进气系统，其特征在于，所述喷嘴为直线型喷嘴，该直线型喷嘴的一端在反应腔的腔壁上形成进气口，该直线型喷嘴的另一端在反应腔的腔壁上形成出气口。

3.如权利要求2所述的进气系统，其特征在于，上述喷嘴上设有喷口，所述喷口从喷嘴的一端延伸至喷嘴的另一端，该喷口的开口连续渐变，在进气口处，该喷口的开口最小，在出气口处，该喷口的开口最大。

4.如权利要求1所述的进气系统，其特征在于，所述喷嘴为环形喷嘴。

5.如权利要求4所述的进气系统，其特征在于，所述环形喷嘴设置在晶圆上方，所述环形喷嘴的中心点与晶圆的中心点相对应，所述环形喷嘴的形状与晶圆外轮廓的形状相同，所述环形喷嘴的大小与晶圆外轮廓的大小相同。

6.如权利要求1所述的进气系统，其特征在于，所述喷嘴包括呈中心对称分布的数个喷口。

7.如权利要求6所述的进气系统，其特征在于，所述数个喷口对称分布在晶圆圆周的上方。

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