CN203174197U - 一种反应腔组件 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种反应腔组件，至少包括均为中空的外罩环、内罩环、嵌设于内罩环与外罩环之间的嵌体环、以及罩设于外罩环的边缘环，边缘环具有同轴的内环面和外环面，内环面和外环面之间具有沉积薄膜的第一平面和第二平面，第一平面与内环面的连接处具有第一过渡弧面，第二平面在轴向上高于第一平面与外环面连接处具有第二过渡弧面，第一平面和第二平面之间具有连接面，连接面在与第二平面的连接处具有第三过渡弧面。第一平面和/或第二平面的表面布设有增加薄膜沉积面积的多个凹孔。本实用新型减少了杂质颗粒的聚集和尖端放电现象，增大了边缘环上可沉积薄膜的面积，提高了薄膜生长率和设备使用率，减少了设备清洁维护的工作量。
Description
技术领域
本实用新型涉及半导体生产领域，特别是涉及一种应用于金属有机物化学气相沉积的反应腔组件。
背景技术
金属有机物化学气相沉积（Metal Organic Chemical Vapor Deposition，简称MOCVD）是是制备半导体器件、金属及金属氧化物、金属氮化物等薄膜材料的一种技术，是化学气相沉积(Chemical Vapor Deposition，简称CVD）的一种。MOCVD的原理是，有机金属气体进入反应腔中，气体在通过高温晶圆表面时发生高温化学反应，通过调整原料气体和工艺时间，可在晶圆的表面沉积生成各种所需要的薄膜。反应腔是MOCVD设备中生长薄膜材料的部分，反应腔及反应腔组件的结构直接影响到薄膜沉积效率的高低和质量的优劣，所以反应腔是MOCVD的关键部分之一。
图1显示为现有技术中反应腔组件的分解图。如图1所示，用于沉积薄膜的晶圆放置在反应腔内部的载片台1上，该反应腔组件2设置在载片台1周围的环形空间内。反应腔组件2至少包括外罩环21、内罩环22、嵌设于所述内罩环22与所述外罩环21之间的嵌体环23、以及罩设于所述外罩环21的边缘环24。
如图2和图3所示，边缘环24上平面与平面之间具有凸起的拐角，此类凸起的拐角和尖端部分很容易造成颗粒的聚集，甚至会导致尖端放电现象，极易造成设备短路等故障，影响设备利用效率。
此外，在气相沉积过程中，薄膜除了在晶圆表面沉积，还会沉积至反应腔内其他部件，既浪费了大量的原料气体造成沉积效率的降低，还会生成杂质颗粒影响薄膜的质量。反应腔组件2位于晶圆与反应腔内其他部件之间，对薄膜沉积到反应腔内其它部件起到了抑制作用。图2和图3分别显示为现有技术中边缘环的示意图及该边缘环沿A-A线的放大剖视图。如图2和图3所示，现有技术中边缘环24具有可沉积薄膜的表面243和244，防止薄膜沉积到反应腔内其他部件。沉积在晶圆上的薄膜取出后，沉积在边缘环24上的薄膜仍留在反应腔内。随着晶圆上可沉积的薄膜数量的增加，边缘环24上沉积的薄膜面积也在增加，一旦边缘环上可沉积薄膜的面积全部被覆盖，薄膜会沉积到反应腔内的其他部件上，而且这些薄膜还会在反应腔内生成杂质颗粒，因此，当晶圆上的薄膜沉积生长数量累积至一定数量后就要对反应腔进行清洁维护。边缘环24上可沉积薄膜的表面为平整的平面，所以可沉积的薄膜面积有限，一般在晶圆上沉积的薄膜数达到2000片左右时就需要对反应腔进行清洁维护。这不仅会影响薄膜的沉积生长率，还增加了设备检修维护的工作量。
实用新型内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种反应腔组件，用于解决现有技术中反应腔内杂质颗粒易聚集，存在尖端放电的现象，以及由于反应腔组件可沉积薄膜的面积有限，从而影响了晶圆上薄膜的沉积生长率和设备使用率，增大了清洁维护工作量等问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型提供了一种反应腔组件，至少包括均为中空的外罩环、内罩环、嵌设于所述内罩环与所述外罩环之间的嵌体环、以及罩设于所述外罩环的边缘环，所述边缘环具有同轴的内环面和外环面，所述内环面和外环面之间具有沉积薄膜的第一平面和第二平面，所述第一平面与所述内环面的连接处具有减少颗粒聚集和尖端放电现象的第一过渡弧面；所述第二平面在轴向上高于所述第一平面并与所述外环面连接处具有减少颗粒聚集和尖端放电现象的第二过渡弧面；所述第一平面和所述第二平面之间具有连接面，所述连接面在与所述第二平面的连接处具有减少颗粒聚集和尖端放电现象的第三过渡弧面；所述第一平面和/或第二平面的表面布设有增加薄膜沉积面积的多个凹孔。
优选地，所述第一过渡弧面的弧面半径为1.5毫米至3.5毫米。
优选地，所述第二过渡弧面的弧面半径为9.5毫米至11.5毫米。
优选地，所述第三过渡弧面的弧面半径为5.5毫米至6.5毫米。
优选地，所述凹孔在所述第一平面和/或所述第二平面上均匀布置。
优选地，所述凹孔具有光滑无棱角的内表面。
优选地，所述凹孔深度为1.5毫米至2.5毫米。
优选地，相邻两个所述凹孔的边缘之间的间距大于2毫米。
如上所述，本实用新型所述的反应腔组件，将原有边缘环上容易造成颗粒聚集的凸出拐角处用过渡弧面代替，大大减少了颗粒聚集和尖端放电现象的发生；通过在沉积薄膜的第一平面和第二平面上设置凹孔，增大了边缘环上可沉积薄膜的面积，提高了反应腔清洁维护周期内晶圆上沉积生成的薄膜数量和设备的使用率，降低了设备检修维护的工作量。
附图说明
图1显示为现有技术中反应腔组件的分解图。
图2显示为现有技术中边缘环的示意图。
图3显示为现有技术中边缘环沿A-A线的放大剖视图。
图4显示为本实用新型的反应腔组件的分解图。
图5显示为本实用新型的反应腔组件中边缘环的示意图。
图6显示为本实用新型的反应腔组件中边缘环沿B-B线的放大剖视图。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效。
请参阅附图4至附图6。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。
请参阅图4至图6，本实用新型的反应腔组件包括：均为中空的外罩环21、内罩环22、嵌设于所述内罩环22与所述外罩环21之间的嵌体环23、以及罩设于所述外罩环21的边缘环25。载片台1和外罩环、内罩环22、嵌体环23以及边缘环25的径向截面分别为以载片台轴心为圆心的圆形和环形。其中，边缘环25具有与载片台1同轴的内环面251和外环面252，内环面251和外环面252之间具有沉积薄膜的第一平面253和第二平面254，第二平面254在轴向上高于第一平面253，两者之间具有连接面255。内环面251到载片台1轴心处的圆周半径为150毫米，外环面252到载片台1轴心处的圆周半径为175毫米。
由于现有技术中边缘环24上平面连接处具有凸出的拐角，从而导致了颗粒聚集及尖端放电现象的发生，在本实施例中，本实用新型发明人创造性地对边缘环24上平面连接处的拐角作了平滑处理。具体的，第一平面253与内环面251的连接处设有第一过渡弧面256，第二平面254与外环面252连接处设有第二过渡弧面257，连接面255与第二平面254的连接处设有第三过渡弧面258。根据本实施例中边缘环的尺寸，第一过渡弧面256的弧面半径为1.5毫米至3.5毫米，第二过渡弧面257的弧面半径为9.5毫米至11.5毫米，第三过渡弧面258的弧面半径为5.5毫米至6.5毫米。
如前所述，薄膜除了在晶圆上沉积生长，还会向晶圆之外的反应腔组件上沉积覆盖。随着晶圆上沉积的薄膜的数量的增加，第一平面253和第二平面254上沉积的薄膜面积也在增加。现有技术中边缘环24的两个平面243和244为平整的平面，可沉积的薄膜面积仅限于平面的表面积，该表面积全部被薄膜沉积覆盖后，薄膜会沉积到其他部件上。为避免这种情况，以及为了减少反应腔内余留薄膜生成的杂质颗粒，需要在晶圆上沉积生成的薄膜数量达到一定数量时对反应腔进行清洁维护。但是频繁的开腔清洁工作不但影响了晶圆上薄膜的沉积生长率，还导致设备使用率不高，清洁维护工作量大等问题。
为解决上述矛盾，申请人在本实用新型中增加了第一平面253和第二平面254上可沉积薄膜的面积，防止在对反应腔进行清洁维护工作前薄膜沉积到反应腔内其它部分，使晶圆可以在清洁维护周期内沉积生长更多的薄膜。具体地：在第一平面253和/或第二平面254的表面布设有多个凹孔259。于本实施例中，凹孔259在第一平面253和/或第二平面254上均匀布置。为避免颗粒聚集，方便清理维护，凹孔259具有光滑无棱角的内表面，且内表面与平面的交接处具有平滑的倒角。凹孔259的径向截面为圆形，并且凹孔259的截面半径自上至下逐渐减小。凹孔259的深度和数量可根据反应腔组件的实际尺寸确定。根据前述尺寸，凹孔259的深度设为1.5毫米至2.5毫米，两个相邻的凹孔259的边缘之间的间距大于2毫米，在整个边缘环25上的数量为55至75个。
由于边缘环25上可沉积覆盖的薄膜面积的增加，在对反应腔进行清洁维护前，晶圆可沉积更多数量的薄膜。本实施例中，晶圆上的薄膜沉积生长可达到3000片后再对反应腔进行清洁维护，既提高了薄膜的沉积生长率和设备使用率，还减少了设备检修维护的工作量。
综上所述，本实用新型所述的反应腔组件，将原有边缘环上容易造成颗粒堆积的凸出拐角处用过渡弧面代替，大大减少了颗粒聚集和尖端放电现象的发生，保证了薄膜的质量。通过在边缘环上可沉积薄膜的第一平面和第二平面上设置凹孔，增大了边缘环可沉积薄膜的表面积，提高了在反应腔清洁维护周期内晶圆上沉积生成的薄膜的数量和设备的使用率，降低了设备清洁维护的工作量。
上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。
Claims (8)
1.一种反应腔组件，至少包括均为中空的外罩环、内罩环、嵌设于所述内罩环与所述外罩环之间的嵌体环、以及罩设于所述外罩环的边缘环，所述边缘环具有同轴的内环面和外环面，所述内环面和外环面之间具有沉积薄膜的第一平面和第二平面，其特征在于：
所述第一平面与所述内环面的连接处具有减少颗粒聚集和尖端放电现象的第一过渡弧面；
所述第二平面在轴向上高于所述第一平面并与所述外环面连接处具有减少颗粒聚集和尖端放电现象的第二过渡弧面；
所述第一平面和所述第二平面之间具有连接面，所述连接面在与所述第二平面的连接处具有减少颗粒聚集和尖端放电现象的第三过渡弧面；
所述第一平面和/或第二平面的表面布设有增加薄膜沉积面积的多个凹孔。
2.根据权利要求1所述的反应腔组件，其特征在于：所述第一过渡弧面的弧面半径为1.5毫米至3.5毫米。
3.根据权利要求1所述的反应腔组件，其特征在于：所述第二过渡弧面的弧面半径为9.5毫米至11.5毫米。
4.根据权利要求1所述的反应腔组件，其特征在于：所述第三过渡弧面的弧面半径为5.5毫米至6.5毫米。
5.根据权利要求1所述的反应腔组件，其特征在于：所述凹孔在所述第一平面和/或所述第二平面上均匀布置。
6.根据权利要求5所述的反应腔组件，其特征在于：所述凹孔具有光滑无棱角的内表面。
7.根据权利要求6所述的反应腔组件，其特征在于：所述凹孔深度为1.5毫米至2.5毫米。
8.根据权利要求1所述的反应腔组件，其特征在于：相邻两个所述凹孔的边缘之间的间距大于2毫米。
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