CN210458362U - 用于化学气相沉积反应的供气系统 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种用于化学气相沉积反应的供气系统，该供气系统包括：液态源储存设备，用于存储液态源；汽化设备，与液态源储存设备可切断地连通，汽化设备用于对液态源汽化；气体存储设备，与汽化设备可切断地连通，气体存储设备用于储存汽化设备汽化形成的气体；化学气相沉积反应设备，与气体存储设备连通。该系统将汽化形成的气体先储存在气体存储设备中，这样当气体存储设备中的气体达到预定的压力后，再向化学气相沉积反应设备供气，避免了供气过程受到汽化过程的影响，从而提高了气体供应的稳定性，解决了现有技术中的供气方式供气不稳定的问题。

Description

用于化学气相沉积反应的供气系统

技术领域

本申请涉及化工领域，具体而言，涉及一种用于化学气相沉积反应的供气系统。

背景技术

化学气相沉积(Chemical Vapor Deposition，简称CVD)是向保持特定压力、特定温度条件下的工艺腔室内通入两种以上气体，气体混合后发生反应从而在目标基片上沉积薄膜的工艺，由于其具有绕镀性好以及可沉积复杂化合物等特性，在半导体行业有广泛应用。

目前，液态源主要是通过载气携带或者加热蒸发两种方式实现汽化并向CVD设备的反应腔室供气。

载气携带的方式是指向液态源通入某种气体作为载气，载气在液态源内部形成起泡，气泡溢出的过程会携带出气态的源，经过稀释后通入腔室参与反应，如图1所示，液态源保存在源瓶100内，源瓶100中插设有进气管线200和出气管线300，其中，进气管线200上设置有第一进气控制阀400和第二进气控制阀500，出气管线300上设置有第一出气控制阀600和第二出气控制阀700，载气经过第一进气控制阀400和第二进气控制阀500进入到源瓶100内，携带气态源后分别经过第一出气控制阀600和第二出气控制阀700以混合气体的形式进入到工艺系统参与反应，这种方式受载气气流稳定性以及温度等因素影响无法精确控制携带出的前驱气体量，且供气不稳定。

加热蒸发的方式是通过加热液态源使之挥发成气态后通入反应室从而参与反应，如图2 所示，液态源保存在源瓶100’内，源瓶100’中插设有进气管线200’和出气管线300’，源瓶100’、进气管线200’和出气管线300’均包裹有电伴热设备400’，进气管线200’上设置有进气控制阀 500’，出气管线300’上设置有第一出气控制阀600’和第二出气控制阀700’，通过电伴热设备给源瓶加热使内部的液态源受热蒸发成气体后经过第一出气控制阀和第二出气控制阀进入到工艺系统参与反应，供气过程中进气控制阀500’处于关闭状态，此种方式受饱和蒸气压等因素限制，蒸发效率有限，大气量供应时容易出现供气不稳定等问题。

实用新型内容

本申请的主要目的在于提供一种用于化学气相沉积反应的供气系统，以解决现有技术中的供气方式供气不稳定的问题。

为了实现上述目的，根据本申请的一个方面，提供了一种用于化学气相沉积反应的供气系统，该供气系统包括：液态源储存设备，用于存储液态源；汽化设备，与所述液态源储存设备可切断地连通，所述汽化设备用于对液态源汽化；气体存储设备，与所述汽化设备可切断地连通，所述气体存储设备用于储存所述汽化设备汽化形成的气体；化学气相沉积反应设备，与所述气体存储设备连通。

进一步地，所述汽化设备包括进液口，所述进液口的一端与所述液态源储存设备可切断地连通，所述汽化设备还包括：第一壳体，具有第一容纳腔；雾化喷头，位于所述第一容纳腔内，所述雾化喷头与所述进液口的另一端连通，所述雾化喷头用于将所述液态源雾化为液滴；至少一个加热器，所述加热器设置在所述第一容纳腔内和/或设置在所述第一容纳腔外，所述加热器用于将所述液滴加热为气态。

进一步地，所述加热器包括加热棒和/或第一电热伴设备。

进一步地，所述汽化设备还包括穿设在所述第一壳体底部的漏液传感器。

进一步地，所述汽化设备还包括吹扫管路接口，所述吹扫管路接口设置在所述汽化设备的靠近进液口的一端。

进一步地，所述气体存储设备包括：第一本体，具有第二容纳腔；第一压力表，与所述第二容纳腔连通，用于测量所述第二容纳腔内的压力。

进一步地，所述用于化学气相沉积反应的供气系统还包括第二电伴热设备和第二管线，所述第二管线为可切断地连通所述汽化设备和所述气体存储设备的管线，所述第二电伴热设备至少设置在所述汽化设备的外表面、所述气体存储设备的外表面以及所述第二管线的外表面。

进一步地所述用于化学气相沉积反应的供气系统还包括：第三管线，用于可切断地连通所述气体存储设备与所述化学气相沉积反应设备；质量流量计，设置在所述第三管线上。

进一步地，所述液态源储存设备包括：第二本体，具有第三容纳腔；第二压力表，与所述第三容纳腔连通，所述第二压力表用于测量所述第三容纳腔内的压力。

进一步地，所述液态源储存设备还包括液位传感器，所述液位传感器用于测量所述液态源储存设备中的所述液态源的液面高度。

应用本申请的技术方案，上述用于化学气相沉积反应的供气系统中，液态源储存设备中的液态源通入汽化设备进行汽化，气体存储设备储存汽化形成的气体，并将汽化形成的气体通入化学气相沉积反应设备中进行化学气相沉积。该用于化学气相沉积反应的供气系统将汽化形成的气体先储存在气体存储设备中，这样当气体存储设备中的气体达到预定的压力后，再向化学气相沉积反应设备供气，避免了供气过程受到汽化过程的影响，从而提高了气体供应的稳定性，解决了现有技术中的供气方式供气不稳定的问题。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1示出了现有技术中的一种用于化学气相沉积反应的供气系统的结构示意图；

图2示出了现有技术中的另一种用于化学气相沉积反应的供气系统的结构示意图；

图3示出了根据本申请的实施例的用于化学气相沉积反应的供气系统的结构示意图；

图4示出了图3中的汽化设备的结构示意图；以及

图5示出了图4中的汽化设备的剖面示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

100、源瓶；200、进气管线；300、出气管线；400、第一进气控制阀；500、第二进气控制阀；600、第一出气控制阀；700、第二出气控制阀；

100’、源瓶；200’、进气管线；300’、出气管线；400’、电伴热设备；500’、进气控制阀； 600’、第一出气控制阀；700’、第二出气控制阀；

01、第一管线；02、第二管线；03、第三管线；04、第四管线；05、第五管线；06、第六管线；07、控制阀；10、液态源储存设备；101、第二本体；102、第二压力表；103、液位传感器；20、汽化设备；201、第一壳体；202、雾化喷头；203、加热器；204、进液口；205、出气口；206、安装孔；207、固定件；208、漏液传感器；209、连接部；210、吹扫管路接口； 30、气体存储设备；301、第一本体；302、第一压力表；40、化学气相沉积反应设备；50、第二电伴热设备；60、质量流量计；70、充气泵；80、真空泵。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

应该理解的是，当元件(诸如层、膜、区域、或衬底)描述为在另一元件“上”时，该元件可直接在该另一元件上，或者也可存在中间元件。而且，在说明书以及权利要求书中，当描述有元件“连接”至另一元件时，该元件可“直接连接”至该另一元件，或者通过第三元件“连接”至该另一元件。

正如背景技术中所介绍的，现有技术中的供气方式供气不稳定。为了解决这一技术问题，根据本申请的实施例，提供了一种用于化学气相沉积反应的供气系统。

图3示出了本申请的实施例的用于化学气相沉积反应的供气系统的结构示意图。如图3 所示，该用于化学气相沉积反应的供气系统包括：

液态源储存设备10，用于存储液态源；

汽化设备20，与上述液态源储存设备10可切断地连通，上述汽化设备20用于对液态源汽化；

气体存储设备30，与上述汽化设备20可切断地连通，上述气体存储设备30用于储存上述汽化设备20汽化形成的气体；

化学气相沉积反应设备40，与上述气体存储设备30连通。

上述用于化学气相沉积反应的供气系统中，液态源储存设备中的液态源通入汽化设备进行汽化，气体存储设备储存汽化形成的气体，并将汽化形成的气体通入化学气相沉积反应设备中进行化学气相沉积。该用于化学气相沉积反应的供气系统将汽化形成的气体先储存在气体存储设备中，这样当气体存储设备中的气体达到预定的压力后，再向化学气相沉积反应设备供气，避免了供气过程受到汽化过程的影响，从而提高了气体供应的稳定性，解决了现有技术中的供气方式供气不稳定的问题。

为了提高汽化设备的汽化效率，进一步保证气体存储设备储存的气体满足稳定供气的需要，在本申请的一种实施例中，如图4所示，上述汽化设备20包括进液口204，上述进液口 204的一端与上述液态源储存设备可切断地连通，上述汽化设备还包括第一壳体201、雾化喷头202和至少一个加热器203，其中，上述第一壳体201具有第一容纳腔；上述雾化喷头202 位于上述第一容纳腔内，上述雾化喷头202与上述进液口204的另一端连通，上述雾化喷头 202用于将上述液态源雾化为液滴；至少一个上述加热器203设置在上述第一容纳腔内和/或设置在上述第一容纳腔外，上述加热器用于将上述液滴加热为气态。雾化喷头将液态源雾化为液滴，大大增加液态源的吸热面积，从而提高液态源的汽化效率，进而保证并且可以提高热能的利用率，节约能源。

本申请的加热器可以为任何可将雾化器喷出的液滴加热为气态的设备，本领域技术人员可以根据实际情况选择具有合适的结构的设备作为加热器。

为了简化加供气系统的结构，并且保证更好的加热效果，本申请的一种实施例中，上述加热器包括加热棒和/或第一电热伴设备。即加热器仅为加热棒，或者仅为第一电伴热设备，或者同时包括加热棒和第一电伴热设备。

为了提高汽化过程加热的均匀性，从而避免汽化形成的气体中混杂有未汽化的液滴，本申请的一种具体的实施例中，如图4所示，上述加热器为加热棒，且上述第一壳体201还包括与上述进液口相对设置的第一壳体部，上述第一壳体部具有出气口205和分布在上述出气口 205周围的多个安装孔，上述加热器203有多个，且各上述加热器203为加热棒，上述加热棒的一端一一对应地穿过上述安装孔。多个加热棒分布在出气口的周围，均匀加热液态源雾化形成的液滴，避免经过出气口输出的气体中混杂有未汽化的液滴。

本申请的一种具体的实施例中，如图5所示，4个安装孔206均匀分布在上述出气口205 周围。上述设置方式可以使得多个加热器均匀分布在第一容纳腔内，从而进一步提高汽化过程加热的均匀性，进而避免出气口输出的气体中混杂有未汽化的液滴。

为了使得加热器更加稳定地固定在安装孔中，进一步保证汽化的稳定性，本申请的一种具体的实施例中，如图4所示，上述汽化设备20还包括位于上述第一壳体部的远离上述第一容纳腔的表面上的固定件207，上述固定件207与上述加热器203连接以固定上述加热器203，避免其发生位移。该固定件位于第一壳体部的远离第一容纳腔的表面上，这样能够进一步简化固定件的安装。

当然，如果不考虑固定件的安装的难易，固定件还可以位于上述第一壳体部的靠近上述第一容纳腔的表面上，或者其他可行的位置。

本申请的固定件可以为固定加热器的任何合适的结构，本领域技术人员可以根据实际情况选择合适结构的固定件。例如，该固定件可以为螺母，加热器上具有与螺母适配的螺纹，二者通过螺纹固定。再例如，加热器的外周上具有卡槽，固定件卡设在卡槽中并突出卡槽，通过卡槽和固定件配合，避免加热器沿着其长度方向移动。还有其他的固定件和加热器的配合固定方式，此处就不再一一列举。

为了检测汽化设备汽化不完全产生的积液，从而提醒系统维护时进行清理，本申请的一种具体的实施例中，如图4所示，上述汽化设备20还包括穿设在上述第一壳体底部的漏液传感器208。具体地，上述第一壳体还包括与上述第一壳体部连接的第二壳体部，上述第二壳体部包括沿竖直方向连接的顶部壳体和底部壳体，漏液传感器208穿设在上述底部壳体上。漏液传感器不仅可以检测第一容纳腔中汽化不完全产生的积液，还可以检测雾化喷头中的积液残留，从而提醒系统维护时进行清理，进而保证汽化设备的稳定运行。

具体地，对于第一容纳腔中的积液，用于化学气相沉积反应的供气系统维护清理时，切断汽化设备与液态源储存设备的连通，使用加热器将第一容纳腔中的积液加热汽化，并将汽化形成的气体通入气体存储设备中。

雾化喷头与进液口连通方式可以有多种，本领域技术人员可以根据具体情况选择合适的连通方式，例如，采用管线将雾化喷头与进液口连通。本申请的一种具体的实施例中，如图4 所示，上述第一壳体包括开口，上述汽化设备20还包括连接部209，上述连接部209与上述开口卡接，上述连接部209包括连接部第二壳体和位于上述连接部第二壳体内部的容纳空间，上述第二壳体包括两个相对设置的端面，分别为第一端面和第二端面，上述第一端面为上述第二壳体的远离上述第一壳体的面，上述进液口204开设在上述第一端面上，上述雾化喷头 202设置在上述第二端面上且与上述容纳空间连通。具体地，液态源通过进液口通入连接部的容纳空间，容纳空间中的液态源通入与容纳空间连通的雾化喷头，雾化喷头将液态源雾化为液滴，便于后续的加热汽化。

为了清理管路汇总的液态源积液，本申请的一种具体的实施例中，如图4所示，上述汽化设备20还包括吹扫管路接口210，上述吹扫管路接口210设置在汽化设备的靠近进液口的一端。具体地，上述吹扫管路接口210设置在上述连接部209上。用于化学气相沉积反应的供气系统维护清理时，从吹扫管路接口通入惰性气体将管路内的液态源积液吹回源瓶，从而减少液态源的浪费。

为了检测气体存储设备中的气体压力，从而便于调节其内部的压力，进一步保证气体供应的稳定，本申请的一种具体的实施例中，如图3所示，上述气体存储设备30包括第一本体301 和第一压力表302，其中，上述第一本体301具有第二容纳腔；上述第一压力表302与上述第二容纳腔连通，用于测量上述第二容纳腔内的压力。

本申请的一种具体的实施例中，如图3所示，上述用于化学气相沉积反应的供气系统还包括第二电伴热设备50和第二管线02，其中，上述第二管线02为可切断地连通上述汽化设备 20和上述气体存储设备30的管线，上述第二电伴热设备50至少设置在上述汽化设备20的外表面、上述气体存储设备30的外表面以及上述第二管线02的外表面。上述系统结构中设置的第二电伴热设备可以对汽化形成的气体进行保温，防止汽化后的气体液化，从而保证汽化形成的气体的稳定性。

在实际的供气过程中，当上述第一压力表测量的压力超过预定压力范围的上限时，切断气体存储设备与汽化设备的连通，当上述第一压力表测量的压力低于预定压力范围的下限时，开启气体存储设备与汽化设备的连通，从而保证气体存储设备中气体的压力可以保持在预定压力范围内，进而进一步提高气体供应的稳定性，以实现持续且稳定的气体供应。

为了进一步保证化学气相沉积反应设备的气体供应的稳定，本申请的一种具体的实施例中，如图3所示，上述用于化学气相沉积反应的供气系统还包括第三管线03和质量流量计60，其中，上述第三管线03用于可切断地连通上述气体存储设备30与上述化学气相沉积反应设备40；上述质量流量计60设置在上述第三管线03上。质量流量计可以检测通入化学气相沉积反应设备的气体流量，根据气体流量进行调节，从而实现持续且稳定的气体供应。

为了检测液态源储存设备中的气体压力，从而便于进行调节其内部的压力，本申请的一种具体的实施例中，如图3所示，上述液态源储存设备10包括第二本体101和第二压力表102，其中，上述第二本体101具有第三容纳腔；上述第二压力表102与上述第三容纳腔连通，上述第二压力表102用于测量上述第三容纳腔内的压力。

为了检测液态源的剩余量，保证及时补充液态源，从而进一步保证供气的稳定，本申请的一种具体的实施例中，如图3所示，上述液态源储存设备10还包括液位传感器103，上述液位传感器103用于测量液态源储存设备10中液态源的液面高度。

本申请的一种具体的实施例中，如图3所示，上述用于化学气相沉积反应的供气系统还包括第一管线01，上述第一管线01用于可切断地连通上述液态源储存设备10与上述汽化设备 20。

为了防止汽化形成的气体与空气混杂，从而避免空气对化学气相反应产生影响，本申请的一种具体的实施例中，如图3所示，上述用于化学气相沉积反应的供气系统还包括充气泵70 和真空泵80，其中，上述充气泵70用于将惰性气体加压通入上述用于化学气相沉积反应的供气系统中，上述真空泵80用于对上述用于化学气相沉积反应的供气系统进行抽真空。

本申请的一种具体的实施例中，如图3所示，上述液态源储存设备10还包括进气口，上述进气口设置在第二本体101上。具体地，真空泵通过进气口对液态源储存设备进行抽真空，充气泵可以通过进气口将惰性气体加压通入液态源储存设备中，从而将液态源储存设备中的液态源通入汽化设备进行汽化。

为了实现充气泵和真空泵与用于化学气相沉积反应的供气系统的设备的连通，本申请的一种具体的实施例中，如图3所示，上述用于化学气相沉积反应的供气系统还包括第四管线04、第五管线05和第六管线06，其中，上述第四管线04用于可切断地连通上述充气泵70与上述液态源储存设备10，上述第五管线05用于可切断地连通上述充气泵70与上述连接部209，上述吹扫管路接口210为上述第五管线05与上述连接部209的接口，上述第六管线06用于可切断地连通上述真空泵80与第四管线04以及上述真空泵80与上述第一管线01。

为了进一步灵活控制用于化学气相沉积反应的供气系统中的管线的通断，本申请的一种具体的实施例中，如图3所示，上述用于化学气相沉积反应的供气系统还包括多个控制阀07，多个上述控制阀07设置在上述第一管线01上、上述第二管线02上、上述第三管线03、上述第四管线04、上述第五管线05以及上述第六管线06上。

从以上的描述中，可以看出，本申请上述的实施例实现了如下技术效果：

本申请的用于化学气相沉积反应的供气系统中，液态源储存设备中的液态源通入汽化设备进行汽化，气体存储设备储存汽化形成的气体，并将汽化形成的气体通入化学气相沉积反应设备中进行化学气相沉积。该用于化学气相沉积反应的供气系统将汽化形成的气体先储存在气体存储设备中，这样当气体存储设备中的气体达到预定的压力后，再向化学气相沉积反应设备供气，避免了供气过程受到汽化过程的影响，从而提高了气体供应的稳定性，解决了现有技术中的供气方式供气不稳定的问题。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于化学气相沉积反应的供气系统，其特征在于，包括：

液态源储存设备，用于存储液态源；

汽化设备，与所述液态源储存设备可切断地连通，所述汽化设备用于对液态源汽化；

气体存储设备，与所述汽化设备可切断地连通，所述气体存储设备用于储存所述汽化设备汽化形成的气体；

化学气相沉积反应设备，与所述气体存储设备连通。

2.根据权利要求1所述的供气系统，其特征在于，所述汽化设备包括进液口，所述进液口的一端与所述液态源储存设备可切断地连通，所述汽化设备还包括：

第一壳体，具有第一容纳腔；

雾化喷头，位于所述第一容纳腔内，所述雾化喷头与所述进液口的另一端连通，所述雾化喷头用于将所述液态源雾化为液滴；

至少一个加热器，所述加热器设置在所述第一容纳腔内和/或设置在所述第一容纳腔外，所述加热器用于将所述液滴加热为气态。

3.根据权利要求2所述的供气系统，其特征在于，所述加热器包括加热棒和/或第一电热伴设备。

4.根据权利要求2所述的供气系统，其特征在于，所述汽化设备还包括穿设在所述第一壳体底部的漏液传感器。

5.根据权利要求4所述的供气系统，其特征在于，所述汽化设备还包括吹扫管路接口，所述吹扫管路接口设置在所述汽化设备的靠近进液口的一端。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的供气系统，其特征在于，所述气体存储设备包括：

第一本体，具有第二容纳腔；

第一压力表，与所述第二容纳腔连通，用于测量所述第二容纳腔内的压力。

7.根据权利要求1至5中任一项所述的供气系统，其特征在于，所述用于化学气相沉积反应的供气系统还包括第二电伴热设备和第二管线，所述第二管线为可切断地连通所述汽化设备和所述气体存储设备的管线，所述第二电伴热设备至少设置在所述汽化设备的外表面、所述气体存储设备的外表面以及所述第二管线的外表面。

8.根据权利要求7所述的供气系统，其特征在于，所述用于化学气相沉积反应的供气系统还包括：

第三管线，用于可切断地连通所述气体存储设备与所述化学气相沉积反应设备；

质量流量计，设置在所述第三管线上。

9.根据权利要求1至5中任一项所述的供气系统，其特征在于，所述液态源储存设备包括：

第二本体，具有第三容纳腔；

第二压力表，与所述第三容纳腔连通，所述第二压力表用于测量所述第三容纳腔内的压力。

10.根据权利要求1至5中任一项所述的供气系统，其特征在于，所述液态源储存设备还包括液位传感器，所述液位传感器用于测量所述液态源储存设备中的所述液态源的液面高度。

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