CN210826439U - 一种外延炉供气装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种外延炉供气装置，包括多根进气管和一导气组件，所述导气组件的进气端通过多个进气孔与多根所述进气管对应对接，所述导气组件的出气端设有多组分散孔，每个所述进气孔通过一空腔与对应的一组所述分散孔连通，形成多条间隔的进气通道。本实用新型通过控制气体的分散性，使晶片表面的反应区域边缘气体分布均匀，进而显著提高外延片产品的边缘结晶质量，并可提高整体的指标均匀性，显著增加外延片的可用面积。
Description
技术领域
本实用新型属于半导体外延设备技术领域，尤其涉及一种外延炉供气装置。
背景技术
碳化硅(SiC)材料作为一种优良的第三代半导体材料，由于其禁带宽度大、击穿场强高、热导率高、电子饱和漂移速率高，以及耐高温、抗辐射和化学稳定性好等优良理化特性，成为制备高端功率半导体器件的关键性材料。制备SiC器件的基本材料是SiC外延晶片，目前SiC外延晶片的制备工艺比较成熟，生产中通常使用外延方法是化学气相沉积法(CVD)法，因其具有外延层质量好、掺杂浓度易于控制、可重复性好和生产效率高等优势，是目前大批量生产SiC外延晶片的主要方法。目前，效率最高的SiC外延炉，使用的反应气体为氯硅化物(如三氯氢硅，化学式SiHCl3，简称TCS)与烷烃化合物(如乙烯C2H2或丙烷C3H8)，生长速率可以达到90μm/h。现有的外延炉使用石英管水平反应腔室，由于反应气源的充分混合和出气分布存在不均匀的情况，造成晶片边缘区域混合气体的气相碳硅比不均，最终导致外延晶片在反应区边缘的生长质量较差。
因此，发明人致力于设计一种外延炉供气装置以解决上述问题。
实用新型内容
本实用新型的目的在于：提供一种外延炉供气装置，通过控制气体的分散性，使晶片表面的反应区域边缘气体分布均匀，进而显著提高外延片产品的边缘结晶质量，并可提高整体的指标均匀性，显著增加外延片的可用面积。
一种外延炉供气装置，包括多根进气管和一导气组件，所述导气组件的进气端通过多个进气孔与多根所述进气管对应对接，所述导气组件的出气端设有多组分散孔，每个所述进气孔通过一空腔与对应的一组所述分散孔连通，形成多条间隔的进气通道。
进一步，所述导气组件包括一导气板和一盖板，所述盖板盖设于所述导气板上形成多个所述空腔，所述空腔截面积大于对应所述进气孔截面积，多个所述空腔用于增加气体的扩散面积，缓解气体压力。
进一步，多组所述分散孔穿设于所述盖板上，每组所述分散孔至少由一排间隔设置的通孔组成，使同一空腔内的气体均匀分散。
进一步，所述导气板上设有一用于收容所述盖板的凹槽，多个所述空腔位于所述凹槽底部，所述盖板将所有所述空腔盖住，防止漏气。
优选的，所述导气组件的出气端连接有一用于混合气体的混合组件，所述混合组件的出口与外延炉反应室连通。
进一步，所述混合组件包括两个对接的混合件，其中一个混合件用于初次混合气体，另一个用于二次混合气体，两个混合件通过混合通道连通，靠近所述外延炉反应室的混合通道宽度大于或等于远离所述外延炉反应室的混合通道，以便二次混合均匀。
优选的，所述混合组件与所述导气组件之间设有一导向件，用于将分散孔分散的气体混合均匀，所述导向件通过导向通道与所述导气组件及混合组件连通。
进一步，所述导向件内设有多个隔板，形成多条与多组所述分散孔对应连通的所述导向通道。
进一步，所述导向件与多个所述隔板一体成型。
进一步，每个所述进气管上均设有一流量计和一阀门，流量计用于检测进气管的进气量，阀门用于控制气管的进气量。
与现有技术相比，本实用新型的外延炉供气装置具有如下技术效果：通过在导气板内设置多个空腔和多个分散孔，控制气体的分散性和均匀性，使气体进入外延炉反应室前混合均匀，提高晶片边缘外延层晶体质量、边缘厚度一致性和边缘浓度一致性，尤其是距离晶片外边缘5±3mm的区域，同时，降低晶片边缘外延层表面的粗糙度和缺陷密度，尤其是距离晶片外边缘10±8mm的区域，从而提高外延层的整体质量，增加外延片的可用面积。
附图说明
图1是本实用新型外延炉供气结构示意图；
图2是本实用新型外延炉供气装置立体图；
图3是本实用新型外延炉供气装置立体分解图；
图4是本实用新型外延炉供气装置另一视角立体分解图；
图5是图4中导气组件的立体放大图；
图6是本实用新型外延炉供气装置的剖视放大图；
图7是图6中A处放大图。
图示说明：
100、供气装置，1、导气组件，11、导气板，111、第一进气孔，112、第二进气孔，113、第三进气孔，114、凹槽，1141、第一空腔，1142、第二空腔，1143、第三空腔，12、盖板，121、第一分散孔，122、第二分散孔，123、第三分散孔，2、导向件，21、第一导向通道，22、第二导向通道，23、第三导向通道，3、混合组件，31、第一混合件，311、第一混合通道，32、第二混合件，321、第二混合通道，4、进气管，200、外延炉反应室，201、反应基座。
具体实施方式
下面结合附图，具体阐明本实用新型的实施方式，附图仅供参考和说明使用，不构成对本实用新型专利保护范围的限制。
如图1，是本实用新型外延炉供气结构示意图，相同或不同的气体通过供气装置100分散并混合均匀后进入外延炉反应室200内，外延晶片在外延炉反应室200内的反应基座201上生长。
如图1和图2，一种外延炉供气装置100，包括多根进气管4、一导气组件1、一导向件2和一混合组件3，多根进气管4通入的是同种气体或不同的气体，每个进气管4上均设有一流量计和一阀门(未图示)，以下以三根进气管4为具体实施例进行说明。
参照图2至图4，所述导气组件1用于将相同或不同的气体导入导向件2内，该导气组件1包括一导气板11和一盖板12，导气板11的进气端间隔设有第一进气孔111、第二进气孔112和第三进气孔113，第一进气孔111、第二进气孔112和第三进气孔113分别与不同的进气管4对接，导气板11的出气端设有一凹槽114，该凹槽114用于收容盖板12，凹槽114底部间隔设有第一空腔1141、第二空腔1142和第三空腔1143，第一进气孔111位于第一空腔1141底部，第一空腔1141截面积大于第一进气孔111截面积，第二进气孔112位于第二空腔1142底部，第二空腔1142截面积大于第二进气孔112截面积，第三进气孔113位于第三空腔1143底部，第三空腔1143截面积大于第三进气孔113截面积，盖板12上穿设有多组分散孔，本实施例优选三组分散孔，三组分散孔即为多个第一分散孔121、多个第二分散孔122和多个第三分散孔123，每组分散孔至少由一排间隔设置的通孔组成，本实施例优选多个第一分散孔121和多个第三分散孔123均由三排通孔组成，每排通孔的数量为4个，同时，多个第二分散孔122由三排通孔组成，每排通孔的数量为14个，盖板12位于凹槽114内并将第一空腔1141、第二空腔1142和第三空腔1143完全盖住，第一进气孔111通过第一空腔1141与第一分散孔121连通，第二进气孔112通过第二空腔1142与第二分散孔122连通，第三进气孔113通过第三空腔1143与多个第三分散孔123连通，形成三条间隔的进气通道。
参照图6，所述导向件2位于混合组件3与导气组件1之间，用于将导气组件1分散出来的气体分散均匀，本实施例的导向件2内设有两个用于将相邻两个导向通道隔开的隔板，形成第一导向通道21、第二导向通道22和第三导向通道23，第一导向通道21与多个第一分散孔121连通，第二导向通道22与多个第二分散孔122连通，第三导向通道23与多个第三分散孔123连通，导向件2与两个隔板一体成型。
参照图3、图4和图6，所述混合组件3位于导向件2与外延炉反应室200之间，用于混合自导气组件1分散出来的气体，该混合组件3包括第一混合件31和第二混合件32，第一混合件31位于第二混合件32与导向件2之间，第一混合件31用于初步混合气体，第一混合件31内设有第一混合通道311，该第一混合通道311与第一导向通道21、第二导向通道22和第三导向通道23连通，第二混合件32用于二次混合气体，第二混合件32与外延炉反应室200对接，第二混合件32内设有第二混合通道321，该第二混合通道321一端与第一混合通道311连通，另一端与外延炉反应室200连通，第二混合通道321宽度大于或等于第一混合通道311。
参照图1、图6和图7，本实施例外延炉供气装置的供气原理为：同种或不同的气体分别进入三个进气管4，三个进气管4内的气体分别自第一进气孔111、第二进气孔112和第三进气孔113进入三个空腔内，第一空腔1141内的气体散开后从多个第一分散孔121分散进入第一导向通道21，同时，第二空腔1142内的气体散开后从多个第二分散孔122分散进入第二导向通道22，第三空腔1143内的气体散开后从多个第三分散孔123分散进入第三导向通道23，直到第一导向通道21、第二导向通道22和第三导向通道23内的气体同时进入第一混合通道311进行初步混合，初步混合后，混合气体进入第二混合通道321进行二次混合，最终混合均匀的气体进入外延炉反应室200内，并围绕反应基座201分散均匀，为外延晶片及其外边缘生长提供均匀的混合气。
本实用新型通过在导气板内间隔设置空腔，同时在盖板上设置与空腔对应的分散孔，将不同通道的气体分别分散开来，通过导向件进一步分区分散气体，再通过混合组件二次混合气体，得到分散均匀的混合气，供外延晶片生长，使晶片表面的反应区域边缘气体分布均匀，进而显著提高外延片产品的边缘结晶质量，并可提高整体的指标均匀性，显著增加外延片的可用面积。
以上所揭露的仅为本实用新型的较佳实施例，不能以此来限定本实用新型的权利保护范围，因此依本实用新型申请专利范围所作的等同变化，仍属本实用新型所涵盖的范围。
Claims (10)
1.一种外延炉供气装置，其特征在于，包括多根进气管和一导气组件，所述导气组件的进气端通过多个进气孔与多根所述进气管对应对接，所述导气组件的出气端设有多组分散孔，每个所述进气孔通过一空腔与对应的一组所述分散孔连通，形成多条间隔的进气通道。
2.根据权利要求1所述的外延炉供气装置，其特征在于，所述导气组件包括一导气板和一盖板，所述盖板盖设于所述导气板上形成多个所述空腔，所述空腔截面积大于对应所述进气孔截面积。
3.根据权利要求2所述的外延炉供气装置，其特征在于，多组所述分散孔穿设于所述盖板上，每组所述分散孔至少由一排间隔设置的通孔组成。
4.根据权利要求2或3所述的外延炉供气装置，其特征在于，所述导气板上设有一用于收容所述盖板的凹槽，多个所述空腔位于所述凹槽底部，所述盖板将所有所述空腔盖住。
5.根据权利要求1所述的外延炉供气装置，其特征在于，所述导气组件的出气端连接有一用于混合气体的混合组件，所述混合组件的出口与外延炉反应室连通。
6.根据权利要求5所述的外延炉供气装置，其特征在于，所述混合组件包括两个对接的混合件，两个混合件通过混合通道连通，靠近所述外延炉反应室的混合通道宽度大于或等于远离所述外延炉反应室的混合通道。
7.根据权利要求5所述的外延炉供气装置，其特征在于，所述混合组件与所述导气组件之间设有一导向件，所述导向件通过导向通道与所述导气组件及混合组件连通。
8.根据权利要求7所述的外延炉供气装置，其特征在于，所述导向件内设有多个隔板，形成多条与多组所述分散孔对应连通的所述导向通道。
9.根据权利要求8所述的外延炉供气装置，其特征在于，所述导向件与多个所述隔板一体成型。
10.根据权利要求1所述的外延炉供气装置，其特征在于，每个所述进气管上均设有一流量计和一阀门。
Priority Applications (1)
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| CN201921368527.4U CN210826439U (zh) | 2019-08-20 | 2019-08-20 | 一种外延炉供气装置 |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (1)
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| CN210826439U true CN210826439U (zh) | 2020-06-23 |
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| CN201921368527.4U Active CN210826439U (zh) | 2019-08-20 | 2019-08-20 | 一种外延炉供气装置 |
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