CN211665168U - 混合装置及半导体加工设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种混合装置及半导体加工设备，混合装置用于硅外延设备的掺杂气体混合，包括携带气体管道、掺杂气体管道和混合管道；其中，携带气体管道和掺杂气体管道均与混合管道的进气端相连；携带气体管道用于向混合管道输送携带气体；掺杂气体管道用于向混合管道输送掺杂气体；混合管道呈弯折状，且弯折状的混合管道所在平面与携带气体管道和/或掺杂气体管道所在平面呈第一预设夹角。本实用新型提供的混合装置及半导体加工设备，能够提高携带气体与掺杂气体混合的均匀性，从而提高外延片电阻率的均匀性。

Description

混合装置及半导体加工设备

技术领域

本实用新型涉及半导体设备技术领域，具体地，涉及一种混合装置及半导体加工设备。

背景技术

近年来，随着对功率器件性能要求的不断提高，对于外延片的质量要求也愈发严格。其中电阻率的均匀性为评判外延片质量的重要指标，而外延层的电阻率是依靠掺杂浓度来控制的。由于掺杂剂的掺杂量一般很低，故常用氢气作为稀释气体稀释掺杂剂，氢气与掺杂剂在管路中混合后一起随着硅源进入反应腔室，在生产过程中进入外延层。如果掺杂剂和氢气混合不均匀，进入反应腔室的掺杂剂的浓度就会发生波动，从而影响外延片的电阻率的均匀性。因此，提高掺杂剂与氢气的混合均匀性就显得尤为重要。

现有技术中混合氢气与掺杂剂的管路通常呈平直状，且长度较短，氢气与掺杂剂混合后会出现明显的分层，这样会导致掺杂剂与氢气混合不均匀，特别是在掺杂剂流量偏小时，此分层现象更明显。

实用新型内容

本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提出了一种混合装置及半导体加工设备，能够提高携带气体与掺杂气体混合的均匀性，从而提高外延片电阻率的均匀性。

为实现本实用新型的目的而提供一种混合装置，用于硅外延设备的掺杂气体混合，包括：携带气体管道、掺杂气体管道和混合管道；其中，

所述携带气体管道和所述掺杂气体管道均与所述混合管道的进气端相连；

所述携带气体管道用于向所述混合管道输送携带气体；

所述掺杂气体管道用于向所述混合管道输送掺杂气体；

所述混合管道呈弯折状，且弯折状的所述混合管道所在平面与所述携带气体管道和/或所述掺杂气体管道所在平面呈第一预设夹角。

优选的，所述第一预设夹角为90°，所述混合管道的弯折处的弯折角度为90°。

优选的，所述混合管道的长度为400mm。

优选的，所述混合管道至少具有三个弯折处。

优选的，还包括三通管件，所述携带气体管道、所述掺杂气体管道和所述混合管道分别与所述三通管件的三个端口连接。

优选的，所述三通管件的三个端口中与所述携带气体管道连通的端口，和与所述掺杂气体管道连通的端口之间具有第二预设夹角。

优选的，所述第二预设夹角的范围为70°-120°。

优选的，所述混合管道包括多段子管道，所述混合装置还包括至少一个弯折接头，相邻的两个所述子管道通过所述弯折接头连接。

优选的，还包括与所述混合管道出气端相连的多个出气管道，且至少一个所述出气管道呈弯折状。

为实现本实用新型的目的，还提供一种半导体加工设备，包括混合装置和反应腔室，其中，所述混合装置采用如本实用新型提供的混合装置，并与所述反应腔室连接，用于向所述反应腔室内输送混合气体。

本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型提供的混合装置，由于混合管道呈弯折状，因此，在一定空间内，本实用新型提供的混合装置的混合管道与现有的平直状的混合管道相比，混合管道的长度能够得以增加，以使携带气体与掺杂气体在混合管道内的混合时间能够得以增加，这样就能够提高携带气体与掺杂气体混合的均匀性。并且，由于混合管道呈弯折状，携带气体与掺杂气体在混合管道内流动时，二者的流动方向会发生改变，以使二者之间会产生对冲，这也能够提高携带气体与掺杂气体混合的均匀性。并且，由于弯折状的混合管道所在平面与携带气体管道和/或掺杂气体管道所在平面呈第一预设夹角，即，混合管道与携带气体管道和/或掺杂气体管道不处于同一平面上，因此，当携带气体自携带气体管道和/或掺杂气体自掺杂气体管道流入至混合管道时，携带气体和/或掺杂气体的流动方向会从一个平面转向另一平面，使得携带气体和掺杂气体在流入混合管道时，二者之间会产生对冲，这也能够提高携带气体与掺杂气体混合的均匀性。综上所述，本实用新型提供的混合装置，能够提高携带气体与掺杂气体混合的均匀性，以提高进入反应腔内的掺杂气体的浓度的稳定性，从而提高外延片电阻率的均匀性。

本实用新型提供的半导体加工设备，借助本实用新型提供的混合装置能够提高携带气体与掺杂气体混合的均匀性，以提高进入反应腔内的掺杂气体的浓度的稳定性，从而提高外延片电阻率的均匀性。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的混合装置的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的混合装置的三通管件的结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的混合装置的掺杂气体管道和携带气体管道与三通管件连接的结构示意图；

附图标记说明：

1-携带气体管道；2-掺杂气体管道；3-混合管道；4-第一出气管道；5-第二出气管道；6-三通管件。

具体实施方式

为使本领域的技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合附图来对本实用新型提供的混合装置及半导体加工设备进行详细描述。

如图1-图3所示，本实施例提供一种混合装置，用于硅外延设备的掺杂气体混合，包括：携带气体管道1、掺杂气体管道2和混合管道3；其中，携带气体管道1和掺杂气体管道2均与混合管道3的进气端相连；携带气体管道1用于向混合管道3输送携带气体；掺杂气体管道2用于向混合管道3输送掺杂气体；混合管道3呈弯折状，且弯折状的混合管道3所在平面与携带气体管道1和/或掺杂气体管道2所在平面呈第一预设夹角。

具体的，携带气体管道1与混合管道3的进气端连接，以将携带气体输送至混合管道3内，掺杂气体管道2与混合管道3的进气端连接，以将掺杂气体输送至混合管道3内，携带气体与掺杂气体在混合管道3内混合，混合后的混合气体通过混合管道3输送至反应腔室中。

本实施例提供的混合装置，由于混合管道3呈弯折状，因此，在一定空间内，本实施例提供的混合装置的混合管道3与现有的平直状的混合管道3相比，混合管道3的长度能够得以增加，以使携带气体与掺杂气体在混合管道3内的混合时间能够得以增加，这样就能够提高携带气体与掺杂气体混合的均匀性。并且，由于混合管道3呈弯折状，携带气体与掺杂气体在混合管道3内流动时，二者的流动方向会发生改变，以使二者之间会产生对冲，这也能够提高携带气体与掺杂气体混合的均匀性。并且，由于弯折状的混合管道3所在平面与携带气体管道1和/或掺杂气体管道2所在平面呈第一预设夹角，即，混合管道3与携带气体管道1和/或掺杂气体管道2不处于同一平面上，因此，当携带气体自携带气体管道1和/或掺杂气体自掺杂气体管道2流入至混合管道3时，携带气体和/或掺杂气体的流动方向会从一个平面转向另一平面，使得携带气体和掺杂气体在流入混合管道 3时，二者之间会产生对冲，这也能够提高携带气体与掺杂气体混合的均匀性。综上所述，本实施例提供的混合装置，能够提高携带气体与掺杂气体混合的均匀性，以提高进入反应腔内的掺杂气体的浓度的稳定性，从而提高外延片电阻率的均匀性。

在本实施例中，携带气体可以对掺杂气体起到稀释的作用，以使掺杂气体的浓度达到工艺要求，并且，可以携带掺杂气体在混合管道3中顺利地流动。携带气体可以采用氢气，但是，并不以此为限。

在本实施例中，混合管道3包括多段子管道，混合装置还包括至少一个弯折接头，相邻的两个子管道通过弯折接头连接。即，混合管道3是由多个子管道通过弯折接头相互连接而形成。但是，混合管道3的结构并不以此为限，也可以是一根完整的管道通过折弯而形成。

在本实施例中，第一预设夹角为90°。即，混合管道3所在的平面垂直于携带气体管道1和/或所述掺杂气体管道2所在的平面。但是，并不以此为限。

在实际应用中，混合管道3的弯折处的弯折角度的取值范围为 70°-120°。混合管道3的弯折处的弯折角度越小，携带气体和掺杂气体的对冲效果越差，则携带气体和掺杂气体的混合效果越差，混合管道3的弯折处的弯折角度越大，携带气体和掺杂气体的对冲效果越好，则携带气体和掺杂气体的混合效果越好。但是，过大的弯折角度会降低携带气体和掺杂气体在混合管道3内流动的稳定性，这就会影响混合气体进入反应腔室的稳定性，从而对加工效果造成影响。因此，在本实施例中，混合管道3的弯折处的弯折角度为90°，并且，由于多数的弯折接头的弯折角度为90°，这样也可以使混合管道3的装配更加便利。

在实际应用中，混合管道3的长度的取值范围为300mm-500mm。混合管道3的长度越短，携带气体和掺杂气体在混合管路内混合时间越短，则携带气体和掺杂气体的混合效果越差，混合管道3的长度越长，携带气体和掺杂气体在混合管路内混合时间越短，则携带气体和掺杂气体的混合效果越好，但是，越长的混合管道3的成本越高。因此，在本实施例中，混合管道3的长度为400mm。

在本实施例中，混合管道3至少具有三个弯折处。在实际应用中，混合管道3的弯折处越少，携带气体和掺杂气体的对冲次数越少，则携带气体和掺杂气体的混合效果越差，混合管道3的弯折处越多，携带气体和掺杂气体的对冲次数越多，则携带气体和掺杂气体的混合效果越好。

如图2和图3所示，在本实施例中，混合装置还包括三通管件6，携带气体管道1、掺杂气体管道2和混合管道3分别与三通管件6的三个端口连接，以实现携带气体管道1和掺杂气体管道2均与混合管道3的进气端连接，以使携带气体管道1输送的携带气体(如图2 中三通管件6中左侧斜向箭头所示)，以及掺杂气体管道2输送的掺杂气体(如图2中三通管件6中右侧斜向箭头所示)通过三通管件6 进入混合管道3内，携带气体和掺杂气体在混合管道3中混合形成混合气体(如图2中三通管件6中向上箭头所示)。但是，携带气体管道1、掺杂气体管道2和混合管道3的连接方式并不以此为限。

在本实施例中，三通管件6可以采用三维三通接头，以使掺杂气体和携带气体在进入混合管路时，流动方向能够从一个平面转向另一个平面均会发生改变，以使携带气体和掺杂气体在流入混合管道3 时，二者之间会产生对冲。

在本实施例中，三通管件6的三个端口中与携带气体管道1连通的端口，和与掺杂气体管道2连通的端口之间具有第二预设夹角。这样能够提高掺杂气体与携带气体的对冲效果，以提高使携带气体与掺杂气体混合的均匀性，提高外延片电阻率的均匀性。

在本实施例中，第二预设夹角的范围为70°-120°。

在本实施例中，混合装置还包括与混合管道出气端连接的多个出气管道，且至少一个出气管道呈弯折状。

在本实施例中，出气管道包括两个，分别是第一出气管道4和第二出气管道5，其中，第一出气管道4的一端与混合管道3的出气端连接，另一端可以与外界连通，也可以与回收装置连接，以使携带气体和掺杂气体在混合管道3内混合后的混合气体能够通过第一出气管道4排出，以避免当反应腔室内有足够气体时，混合气体聚集在混合管道3内形成回流。第二出气管道5与混合管道3的出气端连接，并用于与反应腔室连接，以将携带气体和掺杂气体混合后的混合气体输送至反应腔室，携带气体和掺杂气体在混合管道3内混合后的混合气体通过第二出气管道5进入反应腔室内。且第二出气管道5呈弯折状，以在有限的空间内，第二出气管道5的长度能够得以增加，以使携带气体和掺杂气体能够在第二出气管道5进一步混合，并且，也能够使携带气体和掺杂气体在第二出气管道5内流动时，二者的流动方向发生改变，以使二者之间产生对冲，以进一步提高携带气体和掺杂气体混合的均匀性。但是，出气管道的数量以及作用并不以此为限。

本实施例还提供一种半导体加工设备，包括混合装置和反应腔室，其中，混合装置采用如本实施提供的混合装置，并与反应腔室连接，用于向反应腔室内输送混合气体。

本实施例提供的半导体加工设备，借助本实施例提供的混合装置能够提高携带气体与掺杂气体混合的均匀性，以提高进入反应腔内的掺杂气体的浓度的稳定性，从而提高外延片电阻率的均匀性。

综上所述，本实施例提供一种混合装置及半导体加工设备，能够提高携带气体与掺杂气体混合的均匀性，从而提高外延片电阻率的均匀性。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本实用新型的原理而采用的示例性实施方式，然而本实用新型并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本实用新型的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种混合装置，用于硅外延设备的掺杂气体混合，其特征在于，包括：携带气体管道、掺杂气体管道和混合管道；其中，

所述携带气体管道和所述掺杂气体管道均与所述混合管道的进气端相连；

所述携带气体管道用于向所述混合管道输送携带气体；

所述掺杂气体管道用于向所述混合管道输送掺杂气体；

所述混合管道呈弯折状，且弯折状的所述混合管道所在平面与所述携带气体管道和/或所述掺杂气体管道所在平面呈第一预设夹角。

2.根据权利要求1所述的混合装置，其特征在于，所述第一预设夹角为90°，所述混合管道的弯折处的弯折角度为90°。

3.根据权利要求1所述的混合装置，其特征在于，所述混合管道的长度为400mm。

4.根据权利要求1所述的混合装置，其特征在于，所述混合管道至少具有三个弯折处。

5.根据权利要求1-4任意一项所述的混合装置，其特征在于，还包括三通管件，所述携带气体管道、所述掺杂气体管道和所述混合管道分别与所述三通管件的三个端口连接。

6.根据权利要求5所述的混合装置，其特征在于，所述三通管件的三个端口中与所述携带气体管道连通的端口，和与所述掺杂气体管道连通的端口之间具有第二预设夹角。

7.根据权利要求6所述的混合装置，其特征在于，所述第二预设夹角的范围为70°-120°。

8.根据权利要求1-4任意一项所述的混合装置，其特征在于，所述混合管道包括多段子管道，所述混合装置还包括至少一个弯折接头，相邻的两个所述子管道通过所述弯折接头连接。

9.根据权利要求1-4任意一项所述的混合装置，其特征在于，还包括与所述混合管道出气端相连的多个出气管道，且至少一个所述出气管道呈弯折状。

10.一种半导体加工设备，其特征在于，包括混合装置和反应腔室，其中，所述混合装置采用如权利要求1-9任意一项所述的混合装置，并与所述反应腔室连接，用于向所述反应腔室内输送混合气体。

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