CN213951339U - 一种硅片沉积设备 - Google Patents

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刘长明
张昕宇
王健达
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Abstract

本实用新型实施例提供一种硅片沉积设备,包括:加热模块、进气管路以及反应腔室;加热模块用于对预设的加热区域加热;反应腔室设置在加热区域内;进气管路包括进气端口、出气端口以及将进气端口连通至出气端口的加热管道,进气端口连通至反应腔室外部,加热管道经由出气端口与反应腔室的内部空间连通以向反应腔室输送气体,加热管道设有至少一弯曲结构,加热管道蜿蜒设置在反应腔室内。本实用新型实施例提供的硅片沉积设备,在利用化学气相沉积的方法在硅片表面制备氧化层时,在硅片表面各处沉积出厚度一致的氧化层。

Description

一种硅片沉积设备
技术领域
本实用新型实施例涉及半导体制造领域,特别涉及一种硅片沉积设备。
背景技术
在半导体制造领域中,表面沉积经常被用在太阳能电池用硅片的表面处理工艺中,其利用化学气相沉积的方法使硅片与气体发生化学反应,以在硅片表面沉积出氧化层,减少或消除硅片表面的反射光,增加透光量,进而提高硅片的光电转换效率。为了提高气体与硅片的反应速率,在利用化学气相沉积在硅片表面沉积出氧化层时,先令气体通过位于反应腔室内部的进气管路,并对位于进气管路中的气体进行加热,以将位于进气管路中的气体加热至一定范围内,然后再利用流出进气管路、已被加热的气体与硅片发生化学反应。
目前在利用化学气相沉积的方法在硅片表面制备氧化层时,在硅片表面各处沉积出的氧化层厚度不同。
因此,亟需提供一种硅片沉积设备,在利用化学气相沉积的方法在硅片表面制备氧化层时,在硅片表面各处沉积出厚度一致的氧化层。
实用新型内容
本实用新型实施例的目的在于提供一种硅片沉积设备,在利用化学气相沉积的方法在硅片表面制备氧化层时,在硅片表面各处沉积出厚度一致的氧化层。
为解决上述问题,本实用新型实施例提供一种硅片沉积设备,包括:加热模块、进气管路以及反应腔室;加热模块用于对预设的加热区域加热;反应腔室设置在加热区域内;进气管路包括进气端口、出气端口以及将进气端口连通至出气端口的加热管道,进气端口连通至反应腔室外部,加热管道经由出气端口与反应腔室的内部空间连通以向反应腔室输送气体,加热管道设有至少一弯曲结构,加热管道蜿蜒设置在反应腔室内。
本实用新型提供的硅片沉积设备,利用加热模块用于对预设的加热区域加热、反应腔室设置在加热区域、加热管道设有至少一弯曲结构使得加热管道蜿蜒设置在反应腔室内,进而无需改变反应腔室的尺寸,即可增加加热管道的长度,以在气体通过进气管路的进气端口进入加热管道时,增加气体经过加热管道的时间,提升气体预热时长,使得气体在进气管路充分加热后再与硅片发生化学反应,以在硅片表面各处沉积出的厚度一致的氧化层。
另外,在上述硅片沉积设备中,加热管道为螺旋型管道。
另外,在上述硅片沉积设备中,螺旋型管道的节距为400mm-800mm。螺旋型管道的节距为400mm-800mm,以确保气体能够在进气管路充分加热的同时,避免管道各处产生影响气体与硅片发生化学反应速率的热辐射。
另外,在上述硅片沉积设备中,加热管道还设有分别与弯曲结构两端相连的两个笔直结构,两个笔直结构的延伸方向相互平行,加热管道为往复回折型管道。
另外,在上述硅片沉积设备中,两个笔直结构的间距为400mm-800mm。两个笔直结构的间距为400mm-800mm,以确保气体能够在进气管路充分加热的同时,避免加热管道各处产生影响气体与硅片发生化学反应速率的热辐射。
另外,在上述硅片沉积设备中,加热管道的管道长度大于反应腔室长度的1倍、且不超过反应腔室长度的8倍。
另外,在上述硅片沉积设备中,加热管道还包括各处内径均相等的等径部以及各处内径均与等径部内径不同的变径部;等径部和/或变径部上设有弯曲结构。通过加热管道设有各处内径均相等的等径部以及各处内径均与等径部内径不同的变径部,以使气流流经的加热管道时,由于加热管道各处内径不同,气体在加热管道各处的流速不同,即气体在加热管道内部呈紊流状态,此时气体可进行充分的热交换,进一步促进气体受热的均匀性。
另外,在上述硅片沉积设备中,变径部内径为等径部内径的1.5-4倍。
另外,在上述硅片沉积设备中,进气管路包括:铜管以及设置在铜管内壁面以及外壁面上的铝膜。由于铜具有良好的导热性,铝易发生氧化反应生成氧化铝薄膜,而氧化铝具有较好的抗腐蚀性,在铜管内壁面以及外壁面上设置铝膜,可以在保证进气管路导热性的前提下,提高进气管路的抗腐蚀性。
另外,在上述硅片沉积设备中,进气管路的外壁面邻近或贴合反应腔室的内壁面。进气管路的外壁面邻近或贴合反应腔室的内壁面,可以减少进气管路在反应腔室占用的空间,提升反应腔室空间利用率。
附图说明
一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明,这些示例性说明并不构成对实施例的限定,附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件,除非有特别申明,附图中的图不构成比例限制。
图1为本实用新型实施例一提供的硅片沉积设备的爆炸结构示意图;
图2为本实用新型实施例一提供的进气管路的结构示意图;
图3为本实用新型实施例二提供的硅片沉积设备的爆炸结构示意图;
图4为本实用新型实施例二提供的进气管路的结构示意图。
具体实施方式
为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图对本实用新型的各实施例进行详细的阐述。然而,本领域的普通技术人员可以理解,在本实用新型各实施例中,为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是,即使没有这些技术细节和基于以下各实施例的种种变化和修改,也可以实现本申请所要求保护的技术方案。
本实用新型实施例一涉及一种硅片沉积设备,本实施方式的核心在于:进气管路包括进气端口、出气端口以及将进气端口连通至出气端口的加热管道,进气端口连通至反应腔室外部,加热管道经由出气端口与反应腔室的内部空间连通以向反应腔室输送气体,加热管道设有至少一弯曲结构,加热管道蜿蜒设置在反应腔室内。
该种硅片沉积设备无需改变反应腔室的尺寸,即可增加加热管道的长度,以在气体通过进气管路的进气端口进入加热管道时,增加气体经过加热管道的时间,提升气体预热时长,使得气体在进气管路充分加热后再与硅片发生化学反应,以在硅片表面各处沉积出的厚度一致的氧化层。
下面对本实施方式的硅片沉积设备的实现细节进行具体的说明,以下内容仅为方便理解而提供的实施细节,并非实施本方案的必须。
参见图1,图1为本实用新型实施例一提供的硅片沉积设备的爆炸结构示意图。本实施例中的硅片沉积设备包括加热模块11、进气管路12以及反应腔室13;加热模块11用于对预设的加热区域加热;反应腔室13设置在加热区域。
在本实施例中,加热模块11为加热丝,其材料可以为铬铝合金或镍铬合金,可以理解的是,为了提高加热丝的抗氧化性能,可在加热丝使用前做抗氧化处理,即在干燥的空气中通电加热到低于合金允许的最高使用温度100-200度,保温5-10小时,再随火炉缓冷。
需要说明的是,在本实施例中,也可设有控制加热模块11功率的大小的驱动控制器(图未示),进而通过调整加热模块11的功率,以调整加热模块11的温度。此外,在其他可变更的实施例中,加热模块11也可是火焰炉,通过燃烧火焰炉内的可燃物对预设的加热区域加热。可以理解的是,加热模块11并不限于上述提及的加热丝及火焰炉,只要能够对预设的加热区域进行加热即可。
参见图2,图2为本实用新型实施例一提供的进气管路的结构示意图。进气管路12包括进气端口121、出气端口122以及将进气端口121连通至出气端口122的加热管道123,进气端口121连通至反应腔室13外部,加热管道123经由出气端口122与反应腔室13的内部空间连通以向反应腔室13输送气体。
具体的说,在本实施例中,还设有向进气管路12输送气体的输气装置(图未示),进气端口121设置在反应腔室13的外部,进气端口121与位于反应腔室13外部的输气装置连通。此外,在其他可变更的实施例中,进气端口121也可与反应腔室13的侧壁平齐、并与位于反应腔室13外部的输气装置连通。
进一步参见图2,加热管道123均为弯曲结构、并蜿蜒设置在反应腔室13内。进而无需改变反应腔室13的尺寸,即可增加加热管道123的长度,以在气体通过进气管路12的进气端口121进入加热管道123时,增加气体经过加热管道123的时间,提升气体预热时长,使得气体在进气管路12充分加热后再与硅片14发生化学反应,以在硅片14表面各处沉积出的厚度一致的氧化层。优选的,本实施例中,加热管道123为螺旋型管道,螺旋型管道的节距为400mm-800mm(mm,毫米)。在本实施例中,螺旋型管道的节距为600mm,进一步确保气体能够在加热管道123充分加热的同时,避免加热管道123各处产生影响气体与硅片14发生化学反应速率的热辐射。
此外,需要说明的是,加热管道123的管道长度大于反应腔室13长度的1倍、且不超过反应腔室13长度的8倍,以在确保气体能在加热管道123中被充分加热的同时,保证螺旋型管道的节距在400mm-800mm之间。在本实施例中,反应腔室13的长度为2.5m(m,米),加热管道123的管道长度为反应腔室13长度的7倍,即加热管道123的管道长度为17.5m,此时,气体通过进气管路12之后,气体与预设温度偏差为预设温度的0.6%。
在另一可变更的实施例中,加热管道123还包括各处内径均相等的等径部124以及各处内径均与等径部124内径不同的变径部125;等径部124和变径部125均为弯曲结构。使得气流流经的加热管道123时,由于加热管道123的等径部124与变径部125内径不同,气体在加热管道123各处的流速不同,即气体在加热管道123内部呈紊流状态,此时气体可进行充分的热交换,进一步促进气体受热的均匀性。
进一步的,变径部125内径为等径部124内径的1.5-4倍。在本实施例中,变径部125内径为等径部124内径的2.5倍。需要说明的是,在本实施例中等径部124的数量为两个,变径部125的数量为一个,变径部125的两端分别与两个等径部124的一端连通。可以理解的是,为了使得气体进行更加充分的热交换,可以增加等径部124以及变径部125的数量。
此外,在本实施例中,变径部125与等径部124的壁厚相同,变径部125与等径部124的连接处呈阶梯状。在其他实施例中,由于变径部125与等径部124的连接处呈阶梯状,其连接处的应力较为集中,为了避免变径部125与等径部124的连接处的应力集中,可将变径部125与等径部124的连接处设置为平滑的坡型结构。
优选的,进气管路12包括铜管以及设置在铜管内壁面以及外壁面上的铝膜。进而在保证进气管路12导热性的前提下,提高进气管路12的抗腐蚀性。
反应腔室13的形状为圆柱体,反应腔室13包括腔室本体131,炉尾端盖132以及炉口端盖133。炉口端盖133设有第一通孔134以及与腔室本体131一端相连接的第一连接部(图未示),炉尾端盖132设有与腔室本体131相连接的第二连接部135。在本实施例中,进气端口121穿过第一通孔134与位于反应腔室13外部的输气装置连通。此外,为了避免气体与位于反应腔室13内部的硅片14反应时、进气端口121与第一通孔134的连接处向反应腔室13外部泄露气体,可在进气端口121与第一通孔134的连接处做封胶处理。
需要说明的是,也可在炉尾端盖132上设置第一通孔,使得进气端口121穿过位于炉尾端盖132上的第一通孔与位于反应腔室13外部的输气装置连通。此外,进气管路12的外壁面可邻近或贴合反应腔室13的内壁面。在本实施例中,进气管路12的外壁面贴合反应腔室13的内壁面,进而减少进气管路12在反应腔室13占用的空间,提升反应腔室13空间利用率。
此外,上述硅片沉积设备还可设有用于夹持硅片14的夹持装置15、抽取反应腔室13内部气体的抽气装置16以及位于反应腔室13外部测温装置17。需要说明的是,夹持装置15的数量可以为多个,以便于同时夹取多个硅片14在反应腔室13内与气体发生化学反应。
在本实施例中,炉尾端盖132上设有第二通孔136,抽气装置16上设有抽气口161,抽气口161通过第二通孔136连通至反应腔室13的内部,以便于抽气装置抽取反应腔室13内部的气体。优选的,测温装置17为热电偶,将测温装置17设置在反应腔室13的外部,以便于测取反应腔室13外壁面的温度,当反应腔室13外壁面的温度过高时,可通过浇洒冷凝水的方式对反应腔室13降温,防止硅片沉积设备温度过高损坏。
需要说明的是,上述硅片沉积设备还可应用于低压化学气相沉积以及高压化学气相沉积。
参见图3与图4,图3为本实用新型实施例二提供的硅片沉积设备的爆炸结构示意图;图4为本实用新型实施例二提供的进气管路的结构示意图。本实用新型实施列二与上述实施例一大致相同,其不同之处在于,加热管道222还设有分别与每个弯曲结构223两端相连的两个笔直结构224。在本实施例中,弯曲结构223的数量为两个,笔直结构224的数量为三个,三个笔直结构224中,一个笔直结构224的一端连通至进气端口221、其另一端连通至任一弯曲结构223的一端,一个笔直结构224的两端分别连通至两个弯曲结构223的两端,一个笔直结构224的一端连通至另一弯曲结构223的一端、另一端经由出气端口225连通至反应腔室23的内部。此外,任意两个笔直结构224的延伸方向相互平行,加热管道222为往复回折型管道。
进一步的,反应腔室23的长度为2.5m,加热管道222的管道长度为反应腔室23长度的1.5倍时,即加热管道222的管道长度为3.75m,气体通过进气管路22之后,气体与预设温度偏差为预设温度的3%。在另一可变更的实施例中,为了在不增加反应腔室23的尺寸的情况下,增加加热管道222的长度,可增加弯曲结构223的数量,同时,相应也增加笔直结构224的数量;当反应腔室23的长度为2.5m,加热管道222的管道长度为反应腔室23长度的4倍时,即加热管道222的管道长度为10m,气体通过进气管路22之后,气体与预设温度偏差为预设温度的2%。
需要说明的说,在本实施例中,弯曲结构223为变径部,笔直结构224为等径部。当然,在其他实施例中,为了使得气体进行更加充分的热交换,弯曲结构223可同时设有等径部以及变径部,同样,笔直结构224也可同时设有等径部以及变径部。
另外,任意两个笔直结构224的间距为400mm-800mm。在本实施例中,两个笔直结构的间距为600mm,确保气体能够在进气管路充分加热的同时,避免加热管道222各处产生影响气体与硅片发生化学反应速率的热辐射。此外,进一步参见图3,在本实施例中,也可设有与上述实施例一功能及作用相同的加热模块21、用于夹持硅片24的夹持装置25、排气装置26以及测温装置27。
本领域的普通技术人员可以理解,上述各实施方式是实现本实用新型的具体实施例,而在实际应用中,可以在形式上和细节上对其作各种改变,而不偏离本实用新型的精神和范围。任何本领域技术人员,在不脱离本实用新型的精神和范围内,均可作各自更动与修改,因此本实用新型的保护范围应当以权利要求限定的范围为准。

Claims (10)

1.一种硅片沉积设备,其特征在于,包括:
加热模块、进气管路以及反应腔室;
所述加热模块用于对预设的加热区域加热;
所述反应腔室设置在所述加热区域内;
所述进气管路包括进气端口、出气端口以及与将所述进气端口连通至所述出气端口的加热管道,所述进气端口连通至所述反应腔室外部,所述加热管道经由所述出气端口与所述反应腔室的内部空间连通以向所述反应腔室输送气体,所述加热管道设有至少一弯曲结构,所述加热管道蜿蜒设置在所述反应腔室内。
2.根据权利要求1所述的硅片沉积设备,其特征在于,所述加热管道为螺旋型管道。
3.根据权利要求2所述的硅片沉积设备,其特征在于,所述螺旋型管道的节距为400mm-800mm。
4.根据权利要求1所述的硅片沉积设备,其特征在于,所述加热管道还设有分别与所述弯曲结构两端相连的两个笔直结构,所述两个笔直结构的延伸方向相互平行,所述加热管道为往复回折型管道。
5.根据权利要求4所述的硅片沉积设备,其特征在于,所述两个笔直结构的间距为400mm-800mm。
6.根据权利要求1-5任一项所述的硅片沉积设备,其特征在于,所述加热管道的管道长度大于所述反应腔室长度的1倍、且不超过所述反应腔室长度的8倍。
7.根据权利要求1-5任一项所述的硅片沉积设备,其特征在于,所述加热管道还包括各处内径均相等的等径部以及各处内径均与所述等径部内径不同的变径部;所述等径部和/或所述变径部上设有所述弯曲结构。
8.根据权利要求7所述的硅片沉积设备,其特征在于,所述变径部内径为所述等径部内径的1.5-4倍。
9.根据权利要求1-5任一项所述的硅片沉积设备,其特征在于,所述进气管路包括:铜管以及设置在所述铜管内壁面以及外壁面上的铝膜。
10.根据权利要求1-5任一项所述的硅片沉积设备,其特征在于,所述进气管路的外壁面邻近或贴合所述反应腔室的内壁面。
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CN115094400A (zh) * 2022-06-28 2022-09-23 瑞砻科技股份有限公司 二维半导体材料化学气相沉积方法及其装置
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