CN215481420U - 一种进气喷淋组件及进气喷淋设备 - Google Patents
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Abstract
本申请提供一种进气喷淋组件及进气喷淋设备，其中，进气喷淋组件包括：加热腔室，所述加热腔室包括上下设置的第一加热腔室和第二加热腔室；气体喷淋通道，所述气体喷淋通道包括与所述第一加热腔室密封连接的第一进气口和第一出气口以及与所述第二加热腔室密封连接的第二进气口和第二出气口，所述第一出气口与所述第二出气口位于所述加热腔室的同一侧。气体通过气体喷淋通道进入加热腔室后，不同的反应源气体加热至分解温度，然后同时在进气喷淋组件底部均匀排出并混合反应，避免多种气体流出速度不同形成涡流，影响沉积物的化合物半导体薄膜的质量。
Description
技术领域
本申请涉及化学气相沉积设备制造技术领域，尤其涉及一种进气喷淋组件及进气喷淋设备。
背景技术
目前制备化合物半导体薄膜多采用化合气相沉积的方式进行，化学气相沉积(Chemical Vapor Deposition，CVD)是一种单晶薄层生长方法，在半导体产业中被广泛应用于生长半导体薄膜材料，一般有两种或两种以上的反应原料以气态的形式在高温的反应表面发生分解、化合、沉积反应，生成需要的化合物半导体薄膜材料。
现有产品中，在制备化合物半导体材料时，反应气体原料通常以两种方式进入反应腔内，其一、先将多种反应气体原料进行混合，然后由同一输送管路进入反应腔内；其二、反应源气体经过不同的管路在接近反应区域的位置进行混合。以上两种方式均未使反应源气体得到充分利用，增加了原料的成本，同时也会对外延片的薄膜沉积质量产生影响。
实用新型内容
有鉴于此，本实用新型的目的是为了克服现有技术中的不足，提供一种进气喷淋组件。
本实用新型提供如下技术方案：
第一方面，提供一种进气喷淋组件，包括：
加热腔室，所述加热腔室包括上下设置的第一加热腔室和第二加热腔室；气体喷淋通道，所述气体喷淋通道包括与所述第一加热腔室密封连接的第一进气口和第一出气口以及与所述第二加热腔室密封连接的第二进气口和第二出气口，所述第一出气口与所述第二出气口位于所述加热腔室的同一侧。
结合第一方面，在一种可能的实现方式中，所述的加热腔室包括顶板、侧板和底板，所述顶板、所述侧板和所述底板围成密封的腔体，所述的加热腔室内安装隔板，所述隔板侧面与所述侧板侧面密封连接，所述隔板将所述加热腔室的腔体分隔成所述第一加热腔室和所述第二加热腔室。
结合第一方面，在一种可能的实现方式中，所述顶板顶面开设第一进气口和所述第二进气口，所述底板底面开设所述第一出气口和所述第二出气口。
结合第一方面，在一种可能的实现方式中，所述侧板的侧面为圆柱面。
结合第一方面，在一种可能的实现方式中，所述第一出气口和所述第二出气口排列方式为交错排列。
结合第一方面，在一种可能的实现方式中，所述的第二进气口位于所述第二加热腔室内的端部连接并连通增加压损部件，所述增加压损部件的开口朝向与所述第二出气口的方向不一致。
结合第一方面，在一种可能的实现方式中，所述第一加热腔室的容积与所述第二加热腔室的容积之比、所述第一进气口的横截面面积与所述第二进气口的横截面面积之比、所述第一出气口的总横截面面积与所述第二出气口的总横截面面积的比值均一致。
结合第一方面，在一种可能的实现方式中，所述加热腔室还包括上下设置的第三加热腔室，所述气体喷淋通道还包括与所述第三加热腔室密封连接的第三进气口和第三出气口，所述第三出气口与所述第一出气口位于所述加热腔室的同一侧。
结合第一方面，在一种可能的实现方式中，所述进气喷淋组件为高纯石英熔焊结构。
第二方面，提供一种进气喷淋设备，包括上述的进气喷淋组件。
本实用新型的实施例具有如下优点：
本实用新型提供一种进气喷淋组件，包括加热腔室，所述加热腔室包括上下设置的第一加热腔室和第二加热腔室；气体喷淋通道，所述气体喷淋通道包括与所述第一加热腔室密封连接的第一进气口和第一出气口以及与所述第二加热腔室密封连接的第二进气口和第二出气口，所述第一出气口与所述第二出气口位于所述加热腔室的同一侧。在进气喷淋组件对反应源气体进行加热的过程中，能够为两种不同的反应源气体分别提供不同加热环境的第一加热腔室和第二加热腔室。
与现有技术相比，本实用新型提供的进气喷淋组件对不同种反应源气体单独提供反应所需的加热条件，提高反应源气体的利用率，降低原料的成本。加热腔室的一体式设计能够有效避免出现结构损坏和气体泄漏。
为使本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显和易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，做详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1示出了进气喷淋组件的三维结构示意图；
图2示出了图1沿A-A线的剖视图；
图3示出了图2沿B-B线的剖视图；
图4示出了进气喷淋设备的剖视图。
主要元件符号说明：
100-加热腔室，110-第一加热腔室，120-第二加热腔室，101-顶板，102- 侧板，103-底板，104-隔板；200-气体喷淋通道，201-第一进气口，202-第二进气口，203-第一出气口，204-第二出气口；300-增加压损部件；401-反应腔室，402-托盘，403-第一进气管路，404-第二进气管路，405-旋转轴， 406-密封法兰组件，407-密封圈，408-外部热源。
具体实施方式
下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。相反，当元件被称作“直接在”另一元件“上”时，不存在中间元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在模板的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在限制本申请。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
实施例1
请参阅图1至图3，本实用新型提供一种进气喷淋组件，包括加热腔室100、气体喷淋通道200及增加压损部件300。加热腔室100顶部为顶板101，顶板101底面密封安装侧板102，侧板102底面密封安装底板103，顶板101、侧板102和底板103为密封连接的一体结构。加热腔室100内安装隔板104，隔板104侧面与侧板102内壁密封固定连接，隔板104将加热腔室100分隔成上下排列的第一加热腔室110 和第二加热腔室120，第一加热腔室110和第二加热腔室120之间相互独立隔离且不会产生气体交换。
气体喷淋通道200包括第一进气口201、第二进气口202、第一出气口203和第二出气口204，顶板101顶面开设第一进气口201，第一进气口201将第一加热腔室110与外界相连通。顶板101顶面对应第一进气口201一侧开设第二进气口202，第二进气口202下端穿过第一加热腔室110和隔板104进入第二加热腔室120内。通过第一进气口201和第二进气口202将不同种类的反应源气体分别输入第一加热腔室110和第二加热腔室120，能够避免不同种类的反应源气体之间相互混合影响纯度，也能避免不同反应源气体之间提前发生反应影响沉积薄膜的质量。
如图1和图2所示，所述进气喷淋组件在工作时，不同的反应源气体分别通过第一进气口201和第二进气口202进入进气喷淋组件内，第一加热腔室110和第二加热腔室120分别容纳一种反应源气体，避免反应源气体提前发生混合。
第一加热腔室110底部安装多个第一出气口203，第一出气口203 上端与第一加热腔室110连通，第一出气口203与第二加热腔室120 之间相互隔离开，第一出气口203下端均贯穿第二加热腔室120和底板103，第一出气口203下端在底板103底面呈环形等间距排列。底板103顶面开设多个第二出气口204，第二出气口204将第二加热腔室120与底板103下方连通，第二出气口204在底板103底面呈环形等间距排列。
第一出气口203的下端与第二出气口204底部为均匀交错式排列，交错式排列能够使第一加热腔室110和第二加热腔室120内的反应源气体从底板103底面排出时能够混合均匀。如果第一出气口203下端与第二出气口204之间不是均匀的交错式排列，那么两种反应源气体在底板103底面无法得到有效的混合，从而造成反应源气体反应不完全，影响沉积薄膜材料的质量和性能。
第一加热腔室110和第二加热腔室120的容积大小根据对应的两种反应源气体的流量比例进行设计。其中第一加热腔室110的容积与第二加热腔室120的容积之比、第一进气口201的横截面面积与第二进气口202的横截面面积之比、第一出气口203的总横截面面积与第二出气口204的总横截面面积的比值均一致，例如当第一加热腔室110 的容积为第二加热腔室120的容积的两倍时，第一进气口201的横截面面积为第二进气口202横截面面积的两倍，总第一出气口203的横截面面积为总第二出气口204横截面面积的两倍，这样能够保证从第一加热腔室110和第二加热腔室120内气体排出时速度基本一致，避免速度不一致引起涡流对化学气相沉积的影响，提升沉积薄膜的质量。
请继续参阅图2，当两种反应源气体分别通过第一进气口201和第二进气口202进入第一加热腔室110和第二加热腔室120后，根据不同反应源气体分解所需的温度条件，在进气喷淋组件外部提供不同温度的热源环境，由于顶板101、侧板102和底板103均为耐高温的高纯石英材质，因此外部热源能够为第一加热腔室110和第二加热腔室120内提供更广的温度环境，能够满足各种反应源气体所需的温度，确保第一加热腔室110和第二加热腔室120内的反应源气体都能加热至各自的分解温度。而一体式熔焊结构能够保证第一加热腔室110和第二加热腔室120都有良好的气密性，确保在反应源气体在加热过程中气体纯度的可靠性。
如图2和图3所示，所述的第一出气口203上端与第一加热腔室 110相连通，且第一出气口203与第一加热腔室110密封连接，第一出气口203贯穿第二加热腔室120，第一出气口203下端从底板103 底面穿出，其中第一出气口203的下端与第二出气口204为均匀交错排列，交错式排列能够使不同种经过加热处理的反应源气体在从底板 103底面排出时能够快速的混合均匀。
如果第一出气口203下端与第二出气口204之间不是均匀的交错式排列，则两种反应源气体无法实现更好的混合，由于反应源气体从底板103底面排出后，如果不能及时与其他反应源气体发生反应，由于反应源气体无法得到持续的加热，当这部分反应源气体无法在反应所需的分解温度范围内完成反应生成沉积薄膜材料时，会造成反应源气体反应不完全，影响沉积薄膜材料的质量和性能。通过控制第一加热腔室110的容积与第二加热腔室120的容积之比、第一进气口201 的横截面面积与第二进气口202的横截面面积之比、第一出气口203 的总横截面面积与第二出气口204的总横截面面积之比均一致，从而实现反应源气体从第一加热腔室110与第二加热腔室120排出的速度基本一致，以便反应产物能在反应表面实现均匀的沉积。
本实施例中，当反应源气体通过第二进气口202进入第二加热腔室120内时，如果反应源气体直接从第二进气口202下端充入第二加热腔室120，一部分反应源气体没有在第二加热腔室120内得到充分的受热，而直接汇聚在第二出气口204处，随着反应源气体持续充入第二加热腔室120内，第二出气口204处的一部分反应源气体在没有达到分解温度的情况下直接从第二出气口204排出到进气喷淋组件底部，而无法与其他反应源气体发生反应生成沉积薄膜，影响了沉积的化合物半导体薄膜的质量。
第二进气口202下端安装增加压损部件300，增加压损部件300 的出气端朝向第二加热腔室120的侧壁方向，当反应源气体通过第二进气口202向第二加热腔室120输入时，反应源气体从增加压损部件 300的端部逐渐充满第二加热腔室120，能够确保反应源气体在第二加热腔室120内混合均匀并实现均匀受热，保证从第二出气口204排出的反应源气体达到生成沉积薄膜所需的条件。
本实施例中，由于侧板102的侧面为圆柱面，因此第一加热腔室 110和第二加热腔室120受到外部各个方向的加热效果更均衡，反应源气体能够得到更均匀的加热条件。
如图4所示，本实施例还提供一种进气喷淋设备，包括反应腔室 401，反应腔室401的内壁面安装进气喷淋组件，反应腔室401内壁与进气喷淋组件侧面之间存在间隙。在反应腔室401内部对应进气喷淋组件下方设置托盘402，第一出气口203下端和第二出气口204均位于托盘402顶面所在的上方区域，托盘402能够将加热完成后在进气喷淋组件底部反应的沉积薄膜材料承托收集。第一进气口201外端密封连接并连通第一进气管路403，第二进气口202外端密封连接并连通第二进气管路404。
反应腔室401内部下方安装旋转轴405，旋转轴405能够将托盘402支撑起并带动托盘402旋转，当沉积薄膜材料源源不断的从进气喷淋组件底部下落至托盘402内时，由于旋转轴405带动托盘402不断转动，避免沉积薄膜材料在托盘402的同一位置堆叠，确保生成的沉积薄膜材料尽可能的平铺在托盘402内。
进气喷淋组件侧面上部安装密封法兰组件406，反应腔室401和密封法兰组件406均为不锈钢材质，密封法兰组件406和进气喷淋组件侧面相接处之间以及反应腔室401与密封法兰组件406相接处均安装密封圈407。在反应腔室401内表面与进气喷淋组件外侧面之间的夹层中对应第一加热腔室110和第二加热腔室120位置处均设置有外部热源408，外部热源408能够针对不同的反应源气体为其单独进行加热。密封圈407和密封法兰组件406不仅能够减少外部热源408在对反应源气体在加热过程中热量的散失，提高热能的利用率，也能提高反应源气体加热过程的稳定性。
实施例2
请参阅图1至图4，本实施例提供的一种进气喷淋组件，可应用于进气喷淋设备中。本实施例是在上述实施例一的技术基础上做出的改进，本实施例与实施例1的区别在于，加热腔室100被分隔成三个或三个以上的腔体。
第一加热腔室110和第二加热腔室120只能满足两种反应源气体生成沉积薄膜材料的条件。当反应源气体的种类超过两种时，原有的第一加热腔室110和第二加热腔室120无法满足对所有反应源气体的加热，需要将隔板104的数量增加至两块或两块以上，隔板104将加热腔室100分隔成三个或三个以上的腔体，每一种反应源气体对应一个腔体。与此同时，气体喷淋通道200上输入反应源气体和输出反应源气体的通道均设置为三个或三个以上，每种反应源气体对应的腔体均有一个输入通道和输出通道。
在本实施例中，通过设置多个增加压损部件300来调节不同腔体内的反应源气体分布的均匀性，实现多种反应源气体在腔体内部各个位置受热平衡。通过增加压损部件300还能调节反应源气体从所在腔体排出时的速度，确保多种反应源气体从进气喷淋组件底部排出时的速度一致，避免出现多种反应源气体流出时速度不一致形成涡流的现象。同时，确保多种反应源气体在对应的腔体内加热完成后，不同种类的反应源气体在进气喷淋组件底部同时排出时能够快速均匀混合，从而使多种反应源气体之间的反应更彻底，减少反应源气体的浪费，提高反应源气体的利用率和沉积的化合物半导体薄膜的质量。
在本实施例中，通过隔板104分隔成的腔体的侧壁均与外部热源相接触，且外部热源的数量与反应源气体种类数量相一致，这样可以实现特定的外部热源加热对应的反应源气体，确保加热腔室100被分隔成的每个腔体都能单独被加热。
在这里示出和描述的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制，因此，示例性实施例的其他示例可以具有不同的值。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。
Claims (10)
1.一种进气喷淋组件，其特征在于，包括：
加热腔室，所述加热腔室包括上下设置的第一加热腔室和第二加热腔室；
气体喷淋通道，所述气体喷淋通道包括与所述第一加热腔室密封连接的第一进气口和第一出气口以及与所述第二加热腔室密封连接的第二进气口和第二出气口，所述第一出气口与所述第二出气口位于所述加热腔室的同一侧。
2.根据权利要求1所述的进气喷淋组件，其特征在于，所述加热腔室包括顶板、侧板和底板，所述顶板、所述侧板和所述底板围成密封的腔体，所述加热腔室内安装隔板，所述隔板侧面与所述侧板侧面密封连接，所述隔板将所述加热腔室的腔体分隔成所述第一加热腔室和所述第二加热腔室。
3.根据权利要求2所述的进气喷淋组件，其特征在于，所述顶板顶面开设所述第一进气口和所述第二进气口，所述底板底面开设所述第一出气口和所述第二出气口。
4.根据权利要求2所述的进气喷淋组件，其特征在于，所述侧板的侧面为圆柱面。
5.根据权利要求1所述的进气喷淋组件，其特征在于，所述第一出气口和所述第二出气口排列方式为交错排列。
6.根据权利要求1所述的进气喷淋组件，其特征在于，所述第二进气口位于所述第二加热腔室内的端部连接并连通增加压损部件，所述增加压损部件的开口朝向与所述第二出气口的方向不一致。
7.根据权利要求1所述的进气喷淋组件，其特征在于，所述第一加热腔室的容积与所述第二加热腔室的容积之比、所述第一进气口的横截面面积与所述第二进气口的横截面面积之比、所述第一出气口的总横截面面积与所述第二出气口的总横截面面积的比值均一致。
8.根据权利要求1所述的进气喷淋组件，其特征在于，所述加热腔室还包括上下设置的第三加热腔室，所述气体喷淋通道还包括与所述第三加热腔室密封连接的第三进气口和第三出气口，所述第三出气口与所述第一出气口位于所述加热腔室的同一侧。
9.根据权利要求1所述的进气喷淋组件，其特征在于，所述进气喷淋组件为高纯石英熔焊结构。
10.一种进气喷淋设备，其特征在于，包括权利要求1-9任一项所述的进气喷淋组件。
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN114457321A (zh) * | 2022-01-21 | 2022-05-10 | 深圳市纳设智能装备有限公司 | 一种进气装置及cvd设备 |
| CN115505904A (zh) * | 2022-10-27 | 2022-12-23 | 拓荆科技股份有限公司 | 一种多气流通道的喷淋装置 |
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2021
- 2021-09-07 CN CN202122153402.3U patent/CN215481420U/zh active Active
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114457321A (zh) * | 2022-01-21 | 2022-05-10 | 深圳市纳设智能装备有限公司 | 一种进气装置及cvd设备 |
| CN115505904A (zh) * | 2022-10-27 | 2022-12-23 | 拓荆科技股份有限公司 | 一种多气流通道的喷淋装置 |
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