CN217026070U - 气体扩散组件、前驱体供料装置及气相沉积系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种气体扩散组件、前驱体供料装置及气相沉积系统。所述气体扩散组件包括：第一扩散结构，所述第一扩散结构包括相接的中间部以及边缘部，所述中间部朝第一预设方向凸出于所述边缘部，能够使沿所述第一预设方向流动的气体转向为第二预设方向；第二扩散结构，所述第二扩散结构固设于第二预设方向的延伸线上，能够使沿所述第二预设方向流动的至少部分气体转向为第三预设方向。本实用新型利用上述气体扩散组件改善了供料装置内部载气的进气分布均匀性，增大了载气与固态前驱体的接触面积，显著减少了固态前驱体极易发生的沟流、板结等现象，提高了气相沉积工艺的稳定性，延长了固态前驱体的使用周期，提高设备镓动率。

Description

气体扩散组件、前驱体供料装置及气相沉积系统

技术领域

本实用新型涉及一种气体扩散组件、前驱体供料装置及气相沉积系统，属于半导体气相沉积技术领域。

背景技术

前驱体是薄膜沉积工艺的重要原材料，应用于气相沉积以形成符合半导体制造要求的各类薄膜层，广泛运用在LED、新一代太阳能电池、相变存储器、半导体激光器、射频集成电路芯片等领域。

前驱体作为半导体芯片制造的关键材料，其纯度和蒸气压稳定性直接影响成膜质量。实践中，在使用时通过前驱体容器来供给气相沉积设备，随着前驱体的消耗，载气通过前驱体时接触面积和路径逐渐减小，影响了前驱体输出浓度，此种影响在前驱体为固态时尤为严重；此外，置入的前驱体若为固态，则极易产生“沟流”、“板结”等现象，会导致前驱体的蒸气压产生较为严重的工艺波动，降低了固态前驱体的使用效率，也会降低设备镓动率。

实用新型内容

针对现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种气体扩散组件、前驱体供料装置及气相沉积系统，解决现有技术中，现有的前驱体材料供料装置的前驱体蒸气压产会生较为严重的工艺波动，降低了固态前驱体的使用效率，也会降低设备镓动率的问题。

为实现前述实用新型目的，本实用新型采用的技术方案包括：

第一方面，本实用新型提供一种气体扩散组件，包括：

第一扩散结构，所述第一扩散结构包括相接的中间部以及边缘部，所述中间部朝第一预设方向凸出于所述边缘部，能够使沿所述第一预设方向流动的气体转向为第二预设方向；

第二扩散结构，所述第二扩散结构固设于第二预设方向的延伸线上，能够使沿所述第二预设方向流动的至少部分气体转向为第三预设方向。

进一步地，所述第一扩散结构与第二扩散结构之间和/或多个所述第二扩散结构之间设置有通孔。

进一步地，所述第一扩散结构和/或第二扩散结构的形状包括半圆形、梯形、三角形中的任意一种或两种以上的组合。

进一步地，所述第一扩散结构的中间部具有朝向所述第一预设方向的尖端。

进一步地，所述第二扩散结构包括相接的开口部和延伸部，所述开口部形成有开口空间，所述开口空间的开口面向所述第二预设方向，所述延伸部的延伸方向背向所述开口。

进一步地，所述第二扩散组件沿所述第一预设方向的法向和/或周向均匀分布。

第二方面，本实用新型还提供一种气相沉积前驱体的供料装置，包括：

封装本体，所述封装本体具有密闭的容置腔室，用于容纳前驱体；

进气通道以及出气通道，所述进气通道和出气通道均与所述容置腔室密闭连通，载气能够沿第一预设方向进入所述容置腔室；

所述进气通道的出口附近还设置有上述气体扩散组件。

进一步地，所述进气通道的出口设置于所述封装本体的顶壁，所述出气通道延伸进入所述容置腔室内部。

进一步地，所述进气通道和出气通道均设置有控制阀和气密接头。

第三方面，本实用新型还提供一种气相沉积系统，包括依次导通连接的前置设备、上述供料装置以及后置设备，所述前置设备至少用于提供载气，所述后置设备至少用于进行气相沉积。

基于上述技术方案，与现有技术相比，本实用新型的优点至少包括：

本实用新型提供的供料装置以及气相沉积系统利用上述气体扩散组件改善了封装本体内部载气的进气分布均匀性，增大了载气与设置在封装本体内的固态前驱体的接触面积，显著减少了固态前驱体极易发生的“沟流”、“板结”等现象，同时本实用新型的供料装置还能稳定随固态前驱体使用消耗产生的封装本体内部的前驱体浓度，即改善封装本体内前驱体的蒸气压稳定性，从而进一步提高气相沉积工艺的稳定性，延长了固态前驱体的使用周期，提高设备镓动率。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，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的附图。

图1是本实用新型一典型实施案例提供的一种相沉积前驱体的供料装置的结构示意图；

图2是本实用新型一典型实施案例提供的一种相沉积前驱体的供料装置的局部放大结构示意图；

图3是本实用新型另一典型实施案例提供的一种相沉积前驱体的供料装置的结构示意图；

图4是本实用新型另一典型实施案例提供的一种相沉积前驱体的供料装置的局部放大结构示意图；

图5是本实用新型又一典型实施案例提供的气相沉积系统的结构示意图；

附图标记说明：1、封装本体；2、容置腔室；3、进气通道；4、出气通道；5、第一扩散结构；6、第二扩散结构；7、中间部；8、边缘部；9、开口部；10、延伸部；11、气密接头；12、进气控制阀；13、出气控制阀；14、第一预设方向；15、第二预设方向；16、第三预设方向；17、通孔；

20、载气供应设备；21、第一流量计；22；沉积设备、23、第二流量计。

具体实施方式

鉴于现有技术中的不足，本案发明人经长期研究和大量实践，得以提出本实用新型的技术方案。如下将对该技术方案、其实施过程及原理等作进一步的解释说明。

实施例1

请参见图1-图2，本实施例提供一种气体扩散组件，包括：

第一扩散结构5，所述第一扩散结构5包括相接的中间部7以及边缘部8，所述中间部7朝第一预设方向14凸出于所述边缘部8，能够使沿所述第一预设方向14流动的气体转向为第二预设方向15。

第二扩散结构6，所述第二扩散结构6固设于第二预设方向15的延伸线上，能够使沿所述第二预设方向15流动的至少部分气体转向为第三预设方向16。

本实用新型中，所述的第一至第三预设方向16并非绝对单一的方向，例如当载气在进气通道3进气时，中间的气流可能会沿着进气通道3的方向继续前进，而边缘的气流有可能会发生一定的偏斜，所述的第一预设方向14应是指载气从进气通道3流出的大体方向；同样的，所述的第二预设方向15例如可以是与第一预设方向14呈角度的多个方向，其主要的方向是第一预设方向14分叉或辐射状斜向扩散的方向；所述的第三预设方向16主要是指经过第二扩散结构6的扰流作用，由第二预设方向15分散出去的多个方向，其可以是直线的方向，也可能是曲线的方向，甚至是涡流等等。

其中，在一些实施方案中，所述第一扩散结构5与第二扩散结构6之间和/或多个所述第二扩散结构6之间可以设置有通孔17。

在一些实施方案中，所述第一扩散结构5和/或第二扩散结构6的形状可以包括半圆形、梯形、三角形中的任意一种或两种以上的组合，但并非限于上述例举的形状，任何基于本实用新型的构思，将气体流向通过相配合的两个扩散结构进行多次转向的气体扩散组件均属于本实用新型的保护范围，上述形状仅为本实用新型的优选方式，并非全部实施方式。

在一些实施方案中，所述第二扩散结构6最好是沿所述第一预设方向14的法向和/或周向均匀分布，以使载气能够更加均匀地向第一预设方向14的周围进行扩散。

实施例2

请参见图3-图4，本实施例亦提供一种气体扩散组件，包括：

第一扩散结构5，所述第一扩散结构5包括相接的中间部7以及边缘部8，所述中间部7朝第一预设方向14凸出于所述边缘部8，能够使沿所述第一预设方向14流动的气体转向为第二预设方向15。

第二扩散结构6，所述第二扩散结构6固设于第二预设方向15的延伸线上，能够使沿所述第二预设方向15流动的至少部分气体转向为第三预设方向16。

其中，在一些实施方案中，所述第一扩散结构5的中间部7可以具有朝向所述第一预设方向14的尖端。

在一些实施方案中，所述第二扩散结构6可以包括相接的开口部9和延伸部10，所述开口部9形成有开口空间，所述开口空间的开口面向所述第二预设方向15，所述延伸部10的延伸方向背向所述开口。

在一些实施方案中，所述第二扩散结构6最好是沿所述第一预设方向14的法向和/或周向均匀分布，以使载气能够更加均匀地向第一预设方向14的周围进行扩散。

基于上述第二实施例的结构特点，本实用新型的第二实施例具体可以采用下述方案进行实施：如图3-4所示，所述第二实施例的气体扩散组件设置在所述封装本体1内部，并于容置腔室2顶部固定连接，所述气体扩散组件包括位于进气通道3下方的“人“字形扩散组件(作为所述第一扩散结构5)和位于“人”字形两侧的“Y”型扩散组件(作为所述第二扩散结构6)，Y型扩散组件的Y头开口中心靠近人字形组件末端。

实施例3

请继续参见图1和图3，本实施例提供应用上述实施例1-2的气体扩散组件的气相沉积前驱体的供料装置，包括：

封装本体1，所述封装本体1具有密闭的容置腔室2，用于容纳前驱体；进气通道3以及出气通道4，所述进气通道3和出气通道4均与所述容置腔室2密闭连通，载气能够沿第一预设方向14通过所述进气通道3进入所述容置腔室2；所述进气通道3的出口附近还设置有上述实施例1-2提供的气体扩散组件。

其中，在一些实施方案中，所述进气通道3的出口可以设置于所述封装本体1的顶壁，所述出气通道4可以延伸进入所述容置腔室2内部，最好是延伸至所述封装本体1的底部。这种设置适用于固态的前驱体。

在一些实施方案中，所述进气通道3和出气通道4均设置有控制阀和气密接头11，以便于在后续的气相沉积过程中方便进行气路连接和操作。

作为一些更加具体的实施案例，所述的供料装置可以包括进气控制阀12、出气控制阀13、第一VCR接头及第二VCR接头，其中，所述进气控制阀12设置在所述进气通道3上，所述出气控制阀13设置在所述出气通道4上，所述第一VCR接头用于连接所述封装本体1的前置设备，所述第二VCR接头用于连接所述封装本体1的后置设备。

实施例4

参见图5，本实施例提供一种气相沉积系统，包括依次导通连接的前置设备、实施例3提供的供料装置以及后置设备，所述前置设备至少用于提供载气，所述后置设备至少用于进行气相沉积。

例如，所述的前置设备可以包括载气供应设备20和第一流量计21，载气供应设备20的输出端与供料装置的进气通道3之间设有第一流量计21，用于监控载气导入流量：所述的后置设备可以包括沉积设备23和第二流量计22，供料装置的出气通道4与沉积设备23之间设有第二流量计22，用于监控载气导出流量。当然，根据实际工艺需求还可以设置有压力计、控制阀及其他连通气管接口亦或是直接将载气供应设备20和/或沉积设备23与供料装置直接相连通等变式的实施方式。

当将本实用新型的供料装置应用于气相沉积工艺连接到应用设备端时，首先要通过向封装本体1的内部填充固态前驱体，然后通过进气通道3上的第一VCR接头连接前置设备的载气进气端，之后通过出气通道4上的第二VCR接头连接后置设备的进气端即气相沉积设备的进气管路，最后将本实用新型的封装本体1连接到应用端，可进行气相沉积工艺。

上述设备连接好后，打开封装本体1的进气控制阀12和出气控制阀13，通过本实用新型封装本体1的进气通道3通入高纯载气，然后高纯载气到达容置腔室2内，高纯载气经由进气通道33流通至气体扩散组件，并使得气流改变流向并得到均匀扩散，流向容置腔室2内的固态前驱体。

可以理解的，从进气通道3气体扩散组件扩散的气体可得到较为均匀的扩散，持续上述过程即载气携带固态前驱体蒸气由封装本体1的出气通道4传输，而后进入到下一道设备的进气端，即沉积设备的进气管路，最终进入沉积设备反应腔。

本实用新型所提供的供料装置以及气相沉积系统可应用于一种或者多种固态前驱体的气相沉积领域，固态前驱体包括非金属单质、金属单质、金属卤化物、有机金属化合物中的至少一种。比如，二甲基肼、四氯化铪、三氯化铝、二茂镁、三甲基铟、四氯化锆、三氯化铟、四碘化钛、羰基钨、十硼烷、十八硼烷、硼、镁、镓、铟、锑、铜、磷、砷、锂、四氟硼酸钠、掺有烷基-酰胺配体的前体、有机金属前体、叔丁醇锆、四烷基二乙基氨基锆、四烷基二乙氨基铪、四(二甲基氨基)钛、叔丁基亚氨基三(叔丁基氨基)钽、五(五甲基氨基)钽、五(乙基甲基氨基)钽、四(二甲基氨基)锆、叔丁醇铪、二氟化氙、四氟化氙、六氟化氙以及上述两种或多种的兼容组合和混合物，但不限于此。可用于气相沉积领域的载气包括但是不限定于氢气、氮气、氩气或者氦气。

本实用新型的所提供的供料装置通过在容置腔室2内部进气通道3气体扩散组件，改善了容置腔室2内部载气的进气分布均匀性，增大了载气与设置在容置腔室2内的固态前驱体的接触面积，显著减少了固态前驱体极易发生的“沟流”、“板结”等现象，同时本实用新型的供料装置还能稳定随固态前驱体使用消耗产生的容置腔室2内部的前驱体浓度，即改善容置腔室2内前驱体的蒸气压稳定性，从而进一步提高气相沉积工艺的稳定性，延长了固态前驱体的使用周期，提高设备镓动率。

应当理解，上述实施例仅为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种气体扩散组件，其特征在于，包括：

第一扩散结构，所述第一扩散结构包括相接的中间部以及边缘部，所述中间部朝第一预设方向凸出于所述边缘部，能够使沿所述第一预设方向流动的气体转向为第二预设方向；

第二扩散结构，所述第二扩散结构固设于第二预设方向的延伸线上，能够使沿所述第二预设方向流动的至少部分气体转向为第三预设方向。

2.根据权利要求1所述的气体扩散组件，其特征在于，所述第一扩散结构与第二扩散结构之间和/或多个所述第二扩散结构之间设置有通孔。

3.根据权利要求2所述的气体扩散组件，其特征在于，所述第一扩散结构和/或第二扩散结构的形状包括半圆形、梯形、三角形中的任意一种或两种以上的组合。

4.根据权利要求1所述的气体扩散组件，其特征在于，所述第一扩散结构的中间部具有朝向所述第一预设方向的尖端。

5.根据权利要求4所述的气体扩散组件，其特征在于，所述第二扩散结构包括相接的开口部和延伸部，所述开口部形成有开口空间，所述开口空间的开口面向所述第二预设方向，所述延伸部的延伸方向背向所述开口。

6.根据权利要求1-5中任意一项所述的气体扩散组件，其特征在于，所述第二扩散组件沿所述第一预设方向的法向和/或周向均匀分布。

7.一种气相沉积前驱体的供料装置，其特征在于，包括：

封装本体，所述封装本体具有密闭的容置腔室，用于容纳前驱体；

进气通道以及出气通道，所述进气通道和出气通道均与所述容置腔室密闭连通，载气能够沿第一预设方向进入所述容置腔室；

所述进气通道的出口附近还设置有权利要求1-6中任意一项所述的气体扩散组件。

8.根据权利要求7所述的供料装置，其特征在于，所述进气通道的出口设置于所述封装本体的顶壁，所述出气通道延伸进入所述容置腔室内部。

9.根据权利要求7所述的供料装置，其特征在于，所述进气通道和出气通道均设置有控制阀和气密接头。

10.一种气相沉积系统，包括依次导通连接的前置设备、权利要求7-9中任意一项所述的供料装置以及后置设备，所述前置设备至少用于提供载气，所述后置设备至少用于进行气相沉积。

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