CN217438292U - 一种lpcvd炉结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种LPCVD炉结构，包括炉体、为炉体反应腔加热的加热装置以及设于反应腔内的载片装置、真空检测仪、温度传感器，炉体一端具有进气口，连接为反应腔内提供气体的第一供气装置，另一端具有出气口，连接真空泵；真空检测仪、温度传感器、加热装置的供电装置、第一供气装置以及真空泵均电连接控制器，反应腔内还设置有通气管，通气管连接第二供气装置，通气管上设置有若干补充气孔，控制器与第二供气装置电连接，第二供气装置通过通气管的补充气孔为反应腔多区段同步补充气体，使反应腔内气体分布均匀且与预定的气体密度保持一致，进而使从进气口到出气口的材料表面上的薄膜厚度一致。

Description

一种LPCVD炉结构

技术领域

本实用新型涉及LPCVD沉积设备技术领域，具体涉及一种LPCVD炉结构。

背景技术

随着半导体产业及微电子技术的迅猛发展，半导体工艺特征尺寸的减小，对薄膜的均匀性要求及膜厚的误差要求不断提高，LPCVD技术不仅用于制备硅外延层，还广泛用于各种无定形钝化膜及多晶薄膜的沉积，是一种重要的薄膜淀积技术。从LPCVD沉积原理可知，参与反应的气体，由于压力差的作用，从炉体一端流向另一端，有一部分将被吸附在晶片表面上，借助温度的作用，沉积反应将会发生。

在传统的LPCVD沉积装置中，仅仅设置具有进气口和出气口的炉体，通过单一的供气装置将所需的化学气体从进气口通入炉体的反应腔内，使化学气体在炉内真空的作用下从出气口流出。然而化学气体从进气口向出气口运动的过程中，由于热分解和化学反应，气体分子逐渐减少，造成生长在材料表面的薄膜从进气口到出气口逐次变薄。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种LPCVD炉结构，解决现有技术中材料表面的薄膜从进气口到出气口逐次变薄的问题。

本实用新型的目的可以通过以下技术方案实现：

一种LPCVD炉结构，包括炉体、为所述炉体反应腔加热的加热装置以及设于反应腔内的载片装置、真空检测仪、温度传感器，所述炉体一端具有进气口，连接为所述反应腔内提供气体的第一供气装置，另一端具有出气口，连接真空泵；所述真空检测仪、所述温度传感器、所述加热装置的供电装置、所述第一供气装置以及所述真空泵均电连接控制器，所述反应腔内还设置有通气管，通气管连接第二供气装置，所述通气管上设置有若干补充气孔，所述控制器与所述第二供气装置电连接，所述第二供气装置通过所述通气管的补充气孔为所述反应腔内同步补充反应所消耗气体量的所述气体。

作为本实用新型进一步的方案：所述通气管沿所述炉体轴线方向水平设置，若干所述补充气孔沿所述炉体轴线方向依次设置。

作为本实用新型进一步的方案：所述通气管设置在所述反应腔的底部。

作为本实用新型进一步的方案：所述通气管的进气口端延伸出所述反应腔且与所述炉体的出气口位于同一端。

作为本实用新型进一步的方案：所述炉体包括炉管主体以及设置在所述炉管主体两端的法兰门装置，所述炉管主体与所述法兰门装置通过密封圈密封连接。

本实用新型的有益效果：本申请通过设置第二供气装置，使第二供气装置用过通气管为反应腔内补充产生薄膜所消耗的第一供气装置充入的气体，而使反应腔的前、后区段内气体密度相等，且气体密度与预定的气体密度保持一致，保证从进气口到出气口的材料表面上的薄膜厚度一致。

附图说明

下面结合附图对本实用新型作进一步的说明。

图1是本实用新型的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1所示，本实用新型为一种LPCVD炉结构，包括炉体1、加热装置(未图示)以及载片装置(未图示)。其中，炉体1包括炉管主体11以及设置在炉管主体11两端的法兰门装置12，法兰门装置12密封连接在炉管主体11的两端，用于打开或关闭炉管主体11两端的端口，便于将材料放入炉管主体11内的反应腔15或从反应腔15内取出。法兰门装置为不锈钢法兰门装置12，炉管柱体11为石英管，二者之间通过密封圈密封。炉体1具有进气口13和出气口14，进气口13位于设置在炉管主体11右端的法兰门装置12的底部，其一端连通反应腔15，另一端连接第一供气装置2。出气口14位于设置在炉管主体11左端的法兰门装置12的中心处，其一端连通反应腔15，另一端连接真空泵(未图示)。

加热装置采用电热丝环绕设置在炉体1四周，对炉体1均匀加热，使炉体1内的反应腔15内产生后续生成薄膜所需的高温。载片装置采用载片支架设置在炉体1中，载片支架上可设置若干间隔的凹槽，使载片支架可同时固定多片材料(如晶圆片)。在炉体1中内部设置有真空检测仪(未图示)和温度传感器(未图示)。电加热丝连接到供电装置(未图示)上。

上述第一供气装置2、真空泵、真空检测仪、供电装置以及温度传感器均电连接到LPCVD炉的控制器(未图示)上，控制器根据编制程序控制反应腔15中的温度、气体流量和真空度，并在温度、真空度异常时自动停止加热和关闭通气。

控制器还电连接第二供气装置4，第二供气装置4与反应腔15的多个区段连通，为反应腔15的多个区段补充气体，保证反应腔15内气体分布的均匀度。本实施例中，反应腔15的区段是一个虚拟的概念，并不一定具有实体边界，此处定义反应腔15的区段是为了更加清晰的描述本申请中反应腔15内气体密度分布不均以及后续涉及的补充气孔31的布置。

本实施例中，反应腔15内设置有通气管3，第二供气装置4通过通气管3与反应腔15的多个区段连通。通气管3可采用弥散管，通气管3沿炉管主体11轴线方向设置且位于反应腔15的底部，通气管3的进气口延伸出具有出气口14的法兰门装置12，且位于出气口14的下方。沿炉体1轴线方向上，通气管3上设置若干补充气孔31，第二供气装置4通过补充气孔31为反应腔15的多个区段补充反应所消耗的从第一供气装置2通入的气体，使反应腔15内的气体的分布均匀，且使反应腔15内的气体密度始终与预定的气体密度保持一致，避免出现由于生成薄膜需要消耗第一供气装置2充入的气体，导致反应腔15越靠近出气口14的区段内气体的浓度越低，致使材料上产生的薄膜厚度不匀。

具体的，沿反应腔15进气端指向反应腔15出气端的方向上(即第一供气装置2通入气体流动方向)，若干补充气孔31的孔径逐渐增大和/或逐渐减少补充气孔之间的间距，使第二供气装置4对越靠近出气口14的反应腔15区段相同时间段内补充的气体量越多，以解决反应腔15越靠近出气口14的区段内气体的浓度越低的问题，保证反应腔15各区段内材料上产生的薄膜厚度分布均匀。

本实施例中，为实现材料上产生的薄膜厚度均匀，具体的通入气体步骤为：首先将材料安装在载片支架设上，关闭炉盖，通过真空泵从出气口对反应腔内进行抽真空，再通过第一供气装置2持续性从进气口向反应腔内提供匀速、稳定的气体，使气体在真空的作用下从进气口13向出气口14运动，在此过程中，气体在低压和高温的条件下，会在位于载片支架上固定的材料表面反应生成薄膜。在反应时，由于生成薄膜需要消耗气体，会导致反应腔15内越靠近进气口14的区段气体的浓度越低，此时，第二供气装置4通过通气管3上的若干补充气孔31同时为反应腔15各区段补充气体，使反应腔内气体分布均匀，且气体密度始终与预定的气体密度保持一致，进而使从进气口13到出气口14的材料表面上的薄膜厚度一致。

以上对本实用新型的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本实用新型的较佳实施例，不能被认为用于限定本实用新型的实施范围。凡依本实用新型申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本实用新型的专利涵盖范围之内。

Claims (5)

1.一种LPCVD炉结构，包括炉体、为所述炉体反应腔加热的加热装置以及设于反应腔内的载片装置、真空检测仪、温度传感器，所述炉体一端具有进气口，连接为所述反应腔内提供气体的第一供气装置，另一端具有出气口，连接真空泵；所述真空检测仪、所述温度传感器、所述加热装置的供电装置、所述第一供气装置以及所述真空泵均电连接控制器，其特征在于：所述反应腔内还设置有通气管，通气管连接第二供气装置，所述通气管上设置有若干补充气孔，所述控制器与所述第二供气装置电连接，所述第二供气装置通过所述通气管的补充气孔为所述反应腔内同步补充反应所消耗气体量的所述气体。

2.根据权利要求1所述的LPCVD炉结构,其特征在于，所述通气管沿所述炉体轴线方向水平设置，若干所述补充气孔沿所述炉体轴线方向依次设置。

3.根据权利要求1所述的LPCVD炉结构,其特征在于，所述通气管设置在所述反应腔的底部。

4.根据权利要求1所述的LPCVD炉结构,其特征在于，所述通气管的进气口端延伸出所述反应腔且与所述炉体的出气口位于同一端。

5.根据权利要求1所述的LPCVD炉结构,其特征在于，所述炉体包括炉管主体以及设置在所述炉管主体两端的法兰门装置，所述炉管主体与所述法兰门装置通过密封圈密封连接。

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