CN218666408U - 一种适用于立式成膜设备的进气装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种适用于立式成膜设备的进气装置，涉及半导体晶片制备技术领域，包括气流缓冲板、气流均匀板、进气室和多个进气喷嘴，进气室设置于反应室的正上方，多个进气喷嘴设置于进气室顶部并朝向进气室，气流缓冲板和气流均匀板从上至下依次设置于进气室顶部，进气喷嘴与气流缓冲板之间有间隔，气流缓冲板和气流均匀板也具备间隔，气流缓冲板上设置有多个第一过气孔，第一过气孔的直径小于进气喷嘴的直径，气流均匀板上开设有多个第二过气孔，第二过气孔的数量多于第一过气孔的数量，且第二过气孔的直径小于第一过气孔的直径。本实用新型提供的方案能够提高生产效率。

Description

一种适用于立式成膜设备的进气装置

技术领域

本实用新型涉及半导体晶片制备技术领域，特别是涉及一种适用于立式成膜设备的进气装置。

背景技术

立式成膜设备制备碳化硅薄膜，腔室内部需加热至1600℃左右的高温环境确保反应顺利进行。原料气体从反应室顶部通入，经进气室内部整流改善均匀性后垂直向下与晶片接触开始外延生长。

常见的进气位置设置于进气室侧面和进气室顶面。进气时可采用不同种的原料气体分开进入，也可于管路内预先混合后再通入进气室。原料气体均匀性与成膜速率相关。现有设备在向进气室内通入气体时，气体从上方的喷嘴中喷射出来后即进入到进气室内，通过喷嘴向四周扩散对提高进气均匀性的作用有限，这就限制了生产效率。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种适用于立式成膜设备的进气装置，以解决上述现有技术存在的问题，提高生产效率。

为实现上述目的，本实用新型提供了如下方案：

本实用新型提供一种适用于立式成膜设备的进气装置，包括气流缓冲板、气流均匀板、进气室和多个进气喷嘴，所述进气室设置于反应室的正上方，多个所述进气喷嘴设置于所述进气室顶部并朝向所述进气室，所述气流缓冲板和所述气流均匀板从上至下依次设置于所述进气室顶部，所述进气喷嘴与所述气流缓冲板之间有间隔，所述气流缓冲板和所述气流均匀板也具备间隔，所述气流缓冲板上设置有多个第一过气孔，所述第一过气孔的直径小于所述进气喷嘴的直径，所述气流均匀板上开设有多个第二过气孔，所述第二过气孔的数量多于所述第一过气孔的数量，且所述第二过气孔的直径小于所述第一过气孔的直径。

优选的，各所述进气喷嘴均通过独立的管路与气源连通，各所述管路上均设置有关断阀和流量计。

优选的，所述进气喷嘴排布于三个区域内，三个所述区域分别为内部区域、中部区域和外部区域，三个所述区域内均至少设置有一个所述进气喷嘴，所述内部区域呈圆形，所述中部区域和所述外部区域均呈圆环形，所述外部区域、所述中部区域和所述内部区域均同轴设置，且依次嵌套；所述气流缓冲板上表面设置有三个向上延伸的第一环形凸台，三个所述第一环形凸台依次嵌套且同轴线，最内侧的所述第一环形凸台位于所述中部区域和所述内部区域的分界线处，中间的所述第一环形凸台位于所述中部区域和所述外部区域的分界线处，最外侧的所述第一环形凸台位于所述外部区域的最外侧，三个所述第一环形凸台均朝上延伸。

优选的，所述气流均匀板的上表面设置有与三个所述第一环形凸台一一对应的三个第二环形凸台，三个所述第二环形凸台均朝上延伸至抵于所述气流缓冲板下表面。

优选的，所述气流均匀板的下表面还设置有与最内侧和中间的所述第二环形凸台相对应的两个第三环形凸台，两个所述第三环形凸台均向下延伸。

优选的，还包括保护套筒，所述保护套筒嵌套并固定设置于所述进气室内，所述保护套筒的顶部壁面中开设有气体流道，所述气体流道的外端开口连通保护气体气源，内端开口朝下设置，从所述气体流道的内端开口流出的保护气体沿着所述保护套筒的内壁向下流动。

优选的，所述内部区域还能够通过隔板分为多个子内部区域；所述中部区域还能够通过隔板分为多个子中部区域；所述外部区域还能够通过隔板分为多个子外部区域；且所述子内部区域、所述子中部区域和所述子外部区域一一对应；相邻的两个所述子内部区域之间所通入的原料气体不尽相同；相邻的两个所述子中部区域之间所通入的原料气体不尽相同；相邻的两个所述子外部区域之间所通入的原料气体不尽相同。

优选的，所述进气室的顶部盖板上和所述进气室外侧均设置有冷却流道，所述冷却流道内用于流通冷却液。

本实用新型相对于现有技术取得了以下技术效果：

1、气流缓冲板用于减缓气体流速，且具备一定的均匀气体的效果，气流均匀板用于改善气体均匀性，相比于直接采用喷头喷射的方式，本方案进气时的气体均匀性更好，生产效率高，质量好。

2、各个进气区域内气体流量独立控制，利用环形凸台对区域进行划分，在一定程度上避免不同流量的气体混合，促使晶片各区域的生长速率可控。

3、不同原料气体分别通入时，增加隔板进行分离，隔断向下延伸使原料气体的接触位置远离进气端部，避免因反应气体混合沉积影响正常的进气速率。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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立式成膜装置进气室和反应室内部结构布局简图；

图2进气室内部结构布局简图；

图3顶部盖板喷嘴位置布局示意图；

图4预先混合进气方式气流缓冲板结构图；

图5预先混合进气方式气流均匀板结构图；

图6不同反应气单独进气方式气流缓冲板结构图；

图7不同反应气单独进气方式气流均匀板结构图；

图8不同反应气单独进气方式进气室结构剖视图；

图9为图8中A处的局部放大图。

图中：1-进气室；2-反应室；3-热场；4-晶片；5-基座；6-旋转机构；7-冷却流道；8-顶部盖板；9-流量计；10-关断阀；l1-进气喷嘴；12-缓冲腔；13-气流缓冲板；14-气流均匀板；15-气体流道；16-保护套筒；17-外部区域；18-中部区域；19-内部区域；20-第一环形凸台；21-第三环形凸台；22-第二环形凸台；23-隔板。

图4和图6中字母以及数字组合符号均代表第一过孔，具体含义如下：

A为原料气体进气位置，B为掺杂气体进气位置，C为硅源进气位置，D为碳源进气位置。-1、-2、-3代表从内到外三个不同的进气区域，同种气体可分别以不同的流量进气。

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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型的目的是提供一种适用于立式成膜设备的进气装置，以解决上述现有技术存在的问题，提高生产效率。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

本实用新型提供一种适用于立式成膜设备的进气装置，属于立式成膜设备的一部分，如图1～图9所示，包括气流缓冲板13、气流均匀板14、进气室1和多个进气喷嘴l1，进气室1设置于反应室2的正上方，进气室1顶部设置有顶部盖板8，底部直接连通于反应室2，顶部盖板8上开设有进气孔，进气喷嘴l1嵌入固定于进气孔内，多个进气喷嘴l1设置于进气室1顶部并朝向进气室1，进气喷嘴l1用于喷射气体，气流缓冲板13和气流均匀板14从上至下依次设置于进气室1顶部，进气喷嘴l1与气流缓冲板13之间有间隔，形成缓冲腔12，进气喷嘴l1喷出的气体在缓冲腔12内进行缓冲降速，气流缓冲板13上设置有多个第一过气孔，第一过气孔的直径小于进气喷嘴l1的直径，气流均匀板14上开设有多个第二过气孔，第二过气孔的数量多于第一过气孔的数量(至少多出一倍的数量)，且第二过气孔的直径至少小于第一过气孔的半径，气流缓冲板13和气流均匀板14也具备间隔，从气流缓冲板13上的流出的气体在此间隔内进行均匀后从第二过气孔中排出。

立式成膜设备的反应室2内部设有基座5和热场3。基座5位于反应室2底部用以承载晶片4，与基座5相连的旋转机构6驱动晶片4同步旋转。热场3用于将晶片4和气体加热至反应温度，两个热场3分别置于基座5内部和基座5上部。进气室1位于反应室2上部，与腔室外侧进气系统通过管路相连，进气室1顶部盖板8具有多个进气喷嘴l1与管路一一对应，反应气体从进气喷嘴l1扩散经气流缓冲板13、气流均匀板14整流导向后向下流动至晶片4表面接触反应。

本实用新型提供的适用于立式成膜设备的进气装置中的气流缓冲板13用于减缓气体流速，气流均匀板14用于改善气体均匀性，相比于直接采用喷头喷射的方式，本方案进气时的气体均匀性更好，生产效率高，质量好。

于具体的实施例中，因需要制造的晶体件的形状多种多样，不同的晶体件各区域内的物料堆积程度不同，因此，为了方便控制晶体件各区域内的物料堆积程度将进气喷嘴l1排布于三个区域内，三个区域在一整个圆面内划分而成，如图3所示，三个区域分别为内部区域19、中部区域18和外部区域17，三个区域分别对应于晶体件上的三个加工区域，三个区域内均至少设置有一个进气喷嘴l1，内部区域19呈圆形，中部区域18和外部区域17均呈圆环形，外部区域17、中部区域18和内部区域19均同轴设置，且依次嵌套；气流缓冲板13上表面设置有三个向上延伸的第一环形凸台20，三个第一环形凸台20依次嵌套且同轴线，最内侧的第一环形凸台20位于中部区域18和内部区域19的分界线处，中间的第一环形凸台20位于中部区域18和外部区域17的分界线处，最外侧的第一环形凸台20位于外部区域17的最外侧，三个第一环形凸台20均朝上延伸，第一环形凸台20向顶部盖板8延伸并与顶部盖板8之间留有安装间隙。在优选的实施例中，气流均匀板14的上表面设置有与三个第一环形凸台20一一对应的三个第二环形凸台22，三个第二环形凸台22均朝上延伸至抵于气流缓冲板13下表面，避免在气体缓冲过程中不同流量或不同种类的气体原料混合。在优选的实施例中，气流均匀板14的下表面还设置有与最内侧和中间的第二环形凸台22相对应的两个第三环形凸台21，两个第三环形凸台21均向下延伸，且不能够超出进气室1。各进气喷嘴l1均通过独立的管路与气源连通，各管路上均设置有关断阀10和流量计9，各管路上的关断阀10和流量计9均独立工作，因此，各个进气区域内气体流量独立控制，利用环形凸台对区域进行划分，在一定程度上避免不同流量的气体混合，促使晶片4各区域的生长速率可控。

于具体的实施例中，适用于立式成膜设备的进气装置还包括保护套筒16，保护套筒16为非金属材料制成，保护套筒16嵌套并固定设置于进气室1内，保护套筒16用以支撑气流缓冲板13、气流均匀板14和遮挡进气室1的金属内壁，以避免原料气体沉积于进气室1的金属内壁上，保护套筒16的顶部壁面中开设有气体流道15，气体流道15的外端开口连通保护气体气源，气体流道15用于对保护气进行导向，内端开口朝下设置，从气体流道15的内端开口流出的保护气体沿着保护套筒16的内壁向下流动，加快原料气体的流速进而减少原料气体于内壁沉积。

可选的，于气流均匀板14和气流缓冲板13上形成的内部区域19还能够通过隔板23分为多个子内部区域19；于气流均匀板14和气流缓冲板13上形成的中部区域18还能够通过隔板23分为多个子中部区域18；于气流均匀板14和气流缓冲板13上形成的外部区域17还能够通过隔板23分为多个子外部区域17；且子内部区域19、子中部区域18和子外部区域17一一对应；相邻的两个子内部区域19之间所通入的原料气体不尽相同；相邻的两个子中部区域18之间所通入的原料气体不尽相同；相邻的两个子外部区域17之间所通入的原料气体不尽相同。

如图4所示，为采用在管路内预先混合进气的方式时，各喷嘴喷出的气体的种类以及所在区域的位置。

如图6所示，为采用碳源、硅源和掺杂气体于反应室2内部混合的方式时，各喷嘴喷出的气体的种类以及所在区域的位置。

图4和图6中A为原料气体进气位置，B为掺杂气体进气位置，C为硅源进气位置，D为碳源进气位置。

于具体的实施例中，进气室1的顶部盖板8上和进气室1外侧均设置有冷却流道7，冷却流道7内用于流通冷却液。成膜过程中冷却液持续流动避免温度过高，进而降低原料气体于顶部盖板8和进气室1内的沉积量。

本实用新型中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

Claims (8)

1.一种适用于立式成膜设备的进气装置，其特征在于：包括气流缓冲板、气流均匀板、进气室和多个进气喷嘴，所述进气室设置于反应室的正上方，多个所述进气喷嘴设置于所述进气室顶部并朝向所述进气室，所述气流缓冲板和所述气流均匀板从上至下依次设置于所述进气室顶部，所述进气喷嘴与所述气流缓冲板之间有间隔，所述气流缓冲板和所述气流均匀板也具备间隔，所述气流缓冲板上设置有多个第一过气孔，所述第一过气孔的直径小于所述进气喷嘴的直径，所述气流均匀板上开设有多个第二过气孔，所述第二过气孔的数量多于所述第一过气孔的数量，且所述第二过气孔的直径小于所述第一过气孔的直径。

2.根据权利要求1所述的适用于立式成膜设备的进气装置，其特征在于：各所述进气喷嘴均通过独立的管路与气源连通，各所述管路上均设置有关断阀和流量计。

3.根据权利要求2所述的适用于立式成膜设备的进气装置，其特征在于：所述进气喷嘴排布于三个区域内，三个所述区域分别为内部区域、中部区域和外部区域，三个所述区域内均至少设置有一个所述进气喷嘴，所述内部区域呈圆形，所述中部区域和所述外部区域均呈圆环形，所述外部区域、所述中部区域和所述内部区域均同轴设置，且依次嵌套；所述气流缓冲板上表面设置有三个向上延伸的第一环形凸台，三个所述第一环形凸台依次嵌套且同轴线，最内侧的所述第一环形凸台位于所述中部区域和所述内部区域的分界线处，中间的所述第一环形凸台位于所述中部区域和所述外部区域的分界线处，最外侧的所述第一环形凸台位于所述外部区域的最外侧，三个所述第一环形凸台均朝上延伸。

4.根据权利要求3所述的适用于立式成膜设备的进气装置，其特征在于：所述气流均匀板的上表面设置有与三个所述第一环形凸台一一对应的三个第二环形凸台，三个所述第二环形凸台均朝上延伸至抵于所述气流缓冲板下表面。

5.根据权利要求4所述的适用于立式成膜设备的进气装置，其特征在于：所述气流均匀板的下表面还设置有与最内侧和中间的所述第二环形凸台相对应的两个第三环形凸台，两个所述第三环形凸台均向下延伸。

6.根据权利要求1所述的适用于立式成膜设备的进气装置，其特征在于：还包括保护套筒，所述保护套筒嵌套并固定设置于所述进气室内，所述保护套筒的顶部壁面中开设有气体流道，所述气体流道的外端开口连通保护气体气源，内端开口朝下设置，从所述气体流道的内端开口流出的保护气体沿着所述保护套筒的内壁向下流动。

7.根据权利要求5所述的适用于立式成膜设备的进气装置，其特征在于：于所述气流均匀板和所述气流缓冲板上形成的所述内部区域还能够通过隔板分为多个子内部区域；于所述气流均匀板和所述气流缓冲板上形成的所述中部区域还能够通过隔板分为多个子中部区域；于所述气流均匀板和所述气流缓冲板上形成的所述外部区域还能够通过隔板分为多个子外部区域；且所述子内部区域、所述子中部区域和所述子外部区域一一对应；相邻的两个所述子内部区域之间所通入的原料气体不尽相同；相邻的两个所述子中部区域之间所通入的原料气体不尽相同；相邻的两个所述子外部区域之间所通入的原料气体不尽相同。

8.根据权利要求1所述的适用于立式成膜设备的进气装置，其特征在于：所述进气室的顶部盖板上和所述进气室外侧均设置有冷却流道，所述冷却流道内用于流通冷却液。

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