一种气体供给装置及成膜装置的制作方法

专利2026-09-28  8


本技术涉及半导体设备,特别涉及一种气体供给装置及成膜装置。


背景技术:

1、现有的成膜装置例如cvd(chemical vapor deposition,化学气相沉积)设备通常需要将多种反应气体原料通入反应腔内进行反应,进而在反应腔内的衬底上生长出外延薄膜。

2、然而,采用现有的气体供给装置或结构向所述反应腔内供气方式是预混合方式,即多种反应气体原料在反应腔外的气体管路中预先混合好,再由气体供给装置通入至反应腔。但因不同的反应气体对应的反应温度不同,如有些反应气体可以在常温下会发生预反应,由此,反应气体会在反应腔外的气体管路中产生预反应,生产反应副产物(例如:颗粒物particle),导致对后续的制膜工艺产生不利影响。

3、为了能够实现对反应腔内进行分区供气,在现有技术中需采用多组管路导入至气体供给装置中的不同区域的方式实现,但是此方案会存在管路结构复杂,且增加工艺制造难度,增加设备制造成本的问题。


技术实现思路

1、本实用新型的目的在于提供一种气体供给装置及成膜装置,以实现既能简化供气管路实现对反应腔内进行分区独立供气,又能减小工艺制造难度,减小设备制造成本的目的。

2、为了实现以上目的,本实用新型通过以下技术方案实现:

3、一种气体供给装置,其用于向成膜装置的反应腔内通入多种反应气体,包括:底座,其设置在所述反应腔上;进气顶盖,其设置在所述底座的顶端上;水冷板,其设置在所述进气顶盖下方并与所述进气顶盖构成一容置空间,至少一个气体分隔板,位于所述容置空间内,用于将所述容置空间分隔为独立的上部容置空间和下部容置空间。

4、至少三个分区环组,其分别同心设置在所述上部容置空间和所述下部容置空间内,用于将所述上部容置空间和下部容置空间分成独立的上部中心区域空间,第一和第二上部边缘区域空间;以及将所述下部容置空间分成独立的下部中心区域空间,第一和第二下部边缘区域空间。

5、第一中心进气通道,贯穿所述进气顶盖与所述上部中心区域空间连通。

6、第一边缘进气通道,贯穿所述进气顶盖与所述第一上部边缘区域空间连通。

7、导气环,其搭载在所述底座上,所述导气环位于所述进气顶盖和所述底座之间;所述导气环包括导气环本体,与所述导气环本体连接的导气部,所述导气部沿径向向中心方向延伸。

8、第二边缘进气通道,贯穿所述进气顶盖、所述导气环本体和对应的一个所述导气部与所述第一下部边缘区域空间连通。

9、第二中心进气通道,贯穿所述进气顶盖、所述导气环本体和对应的另一所述导气部和所述下部中心区域空间连通。

10、第三边缘进气通道,贯穿所述进气顶盖与所述第二上部边缘区域空间连通。

11、可选地,三个所述分区环组中的第一分区环组,其设置在所述气体分隔板上,用于将所述上部容置空间分隔为独立的所述上部中心区域空间和上部边缘区域空间。

12、三个所述分区环组中的第二分区环组,其设置在所述水冷板上,用于将所述下部容置空间分隔为独立的下部中心区域空间和下部边缘区域空间。

13、三个所述分区环组中的第三分区环组,其中,所述第三分区环组中位于所述气体分隔板上的分区环,环绕所述第一分区环组设置,将所述上部边缘区域空间分隔为独立的所述第一上部边缘区域空间和所述第二上部边缘区域空间。

14、所述第三分区环组中位于所述水冷板上的分区环,环绕所述第二分区环组设置,用于将所述下部边缘区域空间分隔为独立的所述第一下部边缘区域空间和所述第二下部边缘区域空间。

15、第一中心出气通道,贯穿所述下部中心区域空间,与所述反应腔连通,用于将所述上部中心区域空间内的所述反应气体通入至所述反应腔内。

16、第一边缘出气通道,贯穿所述第一下部边缘区域空间,与所述反应腔连通,用于将所述第一上部边缘区域空间内的所述反应气体通入至所述反应腔内。

17、第二中心出气通道,贯穿所述水冷板,与所述反应腔连通,用于将所述下部中心区域空间内的所述反应气体通入至所述反应腔内。

18、第二边缘出气通道,贯穿所述水冷板,与所述反应腔连通,用于将所述下部边缘区域空间内的所述反应气体通入至所述反应腔内。

19、所述第二上部边缘区域空间与所述第二下部边缘区域空间连通,第三边缘出气通道,贯穿所述水冷板,与所述反应腔连通,用于将所述吹扫气体通入至所述反应腔内;所述吹扫气体围绕所述反应气体。可选地,还包括:第一匀气板,其设置在所述上部容置空间内,且与所述气体分隔板平行设置,用于调整所述上部容置空间内的反应气体和吹扫气体的气流分布。

20、可选地,所述第一分区环组包括:第一分区环和第二分区环,所述第一分区环设置在所述第一匀气板和所述进气顶盖之间。

21、所述第二分区环设置在所述第一匀气板和所述气体分隔板之间。

22、可选地,所述第一匀气板上间隔分布有若干个第一匀气孔。

23、可选地,第二匀气板,其设置在所述下部容置空间内,且与所述气体分隔板平行设置,用于调整所述下部容置空间内的反应气体和吹扫气体的气流分布。

24、可选地,所述第二分区环组,包括:第三分区环和第四分区环,所述第三分区环设置在所述第二匀气板和所述气体分隔板之间;

25、所述第四分区环设置在所述第二匀气板和所述水冷板之间;

26、所述第三分区环组包括:第五分区环~第八分区环,所述第五分区环环绕所述第一分区环设置,位于所述第一匀气板上;

27、所述第六分区环环绕所述第二分区环设置,位于所述第一匀气板和所述气体分隔板之间;

28、所述第七分区环环绕所述第三分区环设置,位于所述气体分隔板和所述第二匀气板之间;

29、所述第八分区环环绕所述第四分区环设置,位于所述第二匀气板和所述水冷板之间。

30、可选地,所述水冷板内部中空,并通入有冷却介质,用于对其附近的所述反应气体和吹扫气体进行冷却。

31、可选地,还包括:若干个第一导气管,每一所述第一导气管连通对应的所述第一中心出气孔,第二中心出气孔和所述第三中心出气孔构成所述第一中心出气通道;

32、若干个第二导气管,每一所述第二导气管连通对应的所述第一边缘出气孔,第二边缘出气孔和所述第三边缘出气孔构成所述第一边缘出气通道。

33、可选地,还包括:保护板,其设置在所述底座的顶端上,位于所述水冷板下方。

34、可选地,所述底座包括承载部和支撑部;所述承载部位于底座的顶端,所述支撑部的顶端与所述承载部连接,其底端与所述反应腔的顶部连接;所述支撑部内部中空形成温度抑制区。

35、可选地,所述承载部呈环状,且设有延伸部,其沿径向向中心方向延伸;所述进气顶盖,所述水冷板和所述保护板依次搭载在所述延伸部上。

36、可选地,所述支撑部的直径沿远离所述承载部的方向逐渐变大。

37、可选地,还包括:保护环,其环绕且靠近所述支撑部的内侧壁设置。可选地,所述导气环的一个所述导气部依次贯穿所述第三分区环和所述第七分区环的侧壁与所述下部中心区域空间连通。

38、所述导气环的另一所述导气部依次贯穿所述第七分区环的侧壁,与所述第一下部边缘区域空间连通。

39、可选地,所述导气环和所述进气顶盖一体化设置。

40、可选地,所述吹扫气体为氩气或氢气。

41、另一方面,本实用新型还提供一种成膜装置,包括如上文所述的气体供给装置,所述气体供给装置用于提供在衬底上成膜所需的工艺气体。

42、本实用新型至少具有以下优点之一:

43、本实用新型提供的一种气体供给装置通过设有的气体分隔板,至少三个分区环组,其分别同心设置在所述上部容置空间和所述下部容置空间内,用于将所述上部容置空间和下部容置空间分成独立的上部中心区域空间,第一和第二上部边缘区域空间;以及将所述下部容置空间分成独立的下部中心区域空间,第一和第二下部边缘区域空间。

44、其中,向上/下部中心区域空间和第一上/下部边缘区域空间内通入有对应的原料气体,避免原料气体在所述气体供给装置内或外部进行预反应。

45、向第二上/下部边缘区域空间内通入吹扫气体。所述吹扫气体在所述反应气体的侧部包围所述反应气体,减少所述反应气体向反应腔的侧壁方向的扩散,提高所述反应气体的利用率;同时,改善衬底上生成的薄膜的均匀性。

46、通过所述吹扫气体将所述反应气体约束在反应区内,减少反应气体向所述反应腔的侧壁扩散,减少在反应腔的侧壁上形成涂层,延长反应腔的维护周期。

47、另外,本实用新型提供的气体供给装置内可以通过将预制好的分区环组直接安装在所述进气顶盖和所述水冷板构成的容置空间内,结合气体分隔板形成上述各个独立空间。独立空间的设置使得本实施例仅需要在进气顶盖上设置相应的5条供气管路即可实现避免原料气体在所述气体供给装置内或外部进行预反应的目的且导气环的设置也降低了供气管路在容置空间内的布置难度。由此可知,本实用新型既能简化供气管路实现对反应腔内进行分区独立供气,又能减小工艺制造难度,减小设备制造成本。本实用新型提供的一种气体供给装置通过在其出气口位置设置有水冷结构(水冷板,温度抑制区),进一步使温度抑制区的内部处于较低的温度(例如低于400度),避免反应副产物的产生,延长气体供给装置的维护周期。

48、同时,对于每种原料气体可设置2个及以上分区(上/下中心区域空间和上/下边缘区域空间),方便工艺调整不同区域上/下中心区域空间和上/下边缘区域空间)的气源浓度及流量。

49、所述第一分区环组~第三分区环组分别设有具有相同或不同直径的分区环,通过更换分区环,可方便调整分区的位置,以及相应区域范围大小。

50、本实用新型提供的一种气体供给装置的内部设置有匀气板,使进入到反应腔内部气流均匀,通过调整匀气板不同位置的孔径大小或疏密程度,可方便调整气体流场分布。


技术特征:

1.一种气体供给装置,其用于向成膜装置的反应腔内通入多种反应气体,其特征在于,包括:

2.如权利要求1所述的气体供给装置,其特征在于,

3.如权利要求2所述的气体供给装置,其特征在于,还包括:第一匀气板,其设置在所述上部容置空间内,且与所述气体分隔板平行设置,用于调整所述上部容置空间内的反应气体和吹扫气体的气流分布。

4.如权利要求3所述的气体供给装置,其特征在于,所述第一分区环组包括:第一分区环和第二分区环,所述第一分区环设置在所述第一匀气板和所述进气顶盖之间;

5.如权利要求4所述的气体供给装置,其特征在于,所述第一匀气板上间隔分布有若干个第一匀气孔。

6.如权利要求5所述的气体供给装置,其特征在于,第二匀气板,其设置在所述下部容置空间内,且与所述气体分隔板平行设置,用于调整所述下部容置空间内的反应气体和吹扫气体的气流分布。

7.如权利要求6所述的气体供给装置,其特征在于,所述第二分区环组包括:第三分区环和第四分区环,所述第三分区环设置在所述第二匀气板和所述气体分隔板之间;

8.如权利要求7所述的气体供给装置,其特征在于,所述水冷板内部中空,并通入有冷却介质,用于对其附近的所述反应气体和吹扫气体进行冷却。

9.如权利要求8所述的气体供给装置,其特征在于,还包括:若干个第一导气管,每一所述第一导气管连通对应的所述第一中心出气孔,第二中心出气孔和第三中心出气孔构成所述第一中心出气通道;

10.如权利要求9所述的气体供给装置,其特征在于,还包括:保护板,其设置在所述底座的顶端上,位于所述水冷板下方。

11.如权利要求10所述的气体供给装置,其特征在于,所述底座包括承载部和支撑部;所述承载部位于底座的顶端,所述支撑部的顶端与所述承载部连接,其底端与所述反应腔的顶部连接;所述支撑部内部中空形成温度抑制区。

12.如权利要求11所述的气体供给装置,其特征在于,所述承载部呈环状,且设有延伸部,其沿径向向中心方向延伸;所述进气顶盖,所述水冷板和所述保护板依次搭载在所述延伸部上。

13.如权利要求12所述的气体供给装置,其特征在于,所述支撑部的直径沿远离所述承载部的方向逐渐变大。

14.如权利要求13所述的气体供给装置,其特征在于,还包括:保护环,其环绕且靠近所述支撑部的内侧壁设置。

15.如权利要求14所述的气体供给装置,其特征在于,所述导气环的一个所述导气部依次贯穿所述第三分区环和所述第七分区环的侧壁与所述下部中心区域空间连通;

16.如权利要求15所述的气体供给装置,其特征在于,所述导气环和所述进气顶盖一体化设置。

17.如权利要求2所述的气体供给装置,其特征在于,所述吹扫气体为氩气或氢气。

18.一种成膜装置,其特征在于,包括如权利要求1~17中任意一项所述的气体供给装置,所述气体供给装置用于提供在衬底上成膜所需的工艺气体。


技术总结
本技术公开了一种气体供给装置及成膜装置,所述气体供给装置包括:底座;进气顶盖,其设置在底座的顶端上;水冷板,其设置在底座上;第一分区环组,其设置在气体分隔板上。第二分区环组,其设置在水冷板上。第三分区环组中部分分区环环绕所述第一分区环组,与第一分区环组形成相互独立的上部中心区域空间和第一和第二上部边缘区域空间;第三分区环组中其余分区环环绕第二分区环组,与第二分区环组形成相互独立的下部中心区域空间和第一和第二下部边缘区域空间。第二上/下部边缘区域空间连通并向反应腔内通入围绕反应气体的吹扫气体,本技术可以在满足管路结构简单的条件下实现对反应腔内进行分区独立供气,还能降低设备制造成本。

技术研发人员:郑振宇,陈丹莹
受保护的技术使用者:中微半导体(上海)有限公司
技术研发日:20231020
技术公布日:2024/11/11
转载请注明原文地址: https://tieba.8miu.com/read-24972.html

最新回复(0)