(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)实用新型专利
(10)授权公告号 (45)授权公告日 (21)申请号 201720073505.X
(22)申请日 2017.01.21
(73)专利权人 江苏实为半导体科技有限公司
地址 221300 江苏省徐州市邳州经济开发
区辽河西路北侧、华山北路西侧
(72)发明人 黎静 陈景升 田青林 陆艳红
张顺
(74)专利代理机构 徐州市淮海专利事务所
32205
代理人
(51)Int.Cl.
C23C 16/455(2006.01)
C30B 25/14(2006.01)
(54)实用新型名称
保证晶体外延生长均匀的CVD炉
(57)摘要
本实用新型公开了保证晶体外延生长均匀
底板的支柱上，支柱底端通过滚动体配合设置在
与活动分支管路延伸方向相垂直的轨道上，且可
沿轨道滑动。本实用新型活动分支管路管体与待
加工工件的相对位置可以平移调整，从而气体喷
出口可在待加工工件周边不同位置喷出气体，实
际使用时按需自由设置气体喷出口在不同位置
的停留时间，即可改善气流流场不均匀现象，使
待加工工件各个部位与气流接触的几率保持相
同。最终晶体外延生长均匀，能够形成厚度均匀
的固态沉积膜。权利要求书1页 说明书3页 附图1页CN 206438175 U 2017.08.25
C N 206438175
U
1.一种保证晶体外延生长均匀的CVD炉，包括反应炉腔(10)，其特征在于，还包括进气主管路(1)，所述进气主管路(1)从外部深入反应炉腔(10)，所述进气主管路(1)通过中间连接管(2)连接活动分支管路(3)，且活动分支管路(3)表面沿其长度方向设有多个气体喷出口(4)，气体喷出口(4)朝向依次排布的待加工工件(8)；所述活动分支管路(3)架设在反应炉腔(10)底板的支柱(5)上，所述支柱(5)底端通过滚动体配合设置在与活动分支管路(3)延伸方向相垂直的轨道(6)上，且可沿轨道(6)滑动。
2.根据权利要求1所述的保证晶体外延生长均匀的CVD炉，其特征在于，所述活动分支管路(3)管体表面设有气缸(7)，所述气缸(7)的气缸杆固定在活动分支管路(3)的管体表面，气缸(7)的气缸筒固定在反应炉腔(10)内侧壁上，使得所述气缸(7)平行于底板、且气缸
(7)的中轴线与活动分支管路(3)的管体延伸方向垂直。
3.根据权利要求2所述的保证晶体外延生长均匀的CVD炉，其特征在于，所述气缸(7)有两个，对称设置在活动分支管路(3)管体表面两侧。
4.根据权利要求1所述的保证晶体外延生长均匀的CVD炉，其特征在于，所述支柱(5)有两个，两个支柱(5)对称支撑活动分支管路(3)的两端，且两个支柱(5)分别配合架设在其底端的轨道(6)上，并可同步沿轨道(6)滑动。
5.根据权利要求1所述的保证晶体外延生长均匀的CVD炉，其特征在于，所述进气主管路(1)、中间连接管(2)和活动分支管路(3)皆为耐高温管件。
6.根据权利要求1所述的保证晶体外延生长均匀的CVD炉，其特征在于，所述活动分支管路(3)有多根且平行布置，活动分支管路(3)分别通过中间连接管(2)连接至进气主管路
(1)。
7.根据权利要求1所述的保证晶体外延生长均匀的CVD炉，其特征在于，所述中间连接管(2)为可变形伸缩软管或石墨管。
8.根据权利要求1所述的保证晶体外延生长均匀的CVD炉，其特征在于，所述活动分支管路(3)上设有可驱动活动分支管路(3)以其自身轴线为中心旋转的回转驱动机构。
9.根据权利要求8所述的保证晶体外延生长均匀的CVD炉，其特征在于，所述回转驱动机构为驱动电机，所述驱动电机的输出轴通过减速器连接活动分支管路(3)的一端，且可带动活动分支管路(3)以其自身轴线为中心回转。
权 利 要 求 书1/1页CN 206438175 U
保证晶体外延生长均匀的CVD炉
技术领域
[0001]本实用新型涉及一种供气装置，具体是一种CVD炉反应腔中供气装置，属于半导体制造领域。
背景技术
[0002]CVD(Chemical Vapor Deposition，化学气相沉积)，指把含有构成薄膜元素的气态反应剂或液态反应剂的蒸气及反应所需其它气体引入反应室，在工件衬底表面发生化学反应生成薄膜的过程。化学气相沉积使用的设备是CVD炉，经过CVD炉处理后，表面处理膜密着性约提高30％，因此在超大规模集成电路中很多薄膜都是采用这种方法制备。在CVD炉设备中，目前在半导体外延生长中采用的供气方式为在反应腔壁上设置进气孔，进气孔通常设计为气体分散式导向口，通过进气孔向反应腔供气。实践发现，反应气入口至分解区域距离较远，且沉积气流的流场相对于待制备工件存在死角，反应气体利用率
低；另外这种气体供给方式会造成某些区域供气过多或过少，导致在晶体的外延生长中易形成不均匀的固态沉积膜。
发明内容
[0003]针对上述现有技术存在的问题，本实用新型的目的是提供一种能够提高反应气体利用率，使气流流场在加工区域分布均匀，能够形成厚度均匀沉积膜的保证晶体外延生长均匀的CVD炉。
[0004]为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种保证晶体外延生长均匀的CVD炉，包括反应炉腔和进气主管路，所述进气主管路从外部深入反应炉腔，所述进气主管路通过中间连接管连接活动分支管路，且活动分支管路表面沿其长度方向设有多个气体喷出口，气体喷出口朝向依次排布的待加工工件；所述活动分支管路架设在反应炉腔底板的支柱上，所述支柱底端通过滚动体配合设置在与活动分支管路延伸方向相垂直的轨道上，且可沿轨道滑动。
[0005]进一步的，所述活动分支管路管体表面设有气缸，所述气缸的气缸杆固定在活动分支管路的管体表面，气缸的气缸筒固定在反应炉腔内侧壁上，使得所述气缸平行于底板、且气缸的中轴线与活动分支管路的管体延伸方向垂直。
[0006]优选的，所述气缸有两个，对称设置在活动分支管路管体表面两侧。
[0007]优选的，所述支柱有两个，两个支柱对称支撑活动分支管路的两端，且两个支柱分别配合架设在其底端的轨道上，并可同步沿轨道滑动。
[0008]优选的，所述进气主管路、中间连接管和活动分支管路皆为耐高温管件。[0009]优选的，所述活动分支管路有多根且平行布置，活动分支管路分别通过中间连接管连接至进气主管路。
[0010]优选的，所述中间连接管为可变形伸缩软管或石墨管。
[0011]进一步的，所述活动分支管路上设有可驱动活动分支管路以其自身轴线为中心旋
转的回转驱动机构。
[0012]优选的，所述回转驱动机构为驱动电机，所述驱动电机的输出轴通过减速器连接活动分支管路的一端，且可带动活动分支管路以其自身轴线为中心回转。
[0013]本实用新型活动分支管路管体与待加工工件的相对位置可以平移调整，从而气体喷出口可在待加工工件周边不同位置喷出气体，实际使用时按需自由改变气体喷出口在不同位置的停留时间，即可补偿气流相对于工件的流场不均匀现象，使待加工工件各个部位与气流接触的几率保持相同。最终晶体外延生长均匀，能够形成厚度均匀的固态沉积膜，整体提高了气体利用率，降低了成本。
附图说明
[0014]图1是本实用新型省略气缸的主视图；
[0015]图2是图1省略进气主管路后的右视图；
[0016]图中，1.进气主管路，2.中间连接管，3.活动分支管路，4.气体喷出口，5.支柱，6.轨道，7.气缸，8.待加工工件，10.反应炉腔。
具体实施方式
[0017]下面结合附图对本实用新型作进一步详细说明。
[0018]一种保证晶体外延生长均匀的CVD炉，包括反应炉腔10和进气主管路1，所述进气主管路1从外部深入反应炉腔10，所述进气主管路1通过中间连接管2连接活动分支管路3，且活动分支管路3表面沿其长度方向均匀间隔设有多个气体喷出口4，气体喷出口4朝向依次排布的待加工工件8；所述活动分支管路3架设在反应炉腔10底板的支柱5上，所述支柱5底端通过滚动体配合设置在与活动分支管路3延伸方向相垂直的轨道6上，且可沿轨道6滑动。
[0019]使用时，反应气顺着进气主管路1进入反应炉腔10中，并通过中间连接管2进入活动分支管路3，打开活动分支管路3上间隔安装的气体喷出口4，反应气即可从气体喷出口4喷出，由于气体喷出口4朝向待加工工件8，喷出的气体与待加工工件8接触发生反应形成薄膜；由于支柱5底端通过滚动体配合设置
在与活动分支管路3延伸方向相垂直的轨道6上，滚动体可以是通过电机驱使转动的滚轮，滚轮旋转即可带动支柱5顺着轨道6移动，从而改变活动分支管路3与待加工工件8的相对位置，气体喷出口4可在待加工工件8周边不同位置喷出气体。进一步可以设置滚动体的移动速度，改变活动分支管路3和气体喷出口4在不同位置的停留时间，补偿气流相对于工件的流场不均匀现象，使待加工工件8各个部位与气流接触的几率大致相同，最终晶体外延生长均匀、形成厚度均匀的固态沉积膜。
[0020]进一步的，所述活动分支管路3管体表面设有气缸7，所述气缸7的气缸杆固定在活动分支管路3的管体表面，气缸7的气缸筒固定在反应炉腔10内侧壁上，使得所述气缸7平行于底板、且气缸7的中轴线与活动分支管路3的管体延伸方向垂直。需要改变活动分支管路3在反应炉腔10中的位置时，驱动气缸杆伸出，气缸杆推动与其连接的活动分支管路3、活动分支管路3顺着轨道6向气缸杆伸出的方向滑动，即可改变活动分支管路3的位置，从而改变气体喷出口4与待加工工件8之间的相对位置，使待加工工件8的不同部位均能够与气流接触，且接触的时间能够按需调节；气缸杆完全伸出后即达到最大的行程，此时反向驱动气缸
7，使气缸杆缩回，如此通过气缸杆的伸出和缩回使得待加工工件8各个部位与气流接触的几率保持相同。
[0021]优选的，为了确保各部位气体喷出流场分布均匀，所述气体喷出口4为带有喷淋头的喷管，所述喷
管沿活动分支管路3的长度方向均匀间隔设置在活动分支管路3表面。[0022]优选的，作为上述方案的改进，为了保持装置运行稳定，所述气缸7有两个，对称设置在活动分支管路3管体表面两侧。需要改变活动分支管路3的位置时，一侧气缸7的气缸杆伸出，同时另一侧气缸7的气缸杆缩回，实现从活动分支管路3的管体两侧带动其顺着轨道6滑动，保证了运行更加稳定。
[0023]优选的，为了使支撑平稳，且使活动分支管路3平滑移动，所述支柱5有两个，两个支柱5对称支撑活动分支管路3的两端，且两个支柱5分别配合架设在其底端的轨道6上，并可同步沿轨道6滑动。
[0024]本实用新型中，所述进气主管路1、中间连接管2和活动分支管路3皆为耐高温管件。
[0025]优选的，所述活动分支管路3有多根且平行布置，活动分支管路3分别通过中间连接管2连接至进气主管路1。多根平行的活动分支管路3可以拓宽供气面积，降低单个活动分支管路3移动的距离，且这样的设置可以适应更大型号的反应炉腔10，沉积气流的流场相对于待加工工件8完全不存在死角，能够加工表面积更大的工件。
[0026]本实用新型中间连接管2可以是可变形伸缩软管，在活动分支管路3平移的过程中可变形的中间连接管2不会影响活动分支管路3的正常移动，且由于可变形伸缩软管的存在，在活动分支管路3平移的过程中其本身不会与进气主管路1或活动分支管路3发生松脱，不会影响进气主管路1的正常输气，确保设备运行安全。另外，本实用新型的中间连接管2还可以是石墨管，采用这种设置时，活动分支管路3平移
过程中会带动进气主管路1一起移动，且石墨管耐高温，在CVD炉中使用寿命长，减少了维护更换的成本。
[0027]进一步的，所述活动分支管路3上设有可驱动活动分支管路3以其自身轴线为中心旋转的回转驱动机构。通过回转驱动机构的回转运动可以驱动活动分支管路3以其自身中轴线为中心回转，继而在反应时按需改变气体喷出口4朝向待加工工件8的角度，使气体流场分布更加均匀。活动分支管路3的旋转与本实用新型的平行移动相结合可实现供气管路的综合运动，保证沉积反应更加均匀。
[0028]上述回转驱动机构为驱动电机，所述驱动电机的输出轴通过减速器连接活动分支管路3的一端，且可带动活动分支管路3以其自身轴线为中心回转。
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