本發(fā)明涉及半導體制造設(shè)備領(lǐng)域，尤其涉及一種外延工藝反應腔室的腔蓋、反應腔室及外延設(shè)備。

背景技術(shù)：

1、外延工藝就是在單晶襯底上沉積一層薄的單晶層。這層新沉積的單晶層被稱作外延層或者薄膜。外延工藝主要有兩種類型：同質(zhì)外延和異質(zhì)外延。同質(zhì)外延是指在相同類型的基片上生長出相同的材料，這種外延生長的外延層和基片有著完全相同的晶格結(jié)構(gòu)。異質(zhì)外延則是在一種材料的基片上生長出另一種材料，這種情況下，外延生長的晶體層和基片的晶格結(jié)構(gòu)可能會有所不同。外延工藝可以用在不同的芯片產(chǎn)品中，不同的產(chǎn)品外延的種類也不同，有si外延，sic外延，gan外延等等。外延工藝在半導體器件制造中起到了重要的作用。傳統(tǒng)的外延工藝由于反應腔室內(nèi)氣流的不均勻?qū)е伦罱K薄膜的膜厚均勻性不足，難以滿足日益攀升的生產(chǎn)需求。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、為了解決上述反應腔室內(nèi)氣流不均勻?qū)е碌谋∧つず窬鶆蛐圆蛔愕膯栴}，本發(fā)明的第一方面提供了一種外延工藝反應腔室的腔蓋，包括：所述腔蓋的中央設(shè)有供第一進氣結(jié)構(gòu)穿過的第一通孔，所述第一進氣結(jié)構(gòu)用于向反應腔室內(nèi)通入反應氣體，所述腔蓋圍繞所述第一通孔設(shè)置有第二進氣結(jié)構(gòu)，所述第二進氣結(jié)構(gòu)包括多個可獨立進氣的載氣輸出件，每個載氣輸出件均設(shè)有勻氣組件，所述第二進氣結(jié)構(gòu)經(jīng)過勻氣組件勻化后噴出的載氣可以將第二進氣結(jié)構(gòu)噴出的至少部分反應氣體下壓。

2、可選地，所述載氣輸出件還包括與所述勻氣組件連通的進氣通道，所述勻氣組件包括勻氣腔、輸氣元件，所述進氣通道由所述腔蓋的上表面沿著所述腔蓋的厚度方向向內(nèi)凹陷預設(shè)距離形成，所述勻氣腔設(shè)置在所述進氣通道的下方并與所述進氣通道連通，所述輸氣元件嵌入所述腔蓋內(nèi)，所述輸氣元件包括遮擋所述勻氣腔的上表面，所述上表面開設(shè)有沿所述輸氣元件厚度方向貫穿所述輸氣元件的氣流孔，所述氣流孔的上端與所述勻氣腔連通。

3、可選地，所述腔蓋的底部設(shè)有階梯槽，所述階梯槽包括沿著所述腔蓋下表面向內(nèi)凹陷形成的輸氣元件安裝槽，以及沿著所述輸氣元件安裝槽向內(nèi)收縮形成的勻氣腔，所述輸氣元件安裝槽的寬度大于所述勻氣腔的寬度。

4、可選地，所述進氣通道與所述階梯槽的頂部連通。

5、可選地，所述輸氣元件、所述輸氣元件安裝槽、所述勻氣腔為環(huán)形結(jié)構(gòu)均成圓環(huán)狀。

6、可選地，每個所述載氣輸出件包括兩個進氣通道，兩個所述進氣通道關(guān)于所述腔蓋的中心軸線對稱設(shè)置。

7、可選地，所述輸氣元件沿周向開設(shè)有多個均勻分布的氣流孔。

8、可選地，每個所述輸氣元件的所有氣流孔的橫截面積之和等于與所述輸氣元件連通的進氣通道的橫截面積之和。

9、本發(fā)明的第二方面提供了一種反應腔室，包括本發(fā)明第一方面任一所述的外延工藝反應腔室的腔蓋，其特征在于，還包括反應腔、可轉(zhuǎn)動的設(shè)于所述反應腔內(nèi)且與所述腔蓋平行間隔設(shè)置的基座、呈圓周分布在所述基座上的多個載片盤，所述載片盤用于承載待加工件，所述基座可帶著所述載片盤圍繞所述基座的旋轉(zhuǎn)中心軸線旋轉(zhuǎn)，所述載片盤可圍繞所述載片盤的旋轉(zhuǎn)中心軸線旋轉(zhuǎn)，所述第二進氣結(jié)構(gòu)包括開設(shè)在所述腔蓋底面上朝向所述反應腔并用于噴出載氣的多個氣流孔，所述氣流孔在所述基座的旋轉(zhuǎn)中心軸線向外分布的多個同心圓上均勻地排列，每個所述載氣輸出件包括一個或多個相鄰的同心圓上的所述氣流孔。

10、可選地，每一個同心圓上的所述氣流孔數(shù)量相同，且所述第二進氣結(jié)構(gòu)的所有所述氣流孔沿著均勻分布的多個徑向呈輻射狀分布。

11、可選地，所述待加工件表面的任一條半徑分為多段連續(xù)的線段，每段所述線段圍繞所述待加工件的中心旋轉(zhuǎn)一周形成多個相鄰不重疊的同心區(qū)域，每個所述區(qū)域與一個或多個所述載氣輸出件對應，通過調(diào)節(jié)任一個所述載氣輸出件的載氣流量可改變與所述載氣輸出件對應的所述待加工件的區(qū)域的薄膜生長速率。

12、可選地，所述第二進氣結(jié)構(gòu)的寬度等于所述待加工件的半徑。

13、本發(fā)明第三方面提供了一種外延設(shè)備，包括本發(fā)明第一方面任一所述的外延工藝反應腔室的腔蓋。

14、本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明的腔蓋設(shè)有包括多個載氣輸出件的第二進氣結(jié)構(gòu)，可以將第一進氣結(jié)構(gòu)噴出的至少部分反應氣體下壓，從而利用載氣將反應氣體的氣流至少部分打散，使得流向晶圓表面的反應物更加均勻，晶圓各區(qū)域的薄膜生長速度更加均勻；同時每個載氣輸出件設(shè)有勻氣組件，通過勻氣組件將載氣充分勻化，使得通入反應腔室內(nèi)各處的載氣本身非常均勻，進一步提高了整個反應腔室內(nèi)氣流場的均勻性。

技術(shù)特征：

1.一種外延工藝反應腔室的腔蓋，其特征在于，所述腔蓋的中央設(shè)有供第一進氣結(jié)構(gòu)穿過的第一通孔，所述第一進氣結(jié)構(gòu)用于向所述反應腔室內(nèi)通入反應氣體，所述腔蓋圍繞所述第一通孔設(shè)置有第二進氣結(jié)構(gòu)，所述第二進氣結(jié)構(gòu)包括多個可獨立進氣的載氣輸出件，每個所述載氣輸出件均設(shè)有勻氣組件，所述第二進氣結(jié)構(gòu)經(jīng)過勻氣組件勻化后噴出的載氣可以將第二進氣結(jié)構(gòu)噴出的至少部分反應氣體下壓。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的外延工藝反應腔室的腔蓋，其特征在于，所述載氣輸出件還包括與所述勻氣組件連通的進氣通道，所述勻氣組件包括勻氣腔、輸氣元件，所述進氣通道由所述腔蓋的上表面沿著所述腔蓋的厚度方向向內(nèi)凹陷預設(shè)距離形成，所述勻氣腔設(shè)置在所述進氣通道的下方并與所述進氣通道連通，所述輸氣元件嵌入所述腔蓋內(nèi)，所述輸氣元件包括遮擋所述勻氣腔的上表面，所述上表面開設(shè)有沿所述輸氣元件厚度方向貫穿所述輸氣元件的氣流孔，所述氣流孔的上端與所述勻氣腔連通。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的外延工藝反應腔室的腔蓋，其特征在于，所述腔蓋的底部設(shè)有階梯槽，所述階梯槽包括沿著所述腔蓋下表面向內(nèi)凹陷形成的輸氣元件安裝槽，以及沿著所述輸氣元件安裝槽向內(nèi)收縮形成的勻氣腔，所述輸氣元件安裝槽的寬度大于所述勻氣腔的寬度。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的外延工藝反應腔室的腔蓋，其特征在于，所述進氣通道與所述階梯槽的頂部連通。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的外延工藝反應腔室的腔蓋，其特征在于，所述輸氣元件、所述輸氣元件安裝槽、所述勻氣腔為環(huán)形結(jié)構(gòu)均成圓環(huán)狀。

6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的外延工藝反應腔室的腔蓋，其特征在于，每個所述載氣輸出件包括兩個進氣通道，兩個所述進氣通道關(guān)于所述腔蓋的中心軸線對稱設(shè)置。

7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的外延工藝反應腔室的腔蓋，其特征在于，所述輸氣元件沿周向開設(shè)有多個均勻分布的氣流孔。

8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的外延工藝反應腔室的腔蓋，其特征在于，每個所述輸氣元件的所有氣流孔的橫截面積之和等于與所述輸氣元件連通的進氣通道的橫截面積之和。

9.一種反應腔室，包括權(quán)利要求1-8任一所述的外延工藝反應腔室的腔蓋，其特征在于，還包括反應腔、可轉(zhuǎn)動的設(shè)于所述反應腔內(nèi)且與所述腔蓋平行間隔設(shè)置的基座、呈圓周分布在所述基座上的多個載片盤，所述載片盤用于承載待加工件，所述基座可帶著所述載片盤圍繞所述基座的旋轉(zhuǎn)中心軸線旋轉(zhuǎn)，所述載片盤可圍繞所述載片盤的旋轉(zhuǎn)中心軸線旋轉(zhuǎn)，所述氣流孔在所述基座的旋轉(zhuǎn)中心軸線向外分布的多個同心圓上均勻地排列，每個所述載氣輸出件包括一或多個相鄰的同心圓上的所述氣流孔。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的反應腔室，其特征在于，每一個同心圓上的所述氣流孔數(shù)量相同，且所述第二進氣結(jié)構(gòu)的所有所述氣流孔沿著均勻分布的多個徑向呈輻射狀分布。

11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的反應腔室，其特征在于，所述待加工件表面的任一條半徑分為多段連續(xù)的線段，每段所述線段圍繞所述待加工件的中心旋轉(zhuǎn)一周形成多個相鄰不重疊的同心區(qū)域，每個所述區(qū)域與一個或多個所述載氣輸出件對應，通過調(diào)節(jié)任一個所述載氣輸出件的載氣流量可改變與所述載氣輸出件對應的所述待加工件的區(qū)域的薄膜生長速率。

12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的反應腔室，其特征在于，所述第二進氣結(jié)構(gòu)的寬度等于所述待加工件的半徑。

13.一種外延設(shè)備，其特征在于：包括權(quán)利要求1-8任一所述的外延工藝反應腔室的腔蓋。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種外延工藝反應腔室的腔蓋、反應腔室及外延設(shè)備，涉及半導體制造設(shè)備領(lǐng)域。所述腔蓋的中央設(shè)有供第一進氣結(jié)構(gòu)穿過的第一通孔，所述第一進氣結(jié)構(gòu)用于向所述反應腔室內(nèi)通入反應氣體，所述腔蓋圍繞所述第一通孔設(shè)置有第二進氣結(jié)構(gòu)，所述第二進氣結(jié)構(gòu)包括多個可獨立進氣的載氣輸出件，每個所述載氣輸出件均設(shè)有勻氣組件，所述第二進氣結(jié)構(gòu)經(jīng)過勻氣組件勻化后噴出的載氣可以將第二進氣結(jié)構(gòu)噴出的至少部分反應氣體下壓。本發(fā)明通過載氣輸出件的勻氣組件將載氣進行勻化，再通過載氣去下壓并打散反應氣體，使得晶圓上各區(qū)域的薄膜生長速度趨于一致，膜厚更加均勻。

技術(shù)研發(fā)人員：王濤,游月輝,夏楊建,王永,郭軍強
受保護的技術(shù)使用者：一塔半導體（安徽）有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/26