CN218666407U - 一种用于同一气源供应多个反应室的进气*** - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种用于同一气源供应多个反应室的进气***，包括反应气源、隔离气源、掺杂气源和反应室，各个气源的主路上设置控制整体开关的气源总阀，各个气源的支路上分别设置关断阀和质量流量计，通过关断阀调节相应支路的开闭，质量流量计调节各支路的流量，进而实现调节不同气源支路的开闭并设定流量使气体按一定比例混合，满足多种不同工艺需求下晶片的生长。此外，各气源的支路末端采用独立连接反应室或者混合后连接反应室的形式，可以适用于进气方式分别为反应气源单独控制通入进气室和反应气源于管路内预先混和再进入进气室的两种反应室。

Description

一种用于同一气源供应多个反应室的进气***

技术领域

本实用新型涉及气相外延生长设备技术领域，特别是涉及一种用于同一气源供应多个反应室的进气***。

背景技术

立式成膜设备依据化学气相沉积进行半导体外延，反应腔内部处于常压或负压状态，反应气经进气室导向自上而下通入腔室，气体和晶片需达到反应温度，与晶片接触开始外延生长。

多个反应室同时进行制备可显著提高生产效率，然而实际使用时，为一个转运装置搭配多个反应室协同工作，根据制备工艺需要选择供给的气体，各管路气体流量可控经进气室整流后均匀进入流道。在半导体晶片制备过程中，通过气相将杂质元素掺入以使晶片具有所需要的导电类型和一定的电阻率；碳化硅掺杂的主要掺杂剂是氮、铝、硼和钒，现有技术中通常将掺杂源与载气于气源柜中混合，混合后的气体均匀通入反应腔室，但是不同气源支路的开闭无法单独调节，气体的混合比例不能满足要求，从而无法满足多种不同工艺需求下晶片的生长。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种用于同一气源供应多个反应室的进气***，以解决上述现有技术存在的问题，将同一个气源由气源总阀控制整体开闭，并分成多个支路与不同反应室相连实现同时供给；各支路中分别安装有单独的支路关断阀和质量流量计，调节不同气源支路的开闭并设定流量使气体按一定比例混合，满足多种不同工艺需求下晶片的生长。

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用于同一气源供应多个反应室的进气***，包括

反应气源，所述反应气源的主路上设置有反应气源总阀，所述反应气源总阀用于控制所述反应气源的整体开闭，所述反应气源的主路末端分成多个支路，各支路上均设置有关断阀和质量流量计，多个支路分别与不同反应室相连进行同时供给；所述反应气源包括一个或多个，多个所述反应气源的支路末端相互独立或通过管路连通后再与不同反应室相连；以及

隔离气源，所述隔离气源的主路上设置有隔离气源总阀，所述隔离气源总阀用于控制所述隔离气源的整体开闭，所述隔离气源的主路末端分成多个支路，各支路上均设置有关断阀和质量流量计，多个支路分别与不同反应室相连进行同时供给；以及

掺杂气源，所述掺杂气源的主路上设置有掺杂气源总阀，所述掺杂气源总阀用于控制所述掺杂气源的整体开闭，所述掺杂气源的主路末端分成多个支路，各支路上均设置有关断阀和质量流量计，多个支路分别与不同反应室相连进行同时供给；以及

反应室，所述反应室包括进气室和基座，所述反应室的顶部连通有所述进气室，所述基座可转动的安装在所述反应室内，晶片放置在所述基座上的基板上；所述反应气源、隔离气源和掺杂气源的支路末端与所述进气室相连。

在其中一个实施例中，所述反应气源、隔离气源和掺杂气源的各支路上靠近所述反应室的一侧安装有混合进气阀。

在其中一个实施例中，所述反应气源包括碳源和硅源；所述碳源的主路上位于气体进气前段处安装进气过滤器。

在其中一个实施例中，所述隔离气源包括氢气源，所述氢气源的主路上位于气体进气前段处安装有进气过滤器；所述氢气源的主路上靠近气源侧安装有压力计。

在其中一个实施例中，所述掺杂气源包括TMA气源或氮气源，所述TMA气源和氮气源的主路上位于气体进气前段处均安装有进气过滤器。

在其中一个实施例中，所述进气室的进气方式为反应气源单独控制通入，所述碳源和硅源的支路末端分别与所述反应室上的碳源连接口和硅源连接口相连，所述进气室的喷嘴端部还通入有所述隔离气源。

在其中一个实施例中，所述进气室的进气方式为反应气源于管路内预先混合后再通入，所述碳源和硅源的支路末端通过管路连通后再与所述进气室上的反应气源接口相连，所述进气室还连通有所述掺杂气源和隔离气源。

在其中一个实施例中，还包括流量压强控制机构，所述流量压强控制机构包括排气管道和尾气处理装置，所述反应室的底部连通有所述排气管道，所述排气管道上安装有排气阀，所述排气管道的末端与所述尾气处理装置相连；所述排气管道上自所述排气阀至尾气处理装置之间还顺次安装有管道压力计、比例阀和真空泵；所述排气阀处于常开状态，所述管道压力计用于监测所述反应室的腔室内部压力，根据所述管道压力计测得的数值实时调整所述比例阀的开度。

本实用新型相对于现有技术取得了以下有益技术效果：

本实用新型中的用于同一气源供应多个反应室的进气***，包括反应气源、隔离气源、掺杂气源和反应室，各个气源的主路上设置控制整体开关的气源总阀，各个气源的支路上分别设置关断阀和质量流量计，通过关断阀调节相应支路的开闭，质量流量计调节各支路的流量，进而实现调节不同气源支路的开闭并设定流量使气体按一定比例混合，满足多种不同工艺需求下晶片的生长。此外，各气源的支路末端采用独立连接反应室或者混合后连接反应室的形式，可以适用于进气方式分别为反应气源单独控制通入进气室和反应气源于管路内预先混和再进入进气室的两种反应室。

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为多个反应室共用同一进气***的组成示意图；

图2为反应室内反应气分层进气结构的剖面示意图；

图3为反应室反应气混合进气结构的剖面示意图；

图4为前段载气通入储存器将液态TMA运出的***组成示意图；

其中，1气源总阀；2关断阀；3质量流量计；4进气过滤器；5压力计；6混合进气阀；7反应室一；8反应室二；9排气阀；10管道压力计；11比例阀；12真空泵；13尾气处理装置；14进气室；15反应室；16基板；17基座；18旋转机构；19载气进气管路；20混合出气管路；21储存容器。

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用于同一气源供应多个反应室的进气***，以解决上述现有技术存在的问题，将同一个气源由气源总阀控制整体开闭，并分成多个支路与不同反应室相连实现同时供给；各支路中分别安装有单独的支路关断阀和质量流量计，调节不同气源支路的开闭并设定流量使气体按一定比例混合，满足多种不同工艺需求下晶片的生长。

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。

如图1-图4所示，本实用新型提供一种用于同一气源供应多个反应室的进气***，包括

反应气源，反应气源的主路上设置有反应气源总阀，反应气源总阀用于控制反应气源的整体开闭，反应气源的主路末端分成多个支路，各支路上均设置有关断阀2和质量流量计3，多个支路分别与不同反应室15相连进行同时供给；反应气源包括一个或多个，多个反应气源的支路末端相互独立或通过管路连通后再与不同反应室15相连；以及

隔离气源，隔离气源的主路上设置有隔离气源总阀，隔离气源总阀用于控制隔离气源的整体开闭，隔离气源的主路末端分成多个支路，各支路上均设置有关断阀2和质量流量计3，多个支路分别与不同反应室15相连进行同时供给；以及

掺杂气源，掺杂气源的主路上设置有掺杂气源总阀，掺杂气源总阀用于控制掺杂气源的整体开闭，掺杂气源的主路末端分成多个支路，各支路上均设置有关断阀2和质量流量计3，多个支路分别与不同反应室15相连进行同时供给；以及

反应室，反应室15包括进气室14和基座17，反应室15的顶部连通有进气室14，基座17可转动的安装在反应室15内，具体地可以采用旋转机构18，如图2和3所示，旋转机构18设置在反应室15的底部，通过电机驱动旋转轴转动从而实现旋转机构18的旋转，晶片放置在基座17上的基板16上；反应气源、隔离气源和掺杂气源的支路末端与进气室14相连；气体经进气室14导向后垂直向下与基板16承托的晶片接触，晶片随基座17由旋转机构18带动呈高速旋转。

在其中一个实施例中，该组合进气***适用于进气室14结构不同的反应室15进行外延生长工艺，基于不同的腔室结构和晶片生长要求对相连的进气***管路连接方式进行调整适配。反应气源、隔离气源和掺杂气源的各支路上靠近反应室的一侧安装有混合进气阀6，工艺跳转切换时混合进气阀6用于快速停止气体进入反应室15。

在其中一个实施例中，反应气源包括碳源和硅源；碳源的主路上位于气体进气前段处安装进气过滤器4。隔离气源包括氢气源，氢气源的主路上位于气体进气前段处安装有进气过滤器4；氢气源的主路上靠近气源侧安装有压力计5。掺杂气源包括TMA气源或氮气源，TMA气源和氮气源的主路上位于气体进气前段处均安装有进气过滤器4。隔离气源的端部安装压力计5实时监测气源压力，以免成膜过程中出现供气不足的情况；除硅源外其他工艺气体进气端安装过滤器去除混入的其余气体提高进气纯度。

在其中一个实施例中，进气室14的进气方式为反应气源单独控制通入，碳源和硅源的支路末端分别与反应室14上的碳源连接口和硅源连接口相连，进气室14的喷嘴端部还通入有隔离气源。如图2所示，反应室一7内部进气结构为碳源、硅源两种独立进气并于喷嘴端部通入隔离气体(例如氢气)避免反应气于进气室内混合受热反应，氢气作为载气与其他气体于进气管路内混合促进管路内气体流动。

在其中一个实施例中，进气室14的进气方式为反应气源于管路内预先混合后再通入，碳源和硅源的支路末端通过管路连通后再与进气室14上的反应气源接口相连，进气室14还连通有掺杂气源和隔离气源。如图3所示，反应室二8采用反应气体于管路内混合后进气的方式，碳源、硅源两种反应气由各自的气源支路质量流量计3控制流量于管路内混合，并于混合管路通入载气加快气体流速。将不同的掺杂气体连接至反应室同一进气端根据晶片掺杂类型选择气体(常见氮气用于N型掺杂，TMA用于P型掺杂)。

进一步地，如图4所示，TMA用于P型掺杂半导体晶片制备，TMA常态呈液体，置于储存容器21中。TMA两端分别与载气进气管路19和混合出气管路20相连，氢气经过滤器沿管路通入储存容器21内部液面下，携带TMA的载气从出气管路进入管道内经多段流量可控的载气混合后保证气体于管道内顺利流动至反应室15。

各气源端分别安装有关断阀2控制气源总开关。除硅源外其他工艺气体进气端安装过滤器去除混入的其余气体提高进气纯度。

在其中一个实施例中，还包括流量压强控制机构，流量压强控制机构包括排气管道和尾气处理装置13，反应室15的底部连通有排气管道，排气管道上安装有排气阀9，排气管道的末端与尾气处理装置13相连；排气管道上自排气阀9至尾气处理装置13之间还顺次安装有管道压力计10、比例阀11和真空泵12。晶片制备过程中反应腔室内压强需保持在相对动态稳定的状态，排气管道排气阀9常开，真空泵12持续抽气，经同一个尾气处理装置13处理后向外排放。反应气和掺杂气体进气管路可以设定压强进气。排气管路中安装管道压力计10监测反应腔室内部压力，并根据测得的数值实时调整比例阀11开度。

该进气***可用于同时控制两种不同进气方式的反应腔成膜所需气体供给，两种进气方式分别为原料气体单独控制通入进气室和原料气体于管路内预先混和掺杂气体可切换。同时供给的反应腔室数量不限于两台可依需增加，增加的反应腔室采用对应的进气管路布局与气源相通。进气端流量参数设定后保持不变，根据腔室侧压力计测得数值实时调整排气管道比例阀开度，实现成膜过程中腔室内部压力保持相对稳定。

本实用新型中的用于同一气源供应多个反应室的进气***的优点如下：

1、原料气体进气前段安装进气过滤器，对原料气体进行提纯可以减少杂质混入，一定程度上提高成膜质量。

2、进气***对两种不同的反应腔室结构和进气方式进行适配，以实现预期的功能。基于工艺需求选择晶片生长的反应室，可分别进行反应气进气流量单独控制和反应气混合进入掺杂气体类型可选两种薄膜外延生长方式。

3、各支路原料气体由单独的阀门和流量计进行控制，反应气体和掺杂气体于管路内分别与载气相通，提高气体流动性确保成膜过程中气体供给稳定。

需要说明的是，对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

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)

1.一种用于同一气源供应多个反应室的进气***，其特征在于：包括

反应气源，所述反应气源的主路上设置有反应气源总阀，所述反应气源总阀用于控制所述反应气源的整体开闭，所述反应气源的主路末端分成多个支路，各支路上均设置有关断阀和质量流量计，多个支路分别与不同反应室相连进行同时供给；所述反应气源包括一个或多个，多个所述反应气源的支路末端相互独立或通过管路连通后再与不同反应室相连；以及

隔离气源，所述隔离气源的主路上设置有隔离气源总阀，所述隔离气源总阀用于控制所述隔离气源的整体开闭，所述隔离气源的主路末端分成多个支路，各支路上均设置有关断阀和质量流量计，多个支路分别与不同反应室相连进行同时供给；以及

掺杂气源，所述掺杂气源的主路上设置有掺杂气源总阀，所述掺杂气源总阀用于控制所述掺杂气源的整体开闭，所述掺杂气源的主路末端分成多个支路，各支路上均设置有关断阀和质量流量计，多个支路分别与不同反应室相连进行同时供给；以及

反应室，所述反应室包括进气室和基座，所述反应室的顶部连通有所述进气室，所述基座可转动的安装在所述反应室内，晶片放置在所述基座上的基板上；所述反应气源、隔离气源和掺杂气源的支路末端与所述进气室相连。

2.根据权利要求1所述的用于同一气源供应多个反应室的进气***，其特征在于：所述反应气源、隔离气源和掺杂气源的各支路上靠近所述反应室的一侧安装有混合进气阀。

3.根据权利要求1所述的用于同一气源供应多个反应室的进气***，其特征在于：所述反应气源包括碳源和硅源；所述碳源的主路上位于气体进气前段处安装进气过滤器。

4.根据权利要求1所述的用于同一气源供应多个反应室的进气***，其特征在于：所述隔离气源包括氢气源，所述氢气源的主路上位于气体进气前段处安装有进气过滤器；所述氢气源的主路上靠近气源侧安装有压力计。

5.根据权利要求1所述的用于同一气源供应多个反应室的进气***，其特征在于：所述掺杂气源包括TMA气源或氮气源，所述TMA气源和氮气源的主路上位于气体进气前段处均安装有进气过滤器。

6.根据权利要求3所述的用于同一气源供应多个反应室的进气***，其特征在于：所述进气室的进气方式为反应气源单独控制通入，所述碳源和硅源的支路末端分别与所述反应室上的碳源连接口和硅源连接口相连，所述进气室的喷嘴端部还通入有所述隔离气源。

7.根据权利要求3所述的用于同一气源供应多个反应室的进气***，其特征在于：所述进气室的进气方式为反应气源于管路内预先混合后再通入，所述碳源和硅源的支路末端通过管路连通后再与所述进气室上的反应气源接口相连，所述进气室还连通有所述掺杂气源和隔离气源。

8.根据权利要求1所述的用于同一气源供应多个反应室的进气***，其特征在于：还包括流量压强控制机构，所述流量压强控制机构包括排气管道和尾气处理装置，所述反应室的底部连通有所述排气管道，所述排气管道上安装有排气阀，所述排气管道的末端与所述尾气处理装置相连；所述排气管道上自所述排气阀至尾气处理装置之间还顺次安装有管道压力计、比例阀和真空泵；所述排气阀处于常开状态，所述管道压力计用于监测所述反应室的腔室内部压力，根据所述管道压力计测得的数值实时调整所述比例阀的开度。

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