防止堵塞的气体抽取装置及设置该装置的MOCVD设备制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种防止堵塞的气体抽取装置，以及设置有该气体抽取装置的MOCVD设备。所述的MOCVD设备包含用于放置晶圆的反应腔以及设置在反应腔顶部的进气装置；气体抽取装置设置在反应腔底部，包含：多个抽气孔，沿周向均匀分布开设在气体抽取装置的顶部；多个防护结构，分别对应罩设在每个抽气孔的上方，防止沉积反应物从防护结构顶部落入抽气孔，同时允许工艺气体经过防护结构侧面的通气开口被气体抽气装置抽走。本发明专利技术能有效防止沉积反应物堵塞气体抽取装置的抽气孔，使反应腔内气体均匀分布，维持晶圆工艺的一致性，具有高可靠性和稳定性；并能有效延长MOCVD设备的开腔清理周期，提高工作效率，降低使用成本。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体加工领域，具体是指一种能够防止堵塞的气体抽取装置，以及设置有该气体抽取装置的MOCVD设备。
技术介绍
半导体器件基本通过在晶圆上进行处理而形成。晶圆通常为晶体材料的板。典型地，晶圆通过晶体材料的沉积而形成，且为圆盘的形式。用于形成这种晶圆的一个常见过程为外延生长。例如，由半导体化合物应用金属有机化合物化学气相淀积（MOCVD，Metal-organicChemicalVaporDePosition）通过生长半导体化合物的连续层而形成。在这个过程中，晶圆暴露在在其表面上方流动的气体组合物下方，同时晶圆需保持在一定高温的环境下。如图1所示，为现有技术中已广泛使用的MOCVD装置，在MOCVD反应腔1内，晶圆放置在由旋转轴2支撑的晶圆托盘3上，使得晶圆上表面暴露在用于分配工艺气体的喷淋头4的下方。进行MOCVD工艺时，由设置在晶圆托盘3下方的加热器5对晶圆进行加热，使晶圆保持在反应所需的高温环境。并且使旋转轴2高速旋转，其可带动放置在晶圆托盘3上的晶圆一起高速旋转，如图2所示，工艺气体通过喷淋头4进入MOCVD反应腔1内，向下引导至晶圆上表面上，与高速旋转中的晶圆上表面发生化学反应而沉积，并由晶圆上表面通过晶圆托盘3向外周流动。进入MOCVD反应腔1内的工艺气体在晶圆托盘3表面的均匀分布对MOCVD工艺至关重要。为保证这个关键的工艺要求，除了喷淋头4的作用之外，位于MOCVD反应腔1底部的气体抽取组件6的作用也非常大。所述的气体抽取组件6沿着MOCVD反应腔1的侧壁底端设置，与旋转轴2同轴，该气体抽取组件6与加热器5之间设置有加热器隔热屏8，如图2所示，作用是均匀分配由晶圆托盘3的边缘流下的气体，并将其排出MOCVD反应腔1。如果气体抽取组件6对气流抽取不均匀，则会直接影响到晶圆托盘3上工艺气体的分布，从而影响MOCVD的工艺结果。如图3和图4所示，所述的气体抽取组件6通常为圆环状，包含：气体扩散环61，以及覆盖设置在其上的顶盖62。所述的顶盖62上设置有多个按一定规则分布的抽气孔63，用于均匀分配由晶圆托盘3的边缘流下的气体。所述的气体扩散环61通常为截面呈U型的圆环状，因此其具有一圆环状凹槽，如图5所示，由顶盖62上的各个抽气孔63均匀流入的气体汇集在气体扩散环61的凹槽内，并通过开设在气体扩散环61底部的多个汇总口64排出。多个所述的汇总口64通常沿圆周方向对称分布，如图4所示，气体扩散环61底部开设有2个汇总口，当然也可以开设3个或4个或更多个，气体从汇总口64排出后，流向真空泵被抽出MOCVD反应腔1。在MOCVD工艺中，会产生大量颗粒状或片状或稀松灰尘状的沉积反应物，这些沉积反应物在晶圆托盘3上的气流中产生，并跟随气流落在气体抽取装置6的顶盖62上，并大量沉积。一段时间后，沉积反应物会将顶盖62上的抽气孔63堵塞，造成工艺气体分布不均匀。另外，在MOCVD工艺中也经常发生晶圆从晶圆托盘3上飞落的事故，晶圆碎片落到气体抽取装置的顶盖62上，也会将抽气孔63堵住，造成工艺气体分布不均匀。当然，可以在抽气孔63被堵塞之前，周期性地拆开MOCVD反应腔1以清除在顶盖62上沉积反应物；或者当晶圆飞落时，及时进行碎片清除，使得气体的流动尽可能的保持均匀，从而提高晶圆表面处理过程的均匀性。但是，上述方法都需要停止运行MOCVD设备，并拆开MOCVD反应腔1，因此损失了生产时间，降低了效率，同时还增加了维护成本。另外，现有技术中，在有些MOCVD设备中还包含有清洗装置，利用清洁杆和设置在清洁杆上的刮擦元件，将覆盖在顶盖62上的沉积反应物，尤其是堵塞在抽气孔63中的沉积反应物及时清除干净，但是这种方式不能保证能有效清除堵塞在抽气孔63中的所有沉积反应物，对于有些沉积厚度较厚的固体颗粒反应物，这类清洗装置的清洁力度还有待提高。当其中有部分沉积反应物未及时清除干净时，会导致各个抽气孔63的通气面积不尽相同，进而仍然造成工艺气体分布不均匀。因此，可以经常性维持气体抽取组件上的清洁并清除沉积反应物，尽可能的保持气体抽取组件的抽气孔的通畅，进而减少拆卸清理MOCVD反应腔1的时间与次数，并保证MOCVD反应腔1内的气体均匀进而维持晶圆工艺的一致性，是MOCVD业内一直在努力的优化方向。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种防止堵塞的气体抽取装置及设置该装置的MOCVD设备，能有效防止沉积反应物堵塞气体抽取装置的抽气孔，使反应腔内气体均匀分布，维持晶圆工艺的一致性，具有高可靠性和稳定性；并能有效延长MOCVD设备的开腔清理周期，提高工作效率，降低使用成本。为了达到上述目的，本专利技术提供一种防止堵塞的气体抽取装置，其设置在MOCVD设备中，该MOCVD设备还包含用于放置晶圆的反应腔，以及设置在所述反应腔顶部的进气装置，用于允许工艺气体进入；所述的气体抽取装置呈环状，设置在反应腔的底部，包含：多个抽气孔，其沿周向均匀分布开设在所述的气体抽取装置的顶部；多个防护结构，其分别对应罩设在每个抽气孔的上方，用以防止沉积反应物从防护结构顶部落入抽气孔，同时允许工艺气体经过所述防护结构侧面的通气开口被气体抽气装置抽走。所述的反应腔由位于顶端的顶壁，位于底端的底壁，以及连接在顶壁和底壁之间的侧壁构成，呈筒状结构。所述的反应腔中设置有可旋转的旋转轴，以及安装在该旋转轴顶端并可随其转动的晶圆托盘；所述的晶圆托盘与进气装置相对设置，用于放置需要进行MOCVD工艺的晶圆。所述的反应腔中还设置有加热器，其安装在所述的晶圆托盘的下方，且围绕所述旋转轴设置。所述的反应腔中还设置有隔热屏，其围绕设置在加热器的外侧。所述的气体抽取装置沿着反应腔的侧壁底端设置，且围绕设置在隔热屏的外侧，与所述的旋转轴同轴。所述的气体抽取装置还包含：气体扩散环，其上开设一环状凹槽；顶盖，其覆盖设置在所述的气体扩散环的顶端；多个所述的抽气孔均匀分布开设在该顶盖上。所述的气体抽取装置还包含至少两个汇总口或者一条环形导气槽，其开设在气体扩散环的底部，并与设置在反应腔外部的泵或其他真空源相连接。所述的防护结构包含：防护管，呈筒状，其底端与所述的顶盖固定连接；防护盖，其覆盖设置在所述的防护管的顶部；至少一个通气开口，其开设在所述的防护管的侧壁上端，与抽气孔连通。每个所述的通气开口的下边缘高于顶盖。所述的防护管的底端与顶盖之间通过焊接固定连接，或通过机械安装固定连接。在本专利技术的一个优选实施例中，所述的防护盖为平面防护盖。在本专利技术的另一个优选实施例中，所述的防护盖为锥形防护盖。在本专利技术的另一个优选实施例中，所述的防护盖为斜面防护盖，且其斜面向反应腔的侧壁倾斜。本专利技术还提供一种设置有气体抽取装置的MOCVD设备，其包含：用于放置晶圆的反应腔，设置在所述反应腔顶部的进气装置，用于允许工艺气体进入，以及设置在所述反应腔的底部的气体抽取装置；其中，所述的气体抽取装置呈环状，包含：多个抽气孔，其沿周向均匀分布开设在所述的气体抽取装置的顶部；多个防护结构，其分别对应罩设在每个抽气孔的上方，用以防止沉积反应物从防护结构顶部落入抽气孔，同时允许工艺气体经过所述防护结构侧面的通气开口被气体抽气装置抽走。所述的反应腔由位于顶端的顶壁，位于底端的底壁，以及连接在顶壁和底壁之间的侧壁构成本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种防止堵塞的气体抽取装置，设置在MOCVD设备中，该MOCVD设备还包含用于放置晶圆的反应腔（1），以及设置在所述反应腔（1）顶部的进气装置，用于允许工艺气体进入；其特征在于，所述的气体抽取装置呈环状，设置在反应腔（1）的底部，包含：多个抽气孔，其沿周向均匀分布开设在所述的气体抽取装置的顶部；多个防护结构（65），其分别对应罩设在每个抽气孔的上方，用以防止沉积反应物从防护结构（65）顶部落入抽气孔，同时允许工艺气体经过所述防护结构（65）侧面的通气开口被气体抽气装置抽走。

【技术特征摘要】
1.一种防止堵塞的气体抽取装置，设置在MOCVD设备中，该MOCVD设备还包含用于放置晶圆的反应腔（1），以及设置在所述反应腔（1）顶部的进气装置，用于允许工艺气体进入；其特征在于，所述的气体抽取装置呈环状，设置在反应腔（1）的底部，包含：多个抽气孔，其沿周向均匀分布开设在所述的气体抽取装置的顶部；多个防护结构（65），其分别对应罩设在每个抽气孔的上方，用以防止沉积反应物从防护结构（65）顶部落入抽气孔，同时允许工艺气体经过所述防护结构（65）侧面的通气开口被气体抽气装置抽走。2.如权利要求1所述的防止堵塞的气体抽取装置，其特征在于，所述的反应腔（1）由位于顶端的顶壁，位于底端的底壁，以及连接在顶壁和底壁之间的侧壁构成，呈筒状结构。3.如权利要求2所述的防止堵塞的气体抽取装置，其特征在于，所述的反应腔（1）中设置有可旋转的旋转轴（2），以及安装在该旋转轴（2）顶端并可随其转动的晶圆托盘（3）；所述的晶圆托盘（3）与进气装置相对设置，用于放置需要进行MOCVD工艺的晶圆。4.如权利要求3所述的防止堵塞的气体抽取装置，其特征在于，所述的反应腔（1）中设置有加热器（5），其安装在所述的晶圆托盘（3）的下方，且围绕所述旋转轴（2）设置。5.如权利要求4所述的防止堵塞的气体抽取装置，其特征在于，所述的反应腔（1）中设置有隔热屏（7），其围绕设置在加热器（5）的外侧。6.如权利要求5所述的防止堵塞的气体抽取装置，其特征在于，所述的气体抽取装置沿着反应腔（1）的侧壁底端设置，且围绕设置在隔热屏（7）的外侧，与所述的旋转轴（2）同轴。7.如权利要求6所述的防止堵塞的气体抽取装置，其特征在于，所述的气体抽取装置还包含：气体扩散环，其上开设一环状凹槽；顶盖（62），其覆盖设置在所述的气体扩散环的顶端；多个所述的抽气孔均匀分布开设在该顶盖（62）上。8.如权利要求7所述的防止堵塞的气体抽取装置，其特征在于，所述的气体抽取装置还包含至少两个汇总口或者一条环形导气槽，其开设在气体扩散环的底部，并与设置在反应腔（1）外部的泵或其他真空源相连接。9.如权利要求8所述的防止堵塞的气体抽取装置，其特征在于，所述的防护结构（65）包含：防护管（651），呈筒状，其底端与所述的顶盖（62）固定连接；防护盖（653），其覆盖设置在所述的防护管（651）的顶部；至少一个通气开口（652），其开设在所述的防护管（651）的侧壁上端，与抽气孔连通。10.如权利要求9所述的防止堵塞的气体抽取装置，其特征在于，每个所述的通气开口（652）的下边缘高于顶盖（62）。11.如权利要求9所述的防止堵塞的气体抽取装置，其特征在于，所述的防护管（651）的底端与顶盖（62）之间通过焊接固定连接，或通过机械安装固定连接。12.如权利要求9所述的防止堵塞的气体抽取装置，其特征在于，所述的防护盖（653）为平面防护盖。13.如权利要求9所述的防止堵塞的气体抽取装置，其特征在于，所述的防护盖（653）为锥形防护盖。14.如权利要求9所述的防止堵塞的气体抽取装置，其特征在于，所述的防护盖（653）为斜面防护盖，且其斜面向反应腔（1）的侧壁倾斜。15.一种设置有气体抽取装置的MOCVD设备，其特征在于，包含：用于放置晶圆的反应腔（1），设置...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜勇，
申请(专利权)人：中微半导体设备上海有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31