外延气体注入单元及外延反应器制造技术

本发明专利技术提供了一种外延气体注入单元及外延反应器，属于半导体技术领域。外延气体注入单元包括：注射帽，所述注射帽包括多个气体入口和多个气体出口，所述气体入口与所述气体出口一一对应连通，每一所述气体入口通过气体管道与气体净化器连通；气体注入挡板，所述气体注入挡板包括多个与所述气体出口对应的通孔，以使得从所述气体出口排出的气体流过所述通孔，所述通孔靠近所述注射帽的入口的直径小于所述通孔远离所述注射帽的出口的直径。通过本发明专利技术的技术方案，能够改善外延层薄膜厚度均一性。

Epitaxial gas injection unit and epitaxial reactor

【技术实现步骤摘要】
外延气体注入单元及外延反应器
本专利技术涉及半导体
，特别是指一种外延气体注入单元及外延反应器。
技术介绍
外延是在抛光片的单晶衬底上，按照衬底的晶向沉积一层排列有序的单晶硅薄层的技术，新生长的单晶层就是外延层，带有外延层的衬底称为外延片。外延层的生长目前大多采用化学气相沉积法(CVD)，CVD制程是借着气体间的化学反应，来形成所需的固态薄膜的技术，因此气体流动对CVD反应影响很大。即外延层沉积过程中，气体的流动速率对外延层的生长有至关重要的作用。外延反应器是生产外延片的关键设备，InjectCap(注射帽)和Injectbaffle(气体注入挡板)是外延反应器中的重要部分，注射帽和气体注入挡板组成外延气体注入单元，外延气体注入单元的主要功能是将从气体净化器流出的反应气体引导通过该外延气体注入单元，进入反应腔室，流过硅片。但是相关技术中，注射帽和气体注入挡板通入的气体普遍扩散性不好且流速大，气体会较快通过外延气体注入单元且流速较大，外延气体注入单元出口处的气体并未均匀扩散，这样会导致气体通过外延气体注入单元后的流动速度仍然较大，流入chamber的气流可能会由层流变为紊流，影响CVD反应的稳定性，沉积的外延层薄膜可能会产生厚度不均的现象，这会极大的影响外延片的良率。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种外延气体注入单元及外延反应器，能够改善外延层薄膜厚度均一性。为解决上述技术问题，本专利技术的实施例提供技术方案如下：一方面，本专利技术实施例提供一种外延气体注入单元，包括：注射帽，所述注射帽包括多个气体入口和多个气体出口，所述气体入口与所述气体出口一一对应连通，每一所述气体入口通过气体管道与气体净化器连通；气体注入挡板，所述气体注入挡板包括多个与所述气体出口对应的通孔，以使得从所述气体出口排出的气体流过所述通孔，所述通孔靠近所述注射帽的入口的直径小于所述通孔远离所述注射帽的出口的直径。可选地，至少部分所述气体管道内设置有调节气体管道内气体流量的阀门。可选地，所述注射帽包括有7个气体入口和7个气体出口。可选地，所述注射帽包括第一区域和位于所述第一区域周边的两个第二区域，所述第一区域设置有3个所述气体入口和3个所述气体出口，所述第一区域设置有2个所述气体入口和2个所述气体出口可选地，所述气体注入挡板包括对应所述第一区域的第一部分和对应所述第二区域的第二部分，所述第一部分的通孔数量与所述第二部分的通孔数量相同。可选地，所述第一部分和所述第二部分均包括8个通孔。可选地，所述通孔靠近所述注射帽的入口的直径为2.5-3.5mm，所述通孔远离所述注射帽的出口的直径为9.5-10.5mm。可选地，所述气体入口和所述气体出口沿所述注射帽的纵向方向间隔地设置。可选地，所述通孔沿所述气体注入挡板的纵向方向间隔地设置。本专利技术的实施例还提供了一种外延反应器，包括如上所述的外延气体注入单元和反应腔室，所述外延气体注入单元用于控制引入到所述反应腔室中的气体流动。本专利技术的实施例具有以下有益效果：上述方案中，气体注入挡板包括多个与气体出口对应的通孔，以使得从气体出口排出的气体流过通孔，通孔靠近注射帽的入口的直径小于通孔远离注射帽的出口的直径，这样可以使得注射帽气体出口排出的气体通过气体注入挡板后流速减小，改善了外延反应气体流场，增强气体层流运动的稳定性，使得气体能够充分扩散均匀，尽可能以层流形式流入反应腔室，不仅会确保化学气相沉积反应稳定进行，而且可以改善外延层薄膜厚度均一性，对外延片的产品良率有非常重要的提升作用。附图说明图1为注射帽和气体注入挡板组成外延气体注入单元的结构示意图；图2为相关技术中气体注入挡板的结构示意图；图3为相关技术中注射帽的结构示意图；图4为本专利技术实施例注射帽的结构示意图；图5为本专利技术实施例气体注入挡板的结构示意图；图6为本专利技术实施例气体注入挡板的截面示意图；图7为相关技术中形成的外延层薄膜的示意图；图8为本专利技术实施例形成的外延层薄膜的示意图。附图标记说明如下：1注射帽2气体注入挡板3硅片21相关技术的气体注入挡板41相关技术的通孔11相关技术的注射帽51相关技术的气体入口61相关技术的气体通道12本专利技术实施例的注射帽52本专利技术实施例的气体入口62本专利技术实施例的气体通道22本专利技术实施例的气体注入挡板42本专利技术实施例的通孔71相关技术形成的外延层薄膜72本专利技术实施例形成的外延层薄膜具体实施方式为使本专利技术的实施例要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例的附图，对本专利技术实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本专利技术的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。外延是在抛光片的单晶衬底上，按照衬底的晶向沉积一层排列有序的单晶硅薄层的技术，新生长的单晶层就是外延层，带有外延层的衬底称为外延片。外延层的生长目前大多采用化学气相沉积法(CVD)，CVD制程是借着气体间的化学反应，来形成所需的固态薄膜的技术，因此气体流动对CVD反应影响很大。即外延层沉积过程中，气体的流动速率对外延层的生长有至关重要的作用。气体的流动可分为层流或者紊流。层流是有秩序的流动行为，每个流动层与临近流动层之间的相互运动为平顺的滑移，层与层之间仅以分子等级发生混合作用。而紊流则是一种不规则的流动行为，层与层之间是靠着一圈流体发生混合作用。当流体的运动速度增大时，它将容易由层流变为紊流。这是因为在流体力学里，常用雷诺系数Re来评估流体的流动方式：Re＝Dρv/μ由上式可见，Re与气体的流速v成正比，原料气体的流速越大，外延层的生长速率越快，然而在很大的生长速率下，吸附在晶片上的原子没有足够的时间移动形成单晶层，可能出现原子堆积等等，因而导致厚度不均或者多晶的生长。CVD制程并不希望反应气体是以紊流的方式在反应器内流动，因为紊流在反应器内无秩序杂乱流动，CVD反应形成的沉积层厚度不均，从而影响沉积薄膜的品质。所以影响厚度均匀性的主要因素就是气体流量的稳定性。因此大多数的CVD反应设计，都倾向于使反应气体在层流的形式之下流过硅片表面，以增加CVD反应的稳定性。因此，气体的流速及流量稳定性是保证外延层薄膜的品质、增加CVD反应稳定性的重要因素。外延反应器是生产外延片的关键设备，外延反应器主要用于制造300mm直径的外延晶片。InjectCap(注射帽)和Injectbaffle(气体注入挡板)是外延反应器中的重要部分，InjectCap是将气体管道中的气体接收通入chamber(反应腔室)本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种外延气体注入单元，其特征在于，包括：/n注射帽，所述注射帽包括多个气体入口和多个气体出口，所述气体入口与所述气体出口一一对应连通，每一所述气体入口通过气体管道与气体净化器连通；/n气体注入挡板，所述气体注入挡板包括多个与所述气体出口对应的通孔，以使得从所述气体出口排出的气体流过所述通孔，所述通孔靠近所述注射帽的入口的直径小于所述通孔远离所述注射帽的出口的直径。/n

【技术特征摘要】
1.一种外延气体注入单元，其特征在于，包括：
注射帽，所述注射帽包括多个气体入口和多个气体出口，所述气体入口与所述气体出口一一对应连通，每一所述气体入口通过气体管道与气体净化器连通；
气体注入挡板，所述气体注入挡板包括多个与所述气体出口对应的通孔，以使得从所述气体出口排出的气体流过所述通孔，所述通孔靠近所述注射帽的入口的直径小于所述通孔远离所述注射帽的出口的直径。


2.根据权利要求1所述的外延气体注入单元，其特征在于，至少部分所述气体管道内设置有调节气体管道内气体流量的阀门。


3.根据权利要求1所述的外延气体注入单元，其特征在于，所述注射帽包括有7个气体入口和7个气体出口。


4.根据权利要求3所述的外延气体注入单元，其特征在于，所述注射帽包括第一区域和位于所述第一区域周边的两个第二区域，所述第一区域设置有3个所述气体入口和3个所述气体出口，所述第一区域设置有2个所述气体入口和2个所述气体出口。


5.根据权利要求4所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：张凌云，王力，
申请(专利权)人：西安奕斯伟硅片技术有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61