化学气相沉积设备的进气结构、进气方法及设备技术

本发明专利技术提供的化学气沉积设备的进气结构和进气方法的技术方案中，通过利用浓度检测单元检测进气管路上源气体的当前浓度值，并利用控制单元根据该当前浓度值和目标浓度值控制流量调节单元调节工艺气体的流量值，可以调节反应腔室中的工艺气体的质量，以使工艺气体中的源气体的质量等于目标质量。这样，可以实现在不同时刻制备衬底时反应腔室中的工艺气体中源气体的质量一致，从而保证反应腔室中硅片生长速率的一致性，提高硅片的厚度一致性，进而提高产品良率。另外，本发明专利技术还提供了一种化学气相沉积设备。

【技术实现步骤摘要】
化学气相沉积设备的进气结构、进气方法及设备
本专利技术属于半导体制造
，具体涉及一种化学气相沉积设备的进气结构、进气方法及应用化学气相沉积设备的进气结构的化学气相沉积设备。
技术介绍
化学气相沉积外延生长是将反应气体输送到反应腔室，通过加热等方式，使生长原子沉积在衬底上，长出单晶层。气相外延生长过程示意图如图1。TCS(SiHCl3)作为一种硅外延所需的工艺气体，以液态的形式存放在鼓泡器中，通过氢气携带的方式将其携带进入反应腔室进行化学反应。氢气所携带的TCS的质量，会影响单晶的生长速率和厚度均匀性。图2为相关技术中一种常见的TCS进气结构的示意图。如图2所示，在硅外延工艺中，控制器6通过控制管路中的质量流量控制器3来控制管路中的TCS的流量，以控制进入到反应腔室5中的TCS的进气量，进而控制单晶生长速率。但在使用上述进气结构的过程中，仍会出现不同时刻制备的硅片的生长速率有差异，甚至同一硅片不同位置的厚度也不一样，从而导致硅片的厚度一致性较差，产品质量下降。综上，如何提出一种提高硅片的厚度一致性的进气结构，成为本领域亟需解决的技术问题。
技术实现思路
本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提出了一种化学气相沉积设备的进气结构、进气方法及应用化学气相沉积设备的进气结构的化学气相沉积设备，其能够提高硅片的厚度一致性。作为本专利技术的一方面，本专利技术提供了一种化学气相沉积设备的进气结构，包括进气管路，所述进气管路用于将包括源气体和载气的工艺气体输送至所述化学气相沉积设备的反应腔室中，所述进气结构还包括浓度检测单元、流量调节单元和控制单元；其中，所述浓度检测单元设置在所述进气管路上，用于检测所述进气管路中所述源气体的当前浓度值，并发送至所述控制单元；所述流量调节单元用于调节所述工艺气体的当前流量值；所述控制单元用于根据所述源气体的当前浓度值和所述源气体的目标浓度控制所述流量调节单元调节所述工艺气体的流量值，以调节所述反应腔室中的所述源气体的质量，使之等于目标质量。可选地，所述流量调节单元包括第一质量流量控制器，所述第一质量流量控制器设置在所述进气管路上。可选地，所述进气结构还包括鼓泡器和载气管路，其中，所述鼓泡器用于存储液态的所述源气体，所述鼓泡器的出气端与所述进气管路的进气端连接；所述载气管路的出气端与所述鼓泡器的进气端连接，用以将所述载气输送至所述鼓泡器中。可选地，所述流量控制单元包括第二质量流量控制器，所述第二质量流量控制器设置在所述载气管路上。作为本专利技术的第二方面，本专利技术提供了一种进气方法，其采用本专利技术提供的化学气相沉积设备的进气结构将包括源气体和载气的工艺气体输送至所述化学气相沉积设备的反应腔室中，所述进气方法包括以下步骤：S1、利用所述浓度检测单元检测所述进气管路中所述源气体的当前浓度值；S2、利用所述控制单元根据所述源气体的当前浓度值、所述源气体的预设的目标浓度值和所述工艺气体的当前流量值计算得到所述工艺气体的目标流量值；S3、利用所述控制单元控制所述流量调节单元调节所述工艺气体的当前流量值，以调节所述反应腔室中的所述源气体的质量，使之等于目标质量。可选地，当化学气相沉积设备的进气结构还包括第二质量流量控制器，所述第二质量流量控制器设置在所述载气管路上时，将工艺气体输送至所述化学气相沉积设备的反应腔室中；在所述步骤S3中，利用所述控制单元控制所述第二质量流量控制器调节所述载气的当前流量值。可选地，在所述步骤S2中，具体包括：S21、判断所述源气体的当前浓度值是否等于预设的所述目标浓度值，若等于，则维持所述工艺气体的当流量值，若不相等，则进入所述步骤S3。可选地，在所述步骤S2中，在步骤S21之前，还包括：S20、判断所述源气体的当前浓度值是否在第一浓度值与第二浓度值的区间范围内，若不在，则停止进气；若在，则进行所述步骤S21；其中，所述第一浓度为源气体的浓度下限值，且所述第一浓度值小于所述目标浓度值，所述第二浓度值为源气体的浓度上限值，且所述第二浓度值大于所述目标浓度值。可选地，在所述步骤S3之后，还包括：S4、判断工艺是否结束，若结束，则停止进气，若未结束，则返回所述步骤S1。本专利技术提供的化学气沉积设备的进气结构和进气方法的技术方案中，利用浓度检测单元检测进气管路上源气体的当前浓度值，并利用控制单元根据源气体的当前浓度值和源气体的目标浓度值控制流量调节单元调节工艺气体的流量值，可以调节反应腔室中的源气体的质量，以使工艺气体中源气体的质量等于目标质量。这样，可以实现在不同时刻制备衬底时反应腔室中的源气体的质量一致，从而保证反应腔室中硅片生长速率的一致性，提高硅片的厚度一致性，进而提高产品良率。本专利技术提供的化学气相沉积设备，其通过采用本专利技术提供的上述进气机构，可以实现在不同时刻制备衬底时反应腔室中的源气体的质量一致，从而保证反应腔室中硅片生长速率的一致性，提高硅片的厚度一致性，进而提高产品良率。附图说明图1为气相外延生长的示意图；图2为相关技术中一种常见的TCS进气结构的示意图；图3为本专利技术第一实施例提供的化学气相沉积设备的进气结构的结构示意图；图4为本专利技术第二实施例提供的化学气相沉积设备的进气结构的结构示意图；图5为本专利技术第三实施例提供的进气方法的流程框图；图6为本专利技术第四实施例提供的进气方法的流程框图。其中：10-进气管路；21、22-气动阀；23-手动阀；31-第一质量流量控制器；32-第二质量流量控制器；50-反应腔室；60-控制单元；70-浓度检测单元；80-载气管路；90-鼓泡器。具体实施方式为使本领域的技术人员更好地理解本专利技术的技术方案，下面结合附图来对本专利技术提供的化学气相沉积设备的进气结构、进气方法及化学气相沉积设备进行详细描述。如图3所示，本专利技术第一实施例提供了一种化学气相沉积设备的进气结构。该进气结构包括进气管路10，进气管路10用于将工艺气体输送至化学气相沉积设备的反应腔室50中。在本实施例中，工艺气体包括源气体和载气，为二者的混合气体。源气体为在反应腔室中发生化学反应的气体，载气为携带着源气体进入反应腔室，但不进行化学反应的气体。可选地，源气体包括SiHCl3。可选地，载气包括H2。下面将以源气体为SiHCl3，载气为H2为例，对进气结构的具体实施方式进行详细说明。相关技术中，只监控进气管路中工艺气体的流量，往往会出现在同一批次硅片制作中，虽然进气管路中的工艺气体流量是一致的，但工艺气体进入反应腔室中的源气体的实际进气量仍然会发生变化的情况，进而导致硅片之间的生长速率有差异。实际上，只有保证源气体进入反应腔室50中的质量保持不变，才能真正达到生长速率保持一致的目的。基于此，本实施例提供的进气结构，其可以通过检测进气管路10中的源气体的浓度来调节工艺气体的流量本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种化学气相沉积设备的进气结构，包括进气管路，所述进气管路用于将包括源气体和载气的工艺气体输送至所述化学气相沉积设备的反应腔室中，其特征在于，所述进气结构还包括浓度检测单元、流量调节单元和控制单元；其中，/n所述浓度检测单元设置在所述进气管路上，用于检测所述进气管路中所述源气体的当前浓度值，并发送至所述控制单元；/n所述流量调节单元用于调节所述工艺气体的当前流量值；/n所述控制单元用于根据所述源气体的当前浓度值和所述源气体的目标浓度控制所述流量调节单元调节所述工艺气体的流量值，以调节所述反应腔室中的所述源气体的质量，使之等于目标质量。/n

【技术特征摘要】
1.一种化学气相沉积设备的进气结构，包括进气管路，所述进气管路用于将包括源气体和载气的工艺气体输送至所述化学气相沉积设备的反应腔室中，其特征在于，所述进气结构还包括浓度检测单元、流量调节单元和控制单元；其中，
所述浓度检测单元设置在所述进气管路上，用于检测所述进气管路中所述源气体的当前浓度值，并发送至所述控制单元；
所述流量调节单元用于调节所述工艺气体的当前流量值；
所述控制单元用于根据所述源气体的当前浓度值和所述源气体的目标浓度控制所述流量调节单元调节所述工艺气体的流量值，以调节所述反应腔室中的所述源气体的质量，使之等于目标质量。


2.根据权利要求1所述的化学气相沉积设备的进气结构，其特征在于，所述流量调节单元包括第一质量流量控制器，所述第一质量流量控制器设置在所述进气管路上。


3.根据权利要求2所述的化学气相沉积设备的进气结构，其特征在于，所述进气结构还包括鼓泡器和载气管路，其中，
所述鼓泡器用于存储液态的所述源气体，所述鼓泡器的出气端与所述进气管路的进气端连接；
所述载气管路的出气端与所述鼓泡器的进气端连接，用以将所述载气输送至所述鼓泡器中。


4.根据权利要求3所述的化学气相沉积设备的进气结构，其特征在于，所述流量控制单元包括第二质量流量控制器，所述第二质量流量控制器设置在所述载气管路上。


5.一种进气方法，其特征在于，采用权利要求1至4中任意一项所述的化学气相沉积设备的进气结构将包括源气体和载气的工艺气体输送至所述化学气相沉积设备的反应腔室中，所述进气方法包括以下步骤：
S...

【专利技术属性】
技术研发人员：商家强，
申请(专利权)人：北京北方华创微电子装备有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11