喷淋头及化学气相沉积设备制造技术

本发明专利技术公开了一种喷淋头。包括顶板和气体分配板，所述顶板与所述气体分配板之间限定气体扩散腔；所述气体分配板具有多个贯穿所述气体分配板的出气通道，连接所述气体扩散腔，所述喷淋头还包括隔板；所述隔板设置在所述顶板与所述气体分配板之间，所述隔板将所述气体扩散腔在平行所述气体分配板的平面上间隔成至少两个气体扩散区；至少两个进气管路分别独立向所述至少两个气体扩散区输入气体。如此便可有效的控制气体的分布，获得符合要求的气流场。本发明专利技术还公开了一种包括所述喷淋头的化学气相沉积设备，可以获得良好的沉积效果，得到高质量膜层。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体设备，特别是一种喷淋头及包括该喷淋头的化学气相沉积设备。
技术介绍
化学气相沉积工艺中，通常是由喷淋头(showerhead),提供相应的反应气体,具体的，所述反应气体采用喷淋头在控制系统控制下提供给位于化学气相沉积设备的反应腔中的基片，所述控制系统包括多路管路，每一路管路向喷淋头提供一种反应气体，通过喷淋头的小孔实现多种反应气体到达基片上，然后在基片上生长出所需要的结构。化学气相沉积设 备的反应腔中，基片位于托盘上，基片和托盘与喷淋头相对设置。在实际生产中，位于托盘边缘的部分基片的外延工艺的生长速率小于位于托盘中心的部分基片的外延工艺的生长速率，这将导致膜层生长不均匀，达不到所需要的结构，也容易造成需要较多的反应气体，甚至额外的工艺来处理生长不均匀的问题。如果能调节托盘上方的气流场分布，可以实现利用托盘上方的气流场的分布对外延工艺的生长速率进行调节，但是目前各个小孔的气体流速一致，是无法进行调节的。目前在喷淋头中，已存在将其上的小孔设置成大小不同的结构，从而使得气体能够以不同的流量流出，但是这种设计灵活性差，比如在不同气泵功率下，就很难保证依然达到气体在流出小孔后有着较均匀的分布。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种喷淋头及包括该喷淋头的化学气相沉积设备，以解决现有技术中气体分布不可控的问题。为解决上述技术问题，本专利技术提供一种喷淋头，包括顶板和气体分配板，所述顶板与所述气体分配板之间限定气体扩散腔；所述气体分配板具有多个贯穿所述气体分配板的出气通道，连接所述气体扩散腔，所述喷淋头还包括隔板；所述隔板设置在所述顶板与所述气体分配板之间，所述隔板将所述气体扩散腔在平行所述气体分配板的平面上间隔成至少两个气体扩散区；至少两个进气管路分别独立向所述至少两个气体扩散区输入气体。本专利技术还提供另一种喷淋头，包括顶板和气体分配板，所述顶板与所述气体分配板之间限定气体扩散腔；所述气体分配板具有多个贯穿所述气体分配板的出气通道，所述出气通道连接所述气体扩散腔，所述喷淋头还包括隔板；所述隔板设置在所述顶板与所述气体分配板之间，所述隔板将所述气体扩散腔在平行所述气体分配板的平面上间隔成至少两个气体扩散区；至少两个气体流量独立控制的进气管路分别所述至少两个气体扩散区。本专利技术还提供一种化学气相沉积设备，其包括反应腔，设置在所述反应腔顶部的喷淋头，和设置在所述反应腔底部且与所述喷淋头相对设置的承载台，所述承载台能够相对喷淋头旋转，所述喷淋头为如上所述的喷淋头。本专利技术提供的喷淋头，采用了至少一个隔板，将气体扩散腔分割成多个气体扩散区，这样能够使得气体分布到不同的区域中，能够有效地控制气体的分布，这也就利于透出喷淋头后的气流场的分布能够满足不同的需求。包含如上所述的喷淋头的化学气相沉积设备，在化学气相沉积过程中，能够获得更好的沉积效果，避免了不同区域沉积率不同的问题，从而使得沉积均匀，获得高质量的膜层。附图说明图1为本专利技术第一实施方式的喷淋头的结构剖视图；图2为本专利技术第一实施方式的喷淋头的结构示意图；图3为本专利技术另一实施方式的喷淋头的结构示意图；图4为本专利技术另一实施方式的喷淋头的结构示意图；图5为本专利技术另一实施方式的喷淋头的结构示意图。具体实施方式 由
技术介绍
中所记载的内容可知，现有技术的喷淋头存在气体分布不可控的问题。本专利技术的核心思想在于，通过引入至少一个隔板，将喷淋头划分成多个区域，从而可以实现气体的分区控制，能够获得适应需求气流场。请参考图1，本专利技术提供一种喷淋头，包括顶板11和气体分配板12，所述顶板11与所述气体分配板12之间限定气体扩散腔10 ;所述气体分配板12具有多个贯穿所述气体分配板12的出气通道13，连接所述气体扩散腔10，气体通过所述出气通道13形成气流场；所述喷淋头还包括隔板20 ;所述隔板20设置在所述顶板11与所述气体分配板12之间，所述隔板20将所述气体扩散腔10在平行所述气体分配板12的平面上间隔成至少两个气体扩散区；至少两个进气管路31、32、33分别独立向所述至少两个气体扩散区输入气体。图1中以采用了两个隔板20为例，第一隔板21和第二隔板22将所述气体扩散腔10间隔成第一气体扩散区101、第二气体扩散区102及第三气体扩散区103，所述三个气体扩散区依次相包绕。所述进气管路31、32、33的一端分别对应所述三个气体扩散区，所述进气管路31、32、33的另一端皆连通于总管路30，所述总管路30与气源连通，以提供气体。优选的，所述喷淋头还包括设置于总管路30及进气管路31、32、33上的控制单元40，所述控制单元40优选的由质量流控制器(MFC)和压力控制器(PC)组成，用于调控对应气体扩散区的气体流速和流量。所述隔板20以采用抗刻蚀材料，且不与反应气体发生反应为佳，比如所述隔板20可以为陶瓷、不锈钢等材料制得。优选地，所述隔板20的材料为具有微小间隙的材质，具体的，所述隔板20的材料可以是至少使得氢气分子能够透过，而分子大于氮气的气体分子不能够透过的材料，如:所述隔板材料使得氢气或氦气分子能够透过。如所述隔板20的材料为特氟龙，这样作为载体气体的氢气或氦气等小分子就容易通过隔板使得各个气体扩散区101、102、103之间的压力达到平衡状态，这是由于作为载气的氢气或氦气的含量通常较大，容易在各个区域之间产生压力差，容易对隔板造成损坏，也不利于气体以相对缓和的速率透出气体扩散腔，形成平稳气流场。考虑到气流场的分布，所述喷淋头优选为呈圆盘或圆环型，所述至少两个气体扩散区从位置关系上包括相邻的内气体扩散区和外气体扩散区，所述外气体扩散区围绕所述内气体扩散区，对于三个以上的气体扩散区，所述相邻的内气体扩散区和外气体扩散区应当理解为相对而言，如图1中所示，所述第一气体扩散区101和第二气体扩散区102分别为相邻的内气体扩散区和外气体扩散区，所述第二气体扩散区和第三气体扩散区103分别为相邻的内气体扩散区和外气体扩散区。请参考图2，所述第一隔板211和第二隔板221为圆形，且其中心重合或基本重合，以便将气体扩散腔10划分为相包绕的圆盘和圆环区域，即第一气体扩散区101为圆盘状，第二气体扩散区102和第三气体扩散区103为圆环状，从而能够达到控制气体扩散腔10中气体的分布，进而使得气流场符合或者接近所需要的标准。本实施方式以需要两路气体为例，采用了两条总管路30，在其他可行的实施方式中，可以视需要改动总管路30的数量，以满足CVD工艺的需要。所述与每条总管路30连接的进气管路31、32、33优选为一一对应于气体扩散区，即每条总管路30只通过一个进气管路与一个气体扩散区相连接；也可以是每条总管路30通过多个进气管路与一个气体扩散区相连接，这可以适用于对气体流量需求较大的情况下。在其他实施方式中，所述内气体扩散区还可以具有沿所述喷淋头的径向向外的突出部，所述突出部的尺寸沿径向向外逐渐变小，如此，当正对所述喷淋头的衬底或衬底承载座旋转时，可使喷淋头分布到所述旋转的衬底或衬底承载座气体浓度沿所述喷淋头的径向向外围渐变。具体的，请参考图3 图5，其分别为本专利技术优选的实施方式。在图3中，所述内气体扩散区的外边缘呈星形，即第一隔板212和第二隔板222的形状皆为星形。在图4中，所述内气体扩散区的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种喷淋头，包括顶板和气体分配板，所述顶板与所述气体分配板之间限定气体扩散腔；所述气体分配板具有多个贯穿所述气体分配板的出气通道，所述出气通道连接所述气体扩散腔，其特征在于：所述喷淋头还包括隔板；所述隔板设置在所述顶板与所述气体分配板之间，所述隔板将所述气体扩散腔在平行所述气体分配板的平面上间隔成至少两个气体扩散区；至少两个进气管路分别独立向所述至少两个气体扩散区输入气体。

【技术特征摘要】
1.一种喷淋头，包括顶板和气体分配板，所述顶板与所述气体分配板之间限定气体扩散腔；所述气体分配板具有多个贯穿所述气体分配板的出气通道，所述出气通道连接所述气体扩散腔，其特征在于:所述喷淋头还包括隔板；所述隔板设置在所述顶板与所述气体分配板之间，所述隔板将所述气体扩散腔在平行所述气体分配板的平面上间隔成至少两个气体扩散区；至少两个进气管路分别独立向所述至少两个气体扩散区输入气体。2.如权利要求1所述的喷淋头，其特征在于，所述喷淋头呈圆盘或圆环型。3.如权利要求2所述的喷淋头，其特征在于，所述至少两个气体扩散区依次相包绕。4.如权利要求3所述的喷淋头，其特征在于，所述至少两个气体扩散区为至少两个相互包绕的圆盘或圆环区域。5.如权利要求3所述的喷淋头，其特征在于，所述至少两个气体扩散区包括相邻的内气体扩散区和外气体扩散区，所述外气体扩散区围绕所述内气体扩散区，所述内气体扩散区具有沿所述喷淋头的径向向外的突出部，所述突出部的尺寸沿径向向外逐渐变小。6.如权利要求5所述的喷淋头，其特征在于，所述内气体扩散区的外边缘呈星形、莲花形或紫荆花型。7.如权利要求1所述的喷淋头，其特征在于，所述隔板的材料为抗刻蚀材料。8.如权利要求7所述的喷淋头，其特征在于，所述隔板的材料为陶瓷或不锈钢。9.如权利要求7所述的喷淋头，其特征在于，所述隔板的材料为至少氢气分子能够透过，而分子大...

【专利技术属性】
技术研发人员：乔徽，
申请(专利权)人：光达光电设备科技嘉兴有限公司，
类型：发明
国别省市：