进气装置以及半导体加工设备的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及半导体加工技术领域，具体地，涉及一种进气装置以及半导体加工设备。
【背景技术】
[0002]化学气相沉积外延生长的基本原理是将反应气体输送到反应腔室内，并通过加热等方式使反应气体在衬底表面发生化学反应，获得的生长原子淀积在衬底表面上，并生长形成单晶层薄膜。在进行化学气相沉积外延生长的过程中，通常借助气体输运和控制系统(包含管道、流量及阀门等)来保证及时准确地向反应腔室内输运反应气体。
[0003]为了满足生长薄膜所需的掺杂均匀、厚度均匀等的要求，提高薄膜的浓度和厚度均匀性，需要衬底表面附近存在均匀分布的气流场、温场和浓度场，这就要求在生长过程中，气体输运和控制系统能够保证反应气体被输运到衬底表面各个区域的反应物及掺杂物的速率相等，以及使气流场保持均匀平行层流状态，以避免气流场产生任何波动、湍流和对流涡旋。
[0004]目前，主流的外延生长设备的进气方式为水平进气。如图1所示，为现有的外延生长设备的结构简图。外延生长设备包括反应腔室10和进气装置13，其中，在反应腔室10内设置有石墨托盘11，用于承载被加工工件；进气装置13通过进气法兰12固定在反应腔室10的一侧，用于通过进气法兰12的内部通道向反应腔室10内水平通入反应气体。此外，在反应腔室10的与进气法兰12相对的另一侧设置有排气法兰14，用于排出反应腔室内的气体。在进行工艺的过程中，腔室内部的气流方向如图1所示的箭头方向，即:反应气体自进气装置13沿水平方向流入反应腔室10，并在经过石墨托盘11时与其上的被加工工件发生化学反应，反应后的气体随载气一起自排气法兰14排出反应腔室10。
[0005]下面对进气装置13进行详细描述。具体地，图2为现有的进气装置的装配图。图
3为现有的进气装置的立体图。请一并参阅图1-3，进气装置13包括3路进气管(包括一路中央进气管151和两路边缘进气管152)、3个分流槽(包括一个中央分流槽171和两个边缘分流槽172)、28路进气通道和28个调节阀16。其中，中央进气管151设置在中央分流槽171的中心位置处，用于向中央分流槽171内通入反应气体；两路边缘进气管152对应地分别设置在两个边缘分流槽172的中心位置处，用于分别向两个边缘分流槽172内通入反应气体；3路进气管的流量可以借助MFC进行控制。进气通道用于将分流槽内的反应气体输送至反应腔室内，具体地，每路进气通道132具有进气口 132和出气口 133，其中，位于中部的16路进气通道的进气口 132位于中央分流槽171内；位于边缘的6路进气通道的进气口132分别位于两个边缘分流槽172内；并且，28路进气通道的出气口 133沿水平方向间隔设置，且每个出气口 133水平设置，用以沿水平方向喷出反应气体。28个调节阀16用于对应地分别独立地调节28路进气通道的流量。
[0006]上述进气装置在实际应用中不可避免地存在以下问题，即:图4为每路进气通道的进气口的流速图。图5为反应腔室的流速分布图。由图4和图5可知，由于进气管设置在分流槽的中心位置处，这使得反应气体在进入分流槽内后会首先进入中间的进气口，且向边缘的进气口扩散的速度较慢，导致中间的进气口的流速高于边缘的进气口，并且由于中间的进气口的流量较大，还会导致反应气体自中间的出气口的喷射距离大于边缘的出气口，从而造成到达工艺位置的反应气体分布不均匀。该现象针对位于中部的16路进气通道尤为明显。
[0007]虽然可以利用28个调节阀16单独调节28路进气通道的流量，以补偿各路进气通道的进气口的流速差异，但是，这种调节方式不仅工作量大且复杂，而且由于每路进气通道的进气口的关闭均会对反应腔室的气流均匀性产生整体影响，工艺变量过多，因而不利于工艺的稳定控制，且调节的有效性及效率不高，很难满足连续的生产要求。
【发明内容】
[0008]本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提出了一种进气装置以及半导体加工设备，其可以使反应气体同时到达工艺位置，从而可以使反应气体在反应腔室的工艺位置的分布趋于均匀。
[0009]为实现本发明的目的而提供一种进气装置，其包括多路进气通道以及通过所述进气通道向反应腔室提供反应气体的进气管，所述多路进气通道位于所述反应腔室的一侧，且相对于所述反应腔室在水平方向上均匀排布；每路进气通道包括相互串接的进气口和出气口，所述进气口与所述进气管连接；所述出气口与所述反应腔室连接，并且所述出气口沿水平方向朝向所述反应腔室内喷出反应气体，根据各个出气口之间反应气体的流速差异，分别设置各个出气口的长度，以使自各个出气口喷出的反应气体同时到达所述反应腔室的工艺位置。
[0010]其中，各个出气口的进气端与所述反应腔室之间的水平间距相等；并且在所有出气口中，最中央的出气口的长度最小；最边缘的出气口的长度最大；其余出气口的长度自最中央的出气口向最边缘的出气口按预设规则依次增大。
[0011]优选的，所述预设规则被设置为:所有出气口的出气端在水平面上的投影之间的连线形状包括折线、拱形线或者波浪线。
[0012]其中，各个出气口的进气端与所述反应腔室之间的水平间距相等；并且所述多路进气通道被依次划分为多组通道组，在同一通道组的所有出气口中，最中央的出气口的长度最小；最边缘的出气口的长度最大；其余出气口的长度自最中央的出气口向最边缘的出气口按预设规则依次增大。
[0013]优选的，所述预设规则被设置为:各个出气口的出气端在水平面上的投影之间的连线形状包括折线、拱形线或者波浪线。
[0014]其中，所述通道组包括一组中央通道组，以及位于该中央通道组两侧的两组边缘通道组，其中所述中央通道组的位置与所述工艺位置的中心区域相对应；所述两组边缘通道组的位置分别与所述工艺位置的两个边缘区域相对应。
[0015]优选的，所述进气装置还包括分流槽，所述分流槽的数量与所述通道组的数量相对应，在同一通道组中，各个进气口的进气端和与该通道组相对应的分流槽相连通；所述进气管包括一个中央进气管和两个边缘进气管，其中所述中央进气管和与所述中央通道组相对应的分流槽连接；所述两个边缘进气管对应地分别和与所述两组边缘通道组相对应的两个分流槽连接。
[0016]优选的，所述进气装置还包括装置本体和柱状管件，在所述装置本体内设置有相互串接的第一通道和第二通道；所述柱状管件的数量与所述进气通道的数量相对应；并且，所述柱状管件水平设置，且所述柱状管件的远离所述反应腔室的一端一一对应地与所述第二通道串接；所述进气口即为所述第一通道；所述出气口由所述第二通道和所述柱状管件串接形成。
[0017]优选的，所述进气装置还包括装置本体，在所述装置本体内设置有相互串接的第一通道和第二通道；所述进气口即为所述第一通道；所述出气口即为所述第二通道。
[0018]作为另一个技术方案，本发明还提供一种半导体加工设备，其包括反应腔室以及用于向所述反应腔室提供反应气体的进气装置，所述进气装置采用了本发明提供的上述进气装置。
[0019]本发明具有以下有益效果:
[0020]本发明提供的进气装置，其通过根据各个出气口之间反应气体的流速差异，分别设置各个出气口的长度，即，使自各个出气口喷出的反应气体流动至反应腔室的工艺位置的路程不同，可以补偿自各个出气口喷出的反应气体到达反应腔室的工艺位置的时间，即，使反应气体同时到达工艺位置，从而可以使反应气体在反应腔室的工艺位置的分布趋于均匀。此外，本发明提供的进气装置无需利用调节阀单独调节各路进气通道的流量，而仅依靠自身结构即可实现使反应气体在反应腔室的工艺位置的分布趋于均匀，从而可以提高调节的有效性及效率，进而可以提