一种用于CVD设备的反应室涡轮结构的制作方法

本发明涉及机械结构技术领域，具体涉及一种用于cvd设备的反应室涡轮结构。

背景技术：

当前半导体行业，化学气相沉积(chemicalvapordeposition，简称为cvd，广泛应用于各集成电路中，随着要求越来越高，相关技术也越来越成熟。

初代半导体的性能的探索已经非常成熟，然而一些固有的缺点却无法逾越，如光学性能、高压高频性能等。与此同时所谓第三代半导体(宽禁带半导体)以其恰好弥补si材料的不足而逐步受到半导体行业青睐，成为继si之后最有前景的半导体材料。

随着5g、汽车等新市场出现，sic/gan不可替代的优势使得相关产品的研发与应用加速；随着制备技术的进步，sic与gan器件与模块在成本上已经可以纳入备选方案内，需求拉动叠加成本降低，sic/gan的时代即将到来。

目前，在碳化硅材料的制作工艺上，存在非常多的难点，均匀性和压力控制制约着材料生长的良率及产能，当前市面上成熟的碳化硅材料工艺为单片生长，在当前的技术水平下无法进一步的提高良率，一次工艺的生长时间也相对较长，即使全自动化连续生产的设备也无法带来明显的产能提高，因此，一次工艺完成多片材料生长的结构是当前研究的主要方向。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种用于cvd设备的反应室涡轮结构，以解决上述背景技术中存在的问题。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案为：一种用于cvd设备的反应室涡轮结构，包括腔室，所述腔室内设置有旋转支撑柱，所述旋转支撑柱沿着轴向方向均匀设置有多个叶片，所述叶片上设置有凹槽，通过所述凹槽安装有晶圆，所述旋转支撑柱还设置有气体分流板，所述气体分流板设于所述叶片的下方；所述气体分流板设置有多个分流孔，所述腔室的底部设置有连通尾气系统的排气孔。

作为本发明的优选方案，所述叶片设置有六个。

作为本发明的优选方案，所述气体分流板以所述旋转支撑柱为旋转中心，周向均匀设置有多个分流孔。

作为本发明的优选方案，所述排气孔设于多个所述分流孔形成的圆弧上。

作为本发明的优选方案，所述腔体还均匀开设有四组出气口。

作为本发明的优选方案，每组所述出气口设置有八个出气孔。

作为本发明的优选方案，所述叶片的倾斜角度为45°-60°。

采用上述技术方案的有益效果是：本发明在腔室侧壁上设计了四排出气孔，出气方向与旋转机构方向一致，可产生辅助的旋转动力，侧壁上出气孔的气体来源与喷淋板的反应气体一致，同时使用气体质量流量计来控制侧壁出气量，同时侧壁孔输出的反应气体也作为补充气体来填补由顶部喷淋板进气未能完全填充的区域，使整片晶圆接触的反应气体浓度更加均匀饱和，使工艺稳定性更加优越。

附图说明

图1为本发明的透视示意图；

图2为本发明的全剖结构示意图；

图3为本发明的立体图。

图中，1、腔室；2、晶圆；3、叶片；4、旋转支撑柱；5、出气孔；6、第二u型导体；7、气体分流板；8、分流孔。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

根据图1、2所示，本实施例提出一种用于cvd设备的反应室涡轮结构，包括腔室1，腔室1内设置有旋转支撑柱4，旋转支撑柱4沿着轴向方向均匀设置有多个叶片3，叶片3上设置有凹槽，通过所述凹槽安装有晶圆2，旋转支撑柱4还设置有气体分流板7，气体分流板7设于所述叶片3的下方；气体分流板7设置有多个分流孔8，腔室1的底部设置有连通尾气系统的排气孔。

叶片3优选设置有六个。

气体分流板7以所述旋转支撑柱4为旋转中心，周向均匀设置有多个分流孔8。

排气孔设于多个所述分流孔8形成的圆弧上。

腔体还均匀开设有四组出气口。

每组所述出气口设置有八个出气孔5。

叶片3的倾斜角度为45°-60°。

本专利为基台可旋转的一种结构，通过改进腔体结构，以旋转支撑柱4为主体，通过涡轮叶片3状的结构利用腔室1内的反应气体进行自转。同时反应气体经过叶片3间隙，在叶片3上固定的晶圆2上生长材料。每个叶片3上承载一张晶圆2，工艺所需的反应气体既作为反应源也作为自转动力源，此结构并不会高速旋转，通过调整叶片3角度、重量、形状和反应气体的流量来控制自转速度，均匀化整个腔室1的气体流场、提高晶圆2和晶圆2之间的均匀性。

主要结构包括：旋转支撑柱4，承载晶圆2的叶片3，抽气环，腔体侧面的补充气出气孔5等。本专利以腔体加喷淋板的半导体腔室1结构为基础，主要反应气体通过喷淋板垂直向下进入腔体。

本专利发明了承载晶圆2的叶片3结构，以旋转支撑柱4为主体，支撑柱固定在腔室1内并通过轴承或其他旋转机构呈自由可旋转状态，支撑柱上连接6枚叶片3，但并不限制叶片3数量，可多层多片，具体实施数量需要根据气体流量，腔室1内的流场整体仿真计算得出。当反应气体沿垂直方向进入腔室1后，会带动叶片3产生动力使旋转机构自转。

额外的，旋转支撑柱4表面可加工出利于气体流导的沟槽，具体实施需根据不同的工艺配方来进行匹配。

本专利在腔室1侧壁上设计了四排出气孔5，出气方向与旋转机构方向一致，可产生辅助的旋转动力，侧壁上出气孔5的气体来源与喷淋板的反应气体一致，同时使用气体质量流量计来控制侧壁出气量，同时侧壁孔输出的反应气体也作为补充气体来填补由顶部喷淋板进气未能完全填充的区域，使整片晶圆2接触的反应气体浓度更加均匀饱和，使工艺稳定性更加优越。图1为本专利的主体结构，包括腔室1，旋转支撑柱4，叶片3连接在支撑柱上，叶片3上有承载晶圆2的凹槽，腔室1上设计了四排侧壁出气孔5，同时腔室1内的气体经分气板由排气孔流出至尾气系统。

图2为本专利的结构截面图，图中的垂直向下指向的箭头代表由喷淋板进入腔室1的反应气体，斜式的箭头代表由侧壁出气孔5进入的反应气体，反应气体的来源相同，配比相同，唯一不同的是分别有单独的流量控制，两种气体为旋转机构产生动力，并流入各晶圆2表面完成工艺反应，混合后的气体经分气板的气孔流入腔室1的排气孔直至尾气系统，分气板的作用使限流使腔室1内的流场更加均匀。

结合本专利所描述结构和示意图，为更加明显的阐述本专利所表达的内容，以一种简单的工艺作为实施例进行说明：以6英寸碳化硅晶圆2为基体，反应气体使用硅烷、乙烷或丙烷，氢气、氮气为辅助气体，反应温度为1600℃，反应时间8小时，生长碳化硅晶圆2外延层。

具体步骤：1、将6张碳化硅晶圆2分别放置在叶片3的凹槽内；2、关闭腔室1盖板，将设备抽至本底压力3、设备升温至1600℃并稳定2分钟；4、开始通入与工艺需求反应气体相同流量的氮气，按照设定好的比例分别通过喷淋板和腔体侧壁，使旋转机构开始自转；5、待5分钟后旋转机构转速稳定，将反应气体按照工艺配方的比例通入腔室1，同时切断关闭氮气；6、腔内的旋转机构使6片晶圆2接触的反应气体较为均匀，同时侧壁上的补充气体可充分的填充遗漏的缝隙，6片晶圆2之间的膜厚均匀性更加一致，进行8小时的工艺沉积后，关闭反应气体，设备开始降温。7、设备可在降温时通入吹扫气体进行降温加速，恢复到室温后开腔取出晶圆2。

以上结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但本发明不限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本发明原理和精神的情况下，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，仍落入本发明的保护范围内。