一种蒸镀坩埚及半导体设备的制作方法

1.本实用新型属于半导体技术领域，特别涉及一种蒸镀坩埚及半导体设备。


背景技术：

2.在半导体制程中，有时需要采用真空热蒸镀的方式，例如为：在真空环境中加热坩埚，使坩埚中的材料气化并从喷射孔中喷射出，从而沉积在基板上，从而在基板上形成薄膜。然而，在蒸镀过程中，由于坩埚的密封性较差，导致少量的升华分子会从坩埚的间隙中漏出，并沉积在坩埚的密合螺纹上，导致材料的浪费，同时导致坩埚的螺纹卡死，给保养维护工作带来不便。


技术实现要素：

3.鉴于上述现有技术的缺陷，本实用新型提出一种蒸镀坩埚和半导体设备，通过增加蒸镀坩埚的密封性，防止蒸发物从间隙漏出，避免蒸发物浪费，同时还可以避免蒸发物在蒸镀坩埚的内螺纹上沉积。
4.为实现上述目的及其他目的，本发明提出一种蒸镀坩埚，包括：
5.坩埚本体，所述坩埚本体内包括多个定位槽；
6.喷嘴，设置在所述坩埚本体上，所述喷嘴包括固定部和喷射部，所述喷射部连接所述固定部，所述固定部的侧壁包括多个定位销，所述定位销设置在所述定位槽内；
7.垫环，设置在所述固定部的侧壁上，且位于所述定位销与所述喷射部之间。
8.进一步地，所述固定部的侧壁包括至少一个蒸镀孔。
9.进一步地，所述喷射部内包括喷射孔，所述喷射孔连接所述蒸镀孔。
10.进一步地，所述喷射孔与所述坩埚本体的内壁之间具有预设距离。
11.进一步地，所述坩埚本体的内壁包括内螺纹，所述内螺纹位于所述坩埚本体的顶部。
12.进一步地，还包括固定螺母，所述固定螺母设置在所述坩埚本体上。
13.进一步地，所述固定螺母的外径小于所述坩埚本体的内径。
14.进一步地，所述固定螺母包括一通孔，所述喷射部套设在所述通孔中。
15.进一步地，所述固定螺母的外侧壁包括外螺纹，所述外螺纹旋入所述内螺纹中。
16.进一步地，所述垫环是石墨纸垫环。
17.进一步地，本实用新型提出一种半导体设备，包括：
18.蒸发腔体；
19.蒸镀坩埚，所述蒸镀坩埚设置在所述蒸发腔体中，所述蒸镀坩埚包括蒸发物；
20.其中，所述蒸镀坩埚包括：
21.坩埚本体，所述坩埚本体内包括多个定位槽；
22.喷嘴，设置在所述坩埚本体上，所述喷嘴包括固定部和喷射部，所述喷射部连接所述固定部，所述固定部的侧壁包括多个定位销，所述定位销设置在所述定位槽内；
23.垫环，设置在所述固定部的侧壁上，且位于所述定位销与所述喷射部之间。
24.综上所述，本实用新型提出一种蒸镀坩埚及半导体设备，由于在喷嘴的侧壁上设置垫环，当将喷嘴上的定位销设置在坩埚本体内的定位槽中，然后通过固定螺母的外螺纹旋入坩埚本体的内螺纹中，由此可以将喷嘴固定在坩埚本体上，因此可以保证垫环同时接触喷嘴和坩埚本体的内壁，从而可以提高蒸镀坩埚的密封性，防止蒸发物从坩埚本体的间隙漏出，避免制程工艺的污染，同时还可以防止蒸发物在坩埚本体的内螺纹上沉积，因此可以方便后续对蒸镀坩埚的维护保养。
附图说明
25.图1：本实用新型中半导体设备的示意图。
26.图2：本实用新型中图1的俯视图。
27.图3：本实用新型中蒸镀坩埚的爆炸图。
28.图4：本实用新型中蒸镀坩埚的整体图。
29.图5：本实用新型中图4在a
‑
a方向的剖面图。
30.图6：本实用新型中图5的局部放大图。
31.图7：本实用新型中半导体设备的另一示意图。
32.图8：本实用新型中半导体系统的示意图。
具体实施方式
33.以下通过特定的具体实例说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点与功效。本实用新型还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本实用新型的精神下进行各种修饰或改变。
34.需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本实用新型的基本构想，遂图式中仅显示与本实用新型中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
35.该实施方式的半导体设备例如可应用为用于制造其中的装置层通过沉积由液体或固体沉积材料所产生的蒸汽或蒸汽的反应产物而形成的半导体装置(诸如存储器或逻辑电路)的气相沉积设备，或者可应用为用于制造诸如有机发光二极管的显示装置的气相沉积设备。当然，半导体设备可根据沉积材料而应用为制备其他光电装置，例如电化学电池、光导电池、光电阻、光电开关、光电晶体管和光电管。
36.如图1
‑
图2所示，本实施例提出一种半导体设备，该半导体设备可包括坩埚本体100、加热部101、喷嘴部102、分隔板104以及隔热板112。
37.如图1所示，在本实施例中，坩埚本体100包括用于在其中容纳沉积材料106的空间。坩埚本体100为包括矩形容器形状的线性源，其中在一个方向上布置有多个单元容纳空间(或袋)。沉积材料106可包括高分子有机材料、低分子有机材料、聚合物、有机材料等。沉积材料106可以处于固态或液态。容纳在坩埚本体100中的沉积材料106可具有在不执行工艺的同时填充大量沉积材料106的结构，以使该工艺可执行较长时间。在另一实施方式中，
在执行工艺的同时可从坩埚本体100的外部供给沉积材料106。
38.如图1所示，一部分坩埚本体100或整个坩埚本体100的材料可选自诸如不锈钢、铝、钛或铜的金属材料、通过其可观察内部的诸如石英或玻璃的材料、以及具有热绝缘效果的诸如陶瓷的材料中的任一种，或者它们的组合。
39.如图1所示，加热部101是用于蒸发容纳在坩埚本体100中的沉积材料106的加热装置。加热部101置于坩埚本体100内部或者附接在坩埚本体100的外表面。在本实施例中，加热部101可以是加热线圈或加热片。在一些实施例中，加热部101可以是另一种加热装置，诸如辐射加热器、循环流体加热器或感应加热器。
40.如图1所示，喷嘴部102包括至少一个喷射孔106，被蒸发的沉积材料106穿过喷射孔106喷射。喷嘴部102可配置成附接至坩埚本体100上。喷嘴部102可包括以下结构，即喷射孔106向上形成在覆盖坩埚本体100的上端的板中以使被蒸发的沉积材料106穿过其喷出。喷射孔106可以设置有分别对应于容纳空间108至111的多个喷射孔。可替换地，可以只形成一个喷射孔106。可以线性地布置所有喷射孔106。喷射孔106的尺寸和/或喷射孔106之间的间隔可以是均匀的，或者可根据喷射孔106的位置而改变。可通过考虑工艺的种类和沉积材料106的性质适当地使用喷嘴部102。
41.如图1所示，分隔板104设置在坩埚本体100的内部以将坩埚本体100分为多个容纳空间108至111。分隔板104阻隔坩埚本体100的内部空间而将坩埚本体100划分为容纳空间108至111，并且可在坩埚本体100的两个侧壁中分别形成沟槽，以使分隔板104通过沟槽插入坩埚本体100中。可以对被划分的容纳空间108至111的尺寸和数量进行多种修改。例如，容纳空间108至111的尺寸可彼此相等或者彼此不同。
42.如图1所示，分隔板104包括开口105以允许容纳空间108至111彼此相连。容纳空间108至111不是完全密封的，而是通过开口105彼此相通。容纳于任一个容纳空间中的沉积材料106可穿过开口105移动至另一相邻的空间。在沉积工艺中，沉积材料106不是均匀地消耗，而是可根据坩埚本体100的内部位置不同地消耗。在这种情况下，沉积材料106穿过开口105移动至相对快速地消耗沉积材料106的容纳空间中。
43.如图1所示，可以通过改变开口105的尺寸或数量来控制沉积材料106的移动量。为此，具有不同尺寸和数量的分隔板104可被预先设置成选择性地布置在坩埚本体100中。例如，具有大尺寸开口105或大量开口105的分隔板可布置在具有相对较大消耗量的沉积材料106的容纳空间中，而具有小尺寸开口105或少量开口105的分隔板可布置在具有相对较小消耗量的沉积材料106的容纳空间中。
44.如图1
‑
图2所示，可通过在坩埚本体100中设置具有不同热导率的分隔板104，来改进容纳空间108至111之间的沉积材料106的不同消耗。此处，分隔板104和坩埚本体100可以具有不同的热导率。例如，分隔板104可包括第一分隔板1041，第二分隔板1042和第三分隔板43。其中，第二分隔板1042具有低于坩埚本体100的第一热导率的第二热导率，第一分隔板1041和第三分隔板43具有高于第一热导率的第三热导率。因此，第二分隔板1042可位于具有大消耗量的沉积材料106的第二容纳空间109与第三容纳空间110之间，第一分隔板1041可位于具有小消耗量的沉积材料106的第一容纳空间108与第二容纳空间109之间，第三分隔板43可位于第三容纳空间110与具有小消耗量的沉积材料106的第四容纳空间111之间。在本实施例中，坩埚本体100可以包括钛，分隔板104可以包括具有高热导率的铜。如此，
具有不同开口105或不同热导率的分隔板104被设置在坩埚本体100中，以便能够改进容纳空间108至111之间的沉积材料106的不同消耗。
45.如图1
‑
图2所示，隔热板112可设置在坩埚本体100的侧部处。例如，当在检测到坩埚本体100的温度均匀性后的坩埚本体100的中心部的温度较高时，具有隔热板112形式的结构可安装在中心部的一侧表面上。在这种情况下，可以通过改变隔热板112的尺寸、材料、厚度和形状来改善坩埚本体100的热梯度。
46.如图3
‑
图4所示，图3显示为蒸镀坩埚10的爆炸图，图4显示为蒸镀坩埚10的整体图。本实施例还提出一种蒸镀坩埚10，该蒸镀坩埚10包括坩埚本体100，垫环113，喷嘴114和固定螺母115。
47.如图3所示，在本实施例中，蒸发物可以放置在坩埚本体100内。坩埚本体100具有耐高温，导热性能好，不易变形且不与待蒸发物发生反应。所述坩埚本体100的材料例如为钛、铜、铝等金属。当然，坩埚本体100的材料例如为石英，陶瓷等材料。该坩埚本体100例如为圆柱状结构。
48.如图3所示，在本实施例中，坩埚本体100的内壁设有内螺纹，内螺纹位于坩埚本体100的顶部，固定螺母115的外侧壁的外螺纹可以旋入内螺纹中，从而将固定螺母115固定在坩埚本体100上。需要说明的是，坩埚本体100的内壁上相对设置有两个定位槽，定位槽位于内螺纹的下方，当将喷嘴114放置在坩埚本体100内时，首先将喷嘴114上的定位销1142放置在定位槽内，从而可以将喷嘴114固定在坩埚本体100中。
49.如图3所示，在一些实施例中，所述坩埚本体100包括相互结合的内壁和外壁，所述内壁由第一材料形成，所述外壁由第二材料形成，所述第一材料的导热率大于所述第二材料的导热率。具体地，所述外壁可以由ti材料形成，所述内壁可以由cu、ag和al中的一种材料或它们的组合形成。这样，由ti形成的外壁可以满足坩埚本体100的强度要求，使得坩埚本体100在高温下不变形；而由cu、ag或al等导热性好的材料形成的内壁则可以保证热量被快速地传递，使得某个位置的温度偏差将迅速地传导到其他区域，从而保证了整个坩埚本体100内壁的温度均匀性，使得与内壁接触的蒸发物可以被均匀地蒸发。此外，内壁材料的选择以不和蒸发物反应为前提。
50.如图3
‑
图6所示，图5显示为图4在a
‑
a方向的剖面图，图6显示为图5的局部放大图。在本实施例中，该蒸镀坩埚10还包括一个或多个垫环113，垫环113位于喷嘴114上，且垫环113接触坩埚本体100，因此可以提高蒸镀坩埚10的密封性。在本实施例中，喷嘴114包括固定部1141和喷射部1142，喷射部1142垂直设置在固定部1141上。喷射部1142可以设置在固定部1141的固定平台上。在固定部1141的侧壁上设有多个定位销1143，定位销1143可以设置在坩埚本体100内的定位槽内，因此可以将喷嘴114放置在坩埚本体100内。本实施例例如在固定部1141的侧壁上设置两个定位销1143，在一些实施例中，还可以设置三个或更多个定位销1143，从而提高喷嘴114的稳定性。
51.如图3所示，在本实施例中，在固定部1141的侧壁上还设置至少一个蒸镀孔1144。蒸镀孔1144朝向坩埚本体100的内壁，但是蒸镀孔1144未接触坩埚本体100，也就是说蒸镀孔1144与坩埚本体100的内壁具有预设距离，例如为1毫米，因此蒸发物可以进入蒸镀孔1144。
52.如图3和图6所示，在本实施例中，垫环113可套设在固定部1141的侧壁上，也就是
垫环113位于定位销1143与固定平台之间，且垫环113未遮挡蒸镀孔1144。然后将定位销1143放置在定位槽内，从而可以保证垫环113与坩埚本体100的内壁接触。在本实施例中，在坩埚本体100的内壁包括内螺纹，且内螺纹位于坩埚本体100的顶部，因此坩埚本体100的顶部的直径大于坩埚本体100底部的直径，因此在坩埚本体100内会形成一凸台，坩埚本体100上的定位槽可以位于凸台上，当喷嘴114上的定位销1143位于定位槽内时，垫环113可以与该凸台接触，也可以说垫环113与坩埚本体100的内壁接触，因此可以提高喷嘴114与坩埚本体100的密封性，因此可以提高蒸镀坩埚10的密封性，有效防止蒸发物通过喷嘴114与坩埚本体100的间隙漏出，防止蒸发物在坩埚本体100的内螺纹上沉积，因此可以防止内螺纹被卡死，方便后续维护保养。在本实施例中，垫环113的材料不会与蒸发物进行反应，例如为石墨纸垫环或其他材料垫环，其他材料垫环不会与蒸发物进行反应。
53.如图5所示，在本实施例中，在喷射部1142内设置有至少一个喷射孔1142a，喷射孔1142a与蒸镀孔1144连接，因此蒸发物可以通过蒸镀孔1144进入喷射孔1142a内，从而在基板上沉积。在本实施例中，该喷嘴114包括一个喷射孔1142a，由于喷射孔1142a的数量较少，坩埚本体100可以具有较小的尺寸，防止在单个坩埚本体100中蒸发物受热不均匀。
54.在本实施例中，喷射孔1142a的径向截面形状可以为多边形形状，例如：三角形、四边形、六边形等。当然也可以为圆形。
55.如图3
‑
图5所示，当喷嘴114放置在坩埚本体100内时，然后将喷射部1142穿过固定螺母115的通孔，然后通过固定螺母115外侧壁的外螺纹旋入坩埚本体100的内壁上的内螺纹，从而将喷嘴114固定在坩埚本体100上。从图5中可以看出，固定螺母115包围喷嘴114的固定部1141。固定螺母115的外径小于坩埚本体100的内径，当固定螺母115无法向下旋转时，则表示固定螺母115已经接触到固定平台，表示固定螺母115已经将喷嘴114固定好。需要说明的是，图5中未显示出外螺纹。
56.如图7所示，在本实施例中，还提出另一种半导体设备20，该半导体设备20包括腔体21，蒸镀坩埚10，蒸镀坩埚10位于腔体21中，蒸镀坩埚10内包括蒸发材料22。当然，在蒸镀坩埚10的侧壁或底部上还可以设置加热器，通过加热器对蒸镀坩埚10加热，蒸发材料22从而进行升华。蒸镀坩埚10的结构可以参阅上述结构。需要说明的是，在腔体21内还可以同时设置三个或更多个蒸镀坩埚10，这些蒸镀坩埚10可以通过分隔板分开。当然，图7中的蒸镀坩埚10可以应用于图1的半导体设备中，例如蒸镀坩埚10可以替换图1中的坩埚本体100，喷嘴部102等部件。当然，图1中的加热部101和隔热板112也可以应用于图7中的半导体设备20中。
57.在一些实施例中，在蒸镀坩埚10的外侧设置有保护壳和加热器，可以利用加热器对蒸镀坩埚10内的蒸镀材料22进行加热，该加热器可以为加热丝，加热丝可以缠绕到蒸镀坩埚10的外表面，该加热丝将蒸镀坩埚100加热，进而将热量传递至保护壳，加热后的保护壳实现对蒸镀材料200的加热。
58.在一些实施例中，在蒸镀坩埚10内还可以包括温度检测件，可以利用温度检测件实时监测坩埚本体100内的温度。例如，可以采用plc进行控制，一旦监测到坩埚本体100内的温度不符合预期值，可以通过plc控制调节加热器的加热电流的大小，以保证坩埚本体100内的温度的适当性与均一性。
59.如图8所示，本实施例还提出一种半导体系统，所述半导体系统包括多个蒸镀坩埚
10，蒸镀坩埚10均匀排列，形成面蒸发源，以便于在整个半导体系统的范围内均匀地蒸发蒸镀材料，从而均匀地实施镀膜。在本实施例中，每个蒸镀坩埚10包括移动装置，所述移动装置包括导轨和伺服电机。所述伺服电机驱动蒸镀坩埚10在导轨上移动。从而，便于根据需要移动各个蒸镀坩埚10，并且有利于形成预定的线蒸发源或面蒸发源。并且，所述伺服电机通过导线连接到控制装置，如pc机，从而，可以通过控制装置来控制伺服电机的驱动。
60.综上所述，本实用新型提出一种蒸镀坩埚及半导体设备，由于在喷嘴的侧壁上设置垫环，当将喷嘴上的定位销设置在坩埚本体内的定位槽中，然后通过固定螺母的外螺纹旋入坩埚本体的内螺纹中，由此可以将喷嘴固定在坩埚本体上，因此可以保证垫环同时接触喷嘴和坩埚本体的内壁，从而可以提高蒸镀坩埚的密封性，防止蒸发物从坩埚本体的间隙漏出，避免制程工艺的污染，同时还可以防止蒸发物在坩埚本体的内螺纹上沉积，因此可以方便后续对蒸镀坩埚的维护保养。
61.以上描述仅为本技术的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明，本领域技术人员应当理解，本技术中所涉及的实用新型范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述实用新型构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案，例如上述特征与本技术中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。
62.除说明书所述的技术特征外，其余技术特征为本领域技术人员的已知技术，为突出本实用新型的创新特点，其余技术特征在此不再赘述。