一种喷淋头安装结构及半导体设备的制作方法

1.本发明涉及半导体技术领域，具体而言，涉及一种喷淋头安装结构及半导体设备。


背景技术：

2.等离子体增强化学气相沉积工艺中，通过气相喷淋头将多种气态原料喷淋至反应腔室内，并通过激发辉光放电使得气态原料电离活化，相互发生化学反应后沉积。喷淋头上设置有激发辉光放电的电极板，因此，为了保证气相化学反应的准确性，保证喷淋头穿出腔壁的位置的密封性及绝缘性至关重要。
3.目前，市面上的半导体设备上配置的喷淋头与反应腔室的腔壁之间的密封性及绝缘性较差，常导致反应腔室内的气相化学反应不准确。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种喷淋头安装结构，其喷淋头与反应腔室的腔壁之间的密封性与绝缘性更好，气相化学反应更加准确。
5.本发明的另一目的在于提供一种半导体设备，其喷淋头与反应腔室的腔壁之间的密封性与绝缘性更好，气相化学反应更加准确。
6.本发明提供一种技术方案：
7.一种喷淋头安装结构，包括反应腔室、喷淋头、密封座及绝缘套管，所述反应腔室的腔壁上贯穿设置有安装孔；
8.所述喷淋头的一端伸入所述反应腔室内，另一端穿过所述安装孔伸出至所述反应腔室的外部；
9.所述密封座套设于所述喷淋头的外侧壁上，并与所述喷淋头的外侧壁密封；
10.所述绝缘套管套设于所述密封座的外侧壁上，并与所述密封座的外侧壁密封；
11.所述绝缘套管伸入所述安装孔内，并与所述腔壁密封。
12.进一步地，所述喷淋头安装结构还包括第一螺母、压管及第一密封圈，所述第一螺母、所述压管及所述第一密封圈均套设于所述喷淋头的外侧壁上；
13.所述第一螺母的一端的内侧壁凸设有第一环垣，所述第一螺母远离所述第一环垣的一端与所述密封座在所述喷淋头的延伸方向上的一端的外侧壁螺纹配合；
14.所述压管容置于所述第一螺母内，且所述压管的一端与所述第一环垣抵持，所述压管远离所述第一环垣的一端与所述第一密封圈的一端抵持，所述第一密封圈远离所述压管的一端与所述密封座抵持。
15.进一步地，所述密封座与所述第一螺母螺纹配合的一端设置有内台阶面，所述压管远离所述第一环垣的一端伸入所述密封座内与所述第一密封圈的一端抵持，所述第一密封圈远离所述压管的一端与所述内台阶面抵持。
16.进一步地，所述内台阶面为锥面，且所述内台阶面靠近所述第一环垣的一端的直径大于远离所述第一环垣的一端的直径。
17.进一步地，所述密封座的外侧壁上凸设有第二环垣，所述第二环垣的一端凹设有第一环槽；
18.所述绝缘套管的内侧壁上凸设有第三环垣，所述第二环垣凹设所述第一环槽的一端与所述第三环垣的一端抵持；
19.所述喷淋头安装结构还包括第二螺母及第二密封圈，所述第二螺母与所述密封座的外侧壁螺纹配合，所述第二螺母与所述第三环垣远离所述第二环垣的一端抵持，所述第二密封圈嵌入所述第一环槽内。
20.进一步地，所述喷淋头安装结构还包括环形垫片，所述环形垫片套设于所述密封座上，所述第二螺母通过所述环形垫片与所述第三环垣远离所述第二环垣的一端抵持。
21.进一步地，所述密封座的外侧壁凹设有第二环槽，所述环形垫片的内缘嵌入所述第二环槽内。
22.进一步地，所述绝缘套管的一端的外侧壁凸设有第四环垣，所述第四环垣通过螺钉与所述腔壁连接，所述第四环垣靠近所述腔壁的一端凹设有第三环槽，所述喷淋头安装结构还包括第三密封圈，所述第三密封圈嵌入所述第三环槽内。
23.进一步地，所述喷淋头安装结构还包括升降螺柱及绝缘连接柱、连接块、第三螺母及第四螺母，所述升降螺柱容置于所述反应腔室内，且所述升降螺柱的一端与所述腔壁连接，所述第三螺母与所述第四螺母均与所述升降螺柱螺纹配合，所述绝缘连接柱的一端与所述喷淋头连接，所述绝缘连接柱远离所述喷淋头的一端与所述连接块连接，所述连接块可滑动的套设于所述升降螺柱上对应所述第三螺母与所述第四螺母之间的位置。
24.本发明还提供一种半导体设备，包括前述的喷淋头安装结构，所述喷淋头安装结构包括反应腔室、喷淋头、密封座及绝缘套管，所述反应腔室的腔壁上贯穿设置有安装孔；所述喷淋头的一端伸入所述反应腔室内，另一端穿过所述安装孔伸出至所述反应腔室的外部；所述密封座套设于所述喷淋头的外侧壁上，并与所述喷淋头的外侧壁密封；所述绝缘套管套设于所述密封座的外侧壁上，并与所述密封座的外侧壁密封；所述绝缘套管伸入所述安装孔内，并与所述腔壁密封。
25.相比现有技术，本发明提供的喷淋头安装结构，喷淋头与密封座之间形成第一级密封，密封座与绝缘套管之间形成第二级密封及第一级绝缘，绝缘套管与墙壁之间形成第三级密封及第二级绝缘。因此，本发明提供的喷淋头安装结构的有益效果包括：具有更好的密封性与绝缘性，气相化学反应更加准确。
附图说明
26.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定。对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
27.图1为本发明的实施例提供的喷淋头安装结构的剖视图；
28.图2为图1中a区域的放大示意图；
29.图3为图2中b区域的放大示意图。
30.图标：100-喷淋头安装结构；110-反应腔室；111-腔壁；112-安装孔；120-喷淋头；
130-密封座；131-内台阶面；132-第二环垣；133-第一环槽；134-第二环槽；140-绝缘套管；141-第三环垣；142-第四环垣；143-第三环槽；150-第一螺母；151-第一环垣；152-压管；153-第一密封圈；160-第二螺母；161-第二密封圈；162-环形垫片；170-第三密封圈；180-升降螺柱；181-绝缘连接柱；182-连接块；183-第三螺母；184-第四螺母。
具体实施方式
31.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
32.因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
33.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
34.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
35.此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
36.在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，“设置”、“连接”等术语应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
37.下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细说明。
38.实施例
39.请参阅图1，图1所示为本实施例提供的喷淋头安装结构100的剖视图。
40.本实施例提供的喷淋头安装结构100，包括反应腔室110、喷淋头120、密封座130及绝缘套管140。反应腔室110的一侧腔壁111上贯穿设置有安装孔112，可以理解的是，腔壁111也可以指反应腔室110的腔盖，安装孔112用于安装喷淋头120。
41.喷淋头120的一端伸入反应腔室110内，另一端穿过安装孔112伸出至反应腔室110的外部。密封座130套设于喷淋头120的外侧壁上，并与喷淋头120的外侧壁密封。绝缘套管140套设于密封座130的外侧壁上，并与密封座130的外侧壁密封。绝缘套管140伸入安装孔112内，并与腔壁111密封。
42.可见，喷淋头120与密封座130之间形成第一级密封，密封座130与绝缘套管140之
间形成第二级密封及第一级绝缘，绝缘套管140与墙壁之间形成第三级密封及第二级绝缘。因此，本实施例提供的喷淋头安装结构100具有更好的密封性与绝缘性，气相化学反应更加准确。
43.请结合参阅图2及图3，图2所示为图1中a区域的放大示意图，图3所示为图2中b区域的放大示意图。
44.喷淋头安装结构100还包括第一螺母150、压管152及第一密封圈153，第一螺母150、压管152及第一密封圈153均套设于喷淋头120的外侧壁上。第一螺母150的一端的内侧壁凸设有第一环垣151，第一螺母150远离第一环垣151的一端与密封座130在喷淋头120的延伸方向上的一端的外侧壁螺纹配合。压管152容置于第一螺母150内，且压管152的一端与第一环垣151抵持，压管152远离第一环垣151的一端与第一密封圈153的一端抵持，第一密封圈153远离压管152的一端与密封座130抵持。
45.在装配密封座130的过程中，先将第一螺母150、压管152、第一密封圈153及密封座130套设于在喷淋头120的外侧壁上，并使得第一密封圈153与压管152处于第一螺母150与密封座130之间。之后，朝靠近密封座130的方向滑动第一螺母150，直至第一螺母150与密封座130设置有外螺纹的一端接触。在此状态下，第一密封圈153与压管152容置于第一螺母150与密封座130围成的空间内。之后旋动第一螺母150使其与密封座130螺纹配合，在此过程中，第一螺母150上设置的第一环垣151推动压管152将第一密封圈153压在密封座130上。
46.由于第一密封圈153具有弹性，在压管152与密封座130的夹持挤压作用下，第一密封圈153发生形变，以填充封堵密封座130与喷淋头120的外侧壁之间的间隙，实现密封座130与喷淋头120之间的密封。由于第一螺母150与密封座130之间通过螺纹配合锁止，保证了压管152能够对第一密封圈153施加持续的作用力，保证了第一密封圈153与密封座130及喷淋管的外侧壁均能够保持紧密贴合，密封效果更加可靠。
47.本实施例中，密封座130与第一螺母150螺纹配合的一端设置有内台阶面131，压管152远离第一环垣151的一端伸入密封座130内与第一密封圈153的一端抵持，第一密封圈153远离压管152的一端与内台阶面131抵持。
48.可见，内台阶面131与密封座130对应的内侧壁及喷淋头120的外侧壁围成限位空间，压管152远离第一环垣151的底端嵌入该限位空间内挤压第一密封圈153变形，第一密封圈153在背离喷淋头120的外侧壁方向上的形变受到限制，使得密封圈与喷淋头120及密封座130的接触面积更大，密封效果更好。
49.为了进一步引导第一密封圈153的形变方向，增加第一密封圈153与密封座130及喷淋头120的外侧壁的接触面积，本实施例中，内台阶面131为锥面，且内台阶面131靠近第一环垣151的一端的直径大于远离第一环垣151的一端的直径。
50.内台阶面131在密封座130的内侧壁与喷淋头120的外侧壁之间形成一个锥形的扩口结构，第一密封圈153容置于该扩口结构内，在压管152的挤压作用下，受到内台阶面131的引导作用，第一密封圈153填充该扩口结构，且有嵌入密封座130内侧壁与喷淋头120外侧壁之间的间隙的形变趋势。可见，在内台阶面131的引导作用下，形变后的第一密封圈153的绝大部分与内台阶面131及喷淋头120贴合，密封效果得到进一步提升。
51.密封座130的外侧壁上凸设有第二环垣132，第二环垣132的一端凹设有第一环槽133。绝缘套管140的内侧壁上凸设有第三环垣141，第二环垣132凹设第一环槽133的一端与
第三环垣141的一端抵持。喷淋头安装结构100还包括第二螺母160及第二密封圈161，第二螺母160与密封座130的外侧壁螺纹配合，第二螺母160与第三环垣141远离第二环垣132的一端抵持，第二密封圈161嵌入第一环槽133内。
52.在对密封座130与绝缘套管140进行装配时，先将密封座130的一端穿过第三环垣141，直至第二环垣132设置第一环槽133的一端与第三环垣141抵持。之后，将第二螺母160旋进密封座130穿过第三环垣141的一端，并逐渐旋紧。在旋紧第二螺母160的过程中，第二螺母160推动第三环垣141远离第二环垣132的一端，使得第二环垣132与第三环垣141挤压第二密封圈161变形。由于第二螺母160与密封座130的螺纹锁止作用，实现了对密封座130的外侧壁与绝缘套管140的内侧壁之间的可靠密封。
53.本实施例中，绝缘套管140为陶瓷材质，为了防止第二螺母160在旋进过程中损坏绝缘套管140，本实施例中，喷淋头安装结构100还包括环形垫片162，环形垫片162套设于密封座130上，第二螺母160通过环形垫片162与第三环垣141远离第二环垣132的一端抵持。
54.另外，为了进一步提升密封效果，密封座130的外侧壁凹设有第二环槽134，环形垫片162的内缘嵌入第二环槽134内。
55.绝缘套管140的一端的外侧壁凸设有第四环垣142，第四环垣142通过螺钉与腔壁111连接，第四环垣142靠近腔壁111的一端凹设有第三环槽143，喷淋头安装结构100还包括第三密封圈170，第三密封圈170嵌入第三环槽143内。
56.实际上，绝缘套管140由腔壁111的外侧插入安装孔112内，直至第四环垣142与腔壁111的外侧共同挤压第三密封圈170。本实施例中，绝缘套管140与腔壁111通过螺钉连接，在第四环垣142上周向开设有多个供螺钉插入的配合孔，腔壁111的外侧开设有多个螺纹孔，通过旋进多个螺钉，实现绝缘套管140与腔壁111的连接固定，并在旋进过程中使得第四环垣142与腔壁111挤压第三密封圈170变形并锁止，保证绝缘套环的外侧壁与腔壁111之间的可靠密封。
57.请继续参阅图1，喷淋头安装结构100还包括升降螺柱180及绝缘连接柱181、连接块182、第三螺母183及第四螺母184，升降螺柱180容置于反应腔室110内，且升降螺柱180的一端与腔壁111连接，第三螺母183与第四螺母184均与升降螺柱180螺纹配合，绝缘连接柱181的一端与喷淋头120连接，绝缘连接柱181远离喷淋头120的一端与连接块182连接，连接块182可滑动的套设于升降螺柱180上对应第三螺母183与第四螺母184之间的位置。
58.在实际应用中，通过旋动第三螺母183与第四螺母184，能够带动连接块182沿升降螺柱180滑动，连接块182通过绝缘连接柱181带动喷淋头120在反应腔室110内升降运动，以满足不同条件的喷淋需求。本实施例中，绝缘连接柱181采用陶瓷材料，实现了喷淋头120与腔壁111之间的绝缘。
59.综上，本实施例提供的喷淋头安装结构100，具有更好的密封性与绝缘性，气相化学反应更加准确。
60.另外，本实施例还提供一种半导体设备，包括前述的喷淋头安装结构100。该半导体设备化学反应更加准确，良品率更高。
61.以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。