一种气相沉积气体喷头结构的制作方法

本发明涉及一种喷头结构，尤其涉及一种气相沉积气体喷头结构。

背景技术：

1、在半导体制造工艺中，经常需要利用化学气相沉积的方法形成膜层，例如氧化硅层、氮化硅层等介质层。

2、cvd工艺常常通过反应类型或者压力来分类，包括低压cvd(lpcvd)，常压cvd(apcvd)，次压cvd(sacvd)，超高真空cvd(uhcvd)，等离子体增强cvd(pecvd)，高密度等离子体cvd(hdpcvd)以及快热cvd(rtcvd)。

3、cvd通常是在反应腔室内进行，首先将包括器件层的晶片放置于反应腔内的基台上，通入反应气体，反应气体被解离成原子、离子，或原子团沉积在晶片表面，然后经由晶粒生长、晶粒聚结，缝道填补等步骤，晶片表面被膜层覆盖，通过控制反应时间，反应温度，气体流速等便可以沉积不同厚度的薄膜。

4、cvd工艺中，温度对于沉积薄膜的质量有相当重要的影响，特别是sacvd工艺，是在高温(大于480℃)高压(100-600torr)条件下反应，其能量来自于加热器产生的热量。

5、然而，现有的cvd工艺中由于加热器所产生的热量会使得部分反应气体在通过喷头时在喷头表面反应沉积，随着反应时间的增加沉积物越积越多，一方面沉积物会堵塞喷头的喷孔，另一方面沉积物会滴落在晶片表面形成缺陷，缺陷的存在不仅影响后续制程而且影响芯片良率。

6、进一步的传统的喷头结构在堵塞发生后，自身难以清理，影响到后续的使用。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种气相沉积气体喷头结构，

2、包括反应腔室1、加热器2和喷头3，加热器2和喷头3位于反应腔室1并且相互配合作用，还具有与喷头3相配合的热交换机构4，加热器2位于反应腔室1中且置于喷头3的下方，热交换机构4与喷头3连接，即冷却剂能够通过管路在热交换机构4与喷头3之间循环；

3、喷头3包括管路段5、喷口段6和冷却段7，管路段5能够供反应气体进入，喷口段6与管路段5连通，反应气体能够通过管路段5到达喷口段6，并从喷口段6处喷出，喷头3能够通过冷却段7与热交换机构4连接，冷却段7能够与管路段5接触配合，对其进行降温冷却；

4、热交换机构4包括冷却剂储存罐体8，冷却剂储存罐体8与冷却段7连接。

5、优选的，管路段5包括进气管路9和定位托盘10，进气管路9与定位托盘10相互连接且定位托盘10位于进气管路9的下方，进气管路9的管身由上至下沿周向均匀开设有喷气通孔组11，反应气体能够进入进气管路9，并从喷气通孔组11喷出，喷口段6套装设置在管路段5上实现安装设置。

6、优选的，喷口段6具有中空柱形结构的喷气管主体12，喷气管主体12穿套设置在进气管路9上并通过定位托盘10实现位置固定，喷气管主体12的内腔中由上至下间隔分布有若干个与喷气通孔组11连通的喷气隔层13，喷口段6的外周具有与喷气隔层13相连通的环形喷气栅格板14，即反应气体能够经由进气管路9、喷气通孔组11到达喷气隔层13，并从环形喷气栅格板14喷出，冷却段7穿套设置在管路段5上，并通过喷口段6实现定位。

7、优选的，冷却段7包括中空冷却套15，中空冷却套15套装设置在进气管路9上并通过喷气管主体12实现定位，中空冷却套15的外壁与内壁之间具有冷却剂隔层16，且中空冷却套15的外壁开有与冷却剂隔层16相连通的进口17与出口18，冷却段7能够通过进口17与出口18与冷却剂储存罐体8相连通。

8、优选的，冷却剂储存罐体8能够通过冷却管道19分别与进口17与出口18实现连通。

9、优选的，管路段5具有的定位托盘10的上端面沿周向均匀开有至少两个定位槽20，喷气管主体12的下端面沿周向均匀开有至少两个与定位槽20相适配的定位柱21。

10、优选的，喷气管主体12的上端面沿周向均匀设置有至少两个定位螺柱22，冷却套15的套身下方具有定位盘23，通过螺栓22穿过定位盘23并与螺母螺纹配合，冷却套15固定设置在喷气管主体12上。

11、借由上述方案，本发明至少具有以下优点：

12、通过本发明技术方案，能够在使用时对喷头进行持续不断的降温冷却，能够通过冷却剂持续有效的降低喷头的温度，从而尽可能避免反应气体在喷头表面受热而发生化学反应，从而出现沉积的问题；

13、进一步的喷头的喷头不是直接朝向，而是周向环形设置的，这样的结构能够更好的实现喷淋效果，保证反应气体能够呈环形且由上至下运动，使用效果更好；

14、而喷头包括管路段、喷口段和冷却段，三者能够独立装配和拆卸，这样的结构能够利于后期的维护，即使喷口段发生堵塞，也能够快速更换，不会出现停工停产情况的发生。

15、上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

技术特征：

1.一种气相沉积气体喷头结构，

2.根据权利要求1所述的一种气相沉积气体喷头结构，其特征在于：管路段（5）包括进气管路（9）和定位托盘（10），进气管路（9）与定位托盘（10）相互连接且定位托盘（10）位于进气管路（9）的下方，进气管路（9）的管身由上至下沿周向均匀开设有喷气通孔组（11），反应气体能够进入进气管路（9），并从喷气通孔组（11）喷出，喷口段（6）套装设置在管路段（5）上实现安装设置。

3.根据权利要求2所述的一种气相沉积气体喷头结构，其特征在于：喷口段（6）具有中空柱形结构的喷气管主体（12），喷气管主体（12）穿套设置在进气管路（9）上并通过定位托盘（10）实现位置固定，喷气管主体（12）的内腔中由上至下间隔分布有若干个与喷气通孔组（11）连通的喷气隔层（13），喷口段（6）的外周具有与喷气隔层（13）相连通的环形喷气栅格板（14），即反应气体能够经由进气管路（9）、喷气通孔组（11）到达喷气隔层（13），并从环形喷气栅格板（14）喷出，冷却段（7）穿套设置在管路段（5）上，并通过喷口段（6）实现定位。

4.根据权利要求3所述的一种气相沉积气体喷头结构，其特征在于：冷却段（7）包括中空冷却套（15），中空冷却套（15）套装设置在进气管路（9）上并通过喷气管主体（12）实现定位，中空冷却套（15）的外壁与内壁之间具有冷却剂隔层（16），且中空冷却套（15）的外壁开有与冷却剂隔层（16）相连通的进口（17）与出口（18），冷却段（7）能够通过进口（17）与出口（18）与冷却剂储存罐体（8）相连通。

5.根据权利要求4所述的一种气相沉积气体喷头结构，其特征在于：冷却剂储存罐体（8）能够通过冷却管道（19）分别与进口（17）与出口（18）实现连通。

6.根据权利要求2或3所述的一种气相沉积气体喷头结构，其特征在于：管路段（5）具有的定位托盘（10）的上端面沿周向均匀开有至少两个定位槽（20），喷气管主体（12）的下端面沿周向均匀开有至少两个与定位槽（20）相适配的定位柱（21）。

7.根据权利要求3或4所述的一种气相沉积气体喷头结构，其特征在于：喷气管主体（12）的上端面沿周向均匀设置有至少两个定位螺柱（22），冷却套（15）的套身下方具有定位盘（23），通过螺栓（22）穿过定位盘（23）并与螺母螺纹配合，冷却套（15）固定设置在喷气管主体（12）上。

技术总结
本发明涉及一种气相沉积气体喷头结构，包括反应腔室1、加热器2和喷头3，加热器2和喷头3位于反应腔室1并且相互配合作用，还具有与喷头3相配合的热交换机构4，加热器2位于反应腔室1中且置于喷头3的下方，热交换机构4与喷头3连接，即冷却剂能够通过管路在热交换机构4与喷头3之间循环。本申请技术方案结构合理，能够有效提高喷头的喷淋效果，同时便于长期使用。

技术研发人员：贺婷婷,陶岳雨,陶近翁,邱立功,王凡
受保护的技术使用者：上海卡贝尼精密陶瓷有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/5/16