反应气体输送装置及化学气相沉积或外延层生长反应器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及制造半导体器件，尤其涉及一种在诸如基片等衬底上生长外延层或进行化学气相沉积的装置。
【背景技术】
[0002]在诸如基片等衬底上生长外延层或进行化学气相沉积的生产过程中，反应器的设计十分关键。现有技术中，反应器有各种各样的设计，包括:水平式反应器，该反应器中，基片被安装成与流入的反应气体成一定角度；行星式旋转的水平式反应器，该反应器中，反应气体水平通过基片；以及垂直式反应器，该反应器中，当反应气体向下注入到基片上时，基片被放置在反应腔内的基片承载架上并以相对较高的速度旋转。该种高速旋转的垂直式反应器为商业上最重要的MOCVD反应器之一。
[0003]垂直式反应器中反应气体输送装置的结构是最为重要的设计之一，外延生长工艺或者化学气相沉积工艺通常需要至少两组反应气体，在实际应用中，优选地，反应气体在进入反应腔前不能混合，因此人们提出各种各样的气体喷淋头设计来保证两组反应气体在进入反应腔前保持相互隔离。此外，有效地对气体喷淋头进行冷却对反应工艺也有很好的帮助，在很多应用中采用包括水在内的流体进行冷却。
[0004]现有技术中，大部分气体输送装置设计是采用气体输送管道实现对不同反应气体的输送，将很多元件焊接加工在一起，不仅提高了加工制作难度，还会因为气体输送管道与不同气体的间隔板间密封效果不好，增加气体泄漏的风险；在另一些设计中，提供了一种气体输送装置，它通过将多个中空的长形管状的气体分布元件肩并肩地并排、间隔地焊接而成，同时在长形管状气体分布元件下方焊接有气体扩散器及冷却管道等元件，但这些焊接元件极易导致漏水、漏气，并且在加工焊接时，不能保证各个进气口元件的完全相同，因而，不能保证每一个气体输送装置的形状尺寸一致，此外，在一段工艺后，气体输送装置容易变形，导致同一反应腔内的不同基片工艺效果出现不同。如果各个气体输送装置在加工时不能保证加工参数完全相同，在放置到反应器内时，不同反应器的加工工艺将会不同，这会严重影响不同反应器内基片加工的均一性，造成一批基片(反应腔与腔之间)的处理结果不同。此外，在这些设计中，还存在着由于管状气体分布元件之间的气体扩散速度不同，而导致输送到处理区域内的气体不均匀的问题。
[0005]因此，业内亟需一种能在均匀提供反应气体的同时，结构设计简单，工艺稳定性好的反应气体输送装置。
【发明内容】
[0006]本发明的目的之一在于提供一种反应气体输送装置，其整体结构设计简单，加工制作简单，并且经过长期的工艺处理后不会发生变形、能有效避免反应气体在进入处理区域前发生气体泄漏、冷却水泄漏，同时，能保证反应气体进入处理区域的速率均匀可控，保证每一反应腔内的不同基片的工艺处理、反应腔与反应腔之间的基片工艺处理的均一性。
[0007]根据本发明的发明目的，本发明提供了一种反应气体输送装置，用于化学气相沉积或外延层生长反应器，包括:从上往下依次设置的一顶板、一隔离板和一气体输送板，所述顶板与所述隔离板相互间隔而于二者之间形成第一气体扩散区域，所述隔离板和所述气体输送板相互间隔而于二者之间形成第二气体扩散区域；
[0008]所述气体输送板为一体形成之板体，其包括一上表面，所述上表面上沿某一水平方向上开设有相互平行排列的多个纵长形第一气体扩散槽和多个纵长形第二气体扩散槽，并且每一所述第一气体扩散槽和每一所述第二气体扩散槽相互间隔排列设置，所述每一第一气体扩散槽下方还开设连接有一纵长形第一气体出气通道并且二者相连通，所述每一第二气体扩散槽下方还开设连接有一纵长形第二气体出气通道并且二者相连通；所述每一第一气体扩散槽和与之相邻的每一第二气体扩散槽之间向下延伸设置有一纵长形的气体导流条；所述每一纵长形的气体导流条内部设置有一纵长形的冷却管道，所述每一纵长形的气体导流条的下表面设有具一定弧度的弧形或设为尖锥形；
[0009]所述每一第一气体扩散槽上还进一步连接设置有至少一根与所述第一气体扩散区域相连通的第一气体输送管。
[0010]进一步的，所述每一纵长形第一气体出气通道与所述每一纵长形第二气体出气通道相互平行排列，并且相互间隔排列设置。
[0011]进一步的，所述纵长形第一气体出气通道为一纵长形的缝隙通道。
[0012]进一步的，所述纵长形第二气体出气通道为一纵长形的缝隙通道。
[0013]进一步的，所述纵长形第一气体出气通道包括若干个孔通道，所述若干个孔通道整体上构成一纵长形的出气通道。
[0014]进一步的，所述纵长形第二气体出气通道包括若干个孔通道，所述若干个孔通道整体上构成一纵长形的出气通道。
[0015]进一步的，所述每一纵长形的气体导流条位于每一纵长形第一气体出气通道和每一纵长形第二气体出气通道之间。
[0016]进一步的，所述纵长形的气体导流条的下表面为向反应气体工艺处理区域凸出的弧形表面。
[0017]进一步的，所述纵长形的气体导流条的下表面为向反应气体工艺处理区域凹陷的弧形表面。
[0018]进一步的，所述向工艺处理区域凹陷的弧形表面与所述第一气体出气通道和第二气体出气通道的通道侧面连接处为弧形。
[0019]进一步的，所述每一纵长形的气体导流条两侧分别连接一纵长形的子气体导流条，所述气体导流条与所述子气体导流条相互平行并相互间隔一距离设置，二者之间形成一子气体通道，所述子气体通道与所述第一气体出气通道或第二气体出气通道在竖直的截面方向上呈一锐角。
[0020]进一步的，所述第一气体出气通道为宽度小于第一气体扩散槽槽宽度的纵长形的缝隙通道或直径小于第一气体扩散槽槽宽度的若干孔通道；第二气体出气通道为宽度小于第二气体扩散槽槽宽度的纵长形的缝隙通道或直径小于第二气体扩散槽槽宽度的若干孔通道。
[0021]进一步的，所述气体输送装置至少包括边缘区域和中心区域，位于所述边缘区域内的第一和第二气体出气通道的截面竖直长度与位于所述中心区域内的第一和第二气体出气通道的截面竖直长度不相同或相同。
[0022]所述气体输送装置至少包括边缘区域和中心区域，所述边缘区域和所述中心区域的第一气体扩散槽的槽凹陷深度大于所述中心区域的第一气体扩散槽的槽凹陷深度，所述第二气体扩散槽的槽凹陷深度大于所述中心区域的第二气体扩散槽的槽凹陷深度。
[0023]本发明的目的之二在于提供一种化学气相沉积或外延层生长反应器，所述反应器包括一反应气体输送装置，所述反应气体输送装置可以有效控制反应气体进入处理区域的速率和均匀度，在进入处理区域前可保证两组气体的互相隔离，同时能减少反应气体在反应气体输送装置的下表面发生沉积反应，减少反应腔的污染概率。
[0024]本发明的目的之三在于提供一种制作气体输送装置的方法，所述方法包括下列步骤:
[0025]提供一具有一定厚度的板材用以制作气体输送板，该板材具有相对平行的上表面和下表面；
[0026]在所述板材上表面沿某一水平方向开凿制作相互平行且具有一定深度的纵长形的第一气体扩散槽和纵长形的第二气体扩散槽，所述第一气体扩散槽和所述第二气体扩散槽交替设置；在所述第一气体扩散槽的槽底开凿设置宽度小于第一气体扩散槽槽宽度的纵长形的缝隙通道或直径小于第一气体扩散槽槽宽度的若干孔通道，所述缝隙通道或所述孔通道构成第一气体出气通道，在所述第二气体扩散槽的槽底开凿设置宽度小于第二气体扩散槽槽宽度的纵长形的缝隙通道或直径小于第二气体扩散槽槽宽度的若干孔通道，所述缝隙通道或所述孔通道构成第二气体出气通道；所述每一第一出气通道和所述每一第二气体出气通道之间的板材构成纵长形的气体导流条；
[0027]在每一气体导流条内部开凿设置纵长形的冷却通道；设置气体导流条的下表面为具有一定弧度的下表面或尖锥形下表面；
[0028]在制作完成的气体输送板上表面紧密固定一密封板，将所述密封板上对应第二气体扩散槽的区域挖空设置，在所述密封板上对应每一第一气体扩散槽的位置设置至少一输送管插接口；
[0029]在所述气体输送板上方一定距离设置一隔离板，所述隔离板和所述气体输送板之间形成第二气体扩散区域，在所述隔离板上对应每一输送管插接口的位置设置一小孔，每个小孔