一种外延炉顶部盖体结构及应用其的桶式外延炉的制作方法

本申请涉及半导体加工，尤其是涉及一种外延炉顶部盖体结构及应用其的桶式外延炉。

背景技术：

1、得益于外延层的厚度、电阻率参数、表面形貌及晶格结构的精确可控，外延生长已经成为半导体材料和器件制造的重要工艺之一，进行外延工艺的外延设备也都向高新的单片和平板外延炉设备转变。桶式外延炉由于能够同时对多片衬底进行外延生长，进一步提高了生产效率，使得桶式外延炉在中小尺寸的硅外延片市场中仍有较为广泛的应用。

2、现有的桶式外延炉，在工作腔室上方的密封圈中设置有供工作气体通过的通道，使得工作气体如旋转氢气，能够自输气组件经密封圈中的通道、密封盖中的通孔以及密封盖上的进气组件进入工作腔室中，为了保证密封圈与密封盖之间工作气体传输的气密性，在密封圈上设置有密封垫，但在实际应用过程中，由于密封圈与密封盖之间的磨合，使得密封垫极易发生脱落，从而使工作气体被旁路泄露，造成外延工艺电阻以及外延片薄膜厚度发生波动，并提高了外延片的报废率。

技术实现思路

1、本申请的目的在于提供一种外延炉顶部盖体结构及应用其的桶式外延炉，能够有效防止由密封垫脱落引起的工作气体泄露，从而保证外延膜厚以及电阻均匀性，减小外延片报废率。

2、为达到上述目的及其他相关目的，本申请提供一种外延炉顶部盖体结构，适用于桶式外延炉，包括：

3、第一密封圈，所述第一密封圈为中心区域形成有第一通孔的环形结构，且固接至所述桶式外延炉的顶部；

4、第一密封盖，位于所述第一密封圈的上方，且所述第一密封盖中设置有第一通气口，所述第一密封盖扣合至所述第一密封圈时，所述第一密封盖覆盖所述第一通孔；

5、第一进气组件，设置在所述第一密封盖的上方，所述第一进气组件包括依次相接的第一连接部、第一阀门和供气软管，所述第一连接部的一端环绕所述第一通气口并与所述第一密封盖连接，所述供气软管的一端与所述桶式外延炉的第一输气组件连接。

6、可选地，所述第一密封圈中设置有第一通道，所述第一通道包括：

7、第一开口，位于所述第一密封圈的第一表面上，其中，所述第一表面为所述第一密封圈与所述第一密封盖的接触面；

8、第二开口，位于所述第一密封圈的外侧侧壁上；

9、第一通气管道，位于所述第一开口和所述第二开口之间，以连通所述第一开口和所述第二开口。

10、可选地，所述第一密封盖中设置有第二通孔，所述第二通孔的位置和尺寸与所述第一开口的位置和尺寸相适配，以使所述第一密封圈中的第一通道与所述第二通孔连通。

11、可选地，所述第一密封圈还包括：

12、第一凹槽，位于所述第一开口的上方并围绕所述第一开口；

13、第一密封部，设置在所述第一凹槽中并围绕所述第一开口，以使所述第二通孔与所述第一通道之间具有气密性。

14、可选地，所述第一密封部包括：

15、第一密封垫，设置在所述第一凹槽中并环绕所述第一开口；

16、第一盖板，设置在所述第一凹槽中并与所述第一密封圈连接，所述第一盖板覆盖部分所述第一密封垫，以下压所述第一密封垫，并且，所述第一盖板围绕所述第一密封圈，以暴露所述第一开口和部分所述第一密封垫。

17、可选地，所述第一密封垫的厚度大于所述第一凹槽的高度，并且，所述第一盖板的厚度小于或等于所述第一凹槽的高度。

18、可选地，所述第一凹槽包括用于安装所述第一密封垫的密封垫安装槽和用于安装所述第一盖板的盖板安装槽，且所述密封垫安装槽的高度大于所述盖板安装槽的高度。

19、可选地，所述第一密封垫包括同轴上下设置的第一密封单元和第二密封单元，所述第一密封单元和所述第二密封单元均呈环形柱状结构，并且在所述第一密封垫的俯视图中，所述第一密封单元位于所述第二密封单元的内部。

20、可选地，所述第二密封单元的上表面上设置有第一凹陷区，所述第一盖板中设置有与所述第一凹陷区相对应的第一凸出区，其中，所述第二密封单元的上表面为所述第二密封单元与所述第一盖板接触的表面。

21、本申请还提供一种桶式外延炉，包括用于承载外延片的反应基座、用于对外延片进行生长的工作腔室、用于为所述工作腔室提供工作气体的气体传输装置、用于驱动所述反应基座的第一驱动装置以及前述实施方式所述的任一种外延炉顶部盖体结构；

22、其中，所述反应基座位于所述工作腔室中，所述外延炉顶部盖体结构连接至所述工作腔室的第一密封台上，所述第一驱动装置设置在所述外延炉顶部盖体结构的上方，并与所述反应基座和所述外延炉顶部盖体结构中的第一密封盖连接，所述气体传输装置与所述外延炉顶部盖体结构连接以向所述工作腔室提供工作气体。

23、本申请提供的外延炉顶部盖体结构及应用其的桶式外延炉，至少具有以下有益效果：

24、本申请的外延炉顶部盖体结构中，第一进气组件通过第一密封盖中的第二通孔以及第一密封圈中的第一通道，与桶式外延炉的第一输气组件连接，同时，在第一通道的第一开口上方设置有第一凹槽，第一凹槽内设置有第一密封垫，部分第一密封垫被第一盖板压紧，且第一密封垫中设置有第一凹陷区，相应地在第一盖板中设置有第一凸出区，使得第一密封垫更加牢固的固定在第一密封圈上，能够有效的降低第一密封垫脱落的风险，避免旁路工作气体发生泄露，提高了外延工艺的电阻均匀性和外延膜厚；本申请的外延炉顶部盖体结构也可以直接将第一进气组件中的供气软管与桶式外延炉的第一输气组件连接，从而取消了第一密封垫以及第一通道的设置，有效的防止了由第一密封垫脱落和磨损导致的旁路工作气体泄露，提高了外延工艺的电阻均匀性和外延膜厚度，降低了外延片的报废率。

25、本申请还提供一种桶式外延炉，包括上述实施方式中的任一种外延炉顶部盖体结构，因此同样具有上述有益效果。

技术特征：

1.一种外延炉顶部盖体结构，适用于桶式外延炉，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的外延炉顶部盖体结构，其特征在于，所述第一密封圈中设置有第一通道，所述第一通道包括：

3.根据权利要求2所述的外延炉顶部盖体结构，其特征在于，所述第一密封盖中设置有第二通孔，所述第二通孔的位置和尺寸与所述第一开口的位置和尺寸相适配，以使所述第一密封圈中的第一通道与所述第二通孔连通。

4.根据权利要求3所述的外延炉顶部盖体结构，其特征在于，所述第一密封圈还包括：

5.根据权利要求4所述的外延炉顶部盖体结构，其特征在于，所述第一密封部包括：

6.根据权利要求5所述的外延炉顶部盖体结构，其特征在于，所述第一密封垫的厚度大于所述第一凹槽的高度，并且，所述第一盖板的厚度小于或等于所述第一凹槽的高度。

7.根据权利要求5所述的外延炉顶部盖体结构，其特征在于，所述第一凹槽包括用于安装所述第一密封垫的密封垫安装槽和用于安装所述第一盖板的盖板安装槽，且所述密封垫安装槽的高度大于所述盖板安装槽的高度。

8.根据权利要求7所述的外延炉顶部盖体结构，其特征在于，所述第一密封垫包括同轴上下设置的第一密封单元和第二密封单元，所述第一密封单元和所述第二密封单元均呈环形柱状结构，并且在所述第一密封垫的俯视图中，所述第一密封单元位于所述第二密封单元的内部。

9.根据权利要求8所述的外延炉顶部盖体结构，其特征在于，所述第二密封单元的上表面上设置有第一凹陷区，所述第一盖板中设置有与所述第一凹陷区相对应的第一凸出区，其中，所述第二密封单元的上表面为所述第二密封单元与所述第一盖板接触的表面。

10.一种桶式外延炉，其特征在于，包括用于承载外延片的反应基座、用于对外延片进行生长的工作腔室、用于为所述工作腔室提供工作气体的气体传输装置、用于驱动所述反应基座转动的第一驱动装置以及如权利要求1～9中任一项所述的外延炉顶部盖体结构；

技术总结本申请提供一种外延炉顶部盖体结构，包括第一密封盖、第一密封圈和第一进气组件件，第一进气组件包括第一连接部、第一阀门和供气软管，通过将供气软管直接与桶式外延炉的第一输气组件连接，取消了第一密封垫的设置，能够有效防止由第一密封垫脱落或磨损导致的旁路工作气体泄露；或者在第一密封垫中设置第一凹陷区，在第一盖板中设置与之对应的第一凸出区，通过第一盖板的第一凸出区扣合第一凹陷区，使得第一密封垫更加牢固的固定在第一密封圈上，能够有效防止由第一密封垫脱落导致的旁路工作气体泄露，提高了外延工艺的电阻均匀性，降低了外延片的报废率；本申请还提供一种桶式外延炉包括上述外延炉顶部盖体结构。技术研发人员：王雪领,曹雷俊受保护的技术使用者：上海先进半导体制造有限公司技术研发日：20231124技术公布日：2024/7/11