進氣裝置以及半導體加工設備的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及半導體加工技術領域，具體地，涉及一種進氣裝置以及半導體加工設備。
【背景技術】
[0002]化學氣相沉積外延生長的基本原理是將反應氣體輸送到反應腔室內，并通過加熱等方式使反應氣體在襯底表面發生化學反應，獲得的生長原子淀積在襯底表面上，并生長形成單晶層薄膜。在進行化學氣相沉積外延生長的過程中，通常借助氣體輸運和控制系統(包含管道、流量及閥門等)來保證及時準確地向反應腔室內輸運反應氣體。
[0003]為了滿足生長薄膜所需的摻雜均勻、厚度均勻等的要求，提高薄膜的濃度和厚度均勻性，需要襯底表面附近存在均勻分布的氣流場、溫場和濃度場，這就要求在生長過程中，氣體輸運和控制系統能夠保證反應氣體被輸運到襯底表面各個區域的反應物及摻雜物的速率相等，以及使氣流場保持均勻平行層流狀態，以避免氣流場產生任何波動、湍流和對流渦旋。
[0004]目前，主流的外延生長設備的進氣方式為水平進氣。如圖1所示，為現有的外延生長設備的結構簡圖。外延生長設備包括反應腔室10和進氣裝置13，其中，在反應腔室10內設置有石墨托盤11，用于承載被加工工件；進氣裝置13通過進氣法蘭12固定在反應腔室10的一側，用于通過進氣法蘭12的內部通道向反應腔室10內水平通入反應氣體。此外，在反應腔室10的與進氣法蘭12相對的另一側設置有排氣法蘭14，用于排出反應腔室內的氣體。在進行工藝的過程中，腔室內部的氣流方向如圖1所示的箭頭方向，即:反應氣體自進氣裝置13沿水平方向流入反應腔室10，并在經過石墨托盤11時與其上的被加工工件發生化學反應，反應后的氣體隨載氣一起自排氣法蘭14排出反應腔室10。
[0005]下面對進氣裝置13進行詳細描述。具體地，圖2為現有的進氣裝置的裝配圖。圖
3為現有的進氣裝置的立體圖。請一并參閱圖1-3，進氣裝置13包括3路進氣管(包括一路中央進氣管151和兩路邊緣進氣管152)、3個分流槽(包括一個中央分流槽171和兩個邊緣分流槽172)、28路進氣通道和28個調節閥16。其中，中央進氣管151設置在中央分流槽171的中心位置處，用于向中央分流槽171內通入反應氣體；兩路邊緣進氣管152對應地分別設置在兩個邊緣分流槽172的中心位置處，用于分別向兩個邊緣分流槽172內通入反應氣體；3路進氣管的流量可以借助MFC進行控制。進氣通道用于將分流槽內的反應氣體輸送至反應腔室內，具體地，每路進氣通道132具有進氣口 132和出氣口 133，其中，位于中部的16路進氣通道的進氣口 132位于中央分流槽171內；位于邊緣的6路進氣通道的進氣口132分別位于兩個邊緣分流槽172內；并且，28路進氣通道的出氣口 133沿水平方向間隔設置，且每個出氣口 133水平設置，用以沿水平方向噴出反應氣體。28個調節閥16用于對應地分別獨立地調節28路進氣通道的流量。
[0006]上述進氣裝置在實際應用中不可避免地存在以下問題，即:圖4為每路進氣通道的進氣口的流速圖。圖5為反應腔室的流速分布圖。由圖4和圖5可知，由于進氣管設置在分流槽的中心位置處，這使得反應氣體在進入分流槽內后會首先進入中間的進氣口，且向邊緣的進氣口擴散的速度較慢，導致中間的進氣口的流速高于邊緣的進氣口，并且由于中間的進氣口的流量較大，還會導致反應氣體自中間的出氣口的噴射距離大于邊緣的出氣口，從而造成到達工藝位置的反應氣體分布不均勻。該現象針對位于中部的16路進氣通道尤為明顯。
[0007]雖然可以利用28個調節閥16單獨調節28路進氣通道的流量，以補償各路進氣通道的進氣口的流速差異，但是，這種調節方式不僅工作量大且復雜，而且由于每路進氣通道的進氣口的關閉均會對反應腔室的氣流均勻性產生整體影響，工藝變量過多，因而不利于工藝的穩定控制，且調節的有效性及效率不高，很難滿足連續的生產要求。
【發明內容】
[0008]本發明旨在至少解決現有技術中存在的技術問題之一，提出了一種進氣裝置以及半導體加工設備，其可以使反應氣體同時到達工藝位置，從而可以使反應氣體在反應腔室的工藝位置的分布趨于均勻。
[0009]為實現本發明的目的而提供一種進氣裝置，其包括多路進氣通道以及通過所述進氣通道向反應腔室提供反應氣體的進氣管，所述多路進氣通道位于所述反應腔室的一側，且相對于所述反應腔室在水平方向上均勻排布；每路進氣通道包括相互串接的進氣口和出氣口，所述進氣口與所述進氣管連接；所述出氣口與所述反應腔室連接，并且所述出氣口沿水平方向朝向所述反應腔室內噴出反應氣體，根據各個出氣口之間反應氣體的流速差異，分別設置各個出氣口的長度，以使自各個出氣口噴出的反應氣體同時到達所述反應腔室的工藝位置。
[0010]其中，各個出氣口的進氣端與所述反應腔室之間的水平間距相等；并且在所有出氣口中，最中央的出氣口的長度最小；最邊緣的出氣口的長度最大；其余出氣口的長度自最中央的出氣口向最邊緣的出氣口按預設規則依次增大。
[0011]優選的，所述預設規則被設置為:所有出氣口的出氣端在水平面上的投影之間的連線形狀包括折線、拱形線或者波浪線。
[0012]其中，各個出氣口的進氣端與所述反應腔室之間的水平間距相等；并且所述多路進氣通道被依次劃分為多組通道組，在同一通道組的所有出氣口中，最中央的出氣口的長度最小；最邊緣的出氣口的長度最大；其余出氣口的長度自最中央的出氣口向最邊緣的出氣口按預設規則依次增大。
[0013]優選的，所述預設規則被設置為:各個出氣口的出氣端在水平面上的投影之間的連線形狀包括折線、拱形線或者波浪線。
[0014]其中，所述通道組包括一組中央通道組，以及位于該中央通道組兩側的兩組邊緣通道組，其中所述中央通道組的位置與所述工藝位置的中心區域相對應；所述兩組邊緣通道組的位置分別與所述工藝位置的兩個邊緣區域相對應。
[0015]優選的，所述進氣裝置還包括分流槽，所述分流槽的數量與所述通道組的數量相對應，在同一通道組中，各個進氣口的進氣端和與該通道組相對應的分流槽相連通；所述進氣管包括一個中央進氣管和兩個邊緣進氣管，其中所述中央進氣管和與所述中央通道組相對應的分流槽連接；所述兩個邊緣進氣管對應地分別和與所述兩組邊緣通道組相對應的兩個分流槽連接。
[0016]優選的，所述進氣裝置還包括裝置本體和柱狀管件，在所述裝置本體內設置有相互串接的第一通道和第二通道；所述柱狀管件的數量與所述進氣通道的數量相對應；并且，所述柱狀管件水平設置，且所述柱狀管件的遠離所述反應腔室的一端一一對應地與所述第二通道串接；所述進氣口即為所述第一通道；所述出氣口由所述第二通道和所述柱狀管件串接形成。
[0017]優選的，所述進氣裝置還包括裝置本體，在所述裝置本體內設置有相互串接的第一通道和第二通道；所述進氣口即為所述第一通道；所述出氣口即為所述第二通道。
[0018]作為另一個技術方案，本發明還提供一種半導體加工設備，其包括反應腔室以及用于向所述反應腔室提供反應氣體的進氣裝置，所述進氣裝置采用了本發明提供的上述進氣裝置。
[0019]本發明具有以下有益效果:
[0020]本發明提供的進氣裝置，其通過根據各個出氣口之間反應氣體的流速差異，分別設置各個出氣口的長度，即，使自各個出氣口噴出的反應氣體流動至反應腔室的工藝位置的路程不同，可以補償自各個出氣口噴出的反應氣體到達反應腔室的工藝位置的時間，即，使反應氣體同時到達工藝位置，從而可以使反應氣體在反應腔室的工藝位置的分布趨于均勻。此外，本發明提供的進氣裝置無需利用調節閥單獨調節各路進氣通道的流量，而僅依靠自身結構即可實現使反應氣體在反應腔室的工藝位置的分布趨于均勻，從而可以提高調節的有效性及效率，進而可以提