用于硅外延生長的水冷裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型主要涉及硅外延生長技術(shù)，尤其涉及一種用于硅外延生長的水冷裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]集成電路的制造都離不開襯底材料一單晶硅。制備單晶硅有兩種方法:懸浮區(qū)熔法和直拉法。不管哪種方法都得不到完全純凈的單晶硅，而集成電路制造工藝必須采用高純單晶硅。解決純度的方式就是在單晶硅片上再生長一層外延層，將集成電路做在外延層上的。目前所有集成電路都是做在外延層上的。
[0003]硅外延是集成電路制造不可缺少工藝之一。硅外延設(shè)備不但器件制造工藝需要，材料制造工藝也需要，應(yīng)用非常廣泛。其工作原理是，將硅源用氫氣攜帶進(jìn)入工藝腔室，工藝腔室內(nèi)有裝片托盤，基片放在托盤上，隨托盤一起被加熱至1000°c以上的高溫，硅源進(jìn)入工藝腔室后，在基片上方的高溫區(qū)分解成單質(zhì)硅，由于原子的自然取向特性，在基片表面將生成一層硅單質(zhì)層，且其晶格取向、結(jié)構(gòu)與原硅單晶的一致，但外延層內(nèi)的雜質(zhì)、缺陷密度非常低且可控，其摻雜濃度、摻雜類型也是可控的，也就是說生長了一層質(zhì)量非常好的硅單晶層，這就大大方便了后續(xù)器件制造工藝的布局。由于涉及到高溫，設(shè)備在隔熱、保溫方面是關(guān)鍵，它既要保證基片上溫度又不能對設(shè)備周邊環(huán)境造成影響。現(xiàn)有的技術(shù)是采用水淋浴的方式隔離高溫，阻止對設(shè)備周邊環(huán)境的影響。所謂淋浴式是指在工藝腔體上方用冷卻水直接噴淋在腔體上表面，腔體下方有一水槽接水、排水，冷卻水噴到腔體上表面后沿側(cè)壁流到水槽內(nèi)，再從水槽回到冷卻水箱。由于這種方式冷卻水噴淋到腔體上表面后，水是自然沿腔體側(cè)面流到下方水槽的，因此，冷卻水在腔體上表面的流動狀態(tài)、位置不確定，有的地方水流可能很小，甚至沒水，導(dǎo)致此處的熱量帶走少，因而造成腔體表面溫度不均勻，進(jìn)而影響到基片上的溫度均勻性，也就直接影響外延層的均勻性，影響產(chǎn)品質(zhì)量。另外，腔體放在水槽里，腔體兩端法蘭既要對內(nèi)密封氣體，又要對外密封水，給密封調(diào)試帶來很大困難；第三，水槽及水密封位置較多，易產(chǎn)生漏水現(xiàn)象，一旦漏水，將對下方電氣元件造成影響，降低設(shè)備的可靠性。
【實用新型內(nèi)容】
[0004]本實用新型要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種結(jié)構(gòu)簡單、便于維修、可有效提高冷卻效果和設(shè)備可靠性的用于硅外延生長的水冷裝置。
[0005]為解決上述技術(shù)問題，本實用新型采用以下技術(shù)方案:
[0006]一種用于硅外延生長的水冷裝置，包括底板、內(nèi)罩、外罩和端部法蘭，所述內(nèi)罩和外罩相疊合并與底板連接，所述底板與內(nèi)罩之間形成用于放置硅片的容置腔，所述底板、內(nèi)罩和外罩之間形成用于水冷的水冷腔，端部法蘭密封連接于底板、內(nèi)罩和外罩的兩端部，所述外罩的側(cè)部設(shè)有與水冷腔相通的進(jìn)水口和出水口。
[0007]作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn):
[0008]所述水冷腔內(nèi)間隔設(shè)置有多塊與進(jìn)出水方向平行的分水板，各分水板之間形成一端進(jìn)水、另一端出水的流道。
[0009]所述底板底部設(shè)有與容置腔相通的軸套。
[0010]所述內(nèi)罩兩端的端部法蘭分別開設(shè)有與容置腔相通的進(jìn)氣口和出氣口，所述內(nèi)罩頂面由進(jìn)氣口向出氣口端傾斜設(shè)置、且進(jìn)氣口的截面大于出氣口的截面。
[0011]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的優(yōu)點在于:
[0012]本實用新型的用于硅外延生長的水冷裝置，包括底板、內(nèi)罩、外罩和端部法蘭，內(nèi)罩和外罩相疊合并與底板連接，底板與內(nèi)罩之間形成用于放置硅片的容置腔，底板、內(nèi)罩和外罩之間形成用于水冷的水冷腔，端部法蘭密封連接于底板、內(nèi)罩和外罩的兩端部，外罩的側(cè)部設(shè)有與水冷腔相通的進(jìn)水口和出水口。該結(jié)構(gòu)中，底板、內(nèi)罩和外罩之間形成了夾層水冷結(jié)構(gòu)，通過冷卻水在水冷腔(夾層)內(nèi)流動，使內(nèi)罩上表面及側(cè)面各處溫度一致，使容置腔的冷卻均勻，提高了冷卻效果；而且，高溫的底板與外部環(huán)境間有一水冷層，有效隔離了內(nèi)部高溫對設(shè)備周邊環(huán)境的影響，同時，由于沒有了水槽，減少了密封位置數(shù)量，降低了漏水點，提高了設(shè)備的可靠性；由于沒有了冷卻水噴淋裝置，大大簡化了設(shè)備結(jié)構(gòu)，提高設(shè)備的維修性能，更好地滿足了硅器件工藝線上對外延設(shè)備的需求。
【附圖說明】
[0013]圖1是本實用新型用于硅外延生長的水冷裝置的俯視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]圖2是圖1的A-A剖視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖3是圖1的B-B剖視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖中各標(biāo)號表不:
[0017]1、底板；2、內(nèi)罩；3、外罩；31、進(jìn)水口 ；32、出水口 ；4、端部法蘭；41、進(jìn)氣口 ；42、出氣口 ；5、容置腔；6、水冷腔；7、分水板；8、流道；9、軸套。
【具體實施方式】
[0018]以下將結(jié)合說明書附圖和具體實施例對本實用新型做進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0019]圖1至圖3示出了本實用新型用于硅外延生長的水冷裝置的一種實施例，該裝置包括底板1、內(nèi)罩2、外罩3和端部法蘭4，內(nèi)罩2和外罩3相疊合并與底板1連接，底板1與內(nèi)罩2之間形成用于放置硅片的容置腔5，底板1、內(nèi)罩2和外罩3之間形成用于水冷的水冷腔6，端部法蘭4密封連接于底板1、內(nèi)罩2和外罩3的兩端部，外罩3的側(cè)部設(shè)有與水冷腔6相通的進(jìn)水口 31和出水口 32。該結(jié)構(gòu)中，底板1、內(nèi)罩2和外罩3之間形成了夾層水冷結(jié)構(gòu)，通過冷卻水在水冷腔6 (夾層)內(nèi)流動，使內(nèi)罩2上表面及側(cè)面各處溫度一致，使容置腔5的冷卻均勻，提高了冷卻效果；而且，高溫的底板1與外部環(huán)境間有一水冷層，有效隔離了內(nèi)部高溫對設(shè)備周邊環(huán)境的影響，同時，由于沒有了水槽，減少了密封位置數(shù)量，降低了漏水點，提高了設(shè)備的可靠性；由于沒有了冷卻水噴淋裝置，大大簡化了設(shè)備結(jié)構(gòu)，提高設(shè)備的維修性能，更好地滿足了硅器件工藝線上對外延設(shè)備的需求。
[0020]本實施例中，水冷腔6內(nèi)間隔設(shè)置有多塊與進(jìn)出水方向平行的分水板7，各分水板7之間形成一端進(jìn)水、另一端出水的流道8。該多塊分水板7可將水冷腔6分隔成多個流道8，冷卻水從進(jìn)水口 31進(jìn)入經(jīng)各流道8充盈整個水冷腔6，再從出水口 32流入并帶走熱量，其結(jié)構(gòu)簡單，保證了冷卻水在水冷腔6的充盈量，提高了冷卻效果。
[0021]本實施例中，底板1底部設(shè)有與容置腔5相通的軸套9。該軸套9套于外延生長設(shè)備轉(zhuǎn)軸外部，轉(zhuǎn)軸與容置腔5內(nèi)的硅片連接，該軸套9起到了很好的連接和密封作用。
[0022]本實施例中，內(nèi)罩2兩端的端部法蘭4分別開設(shè)有與容置腔5相通的進(jìn)氣口 41和出氣口 42，內(nèi)罩2頂面由進(jìn)氣口 41向出氣口 42端傾斜設(shè)置、且進(jìn)氣口 41的截面大于出氣口 42的截面。該結(jié)構(gòu)中，工藝氣體從進(jìn)氣口 41流入，從出氣口 42流入，氣流進(jìn)氣口 41端截面積大，氣出氣口 42端截面積小，使氣流速度慢慢加快。由于氣體進(jìn)入后會被分解，硅源氣體濃度逐漸減少，利用加快流速，保證流過截面的硅源氣體密度基本不變。
[0023]雖然本實用新型已以較佳實施例揭示如上，然而并非用以限定本實用新型。任何熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本實用新型技術(shù)方案范圍的情況下，都可利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容對本實用新型技術(shù)方案做出許多可能的變動和修飾，或修改為等同變化的等效實施例。因此，凡是未脫離本實用新型技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本實用新型技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所做的任何簡單修改、等同變化及修飾，均應(yīng)落在本實用新型技術(shù)方案保護(hù)的范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種用于娃外延生長的水冷裝置，其特征在于:包括底板(1)、內(nèi)罩(2)、外罩(3)和端部法蘭(4)，所述內(nèi)罩(2)和外罩(3)相疊合并與底板(1)連接，所述底板(1)與內(nèi)罩(2)之間形成用于放置硅片的容置腔(5)，所述底板(1)、內(nèi)罩(2)和外罩(3)之間形成用于水冷的水冷腔(6)，端部法蘭(4)密封連接于底板(1)、內(nèi)罩(2)和外罩(3)的兩端部，所述外罩(3)的側(cè)部設(shè)有與水冷腔(6)相通的進(jìn)水口(31)和出水口(32)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于硅外延生長的水冷裝置，其特征在于:所述水冷腔(6)內(nèi)間隔設(shè)置有多塊與進(jìn)出水方向平行的分水板(7)，各分水板(7)之間形成一端進(jìn)水、另一端出水的流道(8)。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用于硅外延生長的水冷裝置，其特征在于:所述底板(1)底部設(shè)有與容置腔(5)相通的軸套(9)。4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用于硅外延生長的水冷裝置，其特征在于:所述內(nèi)罩(2)兩端的端部法蘭(4)分別開設(shè)有與容置腔(5)相通的進(jìn)氣口(41)和出氣口(42)，所述內(nèi)罩(2)頂面由進(jìn)氣口(41)向出氣口(42)端傾斜設(shè)置、且進(jìn)氣口(41)的截面大于出氣口(42)的截面。5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于硅外延生長的水冷裝置，其特征在于:所述內(nèi)罩(2)兩端的端部法蘭(4)分別開設(shè)有與容置腔(5 )相通的進(jìn)氣口( 41)和出氣口( 42 )，所述內(nèi)罩(2 )頂面由進(jìn)氣口(41)向出氣口(42)端傾斜設(shè)置、且進(jìn)氣口(41)的截面大于出氣口(42)的截面。
【專利摘要】本實用新型公開了一種用于硅外延生長的水冷裝置，包括底板、內(nèi)罩、外罩和端部法蘭，內(nèi)罩和外罩相疊合并與底板連接，底板與內(nèi)罩之間形成用于放置硅片的容置腔，底板、內(nèi)罩和外罩之間形成用于水冷的水冷腔，端部法蘭密封連接于底板、內(nèi)罩和外罩的兩端部，外罩的側(cè)部設(shè)有與水冷腔相通的進(jìn)水口和出水口。該裝置具有結(jié)構(gòu)簡單、便于維修、可有效提高冷卻效果和設(shè)備可靠性的優(yōu)點。
【IPC分類】C30B25/02, C30B29/06
【公開號】CN205099785
【申請?zhí)枴緾N201520756271
【發(fā)明人】陳特超, 胡凡, 陳慶廣, 張彬庭
【申請人】中國電子科技集團(tuán)公司第四十八研究所
【公開日】2016年3月23日
【申請日】2015年9月28日