本发明涉及化学气相沉积外延生长技术领域，尤其涉及进气结构和半导体工艺设备。
背景技术：
化学气相沉积外延生长是将反应气体输送到反应腔，通过加热等方式，使之反应，生长原子沉积在衬底上，长出单晶层。根据cvd(chemicalvapordeposition)技术的反应机理可知：必须使衬底表面附近存在均匀分布的气流场、温场和浓度场才能获得优异的外延工艺结果。
相关技术中，外延工艺腔室包括不锈钢的进气座、石英材质的整流板和气体引入管，其中整流板位于进气座与气体引入管之间，并通过整流板将进气座进入气体引入管的气体分为多个气流，以提高气流分配的均匀性。整流板与进气座均为刚性材料制成，并且整流板与进气座接触面加工必然存在平面度偏差，进而使得整流板与进气座之间、整流板与气体引入管之间存在装配间隙，导致多个气流之间相互串流，无法保证分流进气的分流精度。尤其是在冷机与热机两种不同状态下，不锈钢与石英膨胀系数的差异会使得整流板与进气座之间、整流板与气体引入管之间的装配间隙存在较大波动，进而导致气流在维护机台或是机台冷机热机不同状态时的工艺参数发生漂移的问题。
技术实现要素：
本发明公开一种进气结构，以解决气流在维护机台或是机台冷机热机不同状态时的工艺参数发生漂移的问题。
为了解决上述问题，本发明采用下述技术方案：
一种进气结构。该进气结构可以用于向半导体工艺设备的工艺腔室通入气体。该进气结构包括进气座和进气插件；其中，
进气座包括多个气流分配腔、多组气流分配孔和多组进气道，多组进气道相互平行；
每个气流分配腔对应至少一组气流分配孔，并通过气流分配孔与至少一组进气道连通，且气流分配孔与气流分配腔和/或进气道一体成型；
进气插件的进气端与进气道连通，进气插件的出气端与工艺腔室连通。
一种半导体工艺设备，包括上述进气结构。
本发明采用的技术方案能够达到以下有益效果：
本发明实施例公开的进气结构包进气座和进气插件，其中，进气座包括多个气流分配腔、多组气流分配孔和多组进气道，多组进气道相互平行；每个气流分配腔对应至少一组气流分配孔，并通过气流分配孔与至少一组进气道连通，且气流分配孔与气流分配腔和/或进气道一体成型；进气插件的进气端与进气道连通，进气插件的出气端与工艺腔室连通。这样，气体经过气流分配腔、气流分配孔进行分配，再通过对应的进气道进入进气插件，可以实现气流均匀的分流进入工艺腔室，且由于气流分配孔与气流分配腔和/或进气道一体结构，使得该进气结构中的气流分配孔的进气端不存在因装配配合面导致的无法密封或密封性差的问题，可以保证气流分配孔进气端与气流分配孔的密封性，进而能规避相关技术中整流板处气流二次分配时存在串流的问题，还能在维护机台或是机台冷机热机等不同状态的情况下保证工艺参数的稳定性，避免半导体工艺设备的工艺参数发生漂移。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明实施例公开的工艺腔室的剖面图；
图2为本发明实施例公开的工艺腔室的俯视图；
图3为本发明实施例公开的进气座的右视剖面图；
图4为本发明实施例公开的进气座的结构图；
图5为本发明实施例公开的标记有不可见轮廓线的进气座的俯视剖面图；
图6为本发明实施例公开的进气座的俯视剖面图。
附图标记说明：
100-进气座；
110-气流分配腔；120-气流分配孔；130-进气道；140-保护气通道；150-进气口；160-气流分配管道；
200-进气插件；
210-第一气路；220-第二气路；
300-工艺腔室。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施例及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
以下结合图1至图6，详细说明本发明各个实施例公开的技术方案。
本发明一种实施例公开的进气结构可以用于向半导体工艺设备的工艺腔室300通入气体。
参照图1至图5，本发明实施公开的进气结构可以包括进气座100和进气插件200。其中，进气座100可以包括多个气流分配腔110、多组气流分配孔120和多组进气道130。多组进气道130可以相互平行设置。每个气流分配腔110对应至少一组气流分配孔120，并通过气流分配孔120与至少一组进气道130连通，且气流分配孔120与气流分配腔110和/或进气道130一体成型。进气插件200的进气端与进气道130连通，进气插件200的出气端与工艺腔室300连通。
上述实施例中，气流分配孔120与气流分配腔110和/或进气道130一体成型，避免气流通道的密封性受到零件加工精度、零件之间的装配精度以及半导体工艺设备的工作状态的影响，可以保证进气座100在气流通道的密封可靠性，进而可以规避相关技术中气流分配孔120进气端因装配配合面无法密封或密封性差容易出现串气的问题。并且，该进气结构可以在不同的工作状态或工作环境中保证气流分配孔120进气端与气流分配孔120的密封性，进而在维护机台或是机台冷机热机等不同状态的情况下保证工艺参数的稳定性。具体的，进气座100可以为一体结构。进一步的，进气座100可以为同一材料一体成型，以使进气座100各部分热膨胀系数相同，进而可以在进气座100受热或受冷的情况下，降低进气座100内应力，延长进气座100的使用寿命。可选的，进气座100可以为不锈钢一体成型。
可选的，气流分配孔120与气流分配腔110和/或进气道130可以通过机加工和或焊接的形式形成一体结构。当然，气流分配孔120与气流分配腔110和/或进气道130一体结构的加工方法有很多，例如铸造、切削。为此，本申请不限定制作进气座100的具体加工方法。
可选的，气流分配孔120可以为圆柱形通孔。具体的，气流分配孔120的孔径可以为3.0mm～3.2mm。气流分配孔120的形状可以为很多，例如：方形孔、椭圆孔、或长圆形通孔等，为此本发明不限定气流分配孔120的具体形状。
参照图3，气流分配孔120的进气方向可以垂直于进气道130的进气方向，以使经过气流分配孔120分配后的气流垂直于进气道130的进气方向进入进气道130，进而可以降低气流在进气道130内的流速，使气流流更加缓慢平顺地沿进气道130进入进气插件200内。需要说明的是，气流分配孔120的进气方向是指，气流从气流分配孔120进入进气道130时的流动方向。进气道130的进气方向是指，气流从气流分配孔120进入进气道130后，气流沿气流分配孔120移动的方向。
参照图3，气流沿气流分配孔120流动，且气流由气流分配孔120进入进气道130时，气流的流动方向可以垂直流向进气道130中与气流分配孔120相对的通道壁，以使气流可以沿通道壁铺展开。可选的，进气道130中与气流分配孔120相对的通道壁可以为平面，以使气流进入进气道130后可以沿进气道130中与气流分配孔120相对的通道壁均匀铺展开，气流更加平顺地沿进气道130流向进气插件200。
参照图1，多组进气道130可以均匀分布于进气插件200的进气端，且进气道130的进气方向与进气插件200的进气方向相同。进气道130均匀分布于进气插件200的进气端，可以提高进气插件200各处气流的均匀性。进气道130的进气方向与进气插件200的进气方向相同，可以避免气流由进气道130进入进气插件200的过程中气流方向发生改变，进而避免因为气流方向的改变造成进气插件200局部气流不均匀，保证气流能够均匀地进入进气插件200。
参照图2，一种可选的实施例中，进气道130的进气方向、进气插件200的进气方向和工艺腔室300的进气方向相同，以使气流在进入工艺腔室300前可以通过距离更长的平直的气流通道。
上述实施例中，进气道130可以对进入气流分配孔120流向进气道130的气流流向进行约束，使气流将进气道130填充满后沿进气道130后沿进气插件200的进气方向平行进入进气插件200和工艺腔室300，进而减小或避免气流在工艺腔室300内的波动、湍流和/或对流涡旋，进而有利于提高生长薄膜各处厚度、电阻率的均匀性。
参照图1、图4和图5，一种可选的实施例中，多个气流分配腔110、多组进气道130和多组气流分配孔120均关于进气插件200的进气端的中心轴呈对称分布，以使进气插件200进气端的中心轴的两侧气流相互对称，以保证进气插件200关于中心轴对称的部位气流的一致性。
参照图4和图5，一种可选的实施例中，每个气流分配腔110可以通过气流分配孔120与至少一个进气道130连通，以使进气座100可以通过多个气流分配腔110分为多个进气区。可选的，进气座100包括五个气流分配腔110，且五个气流分配腔110可以关于进气插件200的进气端的中心轴呈对称分布，以使进气座100可以通过调节气流分配腔110内气流大小调节对应进气道130内气流大小，提高进气座100进气调节能力，以通过调节各进气区域气流大小调节工艺腔室300对应区域的气流大小，进而使得工艺腔室300内各区域的气流大小相等，提高工艺腔室300内气流的均匀度。
参照图5和图6，进气座100还可以包括多个进气口150，每个进气口150对应至少一个气流分配腔110。该方案中可以通过调节各进气口150的气流调节对应气流分配腔110内气流。进气座100设置多个进气口150，使得连接不同进气口150的气流分配腔110的气流大小可以独立调节，进而提高进气座100对工艺腔室300内不同区域气流大小的调节能力。
参照图5和图6，进气座100还可以包括多个气流分配管道160，每个气流分配管道160的两端分别连通一个气流分配腔110，每个气流分配管道160的中部与一个进气口150连通，且气流分配管道160关于进气插件200的进气端的中心轴呈对称分布。该方案可以提高气流分配管道160两端气流分配腔110内气流大小的一致性，进而可以提高气流分配管道160两端的气流分配腔110内气流大小的一致性，实现气流分配管道160两端的气流分配腔110内气流大小同步调节。
参照图5和图6，两个关于进气插件200的中心轴对称分布的气流分配腔110可以与同一个进气口150连通，以实现同步调节关于进气插件200的中心对称的两个气流分配腔110内的气流大小，以保证进气插件200关于中心轴对称的部位气流的一致性。可选的，气流分配腔110的数量可以为5个，位于中间的气流分配腔110可以直接与进气口150连通。两个关于进气插件200的中心轴对称分布的气流分配腔110可以与同一个进气口150连通。进一步，位于进气插件200边缘的两个气流分配腔110可以分别通过两组气流分配孔120与两个进气道130连通。
一种可选的实施例中，气流分配管道160与气流分配腔110的连通方向和气流分配腔110与气流分配孔120的连通方向相互垂直。该方案可以利用气流分配腔110对气流流动方向进行约束，进而提高连接同一气流分配腔110的多个气流分配孔120内的气流的一致性，使得进入进气道130的气流更加均匀。
一种可选的实施例中，每组气流分配孔120中对应气流分配腔110中部区域的气流分配孔120的孔径大于对应气流分配腔110边缘区域的气流分配腔110的孔径。对应气流分配腔110中部区域的气流分配孔120的孔径大于对应气流分配腔110边缘区域的孔径，可以降低位于气流分配腔110中部区域的气流分配孔120的气流对位于气流分配腔110边缘区域的气流分配孔120的气流流出的伯努利抽气作用，提高每组气流分配孔120中各气流分配孔120的均匀度。
参照图1、图4、图5，进气座100还可以设置有保护气通道140。保护气通道140位于进气座100的两侧。进气插件200具有第一气路210和第二气路220，第一气路210的进气端可以与多组进气道130连通，第一气路210的出气端与工艺腔室300连通。第二气路220位于进气插件200的两侧，且第二气路220的进气端与保护气通道140连通，第二气路220的出气端与工艺腔室300连通。第一气路210可以用于向工艺腔室300内通入反应气体，第二气路220可以用于向工艺腔室300内通入保护气体，以通过保护气体隔绝反应气体和工艺腔室300的侧壁，减少腔室中的颗粒对工艺的影响。
第二气路220的进气端与保护气通道140连通，以使保护气体可以通过保护气通道140进入进气插件200的第二气路220内。保护气体可以为氢气，无硅原子分解，进而可以降低工艺腔室300的外壁生长硅膜的几率。并且，工艺腔室300边缘区域的氢气代替原有的硅源气体，降低了反应气体的消耗，降低成本。当然，保护气体还可以为其他气体，例如：氢气和氯化氢气体的混合气体。保护气体的种类有很多，本发明不限定保护气体的具体种类。
参照图1，一种可选的实施例中，进气插件200可以包括多个第一气路210。多个第一气路210平行设置，以使多个第一气路210形成反应气体进气区域，第二气路220可以位于反应气体进气区域的两侧。可选的，反应气体进气区域的宽度可以大于390mm，以保证反应气体的有效覆盖宽度超出圆晶300mm，保证膜厚均匀性。并且，反应气体进气区域的宽度大于390mm可以使第二气路220与圆晶边缘的距离大于45mm，进而可以避免保护气体对反应区气体的稀释作用。
基于本发明提供的进气结构，本申请实施例还公开了一种半导体工艺设备。该半导体工艺设备包括上文任意一项实施例所述的进气结构。该半导体工艺设备可以用于生产圆晶片。可选的，进气结构中的第一气路210形成的反应气体进气区域的宽度大于生产圆晶片的直径。
本发明上文实施例中重点描述的是各个实施例之间的不同，各个实施例之间不同的优化特征只要不矛盾，均可以组合形成更优的实施例，考虑到行文简洁，在此则不再赘述。
以上所述仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明。对于本领域技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。
