具体实施方式

下面详细描述本申请，本申请的实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的部件或具有相同或类似功能的部件。此外，如果已知技术的详细描述对于示出的本申请的特征是不必要的，则将其省略。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能解释为对本申请的限制。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)，具有与本申请所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语，应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样被特定定义，否则不会用理想化或过于正式的含义来解释。

下面以具体地实施例对本申请的技术方案以及本申请的技术方案如何解决上述技术问题进行详细说明。

本申请实施例提供了一种半导体设备的工艺腔室，该工艺腔室的结构示意图如图1至图3所示，包括：工艺管1、电磁加热组件2及保温结构3；电磁加热组件2包括电磁线圈21及感应加热器22，电磁线圈21环绕设置于工艺管1的外周，并且电磁线圈21内壁与工艺管1外壁之间具有第一预设间距，电磁线圈21的匝间距沿电磁线圈21中间向两端依次递减；感应加热器22设置于工艺管1内，并且与电磁线圈21对应设置，感应加热器22内形成有容置空间23，感应加热器22用于感应电磁线圈21的磁场而产生热量；保温结构3包覆感应加热器22，并且保温结构3对应于容置空间23的位置处开设有传输口33。

如图1至图3所示，工艺腔室具体用于执行化学气相沉积工艺，但是本申请实施例并不以为限，工艺腔室也可以用于执行其它工艺。工艺管1可以为采用石英材质制成的管状结构，工艺管1的一端或两端可以与半导体设备的机台连接，但是本申请实施例并不以此为限。电磁线圈21沿工艺管1的轴向环绕设置，并且电磁线圈21内壁与工艺管1的外壁之间具有第一预设间距D1，以便于控制电磁线圈21的电磁感应范围。电磁线圈21的轴向长度可以与感应加热器22的轴向长度相同，并且电磁线圈21的匝间距采用非等间距设置，以提高电磁线圈21的能量转化效率，从而大幅提高工艺腔室的加热速率，另外电磁线圈21的匝间距沿中心线左右对称分布，并且分布规律为中部疏松、两头密集的分布形式，采用该设计使加热位置更加集中，从而进一步提高加热效率，并且大幅节约能源。感应加热器22具体可以为采用石墨材质制成的圆柱形结构，感应加热器22内形成有容置空间23，该容置空间23用于承载晶片以及使工艺气体流过。感应加热器22设置于工艺管1内部，并且与电磁线圈21所在的位置对应设置，在实际应用时电磁线圈21通电产生交变磁场，感应加热器22通过电磁感应产生电流然后发热。保温结构3具体可以采用石墨碳毡材质制成，其完全包覆于感应加热器22外周，从而大幅提高保温效果。保温结构3与容置空间23对应的位置还开设有传输口33，具体来说保温结构3的左右两侧均开设有传输口33，用于传送晶片及使工艺气体流过。

本申请实施例通过将电磁线圈采用非等距间距方式设置，以提高电磁线圈的能量转化效率，从而大幅提高工艺腔室的加热效率，进而大幅提高半导体设备的工艺速率及产能。由于保温结构完全包覆于感应加热器的外周，使得本申请实施例能大幅提高保温效果，进而在提高工艺效率的同时，还能大幅提高工艺良率。

需要说明的是，本申请实施例并不限定感应加热器22及保温结构3的具体材质，一般来说，感应加热器22采用可被电磁感应的导电材质制成即可，保温结构3采用不被电磁感应加热的惰性材质制成即可。因此本申请实施例并不以此为限，本领域技术人员可以根据实际情况自行调整设置。

于本申请的一实施例中，如图1至图3、图8至图9所示，保温结构3的外壁距离工艺管1的内壁之间具有第二预设间距D2。具体来说，保温结构3位于感应加热器22与工艺管1之间，并且保温结构3与工艺管1的内壁之间具有第二预设间距D2，避免在实际工艺中由于保温结构3膨胀损坏工艺管1，从而大幅提高工艺管的使用寿命。

于本申请的一实施例中，如图1至图3所示，电磁线圈21的匝间距沿轴向上的中心线对称设置，并且由中心线向两端依次递减。

如图1至图3所示，电磁线圈21与感应加热器22均沿竖直方向上的中心线左右对称安装，即电磁线圈21可以沿其本身轴向上的中心线对称设置。由于容置空间23中部位置一般承载有晶片，为了实现感应加热器22中部位置温度最高，可以通过控制电磁线圈21的匝间距来实现。具体参照如图3所示，电磁线圈21的匝间距沿中心线左右对称分布，并且分布规律为中部疏松、两头密集的分布形式，采用该设计使加热位置更加集中，从而进一步提高加热效率，并且大幅节约能源。在一具体实施方式中，电磁线圈21的匝间距之间的大小关系可以为d5＞d4＞d3＞d2＞d1，即匝间距由中心线向两端依次递减，但是本申请实施例并不限定电磁线圈21的具体匝数，只要符合中部疏松、两头密集且对称分布的排布方式即可。

于本申请的一实施例中，如图4至图9所示，感应加热器22整体成柱状，保温结构3包括保温套筒31及保温盖32，保温套筒31套设于感应加热器22外周上，两个保温盖32分别嵌入保温套筒31的两个端口，传输口33形成于保温盖32上。可选地，保温套筒31包括两个环形半筒311，两个环形半筒311相互搭接构成保温套筒31。

如图4至图9所示，感应加热器22实际工艺过程中需要加热到很高的温度，例如1600摄氏度以上，因此需要设置保温结构3对感应加热器22进行保温并隔绝热量传递，从而避免容置空间23内的热量损失。两个环形半筒311组合搭接成圆柱形的保温套筒31，感应加热器22设置于该保温套筒31内，然后将两个保温盖32分别设置于保温套筒31的两个端口，并且与保温套筒31的两个端口搭接设置，然后将该保温结构3及感应加热器22整体放置于工艺管1内。具体来说，两个环形半筒311及两个保温盖32之间均采用凹凸配合的方式搭接而成，从而使得拆装维护更加方便。结合参照如图3所示，两个保温盖32上均设置有传输口33，例如位于左侧的保温盖32为上游，位于右侧的保温盖32为下游。在实际应用时，晶片由上游的保温盖32的传输口33传入或传出容置空间23，而工艺气体由上游的保温盖32的传输口33进入容置空间23内，并且由下游的保温盖32的传输口33排出，但是本申请实施例并不以此为限，本领域技术人员可以根据实际情况自行调整设置。采用上述设计，保温结构3由多个部件搭接而成，不仅便于拆装维护，而且为各部件之间热膨胀预留空间，从而大幅降低故障率及提高使用寿命。

于本申请的一实施例中，如图1及图10所示，工艺管1包括内外嵌套安装的内工艺管11及外工艺管12，内工艺管11的长度大于外工艺管12；外工艺管12的两端均与内工艺管11外壁密封连接，并且外工艺管12的内壁与内工艺管11的外壁之间形成有冷却空间13；工艺管1还包括冷却结构4，用于向冷却空间13内通入冷却介质以及从冷却空间13中导出冷却介质。

如图1及图10所示，内工艺管11及外工艺管12均可以为采用石英材质制成的管状结构。内工艺管11的长度大于外工艺管12的长度，外工艺管12同心套设于内工艺管11外侧，并且外工艺管12的两端可以与内工艺管11的外壁密封连接，例如两者可以采用焊接方式，但是本申请实施例并不以此为限。由于内工艺管11的两端未被外工艺管12覆盖，以便于内工艺管11的两端与半导体设备的机台连接，从而便于拆装维护，并且还能大幅节省外工艺管12的制造成本。虽然保温结构3能尽量隔绝感应加热器22与外部的热量传递，但是保温结构3的温度依然会很高，并且为了防止热量通过工艺管1进行传递，因此在冷却空间13内设置有冷却结构4，冷却结构4可以向冷却空间13内通往冷却介质并从冷却空间13中导出冷却介质，由于该冷却空间13形成于内工艺管11及外工艺管12之间，能有效防止工艺管1内部热量与外界交换，从而避免工艺管1对外部环境造成影响，降低对周边环境影响。

需要说明的是，本申请实施例并不限定冷却介质的具体类型，例如采用冷却水或其它冷却介质。因此本申请实施例并不以此为限，本领域技术人员可以实际情况自行调整设置。

于本申请的一实施例中，如图1、图10及图15所示，冷却结构4包括有冷却管组件41及回收管组件42，冷却管组件41及回收管组件42相对于内工艺管11对称设置，冷却管组件41用于将冷却介质通入冷却空间13，回收管组件42用于将冷却介质导出冷却空间13。具体来说，冷却管组件41可以设置于内工艺管11的顶部，即设置于冷却空间13的顶部，以便于冷却介质由顶部流动到底部。回收管组件42可以设置于内工艺管11的底部，即设置于冷却空间13的底部，以便于在冷却空间13的底部回收冷却介质。采用上述设计，有利于减少冷却介质的流动死区和平均停留时间，使整个工艺管1冷却较为均匀以及温度保持一致。

于本申请的一实施例中，如图1、图10至图14所示，冷却管组件41及回收管组件42均包括中间分液管43及多个侧方分液管44，多个侧方分液管44对称设置在中间分液管43的两侧；中间分液管43和侧方分液管44均包括分液段461和连接段462，分液段461设置于冷却空间13内，分液段461一端封闭，另一端与连接段462连通，连接段462一端与分液段461连通，另一端开口并伸出所述冷却空间13；中间分液管43的分液段461朝向侧方分液管44侧壁上均开设有多个分液孔45；侧方分液管44的分液段461远离中间分液管43的侧壁上开设有多个分液孔45。

如图1、图10至图14所示，冷却管组件41包括有中间分液管43及侧方分液管44，中间分液管43位于两个侧方分液管44之间，即多个侧方分液管44对称设置在中间分液管43的两侧。中间分液管43和侧方分液管44均包括分液段461和连接段462，分液段461设置于冷却空间13内，分液段461一端封闭，另一端与连接段462连通，连接段462一端与分液段461连通，另一端开口并伸出冷却空间13。由于中间分液管43相对两侧壁均开设有多个分液孔45，即中间分液管43轴向设置有两列分液孔45，并且两列分液孔45分别朝向两侧的侧方分液管44设置，以便于冷却介质向两侧流动；侧方分液管44的分液管462远离中间分液管43的侧壁上开设有多个分液孔45，即侧方分液管44轴向设有一列分液孔45。

采用上述设计，冷却介质由位于中间的中间分液管43、位于左侧和右侧的侧方分液管44上的分液孔45进行分流，从而保证冷却介质可以冷却到整个冷却空间13，以减少冷却介质的流动死区和平均停留时间，进而使得工艺管1冷却较为均匀。回收管组件42包括中间分液管43及侧方分液管44，由于回收管组件42与冷却管组件41的设置方式相同，不同点仅在于回收管组件42用于回收冷却介质，因此不再赘述。

于本申请的一实施例中，如图10至图14所示，多个分液孔45的孔径由沿分液段461的轴向依次递增或依次递减。具体来说，中间分液管43及侧方分液管44的左端封闭，右端与连接段462连通，多个分液孔45的孔径由左端至右端逐渐变大或者逐渐变小，由此实现根据冷却介质流量大小进行调节，进一步提高工艺管1冷却的均匀性。但是本申请实施例并不限定多个分液孔45的孔径必须为变化分布，例如多个分液孔45的孔径为相同设置。因此本申请实施例并不以此为限，本领域技术人员可以根据实际情况自行调整。

于本申请的一实施例中，如图10至图15所示，冷却管组件41包括的中间分液管43及多个侧方分液管44的连接段462均垂直于外工艺管12的外壁设置，且各连接段462的轴线均位于同一平面上，任意两个相邻的连接段462的轴线之间呈第一预设夹角A1；回收管组件42包括的中间分液管43及多个侧方分液管44的连接段462均垂直于外工艺管12的外壁设置，且各连接段462的轴线均位于同一平面上，任意两个相邻的连接段462的轴线之间呈第一预设夹角A1。可选地，第一预设夹角A1的数值范围为10至80度。

如图10至图15所示，由于多个连接段462均垂直于外工艺管12的外壁设置，并且各连接段462的轴线均位于同一平面上，使得中间分液管43与位于左侧的侧方分液管44呈第一预设夹角A1，以及中间分液管43与位于右侧的侧方分液管44呈第一预设夹角A1，该第一预设夹角A1具体可以为10度、20度、30度、50度、65度及70度，第一预设夹角A1的具体数值可以与工艺管1的外径对应设置，但是本申请实施例并不以此为限。采用该设计，使得本申请实施例可以适用于不同规格的工艺管1，从而大幅提高本申请实施例的适用范围及适用性。

于本申请的一实施例中，如图11及图12所示，中间分液管43的分液段461圆周方向上的两个分液孔45的轴线呈第二预设夹角A2，第二预设夹角A2的数值范围为90至180度。具体来说，中间分液管43的分液段461设置有两列分液孔45，因此分液段461圆周方向上的两个分液孔45之间呈第二预设夹角A2，该第二预设夹角A2具体可以为90度、100度、120度、150度及170度，第二预设夹角A2的具体数值可以与冷却空间13的径向高度对应设置，但是本申请实施例并不以此为限。采用上述设计，能有效增加冷却介质在冷却空间13内的扰动，从而进一步提高冷却效果及冷却均匀性。

于本申请的一实施例中，如图3、图8及图9所示，第一预设间距D1的数值范围为4至8毫米，第二预设间距D2的数值范围为2至10毫米。具体来说，为了控制电磁线圈21的磁感应范围，需要对电磁线圈21与工艺管1外壁之间的第一预设间距D1进行约束，第一预设间距D1具体可以控制在4至8毫米的范围内，但是本申请实施例并不以此为限，本领域技术人员可以根据实际情况自行调整设置。结合参照图8及图9所，保温结构3搭接组装为圆柱形结构，然后被放进工艺管1内，由于保温结构3与工艺管1的材质不同，因此当温度升高后各部件会产生热膨胀，因此必须预留第二预设间距D2，即工艺管1的内径与保温结构3的外径的差值，该第二预设间距D2具体可以为2至10毫米之间，但是本申请实施例并不以此为限。

基于同一发明构思，本申请实施例提供了一种半导体设备，包括如上述各实施例提供的工艺腔室。

应用本申请实施例，至少能够实现如下有益效果：

本申请实施例通过将电磁线圈采用非等距间距方式设置，以提高电磁线圈的能量转化效率，从而大幅提高工艺腔室的加热效率，进而大幅提高半导体设备的工艺速率及产能。由于保温结构完全包覆于感应加热器的外周，使得本申请实施例能大幅提高保温效果，进而在提高工艺效率的同时，还能大幅提高工艺良率。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本说明书的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上所述仅是本申请的部分实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。