外延片生產(chǎn)設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及半導(dǎo)體外延片生產(chǎn)設(shè)備領(lǐng)域，具體地說是一種外延片生產(chǎn)設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002] 外延是半導(dǎo)體工藝當(dāng)中的一種。外延片生產(chǎn)是指在單晶襯底（基片）上生長一層 有一定要求的、與襯底晶向相同的單晶層，猶如原來的晶體向外延伸了一段。外延片就是在 襯底上做好外延層的硅片。因有些制造商只做外延之后的工藝生產(chǎn)，所以購買做好外延工 藝的外延片來接著做后續(xù)工藝。
[0003] 外延爐是在目前用來生長外延片的主要設(shè)備之一，使用范圍相當(dāng)廣泛。它具有全 自動，易操作，易維護(hù)，薄外延的生產(chǎn)效率高，生產(chǎn)成本低，產(chǎn)品品質(zhì)高的優(yōu)點。隨著市場的 不斷發(fā)展，客戶的要求不管是尺寸，還是外延層厚度，都在不斷地增大和增厚。硅片直徑逐 步從4寸，5寸，6寸，到8寸，甚至12寸大尺寸方向發(fā)展，而6寸，8寸機臺外延層生長厚度 也從正常2-4um到如今45um多，甚至到75um。從而對機臺提出了更高的要求，原有機臺的 一些隱性缺點也就慢慢地突顯出來，特別是硅片生長外延的腔室尾端容易生長非晶硅，當(dāng) 通入蝕刻氣體去除腔室尾端的非晶硅時，由于腔室內(nèi)溫度達(dá)不到要求，即使通入大量的蝕 刻氣體蝕刻效果也不是很理想，導(dǎo)致腔室的使用壽命很短，由于腔室造價很高造成成本巨 大，而且硅片厚外延的顆粒，在現(xiàn)有的1180攝氏度的工藝上，硅片的外觀很差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的之一是為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種使用壽命長的外延片生 產(chǎn)設(shè)備。
[0005] 為實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：
[0006] 外延片生產(chǎn)設(shè)備，包括反應(yīng)腔室以及加熱裝置，所述的反應(yīng)腔室具有進(jìn)氣口和出 氣口，所述的反應(yīng)腔室內(nèi)設(shè)有托盤，所述的反應(yīng)腔室內(nèi)還安裝有吸熱裝置，所述的吸熱裝置 位于托盤與出氣口之間，所述的加熱裝置用于加熱反應(yīng)腔室。
[0007] 在上述的的外延片生產(chǎn)設(shè)備中，所述的吸熱裝置包括吸熱板，所述的吸熱板位于 反應(yīng)腔室內(nèi)上半部。
[0008] 在上述的的外延片生產(chǎn)設(shè)備中，所述的出氣口位于反應(yīng)腔室上半部。
[0009] 在上述的的外延片生產(chǎn)設(shè)備中，所述的吸熱板采用吸熱材料制成。
[0010] 在上述的的外延片生產(chǎn)設(shè)備中，所述的吸熱板采用陶瓷材料制成，陶瓷層外鍍有 碳化娃層。
[0011] 在上述的的外延片生產(chǎn)設(shè)備中，所述的吸熱裝置還包括支撐架，所述的支撐架用 于將吸熱板支撐在反應(yīng)腔室內(nèi)。
[0012] 在上述的的外延片生產(chǎn)設(shè)備中，所述的支撐架采用石英制成。
[0013] 在上述的的外延片生產(chǎn)設(shè)備中，所述的支撐架上設(shè)有至少三根用于將吸熱板支撐 的支撐柱。
[0014] 在上述的的外延片生產(chǎn)設(shè)備中，所述的支撐架上設(shè)有手柄，所述的手柄用于拿取 支撐架。
[0015] 在上述的的外延片生產(chǎn)設(shè)備中，所述的支撐架下端還設(shè)有支撐腳，所述的支撐腳 起支撐作用。
[0016] 在上述的的外延片生產(chǎn)設(shè)備中，所述的加熱裝置包括位于反應(yīng)腔室上下的發(fā)熱 板，所述的發(fā)熱板上安裝有若干發(fā)熱管，所述的發(fā)熱管正對反應(yīng)腔室。
[0017] 本發(fā)明反應(yīng)腔室內(nèi)靠近出氣口處安裝有吸熱裝置，壓延氣體進(jìn)入反應(yīng)腔室后，吸 熱裝置吸收了加熱裝置提供的熱量，從而提升反應(yīng)腔室尾端溫度，讓原先會沉積在反應(yīng)腔 室尾端上壁板的非晶硅，部分沉積到吸熱裝置上，并于每次做腔體蝕刻時，向反應(yīng)腔室內(nèi)通 入氯化氫氣體，由于安裝了吸熱裝置，反應(yīng)腔室內(nèi)尾端的溫度較高，氯化氫氣體能夠?qū)⒊练e 在反應(yīng)腔室尾端上壁板以及吸熱裝置上的非晶硅移除，因此反應(yīng)腔室尾端上壁板沉積非晶 硅的速度就會減慢很多，使用壽命大大延長。
【附圖說明】
[0018] 圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019] 圖2為本發(fā)明吸熱板的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020] 圖3為本發(fā)明吸熱板的剖視圖。
[0021] 圖4為本發(fā)明支撐架的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022] 圖中標(biāo)號說明：
[0023] 1、反應(yīng)腔室；11、進(jìn)氣口；12、出氣口；13、上壁板；2、托盤；3、發(fā)熱板；31、發(fā)熱管； 4、吸熱板；41、安裝孔；42、陶瓷層；43、碳化硅層；5、支撐架；51、支撐柱；52、手柄；53、支撐 腳。
【具體實施方式】
[0024] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的描述。
[0025] 如圖1所示，一種外延片生產(chǎn)設(shè)備包括反應(yīng)腔室1以及位于反應(yīng)腔室1上下的發(fā) 熱板3,所述的發(fā)熱板3上安裝有多個發(fā)熱管31，所述的發(fā)熱管31正對反應(yīng)腔室1且對反 應(yīng)腔室1加熱。反應(yīng)腔室1具有進(jìn)氣口 11和出氣口 12,所述的出氣口 12位于反應(yīng)腔室1 上半部，所述的反應(yīng)腔室1內(nèi)設(shè)有托盤2,所述的反應(yīng)腔室1還安裝有吸熱板4,所述的吸熱 板4位于托盤2和出氣口 12之間，所述的吸熱板4靠近出氣口 12,所述的吸熱板4位于反 應(yīng)腔室1內(nèi)的上半部，緊挨反應(yīng)腔室1上壁板13設(shè)置。
[0026] 如圖2-3所示，吸熱裝置包括吸熱板4和支撐架5,所述的吸熱板4緊挨反應(yīng)腔室 1上壁板13設(shè)置，支撐架5用于將吸熱板4支撐在反應(yīng)腔室1內(nèi)。吸熱板4采用吸熱材料 制成，本實施例中，吸熱板4采用陶瓷材料制成，陶瓷層42外鍍有碳化硅層43,陶瓷材料是 工程材料中剛度最好、硬度最高的材料，同時陶瓷材料一般具有高的熔點，大多在2000°C以 上，而外延片生產(chǎn)時的溫度一般不會超過200(TC。而碳化硅化學(xué)性能穩(wěn)定、導(dǎo)熱系數(shù)高、熱 膨脹系數(shù)小、耐磨性能好，采用陶瓷材料和碳化硅材料以后，吸熱板4不僅吸熱能力強，而 且硬度和耐磨性好，化學(xué)性能穩(wěn)定，不會影響反應(yīng)腔室1內(nèi)的外延片生產(chǎn)。
[0027] 如圖4所示，支撐架5采用石英支撐架5,石英是一種物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)均十分 穩(wěn)定的物質(zhì)，在反應(yīng)腔室1內(nèi)外延片生產(chǎn)時溫度高達(dá)一千多度的情況下，石英支撐架5也不 會起化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生干擾外延片生產(chǎn)，也不會在高溫下發(fā)生物理變形從而無法支撐吸熱板4。
[0028] 本實施例中，支撐架5上設(shè)有三根用于將吸熱板4支撐的支撐柱51，吸熱板4上開 設(shè)有三個安裝孔41，每根支撐柱51與對應(yīng)的安裝孔41連接，三個支撐柱51形成一個三角 形支撐吸熱板4,三角形固定比較穩(wěn)定，且由于支撐架5和吸熱板4的接觸面積不大，不會影 響吸熱板4的吸熱效果。
[0029] 支撐架5上還設(shè)有手柄52,所述的手柄52用于拿取支撐架5,當(dāng)吸熱板4固定在 支撐柱51上以后，操作人員拿著手柄52將整個吸熱裝置放入反應(yīng)腔室1內(nèi)；當(dāng)吸熱板4用 過一段時間需要更換時，操作人員能夠拿著手柄52將整個吸熱裝置拿出，簡單便捷。支撐 架5下端面還設(shè)有支撐腳53,當(dāng)支撐架5放置在反應(yīng)腔室1內(nèi)時，支撐腳53與反應(yīng)腔室1 下壁板接觸，保證手柄52處于懸空狀態(tài)，更加便于拿取手柄52。
[0030] 本外延片生產(chǎn)設(shè)備在托盤2上放置待生長外延的硅片，吸熱板4安裝在支撐架5 上，放入反應(yīng)腔室1內(nèi)靠近出氣口 12處，向反應(yīng)腔室1內(nèi)通入外延氣體，同時對發(fā)熱管31 對反應(yīng)腔室1進(jìn)行加熱，由于吸熱板4具有良好的吸熱能力，因此溫度較高，提升反應(yīng)腔室1 靠近出氣口 12端溫度，讓無吸熱裝置情況下會沉積在反應(yīng)腔室1靠近出氣口 12端上壁板 13的非晶硅，部分沉積到吸熱板4上，并于每次做腔體蝕刻時，通入氯化氫氣體，由于安裝 了吸熱板4以后反應(yīng)腔室1尾端的溫度大幅提升，因此氯化氫氣體能夠?qū)⒊练e在反應(yīng)腔室1 尾端上壁板以及吸熱板4上的非晶硅移除，以減少非晶硅在反應(yīng)腔室1出氣口 12端上壁板 13的淀積，降低非晶硅塵粒在腔體內(nèi)產(chǎn)生，從而提升了外延片的優(yōu)良率，而且由于蝕刻效果 良好，也無需再通入更多的氯化氫氣體蝕刻，節(jié)省了成本。吸熱板4和出氣口 12均位于反 應(yīng)腔室1上半部，腔體蝕刻后的氣體及雜質(zhì)就直接從出氣口 12排出，很少再接觸反應(yīng)腔室 1內(nèi)其余的內(nèi)壁。
[0031] 本發(fā)明通過實驗得到在反應(yīng)腔室1內(nèi)有無吸熱裝置時反應(yīng)腔室1上壁板13的使 用壽命以及外延片的優(yōu)良率，使用壽命以反應(yīng)腔室內(nèi)外延片處理數(shù)量計算，外延厚度采用 8um的產(chǎn)品來計算，見表格如下：
【主權(quán)項】
1. 外延片生產(chǎn)設(shè)備，其特征在于，包括反應(yīng)腔室以及加熱裝置，所述的反應(yīng)腔室具有進(jìn) 氣口和出氣口，所述的反應(yīng)腔室內(nèi)設(shè)有托盤，所述的反應(yīng)腔室內(nèi)還安裝有吸熱裝置，所述的 吸熱裝置位于托盤與出氣口之間，所述的加熱裝置用于加熱反應(yīng)腔室。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的外延片生產(chǎn)設(shè)備，其特征在于，所述的吸熱裝置包括吸熱板， 所述的吸熱板位于反應(yīng)腔室內(nèi)上半部。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的外延片生產(chǎn)設(shè)備，其特征在于，所述的出氣口位于反應(yīng)腔 室上半部。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的外延片生產(chǎn)設(shè)備，其特征在于，所述的吸熱板采用吸熱材料 制成。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的外延片生產(chǎn)設(shè)備，其特征在于，所述的吸熱板采用陶瓷材料 制成，陶瓷層外鍍有碳化硅層。
6. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的外延片生產(chǎn)設(shè)備，其特征在于，所述的吸熱裝置還包括支撐 架，所述的支撐架用于將吸熱板支撐在反應(yīng)腔室內(nèi)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的外延片生產(chǎn)設(shè)備，其特征在于，所述的支撐架上設(shè)有至少三 根用于將吸熱板支撐的支撐柱。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的外延片生產(chǎn)設(shè)備，其特征在于，所述的支撐架上設(shè)有手 柄，所述的手柄用于拿取支撐架。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的外延片生產(chǎn)設(shè)備，其特征在于，所述的加熱裝置包括位于反 應(yīng)腔室上端和下端的發(fā)熱板，所述的發(fā)熱板上安裝有若干發(fā)熱管，所述的發(fā)熱管正對反應(yīng) 腔室。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種外延片生產(chǎn)設(shè)備，包括反應(yīng)腔室以及加熱裝置，所述的反應(yīng)腔室具有進(jìn)氣口和出氣口，所述的反應(yīng)腔室內(nèi)設(shè)有托盤，所述的反應(yīng)腔室內(nèi)還安裝有吸熱裝置，所述的吸熱裝置位于托盤與出氣口之間，所述的加熱裝置用于加熱反應(yīng)腔室。本發(fā)明延長了反應(yīng)腔室的使用壽命，節(jié)約了蝕刻原料，為生產(chǎn)節(jié)約了成本，同時還提升了外延片的優(yōu)良率，提高了生產(chǎn)效率。
【IPC分類】C30B29-06, C30B25-10
【公開號】CN104818527
【申請?zhí)枴緾N201510162054
【發(fā)明人】張健
【申請人】上海晶盟硅材料有限公司
【公開日】2015年8月5日
【申請日】2015年4月8日