[發明專利]多旋轉外延生長設備和包含該設備的反應器

有效

• 申請號: 201080055924.1
• 申請日: 2010-10-08
• 公開（公告）號: CN102639761A
• 公開（公告）日: 2012-08-15
• 發明（設計）人: M.J.伯格曼;D.T.埃默森;D.D.塞貝爾
• 申請（專利權）人: 克里公司
• 主分類號: C30B25/12
• 分類號: C30B25/12;C30B25/02;C23C16/458
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 張昱;楊楷

相關申請

本申請要求2009年10月9日提交的美國臨時專利申請No.61/250,075的權益和優先權，通過引用猶如作為一個整體闡明而將其公開內容并入本文中。

技術領域

本發明涉及外延層的生長，并且更具體地涉及化學氣相沉積反應器系統和設備。

背景技術

沉積系統和方法一般用于在基底上形成半導體材料層，諸如薄的外延膜(外延層)等。例如，化學氣相沉積(CVD)反應器系統和工藝可以用于在基底上形成半導體材料(諸如碳化硅(SiC)、氮化鎵(GaN)或其它材料等)層。CVD工藝對于形成諸如外延層等具有受控的特性、厚度和/或布置的層可能特別有效。通常，在諸如CVD系統等沉積系統中，將基底放置在基座內的反應室中，并且將一種或多種處理氣體(包括待置于基底上的試劑或反應劑)引入鄰近基底的該室中。處理氣體可以流動通過反應室，以便向基底提供試劑或反應劑的均勻或受控的濃度。

就溫度曲線圖、氣體速度、氣體濃度、化學性質和壓力而言，用于碳化硅的CVD生長工藝已被改進。選擇用來生產特定外延層的條件通常是在諸如所期望的生長速率、反應溫度、循環時間、氣體容積、設備成本、摻雜均勻性和層厚度等因素之間折中。尤其，在其它因素是相同的情況下，均勻的層厚度趨向于在隨后產生自外延層的半導體裝置中提供更一致的性能。可替換地，較少的均勻層趨向于降低裝置的性能，或者甚至使得這些層不適合用于裝置制造。因此，對于用于例如碳化硅、氮化鎵或者產生更均勻外延層的其它材料的外延生長的CVD技術存在著需求。

發明內容

應當意識到提供本發明內容來以簡單的形式引入一些選取的概念，以下在具體實施方式中進行進一步描述這些概念。本發明內容無意辨識本公開的關鍵特征或必要特征，也無意限制本發明的范圍。

根據本發明的一些實施方式，用在CVD反應器系統中的基座(susceptor)設備包括可旋轉的主盤和多個被定位在主盤上的可旋轉的衛星盤。這些衛星盤被可操作地連接至主盤，從而使得主盤圍繞著其旋轉軸的旋轉致使衛星盤圍繞著它們單獨的(individual)旋轉軸旋轉。每個衛星盤具有被構造成保持一個或多個晶片的晶片支撐面。在一些實施方式中，每個衛星盤的晶片支撐面被凸起的外圍邊緣部周向地環繞。在一些實施方式中，每個衛星盤的晶片支撐面具有基本上平的構造。在其它實施方式中，每個衛星盤的晶片支撐面具有波狀外形的(contoured)構造以促進均勻的晶片溫度。在一些實施方式中，多個凹部(pocket)在主盤中形成，并且每個衛星盤被可旋轉地固定在各自的凹部內。

根據其它的實施方式，用在CVD反應系統中的基座設備包括可旋轉的主盤、定位在主盤上的多個可旋轉的衛星盤，以及一個或多個被可旋轉地固定在每個衛星盤內的晶片支撐件。衛星盤被可操作地連接至主盤，并且晶片支撐件被可操作地連接至各自的衛星盤，從而使得主盤圍繞著其旋轉軸的旋轉致使衛星盤圍繞著它們單獨的旋轉軸旋轉，并且致使一個或多個晶片支撐件圍繞著它們單獨的旋轉軸旋轉。

根據本發明的一些實施方式，用在CVD反應系統中的基座設備包括：主盤，其具有中心齒輪；以及多個衛星盤，其被支撐在主盤內并且響應于主盤的旋轉而可單獨地圍繞著各自的軸旋轉。主盤具有對置的第一側面和第二側面。中心凹口(recess)形成在與主盤的旋轉軸基本上同軸的第二側面中。多個周向間隔開的凹部在第一側面中形成。中心齒輪被定位在中心凹口內，并且通過多個保持構件被可移除地保持在中心凹口內，這些保持構件沿著中心凹口的外圍定位。每個衛星盤被可旋轉地固定在各自的凹部內。每個衛星盤在其第一側面上具有晶片支撐面，并且在其對置的第二側面上具有行星齒輪。

主盤中的每個凹部具有外圍壁，外圍壁具有與中心凹口相連通的開口。中心齒輪齒通過各自壁開口延伸進每個凹部中，以便與每個衛星盤的行星齒輪齒接合。由于每個衛星盤的行星齒輪與中心齒輪嚙合，主盤圍繞著其旋轉軸的旋轉致使衛星盤在各自的凹部內圍繞著它們單獨的旋轉軸旋轉。衛星盤的這種雙旋轉在CVD工藝期間促進了均勻外延層的形成。

主盤包括連接器(coupling)，連接器沿著主盤的旋轉軸從主盤第二側面向外延伸。連接器被構造成將驅動軸的自由端容納在其中，并且致使主盤響應于驅動軸的旋轉而旋轉。中心齒輪包括中心孔，并且連接器延伸通過中心齒輪中心孔。驅動軸被具有自由端的固定管同心地環繞，該自由端在驅動軸與連接器接合時與中心齒輪孔接合。當驅動軸圍繞著主盤旋轉軸旋轉時，該管自由端使中心齒輪維持在靜止位置中，從而使得主盤繞著靜止的中心齒輪旋轉。