[發明專利]氣相外延裝置

有效

• 申請號: 201110382874.4
• 申請日: 2011-11-25
• 公開（公告）號: CN103132138A
• 公開（公告）日: 2013-06-05
• 發明（設計）人: 涂火金
• 申請（專利權）人: 中芯國際集成電路制造（上海）有限公司
• 主分類號: C30B25/02
• 分類號: C30B25/02;C30B25/14;C30B25/10
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 駱蘇華

技術領域

本發明涉及化學氣相外延技術領域，特別涉及一種氣相外延裝置。

背景技術

外延工藝已在半導體制作工藝中得到廣泛的應用，外延生長的單晶層可在導電類型、電阻率等方面與襯底不同，還可以生長不同厚度和不同要求的多層單晶，從而大大提高器件設計的靈活性和器件的性能。現有外延層的生長有多種方法，但采用最多的是氣相外延工藝。

氣相外延工藝是反應物質在氣態條件下發生化學反應，生成固態物質外延在加熱的固態基體表面，進而制得固體材料的工藝技術，其通過氣相外延裝置得以實現。具體地，氣相外延裝置通過進氣口將源氣體通入反應室中，并控制反應室的壓強、溫度等反應條件，使得源氣體發生反應，從而完成外延工藝步驟。

參考圖1，圖1為現有氣相外延裝置的結構示意圖，包括：反應腔室10，所述反應腔室10包括底板101、上蓋板103和位于底板101和上蓋板103之間的側壁102；位于所述底板101上的基板104，所述基板104用于放置待處理襯底；位于側壁102下端的進氣口106，所述進氣口106用于通入源氣體；位于側壁102下端相對進氣口106一側的出氣口105，所述出氣口105用于排出反應腔室10內的氣體；還包括位于基板104下方的加熱裝置(圖中未示出)，用于給反應腔室10和待處理襯底加熱。

更多關于氣相外延裝置請參考公開號為US2008/0072820A1的美國專利。

隨著晶圓尺寸的不斷增大，采用現有氣相外延裝置形成外延層時均勻性的控制面臨極大的挑戰。

發明內容

本發明解決的問題是提供一種氣相外延裝置，提高外延層的均勻性。

為解決上述問題，本發明提供了一種氣相外延裝置，包括：

底板、上蓋板、位于底板和上蓋板之間的側壁和位于底板上的基板，所述底板、上蓋板、側壁和基板構成反應腔室，還包括：位于側壁下端等夾角分布的至少4個的排氣口，用于排出反應腔室內的氣體；位于上蓋板上與基板相對設置的加熱裝置，所述加熱裝置上分布有若干加熱燈管。

可選的，所述加熱裝置上還包括與所述加熱燈管間隔分布的進氣口，用于向反應腔室通入源氣體。

可選的，所述加熱燈管在加熱裝置上呈若干平行的第一直線分布，每條第一直線上加熱燈管間的間距相等，相鄰第一直線間的間距相等。

可選的，所述進氣口分布在相鄰兩條第一直線之間，呈若干與第一直線平行的第二直線，每條第二直線上進氣口間的間距相等，相鄰第二直線間的間距相等。

可選的，所述進氣口分布在第一直線上的加熱燈管之間，呈與第一直線重合的第三直線，每條第三直線上進氣口間的間距相等，相鄰第三直線間的間距相等。

可選的，所述加熱燈管在加熱裝置上呈若干第一同心圓分布，每個第一同心圓上加熱燈管間的間距相等，第一同心圓間的間距相等，所述第一同心圓的圓心為加熱裝置的中心。

可選的，所述進氣口分布在相鄰兩個第一同心圓之間，呈若干與第一同心圓同心的第二同心圓，每個第二同心圓上進氣口間的間距相等，相鄰第二同心圓間的間距相等。

可選的，所述進氣口分布在第一同心圓上的加熱燈管之間，呈與第一同心圓重合的第三同心圓，每個第三同心圓上進氣口間的間距相等，相鄰第三同心圓間的間距相等。

可選的，進氣口的長度大于加熱燈管的長度，進氣口的頂端與加熱燈管頂端的距離范圍為5厘米～20厘米。

可選的，所述進氣口和加熱燈管之間設置有隔離板，防止反應腔室內的源氣體在反應時沾污加熱燈管，所述進氣口貫穿隔離板。

可選的，所述隔離板的材料為石英、碳化硅或者陶瓷。

可選的，所述加熱裝置為直徑大于待處理襯底直徑的圓盤體。

可選的，還包括位于所述側壁上等夾角分布的至少4個進氣口，所述進氣口位于基板的上方。

可選的，所述進氣口與垂直于側壁的法線的夾角范圍為0度～60度。

與現有技術相比，本發明技術方案具有以下優點：

排氣口在側壁上成等夾角分布，使得各個方向排氣時的氣流的流速是均勻的，待處理襯底在形成外延層時受到氣流變化的影響減小，提高了外延層的均勻性；

進一步，加熱燈管均勻的分布在加熱裝置上，通過調節加熱燈管，半導體腔室和基底上的待處理襯底能得到均勻的溫度，有益于提高外延層的均勻性；進氣口是均勻的分布在加熱裝置上，源氣體通過進氣口從待處理襯底上方供入，氣流方向是垂直于待處理襯底表面，氣流在待處理襯底上方獲得較均勻的流速和濃度，提高了待處理襯底上形成的外延層的均勻性；