[實用新型]化學氣相沉積或外延層生長反應(yīng)器及其基片托盤和支撐軸

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201520681445.0
• 申請日: 2015-09-06
• 公開（公告）號: CN204982132U
• 公開（公告）日: 2016-01-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 姜勇;鄭振宇
• 申請（專利權(quán)）人: 中微半導(dǎo)體設(shè)備（上海）有限公司
• 主分類號: C30B25/12
• 分類號: C30B25/12;C23C16/458
• 代理公司: 上海信好專利代理事務(wù)所(普通合伙) 31249
• 代理人: 徐雯瓊;張靜潔

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及制造半導(dǎo)體器件，尤其涉及一種在諸如基片等襯底上生長外延層或進行化學氣相沉積的裝置。

背景技術(shù)

在諸如基片等襯底上生長外延層或進行化學氣相沉積的生產(chǎn)過程中，反應(yīng)器的設(shè)計十分關(guān)鍵。現(xiàn)有技術(shù)中，反應(yīng)器有各種各樣的設(shè)計，包括：水平式反應(yīng)器，該反應(yīng)器中，基片被安裝成與流入的反應(yīng)氣體成一定角度；行星式旋轉(zhuǎn)的水平式反應(yīng)器，該反應(yīng)器中，反應(yīng)氣體水平通過基片；以及垂直式反應(yīng)器，該反應(yīng)器中，當反應(yīng)氣體向下注入到基片上時，基片被放置在反應(yīng)腔內(nèi)的基片托盤上并以相對較高的速度旋轉(zhuǎn)。該種高速旋轉(zhuǎn)的垂直式反應(yīng)器為商業(yè)上最重要的MOCVD反應(yīng)器之一。

例如，發(fā)明名稱為“通過化學汽相沉積在基片上生長外延層的無基座式反應(yīng)器”的中國發(fā)明專利（中國專利號：01822507.1）提出了一種無基座式反應(yīng)器，如圖1所示，其包括反應(yīng)腔、可旋轉(zhuǎn)主軸400、用于加熱基片的加熱裝置140以及用來支撐基片的基片托盤300。主軸400包括頂面481和主軸壁482，基片托盤300包括一中心凹進部分390。在將基片托盤300安裝到主軸400時，主軸400被插入中心凹進部分390內(nèi)，直到主軸壁482和凹進部分390的壁之間緊密配合，產(chǎn)生將基片托盤300保持在沉積位置的摩擦力，亦即，基片托盤300通過摩擦力保持在主軸400的頂端上，并被帶動與主軸400一起旋轉(zhuǎn)。

然而，在實際工藝過程中，前述反應(yīng)器僅僅通過摩擦力很難（例如：因摩擦力不足而產(chǎn)生打滑）將基片托盤300保持在高速旋轉(zhuǎn)的主軸400上并使二者一起旋轉(zhuǎn)，若通過額外設(shè)置的保持裝置解決此不足則會增加系統(tǒng)的復(fù)雜程度；此外，由于主軸400直徑的局限，在沉積過程中很難保證基片托盤300始終保持平衡，倘若基片托盤300在沉積過程中重心失去平衡，發(fā)生搖擺，使得得到的基片外延層生長不均勻；再者，由于主軸壁482和凹進部分390的壁之間緊密配合，在基片加工過程中，通常為高溫環(huán)境，主軸400會產(chǎn)生熱膨脹，且主軸400的熱膨脹系數(shù)高于基片托盤300的熱膨脹系數(shù)，凹進部分390將會因主軸400的熱膨脹而被撐壞，最終導(dǎo)致整個基片托盤300裂開；最后，在沉積過程中，主軸400的旋轉(zhuǎn)速度與基片托盤300的轉(zhuǎn)速通常不一致，二者有一定的偏差，這使得不能準確測量反應(yīng)器內(nèi)基片的位置，進而不能準確測量基片的溫度和進一步地控制基片的溫度。

在襯底上生長外延層或進行化學氣相沉積的工藝過程中，基片托盤的溫度是一個至關(guān)重要的參數(shù)，其決定了在襯底上生長外延層或化學沉積的均勻性，由于基片托盤的面積較大，不同區(qū)域基片托盤的溫度不同會造成工藝的不均勻性，達不到生產(chǎn)工藝的合格率要求，因此，調(diào)節(jié)不同區(qū)域基片托盤的溫度均勻性是控制上述工藝結(jié)果均勻與否的一個重要因素。

實用新型內(nèi)容

本實用新型的目的在于提供一種化學氣相沉積或外延層生長反應(yīng)器及位于所述反應(yīng)器內(nèi)的基片托盤及其支撐軸，基片托盤在基片加工過程中能夠在支撐軸的支撐下實現(xiàn)平衡、可靠地旋轉(zhuǎn)，并且基片托盤不會因支撐軸受熱膨脹而被撐壞，同時，本實用新型的支撐軸能減少基片托盤中心區(qū)域的熱量沿著所述支撐軸向下傳導(dǎo)，提高所述基片托盤中心區(qū)域和邊緣區(qū)域的溫度均勻性。

具體的，本實用新型公開了一種用于化學氣相沉積或外延層生長反應(yīng)器內(nèi)的支撐軸，用以支撐基片托盤并帶動其旋轉(zhuǎn)，所述支撐軸包括：

主軸部；

與所述主軸部的一端相連接、并沿所述主軸部外圍向外延伸開來的支撐部，所述支撐部包括一延展面；以及

與所述主軸部相連接、并沿著所述延展面向與所述主軸部反方向延伸一高度的插接部；

所述延展面上方環(huán)繞所述插接部設(shè)置一個或多個支撐臺，所述支撐臺包括支撐面用以支撐基片托盤，所述支撐面高于所述延展面一段距離。

優(yōu)選的，所述插接部包括一頂表面和一外側(cè)面，所述外側(cè)面包括第一外側(cè)面和第二外側(cè)面，其中第一外側(cè)面垂直設(shè)置于所述延展面上方，所述第二外側(cè)面設(shè)置為自所述第一外側(cè)面向所述頂表面傾斜的弧面。

優(yōu)選的，所述插接部位于所述延展面的中心區(qū)域，形狀為非圓柱形。

優(yōu)選的，所述第一外側(cè)面包括一組相互平行的平面及一組向相反方向突起的弧面。

優(yōu)選的，所述支撐臺為環(huán)繞所述插接部設(shè)置的圓環(huán)狀結(jié)構(gòu)，所述圓環(huán)狀支撐臺為連續(xù)或斷續(xù)結(jié)構(gòu)。

優(yōu)選的，所述支撐臺為環(huán)繞所述插接部設(shè)置的若干凸起。

優(yōu)選的，所述支撐臺的高度小于所述插接部高度。