[發(fā)明專利]一種基于伯努利效應(yīng)的底座及外延設(shè)備

在審

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• 申請日: 2016-08-15
• 公開（公告）號: CN107761165A
• 公開（公告）日: 2018-03-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉源;汪燕
• 申請（專利權(quán)）人: 上海新昇半導(dǎo)體科技有限公司
• 主分類號: C30B25/12
• 分類號: C30B25/12
• 代理公司: 上海光華專利事務(wù)所(普通合伙)31219
• 代理人: 劉星

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，涉及一種基于伯努利效應(yīng)的底座及外延設(shè)備。

背景技術(shù)

目前眾多功率器件廠商正從8寸工廠(fab)逐漸過渡至12寸工廠(fab)，為滿足功率器件襯底的要求，12寸Si襯底需要有單層或多層厚度大于20um的外延層。然而，現(xiàn)有的12寸單片Si外延技術(shù)在生長厚外延Si層(>20um)時，存在如下幾個缺點：1、由于Si外延生長速率較慢，一般<5um/min，因此在生長厚膜時，由于單個外延爐內(nèi)僅能放置一片Si襯底，因此產(chǎn)量較低。2、隨著外延層厚度的增加，晶圓(wafer)和底座(susceptor)之間容易發(fā)生粘附(stick)現(xiàn)象，造成取片困難。

如圖1所示，顯示為現(xiàn)有技術(shù)中生長Si外延層的示意圖，其中，底座101放置于生長腔室102內(nèi)，晶圓103放置于所述底座101上，所述生長腔室外部上方及下方均設(shè)有加熱燈管104，Si外延層105在所述晶圓103(Si襯底)表面生長。圖中箭頭示出了熱傳導(dǎo)方向。由于晶圓103與底座101之間有接觸，且晶圓正面存在加熱燈管的直接加熱，底座表面也會生長Si層，造成底座與晶圓粘附在一起，在取片過程中造成取片困難，且容易造成Si外延層邊緣翹曲。

為解決產(chǎn)量較低的問題，AMAT公司的外延爐采用一種群(cluster)多腔室的設(shè)計，即多個腔室(chamber)共用一個加料室(transfer chamber)，由此提高產(chǎn)能。如圖2所示，顯示為這種群多腔室的結(jié)構(gòu)示意圖，其中，第一腔室、第二腔室、第三腔室及第四腔室共用一個加料室。但是這種設(shè)計的本質(zhì)是將幾個腔室合在一個機臺，每個腔室仍然只能放置一片晶圓，沒有從根本上解決問題。

為解決粘片的問題，通常需要將較厚的外延膜進行分次生長。例如，對于60um的外延層，需要分三次，單次20um進行生長，每層外延膜生長之間，晶圓需要傳送出反應(yīng)腔室(reactor)，并對腔室內(nèi)及底座表面進行HCl刻蝕以去除Si層。如圖3所示，顯示為將厚外延層分為n次生長的示意圖。這種方法雖然可以解決粘片問題，但是腔室蝕刻以及多次升溫降溫將會耗費很多時間，導(dǎo)致產(chǎn)率大大降低。

因此，如何提供一種新的底座及外延設(shè)備，以避免晶圓與底座之間的粘片問題，并提高產(chǎn)率，成為本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的一個重要技術(shù)問題。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，本發(fā)明的目的在于提供一種基于伯努利效應(yīng)的底座及外延設(shè)備，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中生長厚外延層時產(chǎn)率交底、并容易引起粘片的問題。

為實現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明提供一種基于伯努利效應(yīng)的底座，包括底座主體及設(shè)于所述底座主體背面的支撐桿，其中：

所述底座主體內(nèi)部設(shè)有空腔；

所述支撐桿中設(shè)有與所述空腔連通的噴射氣體供氣孔；

所述底座主體正面設(shè)有若干與所述空腔連通的噴射氣體出氣孔；所述噴射氣體出氣孔向所述底座主體外側(cè)傾斜，用于從所述底座主體正面向所述底座主體外側(cè)噴射氣體，使所述底座主體正面氣壓降低，利用伯努利效應(yīng)將晶圓吸附于所述底座主體正面。

可選地，所述噴射氣體出氣孔靠近所述底座正面邊緣區(qū)域。

可選地，所述底座主體內(nèi)部設(shè)有N套獨立設(shè)置的所述空腔，其中，N為大于1的整數(shù)；所述支撐桿中相應(yīng)設(shè)有N個所述噴射氣體供應(yīng)孔，這N個噴射氣體供應(yīng)孔分別與相應(yīng)的一個空腔連通；所述底座主體正面的若干所述噴射氣體出氣孔分為N組，每組噴射氣體出氣孔分別與相應(yīng)的一個空腔連通。

可選地，2≤N≤5。

可選地，所述空腔包括至少兩條管路。

可選地，所述空腔包括一條環(huán)形管路及至少一條條形管路；所述環(huán)形管路與所述噴射氣體出氣孔連通，所述條形管路的一端連通所述環(huán)形管路，另一端連通所述噴射氣體供氣孔。

本發(fā)明還提供一種外延設(shè)備，所述外延設(shè)備包括上述任意一項所述的基于伯努利效應(yīng)的底座。

可選地，所述外延設(shè)備包括石英腔室；所述石英腔室中設(shè)有兩個所述基于伯努利效應(yīng)的底座；這兩個基于伯努利效應(yīng)的底座正面相對，分別位于所述石英腔室上部與下部。

可選地，兩個基于伯努利效應(yīng)的底座的支撐桿分別穿通所述石英腔室的頂面與底面。

可選地，所述石英腔室包括反應(yīng)氣體進氣口及反應(yīng)氣體尾氣口；所述反應(yīng)氣體進氣口及反應(yīng)氣體尾氣口分別設(shè)于所述石英腔室的一對相對側(cè)面上，且當(dāng)所述石英腔室水平放置時，所述反應(yīng)氣體進氣口所在水平面及所述反應(yīng)氣體尾氣口所在水平面均位于兩個基于伯努利效應(yīng)的底座之間。