[發明專利]石英件、工藝腔室和半導體處理設備

有效

• 申請號: 201711156197.8
• 申請日: 2017-11-20
• 公開（公告）號: CN109811406B
• 公開（公告）日: 2021-09-17
• 發明（設計）人: 高建強
• 申請（專利權）人: 北京北方華創微電子裝備有限公司
• 主分類號: H01L21/20
• 分類號: H01L21/20;C23C16/44
• 代理公司: 北京天昊聯合知識產權代理有限公司 11112
• 代理人: 彭瑞欣;姜春咸

本發明公開了一種石英件、一種工藝腔室和一種半導體處理設備。所述石英件包括底壁以及自所述底壁邊沿彎折延伸形成的側壁，所述底壁的靠近所述側壁的邊緣區域設置有至少一個貫穿所述底壁厚度的排氣槽。本發明的石英件，其底壁上設置有多個上述結構的排氣槽，因此，能夠使得清掃氣體最終全部通過該多個排氣槽向下流出，從而能夠使得反應氣體以層流的形式平行的流經晶片的表面，進而可以在晶片上獲得組織致密、質量良好的外延層。同時，能夠避免工藝時所產生的一系列副產物，從而能夠提高工藝良率，降低制作成本。

技術領域

本發明涉及半導體設備技術領域，具體涉及一種石英件、一種包括該石英件的工藝腔室以及一種包括該工藝腔室的半導體處理設備。

背景技術

常壓化學氣相淀積是指在大氣壓下進行的一種化學氣相淀積的方法。這種工藝所需的系統簡單，反應速度快，但是均勻性較差，臺階覆蓋能力差，所以一般用于厚的介質淀積。目前，在芯片制造過程中，大部分所需的薄膜材料，不論是導體、半導體或是介電材料，都可以用化學氣相淀積來制備。

硅外延設備是利用化學氣相沉積原理進行工藝的一種常見設備，傳統的硅外延設備主要包括預抽腔室(Loadlock)、傳輸腔室、工藝腔室。首先用戶將裝有硅片的片盒裝入預抽腔室，然后機械手從預抽腔室取出硅片，經過傳輸腔室，將硅片放入工藝腔室的基座中，以對放置在基座上的晶片，進行外延反應。為了有利于工藝腔室的溫度均勻性和氣流場均勻性，要求承載晶片的基座能夠進行在工藝腔室內進行旋轉。

如圖1和圖2所示，為現有技術中硅外延設備中的工藝腔室的結構示意圖。該工藝腔室包括腔室本體210、基座220、旋轉組件230和石英件100，旋轉組件230可以帶動基座220旋轉。腔室本體210采用水平進氣的方式，一定量的氣流流動速度、氣流濃度與基座220旋轉速度的搭配可以實現基座220表面較好的溫度均勻性以及氣流場均勻性。基座220與石英件100之間存在確定的間隙，以確保旋轉過程中基座220不會摩擦到石英件100。

現有技術一中，雖然可以實現基座220進行旋轉，從而能夠保證工藝腔室的溫度均勻性和氣流場均勻性。但是，工藝氣體可以通過基座220與石英件100之間存在的間隙，進入基座220下方和旋轉組件230內(如圖2中的箭頭所指位置)。隨著外延工藝的進行，會產生一系列副產物并附著于基座220、石英件100、旋轉組件230等零部件表面的裝配間隙中，影響零部件的正常工作。另一方面，外延反應對腔室顆粒十分敏感，副產物的存在將影響外延工藝腔室的潔凈度。

為了能夠消除工藝腔室內的副產物，如圖3和圖4所示，為現有技術二中硅外延設備中的工藝腔室的結構示意圖。其與現有技術一中不同的是：工藝腔室的下方設置有清掃氣體源310以及旋轉組件230設置有清掃氣體通道231(如圖4中的箭頭所指的氣體通道)。清掃氣體形成一定的壓力，使得反應氣體無法通過基座220與石英件100之間的間隙。依據外延反應氣體種類，清掃氣體源310可設定為氮氣、氫氣或惰性氣體。

但是，當工藝腔室采用水平進氣的方式時，也就是說，反應氣體進入腔室本體2腔室的方向為水平方向(如圖3中所示，腔室本體210左端為進氣端IN，腔室本體210右端為出氣端OUT)。這樣，當清掃氣體在水平經過基座220背面后，其會與石英件100的垂直側壁接觸，則清掃氣體的氣流方向變為垂直方向，這樣就造成工藝氣體在進入工藝腔室之前受到清掃氣體在垂直方向的阻力而引起湍流。而湍流會使得工藝氣體不是處于分層流動狀態，進而影響外延層的均勻性和產品良率。另外，清掃氣體使得工藝氣體中氣態硅源在工藝氣體中的整體濃度降低，進而影響晶片表面的生長速率。

因此，如何設計一種能夠有效減少工藝腔室內顆粒沉積的結構成為本領域亟待解決的技術問題。

發明內容

本發明旨在至少解決現有技術中存在的技術問題之一，提出了一種石英件、一種包括該石英件的工藝腔室和一種包括該工藝腔室的半導體處理設備。