[發(fā)明專(zhuān)利]具有不均勻的縱向截面的用于半導(dǎo)體材料的外延反應(yīng)器的反應(yīng)室及反應(yīng)器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201980083556.2
• 申請(qǐng)日: 2019-10-17
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113195780B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-05-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 西爾維奧·佩雷蒂;弗朗西斯科·科里亞;毛里利奧·梅斯基亞
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 洛佩詩(shī)公司
• 主分類(lèi)號(hào): C23C14/54
• 分類(lèi)號(hào): C23C14/54;C30B23/06;C30B25/10;C23C16/46;C30B35/00
• 代理公司: 北京安信方達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11262
• 代理人: 張瑞;楊明釗

反應(yīng)室(100A)用于反應(yīng)器，用于在基底(62)上沉積半導(dǎo)體材料；反應(yīng)室沿縱向方向延伸，并包括沿該縱向延伸的反應(yīng)和沉積區(qū)域(10)；該區(qū)域(10)由適于通過(guò)電磁感應(yīng)加熱的感受器元件(21A、21B、21C、22A、22B、31、32)限定；第一感受器元件(21A、21B、21C、22A、22B)與室的基底支撐元件(61)相對(duì)，并且具有孔(20)，該孔沿著其整個(gè)長(zhǎng)度在縱向方向上延伸；第一感受器元件(21A、21B、21C、22A、22B)具有取決于其縱向位置的不均勻的橫截面。

發(fā)明領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于適于在基底上沉積半導(dǎo)體材料的外延反應(yīng)器的反應(yīng)室和使用該反應(yīng)室的反應(yīng)器，該反應(yīng)室具有不均勻(non-uniform)的縱向截面。

特別地，本發(fā)明涉及一種“熱壁”反應(yīng)室。

背景

這種類(lèi)型的反應(yīng)室特別用于碳化硅在碳化硅基底上的外延沉積(“同質(zhì)外延”工藝)或在由另一種材料制成的基底上的外延沉積(“異質(zhì)外延”工藝)。

在過(guò)去，申請(qǐng)人已經(jīng)對(duì)這種種類(lèi)的反應(yīng)室進(jìn)行了研究，并且已經(jīng)提交了例如兩個(gè)國(guó)際專(zhuān)利申請(qǐng)WO2004053187A1和WO2004053188A1(其在此作為參考目的并入)。

這種類(lèi)型的反應(yīng)室1的示例示意性地示于圖1、圖2和圖3中；該反應(yīng)室1沿縱向方向均勻地延伸。反應(yīng)室1包括由四個(gè)感受器元件(susceptor elements)2、3、4和5構(gòu)成的感受器組件，感受器元件2、3、4和5限定了反應(yīng)和沉積區(qū)域10，并包含在由絕熱材料制成的外殼7中；外殼7插入石英管8中。外殼7由管71和兩個(gè)圓形帽72和73構(gòu)成。圍繞管8纏繞有感應(yīng)器(inductor)9，感應(yīng)器9適于通過(guò)電磁感應(yīng)加熱由石墨制成的元件2、3、4和5；感應(yīng)器9用虛線表示，因?yàn)閲?yán)格地講它不是反應(yīng)室1的一部分。感應(yīng)器元件4和5是兩條帶，并構(gòu)成區(qū)域10的側(cè)壁。元件2和3是兩個(gè)具有圓弓形(circular segment)形狀的截面并且具有通孔20和30的突起實(shí)體(projection solids)，通孔20和30具有圓弓形形狀的截面；因此，它們由平板21和31以及彎曲板22和32構(gòu)成；平板21和31分別構(gòu)成區(qū)域10的上壁和下壁。下壁31適于容納組件6，組件6尤其包括支撐元件61(通常在沉積過(guò)程期間可旋轉(zhuǎn))，支撐元件61適于支撐至少一個(gè)經(jīng)受沉積的基底62；根據(jù)該示例，支撐元件61可以插入?yún)^(qū)域10和從區(qū)域10取出。所示的兩個(gè)帽72和73看起來(lái)像是封閉的；其實(shí)，它們表示的是開(kāi)口，特別是帽73中的用于前體氣體(precursor gases)的入口(見(jiàn)黑色箭頭)的開(kāi)口和帽72中的用于廢氣的出口(見(jiàn)黑色箭頭)的開(kāi)口。室1在位置P1、P2、P3、P4、P5、P6、P7和P8處的橫截面是相同的(準(zhǔn)確地說(shuō)，幾乎相同)。

在這兩個(gè)專(zhuān)利申請(qǐng)中描述和示出的反應(yīng)室的目的尤其是在反應(yīng)和沉積區(qū)域(圖1和圖2和圖3中的10)內(nèi)，特別是在經(jīng)受沉積的基底(圖1和圖2和圖3中的62)內(nèi)保持均勻的溫度。

下面，申請(qǐng)人根據(jù)這兩項(xiàng)專(zhuān)利申請(qǐng)開(kāi)發(fā)了一種解決方案，以獲得反應(yīng)和沉積區(qū)域內(nèi)的豎直溫差，并提交了國(guó)際專(zhuān)利申請(qǐng)WO2007088420A2(其在此作為參考目的并入)。同樣，該反應(yīng)室沿縱向方向均勻地延伸。

在圖1、圖2和圖3的室中(以及在上述專(zhuān)利申請(qǐng)的室中)，如果感受器組件被認(rèn)為被切割成彼此相等(即厚度相同)的薄的軸向截面，則每個(gè)截面同等程度地有助于加熱反應(yīng)和沉積區(qū)域。

概述

由于最近進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)，申請(qǐng)人認(rèn)識(shí)到，為了在沉積過(guò)程中獲得經(jīng)受沉積的基底的期望溫度分布(例如，在沉積過(guò)程期間基底的上表面的均勻溫度)，這種均等式貢獻(xiàn)(equalcontribution)并不是最佳的解決方案。

在圖1、圖2和圖3的室中(以及在上述專(zhuān)利申請(qǐng)的室中)，例如在沉積過(guò)程期間幾乎不可能直接測(cè)量基底的上表面各個(gè)點(diǎn)處的溫度。