[發明專利]一種半導體外延設備及其基座組件

在審

• 申請號: 202011011476.7
• 申請日: 2020-09-23
• 公開（公告）號: CN112117225A
• 公開（公告）日: 2020-12-22
• 發明（設計）人: 徐柯柯
• 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: H01L21/673
• 分類號: H01L21/673;H01L21/687;H01L21/20;H01L21/67
• 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;王婷

本發明提供一種半導體外延設備中的基座組件，包括固定基座和支承件，支承件可轉動地設置在固定基座上形成的旋轉槽中，固定基座中形成有側吹通路和底吹通路，側吹通路在旋轉槽的側壁上形成有側吹孔，底吹通路在旋轉槽的底壁上形成有底吹孔；底吹通路用于向支承件的底部噴射氣體，以在旋轉槽中抬起支承件；支承件側壁上設置有多個驅動部，側吹通路用于向支承件的側壁及驅動部噴射氣體，以驅動支承件轉動。在本發明中，側吹孔和底吹孔分別由側吹通路和底吹通路單獨供氣，支承件的高度與轉速可獨立調節，提高了控制支承件轉速的精確性以及基座組件整體結構的穩定性，改善了半導體工藝的工藝效果。本發明還提供一種半導體外延設備。

技術領域

本發明涉及半導體制造設備領域，具體地，涉及一種用于驅動晶圓托盤旋轉的基座組件和一種包括該基座組件的半導體外延設備。

背景技術

在半導體工藝中，常需要在襯底上進行半導體材料(如Si、Ge、SiGe、GaAs、AlN、GaN、SiC等)的外延生長，在外延生長的過程中需要持續對生長系統提供熱量。硅的外延溫度通常為1000～1200℃，而部分半導體材料的外延溫度比單晶硅更高，例如碳化硅外延的溫度通常為1500～1800℃，且碳化硅外延的生長時間比硅的外延生長更長。

通用的碳化硅外延加熱方式為線圈感應加熱方式，通過外部線圈產生可變磁場，感應生長系統中的加熱元件(如襯托器或固定基座)加熱元件產生感應電流，并產生熱量，從而加熱生長系統。

為提高加熱的均勻性，碳化硅外延生長工藝常需要驅動用于承載襯底的托盤進行旋轉運動，旋轉速度在1～100rpm不等。然而，受限于碳化硅外延較高的生長溫度，碳化硅外延的托盤旋轉難以通過外部驅動和內部驅動裝置結合的方式(如旋轉電機帶動托盤底部的石英旋轉軸)實現。因此通常情況下，在碳化硅外延生長工藝中托盤的旋轉方案為通過腔室內部的氣路驅動組件向旋轉裝置噴射氣體，以驅動旋轉裝置帶動托盤旋轉，并通過改變氣體噴射速率的方式調節托盤的旋轉速率。

然而，利用現有的氣路驅動組件驅動旋轉裝置旋轉時，旋轉裝置的穩定性常隨著旋轉速率的升高而下降，使旋轉裝置以及托盤發生劇烈抖動，影響晶圓表面生長的半導體外延層的均勻性。因此，如何提供一種能夠提高旋轉裝置穩定性的氣路驅動組件，成為本領域亟待解決的技術問題。

發明內容

本發明旨在提供一種用于驅動晶圓托盤旋轉的基座組件和一種半導體外延設備，該基座組件能夠提高控制晶圓托盤轉速的精確性以及晶圓托盤的穩定性，改善半導體工藝的工藝效果。

為實現上述目的，作為本發明的一個方面，提供一種半導體外延設備中的基座組件，包括固定基座和支承件，所述固定基座上形成有旋轉槽，所述支承件可轉動地設置在所述旋轉槽中，所述支承件用于承載晶圓或晶圓托盤，所述固定基座中形成有側吹通路和底吹通路，所述側吹通路在所述旋轉槽的側壁上形成有至少一個側吹孔，所述底吹通路在所述旋轉槽的底壁上形成有至少一個底吹孔；

所述底吹通路用于通過所述底吹孔向所述支承件的底部噴射氣體，以在所述旋轉槽中抬起所述支承件；

所述支承件側壁上設置有多個驅動部，所述側吹通路用于通過所述側吹孔向所述支承件的側壁及所述驅動部噴射氣體，以驅動所述支承件在所述旋轉槽中轉動。

可選地，所述多個驅動部包括開設在所述支承件側壁上的多個凹槽。

可選地，所述支承件的底部具有錐形凸起，所述旋轉槽的底部形成有錐形凹槽，所述支承件底部的錐形凸起匹配設置在所述旋轉槽底部的錐形凹槽中；或者

所述旋轉槽的底部具有錐形凸起，所述支承件的底部形成有錐形凹槽，所述旋轉槽底部的錐形凸起匹配設置在所述支承件底部的錐形凹槽中。

可選地，所述錐形凸起的中心形成有定位臺，所述錐形凹槽的底部形成有定位槽，所述定位臺匹配設置在所述定位槽中。