[發明專利]一種厚膜生長設備

有效

• 申請號: 202111487339.5
• 申請日: 2021-12-06
• 公開（公告）號: CN114150377B
• 公開（公告）日: 2023-09-12
• 發明（設計）人: 丁欣
• 申請（專利權）人: 上海埃延管理咨詢合伙企業（有限合伙）
• 主分類號: C30B25/14
• 分類號: C30B25/14;C30B25/10;C30B25/12;C30B29/36
• 代理公司: 上海智晟知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 31313
• 代理人: 張東梅

本發明涉及化合物晶體生長技術領域，提出一種厚膜生長設備，包括：反應腔室，其包括基座，其中所述基座上水平放置襯底；反應氣體管道，所述反應氣體管道將反應氣體運送至反應腔室，并且使所述反應氣體沿所述襯底表面由所述襯底的第一側向第二側水平流動；以及加熱裝置，其被配置為對所述反應氣體和所述襯底進行加熱。

技術領域

本發明總的來說涉及半導體制造技術領域。具體而言，本發明涉及一種厚膜生長設備。

背景技術

傳統上的化合物晶體生長設備，通常基于如圖1所示的物理氣相傳輸法(PVTPhysica?I?Vapor?Transport)或者如圖2所示的高溫化學氣相沉積法(HTCVD?HighTemperature?Chemical?Vapor?Deposition)來生長厚晶體。

以碳化硅晶體為例，如圖1所示，基于物理氣相傳輸法的設備通常將籽晶101布置在反應腔室103的上部低溫區域，在反應腔室103下部高溫區域將固體的碳化硅原料102進行加熱升華產生氣相物質，所述氣相物質在軸向溫度梯度的驅動下輸運至籽晶101處，并且在籽晶101處結晶形成碳化硅晶體。然而物理氣相傳輸法存在無法快速更換籽晶進行連續生長、硅氣氛同碳氣氛溫度特性不一致導致晶體質量不易控制并且生長速度較慢等問題，而高溫化學氣相沉積法是對于物理氣相傳輸法的改進。

如圖2所示，基于高溫化學氣相沉積法的設備同樣將籽晶201布置在反應腔室203的上部，但采用的碳化硅原料202不再是固體，而是經過預制備的硅化學氣體和碳化學氣體。然而高溫化學氣相沉積法只是將碳化硅的輸送源從直接升華變成硅和碳的化學氣體分解，物理氣相傳輸法存在的技術問題在高溫化學氣相沉積法上依舊大量存在。另外高溫化學氣相沉積法中硅化學氣體和碳化學氣體在通過管路運輸時易發生先期的寄生反應，雖然現有技術中提出將硅化學氣體和碳化學氣體通過同軸的管路輸運來減少所述寄生反應，但并不能完全抑制。

傳統上碳化硅晶體生長設備存在下列問題：常見的市售商業襯底過薄，無法作為物理氣相傳輸法的籽晶，而采用厚度較大的籽晶需要消耗大量成本，并且生產難度很大。現有技術中對反應腔室的溫度控制存在缺陷，由于現有技術中通常在垂直反應腔室的方向上進行加熱，使得加熱均勻性較差，反應腔室的溫度中心高兩邊低、內應力過大。現有技術中的硅化學氣體和碳化學氣體的氣流控制存在缺陷，因此難以控制碳化硅晶體的摻雜，并且硅化學氣體和碳化學氣體通常在接觸襯底之前就在前路被加溫，造成沉積并且堵塞管道。現有技術中的籽晶通常粘接倒掛在反應腔室的頂部，因此難以做到全自動上下料，難以連續生長，進而會損失從室溫至高溫的升降溫時間以及開腔維護的時間，影響晶體生長效率。現有技術中預分解硅或者石墨容易提前出現，最后落在晶體上導致氣相沉積效果變差，從而影響碳化硅晶體的成晶質量。另外現有技術中預分解硅、石墨或者碳化硅容易堵塞機臺進氣路線。

發明內容

為至少部分解決現有技術中的上述問題，本發明提出一種厚膜生長設備，包括：

反應腔室，其包括基座，其中所述基座上水平放置襯底；

反應氣體管道，所述反應氣體管道將反應氣體運送至反應腔室，并且使所述反應氣體沿所述襯底表面由所述襯底的第一側向第二側水平流動；以及

加熱裝置，其被配置為對所述反應氣體和所述襯底進行加熱。

在本發明一個實施例中規定，所述厚膜生長設備包括一個或者多個所述基座。

在本發明一個實施例中規定，所述基座上水平放置一個或者多個所述襯底。

在本發明一個實施例中規定，所述厚膜生長設備包括襯底運送裝置，所述襯底運送裝置用于運送所述襯底。

在本發明一個實施例中規定，所述加熱裝置包括：

第一加熱裝置，其布置在所述反應氣體管道的上方和下方以加熱所述反應氣體；以及