可感应加热的基座和外延沉积反应器制造技术

本发明专利技术涉及一种基座，该基座包括盘形部分(21)和柱形或锥形部分(22)；盘形部分(21)用于(直接或间接)在外延沉积反应器的反应室内支撑一个或更多个待经受外延沉积的衬底；柱形或锥形部分(22)用于促进盘形部分(21)的加热；由于基座的构造，可以将盘形部分(21)加热到非常均匀的温度；事实上，例如，基座的加热可以通过第一电感器(4)和第二电感器(5)获得，第一电感器(4)适于直接加热盘形部分(21)，特别是其外环形区域，第二电感器(5)适于直接加热柱形或锥形部分(22)并且间接加热盘形部分(21)，特别是其中心区域。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】可感应加热的基座和外延沉积反应器描述专利
本专利技术涉及具有加热柱的基座和包括这种基座的外延沉积反应器。现有技术在外延沉积反应器的反应室中，用于水平地支撑衬底的盘形基座可以经由在反应室的下水平壁附近平行于基座布置的平面电感器通过电磁感应加热；这些是所谓的具有“感应加热”的外延反应器；通常，在外延沉积过程中，通过与基座机械联接的驱动轴使基座绕其(基本)对称轴线旋转。由这种平面电感器产生的电磁场是不均匀的，且因此在基座内产生的热量是不均匀的。但是基座完全由为适当的热导体(通常是石墨)的材料制成，并且因此基座的上表面(通常一个或更多个衬底搁置在该上表面上)的温度是相当均匀的。然而，由这种平面电感器产生的电磁场在电感器的轴线(该轴线对应于基座的轴线)处是非常弱的；结果，基座的上表面(通常一个或更多个衬底搁置在该上表面上)的中心区域的温度略低于基座的上表面的其余部分。这种效应在适于支撑单个衬底的基座的情况下是特别麻烦的。当对沉积在衬底上的半导体材料层要求质量越高时，基座温度的均匀性问题越能被感受到。这种温度均匀性的缺乏的可能重要的且不希望的影响包括：沉积在衬底上的层的厚度的不均匀性、沉积在衬底上的层的电特性的不均匀性、在沉积在衬底上的层中的晶体缺陷、在衬底内的和/或沉积在衬底上的层内的应力的出现。概述因此，申请人为自己设定了改进现有技术和解决上述问题的任务。由于基座具有在所附权利要求中阐述的技术特征，这种任务基本上得以实现，所附权利要求形成了本说明书的组成部分。本专利技术的基本思想是提供一种基座，其包括盘形部分和柱形或锥形部分，盘形部分用于(直接或间接)在外延沉积反应器的反应室内支撑待经受外延沉积的衬底，并且柱形或锥形部分用于促进盘形部分的加热。由于基座的这种构造，可以将盘形部分加热到非常均匀的温度；事实上，例如，基座的加热可以通过第一电感器和第二电感器来获得，该第一电感器适于直接加热(特别是通过感应)盘形部分，特别是盘形部分的外环形区域，第二电感器适于直接加热(特别是通过感应)柱形或锥形部分并间接加热(特别是通过传导)盘形部分，特别是盘形部分的中心区域。本专利技术的一个方面还是包括这种基座的外延沉积反应器。附图列表根据下面即将结合附图讨论的详细描述，本专利技术将变得更加清楚，在附图中：图1示出了在外延反应器的反应室内的根据本专利技术的基座的示意性垂直截面图，图2示出了与图1的基座有关的由于两个不同的电感器产生的(理想的)温度图，图3示意性地示出了根据本专利技术的基座的第一实施例的结构，图4示意性地示出了根据本专利技术的基座的第二实施例的结构，图5示意性地示出了根据本专利技术的基座的第三实施例的结构，图6示出了图1的基座的第一实施方式的(详细的)示意性垂直截面图，图7示出了图1的基座的第二实施方式的(详细的)示意性垂直截面图，以及图8示出了在五种不同加热条件下有关与图1的基座非常相似的基座的(真实)温度图。正如可以被容易地理解，存在各种实际实施本专利技术的方式，本专利技术在所附权利要求中以其主要有利的特征被限定。详细描述图1示出了根据本专利技术的在外延反应器的反应室内处于水平位置的基座的示意性垂直截面图。在该示例中，基座包括完全由石墨制成(可能全部或部分地涂覆有SiC和/或TaC)的盘形部分21和完全由石墨制成(可能全部或部分地涂覆有SiC或TaC)的柱形部分22，并且与用于完全由石墨制成(可能全部或部分地涂覆有SiC和/或TaC)的衬底的盘形支撑件3相关联，这样的支撑件可以被认为是基座的一部分。用于制造基座及其部件的石墨是各向同性和均衡的，通常密度为1.5-2.5g/cm3，电阻率为5-15microOhm*m(因此可以被称作具有适当电阻率的材料)，热导率为50-200W/m/K(因此可以被称作具有适当热导率的材料)。在图1的这个示例中，反应室是箱形的，并且完全由石英(例如，可能全部或部分地涂覆有反射红外线的材料的透明石英材料)制成；在图1中，可以部分地看到室的上水平壁11，部分地看到室的下水平壁12，完全地看到室的在其孔处接合到壁12的垂直套筒13；在图1中，还可以部分地看到室的水平“衬里(liner)”14，该水平“衬里”14部分地在部分21之前且部分地在部分21之后(这是一种用于引导气体流(反应气体的气体流以及然后的废气气体流)，以特别地将气体流限制在其底部的部件)。部分21和支撑件3在室内，特别地在室的“反应和沉积”区域中，在壁11和壁12之间，但是更靠近壁12，使得反应气体在支撑件3的上表面和壁11的下表面之间流动；“衬里”14在其顶部与支撑件3水平对齐并且有助于限定反应气体的流动通道；部分22在套筒13内。在该示例中，部分21的(基本上)对称轴线与部分22的(基本上)对称轴线、与支撑件3的(基本上)对称轴线以及与反应室的垂直轴线Z、特别是与套筒13的(基本上)对称轴线重合。在图1的这个示例中，部分21和部分22直接接合在一起。可选地，可以插入通常由石墨制成的中间部分(未在任一图中示出)；该部分可以是例如圆柱形、棱柱形、截头圆锥形或截头棱锥形的。这样，热量可以通过传导从部分22流到部分21；因此，这些部分必须由为热导体的材料制成。在图1的这个示例中，部分21的平均直径与部分21的平均厚度之间的比是包含在10和100之间的数。在图1的这个示例中，部分21的平均直径和部分22的平均直径之间的比是包含在5和20之间的数。在图1的这个示例中，部分22的高度和部分21的厚度之间的比是包含在2和6之间的数。在图1的这个示例中，石墨不仅被选择为导热材料，而且被选择为导电材料(特别是具有良好的电纳)；事实上，在该示例中，部分21和部分22都通过电磁感应加热。然而，部分21和/或部分22可以以不同的方式加热，例如通过灯照射或电阻传导(这对于部分22特别有效)，且因此材料具有导电性的性质(特别是提供有良好的电纳)对于这些部分中的一个或两个而言不是必需的。反应室，类似于图1中部分示出的反应室，通常配备有冷却系统，特别是上壁和下壁的冷却系统；这种冷却可以通过用于下壁的流体(例如液体)流和用于上壁的流体(例如气体和/或液体)流来进行。反应室，类似于图1中部分示出的反应室，通常配备有或关联有反射设备，用于在基座热时，特别是在外延沉积过程期间，全部或部分地反射特别是由基座发出的红外辐射。反应室，类似于图1中部分示出的反应室，可以配备有或关联有另外的温度控制设备(在“反应和沉积”区域的内部或外部)。具有如图1中部分示出的反应室的外延反应器通常配备有待处理衬底和已处理衬底的操作系统；该操作系统可适于直接操作衬底或用于衬底的支撑件，例如图1中的支撑件3。参照图1的示例，理想地，作为离轴线Z的距离x的函数的部分21的上表面的温度T图示于图2中；在此图中，R对应于盘形部分21的半径。如果部分21的上表面的温度是均匀的(如图2中所示)，则搁置衬底的支撑件3的上表面的温度是均匀的。在任何情况下，支撑件3(如果存在的话)的材料质量也有助于使支撑件的上表面的温度均匀。应当注意，根据一些实施例，作为离轴线Z的距离x的函数的部分21的上表面的优选温度T图可以是例如略微增加或略微减小或基本上恒定的。在图2中，存在温度图的中心区域CZ和在区域CZ的右侧和左侧的温度图的侧区域LZ；本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基座，包括具有上部区域和下部区域的盘形部分(21)和具有上部区域和下部区域的柱形或锥形部分(22)，所述盘形部分(21)适于在所述上部区域上直接或间接地支撑(3)一个或更多个衬底；其中所述盘形部分(21)和所述柱形或锥形部分(22)是同轴的；其中所述盘形部分(21)的所述下部区域和所述柱形或锥形部分(22)的所述上部区域直接接合在一起或通过可能的中间部分接合在一起，使得热能够通过传导从所述柱形或锥形部分(22)流到所述盘形部分(21)；并且其中所述盘形部分(21)和所述柱形或锥形部分(22)以及所述可能的中间部分完全由为热导体的材料制成，优选地由石墨制成。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.02.08 IT 1020160000126431.基座，包括具有上部区域和下部区域的盘形部分(21)和具有上部区域和下部区域的柱形或锥形部分(22)，所述盘形部分(21)适于在所述上部区域上直接或间接地支撑(3)一个或更多个衬底；其中所述盘形部分(21)和所述柱形或锥形部分(22)是同轴的；其中所述盘形部分(21)的所述下部区域和所述柱形或锥形部分(22)的所述上部区域直接接合在一起或通过可能的中间部分接合在一起，使得热能够通过传导从所述柱形或锥形部分(22)流到所述盘形部分(21)；并且其中所述盘形部分(21)和所述柱形或锥形部分(22)以及所述可能的中间部分完全由为热导体的材料制成，优选地由石墨制成。2.根据权利要求1所述的基座，其中所述盘形部分(21)和/或所述柱形或锥形部分(22)完全由适于通过电磁感应加热的导电的材料制成，优选地由石墨制成。3.根据权利要求1或2所述的基座，其中所述盘形部分(321)和所述柱形或锥形部分(322)以及所述可能的中间部分被制成单个件。4.根据权利要求1或2所述的基座，其中所述盘形部分(421)被制成单个第一件，并且所述柱形或锥形部分(422)被制成单个第二件，其中所述第一件和第二件被彼此固定。5.根据权利要求1至4中任一项所述的基座，其中所述柱形或锥形部分(322、422)具有孔。6.根据权利要求1至5中任一项所述的基座，包括驱动轴(6)，所述驱动轴(6)与所述柱形或锥形部分(322、422、522)联接，特别是与所述柱形或锥形部分的所述下部区域联接，并且适于通过所述柱形或锥形部分(322、422、522)将旋转运动传递到所述盘形部分(321、421、52...

【专利技术属性】
技术研发人员：温森佐·奥格里阿里，米歇尔·福尔赞，西尔维奥·佩雷蒂，
申请(专利权)人：洛佩诗公司，
类型：发明
国别省市：意大利,IT