外延生长装置及预热环以及使用这些的外延晶片的制造方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种能够改善外延膜的厚度均匀性的外延生长装置。基于本发明专利技术的外延生长装置具有基座(20)及留有间隙而覆盖基座(20)的侧面的预热环(60)，在基座(20)与预热环(60)之间的至少一部分设置比在反应气体供给口侧的基座(20)与预热环(60)的间隙宽度(W

Epitaxial growth device and preheating ring and manufacturing method of epitaxial wafer using them

The invention provides an epitaxial growth device capable of improving the thickness uniformity of an epitaxial film. The epitaxial growth device based on the invention has a base (20) and a preheating ring (60) which has a gap to cover the side of the base (20). At least a part between the base (20) and the preheating ring (60) is provided with a gap width (W) larger than that between the base (20) and the preheating ring (60) on the side of the reaction gas supply port

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】外延生长装置及预热环以及使用这些的外延晶片的制造方法
本专利技术涉及外延生长装置及该装置内使用的预热环以及使用这些的外延晶片的制造方法。
技术介绍
外延晶片是在半导体晶片的表面上气相生长外延膜而成的晶片。例如，在进一步要求晶体的完整性的情况或需要电阻率不同的多层结构的情况等时，在硅晶片上气相生长(外延生长)单晶硅薄膜来制造外延硅晶片。外延晶片的制造中使用例如单片式外延生长装置。在此，参考图1对一般的单片式外延生长装置进行说明。如图1所示，外延生长装置100具有包括上部圆顶11、下部圆顶12及圆顶安装体13的腔室10，该腔室10划分出外延膜形成室。并且，圆顶安装体13以基座为边界划分为上部衬垫17及下部衬垫18。在腔室10的侧面的对置位置的上部衬垫17侧，设置有进行反应气体GP的供给及排出的反应气体供给口15A及反应气体排出口16A。并且，在腔室10的侧面的对置位置的下部衬垫18侧，设置有进行环境气体GA的供给及排出的环境气体供给口15B及环境气体排出口16B，该环境气体GA用于将腔室内下部圆顶12的部分保持为氢环境。并且，腔室10内配置有载置半导体晶片W的基座20。基座20从下方被基座支承轴30所支承。基座支承轴30通过臂部的前端的3个支承销(未图示)来嵌合支承基座20的下表面外周部。而且，在基座20形成有3个贯穿孔(其中，1个未图示)，在基座支承轴30的臂部也各形成有1个贯穿孔。这些臂部的贯穿孔及基座的贯穿孔插通有由顶升销(liftpin)40A、40B、40C(其中，顶升销40B由于配置的关系，在图1的示意剖视图中未图示)。并且，顶升销40的下端部被升降轴50所支承。支承搬入腔室10内的半导体晶片W，将该半导体晶片W载置于基座20上，且将气相生长后的外延晶片搬出腔室20外时，通过升降轴50进行升降，能够一边使顶升销40与臂部的贯穿孔及基座的贯穿孔滑动一边升降，并且用其上端部进行半导体晶片W的升降。用该单片式外延生长装置形成外延膜时，使基座20旋转，并且使反应气体GP与载置于基座20的半导体晶片W的上表面接触。另外，反应气体是指将源气体(sourcegas)与载气混合而成的气体。在形成硅外延层作为外延层的情况下，源气体使用三氯硅烷气体等硅源气体。在此，基座20的侧面一般留有3mm左右的间隙而被预热环60覆盖。预热环60也称为预加热环，反应气体GP流入外延膜形成室，反应气体GP在与半导体晶片W接触之前，预热环60预热反应气体GP。并且，预热环60也进行基座20的预热。由此，能够提高成膜前及成膜中的半导体晶片W的热均匀性，并提高外延膜的均匀性。另外，到目前为止，在俯视预热环的情况下，成为以基座的中心点对称的环状的形状。当形成外延层时，如上所述，使基座旋转，因此可以说避免基座与预热环接触是原因之一。并且，因为考虑到为了提高成膜前及成膜中的半导体的热均匀性，预热环也优选为相对于半导体晶片或基座的中心为对称结构。专利文献1中记载有具备预加热环(预热环)的外延生长装置，该预加热环包围基座的周围，并以反应气体在气体供给口及气体排出口之间移动时加热反应气体的方式动作。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开平07-078863号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的技术问题但是，对通过单片式外延生长装置成膜后的外延层的厚度分布进行测定时，发现厚度分布不均。近年来，由于半导体器件的细微化日益发展，因此要求能够改善外延层的厚度均匀性的技术。因此，本专利技术的目的在于提供一种能够改善外延层的厚度均匀性的外延生长装置。用于解决技术问题的方案本专利技术人对产生该厚度分布不均的原因进行了深入研究。发现即使精度良好地进行基座及半导体晶片的位置调整，基座及半导体晶片的各个中心相对于单片式外延生长装置的中心轴也会产生μm级的偏差。因此，认为预热环与基座的间隙的长度在基座的旋转中发生变动，反应气体的流动产生偏移。本专利技术人认为这种反应气体的流动的偏移有可能是因为外延层的厚度分布不均。而且，发现了在反应气体供给口15A侧的预热环与基座之间的间隙中，若产生环境气体GA的上吹变动，则反应气体GP与半导体晶片W的上表面不均匀地接触，此时特别容易使外延层的厚度均匀性崩溃。在此，使用图2示意性地说明在反应气体排出口16A及环境气体排出口16B侧的反应气体GP及环境气体GA的气体流的流动。反应气体GP主要是在反应气体排出口16A侧流动，但经由基座20与预热环60之间的间隙，其一部分下沉至环境气体排出口16B侧。相反，环境气体GA主要是在环境气体排出口16B侧流动，但经由基座20与预热环60之间的间隙，其一部分上吹至反应气体排出口16A侧。一般此现象是因为腔室10的上部圆顶部分与下部圆顶部分的压力差而产生的。为了抑制在上述反应气体供给口15A侧的环境气体GA的上吹，本专利技术人认为也可以有目的地增强在反应气体排出口16A侧的预热环60与基座20之间的间隙的环境气体GA的上吹。这是因为，由此能够相对地抑制在反应气体供给口15A侧的环境气体GA的上吹变动。而且，为了增强在排出口16A侧的环境气体GA的上吹，本专利技术人认为例如可以将预热环60与基座20之间的间隙的长度w设为大于在供给口侧的间隙的长度。本专利技术人进一步进行了深入研究。为了在排出口16A侧产生环境气体GA的上吹，在基座20与预热环60之间的至少一部分设置比在反应气体GP的供给侧的基座20与预热环60之间的间隙宽度宽的间隙宽度，由此能够抑制在供给口15A侧的上吹。而且，本专利技术人发现使用这种外延生长装置能够解决上述技术问题，从而完成了本专利技术。即，本专利技术的主旨方案如下。(1)一种外延生长装置，在半导体晶片的表面上气相生长外延膜，其特征在于，具有：腔室；基座，在所述腔室的内部载置所述半导体晶片；预热环，留有间隙而覆盖所述基座的侧面；及反应气体供给口，将用于气相生长所述外延层的反应气体供给至所述半导体晶片的上表面，在所述基座与所述预热环之间的至少一部分设置比在所述反应气体供给口侧的所述基座与所述预热环的间隙宽度宽的间隙宽度。(2)根据所述(1)所述的外延生长装置，其中，在与所述反应气体供给口相反侧的所述基座与所述预热环的间隙宽度比在所述反应气体供给口侧的所述基座与所述预热环的间隙宽度宽。(3)根据所述(1)或(2)所述的外延生长装置，其中，所述预热环的外径与内径之差在周向上不均匀。(4)根据所述(3)所述的外延生长装置，其中，所述预热环的外周缘及内周缘为彼此直径不同的圆形，且所述外周缘的中心点与所述内周缘的中心点不同。(5)根据所述(4)所述的外延生长装置，其中，以所述基座的旋转方向为正，相对于所述外周缘的中心点，最靠近所述反应气体供给口侧的点与所述间隙宽度成为最小的位置所成的角度为-40°以上且小于0°。(6)根据所述(3)所述的外延生长装置，其中，在所述预热环的内周缘设置有缺口部。(7本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种外延生长装置，在半导体晶片的表面上气相生长外延膜，其特征在于，具有：/n腔室；/n基座，在所述腔室的内部载置所述半导体晶片；/n预热环，留有间隙而覆盖所述基座的侧面；及/n反应气体供给口，将用于气相生长所述外延层的反应气体供给至所述半导体晶片的上表面，/n在所述基座与所述预热环之间的至少一部分设置比在所述反应气体供给口侧的所述基座与所述预热环的间隙宽度宽的间隙宽度。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170307 JP 2017-0432021.一种外延生长装置，在半导体晶片的表面上气相生长外延膜，其特征在于，具有：
腔室；
基座，在所述腔室的内部载置所述半导体晶片；
预热环，留有间隙而覆盖所述基座的侧面；及
反应气体供给口，将用于气相生长所述外延层的反应气体供给至所述半导体晶片的上表面，
在所述基座与所述预热环之间的至少一部分设置比在所述反应气体供给口侧的所述基座与所述预热环的间隙宽度宽的间隙宽度。


2.根据权利要求1所述的外延生长装置，其中，
在与所述反应气体供给口相反侧的所述基座与所述预热环的间隙宽度比在所述反应气体供给口侧的所述基座与所述预热环的间隙宽度宽。


3.根据权利要求1或2所述的外延生长装置，其中，
所述预热环的外径与内径之差在周向上不均匀。


4.根据权利要求3所述的外延生长装置，其中，
所述预热环的外周缘及内周缘为彼此直径不同的圆形，且所述外周缘的中心点与所述内周缘的中心点不同。


5.根据权利要求4所述的外延生长装置，其中，
以所述基座的旋转方向为正，相对于所述外周缘的中心点，最靠近所述反应气体供给口侧的点与所述间隙宽度成为最小的位置所成的角度为-40°以上且小于0°。


6.根据权利要求3所述的外延生长装置，其中，
在所述预热环的内周缘设置有缺口部。


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【专利技术属性】
技术研发人员：胡盛珀，
申请(专利权)人：胜高股份有限公司，
类型：发明
国别省市：日本;JP