一种用于硅片的外延生长的基座支撑架、装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术实施例公开了一种用于硅片的外延生长的基座支撑架、装置及方法；所述基座支撑架包括：从所述基座支撑架的纵向轴线开始径向向外并且轴向向上延伸的四根基座支撑手臂，所述四根基座支撑手臂在绕所述纵向轴线的周向方向上均匀分布，所述四根基座支撑手臂的远端部一起支撑用于对所述硅片进行承载的基座；分别连接至所述四根基座支撑手臂上的四个凹透镜，每个凹透镜沿着所连接的所述基座支撑手臂延伸，所述四个凹透镜设置成使得相应于承载在所述基座中的所述硅片的四个<110>晶向分别在竖向上与所述四根基座支撑手臂对准，在所述竖向上经由所述四个凹透镜分别辐射到所述硅片的四个<110>晶向的位置处的辐射热能够被所述四个凹透镜折射并发散。四个凹透镜折射并发散。四个凹透镜折射并发散。

【技术实现步骤摘要】
一种用于硅片的外延生长的基座支撑架、装置及方法


[0001]本专利技术实施例涉及硅片外延生长
，尤其涉及一种用于硅片的外延生长的基座支撑架、装置及方法。

技术介绍

[0002]硅片的外延生长工艺是半导体芯片制造过程中的一个重要工艺，该工艺是指在一定条件下，在经抛光的硅片上再生长一层电阻率和厚度可控、无晶体原生粒子(Crystal Originated Particles，COP)缺陷且无氧沉淀的硅单晶层。硅片的外延生长主要包括真空外延沉积、气相外延沉积以及液相外延沉积等生长方法，其中以气相外延沉积的应用最为广泛。如果没有另外说明，本专利技术提及的外延生长都是指通过气相外延沉积完成的外延生长。
[0003]对于硅片的外延生长而言，平坦度是衡量外延硅片的质量的重要指标，而外延硅片的平坦度与外延层的厚度直接相关。在外延生长过程中，由加热灯泡产生的反应腔室中的温度、硅源气体的浓度、硅源气体的流动速度等都会对外延层的厚度产生非常明显的影响。除此以外，硅片的晶向是影向外延层的厚度进而影响外延硅片的平坦度的另一个重要因素，以下对硅片的晶向以及晶向对外延层厚度的影响进行详细介绍。
[0004]参见图1，图1以(100)晶面的硅片W100为例示出了硅片的晶向。如图1所示，如果硅片W100的三点钟方向是0
°
/360
°
的径向方向并且是<110>晶向的话，则相对于0
°
/360
°
的径向方向顺时针旋转的90
°
、180
°
和270
°
的径向方向也为硅片W100的<110>晶向，而相对于0
°
/360
°
的径向方向顺时针旋转的45
°
、135
°
、225
°
和315
°
的径向方向为硅片W100的<100>晶向。也就是说，对于该硅片W100而言，4个<110>晶向与沿硅片的周向间隔90
°
分布的4个径向方向相对应，4个<100>晶向同样与沿硅片的周向间隔90
°
分布的4个径向方向相对应，而相邻的<110>晶向和<100>晶向沿硅片的周向间隔45
°
。
[0005]参见图2，其示出了在使用常规的用于硅片的外延生长的基座的情况下，如图1中示出且直径为300mm的硅片W100在距离径向边缘1mm的位置处的边缘部位正面基准最小二乘/范围(Edge Site Frontsurface
‑
referenced least sQuares/Range，ESFQR)结果。在图2中，横坐标表示图1中示出的硅片W100的径向方向的角度，纵坐标表示硅片W100在对应角度位置处的ESFQR值(单位为nm)，该值可以反映出生长的外延层的厚度。如图2所示，在0
°
/360
°
、90
°
、180
°
和270
°
的径向方向上，硅片W100上生长的外延层的厚度为峰值，也就是说，硅片W100在<110>晶向的生长速率最大；从0
°
、90
°
、180
°
和270
°
的径向方向至45
°
、135
°
、225
°
和315
°
的径向方向以及从90
°
、180
°
、270
°
和360
°
的径向方向至45
°
、135
°
、225
°
和315
°
的径向方向，硅片W100上生长的外延层的厚度逐渐减小，也就是说，硅片W100的生长速率从<110>晶向至<100>晶向逐渐减小，这也在图1中通过带箭头的弧线示出，其中箭头方向表示生长速率减小方向；在45
°
、135
°
、225
°
和315
°
的径向方向上，硅片W100上生长的外延层的厚度为谷值，也就是说，硅片W100在<100>晶向的生长速率最小，而且如在现有技术中已知的，上述厚度差异在越靠近硅片的径向边缘的区域表现的越明显。
[0006]现有的一种改善外延硅片的平坦度的措施为，经由进气口将用于阻止外延层的沉积的刻蚀气体输送到反应腔室中，并且在硅片随着基座旋转的过程中，当硅片的生长较快区域经过进气口时，进气速率增大，而当硅片的生长较慢区域经过进气口时，进气速率减小。然而，在硅片的外延生长过程中，不可避免地需要改变工艺参数比如基座的转速，在这种情况下，需要随着转速的改变来相应地改变进气速率的变化，增大了工艺复杂程度。
[0007]现有的另一种改善外延硅片的平坦度的措施为，在基座底面增加导热块来改变相应区域的温度，以达到改善硅片平坦度的目的。然而，由于基座中安装导热块的区域的厚度较小，通常小于3mm，因此安装的导热块会给基座带来承重问题，影响基座的使用寿命。另一方面，导热块会改变除其安装区域以外的相应区域的温度，使得最终获得的外延硅片的局部形貌受到影响，严重情况下会使硅片因应力不均匀而产生位错。

技术实现思路

[0008]有鉴于此，本专利技术实施例期望提供一种用于硅片的外延生长的基座支撑架、装置及方法；能够通过改变基座支撑架相应部分的结构进而改变硅片对应部分的温度分布以解决因硅片晶向不同导致的外延生长过程中的外延层的厚度不均匀进而使得外延硅片的平坦度不佳的问题。
[0009]本专利技术实施例的技术方案是这样实现的：
[0010]第一方面，本专利技术实施例提供了一种用于硅片的外延生长基座支撑架，其特征在于，所述基座支撑架包括：
[0011]从所述基座支撑架的纵向轴线开始径向向外并且轴向向上延伸的四根基座支撑手臂，所述四根基座支撑手臂在绕所述纵向轴线的周向方向上均匀分布，所述四根基座支撑手臂的远端部一起支撑用于对所述硅片进行承载的基座；
[0012]分别连接至所述四根基座支撑手臂上的四个凹透镜，每个凹透镜沿着所连接的所述基座支撑手臂延伸，所述四个凹透镜设置成使得相应于承载在所述基座中的所述硅片的四个<110>晶向分别在竖向上与所述四根基座支撑手臂对准，在所述竖向上经由所述四个凹透镜分别辐射到所述硅片的四个<110>晶向的位置处的辐射热能够被所述四个凹透镜折射并发散。
[0013]第二方面，本专利技术实施例提供了一本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于硅片的外延生长的基座支撑架，其特征在于，所述基座支撑架包括：从所述基座支撑架的纵向轴线开始径向向外并且轴向向上延伸的四根基座支撑手臂，所述四根基座支撑手臂在绕所述纵向轴线的周向方向上均匀分布，所述四根基座支撑手臂的远端部一起支撑用于对所述硅片进行承载的基座；分别连接至所述四根基座支撑手臂上的四个凹透镜，每个凹透镜沿着所连接的所述基座支撑手臂延伸，所述四个凹透镜设置成使得相应于承载在所述基座中的所述硅片的四个<110>晶向分别在竖向上与所述四根基座支撑手臂对准，在所述竖向上经由所述四个凹透镜分别辐射到所述硅片的四个<110>晶向的位置处的辐射热能够被所述四个凹透镜折射并发散。2.根据权利要求1所述的基座支撑架，其特征在于，所述基座支撑手臂的材料为石英。3.根据权利要求1所述的基座支撑架，其特征在于，所述凹透镜的材料为石英。4.根据权利要求3所述的基座支撑架，其特征在于，所述凹透镜上设置有通孔，以使得所述基座支撑手臂能够穿过所述通孔来实现所述凹透镜与所述基座支撑手臂的连接。5.根据权利要求4所述的基座支撑架，其特征在于，每个凹透镜还设置成使得辐射热能够经由所述凹透镜辐射到所述硅片的周缘处。6.根据权利要求5所述的基座支撑架，其特征在于，所述凹透镜包含凹面和凸面，所述凹面背离所述硅片设置，所述凸面朝向所述硅片设置。7.根据权利要求6所述的基座支撑架，其特征在于，照射到所述凹透镜的所述辐射热先经所述凹面折射后照射到所述凸面上并再经所述凸面折射发散后入射到所述硅片上。8.根据权利要求5所述的基座支撑架，其特征在于，每个凹透镜的径向外边缘与所述纵向轴线之间的距离等于所...

【专利技术属性】
技术研发人员：俎世琦，金柱炫，
申请(专利权)人：西安奕斯伟硅片技术有限公司，
类型：发明
国别省市：