用于减少石英失透的半导体沉积反应器和部件制造技术

在化学气相沉积系统内减少失透的系统可以包括基座支撑环，该基座支撑环配置为位于室通道的气体入口和气体出口之间。示例系统还可以包括吸气剂支撑件，该吸气剂支撑件包括支撑基部和其中的一个或多个凹槽。一个或多个凹槽中的每个可布置成接收相应的一个或多个支撑元件，这些支撑元件配置成支撑吸气剂板。吸气剂支撑件的至少一部分可以包括包含厚度为至少约50微米的碳化硅(SiC)的涂层。吸气剂支撑件可布置成设置在离基座支撑环介于1mm和约10mm之间的最大距离处。10mm之间的最大距离处。10mm之间的最大距离处。

【技术实现步骤摘要】
用于减少石英失透的半导体沉积反应器和部件


[0001]本专利技术总体涉及半导体处理，更具体地说，涉及基座支撑件、吸气剂支撑元件和用于在处理室中处理半导体衬底的其他系统元件。

技术介绍

[0002]诸如半导体晶片的半导体衬底通常在受控的处理条件下在处理室内进行处理，包括暴露于高温。通常被称为环(例如单件环(OPR))的基座支撑件通常用于在处理室中的处理期间(例如在沉积期间)支撑基座。吸气剂元件可以包含在处理室内。吸气剂元件可以至少部分由吸气剂支撑元件或板支撑。在处理期间，可能会出现许多与衬底之间的相互作用相关的质量控制问题，比如一个或多个处理部件的失透，并且一直需要解决这些质量控制问题。

技术实现思路

[0003]公开了半导体沉积部件和相关处理系统和方法的各种示例。
[0004]在一些实施例中，公开了一种化学气相沉积系统。该系统可以包括限定沉积室的室边界、基座、基座支撑环、吸气剂板和吸气剂支撑件。室边界可以包括位于上游端的沉积气体入口和位于下游端的气体出口，室边界可以限定大致水平的室通道，该室通道配置为沿着气流方向引导气流从中通过。基座可以配置为在其上支撑衬底。基座上方的室边界对辐射能量是大致透明的。基座支撑环可以位于气体入口和气体出口之间的室通道中。吸气剂板可以大致水平地位于室内。吸气剂板可以大致平行于基座延伸，并且基本横向延伸穿过沉积室。吸气剂支撑件可以包括支撑基部和一个或多个支撑元件。吸气剂支撑件的至少一部分可以包括包含碳化硅(SiC)的涂层。吸气剂支撑件可以设置在离基座支撑环的最大距离处。
[0005]在一些实施例中，基座支撑环可以位于气体入口和气体出口之间的室通道中，并且包括具有中心的孔，该中心设置成更靠近基座支撑环的上游边缘而不是下游边缘。基座支撑环可以包括第一一个或多个凹槽，其配置为支撑在其上的支撑元件。吸气剂支撑件可以大致平行于基座延伸，并具有大致与基座支撑环的相应下游边缘形状一致的上游边缘形状。吸气剂支撑件可以设置在离基座支撑环的最大距离内，吸气剂支撑件包括一个或多个凹槽，其配置为容纳相应的一个或多个支撑元件，该支撑元件配置为至少部分地支撑吸气剂元件。
附图说明
[0006]图1是处理室的示例实施例的透视图。
[0007]图2是沿图1的线2
‑
2的截面图。
[0008]图3是沿着图1的线3
‑
3从设置
‑
纵向平面看去的一半处理室的透视图。
[0009]图4是图1的室的俯视图。
[0010]图5是图1的室的入口端的视图。
[0011]图6是图1的室的出口端的视图。
[0012]图7是图1的室的侧视图。
[0013]图8是示出连接到晶片处理系统的一部分的图1的室的截面图。
[0014]图9示出了包括基座支撑环、吸气剂支撑件和吸气剂支撑架的示例反应室组件的俯视透视图。
[0015]图10示出了图9的组件的底部透视图。
[0016]图11示出了图9的组件的仰视图。
[0017]图12示出了图9的组件的底部俯视图。
[0018]图13示出了图9的组件的右视图。
[0019]图14示出了具有示例吸气剂板的图9的组件的右视图。
[0020]图15示出了图9的吸气剂支撑件和吸气剂支撑架的顶部透视图，但没有基座支撑环。
[0021]图16示出了图14的吸气剂支撑件、吸气剂支撑架和吸气剂板的侧视图，但没有基座支撑环。
[0022]图17示出了基座支撑环和吸气剂支撑件的另一实施例的顶部透视图。
[0023]图18示出了图17的组件的俯视图。
[0024]图19示出了图17的组件的仰视图。
[0025]图20示出了图17的组件的右视图。
[0026]图21示出了具有示例吸气剂板的图17的组件的右视图。
[0027]图22示出了图17的基座支撑环和吸气剂支撑件的底部透视图。
具体实施方式
[0028]用于热处理半导体晶片的处理室通常由石英(玻璃质二氧化硅)或类似材料制成，因为石英对辐射能量是基本透明的。因此，辐射加热器可以邻近或靠近室的外部(例如室的顶部、室的底部)定位，并且在室中被处理的晶片可被加热到高温，而不会使室壁被加热到相同的水平。另一方面，石英是理想的，因为它可以承受非常高的温度。石英也是理想的，因为它的惰性特征使其通常能够经受各种处理气体的降解，并且因为它的高纯度特征。
[0029]由于与热激活化学气相沉积过程相关的高温，处理室的壁和/或其中的其他部件经常加热到一定程度，并且化学颗粒沉积在其上。这些颗粒可能来自通过反应室的气体中的化学物质，并可能对所得的处理晶片的纯度造成严重问题。例如，这种杂质会导致失透(例如晶体表面内的皱纹而不是光滑或有光泽的表面)或石英表面的其他退化。因此，人们一直在努力减少颗粒物质在反应室壁上的积累。一种解决方案是定期蚀刻处理室的内部，以在颗粒物质累积到有害水平之前将其去除。不幸的是，石英处理室需要很长时间来加热，因为它们对辐射热具有很高的透明度。这些周期性的缓慢蚀刻循环因此降低了机器的最大产量。此外，蚀刻不能解决失透导致的石英的潜在退化。当运行某些过程(例如厚分层过程)时，石英的失透增加并导致薄片和颗粒，这加剧了处理室中的杂质。
[0030]反应室中衬底或其他元件上的温度梯度从前缘到后缘(由气流方向限定)通常是不均匀的，这可能使反应器元件的某些部分更容易失透。气体的温度还会受到其与晶片下
面的吸热基座(衬底支撑件)的接近程度的影响。当气体接近并通过基座时，其朝着基座的下游边缘相当快地加热到最高温度，然后在行进通过该点后下降。因此，由于气流的方向，失透倾向于在最靠近基座的石英表面上积累，特别是在基座的下游边缘附近。
[0031]反应室可以包括用于提高反应效率的吸气剂板或其他吸气剂元件。吸气剂可以至少部分地由吸气剂支撑件支撑。吸气剂支撑件通常可以包括、基本由或由石英构成。由于吸气剂支撑件靠近基座，吸气剂支撑件可能会经历失透。吸气剂支撑件是朝向反应室的排气部分定位的部件。吸气剂支撑件保持吸气剂板完好无损。吸气剂板可以吸收减少(例如防止)室涂层的热辐射。
[0032]因此，需要改进的室元件，比如吸气剂支撑件和/或基座，其可以由石英或其他惰性材料制成，以实现它们各自的反应器功能，并且还能承受基座附近的石英表面上发生的劣化。
[0033]在示例性的高温处理中，反应物气体经过加热的衬底，导致在衬底表面上化学气相沉积(“CVD”)一薄层反应物材料。如本文所用，术语“处理气体”、“过程气体”和“反应物气体”通常指的是包含要沉积在衬底上的物质的气体，比如含硅气体。如本文所用，这些术语不包括清洁气体。通过后续过程，沉积在衬底上的反应物材料层被制成集成电路。通常控制衬底上的处理气体流，以提高衬底顶面或正面的沉积均匀性。通过在沉积过程中围绕竖直中心轴线旋转衬底保持器和衬底，可以进一步提高沉积均匀性。衬底的“前侧”或“正面”本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种化学气相沉积系统，包括：限定沉积室的室边界，所述沉积室具有位于上游端的沉积气体入口和位于下游端的气体出口，所述室边界限定大致水平的室通道，所述室通道配置为沿着气流方向引导气流从中通过，所述室边界包括石英；基座，其配置为在其上支撑衬底，基座上方的室边界对于辐射能量是大致透明的；基座支撑环，其位于气体入口和气体出口之间的室通道中；吸气剂板，其大致水平地位于所述室内，吸气剂板大致平行于基座延伸，并且基本横向延伸穿过沉积室；吸气剂支撑件，其包括支撑基部和一个或多个支撑元件，吸气剂支撑件的至少一部分和一个或多个支撑元件中的至少一个包括包含碳化硅(SiC)的涂层，吸气剂支撑件设置在离基座支撑环介于约1mm和约10mm之间的最大距离处；以及吸气剂支撑架，其配置为设置在大致水平的室边界上，并且至少部分地支撑吸气剂支撑件。2.根据权利要求1所述的化学气相沉积系统，其中，所述吸气剂支撑架在其表面包括一个或多个凹槽，所述一个或多个凹槽配置成容纳相应的一个或多个支撑元件，所述支撑元件配置成支撑所述吸气剂板。3.一种化学气相沉积系统，包括：限定沉积室的室边界，所述沉积室具有位于上游端的沉积气体入口和位于下游端的气体出口，所述室边界限定大致水平的室通道，所述室通道配置为沿着气流方向引导气流从中通过；基座，其配置为在其上支撑衬底，基座上方的室边界对于辐射能量是大致透明的；基座支撑环，其位于气体入口和气体出口之间的室通道中；吸气剂板，其大致水平地位于所述室内，吸气剂板大致平行于基座延伸，并且基本横向延伸穿过沉积室；以及吸气剂支撑件，其包括支撑基部和一个或多个支撑元件，吸气剂支撑件的至少一部分包括包含碳化硅(SiC)的涂层，吸气剂支撑件设置在离基座支撑环的最大距离处。4.根据权利要求3所述的化学气相沉积系统，其中，所述室边界包括石英。5.根据权利要求3所述的化学气相沉积系统，其中，所述最大距离介于约1mm和约10mm之间。6.根据权利要求3所述的化学气相沉积系统，其中，所述吸气剂支撑件沿气流通过所述室的方向的最小宽度为约1mm至约150mm。7.根据权利要求3所述的化学气相沉积系统，其中，所述基座支撑环包括至少一个圆形拐角。8.根据权利要求7所述的化学气相沉积系统，其中，所述吸气剂支撑件包括至少一个圆形部分，其大致循着相应的至少一个圆形拐角，并沿着至少一个圆形拐角的长度保持离所述基座支撑环最大距离。9.根据权利要求8所述的化学气相沉积系统，其中，所述圆形部分包括介于约50mm和约80mm之间的曲率半径。10.根据权利要求8所述的化学气相沉积系统，其中，所述圆形部分的边缘包括倒角。
11.根据权利要求10所述的化学气相沉积系统，其中，所述倒角包括介于约1mm和约4mm之间的宽度。12.根据权利要求3所述的化学气相沉积系统，其中，所述涂层包括至少约50微米的厚度。13.根据权利要求3所述的化学气相沉积系统，还包括吸气剂支撑架，其配置为设置在大致水平的室边界上，并且至少部分地支撑所述吸气剂支撑件。14.根据权利要求13所述的化学气相沉积系统，其中，所述吸气剂支撑架包括在其表面上的一个或多个凹槽，所述一个或多个凹槽配置成容纳相应的一个或多个支撑元件，所述支撑元件配置成支撑所述吸气剂板。15.根据权利要求14所述的化学气相沉积系统，其中，所述吸气剂支撑架包括在所述吸气剂支撑件和吸气剂支撑架之间延伸的一个或多个支撑元件。16.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：R奈克，苏俊威，王文涛，C周，林兴，
申请(专利权)人：ASMIP私人控股有限公司，
类型：发明
国别省市：