本公开提供一种硅片外延生长基座支撑架及装置，该基座支撑架包括：支撑柱；及，从所述支撑柱的纵向轴线开始径向向外且沿轴向向上延伸的多根支撑臂，所述支撑臂包括在其轴向向上延伸方向上相对的第一端和第二端，所述第一端连接至所述支撑柱，所述第二端与所述支撑柱一起支撑用于承载硅片的基座；每个所述支撑臂上设有凸透镜，且多根所述支撑臂上所对应的多个所述凸透镜被配置为：在所述支撑柱轴向上，多个所述凸透镜能够将辐射热能经由所述凸透镜折射，并朝向所述基座上所承载的硅片上的预定区域处汇聚。本公开提供的硅片外延生长基座支撑架及装置可提高外延层电阻率均一性。支撑架及装置可提高外延层电阻率均一性。支撑架及装置可提高外延层电阻率均一性。
【技术实现步骤摘要】
一种硅片外延生长基座支撑架及装置
[0001]本专利技术涉及硅片外延生长
，尤其涉及一种硅片外延生长基座支撑架及装置。
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。在高温环境下，通过硅源气体与氢气反应生成单晶硅并沉积在硅片表面来获得外延层，同时通入掺杂剂(常见的掺杂剂包括B2H6和PH3)来对外延层进行掺杂以获得所需要的电阻率。
[0003]外延生长装置包括由上部石英钟罩、下部石英钟罩合围形成的反应腔室，反应腔室内设置有用于承载硅片的基座，用于支撑基座的基座支撑部。由于在外延生长过程中气体是沿单一方向进入腔室的，因此生长过程中硅片需要转动才能保证生长均匀。因此，基座支撑部可固定基座及带动基座转动，以使得外延生长能够在基底上均匀进行。在石英钟罩外，设置有用于提供反应能量的加热灯泡，通过热辐射的方式为反应提供热量。
[0004]对于硅片的外延生长而言，电阻率的均一性会直接影响半导体的电学性能。目前常见的外延片电阻率均匀性较差的原因主要是外延片局部区域电阻率较高，导致整体外延片电阻率的均一性很差。一般的，外延层电阻率受温度的影响，温度越高区域电阻率越小，由于基座支撑部的存在，基座的基座支撑部的遮蔽部分的温度与其他部分的温度之间产生差异，从而导致基座整体的温度不均匀的问题，导致硅片局部区域电阻率偏大，从而导致外延片表面电阻率均一性差。
技术实现思路
[0005]本公开实施例目的在于提供一种硅片外延生长基座支撑架及装置，能够改善外延片电阻率均一性。
[0006]本公开实施例所提供的技术方案如下：
[0007]一种硅片外延生长基座支撑架，包括：支撑柱；及，从所述支撑柱的纵向轴线开始径向向外且沿轴向向上延伸的多根支撑臂，所述支撑臂包括在其轴向向上延伸方向上相对的第一端和第二端，所述第一端连接至所述支撑柱，所述第二端与所述支撑柱一起支撑用于承载硅片的基座；每根所述支撑臂上设有凸透镜，且多根所述支撑臂上所对应的多个所述凸透镜被配置为：在所述支撑柱轴向上，多个所述凸透镜能够将辐射热能经由所述凸透镜折射，并朝向所述基座上所承载的硅片上的预定区域处汇聚。
[0008]示例性的，所述凸透镜包括沿着该支撑臂长度方向延伸的至少一个柱状凸透镜结构，且所述柱状凸透镜结构被配置为能够将辐射热能经由所述柱状凸透镜结构折射，并朝
向所述基座上所承载的硅片距离该硅片中心R/2距离的环形区域处汇聚，其中所述硅片包括主体区和位于所述主体区外围的边缘区，R为所述主体区的半径。
[0009]示例性的，所述柱状凸透镜结构为单面凸透镜，且所述柱状凸透镜结构的凸面朝向所述基座设置。
[0010]示例性的，所述柱状凸透镜结构与所述支撑臂一体成型。
[0011]示例性的，每根所述支撑臂上设有沿其长度方向依次排列的多个凸透镜。
[0012]示例性的，每根所述支撑臂沿其长度方向分布有四个所述凸透镜，且四个所述凸透镜被配置为能够将辐射热能经由所述凸透镜折射，并朝向所述基座上所承载的硅片距离该硅片中心R/2距离的环形区域处汇聚，其中所述硅片包括主体区和位于所述主体区外围的边缘区，R为所述主体区的半径；或者
[0013]所述支撑臂数量有四根，四根所述支撑臂绕所述支撑柱周向方向上均匀分布，每根所述支撑臂沿其长度方向分布有三个所述凸透镜，且四根所述支撑臂被配置为在所述支撑柱轴向上与所述基座上所承载的硅片的<100>晶向对准，且四根所述支撑臂上的多个所述凸透镜被配置为能够将辐射热能经由所述凸透镜折射，并朝向所述基座上所承载的硅片的<100>晶向所在区域汇聚。
[0014]示例性的，所述支撑臂与所述凸透镜同材质。
[0015]示例性的，所述支撑臂的材料为石英，所述凸透镜的材料为石英。
[0016]示例性的，所述凸透镜包括朝向所述基座设置的凸面，所述凸面的径向外边缘在周向上的弧形长度所对应的圆心角α为10
°
<α<15
°
，且所述凸透镜沿着与该凸透镜所在的所述支撑臂轴向垂直的方向上的宽度为10～15mm。
[0017]一种硅片外延生长装置，所述装置包括：
[0018]用于承载硅片的基座；
[0019]如上所述的硅片外延生长基座支撑架，所述硅片外延生长基座支撑架位于所述基座下方。
[0020]示例性的，所述装置还包括：
[0021]用于容纳所述基座的反应腔室，其包括上部钟罩和下部钟罩，所述上部钟罩和所述下部钟罩一起围合形成所述反应腔室，所述基座将所述反应腔室分隔出上反应腔室和下反应腔室，所述硅片放置在所述上反应腔室内；
[0022]加热件，所述加热件分为上加热件和下加热件，分别设置在所述反应腔室外，且透过所述上部钟罩和所述下部钟罩为所述反应腔室提供用于气相外延沉积的高温环境，其中所述基座支撑架位于所述下加热件向所述基座进行热量辐射的辐射路径上；
[0023]进气口，所述进气口设置于所述反应腔室侧壁上，用于向所述反应腔室内顺序输送清洁气体和硅源气体；及
[0024]排气口，所述排气口设置于所述反应腔室侧壁上，用于将所述清洁气体和所述硅源气体各自的反应尾气排出所述反应腔室。
[0025]本公开实施例所带来的有益效果如下：
[0026]本公开实施例所提供的硅片外延生长基座支撑架及装置，在基座支撑架的每根支撑臂上分别设置凸透镜，利用凸透镜的光学特性，将辐射热能折射并汇聚至硅片的预定区域处，该预定区域可以是包括相关技术中硅片在辐射热能被支撑臂遮蔽而导致外延片电阻
率不均匀的区域，从而可以改善由于辐射热源被支撑臂遮蔽而导致基座整体温度均匀的问题，进而可以改善外延片电阻率均一性问题。
附图说明
[0027]图1表示在使用现有技术中的硅片外延生长基座支撑架时，外延层电阻率分布图；
[0028]图2表示在使用现有技术中的硅片外延生长基座支撑架时，外延层直径方向35点电阻率结果；
[0029]图3表示本公开一种实施例提供的硅片外延生长设备的结构示意图；
[0030]图4表示本公开一种实施例提供的硅片外延生长基座支撑架的结构示意图；
[0031]图5表示本公开一种实施例提供的硅片外延生长基座支撑架的俯视图；
[0032]图6表示本公开一种实施例提供的硅片外延生长基座支撑架中支撑臂上凸透镜的结构示意图；
[0033]图7表示外延层电阻率测量点位分布图；
[0034]图8表示本公开另一种实施例提供的硅片外延生长基座支撑架的结构示意图；...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种硅片外延生长基座支撑架，包括：支撑柱；及，从所述支撑柱的纵向轴线开始径向向外且沿轴向向上延伸的多根支撑臂，所述支撑臂包括在其轴向向上延伸方向上相对的第一端和第二端，所述第一端连接至所述支撑柱，所述第二端与所述支撑柱一起支撑用于承载硅片的基座；其特征在于，每根所述支撑臂上设有凸透镜，且多根所述支撑臂上所对应的多个所述凸透镜被配置为：在所述支撑柱轴向上，多个所述凸透镜能够将辐射热能经由所述凸透镜折射，并朝向所述基座上所承载的硅片上的预定区域处汇聚。2.根据权利要求1所述的硅片外延生长基座支撑架，其特征在于，所述凸透镜包括沿着该支撑臂长度方向延伸的至少一个柱状凸透镜结构，其中所述柱状凸透镜结构被配置为能够将辐射热能经由所述柱状凸透镜结构折射，并朝向所述基座上所承载的硅片距离该硅片中心R/2距离的环形区域处汇聚，其中所述硅片包括主体区和位于所述主体区外围的边缘区，R为所述主体区的半径；或者所述支撑臂数量有四根，四根所述支撑臂被配置为在所述支撑柱轴向上与所述基座上所承载的硅片的<100>晶向对准，且四根所述支撑臂上的多个所述凸透镜被配置为能够将辐射热能经由所述凸透镜折射，并朝向所述基座上所承载的硅片的<100>晶向所在区域汇聚。3.根据权利要求2所述的硅片外延生长基座支撑架，其特征在于，所述柱状凸透镜结构为单面凸透镜，且所述凸透镜的凸面朝向所述基座设置。4.根据权利要求2所述的硅片外延生长基座支撑架，其特征在于，所述柱状凸透镜结构与所述支撑臂一体成型。5.根据权利要求1所述的硅片外延生长基座支撑架，其特征在于，每根所述支撑臂上设有沿其长度方向依次排列的多个凸透镜；其中多个所述凸透镜被配置为能够将辐射热能经由所述凸透镜折射，并朝向所述基座上所承载的硅片距离该硅片中心R/2距离的环形区域处汇聚，其中所述硅片包括主体区和位于所述主体区外围的边缘区，R为所述主体区的半径；或者所述支撑臂数量有四根，四根所述支撑臂被配置为在所述支撑柱轴向上与所述基座上所承载的硅片的<100>晶向对准，且四根所述支撑臂...
【专利技术属性】
技术研发人员：梁鹏欢，
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：
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