外延设备保养方法技术

本发明专利技术提供了一种外延设备保养方法，所述外延设备包括反应腔室，所述反应腔室具有进气口和出气口，所述反应腔室内设有基座，用于放置硅片，所述反应腔室内还安装有吸热装置，所述吸热装置位于基座与出气口之间、且位于反应腔室的上半部；所述外延设备保养方法包括刻蚀步骤，以移除所述反应腔室内沉积的多晶硅层，需向所述反应腔室通入刻蚀性气体氯化氢和载气氢气，刻蚀温度为1165℃‑1175℃。与现有技术相比，本发明专利技术提供的外延设备保养方法，可有效延长设备保养周期，保养周期提高至大于60000微米/次；提高设备产能利用率，降低生产成本。

Maintenance method of epitaxial equipment

The present invention provides an extension of equipment maintenance method, the extension apparatus includes a reaction chamber, the reaction chamber has an air inlet and an air outlet of the reaction chamber is provided with a base for placing silicon wafer, the reaction chamber is provided with a heat absorbing device, the upper half of the heat absorbing device in the base and the air outlet and is located in the reaction chamber; the extension of equipment maintenance method includes etching steps to remove the polysilicon layer deposition reaction chamber, reaction to the chamber into the etching gas of hydrogen chloride and hydrogen gas, etching temperature of 1165 DEG C 1175. Compared with the existing technology, the maintenance method of the epitaxial device provided by the invention can extend the maintenance period of the equipment effectively, and the maintenance cycle is increased to more than 60000 microns / times, which improves the utilization rate of the equipment capacity and reduces the production cost.

【技术实现步骤摘要】
外延设备保养方法
本专利技术涉及一种外延设备保养方法。
技术介绍
外延设备利用三氯一氢硅或二氯二氢硅与氢气的还原反应，在单晶衬底硅片上生长出单晶外延，随着生产外延片数的增加，设备的反应腔室需停机清洗保养，并更换反应腔室内由于氯化氢的定期刻蚀而产生损耗的主要零件，如基座(包括基座环)、热电偶等。这是由于在外延生长过程中，除了在衬底单晶硅片上生长出单晶外延，在反应腔室其它区域也会长出多晶硅层覆盖在表面，此多晶硅层会引起反应腔室内颗粒、温度变化等异常，氯化氢可刻蚀掉覆盖在反应腔室内表面的多晶硅层，但也使得腔体内主要零件的损耗。故减少氯化氢用量及延长基座(包括基座环)与热电偶套管的自身寿命是实现设备保养周期的改善方向。在保证外延产品质量的前提下，延长反应腔室内零件寿命即延长设备保养周期对提高设备产能利用率、降低生产成本意义重大。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了克服现有技术中的不足，提供一种可延长设备保养周期的外延设备保养方法。为实现以上目的，本专利技术通过以下技术方案实现：外延设备保养方法，其特征在于，所述外延设备包括反应腔室，所述反应腔室具有进气口和出气口，所述反应腔室内设有基座，用于放置硅片，所述反应腔室内还安装有吸热装置，所述吸热装置位于基座与出气口之间、且位于反应腔室的上半部；所述外延设备保养方法包括刻蚀步骤，以移除所述反应腔室内沉积的多晶硅层，向所述反应腔室通入刻蚀性气体氯化氢和载气氢气，刻蚀温度为1165℃-1175℃。根据本专利技术的优选实施例，刻蚀时间为【8×(T-2)】秒，所述T为在所述反应腔室内的硅片生长的多晶硅层的厚度，单位是微米。根据本专利技术的优选实施例，氢气流量为15-25升/分钟。根据本专利技术的优选实施例，所述基座是由涂覆有碳化硅涂层的石墨材料制成，其中碳化硅涂层采用细晶粒制备。根据本专利技术的优选实施例，所述基座具有碳化硅涂层，所述碳化硅涂层为细晶粒，粒径为10-30微米。根据本专利技术的优选实施例，所述外延设备还包括加热装置和热电偶测温装置，所述加热装置用于加热反应腔室；所述热电偶测温装置包括四根热电偶，即中心热电偶、前端热电偶、后端热电偶、侧端热电偶，其中中心热电偶位于基座的正下方。根据本专利技术的优选实施例，所述反应腔室内安装吸热装置后，反应腔室的多晶硅沉积减少，由此可减少氯化氢的用量而对硅片的表面质量不产生影响，氯化氢的减少使得基座表面的碳化硅涂层厚度消耗更慢，也使得反应腔室中的四根热电偶的石英套管寿命更长。根据本专利技术的优选实施例，所述中心热电偶的石英套管的厚度为1.4-1.6毫米。根据本专利技术的优选实施例，所述外延设备的保养周期为累计外延厚度至少60000微米/次。与现有技术相比，本专利技术提供的外延设备保养方法，可有效延长设备保养周期，保养周期提高至大于60000微米/次；提高设备产能利用率，降低生产成本。附图说明图1为本专利技术涉及的单片式外延设备的结构示意图。图2为本专利技术涉及的基座刻蚀后对比图，左图由于发黄、脱落而失效，右图为正常。图3为本专利技术涉及的基座的碳化硅涂层的显微对比图，左图为细晶粒，右图为粗晶粒。图4为本专利技术涉及的中心热电偶的摆放位置的示意图。图5为本专利技术涉及的中心热电偶的结构示意图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术进行详细的描述。参见图1，外延设备包括反应腔室1，所述反应腔室1具有进气口2(Inletgas)和出气口3(Exhaustgas)，所述反应腔室1内设有基座5(包括基座环6)，用于放置硅片4，所述反应腔室1内还安装有吸热装置11，所述吸热装置11位于基座5与出气口3之间、且位于反应腔室1的上半部；所述外延设备还包括加热装置(图中未示出)和热电偶测温装置，所述加热装置用于加热反应腔室1，所述热电偶测温装置包括四根热电偶，即中心热电偶10(CenterTC)、前端热电偶7(FrontTC)、后端热电偶8(RearTC)、侧端热电偶9(SideTC)，其中中心热电偶10位于基座5的正下方，中心热电偶的石英套管的厚度为1.4-1.6毫米；移除所述反应腔室1内沉积的多晶硅层包括刻蚀步骤，需向所述反应腔室1通入刻蚀性气体氯化氢和载气氢气，刻蚀温度为1165℃-1175℃，刻蚀时间为15-25秒，氢气流量为15-25升/分钟。如图1所示，所述外延设备的反应腔室1内基座5的后方设置吸热装置11，专利技术人经过研究发现，这会让原先沉积在基座5上方的反应腔室1内壁的非晶硅沉积在吸热装置11上，相比沉积在反应腔室石英内壁上每次做反应腔室刻蚀时，沉积的多晶硅层更容易被移除掉。安装吸热装置11后，由于反应腔室后端的覆盖层更易被移除，即可将用于刻蚀反应腔室后端的刻蚀步骤去除，也就减少了氯化氢的用量，而由于氯化氢对反应腔室内各零件均有腐蚀作用，故氯化氢的刻蚀时间和用量可进一步降低，从而延长反应腔室各零件的寿命。所述反应腔室内的硅片上生长多晶硅层包括刻蚀步骤，需通入刻蚀性气体氯化氢和载气氢气，在刻蚀温度为1165℃-1175℃下刻蚀多晶硅层，刻蚀步骤由原先的5步或3步缩短为2步。原先的刻蚀步骤分成5步或3步两种方法，分别用于刻蚀腔体的前端、中端和后端，各步中的氢气设定流量分别为5-20升/分钟、20-60升/分钟及60-90升/分钟，在安装吸热装置11后，反应腔体后端的多晶层更不易沉积且更易被移除，故优化后的刻蚀步骤可缩短为2步，即只刻蚀腔体的前端及中端即可。刻蚀时间由原先的【8×(T+1)】秒调整为【8×(T-2)】秒(其中，T为在所述反应腔室内的硅片生长的多晶硅层的厚度，单位是微米)，且刻蚀时间最小为20秒，如根据上述公式计算的数值小于20，则刻蚀时间设置为20秒。对于刻蚀温度，由原先标准的1190℃调整为1165℃-1175℃。现有技术中，为提高刻蚀速率，通常采用升高刻蚀温度的方法。但专利技术人经过研究发现，刻蚀温度与刻蚀速率在1000-1170℃温度范围内呈线性关系，即刻蚀温度越高，刻蚀速率越高；但在超过1170℃至1200℃温度区间内，刻蚀速率呈“饱和”状态，温度的升高对应的刻蚀速率基本没有变化。将刻蚀温度由原先标准的1190℃调整为1165℃-1175℃，使得热电偶的寿命延长，且减少了升降温时间。对于刻蚀用的氢气流量设置，不同的氢气流量主要用于携带氯化氢刻蚀反应腔室1的不同位置，安装吸热装置11后，主要需刻蚀石英反应腔室前端及基座，故氢气用量从原先标准的55升/分钟、80升/分钟降低为15-25升/分钟。基座5(包括基座环)用于放置衬底硅片4及热传导，其主要由涂覆有碳化硅涂层的石墨材料制成，碳化硅涂层的厚度及制备方法对热传导、碳化硅使用寿命等影响最大。碳化硅涂层厚度越厚，耐氯化氢刻蚀时间就越长，但厚度的增加也会导致热传导、产品上的热应力不均等温度。基座5(包括基座环)的寿命除了通过在产品特性异常上反应出来外，通过目测也可以观察到期表面上出现针孔(Pinhole)及背面发黄甚至发生剥落(Peelingoff)，如图2所示。在碳化硅涂层厚度一定的情况下，碳化硅涂层的制备方法对基座(包括基座环)的寿命影响最为显著。碳化硅涂层的制备体现在不同的显微结构，主要包括粗晶粒(Largegrain)或细晶粒(Finegrain)，如图3所示，左图为细晶粒，粒径一般为10-30微米，右图为粗晶粒，粒径一般为150本文档来自技高网...

【技术保护点】
外延设备保养方法，其特征在于，所述外延设备包括反应腔室，所述反应腔室具有进气口和出气口，所述反应腔室内设有基座，用于放置硅片，所述反应腔室内还安装有吸热装置，所述吸热装置位于基座与出气口之间、且位于反应腔室的上半部；所述外延设备保养方法包括刻蚀步骤，以移除所述反应腔室内沉积的多晶硅层，向所述反应腔室通入刻蚀性气体氯化氢和载气氢气，刻蚀温度为1165℃‑1175℃。

【技术特征摘要】
1.外延设备保养方法，其特征在于，所述外延设备包括反应腔室，所述反应腔室具有进气口和出气口，所述反应腔室内设有基座，用于放置硅片，所述反应腔室内还安装有吸热装置，所述吸热装置位于基座与出气口之间、且位于反应腔室的上半部；所述外延设备保养方法包括刻蚀步骤，以移除所述反应腔室内沉积的多晶硅层，向所述反应腔室通入刻蚀性气体氯化氢和载气氢气，刻蚀温度为1165℃-1175℃。2.根据权利要求1所述的外延设备保养方法，其特征在于，刻蚀时间为【8×(T-2)】秒，所述T为在所述反应腔室内的硅片生长的多晶硅层的厚度，单位是微米。3.根据权利要求1所述的外延设备保养方法，其特征在于，氢气流量为15-25升/分钟。4.根据权利要求1所述的外延设备保养方法，其特征在于，所述基座是由涂覆有碳化硅涂层的石墨材料制成，其中碳化硅涂层采用细晶粒制备。5.根据权利要求4所述的外延设备保养方法，其特征在于，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈海波，
申请(专利权)人：上海晶盟硅材料有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31