一种基于伯努利效应的底座及外延设备制造技术

本发明专利技术提供一种基于伯努利效应的底座及外延设备，包括底座主体及设于所述底座主体背面的支撑杆，其中：所述底座主体内部设有空腔；所述支撑杆中设有与所述空腔连通的喷射气体供气孔；所述底座主体正面设有若干与所述空腔连通的喷射气体出气孔；所述喷射气体出气孔向所述底座主体外侧倾斜，用于从所述底座主体正面向所述底座主体外侧喷射气体，使所述底座主体正面气压降低，利用伯努利效应将晶圆吸附于所述底座主体正面。本发明专利技术的外延设备在同一反应腔内可同时生长2片外延片，有利于提高产率；晶圆与底座之间无直接接触；并且晶圆加热主要是通过底座的热辐射和热传导，底座表面不易生长外延层，因此能够克服由于外延层较厚而引起的粘片问题。

【技术实现步骤摘要】
一种基于伯努利效应的底座及外延设备
本专利技术属于半导体制造领域，涉及一种基于伯努利效应的底座及外延设备。
技术介绍
目前众多功率器件厂商正从8寸工厂(fab)逐渐过渡至12寸工厂(fab)，为满足功率器件衬底的要求，12寸Si衬底需要有单层或多层厚度大于20um的外延层。然而，现有的12寸单片Si外延技术在生长厚外延Si层(>20um)时，存在如下几个缺点：1、由于Si外延生长速率较慢，一般<5um/min，因此在生长厚膜时，由于单个外延炉内仅能放置一片Si衬底，因此产量较低。2、随着外延层厚度的增加，晶圆(wafer)和底座(susceptor)之间容易发生粘附(stick)现象，造成取片困难。如图1所示，显示为现有技术中生长Si外延层的示意图，其中，底座101放置于生长腔室102内，晶圆103放置于所述底座101上，所述生长腔室外部上方及下方均设有加热灯管104，Si外延层105在所述晶圆103(Si衬底)表面生长。图中箭头示出了热传导方向。由于晶圆103与底座101之间有接触，且晶圆正面存在加热灯管的直接加热，底座表面也会生长Si层，造成底座与晶圆粘附在一起，在取片过程中造成取片困难，且容易造成Si外延层边缘翘曲。为解决产量较低的问题，AMAT公司的外延炉采用一种群(cluster)多腔室的设计，即多个腔室(chamber)共用一个加料室(transferchamber)，由此提高产能。如图2所示，显示为这种群多腔室的结构示意图，其中，第一腔室、第二腔室、第三腔室及第四腔室共用一个加料室。但是这种设计的本质是将几个腔室合在一个机台，每个腔室仍然只能放置一片晶圆，没有从根本上解决问题。为解决粘片的问题，通常需要将较厚的外延膜进行分次生长。例如，对于60um的外延层，需要分三次，单次20um进行生长，每层外延膜生长之间，晶圆需要传送出反应腔室(reactor)，并对腔室内及底座表面进行HCl刻蚀以去除Si层。如图3所示，显示为将厚外延层分为n次生长的示意图。这种方法虽然可以解决粘片问题，但是腔室蚀刻以及多次升温降温将会耗费很多时间，导致产率大大降低。因此，如何提供一种新的底座及外延设备，以避免晶圆与底座之间的粘片问题，并提高产率，成为本领域技术人员亟待解决的一个重要技术问题。
技术实现思路
鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种基于伯努利效应的底座及外延设备，用于解决现有技术中生长厚外延层时产率交底、并容易引起粘片的问题。为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种基于伯努利效应的底座，包括底座主体及设于所述底座主体背面的支撑杆，其中：所述底座主体内部设有空腔；所述支撑杆中设有与所述空腔连通的喷射气体供气孔；所述底座主体正面设有若干与所述空腔连通的喷射气体出气孔；所述喷射气体出气孔向所述底座主体外侧倾斜，用于从所述底座主体正面向所述底座主体外侧喷射气体，使所述底座主体正面气压降低，利用伯努利效应将晶圆吸附于所述底座主体正面。可选地，所述喷射气体出气孔靠近所述底座正面边缘区域。可选地，所述底座主体内部设有N套独立设置的所述空腔，其中，N为大于1的整数；所述支撑杆中相应设有N个所述喷射气体供应孔，这N个喷射气体供应孔分别与相应的一个空腔连通；所述底座主体正面的若干所述喷射气体出气孔分为N组，每组喷射气体出气孔分别与相应的一个空腔连通。可选地，2≤N≤5。可选地，所述空腔包括至少两条管路。可选地，所述空腔包括一条环形管路及至少一条条形管路；所述环形管路与所述喷射气体出气孔连通，所述条形管路的一端连通所述环形管路，另一端连通所述喷射气体供气孔。本专利技术还提供一种外延设备，所述外延设备包括上述任意一项所述的基于伯努利效应的底座。可选地，所述外延设备包括石英腔室；所述石英腔室中设有两个所述基于伯努利效应的底座；这两个基于伯努利效应的底座正面相对，分别位于所述石英腔室上部与下部。可选地，两个基于伯努利效应的底座的支撑杆分别穿通所述石英腔室的顶面与底面。可选地，所述石英腔室包括反应气体进气口及反应气体尾气口；所述反应气体进气口及反应气体尾气口分别设于所述石英腔室的一对相对侧面上，且当所述石英腔室水平放置时，所述反应气体进气口所在水平面及所述反应气体尾气口所在水平面均位于两个基于伯努利效应的底座之间。可选地，所述反应气体进气口所在石英腔室侧面上还设有两个吹扫气体进气口，这两个吹扫气体进气口分别位于所述反应气体进气口上方及下方，用于带走所述喷射气体出气孔喷出的气体。可选地，所述石英腔室外部上方及外部下方均设有加热灯管。如上所述，本专利技术的基于伯努利效应的底座及外延设备，具有以下有益效果：(1)本专利技术的基于伯努利效应的底座包括底座主体及设于所述底座主体背面的支撑杆，其中：所述底座主体内部设有空腔，所述支撑杆中设有与所述空腔连通的喷射气体供气孔；所述底座主体正面设有若干与所述空腔连通的喷射气体出气孔；该底座通过将气流输送至晶圆背面，使得晶圆背面与正面气体流速不同，由伯努利定理，晶圆背面与正面受到的压力不同，该压差将晶圆与底座紧密吸附在一起，实现晶圆的支撑；(2)由伯努利定理，晶圆两侧的压差足以克服晶圆重力的影响，因此可以在传统的晶圆位置上方，通过本专利技术的基于伯努利效应的底座再放置一片晶圆，即本专利技术的外延设备在同一反应腔内包含2个所述基于伯努利效应的底座，可同时生长2片外延片，有利于节约反应气体，降低加热灯管功耗，并且同时生长2片外延片有助于节约腔室蚀刻、升温与降温时间，进而提高产率；(3)晶圆与底座之间由于有喷射气体的存在，因此无直接接触；并且晶圆加热主要是通过底座的热辐射和热传导，外延层主要生长于晶圆表面，在底座表面不易生长外延层，因此能够克服由于外延层较厚而引起的粘片问题。附图说明图1显示为现有技术中生长Si外延层的示意图。图2显示为现有技术中群多腔室的结构示意图。图3显示为现有技术中将厚外延层分为n次生长的示意图。图4显示为本专利技术的基于伯努利效应的底座的剖视结构示意图。图5显示为本专利技术的基于伯努利效应的底座的正面结构示意图。图6显示为本专利技术的基于伯努利效应的底座内部空腔的俯视图。图7显示为本专利技术的外延设备的结构示意图。图8显示为本专利技术的外延设备在生长外延层时的热传导示意图。元件标号说明101底座102生长腔室103晶圆104加热灯管105Si外延层201底座主体202支撑杆203空腔204喷射气体供气孔205喷射气体出气孔206环形管路207条形管路208石英腔室209反应气体进气口210反应气体尾气口211吹扫气体进气口212加热灯管213晶圆214外延层具体实施方式以下通过特定的具体实例说明本专利技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点与功效。本专利技术还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本专利技术的精神下进行各种修饰或改变。请参阅图4至图8。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本专利技术的基本构想，遂图式中仅显示与本专利技术中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于伯努利效应的底座，包括底座主体及设于所述底座主体背面的支撑杆，其特征在于：所述底座主体内部设有空腔；所述支撑杆中设有与所述空腔连通的喷射气体供气孔；所述底座主体正面设有若干与所述空腔连通的喷射气体出气孔；所述喷射气体出气孔向所述底座主体外侧倾斜，用于从所述底座主体正面向所述底座主体外侧喷射气体，使所述底座主体正面气压降低，利用伯努利效应将晶圆吸附于所述底座主体正面。

【技术特征摘要】
1.一种基于伯努利效应的底座，包括底座主体及设于所述底座主体背面的支撑杆，其特征在于：所述底座主体内部设有空腔；所述支撑杆中设有与所述空腔连通的喷射气体供气孔；所述底座主体正面设有若干与所述空腔连通的喷射气体出气孔；所述喷射气体出气孔向所述底座主体外侧倾斜，用于从所述底座主体正面向所述底座主体外侧喷射气体，使所述底座主体正面气压降低，利用伯努利效应将晶圆吸附于所述底座主体正面。2.根据权利要求1所述的基于伯努利效应的底座，其特征在于：所述喷射气体出气孔靠近所述底座正面边缘区域。3.根据权利要求1所述的基于伯努利效应的底座，其特征在于：所述底座主体内部设有N套独立设置的所述空腔，其中，N为大于1的整数；所述支撑杆中相应设有N个所述喷射气体供应孔，这N个喷射气体供应孔分别与相应的一个空腔连通；所述底座主体正面的若干所述喷射气体出气孔分为N组，每组喷射气体出气孔分别与相应的一个空腔连通。4.根据权利要求3所述的基于伯努利效应的底座，其特征在于：2≤N≤5。5.根据权利要求1所述的基于伯努利效应的底座，其特征在于：所述空腔包括至少两条管路。6.根据权利要求5所述的基于伯努利效应的底座，其特征在于：所述空腔包括一条环形管路及至少一条条形管路；所述环形管路与所述喷射...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘源，汪燕，
申请(专利权)人：上海新昇半导体科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31