一种化学气相沉积系统技术方案

本发明专利技术公开了一种化学气相沉积系统，包括：反应腔，所述反应腔包括中空的壳体，所述壳体水平放置，所述中空的壳体的两侧具有进气口、排气口和/或操作口，气体从进气口沿水平方向进入反应腔；水平放置在所述反应腔内第一基座和第二基座，第一基座和第二基座与进气口的距离相同，所述反应腔被所述第一基座和第二基座分为上腔体和下腔体，待处理晶片放置在所述第一基座和第二基座上，处于上腔体中，其中所述第一基座包括第一可旋转基座和第一可旋转基座外围的第一外盒，所述第二基座包括第二可旋转基座和第二可旋转基座外围的第二外盒，第一外盒与第二外盒接触或具有第一间隙，第一可旋转基座和第二可旋转基座在气流入口处相向旋转，并且在第一可旋转基座和第二可旋转基座距离最近处旋转方向与气流方向相同。距离最近处旋转方向与气流方向相同。距离最近处旋转方向与气流方向相同。

【技术实现步骤摘要】
一种化学气相沉积系统


[0001]本专利技术涉及半导体制造
具体而言，本专利技术涉及一种化学气相沉积系统。

技术介绍

[0002]现代半导体工厂的设备安放在高洁净度的超净厂房内。百级千级的超净厂房的建设和使用费用非常高昂。因此作为芯片工厂的用户，希望使用的芯片制造设备尽可能小的占地面积下获得尽可能大的产能。
[0003]美国专利5261960公开一种用于CVD系统的反应腔，如图1所示。反应腔具有矩形横截面。晶圆基座安装在矩形横截面区域中。
[0004]图2示出现有的反应腔的截面示意图。图3示出现有的反应腔的立体剖面示意图。基座201 和晶圆202从反应腔203的一侧放入其中。反应气体204从反应腔203的一侧放入其中。加热器 205放置在反应腔的外部。
[0005]在上述及其它各种现有化学气相沉积设备中，大量采用高纯石英(硅)管作为反应腔。需要将加工用的衬底、晶舟和各种传感器从石英管的一端放入，才能进行生产。当维修或者维护的时候，同样从石英管的一端将前述衬底、晶舟、基座各种传感器等拆卸。即，设备在石英管的一端，需要提供足够的净空间(不小于衬底、晶舟或者基座的大小)才能保证日常的正常运行。如果石英管为水平布置的时候，装入衬底、晶舟或者基座所需要的维护空间占据了更多的横向空间，从而使得此类化学气相沉积设备占据了更大的投影面积，从而大幅度提高芯片厂的建设和使用成本。
[0006]此外现代芯片制造设备大量使用了称为集簇式的多反应腔设计，石英管导致单个反应腔的占地面积加大，从而使得集蔟式的设计也体积庞大，甚至难以集成为多腔的集簇式设备。
[0007]同时，由于水平旋转侧方进气的反应腔的热动力学分布导致在晶片自转的下风侧的反应气体出现一个局部的低温区，导成膜均匀性不尽如人意。图11示出基座未旋转和以30rpm转速旋转情况下单片的温度等高线。如图11所示，下方的箭头表示水平通入的反应气体的流动方向。基座旋转使得冷气流偏向一侧。本专利技术基于双片对转晶片，设计了一系列温度补偿机制以提高该低温区的反应气体的温度，从而改善了化学气相沉积的成膜均匀性。

技术实现思路

[0008]针对现有技术中存在的问题，根据本专利技术的一个方面，提供一种化学气相沉积系统，包括：
[0009]反应腔，所述反应腔包括中空的壳体，所述壳体水平放置，所述中空的壳体的两侧具有进气口、排气口和/或操作口，气体从进气口沿水平方向进入反应腔；
[0010]水平放置在所述反应腔内第一基座和第二基座，第一基座和第二基座与进气口的距离相同，所述反应腔被所述第一基座和第二基座分为上腔体和下腔体，待处理晶片放置在所述第一基座和第二基座上，处于上腔体中，其中所述第一基座包括第一可旋转基座和
第一可旋转基座外围的第一外盒，所述第二基座包括第二可旋转基座和第二可旋转基座外围的第二外盒，第一外盒与第二外盒接触或具有第一间隙，第一可旋转基座和第二可旋转基座在气流入口处相向旋转，并且在第一可旋转基座和第二可旋转基座距离最近处旋转方向与气流方向相同。
[0011]在本专利技术的一个实施例中，第一可旋转基座和第二可旋转基座与旋转杆连接，在旋转杆的带动下进行旋转和升降，热电偶设置在第一外盒和/或第二外盒的下方。
[0012]在本专利技术的一个实施例中，所述第一基座与所述第二基座的相邻面相互平行且与顶面不垂直。
[0013]在本专利技术的一个实施例中，第一基座的边缘具有从上表面向下的第一阶梯，第二基座的边缘具有从下表面向上的第二阶梯，第一基座的边缘和第二基座的边缘部分重叠，使得第二基座的边缘部分叠加在第一阶梯的水平部分上，并且第一基座的边缘的最外侧与第二阶梯的垂直面具有第二间隙，第二基座的边缘的最外侧与第一阶梯的垂直面具有第三间隙。
[0014]在本专利技术的一个实施例中，第一基座和第二基座的顶面轮廓为直角梯形，所述第一基座和第二基座在直角梯形的斜边处相邻。
[0015]在本专利技术的一个实施例中，化学气相沉积系统还包括在接近进气口处，设置在第一基座和第二基座之间并向上凸起的一个或多个鳍片。
[0016]在本专利技术的一个实施例中，所述鳍片的底部包括与鳍片凸起部分垂直的底板以及底板下方的下鳍片，底板搭接在两侧的第一基座和第二基座上，下鳍片穿过第一基座和第二基座之间的间隙，下鳍片的厚度小于第一基座和第二基座之间的间隙的宽度；底板的宽度大于第一基座和第二基座之间的间隙的宽度，从而在将下鳍片插入间隙时，底板两侧分别与第一基座和第二基座的边缘接触，支撑鳍片处于第一基座和第二基座上方。
[0017]在本专利技术的一个实施例中，所述鳍片底部成楔形，插入第一基座和第二基座之间的间隙，第一基座和第二基座与所述鳍片接触的边缘具有所述楔形匹配的斜面。
[0018]在本专利技术的一个实施例中，在所述中空的壳体从进气口至基座的区域中，壳体底部与基座顶部齐平，在基座附近，壳体具有垂直向下的侧壁，使得壳体底部呈阶梯下降，在基座下方形成下腔体。
[0019]在本专利技术的一个实施例中，化学气相沉积系统还包括：挡块或L形挡板，设置在所述中空的壳体从进气口至基座的区域中，挡块或L形挡板的顶面与基座顶部齐平。
[0020]在本专利技术的一个实施例中，所述中空的壳体的顶部或底部具有开口，并且还包括盖子，所述盖子覆盖所述开口，所述盖子的边缘与中空的壳体的开口边缘重叠，重叠的部分为密封面，在密封面之间设置密封圈，实现密封。
[0021]在本专利技术的一个实施例中，所述加大换热面积的鳍片和/或非线性红外加温灯源，增加的点，线红外加热器，构成对水平对转双基座反应腔反应气体的低温区域的温度补偿机制。
附图说明
[0022]为了进一步阐明本专利技术的各实施例的以上和其它优点和特征，将参考附图来呈现本专利技术的各实施例的更具体的描述。可以理解，这些附图只描绘本专利技术的典型实施例，因此
将不被认为是对其范围的限制。在附图中，为了清楚明了，相同或相应的部件将用相同或类似的标记表示。
[0023]图1示出根据现有技术的反应腔的截面示意图。
[0024]图2示出现有的反应腔的截面示意图。
[0025]图3示出现有的反应腔的立体剖面示意图。
[0026]图4A示出根据本专利技术的一个实施例的反应腔400的俯视图。
[0027]图4B示出根据本专利技术的一个实施例的反应腔400的侧视图。
[0028]图4C示出根据本专利技术的一个实施例的反应腔400沿B
‑
B的截面图。
[0029]图5A示出根据本专利技术的另一个实施例的反应腔500的仰视图。
[0030]图5B示出根据本专利技术的一个实施例的反应腔500的侧视图。
[0031]图5C示出根据本专利技术的一个实施例的反应腔500沿B
‑
B的截面图。
[0032]图6A示出根据本专利技术的一个实施例的具有冷却装置和突出耳部的反应腔600的俯视图。
[0033]图6B示出根据本专利技术的一个实施例的具有冷却装置和突出耳部的反应腔本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种化学气相沉积系统，包括：反应腔，所述反应腔包括中空的壳体，所述壳体水平放置，所述中空的壳体的两侧具有进气口、排气口和/或操作口，气体从进气口沿水平方向进入反应腔；所述反应腔上方及下方设置有加热装置；水平放置在所述反应腔内第一基座和第二基座，第一基座和第二基座与进气口的距离相同，所述反应腔被所述第一基座和第二基座分为上腔体和下腔体，待处理晶片放置在所述第一基座和第二基座上，处于上腔体中，其中所述第一基座包括第一可旋转基座和第一可旋转基座外围的第一外盒，所述第二基座包括第二可旋转基座和第二可旋转基座外围的第二外盒，第一外盒与第二外盒接触或具有第一间隙，第一可旋转基座和第二可旋转基座在气流入口处相向旋转，并且在第一可旋转基座和第二可旋转基座距离最近处旋转方向与气流方向相同。2.如权利要求1所述的化学气相沉积系统，其特征在于，第一可旋转基座和第二可旋转基座与旋转杆连接，在旋转杆的带动下进行旋转和升降，热电偶设置在第一外盒和/或第二外盒的下方。3.如权利要求1所述的化学气相沉积系统，其特征在于，所述第一基座与所述第二基座的相邻面相互平行且与顶面不垂直。4.如权利要求1所述的化学气相沉积用的非金属反应腔，其特征在于，第一基座的边缘具有从上表面向下的第一阶梯，第二基座的边缘具有从下表面向上的第二阶梯，第一基座的边缘和第二基座的边缘部分重叠，使得第二基座的边缘部分叠加在第一阶梯的水平部分上，并且第一基座的边缘的最外侧与第二阶梯的垂直面具有第二间隙，第二基座的边缘的最外侧与第一阶梯的垂直面具有第三间隙。5.如权利要求1所述的化学气相沉积系统，其特征在于，第一基座和第二...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁欣，
申请(专利权)人：上海埃原半导体设备有限公司，
类型：发明
国别省市：