具有多区域能力的高温氮化铝加热器制造技术

公开了电加热器装置的各实施例。在一个实施例中，电加热器装置包括：(a)第一导热层，其包括电绝缘材料；(b)一个或更多个导电加热元件，其设置在布置于所述第一导热层的顶面上的一个或更多个凹槽中；以及(c)第二导热层，其在所述一个或更多个加热元件上方设置在所述第一导热层的顶面上。一个或更多个加热元件包括一个或更多个难熔硬金属，所述一个或更多个难熔硬金属掺杂有碳、氮、铝、钇或氧中的至少一种。与未掺杂的难熔硬金属相比，掺杂的一个或更多个难熔硬金属包括在范围从环境温度至约850℃的工作温度下的温度不敏感电阻。一个或更多个加热元件是独立可控的，以提供一个或更多个加热区域。多个加热区域。多个加热区域。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有多区域能力的高温氮化铝加热器
[0001]交叉引用
[0002]本申请要求于2019年5月3日提交的美国临时专利申请No.62/843,241的权益，将其通过引用以其全文结合在此。

技术介绍

[0003]本公开涉及电加热器，并且更具体地涉及用于制造半导体晶片(如硅晶片、砷化镓晶片等)的加热器。
[0004]用于半导体晶片制造的电加热器可以用于晶片的制造/处理中的各个步骤，包括材料沉积(例如，物理或化学气相沉积)、材料去除(例如，蚀刻或平坦化)、图案化(例如，光刻)和电特性的修改(例如，掺杂和退火)。这种电加热器必须能够承受高度腐蚀的环境，在快速温度变化下抵抗热冲击，以及能够承受极高的温度很长时间。然而，在本公开之前，用于半导体晶片制造的已知电加热器：(1)在高温下易于发生电阻率的相对高的变化，这驱动了对复杂且昂贵的温度控制的需要，(2)不容易进行多区域加热，(3)具有由于热应力和热循环而易于破裂或失效并且因此缺乏耐久性和寿命的部件，以及(4)具有由于具有不同的热膨胀系数而不能一起共烧的部件，这导致它们的组装需要额外的制造步骤。
[00本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于在晶片处理室中处理半导体晶片的电加热器装置，包括：第一导热层，其包括电绝缘材料、顶面和底面；一个或更多个导电加热元件，其设置在布置于所述第一导热层的所述顶面上的一个或更多个凹槽中的相应凹槽中，所述一个或更多个加热元件包括一个或更多个难熔硬金属，所述一个或更多个难熔硬金属掺杂有碳、氮、铝、钇或氧中的至少一种，与未掺杂的难熔硬金属相比，掺杂的一个或更多个难熔硬金属包括在范围从环境温度至约850℃的工作温度下的温度不敏感电阻，其中所述一个或更多个加热元件是独立可控的，以沿着所述第一导热层的所述顶面提供一个或更多个加热区域；以及第二导热层，其设置在所述第一导热层的所述顶面上在所述一个或更多个加热元件上方。2.根据权利要求1所述的电加热器装置，其中所述第一导热层包括盘。3.根据权利要求1所述的电加热器装置，其中所述第一导热层是烧结的，并且其中在烧结所述第一导热层之前，所述一个或更多个加热元件最初包括粉末、涂料或者聚合物片材的预切割图案中的高负载的一种。4.根据权利要求1所述的电加热器装置，其中允许碳的浓度从约0.1at％至约50at％变化，允许铝的浓度从约0.1at％至约20at％变化，允许氮的浓度从约0at％至约20at％变化，允许氧的浓度从约0at％至约5at％变化，以及允许钇的浓度从约0at％至约3at％变化。5.根据权利要求1所述的电加热器装置，其中所述第一导热层包括氮化铝。6.根据权利要求1所述的电加热器装置，包括第三导热层，其设置在所述第一导热层的所述底面上，所述第三导热层包括毂。7.根据权利要求6所述的电加热器装置，其中所述第二导热层和所述第三导热层包括氮化铝。8.根据权利要求6所述的电加热器装置，包括附接至所述毂的烧结立管。9.根据权利要求6所述的电加热器装置，包括结合至所述毂的烧结立管，并且所结合的立管与所述毂形成氦气密封。10.根据权利要求6所述的电加热器装置，包括一个或更多个电互连，其设置在布置于所述第一导热层的所述底面上的一个或更多个通道中的相应通道中。11.根据权利要求10所述的电加热器装置，其中所述互连被配置为将电路中的电从所述毂传送至所述一个或更多个加热元件以及从所述一个或更多个加热元件传送至所述毂。12.根据权利要求10所述的电加热器装置，其中所述互连被配置为将传感器数据从一个或更多个温度传感器传送至所述毂。13.根据权利要求12所述的电加热器装置，其中所述一个或更多个温度传感器设置在布置于所述第一导热层的所述底面上并且在所述第三导热层下方的一个或更多个通道中的相应通道中。14.根据权利要求13所述的电加热器装置，其中所述第三导热层设置在所述一个或更多个温度传感器上方。15.根据权利要求1所述的电加热器装置，其中所述一个或更多个加热元件和所述第一导热层包括功能相似的热膨胀系数，以避免所述电加热器装置中的有害裂缝或裂纹。16.一种用于在晶片处理室中处理半导体晶片的电加热器装置，包括：
烧结的盘，其包括导热且电绝缘的材料、顶面和底面；一个或更多个导电加热元件，其设置在布置于所述盘的所述顶面上的一个或更多个凹槽中的相应凹槽中，所述一个或更多个加热元件包括一个或更多个难熔硬金属，所述一个或更多个难熔硬金属掺杂有碳、氮、铝、钇或氧中的至少一种，与未掺杂的难熔硬金属相比，掺杂的一个或更多个难熔硬金属包括在范围从环境温度至约850℃的工作温度下的温度不敏感电阻，其中所述一个或更多个加热元件是独立可控的，以沿着所述盘的所述顶面提供一个或更多个加热区域；第一导热层，其设置在所述盘的所述顶面上在所述一个或更多个加热元件上方；一个或更多个互连，其设置在布置于所述盘的所述底面上的一个或更多个通道中的相应通道中；以及第二导...

【专利技术属性】
技术研发人员：A，
申请(专利权)人：加州赛姆艾克斯公司，
类型：发明
国别省市：