一种厚膜生长设备制造技术

本发明专利技术涉及化合物晶体生长技术领域，提出一种厚膜生长设备，包括：反应腔室，其包括基座，其中所述基座上水平放置衬底；反应气体管道，所述反应气体管道将反应气体运送至反应腔室，并且使所述反应气体沿所述衬底表面由所述衬底的第一侧向第二侧水平流动；以及加热装置，其被配置为对所述反应气体和所述衬底进行加热。加热。加热。

【技术实现步骤摘要】
一种厚膜生长设备


[0001]本专利技术总的来说涉及半导体制造
具体而言，本专利技术涉及一种厚膜生长设备。

技术介绍

[0002]传统上的化合物晶体生长设备，通常基于如图1所示的物理气相传输法(PVT Physica I Vapor Transport)或者如图2所示的高温化学气相沉积法(HTCVD High Temperature Chemical Vapor Deposition)来生长厚晶体。
[0003]以碳化硅晶体为例，如图1所示，基于物理气相传输法的设备通常将籽晶101布置在反应腔室103的上部低温区域，在反应腔室103下部高温区域将固体的碳化硅原料102进行加热升华产生气相物质，所述气相物质在轴向温度梯度的驱动下输运至籽晶101处，并且在籽晶101处结晶形成碳化硅晶体。然而物理气相传输法存在无法快速更换籽晶进行连续生长、硅气氛同碳气氛温度特性不一致导致晶体质量不易控制并且生长速度较慢等问题，而高温化学气相沉积法是对于物理气相传输法的改进。
[0004]如图2所示，基于高温化学气相沉积法的设备同样将籽晶201布置在反应腔室203的上部，但采用的碳化硅原料202不再是固体，而是经过预制备的硅化学气体和碳化学气体。然而高温化学气相沉积法只是将碳化硅的输送源从直接升华变成硅和碳的化学气体分解，物理气相传输法存在的技术问题在高温化学气相沉积法上依旧大量存在。另外高温化学气相沉积法中硅化学气体和碳化学气体在通过管路运输时易发生先期的寄生反应，虽然现有技术中提出将硅化学气体和碳化学气体通过同轴的管路输运来减少所述寄生反应，但并不能完全抑制。
[0005]传统上碳化硅晶体生长设备存在下列问题：常见的市售商业衬底过薄，无法作为物理气相传输法的籽晶，而采用厚度较大的籽晶需要消耗大量成本，并且生产难度很大。现有技术中对反应腔室的温度控制存在缺陷，由于现有技术中通常在垂直反应腔室的方向上进行加热，使得加热均匀性较差，反应腔室的温度中心高两边低、内应力过大。现有技术中的硅化学气体和碳化学气体的气流控制存在缺陷，因此难以控制碳化硅晶体的掺杂，并且硅化学气体和碳化学气体通常在接触衬底之前就在前路被加温，造成沉积并且堵塞管道。现有技术中的籽晶通常粘接倒挂在反应腔室的顶部，因此难以做到全自动上下料，难以连续生长，进而会损失从室温至高温的升降温时间以及开腔维护的时间，影响晶体生长效率。现有技术中预分解硅或者石墨容易提前出现，最后落在晶体上导致气相沉积效果变差，从而影响碳化硅晶体的成晶质量。另外现有技术中预分解硅、石墨或者碳化硅容易堵塞机台进气路线。

技术实现思路

[0006]为至少部分解决现有技术中的上述问题，本专利技术提出一种厚膜生长设备，包括：
[0007]反应腔室，其包括基座，其中所述基座上水平放置衬底；
[0008]反应气体管道，所述反应气体管道将反应气体运送至反应腔室，并且使所述反应气体沿所述衬底表面由所述衬底的第一侧向第二侧水平流动；以及
[0009]加热装置，其被配置为对所述反应气体和所述衬底进行加热。
[0010]在本专利技术一个实施例中规定，所述厚膜生长设备包括一个或者多个所述基座。
[0011]在本专利技术一个实施例中规定，所述基座上水平放置一个或者多个所述衬底。
[0012]在本专利技术一个实施例中规定，所述厚膜生长设备包括衬底运送装置，所述衬底运送装置用于运送所述衬底。
[0013]在本专利技术一个实施例中规定，所述加热装置包括：
[0014]第一加热装置，其布置在所述反应气体管道的上方和下方以加热所述反应气体；以及
[0015]第二加热装置，其布置在所述基座的上方和下方以加热所述衬底的上下表面。
[0016]在本专利技术一个实施例中规定，所述第一加热装置包括多个正交加热器，所述正交加热器包括第一条状加热器以及第二条状加热器，其中第一条状加热器和第二条状加热器相互垂直并且别布置在与所述衬底平行的第一平面和第二平面上。
[0017]在本专利技术一个实施例中规定，所述第一或第二条状加热器在所述第一或第二平面上平行间隔布置并且构成多个温度控制分区。
[0018]在本专利技术一个实施例中规定，所述第二加热装置包括多个正交加热器：和\或
[0019]多个扇区加热器；和\或
[0020]多个环形加热器。
[0021]在本专利技术一个实施例中规定，所述反应气体管道包括：
[0022]第一管道，其运送第一反应气体；以及
[0023]第二管道，其运送第二反应气体，所述第二管道与所述第一管道同轴；或者所述第二管道与所述第一管道准同轴，其中所述第二管道将第二反应气体从所述第一管道的进气口的后方处进入所述第一管道以形成所述第一反应气体的同轴气体。
[0024]在本专利技术一个实施例中规定，在所述反应气体管道中所述第一反应气体的平均温度高于所述第二反应气体的平均温度。
[0025]在本专利技术一个实施例中规定，所述第一或第二反应气体包括硅化学气体、碳化学气体或者碳化硅前驱物气体。
[0026]在本专利技术一个实施例中规定，所述反应气体管道还包括第三管道，所述第一管道、第二管道与第三管道之间同轴或者准同轴，其中所述第三管道运送第三气体，所述第三气体包括氢气以及惰性气体。
[0027]在本专利技术一个实施例中规定，在所述反应气体管道中，所述第三气体的平均温度高于所述第二气体的平均温度并且低于所述第一反应气体的平均温度。
[0028]在本专利技术一个实施例中规定，所述第一至第三管道被构造为使得所述第一和第二反应气体与所述第三气体同时汇合；或者
[0029]所述第一至第三管道被构造为使得所述第一或第二反应气体与所述第三气体先汇合。
[0030]在本专利技术一个实施例中规定，所述反应气体管道还包括第四管道，所述第一管道、第二管道、第三管道与第四管道之间同轴或者准同轴，其中所述第四管道运送掺杂气体。
[0031]在本专利技术一个实施例中规定，所述厚膜生长设备还包括辅助气体装置，所述辅助气体装置被构造为将辅助气体从所述反应腔室的顶部注入以促使反应发生。
[0032]在本专利技术一个实施例中规定，所述厚膜生长设备还包括刻蚀气体装置，所述刻蚀气体装置被构造为将刻蚀气体注入所述反应腔室以刻蚀寄生反应副产物。
[0033]本专利技术至少具有如下有益效果：本专利技术采用水平重量放置(非粘接)的衬底以及水平送气方式，可以通过自动化传送装置例如机械手臂实现生长过程中的自动化上料。本专利技术通过采用正交电阻加热器的布置设计，可以通过多区控制实现均匀加热，进而改善温度均一性。另外本专利技术采用准同轴的管道布置送气方式，结合反应气体组合以及相应的气体反应动力学，可以使得诸如碳化硅等材料的沉积反应只发生在反应腔的衬底位置，在衬底前方的不必要沉积最少。
附图说明
[0034]为进一步阐明本专利技术的各实施例中具有的及其它的优点和特征，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，因此本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种厚膜生长设备，其特征在于，包括：反应腔室，其包括基座，其中所述基座上水平放置衬底；反应气体管道，所述反应气体管道将反应气体运送至反应腔室，并且使所述反应气体沿所述衬底表面由所述衬底的第一侧向第二侧水平流动；以及加热装置，其被配置为对所述反应气体和所述衬底进行加热。2.根据权利要求1所述的厚膜生长设备，其特征在于，包括一个或者多个所述基座。3.根据权利要求1和2之一所述的厚膜生长设备，其特征在于，所述基座上水平放置一个或者多个所述衬底。4.根据权利要求1所述的厚膜生长设备，其特征在于，包括衬底运送装置，所述衬底运送装置用于运送所述衬底。5.根据权利要求1所述的厚膜生长设备，其特征在于，所述加热装置包括：第一加热装置，其布置在所述反应气体管道的上方和下方以加热所述反应气体；以及第二加热装置，其布置在所述基座的上方和下方以加热所述衬底的上下表面。6.根据权利要求5所述的厚膜生长设备，其特征在于，所述第一加热装置包括多个正交加热器，所述正交加热器包括第一条状加热器以及第二条状加热器，其中第一条状加热器和第二条状加热器相互垂直并且别布置在与所述衬底平行的第一平面和第二平面上。7.根据权利要求6所述的厚膜生长设备，其特征在于，所述第一或第二条状加热器在所述第一或第二平面上平行间隔布置并且构成多个温度控制分区。8.根据权利要求6所述的厚膜生长设备，其特征在于，所述第二加热装置包括多个正交加热器：和\或多个扇区加热器；和\或多个环形加热器。9.根据权利要求1所述的厚膜生长设备，其特征在于，所述反应气体管道包括：第一管道，其运送第一反应气体；以及第二管道，其运送第二反应气体，所述第二管道与所述第一管道同轴；或者所述第二管道与所述第...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁欣，
申请(专利权)人：上海埃延管理咨询合伙企业有限合伙，
类型：发明
国别省市：