CN104818527A - 外延片生产设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种外延片生产设备，包括反应腔室以及加热装置，所述的反应腔室具有进气口和出气口，所述的反应腔室内设有托盘，所述的反应腔室内还安装有吸热装置，所述的吸热装置位于托盘与出气口之间，所述的加热装置用于加热反应腔室。本发明延长了反应腔室的使用寿命，节约了蚀刻原料，为生产节约了成本，同时还提升了外延片的优良率，提高了生产效率。

Description

外延片生产设备
技术领域
本发明涉及半导体外延片生产设备领域，具体地说是一种外延片生产设备。
背景技术
外延是半导体工艺当中的一种。外延片生产是指在单晶衬底(基片)上生长一层有一定要求的、与衬底晶向相同的单晶层，犹如原来的晶体向外延伸了一段。外延片就是在衬底上做好外延层的硅片。因有些制造商只做外延之后的工艺生产，所以购买做好外延工艺的外延片来接着做后续工艺。
外延炉是在目前用来生长外延片的主要设备之一，使用范围相当广泛。它具有全自动，易操作，易维护，薄外延的生产效率高，生产成本低，产品品质高的优点。随着市场的不断发展，客户的要求不管是尺寸，还是外延层厚度，都在不断地增大和增厚。硅片直径逐步从4寸，5寸，6寸，到8寸，甚至12寸大尺寸方向发展，而6寸，8寸机台外延层生长厚度也从正常2-4um到如今45um多，甚至到75um。从而对机台提出了更高的要求，原有机台的一些隐性缺点也就慢慢地突显出来，特别是硅片生长外延的腔室尾端容易生长非晶硅，当通入蚀刻气体去除腔室尾端的非晶硅时，由于腔室内温度达不到要求，即使通入大量的蚀刻气体蚀刻效果也不是很理想，导致腔室的使用寿命很短，由于腔室造价很高造成成本巨大，而且硅片厚外延的颗粒，在现有的1180摄氏度的工艺上，硅片的外观很差。
发明内容
本发明的目的之一是为了克服现有技术的不足，提供一种使用寿命长的外延片生产设备。
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案实现：
外延片生产设备，包括反应腔室以及加热装置，所述的反应腔室具有进气口和出气口，所述的反应腔室内设有托盘，所述的反应腔室内还安装有吸热装置，所述的吸热装置位于托盘与出气口之间，所述的加热装置用于加热反应腔室。
在上述的的外延片生产设备中，所述的吸热装置包括吸热板，所述的吸热板位于反应腔室内上半部。
在上述的的外延片生产设备中，所述的出气口位于反应腔室上半部。
在上述的的外延片生产设备中，所述的吸热板采用吸热材料制成。
在上述的的外延片生产设备中，所述的吸热板采用陶瓷材料制成，陶瓷层外镀有碳化硅层。
在上述的的外延片生产设备中，所述的吸热装置还包括支撑架，所述的支撑架用于将吸热板支撑在反应腔室内。
在上述的的外延片生产设备中，所述的支撑架采用石英制成。
在上述的的外延片生产设备中，所述的支撑架上设有至少三根用于将吸热板支撑的支撑柱。
在上述的的外延片生产设备中，所述的支撑架上设有手柄，所述的手柄用于拿取支撑架。
在上述的的外延片生产设备中，所述的支撑架下端还设有支撑脚，所述的支撑脚起支撑作用。
在上述的的外延片生产设备中，所述的加热装置包括位于反应腔室上下的发热板，所述的发热板上安装有若干发热管，所述的发热管正对反应腔室。
本发明反应腔室内靠近出气口处安装有吸热装置，压延气体进入反应腔室后，吸热装置吸收了加热装置提供的热量，从而提升反应腔室尾端温度，让原先会沉积在反应腔室尾端上壁板的非晶硅，部分沉积到吸热装置上，并于每次做腔体蚀刻时，向反应腔室内通入氯化氢气体，由于安装了吸热装置，反应腔室内尾端的温度较高，氯化氢气体能够将沉积在反应腔室尾端上壁板以及吸热装置上的非晶硅移除，因此反应腔室尾端上壁板沉积非晶硅的速度就会减慢很多，使用寿命大大延长。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明吸热板的结构示意图。
图3为本发明吸热板的剖视图。
图4为本发明支撑架的结构示意图。
图中标号说明：
1、反应腔室；11、进气口；12、出气口；13、上壁板；2、托盘；3、发热板；31、发热管；4、吸热板；41、安装孔；42、陶瓷层；43、碳化硅层；5、支撑架；51、支撑柱；52、手柄；53、支撑脚。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行详细的描述。
如图1所示，一种外延片生产设备包括反应腔室1以及位于反应腔室1上下的发热板3，所述的发热板3上安装有多个发热管31，所述的发热管31正对反应腔室1且对反应腔室1加热。反应腔室1具有进气口11和出气口12，所述的出气口12位于反应腔室1上半部，所述的反应腔室1内设有托盘2，所述的反应腔室1还安装有吸热板4，所述的吸热板4位于托盘2和出气口12之间，所述的吸热板4靠近出气口12，所述的吸热板4位于反应腔室1内的上半部，紧挨反应腔室1上壁板13设置。
如图2-3所示，吸热装置包括吸热板4和支撑架5，所述的吸热板4紧挨反应腔室1上壁板13设置，支撑架5用于将吸热板4支撑在反应腔室1内。吸热板4采用吸热材料制成，本实施例中，吸热板4采用陶瓷材料制成，陶瓷层42外镀有碳化硅层43，陶瓷材料是工程材料中刚度最好、硬度最高的材料，同时陶瓷材料一般具有高的熔点，大多在2000℃以上，而外延片生产时的温度一般不会超过2000℃。而碳化硅化学性能稳定、导热系数高、热膨胀系数小、耐磨性能好，采用陶瓷材料和碳化硅材料以后，吸热板4不仅吸热能力强，而且硬度和耐磨性好，化学性能稳定，不会影响反应腔室1内的外延片生产。
如图4所示，支撑架5采用石英支撑架5，石英是一种物理性质和化学性质均十分稳定的物质，在反应腔室1内外延片生产时温度高达一千多度的情况下，石英支撑架5也不会起化学反应产生干扰外延片生产，也不会在高温下发生物理变形从而无法支撑吸热板4。
本实施例中，支撑架5上设有三根用于将吸热板4支撑的支撑柱51，吸热板4上开设有三个安装孔41，每根支撑柱51与对应的安装孔41连接，三个支撑柱51形成一个三角形支撑吸热板4，三角形固定比较稳定，且由于支撑架5和吸热板4的接触面积不大，不会影响吸热板4的吸热效果。
支撑架5上还设有手柄52，所述的手柄52用于拿取支撑架5，当吸热板4固定在支撑柱51上以后，操作人员拿着手柄52将整个吸热装置放入反应腔室1内；当吸热板4用过一段时间需要更换时，操作人员能够拿着手柄52将整个吸热装置拿出，简单便捷。支撑架5下端面还设有支撑脚53，当支撑架5放置在反应腔室1内时，支撑脚53与反应腔室1下壁板接触，保证手柄52处于悬空状态，更加便于拿取手柄52。
本外延片生产设备在托盘2上放置待生长外延的硅片，吸热板4安装在支撑架5上，放入反应腔室1内靠近出气口12处，向反应腔室1内通入外延气体，同时对发热管31对反应腔室1进行加热，由于吸热板4具有良好的吸热能力，因此温度较高，提升反应腔室1靠近出气口12端温度，让无吸热装置情况下会沉积在反应腔室1靠近出气口12端上壁板13的非晶硅，部分沉积到吸热板4上，并于每次做腔体蚀刻时，通入氯化氢气体，由于安装了吸热板4以后反应腔室1尾端的温度大幅提升，因此氯化氢气体能够将沉积在反应腔室1尾端上壁板以及吸热板4上的非晶硅移除，以减少非晶硅在反应腔室1出气口12端上壁板13的淀积，降低非晶硅尘粒在腔体内产生，从而提升了外延片的优良率，而且由于蚀刻效果良好，也无需再通入更多的氯化氢气体蚀刻，节省了成本。吸热板4和出气口12均位于反应腔室1上半部，腔体蚀刻后的气体及杂质就直接从出气口12排出，很少再接触反应腔室1内其余的内壁。
本发明通过实验得到在反应腔室1内有无吸热装置时反应腔室1上壁板13的使用寿命以及外延片的优良率，使用寿命以反应腔室内外延片处理数量计算，外延厚度采用8um的产品来计算，见表格如下：
      
反应腔室内未安装吸热装置 反应腔室内安装吸热装置
外延片处理数量(使用寿命) 4500片 7000片
外延片的优良率 96％ 98％
由上表格显示的实验数据可知，反应腔室1内安装了吸热装置后反应腔室1上壁板13的使用寿命大幅提升，反应腔室1能够处理更多的硅片，给设备维护更换节约了大量的成本；由于吸热板4温度较高，在反应腔室1蚀刻的时候，使用较少量的处理气体就能够去除吸热板4上的非晶硅，节约了成本；同时外延片的优良率也有所提升，提高了效率，由于外延片价格昂贵，因此即使只是提高了2％的优良率，也降低了巨大的成本，提高了利润。
本发明中的实施例仅用于对本发明进行说明，并不构成对权利要求范围的限制，本领域内技术人员可以想到的其他实质上等同的替代，均在本发明保护范围内。

Claims (9)

1.外延片生产设备，其特征在于，包括反应腔室以及加热装置，所述的反应腔室具有进气口和出气口，所述的反应腔室内设有托盘，所述的反应腔室内还安装有吸热装置，所述的吸热装置位于托盘与出气口之间，所述的加热装置用于加热反应腔室。
2.根据权利要求1所述的外延片生产设备，其特征在于，所述的吸热装置包括吸热板，所述的吸热板位于反应腔室内上半部。
3.根据权利要求1或2所述的外延片生产设备，其特征在于，所述的出气口位于反应腔室上半部。
4.根据权利要求2所述的外延片生产设备，其特征在于，所述的吸热板采用吸热材料制成。
5.根据权利要求2所述的外延片生产设备，其特征在于，所述的吸热板采用陶瓷材料制成，陶瓷层外镀有碳化硅层。
6.根据权利要求2所述的外延片生产设备，其特征在于，所述的吸热装置还包括支撑架，所述的支撑架用于将吸热板支撑在反应腔室内。
7.根据权利要求6所述的外延片生产设备，其特征在于，所述的支撑架上设有至少三根用于将吸热板支撑的支撑柱。
8.根据权利要求6或7所述的外延片生产设备，其特征在于，所述的支撑架上设有手柄，所述的手柄用于拿取支撑架。
9.根据权利要求1所述的外延片生产设备，其特征在于，所述的加热装置包括位于反应腔室上端和下端的发热板，所述的发热板上安装有若干发热管，所述的发热管正对反应腔室。
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