CN115928202A - 外延生长装置及设备 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种外延生长装置及设备，涉及外延片制造技术领域。该外延生长装置包括：外延生长腔室以及反光板；所述外延生长腔室包括石英钟罩；所述反光板嵌套于所述石英钟罩的底部；所述反光板的底部设置有多个通气孔。本发明实施例的外延生长装置，通过在外延生长腔室的底部设置所述反光板，对所述石英钟罩底部的热量进行聚集；通过在所述反光板的底部设置多个通孔，提高因所述反光板内侧与外侧的温差导致的气流流动的平缓性，提高热交换的速度，保证所述石英钟罩底部温度波动的均衡性，从而影响外延生长腔室内的温度，制造出厚度均匀、缺陷少的良好的外延片。
Description
技术领域
本发明涉及外延片制造技术领域，特别涉及一种外延生长装置及设备。
背景技术
外延层的生长速率会随着温度的升高而加快，不均匀的生长速度会影响生产的外延片的平整度或者产生重排等结晶缺陷。外延生长腔的石英罩的底部一直处于热辐射的内测，在反光板和底部石英罩脖颈夹层处存在部分未经辐射的高温气体，该高温气体与反光板外侧存在温度差，导致局部热交换，从而引起气流流动，而这部分的局部热辐射无法通过控制布置在周围的灯的功率来进行控制。该局部的气流交换会造成局部的热传递差，形成局部温差，从而影响外延层生长的平稳性。
发明内容
本发明实施例提供一种外延生长装置及设备，能够降低外延生长腔室的石英钟罩底部的气流流动，以及局部热传递，从而保证石英钟罩底部温度波动的平稳性，制造出厚度均匀缺陷少的外延片。
为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
本发明实施例提供一种外延生长装置，包括：
外延生长腔室以及反光板；
所述外延生长腔室包括石英钟罩；
所述反光板嵌套于所述石英钟罩的底部；
所述反光板的底部设置有多个通气孔。
进一步地，每个所述通气孔的直径相同。
进一步地，每个所述通气孔的直径不同。
进一步地，所述通气孔的直径为2mm-10mm。
进一步地，所述多个通气孔在所述反光板的底部阵列分布；
在第一方向上，两个所述通气孔之间的第一距离为2mm-10mm；
在第二方向上，两个所述通气孔之间的第二距离为2mm-10mm；
所述第一方向与所述第二方向垂直。
进一步地，所述反光板的材质为金属。
进一步地，所述反光板表面电镀有镍。
进一步地，所述反光板表面电镀有金。
进一步地，第一区域的底部与所述反光板底部的第三距离为5mm-30mm，所述第一区域为所述多个通气孔分布的区域；
所述第三距离为所述第一区域的底部与所述反光板底部的最小垂直距离，且所述第三距离大于所述第一距离和所述第二距离。
本发明实施例还提供了一种外延生长设备，包括：
壳体以及如上所述的外延生长装置；
所述外延生长装置设置于所述壳体内部。
本发明的有益效果是：
本发明实施例的外延生长装置，通过在外延生长腔室的底部设置所述反光板，对所述石英钟罩底部的热量进行聚集；通过在所述反光板的底部设置多个通孔，提高因所述反光板内侧与外侧的温差导致的气流流动的平缓性，提高热交换的速度，保证所述石英钟罩底部温度波动的均衡性，从而影响外延生长腔室内的温度，制造出厚度均匀、缺陷少的良好的外延片。
附图说明
图1表示本发明实施例的外延生长装置的结构示意图；
图2表示本发明实施例的外延生长装置底部的气流流动的示意图；
图3表示本发明实施例的通气孔在所述反光板上的分布示意图。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。在下面的描述中，提供诸如具体的配置和组件的特定细节仅仅是为了帮助全面理解本发明的实施例。因此，本领域技术人员应该清楚，可以对这里描述的实施例进行各种改变和修改而不脱离本发明的范围和精神。另外，为了清楚和简洁，省略了对已知功能和构造的描述。
应理解，说明书通篇中提到的“一个实施例”或“一实施例”意味着与实施例有关的特定特征、结构或特性包括在本发明的至少一个实施例中。因此，在整个说明书各处出现的“在一个实施例中”或“在一实施例中”未必一定指相同的实施例。此外，这些特定的特征、结构或特性可以任意适合的方式结合在一个或多个实施例中。
精准的温控系统和加热系统是好的外延工艺的必要条件。外延的工艺腔室是通过上灯组和下灯组两个灯组模块把热辐射传递到外延的生长腔室中，所述灯组模块包含灯、反射器和热辐射的冷却设备。
外延沉积过程需要对温度进行精确的控制。两个灯组模块会将辐射热传递到每个外延的工艺腔室。灯组模块安装在护罩之内，风机/热交换器的冷却空气通过反射器的槽吹过石英罩的顶部。然后热空气再被送到顶部的热交换器，并进行冷却。腔室内的温度是由上、下光学高温计进行测量的，这些高温计是用热电偶和一个特殊的剖面感应器进行校准的，控制方式可以采用闭环的比例、积分和微分(Proportional Integral Derivative，PID)控制系统进行热控制。
反光板用于将辐射能量集中到工艺腔室的特定位置。反光板分为内加热区和外加热区。可选地，下灯组模块的反光板的中心部分为锥形反光板，该锥形反光板将外灯区与内灯区隔离开来。
一实施例中，整个工艺腔室上灯组和下灯组共使用76盏灯泡对生长腔室进行加热。在上灯组模块中，有20盏灯泡向硅片中心散热，其余12盏灯泡向硅片外边缘散热。在下灯组模块中，12盏灯泡向硅片中心散热，其余32盏灯泡向硅片外缘散热。温度控制区域通过调整区域之间的工艺参数中的功率比，可以实现对硅片的最佳温度控制。
本发明针对外延生长腔室的石英钟罩底部与反光板之间的夹层内存在未经辐射的高温气体，导致反光板的内侧与外侧存在温差，从而影响外延生长的平稳性的问题，提供一种外延生长装置及设备。
如图1所示，本发明实施例提供一种外延生长装置，包括：
外延生长腔室1以及反光板2；
所述外延生长腔室1包括石英钟罩11；
所述反光板2嵌套于所述石英钟罩11的底部；
所述反光板2的底部设置有多个通气孔21。
可选地，所述石英钟罩11底部要为硅片的旋转提供动力连接通道，所以底部石英钟罩为漏斗状，在所述石英钟罩的底部即为所述漏斗石英钟罩的脖颈，用于上部的硅片底座和底部旋转机构的连接。
本发明实施例中，嵌套于所述石英钟罩底部的反光板兼具了两种功能：第一，用于承载部分旋转机构的重量；第二，用于承担底部石英罩脖颈处的热辐射反射功能。
本发明实施例的外延生长装置，通过在所述反光板底部设置多个通气孔，能够提高因所述反光板内侧与外侧的温差导致的气流流动的平缓性，气流流动的示意图如图2所示。
本发明实施例的外延生长装置，通过在外延生长腔室的底部设置所述反光板，对所述石英钟罩底部的热量进行聚集；通过在所述反光板的底部设置多个通孔，提高因所述反光板内侧与外侧的温差导致的气流流动的平缓性，提高热交换的速度，保证所述石英钟罩底部温度波动的均衡性，从而影响外延生长腔室内的温度，制造出厚度均匀、缺陷少的良好的外延片。
可选地，每个所述通气孔21的直径相同。
一可选实施例中，每个所述通气孔的直径相同，多个所述通气孔阵列分布，或者，以一个通气孔为中心，向外扩散分布；例如，在所述反光板底部设置三层所述通气孔。
可选地，每个所述通气孔21的直径不同。
一可选实施例中，多个所述通气孔的直径可以有两个以上的直径；例如，所述通气孔的直径有两个数值，不同直径的所述通气孔间隔设置，或者，所述通气孔的直径有两个以上的数值，通气孔按照直径，从小到大、从大到小依次排列、以所述通气孔中直径最大的通气孔为中心向外扩散直径逐渐减小或者最小的通气孔为中心向外扩散直径逐渐增大。
可选地，所述通气孔21的直径为2mm-10mm。
一可选实施例中，所述通气孔的直径为3mm、4mm、5mm、6mm、7mm、8或者9mm。具体地，所述通气孔的直径根据所述反光板的尺寸(高度及直径)确定。
可选地，所述多个通气孔21在所述反光板2的底部阵列分布；
在第一方向上，两个所述通气孔21之间的第一距离为2mm-10mm；
在第二方向上，两个所述通气孔21之间的第二距离为2mm-10mm；
所述第一方向与所述第二方向垂直。
一可选实施例中，，所述第一距离与所述第二距离可以相同也可以不同。
一可选实施例中，所述第一距离为3mm、4mm、5mm、6mm、7mm、8mm或者9mm；所述第二距离为3mm、4mm、5mm、6mm、7mm、8mm或者9mm。具体地，所述第一距离以及所述第二距离根据所述反光板的尺寸(高度及直径)、所述通气孔的直径确定。
可选地，所述反光板2的材质为金属。
需要说明的是，所述反光板的材质需要满足一定的刚度需求，用于实现所述反光板承载部分旋转机构的重量的目的；所述反光板的材质还需要满足密度较低的要求，以使所述反光板自身的重量较小。一可选实施例中，所述所述反光板的材质为铝。
可选地，所述反光板2表面电镀有镍。
本发明实施例的外延生长装置，通过在所述反光板上镀镍层，提高了所述反光板的反射率，增强所述反光板对热的聚集性能。
可选地，所述反光板2表面电镀有金。
本发明实施例的外延生长装置，通过在所述反光板上镀金层，提高了所述反光板的反射率，增强所述反光板对热的聚集性能。
本发明一实施例中，所述反光板的材质为铝，并在所述反光板的表面镀镍，再在所述镀镍层上镀金。
可选地，第一区域的底部与所述反光板2底部的第三距离为5mm-30mm，所述第一区域为所述多个通气孔21分布的区域；
所述第三距离为所述第一区域的底部与所述反光板2底部的最小垂直距离，且所述第三距离大于所述第一距离和所述第二距离。
一可选实施例中，所述第三距离为6mm、8mm、10mm、15mm、20mm、25mm或者29mm。具体地，所述第三距离根据所述反光板的尺寸(高度及直径)、所述通气孔的直径确定。
本发明一实施例中，如图3所示，所述反光板的高度L1为201mm，直径W1为58mm，在该尺寸的反光板底部，每个所述通气孔的直径均相同，为5.3mm；所述第一距离(竖直方向上)为4.5mm；所述第二距离(水平方向上)为5.3mm；所述第三距离为6.4mm；所述第一区域设置有三层所述通气孔，每一层所述通气孔均匀分布于所述反光板的一周。
本发明实施例还提供了一种外延生长设备，包括：
壳体以及如上所述的外延生长装置；
所述外延生长装置设置于所述壳体内部。
本发明实施例的外延生长设备，通过所述外延生长装置，保证外延生长腔室温度的均衡性，从而制造出厚度均匀、缺陷少的良好的外延片。
需要说明，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于实施例而言，由于其基本相似于产品实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见产品实施例的部分说明即可。
除非另外定义，本公开使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
可以理解，当诸如层、膜、区域或基板之类的元件被称作位于另一元件“上”或“下”时，该元件可以“直接”位于另一元件“上”或“下”，或者可以存在中间元件。
在上述实施方式的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上所述，仅为本公开的具体实施方式，但本公开的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本公开揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本公开的保护范围之内。因此，本公开的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种外延生长装置，其特征在于，包括：
外延生长腔室(1)以及反光板(2)；
所述外延生长腔室(1)包括石英钟罩(11)；
所述反光板(2)嵌套于所述石英钟罩(11)的底部；
所述反光板(2)的底部设置有多个通气孔(21)。
2.根据权利要求1所述的外延生长装置，其特征在于，每个所述通气孔(21)的直径相同。
3.根据权利要求1所述的外延生长装置，其特征在于，每个所述通气孔(21)的直径不同。
4.根据权利要求1所述的外延生长装置，其特征在于，所述通气孔(21)的直径为2mm-10mm。
5.根据权利要求1所述的外延生长装置，其特征在于，所述多个通气孔(21)在所述反光板(2)的底部阵列分布；
在第一方向上，相邻两个所述通气孔(21)之间的第一距离为2mm-10mm；
在第二方向上，相邻两个所述通气孔(21)之间的第二距离为2mm-10mm；
所述第一方向与所述第二方向垂直。
6.根据权利要求1所述的外延生长装置，其特征在于，所述反光板(2)的材质为金属。
7.根据权利要求1所述的外延生长装置，其特征在于，所述反光板(2)表面电镀有镍。
8.根据权利要求1或7所述的外延生长装置，其特征在于，所述反光板(2)表面电镀有金。
9.根据权利要求5所述的外延生长装置，其特征在于，第一区域的底部与所述反光板(2)底部的第三距离为5mm-30mm，所述第一区域为所述多个通气孔(21)分布的区域；
所述第三距离为所述第一区域的底部与所述反光板(2)底部的最小垂直距离，且所述第三距离大于所述第一距离和所述第二距离。
10.一种外延生长设备，其特征在于，包括：
壳体以及如权利要求1至9任一项所述的外延生长装置；
所述外延生长装置设置于所述壳体内部。
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