CN1307647A - 用于筒形反应器的基座 - Google Patents

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Abstract

用于在化学汽相沉积过程期间,在一筒形反应器的反应室中支承半导体片(W)的基座(40)。基座包括一个座体,它加工成一定的尺寸和形状,用于安放在筒形反应器的反应室内。座体包括一个一般面向侧方的斜面(44),该斜面(44)其中具有多个用于安放半导体片的圆形槽(46a－46c),以便支承半导体片,该半导体片有一个一般在侧向上朝外的表面,用于在化学汽相沉积过程期间,在筒形反应器的反应室内部暴露于反应气体之中。多个圆槽的其中每个都具有一基本上是平面的底部(50)和在平底的相对侧边上相对的弓形壁部分(52a、52b)。每个壁部分在交会点(56)处都与多个圆槽其中至少一个相邻的圆槽的相应壁部分相交和会合。在交会点处的壁部分都具有一圆滑的形状,这种圆滑形状是连续的,并且不会相对于至少一个相邻的壁部分中断,因而防止了在交会点处半导体片和基座之间的外延沉积,并且在化学汽相沉积过程之后从圆槽中取出半导体片时,减少了半导体片碎裂。

Description

用于筒形反应器的基座
发明背景
本发明一般涉及材料在半导体片上的化学汽相沉积，更具体地说，涉及一种改进的基座，该基座用于在化学汽相沉积过程期间，支承在筒形反应器反应室中的半导体片。
化学汽相沉积是一种用于在半导体片上生长一薄层材料的方法，那样它的晶格结构与半导体片的晶格结构相同。采用这种方法，可以将具有不同导电率的一层加到半导体片上，以便达到所希望的电性能。一般，化学汽相沉积是通过将一种包括沉积材料(比如，硅)的反应气体和载气引入装有半导体片的筒形反应器反应室中来完成的。
半导体片在反应室中固定在基座上，那样使半导体片的其中一面暴露于反应气体中。基座悬挂在反应室内部并缓慢地旋转，以便将反应气体均匀地分配到半导体片上。尽管基座可以采用别的形状，但它一般是棱柱形并具有若干(比如，5个)平面。常用基座的其中一面在图1中示出，并用标号10表示。在面10中形成若干圆槽12，用于在一般是垂直方向上(亦即，那样它们一般是面向侧方朝外)固定半导体片W。常用的基座稍成锥形，以便它们的顶部小于它们的底部。这种锥形构造能使半导体片向内斜放在圆槽中，以便重力使半导体片一般竖着靠在基座上。圆槽的直径比半导体片直径稍大，以便提供从圆槽中取出半导体片时用于抓住它们的余隙。例如，用于加工150mm直径半导体片的基座可以具有直径约160mm的圆槽。在每个圆槽12顶部附近的两个短形凹坑16提供用于抓住半导体片的附加余隙。为了降低各基座的高度，各圆槽如图1所示叠加。
反应气体不仅沉积在半导体片上，而且沉积在反应室中的许多内部部件上，并且它优先沉积在成核位置如反应室中的微粒和锐边上。由于各圆槽的叠加式构造，所以在基座上于各圆槽12的交会处形成锐角14，如图1所示。反应气体易于沉积在这些锐角14上。由于半导体片W靠着这些锐角14，所以沉积物跨接半导体片和基座的角之间的间隙。当在化学汽相沉积过程完成之后，从基座中取出半导体片时，这些跨接部分使半导体片保持贴着基座，在将半导体片从基座中取出时，有时会使它们破裂或碎裂。此外，这些跨接部分偶而会使基座上的拐角折断。折断了的基座拐角增加了气体沉积在拐角处的趋势。因此，折断了的拐角迫使过早地更换基座，这就造成更经常的生产停顿时间。
发明概述
在本发明的几个目的和特点中，可以提及一种减少半导体片和基座间跨接的基座预防措施；一种减少半导体片损坏的基座预防措施；及一种具有增加了寿命的基座预防措施。
本发明的基座一般包括一个座体，该座体加工成一定尺寸和形状，用于安放在筒形反应器的反应室内。基座包括一个一般面向侧方的斜面，该斜面具有多个其中用于安放半导体片的圆槽，以便支承半导体片，半导体片有一表面一般在侧向上朝外，用于在化学汽相沉积过程期间，在筒形反应器的反应室内部，暴露于反应气体中。多个圆槽的其中每个都具有一基本上是平面的底部和在该平底的相对两侧边上相对的弓形壁部分。每个壁部分与多个圆槽至少其中之一相邻的圆槽对应的壁部分在交会处相交和会合。在交会处的各壁部分具有一圆滑的形状，该形状是连续的，并且相对于至少一个相邻的壁部分是不间断的，因而防止了在交会处半导体片和基座之间的外延沉积，并且在化学汽相沉积过程之后，从圆槽中取出半导体片时，减少半导体片碎裂。
另一些目的和特点一部分是显而易见的，而一部分将在下面指出。
附图简要说明
图1是现有技术基座表面的侧视图；
图2是筒形反应器的局部透视图；和
图3是本发明的基座侧视图。
在全部几个附图中，相应的标号表示相应的部件。
优选实施例的详细说明
现在参看附图，尤其是参看图2，用于将材料(比如，硅)沉积在半导体片W上的筒形反应器一般以20表示。反应器20包括一个容器(一般用22表示)、一个气环(gas ring)26、和一块密封板28，上述容器22由一倒置的钟罩24形成，气环26安装在钟罩的上端，而密封板28用于选择性地盖住气环，以便隔离容器内部的反应室30。反应气体经由气环26注入反应室30，并经由位于容器22底部处的排气口32排出。从密封板28悬挂下来的吊杆34将基座(一般用40表示)固定在反应室30中，用于在化学汽相沉积过程期间支承半导体片W。在该方法结束之后，升降装置42升起密封板28、吊架34和基座40，以便打开室30并从室中提取出基座，以便可以卸下半导体片W。安放在密封板28中的马达(未示出)在化学汽相沉积过程期间旋转吊架34和基座40。马达的运行受安装在密封板28上方的控制器44控制。前面所述的反应器20一些情况在该技术中是常用的并且众所周知，因此，将不屑对它们作进一步详细说明。
如图3所示，基座40具有一般是棱柱形座体42，该座体42加工成一定的尺寸和形状，用于安放在筒形反应器20(图2)的反应室30(图2)内部。尽管不脱离本发明的范围情况下基座可以用其它材料制造，但在优选实施例中的基座30是用涂覆硅的石墨制造。座体42具有五个一般是面向侧方的斜面44(图3中只能看到三个面)。每个面44都有三个排成垂直列的圆槽，它们一般以46a-46c表示。座体42稍成锥形，以便它的顶部小于其底部，并且使面44倾斜。这种形状能使半导体片W向内倾斜进入圆槽46a-46c，以便重力保持半导体片一般竖起压着基座40。尽管优选实施例中的基座40具有五个面44，但在不脱离本发明范围的情况下，基座可以有较少或较多的面。同样，即使优选实施例中基座40的每个面44都有三个圆槽46a-46c，但在不脱离本发明范围的情况下，每个面都可以具有较少或较多的圆槽，并且这些圆槽可以具有其它的形状。此外，尽管优选实施例中的圆槽46a-46c是垂直地排成一列，但在不脱离本发明范围的情况下，它们可以设计成别的形状。
圆槽46a-46c具有比半导体片W直径稍大的直径，以便提供当从圆槽中取出半导体片时用于抓住它们的余隙。例如，优选实施例中的基座40打算加工150mm直径的半导体片，它具有圆槽46a-46c直径约为160mm。在每个圆槽46a-46c的顶部附近，两个矩形凹坑48提供从圆形槽中取出半导体片时用于抓住它们的槽。每个圆槽46a-46c具有一基本上是平面的底部50和在该平底的相对两侧边上相对的弓形壁部分52a、52b。沟槽54围绕平底50，以便消除底部和壁部分52a、52b之间的内圆角(filet)，使半导体片W平放压着底部。尽管在不脱离本发明范围的情况下，沟槽54可以具有另外的尺寸，但优选实施例中的沟槽54是约为0.010英寸深和约为0.045英寸宽。为了减少基座40的垂直高度，圆槽46a-46c如图3所示叠加。每个壁部分52a、52b在相邻圆槽46a-46c其中一个或多个的交会点56处，与对应的壁部分相交和会合。每个圆槽46a-46c的底部50是连续的，并且与相邻圆槽的底部共平面。此外，分别相应于上面和中间圆槽46a、46b的壁部分52a、52b分别具有下端58a,58b，它们被位于圆槽中心62下面的开口60分开。
如图3所示，壁部分52a、52b在交会点56处具有圆滑的形状。更具体地说，上面和中间圆槽46a、46b的壁部分52a、52b的下端58a、58b具有一圆滑的形状，它延伸远离相应圆槽的中心62。此处所用的措辞“圆滑的表面”意思是指，壁部分52a、52b是连续的，并且不会相对于相邻的壁部分至少其中之一中断。优选地，形状是弯曲的，而更优选的是在交会处形状为圆形。这种形状防止在交会点56处半导体片W和基座40之间的外延沉积，并且在化学汽相沉积之后从圆槽46a-46c中取出半导体片时，减少半导体片碎裂。在最优选的实施例交会点56处，壁部分52a、52b具有一半径在约0.15英寸和约0.5英寸之间，而更优选的是具有一半径约为0.25英寸。
鉴于上述情况，可以看出，达到了本发明的几个目的并得到另外的有利结果。
由于在不脱离本发明范围的情况下，在上述构造中可以作各种改变，所以意图是把上述说明中所包括的和附图中所示出的所有内容都应理解为例证性的，并且没有限制的意思。

Claims (10)

1．一种用于在化学汽相沉积过程期间在一筒形反应器的反应室中支承半导体片的基座，该基座包括一个座体，它加工成一定尺寸和形状，用于安放在筒形反应器的反应室内，座体包括一个一般面向侧方的斜面，该斜面其中具有多个用于安放半导体片的圆槽，以便支承半导体层，该半导体片有一般在侧向上朝外的表面，用于在化学汽相沉积过程期间，在筒形反应器的反应室内部暴露于反应气体之中，上述多个圆槽其中每个都具有一基本上是平面的底部和在该平底的相对侧边上相对的弓形壁部分，每个壁部分在交会处与上述多个圆槽至少其中之一相邻圆槽的相应壁部分相交和会合，在交会点处的各壁部分都具有一圆滑的形状，这种圆滑形状是连续的，并且不会相对于至少一个相邻的壁部分中断，因而防止了在交会点处半导体片和基座之间的外延沉积，并且在化学汽相沉积过程之后从圆槽中取出半导体片时，减少半导体片碎裂。
2．如权利要求1所述的基座，其特征在于：在交会点处各壁部分具有一弯曲的形状。
3．如权利要求2所述的基座，其特征在于：在交会点处各壁部分具有半径在约0.15英寸和约0.5英寸之间。
4．如权利要求3所述的基座，其特征在于：在交会点处各壁部分具有半径约为0.25英寸。
5．如权利要求3所述的基座，其特征在于：在交会点处各壁部分是圆形。
6．一种用于在化学汽相沉积过程期间在一筒形反应器的反应室中支承半导体片的基座，该基座包括一个座体，它加工成一定尺寸和形状，用于安放在筒形反应器的反应室内，座体包括一个一般面向侧方的斜面，该斜面其中具有用于安放半导体片的上面和下面圆槽，以便支承半导体片，该半导体片有一般在侧向上朝外的表面，用于在化学汽相沉积过程期间，在筒形反应器的反应室内部暴露于反应气体之中，上述上面和下面圆槽其中每个都具有一基本上是平面的底部和在该平面底部相对两侧边上相对的弓形壁部分，上述上面圆槽的底部是连续的，并与上述下面圆槽的底部共平面，上述上面圆槽的对置壁部分在交会点处与上述下面圆槽的相应壁部分相交和会合，以便上述上面圆槽通向上述下面圆槽，在交会点处的壁部分具有一圆滑的形状，这种形状是连续的，并且不会相对于相邻的壁部分中断，因而防止在与圆槽壁部分相交的交会点处半导体片和壁部分之间的外延沉积，并且在化学汽相沉积过程之后从圆槽中取出半导体片时，减少了半导体片碎裂。
7．如权利要求6所述的基座，其特征在于：上述上面圆槽构成一顶部圆槽，上述下面圆槽构成一中间圆槽，而上述座体的面其中具有一用于安放半导体片的底部圆槽，以便支承半导体片，该半导体片有一般在侧向上朝外的表面，用于在化学汽相沉积过程期间，在筒形反应器的反应室内部暴露于反应气体之中，上述底部圆槽具有一基本上是平面的底部和在平底的相对侧边上相对的弓形壁部分，上述底部圆槽的底部是连续的并与上述中间圆槽的底部共平面，而且上述底部圆槽相对的壁部分其中每个都在交会点处与上述中间圆槽相应的壁部分相交和会合，以便上述底部圆槽通向上述中间圆槽，在底部和中间圆槽壁部分的交会点处的壁部分，具有一连续、圆滑、弯曲的形状，因而防止了在底部和中间圆槽相交的交会点处半导体片和基座之间的外延沉积，并且在化学汽相沉积过程之后从圆槽中取出半导体片时，减少了半导体片碎裂。
8．如权利要求7所述的基座，其特征在于：座体具有多个一般面向侧方的斜面，上述多个面的其中每个面其中都具有用于安放半导体片的顶部、中间和底部圆槽，以便支承半导体片，该半导体片有一个一般在侧向上朝外的表面，用于在化学汽相沉积过程期间，在筒形反应器的反应室内部暴露于反应气体之中。
9．如权利要求8所述的基座，其特征在于：座体具有五个一般面向侧方的斜面，上述多个面的其中每个其中都具有用于安放半导体片的顶部、中间和底部圆形槽，以便支承半导体片，该半导体片具有一个一般在侧向上朝外的表面，用于在化学汽相沉积过程期间，在筒形反应器的反应室内部暴露于反应气体之中。
10．一种用于在化学汽相沉积过程期间在一筒形反应器的反应室中支承半导体片的基座，该基座包括一个座体，它加工成一定的尺寸和形状，用于安放在筒形反应器的反应室内，座体包括一个一般面向侧方的斜面，该斜面其中具有一用于安放半导体片的圆槽，以便支承半导体片，该半导体片有一个一般在侧向上朝外的表面，用于在化学汽相沉积过程期间，在筒形反应的反应室内部暴露于反应气体之中，圆槽具有一基本上是平面的底部和在该平底的相对侧边上相对的弓形壁部分，各壁部分都具有下面端部，它们被位于圆槽中心下方的开口分开，每个壁部分的下面端部都具有一圆滑的形状，这种形状是连续的，并且不会相对于各自的壁部分中断，而且该形状延伸远离圆槽的中心，因而防止了在壁部分的下面端部处半导体片和基座之间的外延沉积，并且在化学汽相沉积过程之后从圆槽中取出半导体片时，减少了半导体片碎裂。
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