CN1320174C - 带有外延生长控制装置的衬托器以及使用该衬托器的外延反应器 - Google Patents
带有外延生长控制装置的衬托器以及使用该衬托器的外延反应器 Download PDFInfo
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Abstract
一种用于外延生长反应器的衬托器(1)包括一主体(2)，其具有一下底部(3)、一上顶部(4)和一些大体上平坦的侧面(5)；所述侧面适于以预定区域(6)接受在其上进行外延生长的衬底；主体(2)被提供有由成对相邻的侧面(5)限定的边缘侧面区域(7)；在主体(2)上部，沿着所述边缘侧面区域(7)被提供有适于控制沿着所述侧面(5)的反应气体的流动的第一肋条(8)；在主体(2)下部，沿着所述边缘侧面区域(7)被提供有适于控制沿着所述侧面(5)的反应气体的流动的第二肋条(9)。
Description
技术领域
本发明涉及一种外延生长反应器用的衬托器以及使用该衬托器的外延反应器。
背景技术
在用于微电子工业的外延反应器领域，用术语“衬托器”表示在外延生长过程中，可安放一个或多个衬底的受热载体；这种载体通常利用其电纳受热；即使在以其它方式，例如，通过灯加热的反应器中，这种载体通常仍保留着“衬托器”的名字。本发明不受加热方法的限制。
外延生长衬托器可被分为两大类：一种是在外延生长过程中，衬底位于大体上水平的位置，一种是在外延生长过程中，衬底位于大体上垂直的位置(通常离垂直方向几度)。本发明应用于第二种类型的衬托器。
参考图5，这样的衬托器包括具有下底部3、上顶部4以及一些大体上平坦的侧面5的主体2；侧面5适合在预定区域6接受在其上进行外延生长的衬底；主体2被提供有由成对(couples of)相邻的侧面5限定的边缘侧面区域(edge side regions)7。主体2为棱锥形状，或者，更通常为截顶棱锥形状，例如，下底部3为七边形，上顶部4也为七边形，只是尺寸比下底部3更小，侧面5大体上为类似矩形，由此，边缘侧面区域7大体上为类似三角形；在侧面5大体上为类似梯形的情况下，边缘侧面区域7才为真正的边缘。一种具有截顶棱锥形状的衬托器的反应器是公知的，例如，可从1987年申请的意大利专利No.1,215,444中获知。
如图5所示，这种衬托器通常在每一个侧面上支持几个衬底，一个衬底垂直设置在另一个衬底上面且彼此之间适当隔开，衬底的数量依赖于它们的直径。
正如本领域公知的一样，衬托器被设置在由石英制造的钟形罩内；反应气体被注入到所述钟形罩中；反应气体沿着侧面5的流动(衬底被设置在此处)允许和决定了在衬底暴露面上的生长；显然，有许多参数影响着所述生长。
生长物质的质量和匀称度对于微电子工业使用进行这样处理的衬底而言是极为重要的，其被沿着衬托器的侧面5、因此也是沿着衬底的反应气体流动的匀称度和均匀性高度影响。因此，必须仔细控制这种流动。
过去，现有的专利申请曾经申请提议过上述内容，例如，在1989年申请的意大利专利No.1,231,547和1992年申请的No.1,261,886以及1999年提交的意大利专利申请No.MI99A000607中，使用沿着边缘侧面区域设置的第一肋条(ribs)并以此控制沿着侧面的反应气体的流动。
最初(在1989年)，提议将这样的肋条从主体顶部延伸到主体底部，后来(从1992年至今)，在从理论到实际的执行阶段，优选将它们的延伸限定在主体的上部；这是由于两个原因：假定肋条下部无用和反应室中的环境条件会导致肋条变形，而这种变形与其长度成正比。
最近，为了制造微电子装置，逐渐广泛使用非常接近其边缘的衬底区域(几毫米)。
从实现的测量可以发现，如果这些非常接近其边缘的区域也被考虑的话，生长物质的均匀性将变得差更多，特别是，对那些离下底部最近的衬底更是如此。
总之，已经证明过上述普通观念——使肋条向下更长地延伸，例如，延伸到下底部不是有效的；事实上，肋条的延长导致生长在紧接边缘和肋条区域的物质厚度的增加，但例如在紧接边缘而远离肋条的区域则会导致恶化。
发明内容
本发明目的在于同过去的做法相比，更好地解决外延生长衬底的厚度均匀性问题。
为了解决这一问题，本发明提出一种用于外延生长反应器的衬托器，包括一主体，其具有一下底部、一上顶部和一些大体上平坦的侧面，所述侧面适于在预定区域接受在其上进行外延生长的衬底，且被提供有由成对相邻的侧面限定的边缘侧面区域，其中，在主体上部，沿着所述边缘侧面区域被提供有适于控制沿着侧面的反应气体的流动的第一肋条，其特征在于：在主体下部，沿着所述边缘侧面区域被提供有适于控制沿着侧面的反应气体的流动的第二肋条。
使用同第一肋条分离且隔开、并被设置在衬托器主体下部的第二肋条显著提高了外延生长衬底的厚度均匀性，特别是在衬底边缘的区域。
如果必要，还可在衬底主体的中心部分提供另外的肋条。根据另一方面，本发明还提供一种包括至少一个反应室的外延反应器，其中在一个或每一个反应室中设置有至少一个上述特征的衬托器。
本发明提供一种衬托器，其中，所述第一肋条和/或第二肋条由条或成对的条组成。
本发明提供一种衬托器，其中，在主体的中心部分，沿着所述边缘侧面区域被提供有适于控制沿着侧面的反应气体的流动的至少第三肋条。
本发明提供一种衬托器，其中，所述第一肋条和/或第二肋条和/或第三肋条由条或者成对的条组成。
本发明提供一种衬托器，其中，一个或每一个条在第一末端被提供有一吊钩或一齿，以及优选在第二末端被提供有一定中心销，以及其中，一个或每一个条通过所述吊钩或齿附着固定在所述主体上。
本发明提供一种衬托器，其中，一个或每一个条还通过所述销附着固定在所述主体上。
本发明提供一种衬托器，其中，一个或每一个条在倾向衬托器的主体的一侧被提供有一凹槽。
本发明提供一种衬托器，其中，所述第一肋条从相应于大约主体的顶部的高度延伸到相应于大约所述衬底区域中的一个，特别是最接近主体的顶部的区域的中心的高度。
本发明提供一种衬托器，其中，第二肋条从相应于大约所述衬底区域中的一个，特别是最接近主体的底部的区域的上末端的高度，延伸到相应于大约主体的底部的高度。
本发明提供一种衬托器，其中，所述第一肋条以第一数量从主体突出，以及其中，所述第二肋条以第二数量从主体突出。
本发明提供一种衬托器，其中，所述第三肋条以第三数量从主体突出。
附图说明
结合附图，下述说明可使本发明变得更清楚，其中：
图1显示了根据本发明的外延反应器的反应室，
图2显示了沿着图1中室的水平面A-A的部分截面图，
图3显示了沿着图1中室的水平面B-B的部分截面图，
图4显示了根据本发明被提供有两组肋条的衬托器，
图5显示了图4中不带肋条的衬托器主体，
图6显示了根据本发明用于衬托器的第一条，以及
图7显示了根据本发明用于衬托器的第二条。
具体实施方式
参考上述附图，特别是图4和图5，根据本发明的外延生长衬托器的衬托器1包括一个主体2，其具有下底部3、上顶部4和一些大体上平坦的侧面5；侧面5适合以预定区域6接受在其上进行外延生长的衬底；主体2被提供有由成对相邻的侧面5限定的边缘侧面区域7；沿着边缘侧面区域7，在主体2的上部被提供有第一肋条8，其适于控制沿着侧面5的反应气体的流动；此外，仍沿着边缘侧面区域7，但在主体2的下部被提供有第二肋条9，其适于控制沿着侧面5的反应气体的流动。
因此，将第二肋条9同第一肋条8分离并适宜地隔开，且以这种方式设置以提高生长在紧接边缘和肋条区域的物质的厚度，但同时不会较大地恶化生长在其它地方的物质的厚度。
如果必要，特别是，如果每面的衬底数量很大，在主体2的中心部分，沿着边缘侧面区域7提供2个第三(以及，如果需要的情况下，更多)肋条，使之适合控制沿着侧面5的反应气体的流动是有利的；它们因此同第一肋条8和第二肋条9分离并适宜地隔开。
肋条被限制了长度的事实，除了给予更好的流动控制以外，还减少了上述肋条变形的问题；事实上，如果肋条变形了(主要是由于反应室中的温度很高)，对反应气体流动的作用会随着时间改变，因此，与所需要的相反，很难预知该作用。
根据其最简单但依然有效的实施方案，这样的肋条可由条组成；每一个条沿着边缘侧面区域7被设置在中央。
作为选择地，这样的肋条可由成对的条(strip)组成；成对条中的第一条沿着侧面区域7的第一边缘设置以及成对条中的第二条沿着同一侧面区域7的第二边缘设置。
优选用与衬托器主体相同的材料制造肋条，其为碳化硅覆盖的石墨；使用碳化硅覆盖的石英是不明智的，因为在清洗所述条时会带来问题；事实上，在重复外延生长反应期间，需要定期清洗掉沉积在它们自己上面的物质。
尽管对肋条和衬托器主体使用相同的材料是有利的，但优选它们为不同的部分以限制热从主体流向肋条；事实上，如果肋条可观地促进衬底的加热，不均匀就不可避免。
如果条附着于衬托器主体上，条可以在第一末端具有一吊钩11或者一齿12这样的方式造型，正如在图6和图7中清楚显示的一样，钩或齿使得可固定于衬托器主体；此外，优选在第二末端，条被提供有定中心销13，当衬托器在反应室中旋转时，该定中心销可避免条的振荡运动。
显然，在衬托器主体上必须为吊钩、齿和销提供适宜的孔或者适宜的槽：这清楚显示在图4和图5左侧的剖面中。
为了进一步限制热从主体流向条，条在倾向衬托器主体的一侧可被提供有一凹槽14；以这种方式极大地限制了条表面同主体接触。
正如已经强调的一样，为达到所期望的效果，肋条的布置非常重要。
通过实验已经发现，当第一肋条8从相应于大约主体2的顶部4的高度延伸到相应于大约衬底区域6中的一个的，特别是最接近主体2的顶部4的区域6a的中心的高度时，可获得良好的结果。
至于第二肋条9，通过实验已经发现，当第二肋条9从相应于大约衬底区域6中的一个，特别是最接近主体2的底部3的区域6b的上末端的高度，延伸到相应于大约主体2的底部3的高度时，可获得良好的结果。
至于第三肋条，其可被设置在所有的侧面区域7上，例如，正好同衬底区域6中的一个成一行(或许同其上半部成一行)对齐；以这种方式，它们有助于控制反应气体的流动选择性地越过侧面5的某一部分。
除了所述布置以外，同样重要的是肋条尺寸的选择，特别是它们从衬托器主体上的突出部分；顺便提及的是，突出部分和生长物质的厚度之间具有一定比例。
为了更好地控制反应气体的流动，第一肋条8以第一数量从主体2突出以及第二肋条9以第二数量从主体2突出是有利的；自然地，第一数量和第二数量可不相同。
为了对突出部分尺寸有一个概念，可以这样简单地说，对于一个大约500mm高并具有大约350mm直径底部的衬托器而言，所测量的突出部分为1mm-10mm。
在使用第三肋条的情况下，其可从主体2以第三数量突出，该第三数量也可同第一数量和第二数量都不同。
根据另一个方面，本发明涉及一种包括至少一个反应室的外延反应器，其中设置有至少一个具有上述特征的衬托器1。
图1以剖面显示了一种根据本发明的外延反应器的反应室；从图中可在其它部件中区别出钟形罩10和设置在钟形罩10中的衬托器1。
图2显示了沿着图1中室的水平面A-A的部分截面图，剖面限于钟形罩和衬托器。
图3显示了沿着图1中室的水平面B-B的部分截面图，剖面限于钟形罩和衬托器。
Claims (15)
1.一种用于外延生长反应器的衬托器(1)，包括一主体(2)，其具有一下底部(3)、一上顶部(4)和一些大体上平坦的侧面(5)，所述侧面(5)适于在预定区域(6)接受在其上进行外延生长的衬底，且被提供有由成对相邻的侧面(5)限定的边缘侧面区域(7)，其中，在主体上部，沿着所述边缘侧面区域(7)被提供有适于控制沿着侧面(5)的反应气体的流动的第一肋条(8)，其特征在于：在主体下部，沿着所述边缘侧面区域(7)被提供有适于控制沿着侧面(5)的反应气体的流动的第二肋条(9)。
2.如权利要求1所述的衬托器，其中，所述第一肋条(8)和/或第二肋条(9)由条或成对的条组成。
3.如权利要求1所述的衬托器，其中，在主体的中心部分，沿着所述边缘侧面区域(7)被提供有适于控制沿着侧面(5)的反应气体的流动的至少第三肋条。
4.如权利要求3所述的衬托器，其中，所述第一肋条(8)和/或第二肋条(9)和/或第三肋条由条或者成对的条组成。
5.如权利要求2或4所述的衬托器，其中，一个或每一个条在第一末端被提供有一吊钩(11)或一齿(12)，以及其中，一个或每一个条通过所述吊钩(11)或齿(12)附着固定在所述主体(2)上。
6.如权利要求5所述的衬托器，其中，一个或每一个条在第二末端处提供有一定中心销(13)。
7.如权利要求5所述的衬托器，其中，一个或每一个条在倾向衬托器(1)的主体(2)的一侧被提供有一凹槽(14)。
8.如权利要求6所述的衬托器，其中，一个或每一个条还通过所述销(13)附着固定在所述主体(2)上。
9.如权利要求1-4中任一所述的衬托器，其中，所述第一肋条(8)从相应于主体(2)的顶部(4)的高度延伸到相应于所述衬底区域(6)中的一个区域的中心的高度。
10.如权利要求1-4中任一所述的衬托器，其中，第二肋条(9)从相应于所述衬底区域(6)中的一个区域的上末端的高度，延伸到相应于主体(2)的底部(3)的高度。
11.如权利要求1-4中任一所述的衬托器，其中，所述第一肋条(8)以第一数量从主体突出，以及其中，所述第二肋条(9)以第二数量从主体突出。
12.如权利要求3或4所述的衬托器，其中，所述第三肋条以第三数量从主体突出。
13.一种包括至少一个反应室的外延反应器，其中，在一个或每一个反应室中设置有至少一个如前述任一权利要求中所述的衬托器(1)。
14.如权利要求9所述的衬托器，其中，所述一个区域为最接近主体(2)的顶部(4)的区域(6a)。
15.如权利要求10所述的衬托器，其中，所述一个区域为最接近主体(2)的底部(3)的区域(6b)。
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