CN216288374U

CN216288374U - 一种晶圆成膜装置

Info

Publication number: CN216288374U
Application number: CN202122983304.2U
Authority: CN
Inventors: 赵哲; 沈淳; 张优优; 刘振兴; 周长健; 潘尧波
Original assignee: Clc Semiconductor Co ltd
Current assignee: Clc Semiconductor Co ltd
Priority date: 2021-11-30
Filing date: 2021-11-30
Publication date: 2022-04-12
Anticipated expiration: 2031-11-30

Abstract

本实用新型提供一种晶圆成膜装置，所述成膜装置至少包括：载盘，设有一工作台；支撑环，设有底部凹槽及顶部凹槽，所述底部凹槽是靠近底部的一端设有底部凹槽，所述顶部凹槽是靠近底部的另一端设有顶部凹槽；以及，挡柱，所述挡柱的顶部为弧形；其中，所述支撑环通过底部凹槽套设于所述载盘上，所述挡柱位于所述支撑环的表面。本实用新型所提供的晶圆成膜装置，可以有效改善外延片的厚度、浓度不稳定及不均匀的问题，还可以有效减少因沉积层过厚导致晶圆发生变形、碎裂的现象。

Description

一种晶圆成膜装置

技术领域

本实用新型属于半导体设备技术领域，特别是涉及一种晶圆成膜装置。

背景技术

外延层是制造半导体器件所不可缺少的活性层，对于半导体材料来说，为了使半导体材料本身所具有的电学以及物理化学优势在器件制作上得到最大的发挥,生长出满足器件制作水平的外延层是非常关键的。化学气相沉积(CVD：Chemical Vapor Deposition)由于温度低、易控制、薄膜均匀性好,已成为制备半导体外延薄膜的主要方法。

晶圆通常是圆盘形式的晶体材料，在CVD过程中，晶圆被放置在一种晶圆成膜装置上，晶圆成膜装置被放置到反应腔中，各种源气和载气的混合气体流经晶圆及成膜装置表面，反应产物在晶圆表面不断沉积生长。当晶圆进行外延生长时，反应物也会不断沉积在成膜装置表面，随着生长炉数的累加，反应物沉积越来越厚，晶圆上的气流的实际模式在持续发生变化，影响外延片的厚度、浓度的稳定性及均匀性，从而导致产品质量出现波动。并且，高温环境下反应物沉积过厚会使晶圆发生变形、碎裂等。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种晶圆成膜装置，可以有效改善外延片的厚度、浓度的不稳定及不均匀的问题，还可以有效减少反应物沉积过厚导致晶圆发生变形、碎裂的现象。

为解决上述技术问题，本实用新型是通过以下技术方案实现的：

本实用新型提供一种晶圆成膜的固定装置，至少包括：

载盘，设有一工作台；

支撑环，设有底部凹槽及顶部凹槽，所述底部凹槽是靠近底部的一端设有底部凹槽，所述顶部凹槽是靠近底部的另一端设有顶部凹槽；以及

挡柱，所述挡柱的顶部为弧形；

其中，所述支撑环通过底部凹槽套设于所述载盘上，所述挡柱位于所述支撑环的表面。

在本实用新型的一个实施例中，所述载盘为圆柱状。

在本实用新型的一个实施例中，所述工作台凸设在所述载盘表面，所述工作台为圆柱状。

在本实用新型的一个实施例中，所述支撑环为圆环状，所述底部凹槽开口为圆形，所述顶部凹槽开口为弧形，与所述晶圆的形状一致。

在本实用新型的一个实施例中，所述支撑环通过底部凹槽套设于所述载盘上，所述挡柱位于所述支撑环的表面，所述载盘承载整个支撑环及所述挡柱、所述晶圆。

在本实用新型的一个实施例中，所述底部凹槽的深度小于或等于所述工作台的高度，所述底部凹槽的内径大于所述工作台的直径，所述底部凹槽内壁与所述工作台直接接触。

在本实用新型的一个实施例中，所述顶部凹槽的深度小于或等于所述晶圆的厚度，所述顶部凹槽的内径小于所述晶圆的直径，起到承载晶圆的作用。

在本实用新型的一个实施例中，所述挡柱的数量至少为4个，所述挡柱的形状为半圆锥、圆柱、三棱柱、四棱锥中的任意一种。

在本实用新型的一个实施例中，所述挡柱垂直位于所述支撑环表面，所述挡住的高度高于所述晶圆的高度，以固定所述晶圆，防止晶圆发生位移导致外延层生长不均匀。

在本实用新型的一个实施例中，所述顶部凹槽的平边边缘处至少设置2个所述挡柱，所述顶部凹槽的圆形边缘处至少设置2个所述挡柱，且沿着顶部凹槽的对称轴对称放置。

本实用新型通过在成膜装置顶部增加弧形设计，弧形有利于气流在晶圆表面均匀分布，减少晶圆边缘的扰流区域，从而有效改善外延片的厚度、浓度的不稳定及不均匀的问题，还可以有效减少反应物沉积过厚导致晶圆发生变形、碎裂的现象。

当然，实施本实用新型的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。不仅如此，本方案中的一种设备，并非仅仅是单个孤立的装置，也可以是多个装置的组合。

凡是在挡柱或成膜装置其他部件的表面增加弧形设计且具有改善气流分布功能的成膜装置，凡是以此类构造、特征及原理等效变化均应包含本属于本方案的范围。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1显示为一种晶圆成膜装置的结构示意图。

图2显示为一种晶圆成膜装置的剖面图。

图3显示为一种晶圆成膜装置的一实施例的剖面图。

图4显示为图3的俯视图。

图5显示为图3中挡柱4的三视图。

图6显示为一种晶圆成膜装置的再一实施例的剖面图。

图7显示为图6的俯视图。

图8显示为图6中挡柱4的三视图。

图9显示为一种晶圆成膜装置的再一实施例的剖面图。

图10显示为图9的俯视图。

图11显示为图9中挡柱4的三视图。

图12显示为一种晶圆成膜装置的再一实施例的剖面图。

图13显示为图12的俯视图。

图14显示为图12中挡柱4的三视图。

图15显示为一种晶圆成膜装置的再一实施例的剖面图。

图16显示为图15的俯视图。

图17显示为图15中挡柱4的三视图。

图18显示为一种晶圆成膜装置的顶部弧形设计改善气流分布的示意图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1-载盘

2-工作台

3-支撑环

31-顶部凹槽

32-平边边缘

33-底部凹槽

4-挡柱

5-扰流区

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点与功效。本实用新型还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本实用新型的精神下进行各种修饰或改变。

需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本实用新型的基本构想，遂图式中仅显示与本实用新型中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

请参阅图1和2，图1显示为一种晶圆成膜装置的结构示意图，图2显示为一种晶圆成膜装置的剖面图。此晶圆成膜的装置可包括：载盘1、工作台2、支撑环3和挡柱4。载盘1的具体形状不加以限制，在本实用新型的一些实施例中，载盘1可为圆柱形，也可为圆台形，也可为长方体。载盘1表面凸设有一工作台2，工作台2的直径小于载盘1的直径。工作台2的具体形状不加以限制，在一些实施例中，工作台2可为圆柱形，也可为圆台形，也可为长方体。

请参阅图1～2，在本实用新型的一个实施例中，支撑环3可为圆环状。在一些实施例中，支撑环3可套设于载盘1上，支撑环3的外径可大于载盘1的直径，可也等于载盘1的直径，也可小于载盘1的直径。在一实施例中，支撑环3与工作台2可位于同一条中轴线上，支撑环3内壁与工作台2直接接触。具体地，支撑环3靠近底部的一端可开设一底部凹槽33，底部凹槽33开口的形状不加以限制，在一实施例中，底部凹槽33开口可为圆形，也可为长方形，底部凹槽33开口的形状与工作台2的形状相匹配。在一实施例中，底部凹槽33的外径可大于工作台2的外径，小于载盘1的外径。在一实施例中，底部凹槽33的深度小与或等于工作台2的高度，工作台2与底部凹槽33外壁直接接触，承载整个支撑环2及晶圆。

请参阅图1～2，在本实用新型的一个实施例中，支撑环3可在靠近底部的另一端设一个顶部凹槽31，顶部凹槽31开口的形状可为弧形，顶部凹槽31开口有一平边边缘32，顶部凹槽31开口的形状与所述晶圆的形状相匹配，顶部凹槽31的内径可小于所述晶圆的直径，所述晶圆可放置在顶部凹槽31内部，顶部凹槽31对晶圆起到承载、支撑的作用。在一实施例中，顶部凹槽31的直径可小于底部凹槽33的直径，顶部凹槽31与工作台2之间留有空间，可避免晶圆与工作台2直接接触污染晶圆，可也让气流在支撑环3内均匀分布。在一实施例中，顶部凹槽31的深度可小于或等于晶圆的厚度，有利于晶圆的取放，减少造成卡片的现象。

请参阅图1～2，在本实用新型的一个实施例中，多个挡柱4可位于支撑环3表面，多个挡柱4的高度可高于所述晶圆的高度，多个挡柱4与晶圆直接接触，可对晶圆起到一个固定的作用，防止晶圆在旋转时因惯性被甩出顶部凹槽21。在一实施例中，挡柱4的设置数量为4个或4个以上，在平边边缘32处的挡柱4至少设置为2个，在远离平边边缘32处的挡柱4设置为2个或2个以上，多个挡柱4的位置沿着顶部凹槽21的对称轴相对称，防止因顶部凹槽21对称轴的两侧质量不对称而造成晶圆表面气流分布不均匀，影响外延片的质量。

请参阅图3～5，挡柱4的形状不加以限制，在本实用新型的一个实施例中，挡柱4可为三棱柱状，挡柱4的顶部增设弧形设计，能够改善所述晶圆表面的气流分布。

请参阅图6～8，挡柱4的形状不加以限制，在本实用新型的再一个实施例中，挡柱4可为圆柱状，挡柱4的顶部增设弧形设计，能够改善所述晶圆表面的气流分布。

请参阅图9～11，挡柱4的形状不加以限制，在本实用新型的再一个实施例中，挡柱4可为正三棱柱状，挡柱4的顶部增设弧形设计，能够改善所述晶圆表面的气流分布。

请参阅图12～14，挡柱4的形状不加以限制，在本实用新型的再一个实施例中，挡柱4可为四棱锥状，挡柱4的顶部增设弧形设计，能够改善所述晶圆表面的气流分布。

请参阅图15～17，挡柱4的形状不加以限制，在本实用新型的再一个实施例中，挡柱4可为半圆锥状，挡柱4的顶部增设弧形设计，能够改善所述晶圆表面的气流分布。

请参阅图18，图18为一种晶圆成膜装置的顶部弧形设计改善气流分布的示意图，具体地，当反应腔中的气流流经挡柱到达晶圆时，由于挡柱4顶部的弧形设计，会大大缩小晶圆上空的扰流区5，进而会使气流在晶圆表面均匀分布，从而提高外延片厚度及浓度的均匀性。另外，挡柱4的顶部设计为弧形，可减少挡柱4表面沉积的碳化硅的面积和厚度，减少了挡柱4和支撑环3等相关配件的打磨，增加了配件的使用寿命。

综上所述，本实用新型提出了一种晶圆成膜装置，通过在装置顶部增加弧形设计，一方面，能让气流在晶圆表面均匀分布，提高外延片的厚度及密度的均匀性，从而提高了产品的质量；另一方面，避免了装置表面的沉积层过度集中在某一个区域，从而减少了卡片现象以及增加了相关配件的使用寿命。

以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明，本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的实用新型范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述实用新型构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案，例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

除说明书所述的技术特征外，其余技术特征为本领域技术人员的已知技术，为突出本实用新型的创新特点，其余技术特征在此不再赘述。

Claims

1.一种晶圆成膜装置，其特征在于，至少包括：

载盘，设有一工作台；

挡柱，所述挡柱的顶部为弧形；

2.根据权利要求1所述的一种晶圆成膜装置，其特征在于，

所述载盘为圆柱状。

3.根据权利要求1所述的一种晶圆成膜装置，其特征在于，

所述工作台凸设在所述载盘表面，所述工作台为圆柱状，所述工作台的直径小于或等于所述底部凹槽的内径。

4.根据权利要求1所述的一种晶圆成膜装置，其特征在于，

所述支撑环为圆环状。

5.根据权利要求1所述的一种晶圆成膜装置，其特征在于，

所述底部凹槽开口为圆形，所述底部凹槽的深度小于或等于所述工作台的高度。

6.根据权利要求1所述的一种晶圆成膜装置，其特征在于，

所述顶部凹槽开口为弧形，其形状与所述晶圆保持一致，所述顶部凹槽的内径小于所述晶圆的直径，起到承载晶圆的作用。

7.根据权利要求1所述的一种晶圆成膜装置，其特征在于，

所述顶部凹槽的深度小于或等于所述晶圆的厚度。

8.根据权利要求1所述的一种晶圆成膜装置，其特征在于，

所述挡柱的数量至少为4个。

9.根据权利要求1所述的一种晶圆成膜装置，其特征在于，

所述挡柱垂直位于所述支撑环表面，所述挡柱的高度高于所述晶圆的高度，以固定所述晶圆。

10.根据权利要求1所述的一种晶圆成膜装置，其特征在于，

所述挡柱的形状为半圆锥、圆柱、三棱柱、四棱锥中的任意一种。