本技術(shù)涉及半導(dǎo)體設(shè)備領(lǐng)域，特別涉及一種氣相沉積設(shè)備及其上襯墊。

背景技術(shù)：

1、化學(xué)氣相沉積(chemical?vapor?deposition，簡稱cvd)是指反應(yīng)物質(zhì)在氣態(tài)條件下在晶圓表面發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成所需材料薄膜的過程?；瘜W(xué)氣相沉積工藝可以沉積多種材料，包括大范圍的絕緣材料、大多數(shù)半導(dǎo)體材料和金屬材料。

2、cvd設(shè)備通常包含一反應(yīng)腔，反應(yīng)腔包括腔體和腔體頂蓋。反應(yīng)腔內(nèi)設(shè)有托盤，一個或多個晶圓放置在托盤上。托盤下方還設(shè)有加熱器，由托盤將加熱器輻射的熱量均勻傳遞給晶圓。腔體頂蓋的下方還設(shè)有耐腐蝕的上襯墊，上襯墊的下表面與托盤的上表面之間形成反應(yīng)區(qū)域。

3、進氣裝置(與托盤的中心區(qū)域相對)穿過上襯墊固定安裝在腔體頂蓋上，工藝氣體從進氣裝置引入至反應(yīng)區(qū)域內(nèi)，對放置在托盤上的晶圓進行處理。工藝制程中，托盤帶動晶圓高速旋轉(zhuǎn)，使到達托盤上表面的不同種類工藝氣體在高速旋轉(zhuǎn)的托盤驅(qū)動下達到充分混合。工藝氣體在特定溫度下反應(yīng)并沉積在晶圓w表面形成所需材料的薄膜，晶圓溫度是影響晶圓w上材料沉積的速率的重要因素之一。

4、為了使進氣裝置流出的工藝氣體以層流的方式均勻通過晶圓上表面，上襯墊通常平行于托盤。然而，隨著工藝氣體沿著托盤的徑向方向向外流動，工藝氣體的密度逐漸降低，影響薄膜的生長速度。為保證薄膜的生長速度，需要向反應(yīng)腔內(nèi)提供大量的工藝氣體，導(dǎo)致工藝氣體的利用率較低。尤其在生產(chǎn)較大直徑的晶圓時，工藝氣體的浪費現(xiàn)象尤為突出。

5、如何提高工藝氣體的利用率和薄膜的生長速度，并保證晶圓表面薄膜的一致性，是目前亟需解決的問題。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本實用新型的目的是提供一種氣相沉積設(shè)備，該氣相沉積設(shè)備的上襯墊由第二母線或第三母線繞進氣裝置的中心軸旋轉(zhuǎn)而成。第二母線、第三母線上各點與晶圓承載面之間的豎直距離、各點與進氣裝置中心軸之間的水平距離滿足設(shè)定條件。通過改變上襯墊的形貌，大大提高了反應(yīng)腔內(nèi)工藝氣體的利用率(也稱提高了源效)以及晶圓表面薄膜的沉積速率，同時還兼顧了晶圓表面薄膜厚度的一致性。通過本實用新型的氣相沉積設(shè)備能夠在消耗更少工藝氣體的前提下，在晶圓表面快速生長出高質(zhì)量的薄膜。

2、為了達到上述目的，本實用新型提供一種氣相沉積設(shè)備，包含一反應(yīng)腔，所述反應(yīng)腔內(nèi)的下方設(shè)有托盤，所述托盤的上表面為晶圓承載面，所述氣相沉積設(shè)備包含：

3、上襯墊，其設(shè)置在所述反應(yīng)腔內(nèi)并與所述晶圓承載面相對，所述上襯墊與所述晶圓承載面之間形成反應(yīng)區(qū)域；

4、進氣裝置，所述進氣裝置用于橫向地向所述反應(yīng)區(qū)域內(nèi)注入工藝氣體；

5、所述上襯墊由第二母線繞所述進氣裝置的中心軸旋轉(zhuǎn)而成，所述第二母線由第一母線繞其起始點在豎直方向上旋轉(zhuǎn)設(shè)定的角度而成，所述第一母線具有靠近所述中心軸的所述起始點和遠離所述中心軸的終點；點x、y為所述第一母線上的任意兩點，點x、y與所述晶圓承載面之間的豎直距離分別記為h1、h2，點x、y與所述中心軸之間的水平距離分別記為l1、l2，點x、y滿足h1×l1＝h2×l2，

6、或者，所述上襯墊由第三母線繞所述進氣裝置的中心軸旋轉(zhuǎn)而成，所述第三母線為直線，所述第三母線與所述第一母線共用所述起始點和終點。

7、可選的，所述角度為[-2°，5°]，定義所述第一母線繞所述起始點向靠近所述晶圓承載面的方向旋轉(zhuǎn)時所述角度為負值，所述第一母線繞所述起始點向遠離所述晶圓承載面的方向旋轉(zhuǎn)時所述角度為正值。

8、可選的，所述反應(yīng)腔包含腔室頂蓋，其位于所述上襯墊的上方；所述腔室頂蓋內(nèi)設(shè)有冷卻流體通道。

9、可選的，所述托盤的下方設(shè)有加熱裝置；沿所述托盤的徑向方向，將所述托盤虛擬劃分為多個環(huán)形溫度帶，相鄰的所述環(huán)形溫度帶之間的溫差超過設(shè)定的溫差閾值；沿所述腔室頂蓋的徑向方向，將所述腔室頂蓋虛擬劃分為與所述多個環(huán)形溫度帶分別對應(yīng)的多個環(huán)形調(diào)溫區(qū)；所述環(huán)形調(diào)溫區(qū)內(nèi)的冷卻流體通道與腔室頂蓋下表面之間的距離取決于對應(yīng)的所述環(huán)形溫度帶的溫度。

10、可選的，所述腔室頂蓋與所述上襯墊之間設(shè)有調(diào)溫機構(gòu)。

11、可選的，所述調(diào)溫機構(gòu)包括導(dǎo)熱板；所述導(dǎo)熱板的上表面貼合所述腔室頂蓋的下表面。

12、可選的，所述調(diào)溫機構(gòu)還包括形成在所述導(dǎo)熱板與所述上襯墊之間的間隙。

13、可選的，沿著遠離所述進氣裝置的方向，所述間隙先變小后變大。

14、可選的，沿著遠離所述進氣裝置的方向，所述導(dǎo)熱板的厚度先變厚后變薄。

15、可選的，沿著遠離所述進氣裝置的方向，所述導(dǎo)熱板的表面發(fā)射率先變大后變小。

16、可選的，所述氣相沉積設(shè)備還包括傳熱氣體輸入端和傳熱氣體輸出端，用于向所述間隙提供流動的傳熱氣體。

17、可選的，所述傳熱氣體的組分可調(diào)。

18、可選的，所述氣相沉積設(shè)備還包括抽氣環(huán)，所述抽氣環(huán)圍繞設(shè)置在所述托盤的側(cè)下方。

19、可選的，所述抽氣環(huán)包含內(nèi)環(huán)、外環(huán)以及連接所述內(nèi)環(huán)和外環(huán)的環(huán)頂面；沿抽氣環(huán)的周向方向，在所述環(huán)頂面開有多個抽氣孔。

20、可選的，所述氣相沉積設(shè)備還包括側(cè)壁襯墊，所述側(cè)壁襯墊圍繞所述托盤的外周設(shè)置，所述側(cè)壁襯墊位于所述上襯墊和抽氣環(huán)之間。

21、可選的，所述側(cè)壁襯墊的上端具有向所述進氣裝置方向延伸的氣流引導(dǎo)部。

22、可選的，所述上襯墊還包括從所述終點向遠離所述中心軸的方向延伸的上襯墊承載部，所述上襯墊承載部的底面與所述氣流引導(dǎo)部的頂面貼合。

23、可選的，所述進氣裝置包括位于不同高度的出氣端，最接近所述上襯墊的所述出氣端用于供應(yīng)非活性氣體。

24、本實用新型還提供一種上襯墊，所述上襯墊用于氣相沉積設(shè)備，所述氣相沉積設(shè)備包含一反應(yīng)腔，所述反應(yīng)腔內(nèi)的下方設(shè)有托盤，所述托盤的上表面為晶圓承載面；

25、所述上襯墊設(shè)置在所述反應(yīng)腔內(nèi)并與所述晶圓承載面相對，所述上襯墊與所述晶圓承載面之間形成反應(yīng)區(qū)域；所述上襯墊的厚度大于2mm；

26、所述氣相沉積設(shè)備還包含一進氣裝置，所述進氣裝置用于橫向地向所述反應(yīng)區(qū)域內(nèi)注入工藝氣體；

27、所述上襯墊由第二母線繞所述進氣裝置的中心軸旋轉(zhuǎn)而成，所述第二母線由第一母線繞其起始點在豎直方向上旋轉(zhuǎn)設(shè)定的角度而成，所述第一母線具有靠近所述中心軸的所述起始點和遠離所述中心軸的終點；點x、y為所述第一母線上的任意兩點，點x、y與所述晶圓承載面之間的豎直距離分別記為h1、h2，點x、y與所述中心軸之間的水平距離分別記為l1、l2，點x、y滿足h1×l1＝h2×l2，

28、或者，所述上襯墊由第三母線繞所述進氣裝置的中心軸旋轉(zhuǎn)而成，所述第三母線為直線，所述第三母線與所述第一母線共用所述起始點和終點。

29、可選的，所述角度為[-2°，5°]，定義所述第一母線繞所述起始點向靠近所述晶圓承載面的方向旋轉(zhuǎn)時所述角度為負值，所述第一母線繞所述起始點向遠離所述晶圓承載面的方向旋轉(zhuǎn)時所述角度為正值。

30、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的有益效果在于：

31、1)本實用新型氣相沉積設(shè)備的上襯墊由第二母線/第三母線繞進氣裝置的中心軸旋轉(zhuǎn)而成。第二母線/第三母線上各點與晶圓承載面之間的豎直距離、各點與進氣裝置中心軸之間的水平距離滿足設(shè)定條件。通過改變上襯墊的形貌，大大提高了反應(yīng)腔內(nèi)工藝氣體的利用率以及晶圓表面薄膜的沉積速率，同時還兼顧了晶圓表面薄膜厚度的一致性。通過本實用新型的氣相沉積設(shè)備能夠在消耗更少工藝氣體的前提下，在晶圓表面快速生長出高質(zhì)量的薄膜。

32、2)本實用新型的腔室頂蓋中設(shè)有冷卻流體通道，能夠有效帶走由托盤、晶圓輻射至上襯墊的熱量，減少反應(yīng)氣體在上襯墊表面沉積，從而有效減少反應(yīng)腔內(nèi)的顆粒污染物，顯著提高了晶圓的成品率。同時還能夠降低反應(yīng)腔的清洗頻率、大大提高了晶圓加工效率、明顯降低了晶圓加工成本。

33、3)本實用新型中，根據(jù)托盤表面的溫差，將托盤虛擬劃分為多個環(huán)形溫度帶，并將腔室頂蓋虛擬劃分為與所述多個環(huán)形溫度帶對應(yīng)的環(huán)形調(diào)溫區(qū)，若環(huán)形溫度帶的溫度較高/較低，對應(yīng)環(huán)形調(diào)溫區(qū)內(nèi)冷卻流體通道與腔室頂蓋下表面之間的距離較近/較遠。這樣可以按區(qū)域調(diào)節(jié)上襯墊的溫度，有利于減小上襯墊的溫度梯度，避免上襯墊發(fā)生變形。通過提高上襯墊溫度的一致性，還可以提高反應(yīng)腔內(nèi)工藝氣體溫度的一致性(上襯墊與反應(yīng)腔內(nèi)的工藝氣體之間存在熱傳遞)，有益于在晶圓表面生長厚度均勻的薄膜。

34、4)本實用新型在腔室頂蓋與上襯墊之間設(shè)有調(diào)溫機構(gòu)，所述調(diào)溫機構(gòu)包括設(shè)置在腔室頂蓋與上襯墊之間的導(dǎo)熱板，以及形成在導(dǎo)熱板與上襯墊之間的間隙。通過導(dǎo)熱板、間隙內(nèi)的傳熱氣體加強了上襯墊與腔室頂蓋之間的熱傳遞，有利于導(dǎo)走上襯墊的熱量，防止薄膜在上襯墊表面沉積。

35、5)沿著遠離進氣裝置的方向，本實用新型中導(dǎo)熱板的厚度、表面發(fā)射率、間隙大小隨托盤溫度變化而變化，實現(xiàn)按區(qū)域調(diào)節(jié)上襯墊的溫度，保證上襯墊溫度的一致性。

36、6)本實用新型中，可以根據(jù)反應(yīng)腔內(nèi)的工藝、反應(yīng)腔內(nèi)的溫度實時調(diào)節(jié)傳熱氣體的組分，以此實時調(diào)節(jié)上襯墊的溫度。在不同材料的沉積工藝中，均能夠減少上襯墊的沉積物。