一種分段加熱式外延爐的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種分段加熱式外延爐，該外延爐的反應(yīng)室內(nèi)設(shè)置有大盤，大盤中心上方設(shè)置有用于向反應(yīng)室內(nèi)輸入源氣的注入器，大盤上圍繞中心設(shè)置若干用于放置晶片的小盤基座，大盤底部設(shè)置有用于給大盤加熱的加熱線圈。加熱線圈呈平面螺旋型繞設(shè)于大盤底部且具有至少一斷開點，以形成至少兩個分段，各分段獨立工作分別控制加熱程度，其中中心區(qū)域的加熱程度較高以補償常溫源氣進入的溫差，從而使大盤徑向溫度均一，避免了徑向的溫度梯度，節(jié)約了源氣，提高了外延工藝的穩(wěn)定性。
【專利說明】
一種分段加熱式外延爐
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型涉及半導(dǎo)體技術(shù)，特別是涉及一種分段加熱式外延爐。
【背景技術(shù)】
[0002]外延晶片，例如碳化硅外延晶片通常是采用CVD(化學(xué)氣相沉積)的方法來生長，具體是將襯底置于外延爐反應(yīng)室中，將含有構(gòu)成薄膜元素的化合物、單質(zhì)氣體通入反應(yīng)室，在一定的溫度及壓力下借助空間氣相化學(xué)反應(yīng)在襯底表面上沉積固體薄膜。CVD可以生長純度高、缺陷少的外延晶片，是半導(dǎo)體工業(yè)中的主流技術(shù)。
[0003]目前商業(yè)化的氣相沉積用外延爐，大部分為水平行星式反應(yīng)室外延爐，其反應(yīng)室內(nèi)設(shè)置有大盤，大盤上設(shè)置若干用于放置襯底的小盤基座。大盤中心上方設(shè)置有與進氣管路相通的注入器，源氣由進氣管路通過注入器進入反應(yīng)室內(nèi)部，并沿大盤的徑向輸運，尾氣由大盤周緣的排氣通道排出。大盤的底部設(shè)置有用于對反應(yīng)室內(nèi)進行加熱的加熱線圈?，F(xiàn)有的加熱線圈是一體化的類似蚊香結(jié)構(gòu)環(huán)繞于大盤底部并由控制系統(tǒng)控制其加熱程度，以使反應(yīng)室內(nèi)呈現(xiàn)一個均勻的溫度。
[0004]然后在實際使用中，反應(yīng)室內(nèi)溫度通常上千度以達到晶體外延生長溫度，而由進氣管路通入反應(yīng)室的源氣一般為室溫，這就導(dǎo)致注入器下方附近的大盤溫度由于常溫源氣的進入而較低，而遠離注入器的大盤溫度相對較高，即沿大盤的徑向形成一個較大的溫度梯度，該溫度梯度的存在不僅會造成源氣的浪費，更會導(dǎo)致注入器附近氣體的分解效率低而容易產(chǎn)生一些反應(yīng)異物，嚴重情況下會堵塞注入器的出氣孔，對外延工藝的穩(wěn)定性造成較大的干擾和影響。
【實用新型內(nèi)容】
[0005]本實用新型提供了一種分段加熱式外延爐，其克服了現(xiàn)有技術(shù)所存在的不足之處。
[0006]本實用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:一種分段加熱式外延爐，該外延爐的反應(yīng)室內(nèi)設(shè)置有大盤，大盤中心上方設(shè)置有用于向反應(yīng)室內(nèi)輸入源氣的注入器，大盤上圍繞中心設(shè)置若干用于放置晶片的小盤基座，大盤底部設(shè)置有用于給大盤加熱的加熱線圈。所述加熱線圈呈平面螺旋型繞設(shè)于大盤底部且沿大盤徑向包括至少兩個分段，各分段獨立工作以使大盤徑向溫度均一。
[0007]優(yōu)選的，加熱線圈的平面螺旋型各環(huán)等間距設(shè)置，且具有至少一斷開點，通過斷開點形成所述分段。
[0008]優(yōu)選的，所述加熱線圈通過射頻加熱，所述各分段分別連接有射頻電源，且由大盤中心向周緣方向所述各分段射頻電源的輸出功率遞減。
[0009]優(yōu)選的，所述分段加熱式外延爐是碳化硅外延爐，所述大盤溫度為1500-1700°C。
[0010]優(yōu)選的，所述大盤由石墨制成。
[0011 ] 優(yōu)選的，還包括若干溫度傳感器，該些溫度傳感器設(shè)置于反應(yīng)室內(nèi)并于大盤徑向上間隔布置以監(jiān)測大盤徑向上不同區(qū)域溫度。
[0012]優(yōu)選的，還包括控制裝置，該些溫度傳感器及加熱線圈分段的射頻電源分別連接控制裝置，控制裝置接收各溫度傳感器的信息并相應(yīng)調(diào)控各射頻電源的功率以使大盤徑向溫度均一。
[0013]相較于現(xiàn)有技術(shù)，本實用新型具有以下有益效果:
[0014]1.加熱線圈呈平面螺旋型繞設(shè)于大盤底部且具有至少一斷開點，以形成至少兩個分段，各分段獨立工作分別控制加熱程度，其中中心區(qū)域的加熱程度較高以補償常溫源氣進入的溫差，可以使大盤徑向溫度均一，避免了徑向的溫度梯度，節(jié)約了源氣，同時避免反應(yīng)異物的產(chǎn)生，提高了外延工藝的穩(wěn)定性。
[0015]2.加熱線圈通過射頻加熱且分別連接射頻電源，通過控制各射頻電源的輸出功率來實現(xiàn)不同加熱程度的調(diào)控，可適用于高溫的碳化硅生長外延爐。
[0016]3.外延爐內(nèi)沿大盤徑向上還分布有若干溫度傳感器以監(jiān)測各區(qū)域溫度，控制裝置根據(jù)溫度傳感器反饋的信息相應(yīng)調(diào)控各射頻電源的輸出功率，實現(xiàn)了智能化及自動化。
【附圖說明】
[0017]圖1是本實用新型的外延爐整體結(jié)構(gòu)示意圖，其中箭頭表示氣體流動方向；
[0018]圖2是本實用新型加熱線圈的俯視結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0019]以下結(jié)合附圖及實施例對本實用新型作進一步詳細說明。本實用新型的各附圖僅為示意以更容易了解本實用新型，其相對大小比例可依照設(shè)計需求進行調(diào)整。此外，文中所描述的圖形中相對元件的上下關(guān)系，在本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)能理解是指構(gòu)件的相對位置而言，因此皆可以翻轉(zhuǎn)而呈現(xiàn)相同的構(gòu)件，此皆應(yīng)同屬本說明書所揭露的范圍。
[0020]實施例，請參見圖1所示，一種分段加熱式外延爐包括反應(yīng)室I，反應(yīng)室I內(nèi)設(shè)置大盤2及位于大盤2中心上方的注入器3，大盤I上設(shè)置若干用于放置晶片襯底的小盤基座4，大盤底部設(shè)置有加熱線圈5以對大盤進行加熱。至少一進氣管路6與注入器3相通并通過注入器3向反應(yīng)室I內(nèi)輸入源氣，源氣在高溫下分解并沉積于晶片襯底上實現(xiàn)了晶片生長。大盤I帶動小盤2旋轉(zhuǎn)，同時小盤2自旋轉(zhuǎn)以提高生長的均勻性。參考圖2，加熱線圈5呈平面螺旋型繞設(shè)于大盤I底部且沿大盤I徑向包括至少兩個分段，各分段獨立工作以使大盤I徑向溫度均一。
[0021]以下以兩個分段為例來進行說明。加熱線圈5的平面螺旋型各環(huán)等間距設(shè)置，且于中部具有斷開點，通過斷開點形成中心部分的分段51及外圍部分的分段52。具體的，加熱線圈5可以通過射頻加熱，各分段分別連接射頻電源，且分段52的射頻電源輸出功率小于分段51的射頻電源輸出功率，以使分段51加熱程度高于分段52，從而補償中心部分常溫源氣進入導(dǎo)致的熱量損失，使大盤中心部分和外圍部分的溫度均一。舉例來說，分段加熱式外延爐是碳化硅外延爐，大盤溫度維持在1500-1700°C，大盤由石墨制成，通過加熱線圈的射頻感應(yīng)實現(xiàn)加熱。
[0022]優(yōu)選的，外延爐還包括若干溫度傳感器7，該些溫度傳感器7設(shè)置于反應(yīng)室內(nèi)并于大盤I徑向上間隔布置以監(jiān)測大盤I徑向上不同區(qū)域溫度。舉例來說，可以于大盤I中心區(qū)域和外圍區(qū)域分布設(shè)置一溫度傳感器7，以分別監(jiān)測中心區(qū)域和外圍區(qū)域的溫度。外延爐還包括有控制裝置(圖未示)，各溫度傳感器及加熱線圈分段的射頻電源分別連接控制裝置，控制裝置接收各溫度傳感器的反饋信息并相應(yīng)調(diào)控各射頻電源的輸出功率以使大盤徑向溫度均一，從而實現(xiàn)自動化和智能化的控制。
[0023]上述實施例僅用來進一步說明本實用新型的一種分段加熱式外延爐，但本實用新型并不局限于實施例，凡是依據(jù)本實用新型的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均落入本實用新型技術(shù)方案的保護范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種分段加熱式外延爐，該外延爐的反應(yīng)室內(nèi)設(shè)置有大盤，大盤中心上方設(shè)置有用于向反應(yīng)室內(nèi)輸入源氣的注入器，大盤上圍繞中心設(shè)置若干用于放置晶片的小盤基座，大盤底部設(shè)置有用于給大盤加熱的加熱線圈，其特征在于:所述加熱線圈呈平面螺旋型繞設(shè)于大盤底部且沿大盤徑向包括至少兩個分段，各分段獨立工作以使大盤徑向溫度均一。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分段加熱式外延爐，其特征在于:加熱線圈的平面螺旋型各環(huán)等間距設(shè)置，且具有至少一斷開點，通過斷開點形成所述分段。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分段加熱式外延爐，其特征在于:所述加熱線圈通過射頻加熱，所述各分段分別連接有射頻電源，且由大盤中心向周緣方向所述各分段射頻電源的輸出功率遞減。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分段加熱式外延爐，其特征在于:所述分段加熱式外延爐是碳化硅外延爐，所述大盤溫度為1500-1700 °C。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的分段加熱式外延爐，其特征在于:所述大盤由石墨制成。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分段加熱式外延爐，其特征在于:還包括若干溫度傳感器，該些溫度傳感器設(shè)置于反應(yīng)室內(nèi)并于大盤徑向上間隔布置以監(jiān)測大盤徑向上不同區(qū)域溫度。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的分段加熱式外延爐，其特征在于:還包括控制裝置，該些溫度傳感器及加熱線圈分段的射頻電源分別連接控制裝置，控制裝置接收各溫度傳感器的信息并相應(yīng)調(diào)控各射頻電源的功率以使大盤徑向溫度均一。
【文檔編號】C30B29/36GK205635851SQ201620406259
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年5月6日
【發(fā)明人】錢衛(wèi)寧, 馮淦, 趙建輝
【申請人】瀚天天成電子科技（廈門）有限公司