硅片外延生长基座支撑架及装置的制作方法

本发明涉及硅片外延生长，尤其涉及一种硅片外延生长基座支撑架及装置。

背景技术：

1、硅片的外延生长工艺是半导体芯片制造过程中的一个重要工艺，该工艺是指在一定条件下，在经抛光的硅片上再生长一层电阻率和厚度可控、无晶体原生粒子(crystaloriginated particles，cop)缺陷且无氧沉淀的硅单晶层。硅片的外延生长主要包括真空外延沉积、气相外延沉积以及液相外延沉积等生长方法，其中以气相外延沉积的应用最为广泛。在高温环境下，通过硅源气体与氢气反应生成单晶硅并沉积在硅片表面来获得外延层，同时通入掺杂剂(b2h6或ph3)来对外延层进行掺杂以获得所需要的电阻率。

2、外延生长装置包括由上部石英钟罩、下部石英钟罩合围形成的反应腔室，反应腔室内设置有用于承载硅片的基座，用于支撑基座的基座支撑部。由于在外延生长过程中气体是沿单一方向进入腔室的，因此生长过程中硅片需要转动才能保证生长均匀。因此，基座支撑部可固定基座及带动基座转动，以使得外延生长能够在基底上均匀进行。在石英钟罩外，设置有用于提供反应能量的加热灯泡，通过热辐射的方式为反应提供热量。

3、对于硅片的外延生长而言，平坦度是衡量外延硅片的质量的重要指标，而外延硅片的平坦度与外延层的厚度直接相关。在外延生长过程中，由卤素灯产生的反应腔室中的温度、硅源气体的浓度、硅源气体的流动速度等都会对外延层的厚度产生非常明显的影响。外延膜厚度的均匀性是外延晶片品质中重要的一环，且高品质外延晶片的条件在于晶片表面的膜厚度分布处于预定范围中。

4、在相关技术中，外延膜厚度受位于其下方硅片的温度影响，硅片通过基座加热，但基座支撑部存在于基座的下方。由于基座支撑部的存在，基座在热辐射路径上被基座支撑部的遮蔽部分的温度与其他部分的温度之间产生差异，从而导致基座整体的温度不均匀的问题。

技术实现思路

1、本公开实施例提供了一种硅片外延生长基座支撑架及装置，能够提高外延层生长厚度均匀性，提升外延硅片的平坦度。

2、本公开实施例所提供的技术方案如下：

3、一种硅片外延生长基座支撑架，包括：支撑柱；及，从所述支撑柱的纵向轴线开始径向向外且沿轴向向上延伸的多根支撑臂，所述支撑臂包括在其轴向向上延伸方向上相对的第一端和第二端，所述第一端连接至所述支撑柱，所述第二端与所述支撑柱一起支撑用于承载硅片的基座；所述支撑臂还包括沿着其轴向向上延伸方向上位于所述第一端和所述第二端之间的中部区域，所述硅片外延生长基座支撑架还包括：多个弧形臂，相邻两个所述支撑臂的所述中部区域之间连接一所述弧形臂，且多个所述弧形臂均以所述支撑柱的纵向轴心为圆心且半径相同，以共同形成一圆环形状。

4、示例性的，所述弧形臂与所述支撑臂同材质。

5、示例性的，所述弧形臂与所述支撑臂均为石英材质。

6、示例性的，所述弧形臂与所述支撑臂在所述支撑柱的纵向轴线方向上的厚度相同。

7、示例性的，所述弧形臂沿着其自身径向上的宽度取值范围为8～12mm。

8、示例性的，在垂直于所述支撑柱的纵向轴线方向的一投影面上，所述支撑臂在所述投影面上的正投影沿所述支撑柱的径向方向具有第一半径，所述弧形臂在所述投影面上的正投影沿所述支撑柱的径向方向具有第二半径，所述第二半径等于所述第一半径的二分之一。

9、示例性的，所述支撑臂的数量有三个，且三个所述支撑臂绕所述支撑柱的周向均匀分布。

10、本公开实施例还提供一种硅片外延生长装置，所述装置包括：

11、用于承载硅片的基座；

12、如上所述的基座支撑架，所述基座支撑架位于所述基座下方。

13、示例性的，用于容纳所述基座的反应腔室，其包括上部钟罩和下部钟罩，所述上部钟罩和所述下部钟罩一起围合形成所述反应腔室，所述基座将所述反应腔室分隔出上反应腔室和下反应腔室，所述硅片放置在所述上反应腔室内；

14、加热件，所述加热件设置在所述反应腔室外，且透过所述上部钟罩和所述下部钟罩为所述反应腔室提供用于气相外延沉积的高温环境；

15、其中所述基座支撑架位于所述加热件向所述基座进行热量辐射的辐射路径上。

16、示例性的，所述硅片外延生长装置还包括：

17、进气口，所述进气口设置于所述反应腔室侧壁上，用于向所述反应腔室内顺序输送清洁气体和硅源气体；

18、排气口，所述排气口设置于所述反应腔室侧壁上，用于将所述清洁气体和所述硅源气体各自的反应尾气排出所述反应腔室。

19、本公开实施例所带来的有益效果如下：

20、上述方案中，通过在基座支撑架的相邻支撑臂的中部区域之间连接弧形臂，使得多个支撑臂之间的多个弧形臂可形成一圆环形状，该圆环形状可与所述支撑臂一样起到遮蔽热量辐射的作用，从而减少所述支撑臂上连接弧形臂区域处对硅片的外延生长影响，提高外延层厚度均匀性和平坦度。

技术特征：

1.一种硅片外延生长基座支撑架，包括：支撑柱；及，从所述支撑柱的纵向轴线开始径向向外且沿轴向向上延伸的多根支撑臂，所述支撑臂包括在其轴向向上延伸方向上相对的第一端和第二端，所述第一端连接至所述支撑柱，所述第二端与所述支撑柱一起支撑用于承载硅片的基座；其特征在于，

2.根据权利要求1所述的硅片外延生长基座支撑架，其特征在于，所述弧形臂与所述支撑臂同材质。

3.根据权利要求1所述的硅片外延生长基座支撑架，其特征在于，

4.根据权利要求1所述的硅片外延生长基座支撑架，其特征在于，

5.根据权利要求4所述的硅片外延生长基座支撑架，其特征在于，

6.根据权利要求1所述的硅片外延生长基座支撑架，其特征在于，

7.根据权利要求1所述的硅片外延生长基座支撑架，其特征在于，

8.一种硅片外延生长装置，其特征在于，所述装置包括：

9.根据权利要求8所述的硅片外延生长装置，其特征在于，

10.根据权利要求9所述的硅片外延生长装置，其特征在于，

技术总结
本公开提供一种硅片外延生长基座支撑架及装置，该基座支撑架包括：支撑柱；及，从支撑柱的纵向轴线开始径向向外且沿轴向向上延伸的多根支撑臂，支撑臂包括在其轴向向上延伸方向上相对的第一端和第二端，第一端连接至支撑柱，第二端与支撑柱一起支撑用于承载硅片的基座；支撑臂还包括沿着其轴向向上延伸方向上位于第一端和第二端之间的中部区域，硅片外延生长基座支撑架还包括：多个弧形臂，相邻两个支撑臂的中部区域之间连接一弧形臂，且多个弧形臂均以支撑柱的纵向轴心为圆心且半径相同，以共同形成一圆环形状。本公开实施例提供的硅片外延生长基座支撑架及装置能够提高外延层生长厚度均匀性，提升外延硅片的平坦度。

技术研发人员：张海博,金柱炫,俎世琦
受保护的技术使用者：西安奕斯伟材料科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/11