化學(xué)氣相沉積設(shè)備的基材保持器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基材保持器(6)，其在用于處理半導(dǎo)體基材的設(shè)備(1)的處理室(4)中使用，該基材保持器具有平的上側(cè)面(5)，在所述上側(cè)面中具有至少一個用于容納基材的凹陷(12)，其中，所述凹陷(12)具有底面(13)和環(huán)形封閉的壁(14)，具有多個從壁(14)向凹陷內(nèi)突伸的突起(15)，所述突起構(gòu)成用于支撐基材的邊緣段的支撐面(19)，其中，凹陷(12)的所有的支撐面(19)位于一個公共的平面(E)內(nèi)，該平面在穿過底面(13)的最高抬升的平面(12)上方延伸，并且在上側(cè)面(5)下方延伸。在對于上側(cè)面的俯視圖中，壁(14)應(yīng)該分別在突起(15)的區(qū)段(16)內(nèi)直線狀延伸。設(shè)有多個在圓周方向上彼此間隔開的距離元件，用以對放置在凹陷(12)內(nèi)的基材(24)定中心。這些距離元件應(yīng)該由壁(14)的俯視上側(cè)面(5)時呈直線狀延伸的區(qū)段(16)構(gòu)成。
【專利說明】化學(xué)氣相沉積設(shè)備的基材保持器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種在用于處理半導(dǎo)體基材(“半導(dǎo)體襯底”)的設(shè)備的處理室內(nèi)使用的保持器，所述保持器具有平的上側(cè)面，在該頂側(cè)面中存在至少一個用于容納基材的凹陷，其中，該凹陷具有底面和環(huán)形密封的壁，所述保持器具有多個從壁向凹陷內(nèi)突伸的突起，所述突起構(gòu)成用于支撐基材的邊緣段的支撐面，其中，凹陷的所有的支撐面位于一個公共的平面內(nèi)，該平面在通過底面的最高突起部的平面上方延伸，并且在上側(cè)面下方延伸。這種通常也被稱為基座(Suszeptor)的基材保持器在CVD(化學(xué)氣相沉積)中使用、并且特別在MOCVD反應(yīng)器(有機(jī)金屬化學(xué)氣相沉積反應(yīng)器)的處理室內(nèi)使用?；谋３制鲝南路浇柚訜嵫b置加熱到處理溫度，該處理溫度可以高于100度。在基材保持器的平的頂側(cè)面內(nèi)通常存在多個由凹陷構(gòu)成的料槽。這些凹陷具有底面，它的圓周輪廓相應(yīng)于基材的圓周輪廓。距離元件從凹陷的壁的邊緣以均勻的圓周分布突伸，基材的邊緣可放置所述距離元件上。利用這些突起可以使基材的底側(cè)面相對于底面的最高加高處保持一定距離。此外，還設(shè)有從凹陷的邊緣沿徑向突伸的距離件，利用所述距離件使基材在凹陷中定中心。
[0002]此外，本發(fā)明還涉及一種在用于處理半導(dǎo)體基材的設(shè)備的處理室中使用的基材保持器，所述基材保持器具有平的上側(cè)面，在該上側(cè)面中存在至少一個用于容納基材的凹陷，其中，該凹陷具有底面和環(huán)形封閉的壁。所述壁圍繞基材的邊緣。基材基本上具有圓盤形狀。壁具有這樣的輪廓曲線，該輪廓曲線至少區(qū)段性地遵循基材的邊緣的輪廓曲線，使得在基材的邊緣與壁之間保留盡量小的縫隙。為使基材在直徑較大的凹陷中定中心，多個距離件從凹陷的壁突伸。這些距離件沿圓周方向彼此保持間距。這些距離元件發(fā)揮了上述對基材定中心的作用，使得基材的 邊緣相對于凹陷的大多數(shù)的彎曲壁以保持不變的間距延伸。
【背景技術(shù)】
[0003]這些相關(guān)的現(xiàn)有技術(shù)首先由US2005 / 0016466A1、US2009 / 0007841A1、US2012 / 0156374A1 構(gòu)成。
[0004]未提前公開的文獻(xiàn)DE102011055061描述了一種具有圓弧形距離元件的基材保持器，基材被放置在所述距離元件上。處理室底面被結(jié)構(gòu)化。即處理室底面具有不同深度的段。
[0005]在文獻(xiàn)DE102010000388A1、 DE102009044276A1、 DE102009043848A1、DE102009043960A1和DE102010000554A1以及 申請人:的另外的專利申請中描述了一種用于沉積II1-V層的設(shè)備，在其他的專利申請中，DE10323085A1描述了利用SiC、BN或者TaC對基材保持器的表面進(jìn)行涂覆。
[0006]在已被涂覆的基材保持器中存在這樣的問題:由于熱應(yīng)力在突起件的區(qū)域內(nèi)或者在距離元件的區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生裂縫。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于，提供一種裝置，通過該裝置防止產(chǎn)生這樣的裂縫。
[0008]所述技術(shù)問題通過根據(jù)本發(fā)明的在用于處理半導(dǎo)體基材的設(shè)備的處理室中使用的基材保持器解決。
[0009]首先并且通常規(guī)定，突起從所述凹陷的壁的區(qū)段中突伸，在對于上側(cè)面的俯視圖中，該區(qū)段具有呈直線狀的走向。在本發(fā)明的一種改進(jìn)方式中規(guī)定，所述突起朝向凹陷的壁區(qū)段僅由曲線構(gòu)成。特別規(guī)定，從直線狀的壁中無折點(diǎn)地、倒圓式形成所述突起件的側(cè)壁。從直線狀的壁的一段出發(fā)，突起的側(cè)壁首先在俯視圖中呈內(nèi)凹曲線，該曲線過渡為外凸曲線。突起在外凸曲線的頂點(diǎn)具有相對于直線狀的壁區(qū)段的最大徑向距離。一條假象線穿過該頂點(diǎn)、垂直地自直線狀的區(qū)段發(fā)端，突起關(guān)于該假想線鏡像對稱。直線延伸的區(qū)段優(yōu)選在圓周方向上超過突起的圓周長度伸出。突起的內(nèi)凹區(qū)段和外凸區(qū)段以倒圓的壁區(qū)段的形式相互轉(zhuǎn)化。突起優(yōu)選以均勻的角度分布圍繞凹陷的中心設(shè)置。它們彼此可以分別錯開60度被設(shè)置。在直線狀的區(qū)段之間延伸的內(nèi)凹壁的壁區(qū)段優(yōu)選在圓弧線上延伸。尤其彎曲的壁區(qū)段以相同的半徑圍繞一個公共的中點(diǎn)延伸。因此，凹陷具有將其包繞的圓弧線，彎曲的壁區(qū)段在該圓弧線上延伸。彎曲的壁區(qū)段在圓弧線上延伸，該圓弧線所具有的半徑大于大體上呈圓形的基材的邊緣半徑。因此，凹陷的邊緣在直線狀的壁區(qū)段之間的區(qū)域內(nèi)以基本上恒定的間隙距離包圍基材。根據(jù)本發(fā)明的第二方面，凹陷壁的直線狀壁區(qū)段構(gòu)成距離件，通過所述距離件在凹陷中使基材定中心。直線狀的區(qū)段包圍假想的內(nèi)圓，該內(nèi)圓僅與直線狀的區(qū)段相切，并且該內(nèi)圓的半徑僅盡可能低地大于基材的半徑，使得基材的邊緣能夠靠在一個或者多個直線延伸的壁區(qū)段上。直線狀的壁區(qū)段對于外接圓構(gòu)成割線，該外接圓限定了彎曲的壁區(qū)段的走向和對內(nèi)圓的切線，該內(nèi)圓的直徑基本上相當(dāng)于基材的直徑。圓弧線的半徑構(gòu)成直線延伸的區(qū)段的長度的參考尺度。直線延伸的區(qū)段在圓周方向上測量的長度可以是圓弧線半徑的20%到30%。突起在圓周方向上的平均長度約為圓弧線半徑的1%到5%。突起從凹陷的邊緣在朝向凹陷中心的方向上的徑向長度約為彎曲的壁區(qū)段的半徑的2%到5%。在本發(fā)明的優(yōu)選的改進(jìn)方式中，突起從側(cè)面被槽包圍。該槽在凹陷的底面內(nèi)延伸，并且間接地鄰接各突起的朝向凹陷的壁。該槽也可以局部地在直線狀的區(qū)段上延伸。該直線狀的區(qū)段可以超過槽的長度向外延伸。槽的寬度約為彎曲的壁區(qū)段半徑的約1%至5%。槽在圓周方向上的長度約為該半徑的10%至30%。突起優(yōu)選分別跨越在I到10度、優(yōu)選約2到3度的圓周角度。槽可以在在圓周段上跨越不超過10度的圓周角度。為容納4英寸晶片，該半徑約為49mm?；谋３制鳂?gòu)成MOCVD反應(yīng)器的基座。所述MOCVD反應(yīng)器具有處理室，該處理室的底面構(gòu)成基座。在底面的上方具有氣體引入系統(tǒng)，通過所述氣體引入系統(tǒng)將處理氣體導(dǎo)入處理室內(nèi)。處理氣體以熱解方式在基材的表面上分解，該基材是半導(dǎo)體晶片。在基材表面上沉積單晶的半導(dǎo)體層。該半導(dǎo)體層可以由III和V主族元素組成?；鶑南路浇柚訜嵫b置被加熱。關(guān)于使用的處理氣體和處理執(zhí)行的詳情參照開始時提到的現(xiàn)有技術(shù)。相應(yīng)地使其成為本專利申請的公開內(nèi)容。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]下面根據(jù)【專利附圖】

【附圖說明】本發(fā)明的一個實(shí)施例。在附圖中:
[0011]圖1表示穿過根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的MOCVD反應(yīng)器的橫截面的示意圖，
[0012]圖2表示根據(jù)本發(fā)明的基材保持器6的俯視圖，該基材保持器總共具有十三個分別用于容納基材的凹陷，[0013]圖3表示根據(jù)圖2的凹陷12的放大圖，
[0014]圖4表示沿圖3中的線IV-1V的剖面，
[0015]圖5表示圖3中的截面V-V，
[0016]圖6表示根據(jù)圖3、然而設(shè)有不同的底面形狀的凹陷12的視圖，
[0017]圖7表示沿圖6中的線VI1-VII的剖面，
[0018]圖8表不根據(jù)圖3的視圖，其中帶有放置在凹陷內(nèi)的基材24,
[0019]圖9表不根據(jù)圖4的視圖，然而其中帶有放置在凹陷12內(nèi)的基材24。
[0020]圖1表示穿過一個MOCVD的(關(guān)于中軸線)旋轉(zhuǎn)對稱的反應(yīng)器殼體I的橫截面。在反應(yīng)器殼體I內(nèi)部存在氣體引入機(jī)構(gòu)2，所述氣體引入機(jī)構(gòu)通過氣體輸入管道9供給處理氣體。處理室4位于氣體引入機(jī)構(gòu)2的下方。氣體引入機(jī)構(gòu)2的底側(cè)面構(gòu)成排氣面3，在所述排氣面內(nèi)形成大量進(jìn)氣孔10。通過這些進(jìn)氣孔10能夠把處理氣體或者多種處理氣體的混合氣體導(dǎo)入處理室4內(nèi)。為了對氣體引入機(jī)構(gòu)2的排氣面3進(jìn)行冷卻或者調(diào)節(jié)溫度而設(shè)有提供管路11，調(diào)溫介質(zhì)可通過該管路流動。
[0021]處理室4的底面由基座6構(gòu)成，所述基座具有朝向處理室4的平的上側(cè)面5。上側(cè)面5可以由平面構(gòu)成。在基座6下方具有加熱裝置7。這里，加熱裝置7可以是電阻加熱裝置、輻射加熱裝置或者RF加熱裝置(射頻加熱裝置)。使用該加熱裝置7將基座6加熱到處理溫度。處理室4由氣體流出環(huán)8包圍。利用未圖示的真空裝置可以調(diào)節(jié)處理室4內(nèi)的氣體壓力。
[0022]圖2表不本發(fā)明的基座6的俯視圖。該基座是基材保持器6?；?由石英或者石墨組成?；谋砻姹煌扛病？梢杂肧iC、BN、TaC對基座表面進(jìn)行涂覆。在該實(shí)施例中，在基座6的平的上側(cè)面5內(nèi)形成十三個凹陷。底面13和壁14、16以及從壁區(qū)段16突伸的突起15同樣被涂覆。
[0023]凹陷12構(gòu)成料槽，可分別將一個基材放入該料槽中。這些基材在圖1至圖8中未被示出。然而圖8和9示出了防止在凹陷12內(nèi)的基材24?；?4的邊緣放在從凹陷12的壁14、16突伸的突起15上。突起15具有位于平面E上的支撐面19。從圖2可知，底面13具有區(qū)段13'、13"，它們相對于對于基座6的上側(cè)面5具有不同的深度。由此影響從凹陷12的底面向基材的熱傳輸。
[0024]圖3、6以及8分別以放大圖方式表示凹陷12，它們基本上僅在凹陷底面13、13'、13"的結(jié)構(gòu)上有所不同。圖3和4中表示的凹陷12具有最小深度的區(qū)段，該區(qū)段在接近邊緣區(qū)域內(nèi)延伸。該最小深度的區(qū)段限定底面13的最高的抬升并且限定平面20。
[0025]在圖6和7中表示的凹陷12的中，底面13的中心區(qū)段構(gòu)成底面13的最高抬升的區(qū)域，平面20穿過或經(jīng)過所述區(qū)域延伸。其余的底面段13'、13"位于更深的水平上。
[0026]邊緣14基本上在圓筒表面上延伸，突起15從所述邊緣14分別錯開60度在沿徑向向內(nèi)的方向上突伸。總共為六個突起件15的每一個都構(gòu)成一個支撐面19，基材24的邊緣的區(qū)段可以被支撐在所述支承面上(參見圖9)。支撐面19位于一個共同的平面E內(nèi)，該平面相對于由最高的底面抬升所限定的平面20保持一定間距，使得基材懸空。此外，平面E或者支撐面19距基座6的上側(cè)面5具有間距，該間距具有這樣的大小，使得基材的上側(cè)面不超出或者僅盡可能少地超出邊緣17。[0027]從圖3和6可知，壁14或者邊緣17的主體區(qū)段在圓弧線上延伸，該圓弧段的中點(diǎn)位于凹陷12的中心。凹陷12沿邊緣17鄰接在基座6的上側(cè)面，所述邊緣17遵循壁16的輪廓，壁16在圓筒表面上延伸，并且通過構(gòu)成圓錐面的方式接入邊緣17內(nèi)。
[0028]從圖5的放大圖中可知，壁14具有區(qū)段16，所述區(qū)段在俯視圖中直線延伸。區(qū)段16由平面構(gòu)成。壁14的直線區(qū)段16過渡為彎曲的壁區(qū)段14'，該壁區(qū)段14'在相對于凹陷12的中心具有半徑R的圓弧線上延伸?？偣苍O(shè)有六個直線狀的區(qū)段16，這些區(qū)段分別通過彎曲的壁區(qū)段14'彼此連接。
[0029]六個直線狀的區(qū)段16中的每一個都具有一個中心區(qū)段，上述突起15自所述中心區(qū)段發(fā)端。為此，突起15具有內(nèi)凹延伸的壁區(qū)段23。通過這些壁區(qū)段23，突起15的朝向凹陷12的壁無折點(diǎn)地從直線狀的壁區(qū)段16的平的表面向前突伸。內(nèi)凹的壁區(qū)段23過渡為外凸的、呈半圓弧狀的壁區(qū)段22。在該半圓弧的中心，突起15具有其距壁的直線狀區(qū)段16的最大距離。
[0030]壁14的直線狀的區(qū)段16沿兩個圓周方向穿過被突起件15占據(jù)的圓周段向外延伸。在那里連接直線狀的連接區(qū)段16'和16"。
[0031]突起15在側(cè)面由槽18圍繞。該槽位于凹陷12的底面13內(nèi)。槽18遵循突起15的壁22、23的曲線輪廓。因此槽18形成圍繞突起15的圓弧段18"。槽18在圓周方向上轉(zhuǎn)變?yōu)閮蓚€直線狀的區(qū)段18'，所述區(qū)段18'直接鄰接在直線狀延伸的連接區(qū)段16'上。
[0032]壁14的直線狀的區(qū)段16在圓周方向超過槽18的圓周長度繼續(xù)延伸，并且在那里構(gòu)成上面已經(jīng)提到的壁連接段16"。
[0033]在實(shí)施例中，突起15在圓周方向上跨越約2到3的角度。槽18在圓周方向上圍繞凹陷12的中心跨越約10的角度。直線狀的區(qū)段16在圓周方向上圍繞凹陷12的中心跨越約15的角度。所述直線狀的區(qū)段16可以在10至30度的范圍內(nèi)在圓周方向上延伸。
[0034]如在開始時已經(jīng)提到的，壁14的彎曲區(qū)段位于圓弧線上，而直線狀的區(qū)段16位于該圓弧的割線上。相對于該外接圓具有同心延伸的內(nèi)圓，直線狀的區(qū)段16構(gòu)成該內(nèi)圓的切線。圖8表示了放入按照圖4的凹陷內(nèi)的基材24。圖9中表示沿著切割線剖切的剖面，該切割線穿過切點(diǎn)。該切點(diǎn)構(gòu)成距離件，以便使基材24在凹陷12內(nèi)如此定中心，使得基材24的邊緣在圓周方向上相對于壁14的彎曲區(qū)段14'以基本上保持不變的間距拉開距離。因此，直線狀的區(qū)段16具有這樣的垂直高度，該垂直高度大于突起15的階梯高度、也就是說支撐面19離開平面20的距離的高度。
[0035]所有公開的特征(自身)都是發(fā)明上重要的。在本申請的公開中由此還隨同包括相關(guān)的/附上的優(yōu)先權(quán)文件(在先申請文本)的全部內(nèi)容，也出于該目的，在先申請文件的特征被一并包含在本申請的權(quán)利要求中。從屬權(quán)利要求的特征在于在其可任意選擇的并列的文本中對現(xiàn)有技術(shù)的獨(dú)立的創(chuàng)造性的改進(jìn)，用以特別以這些權(quán)利要求為基礎(chǔ)進(jìn)行分案申請。
[0036]附圖標(biāo)記列表
[0037]I 反應(yīng)器殼體
[0038]2 氣體引入機(jī)構(gòu)
[0039]3 排氣面
[0040]4 處理室[0041]5上側(cè)面
[0042]6基座
[0043]7加熱裝置
[0044]8氣體流出環(huán)
[0045]9氣體管道
[0046]10進(jìn)氣孔
[0047]11管路
[0048]12凹陷
[0049]13底面
[0050]13'底面區(qū)段
[0051]13"底面區(qū)段
[0052]14壁
[0053]14'彎曲的壁區(qū)段
[0054]15突 起
[0055]16壁，直線狀的區(qū)段
[0056]16'壁連接區(qū)段
[0057]16"壁連接區(qū)段
[0058]17邊緣
[0059]18槽
[0060]18'區(qū)段
[0061]18"圓弧段
[0062]19支撐面
[0063]20平面
[0064]21圓錐面
[0065]22壁，壁區(qū)段
[0066]23壁，壁區(qū)段
[0067]24基材
[0068]E平面
[0069]R半徑
【權(quán)利要求】
1.基材保持器(6)，其在用于處理半導(dǎo)體基材的設(shè)備(I)的處理室(4)中使用，所述基材保持器具有平的上側(cè)面(5)，在所述上側(cè)面中具有至少一個用于容納接收基材的凹陷(12)，其中，所述凹陷(12)具有底面(13)和環(huán)形封閉的壁(14)，具有多個從壁(14)向凹陷內(nèi)突伸的突起(15)，所述突起構(gòu)成用于支撐基材的邊緣段的支撐面(19)，其中，凹陷(12)的所有的支撐面(19)位于一個公共的平面(E)內(nèi)，該平面在通過底面(13)的最高抬升部的平面(20)上方延伸，并且在上側(cè)面(5)下方延伸，其特征在于，在對于上側(cè)面的俯視圖中，所述壁(14)分別在突起(15)的區(qū)段(16)內(nèi)直線狀延伸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基材保持器，其特征在于，所述多個突起(15)以均勻的角度分布、尤其沿圓周方向錯開60度地設(shè)置。
3.根據(jù)上述權(quán)利要求之一或者多項(xiàng)所述的基材保持器，其特征在于，所述直線狀的區(qū)段在圓周方向上測量的長度相當(dāng)于彎曲的壁區(qū)段(14')的彎曲半徑(R)的20%至30%。
4.根據(jù)上述權(quán)利要求之一或者多項(xiàng)所述的基材保持器，其特征在于，所述突起(15)在圓周方向測量的長度相當(dāng)于彎曲的壁區(qū)段(14')的半徑(R)的約1%至5%。
5.根據(jù)上述權(quán)利要求之一或者多項(xiàng)所述的基材保持器，其特征在于，所述突起(15)朝向凹陷(12)的壁從側(cè)面被底面(13)內(nèi)的槽(18)包圍。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基材保持器，其特征在于，所述槽(18)接著構(gòu)成區(qū)段(18')，所述區(qū)段(18')在沿直線狀延伸的壁(16)的區(qū)段(16')內(nèi)延伸。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6之一所述的基材保持器，其特征在于，所述槽(18)的寬度相當(dāng)于彎曲的壁區(qū)段的半徑的約1%至5%。
8.根據(jù)權(quán)利要求5到7之一所述的基材保持器，其特征在于，所述槽(18)的長度相當(dāng)于彎曲的壁區(qū)段的半徑的約10%至30%。
9.根據(jù)上述權(quán)利要求之一或者多項(xiàng)所述的基材保持器，其特征在于，所述基材保持器(6)由石墨、鑰或者石英制成，并且具有涂層。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的基材保持器，其特征在于，所述涂層由SiC、BN或者TaC組成，或者包含這些物質(zhì)中的一種或者多種。
11.根據(jù)上述權(quán)利要求之一或者多項(xiàng)所述的基材保持器，其特征在于，突起(15)朝向凹陷(12)的側(cè)面由無折點(diǎn)的、相互轉(zhuǎn)換的曲線(22、23)構(gòu)成，并且該側(cè)面無折點(diǎn)地過渡為直線狀的壁區(qū)段(16')。
12.基材保持器(6)，其在用于處理半導(dǎo)體基材的設(shè)備(I)的處理室(4)中使用，所述基材保持器有平的上側(cè)面(5)，在所述上側(cè)面中具有至少一個用于容納基材的凹陷(12)，其中，所述凹陷(12)具有底面(13)和環(huán)形封閉的壁(14)，所述壁圍繞基材(24)的邊緣，具有多個在圓周方向上彼此間隔開的距離元件，用以對放置在凹陷(12)內(nèi)的基材(24)定中心，其特征在于，所述距離元件由壁(14)的在上側(cè)面(5)的俯視圖中呈直線狀延伸的區(qū)段(16)構(gòu)成。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的基材保持器，其特征在于，所述壁(14)的直線狀的區(qū)段(16)通過彎曲的、尤其在圓弧線上延伸的壁區(qū)段(14')彼此連接。
【文檔編號】H01L21/687GK103668124SQ201310631567
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年9月24日 優(yōu)先權(quán)日:2012年9月24日
【發(fā)明者】J·穆爾德 申請人:艾克斯特朗歐洲公司