[发明专利]不同温度反应室

说明书

技术领域

本发明涉及用于外延反应器的反应室，并且涉及用于加热反应室的方法。

背景技术

用于微电子应用的外延反应器被设计用于在基片上非常平稳且均匀地沉积薄层材料(通常是半导体材料)(该过程常常称为“外延生长”)；通常，沉积之前和之后的基片被称为“晶片”。

所述沉积典型地通过CVD[化学气相沉积]工艺在反应室的内(反应)腔中在高温下发生。

众所周知，在外延反应器的领域中，反应室基本上分为两种主要类型：“冷壁”室和“热壁”室；这些术语本质上指的是发生外延沉积过程的腔的表面温度。

在沉积过程中，材料同时沉积在基片和内腔表面，即，同时沉积在基片和反应室壁的面对内腔的一侧上；由于在高温下材料更容易且更快速地沉积，因此对于热壁反应器尤其如此。

在每个过程期间，新的薄层材料沉积在室壁上；在几个过程之后，这些壁变成涂布有厚层材料。

该厚层材料改变了反应室的反应腔的几何结构，从而影响反应气体的流动，并且因此影响随后的生长过程。

此外，所述厚层材料并不是很致密，并且趋向于变粗糙；实际上，反应腔的表面不具有基片表面那样的品质，从而在反应腔的表面上生长的材料不是单晶体，而是多晶体。由此得出，在进一步的生长过程期间，小的颗粒可能从所述厚层脱落并且落到正在生长的基片上，从而损坏基片。

目前，用于微电子工业的最常见的半导体材料是硅。非常有前途的材料是碳化硅，尽管碳化硅尚未广泛用于微电子工业中。

具有微电子工业所需的高品质的碳化硅的外延生长需要非常高的温度，即，高于1,500℃的温度(典型地在1,500℃与1,700℃之间，优选地在1,550℃与1,650℃之间)，因此该温度比硅的外延生长所需的通常在1,100℃与1,200℃之间的温度高得多。具有热壁反应室的外延反应器特别适合于获得该高温。

因此，用于沉积碳化硅的外延反应器对于在反应室壁上沉积材料的问题特别敏感。另外，碳化硅是不论用机械方法还是化学方法都特别难以去除的材料。

根据为解决该问题而典型地采用的解决方案，定期地从反应器拆下反应室并且以机械方法和/或化学方法加以清洗；该操作很费时间，因而意味着反应器必须保持长时间地不工作；除此之外，该清洗操作进行一定次数之后，反应室必须被废弃或者处理。

根据最近提出的解决方案，通过以高温加热反应室并且让适当的气体流经该反应室来进行反应室的清洗过程(无需拆下反应室)；例如，可以在正常生产过程(装载、加热、沉积、冷却、卸载)进行一定次数之后进行该清洗过程。

发明内容

申请人已经注意到本领域中已知的解决方案采用“补救”法，即，在材料已经沉积之后去除不想要的材料，并且申请人已经想到可以采用“预防”法来代替，即，避免不想要的材料沉积。

本发明的总的目的是通过采用“预防”法来提供上述问题的解决方案。

通过具有独立权利要求1所述的特征的外延反应器用反应室以及通过具有独立权利要求15所述的功能的外延反应器的反应室的加热过程来充分实现该目的；在从属权利要求中说明了反应室及方法的其它有利方面。

本发明基于使反应室壁的温度不同、从而使反应腔的温度不同的想法。

当然，本发明不一定排除对拆下的或者未拆下的反应室进行任何清洗操作，但是本发明显著地减少了清洗操作的需求和/或频率。

附图说明

通过以下说明和附图，本发明将变得更明显，其中：

图1是根据本发明的反应室的第一实施例的示意性剖视图，

图2是根据本发明的反应室的第二实施例的示意性剖视图，

图3是根据本发明的反应室的第三实施例的示意性剖视图，

图4是根据本发明的反应室的第四实施例的示意性剖视图，

图5是图3的反应室的示意性纵向视图。

具体实施方式

本说明书和上述附图仅是解释性因而非限制性的例子；此外，应该考虑到所述附图是示意性的并且简化的。

在所有的图中，反应室示出为配置在其工作状态下，即，当反应室已经插入外延反应器(未示出)中并且可以处理基片时；特别地，反应器是用于沉积碳化硅层的外延反应器。

在对各种实施例的说明中，将使用相同的附图标记来表示等同的部件。

图1示出组件的例子，该组件由以下组成：反应室，整体由附图标记1表示；壳，整体由附图标记6表示，其包围室1；以及管，由附图标记7表示，其包围壳6。