[发明专利]通过加热衬底生产的半导体器件的制造设备和制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导体器件的制造设备和制造方法，具体地，涉及一种通过加热衬底生产的半导体器件的制造设备和制造方法。

背景技术

在半导体器件诸如光学器件和电子器件的制造中，半导体衬底通常在室(反应室)中被加热，随后在加热的过程中执行各种化学和物理加工。例如，通过将材料气供应进入室内并基于材料气的组分在受热的衬底上外延地生长膜，来进行在衬底上外延膜的形成。在这种情况下，为了在衬底上均匀地生长高品质的膜，减少室中的衬底的温度分布是很重要的。换言之，除了提高产率之外，使衬底的温度分布均匀对于保证半导体器件的可靠性和品质也是至关重要的。

传统地提出了各种方法来使衬底的温度分布均匀。例如，WO2003/096396公开了通过将衬底悬在位于基座上的具有特定高度的由具有相对低的导热性的材料制成的支撑结构上，来抑制高温工艺期间将在衬底上被发展的温度梯度的方法。

根据WO2003/096396中公开的技术，通过支撑结构的热通量趋于变得大于通过衬底和基座之间的间隙处气体的热通量。因此，衬底的与环形支撑结构接触的区域的温度增加。结果，衬底的温度将在外部周围区域高并且在中间区域低，这导致了温度分布容易发展的问题。

发明内容

鉴于上述内容，本发明的主要目的在于提供一种半导体器件的允许衬底的均匀的温度分布的制造设备和制造方法。

根据本发明的半导体器件的制造设备包括夹持衬底的基座。该制造设备还包括被安排在基座的背侧，与基座夹持衬底所在的一侧相对的用于加热衬底的加热器构件。此外，制造设备包括：位于衬底和基座之间的支撑构件以及位于基座和支撑构件之间的间隔物。支撑构件包括支撑衬底的支撑部分。间隔物具有与设置支撑部分的地方对应的、在支撑构件的相反面侧形成的开口。

根据该配置，使衬底只与支撑构件的支撑部分接触，避免了与支撑构件的整体接触。因此，将不发生在衬底的加热步骤中引起的衬底和支撑构件之间的传统接触由于翘曲而集中在一点。此外，由于具有形成的开口的间隔物被采用，因此与没有形成开口的情况相比，通过热传导从基座直接被施加到支撑构件的支撑部分的热量被减少。换言之，来自位于基座背侧的加热器构件的热将不容易被传递到支撑构件的支撑部分。结果，到衬底的与支撑部分接触的区域的热被减少。因此，由于在衬底的与支撑部分接触的区域的温度增加导致的衬底的温度分布的发展可以得到抑制。因此，可以使衬底的温度分布均匀。

在上述的用于半导体器件的制造设备中，形成在间隔物的开口优选地用具有热导率低于间隔物的热导率的材料填充。不仅通过借助于在支撑构件的支撑部分所位于的地方与基座之间的开口提供的间隙的配置，而且通过用低热导率的材料填充开口的配置，从位于基座背侧的加热器构件到支撑构件的支撑部分的热传送可以被减少。因此，由于衬底的与支撑部分接触的区域的温度增加导致的衬底的温度分布的发展可以得到抑制。因此，可以使衬底的温度分布均匀。

优选地，支撑部分支撑衬底的外部周围区域。虽然由于在向衬底的与支撑部分接触的区域的热传送上的减少，使衬底的温度分布均匀，但是在衬底的与支撑部分接触的区域发展微小的温度梯度。在半导体器件中，衬底的外部周围区域通常不用于用作器件。因此，依靠支撑部分在有限宽度的外部周围区域支撑衬底的区域的配置，在衬底与支撑部分接触的区域发展的温度梯度在器件性能上的影响可以得到抑制。

优选地，支撑部分由至少三个凸起形成。虽然支撑部分可以形成为沿圆周整个地支撑衬底的外部周围区域的环形形状，但是衬底和支撑构件之间的接触面积可以通过将支撑部分形成为凸起而被减少。结果，在衬底的与支撑部分接触的区域的温度增加可以得到抑制，以允许使衬底的温度分布更均匀。

根据本发明的半导体器件的制造方法采用了上述的制造设备中的任何一种。制造方法包括将衬底装载到基座的步骤和通过加热器构件加热衬底的步骤。因此，衬底可以被均匀地加热。由此，具有通过将原材料提供到被均匀地加热的衬底的表面来形成均匀性质的半导体膜的半导体器件可以被制造。

优选地，半导体包括氮化物型化合物半导体。在氮化物型化合物半导体中，形成在衬底表面的外延层的属性容易受生长温度的影响。在生长氮化物型化合物半导体的膜时，通常采用具有热导率低于氢气的热导率的气体诸如氮气和氨。因此，在生长氮化物型化合物半导体膜的环境中，外延层容易受由通过基座和衬底之间的接触的热传导引起的温度分布的影响。依靠本发明的配置，从支撑部分到衬底的热传导可以被抑制。因此，在衬底的与支撑部分接触的区域的温度增加可以得到抑制。因此，可以使衬底的温度分布均匀。