[发明专利]用于提高产量和减少晶片损坏的基座

说明书

背景技术

本发明涉及供在化学汽相淀积工艺中使用的基座，更具体地说，涉及 用于在化学汽相淀积工艺期间支承半导体单晶片的基座。

半导体晶片可以经受化学汽相淀积工艺如外延淀积工艺，以便在晶片 的正面上生长一薄层硅。该工艺能在高质量外延层上直接制造器件。常规 外延淀积工艺在美国专利No.5904769和5769942中公开，它们包括在本文 中作为参考文献。

在外延淀积之前，将半导片晶片装在淀积室中并下放到基座上。在晶 片下放到基座上之后，通过将清洁气体如氢气或氢气和盐酸的混合物导引 到晶片的正面(亦即远离基座的表面)来预热和清洁晶片的正面来开始外 延淀积工艺。清洁气体从正面除去自然氧化物，同时在随后的淀积工艺的 步骤期间让外延硅层在表面上连续而均匀地生长。外延淀积工艺通过将汽 相硅源气体例如硅烷或氯代硅烷导引到晶片的正面上而持续进行，以便在 该正面上淀积和生长外延硅层。与基座的正面相对的背面可以同时经受氢 气作用。基座在外延淀积期间于淀积室中支承半导体晶片，该基座在淀积 工艺期间旋转，以保证外延层均匀地生长。外延生长工艺中所用的现有技 术基座在美国专利No.6652650；6596095；和6444027中说明，它们全都 包括在本文中作为参考文献。

常见的基座设计包括圆盘，该圆盘具有带凹形底面的凹槽。这种形状 使晶片能在其边缘处接触基座，而晶片的其余部分不接触基座。如果半导 体晶片在其边缘之外的点处接触基座，假如晶片搁在基座上的碳化硅涂层 上，则在这些接触点处能产生缺陷。这些缺陷可以导致正面位错和滑移， 并有可能造成器件失效。

申请人发现，在晶片装到基座上之后，晶片边缘之外的那些晶片部分 能短暂地接触基座。当半导体晶片装在基座上时，该晶片通常接近环境温 度。相反，当晶片装在基座上时，基座是在约500℃和约1000℃之间的温 度下。晶片和基座之间的温差使晶片快速加热和弯曲。弯曲能使晶片的背 面接触基座，同时在接触点处，尤其是在晶片的中心附近产生缺陷。

防止晶片背面损坏的一种途径是使用具有更加凹入的底面的基座。这 种形状增加了晶片背面和基座之间的距离。然而，现已发现，增加底面的 凹度使晶片边缘处滑移位置增加。由于基座的质量显著大于半导体晶片的 质量，所以当晶片装在基座上时，晶片的温度一般横跨晶片均匀地增加。 然而，如果凹槽的中心的深度显著大于朝向凹槽的边缘方向的深度，则能 横跨晶片形成径向温度梯度。这些温度梯度能在晶片中，尤其是在晶片边 缘处产生滑移和位错。

常规基座所提出的另一个问题是，基座花长时间来加热和冷却，而造 成增加的加工时间。另外，由于常规基座在整个晶片下方都是实心的，所 以它们阻止氢气到达晶片背面除去自然氧化物和阻止从晶片背面向外扩散 的掺杂剂排出。

因此，基座存在减少或消除晶片背面缺陷和尽量减少晶片中滑移位错 的发生的需求。另外，基座有必要通过让基座加热和冷却更快来减少加工 时间，让氢气到达晶片背面和让向外扩散的掺杂剂从晶片的背面排出。

发明内容

本发明的一个方面涉及一种基座，该基座用于在具有内部空间的加热 室中支承半导体晶片。晶片具有正面、与该正面相对的背面及围绕所述正 面和背面延伸的圆周侧面。基座加工成一定尺寸和形状，用于被接纳在室 的内部空间内和用于支承半导体晶片。基座包括主体，该主体具有上表面 和与该上表面相对的下表面。另外，基座包括凹槽，该凹槽沿着假想的中 心轴线从上表面向下延伸到主体内。凹槽加工成一定尺寸和形状，用于在 其中容纳半导体晶片。此外，基座包括多个升降销(起落销，lift pin)开 口，该开口贯穿主体从凹槽延伸到下表面。所述多个升降销开口的每一个 都加工成一定尺寸用于接收升降销，以便相对于凹槽选择性地升起和降下 晶片。而且，基座包括中心开口，该中心开口沿着中心轴线贯穿主体从凹 槽延伸到下表面。

本发明的另一方面涉及一种基座，该基座用于在具有内部空间的加热 室中支承半导体晶片。晶片具有正面、与该正面相对的背面及围绕所述正 面和背面延伸的圆周侧面。基座加工成一定尺寸和形状，用于被接纳在室 的内部空间内和用于支承半导体晶片。基座包括主体，该主体具有上表面 和与该上表面相对的下表面。另外，基座包括凹槽，该凹槽沿着假想的中 心轴线从上表面向下延伸到主体内。凹槽包括晶片接合表面，该晶片接合 表面加工成一定尺寸和形状，用于在其上安放半导体晶片。基座还具有中 心开口，该中心开口沿着中心轴线贯穿主体从凹槽延伸到下表面。