[发明专利]气相外延装置

说明书

技术领域

本发明涉及化学气相外延技术领域，特别涉及一种气相外延装置。

背景技术

外延工艺已在半导体制作工艺中得到广泛的应用，外延生长的单晶层可在导电类型、电阻率等方面与衬底不同，还可以生长不同厚度和不同要求的多层单晶，从而大大提高器件设计的灵活性和器件的性能。现有外延层的生长有多种方法，但采用最多的是气相外延工艺。

气相外延工艺是反应物质在气态条件下发生化学反应，生成固态物质外延在加热的固态基体表面，进而制得固体材料的工艺技术，其通过气相外延装置得以实现。具体地，气相外延装置通过进气口将源气体通入反应室中，并控制反应室的压强、温度等反应条件，使得源气体发生反应，从而完成外延工艺步骤。

参考图1，图1为现有气相外延装置的结构示意图，包括：反应腔室10，所述反应腔室10包括底板101、上盖板103和位于底板101和上盖板103之间的侧壁102；位于所述底板101上的基板104，所述基板104用于放置待处理衬底；位于侧壁102下端的进气口106，所述进气口106用于通入源气体；位于侧壁102下端相对进气口106一侧的出气口105，所述出气口105用于排出反应腔室10内的气体；还包括位于基板104下方的加热装置(图中未示出)，用于给反应腔室10和待处理衬底加热。

更多关于气相外延装置请参考公开号为US2008/0072820A1的美国专利。

随着晶圆尺寸的不断增大，采用现有气相外延装置形成外延层时均匀性的控制面临极大的挑战。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种气相外延装置，提高外延层的均匀性。

为解决上述问题，本发明提供了一种气相外延装置，包括：

底板、上盖板、位于底板和上盖板之间的侧壁和位于底板上的基板，所述底板、上盖板、侧壁和基板构成反应腔室，还包括：位于侧壁下端等夹角分布的至少4个的排气口，用于排出反应腔室内的气体；位于上盖板上与基板相对设置的加热装置，所述加热装置上分布有若干加热灯管。

可选的，所述加热装置上还包括与所述加热灯管间隔分布的进气口，用于向反应腔室通入源气体。

可选的，所述加热灯管在加热装置上呈若干平行的第一直线分布，每条第一直线上加热灯管间的间距相等，相邻第一直线间的间距相等。

可选的，所述进气口分布在相邻两条第一直线之间，呈若干与第一直线平行的第二直线，每条第二直线上进气口间的间距相等，相邻第二直线间的间距相等。

可选的，所述进气口分布在第一直线上的加热灯管之间，呈与第一直线重合的第三直线，每条第三直线上进气口间的间距相等，相邻第三直线间的间距相等。

可选的，所述加热灯管在加热装置上呈若干第一同心圆分布，每个第一同心圆上加热灯管间的间距相等，第一同心圆间的间距相等，所述第一同心圆的圆心为加热装置的中心。

可选的，所述进气口分布在相邻两个第一同心圆之间，呈若干与第一同心圆同心的第二同心圆，每个第二同心圆上进气口间的间距相等，相邻第二同心圆间的间距相等。

可选的，所述进气口分布在第一同心圆上的加热灯管之间，呈与第一同心圆重合的第三同心圆，每个第三同心圆上进气口间的间距相等，相邻第三同心圆间的间距相等。

可选的，进气口的长度大于加热灯管的长度，进气口的顶端与加热灯管顶端的距离范围为5厘米～20厘米。

可选的，所述进气口和加热灯管之间设置有隔离板，防止反应腔室内的源气体在反应时沾污加热灯管，所述进气口贯穿隔离板。

可选的，所述隔离板的材料为石英、碳化硅或者陶瓷。

可选的，所述加热装置为直径大于待处理衬底直径的圆盘体。

可选的，还包括位于所述侧壁上等夹角分布的至少4个进气口，所述进气口位于基板的上方。

可选的，所述进气口与垂直于侧壁的法线的夹角范围为0度～60度。

与现有技术相比，本发明技术方案具有以下优点：

排气口在侧壁上成等夹角分布，使得各个方向排气时的气流的流速是均匀的，待处理衬底在形成外延层时受到气流变化的影响减小，提高了外延层的均匀性；

进一步，加热灯管均匀的分布在加热装置上，通过调节加热灯管，半导体腔室和基底上的待处理衬底能得到均匀的温度，有益于提高外延层的均匀性；进气口是均匀的分布在加热装置上，源气体通过进气口从待处理衬底上方供入，气流方向是垂直于待处理衬底表面，气流在待处理衬底上方获得较均匀的流速和浓度，提高了待处理衬底上形成的外延层的均匀性；