[发明专利]加工衬底支架材料的方法以及由这种方法加工的衬底支架

说明书

技术领域

本发明涉及一种加工用于衬底支架的衬底支架材料的方法，其中半导体衬底将放置在所述衬底支架的第一侧面上，从而使用感应加热在半导体衬底上进行各种半导体材料的分层沉积。

本发明还涉及通过这样的方法加工的衬底支架。

背景技术

为了制造半导体器件，诸如集成电路和发光二极管LED，长久以来一直在实际中利用化学气相沉积CVD以及外延过程以在高温下将各种材料沉积在衬底上，这是制造这些半导体器件的过程的一部分。在这些高温下，使用了诸如衬托器(susceptor)的衬底支架来支撑衬底或多个衬底，材料将通过CVD和外延的公知过程而沉积在所述衬底上。通过利用制造衬托器的衬底支架材料(所述材料常常是石墨)的电纳，这些衬托器通常通过感应进行加热。

例如根据US 3,980,854和US 4,047,496，用于这些和其它半导体制造过程的衬托器是已知的。

其中使用衬托器的半导体生产过程的例子是扩散和氧化过程以及CVD过程，用于沉积诸如SiO2、Si3N4、SiOxNy的多晶硅和介电层以及诸如WSix、TiN、TaN和TaO的导电层。有机金属化学气相沉积MOCVD是其中使用衬托器的另一种半导体生产过程。因为，其中，对于包含热力学亚稳合金的器件的形成而言，MOCVD技术是优选的，其已经成为例如LED和太阳能电池的制造中的主要过程。

在MOCVD中以及在外延过程中，衬底由晶片托架或衬托器(也称为衬底支架)支撑。这些支撑件常常通过感应进行加热。当使用感应时，通过与加热的衬托器热接触和/或通过来自于加热的衬托器的辐射，利用通常为石墨的衬托器的基础材料的电纳来对衬底进行加热。

现在使用的大多数衬底支架用在竖直或水平系统中，其中竖直类型的衬底支架被称为是桶型衬托器。在任何情况下，存在配置为支撑(或支持)多个较小衬底的衬托器，从而在多个衬底上同时沉积多种材料。为了这种类型的材料的同时沉积，难以像单一衬底支架一样以高且稳定的质量标准生产半导体器件。

在制造高质量半导体器件的过程中，特别是在MOCVD的过程中以及在外延过程中，存在若干技术困难。质量的主要因素在于稳定的过程参数。随着对于具有低容限水平的高质量半导体器件的需求的增长以及对于生产过程上的高产量的需要的增长，需要更加稳定的过程参数。

不稳定过程参数中的主要因素是温度的控制，其对于适当沉积所需的升高的温度而言是关键性的。难以在反应室内的所有所需位置在临界容限之内对这些温度进行控制。已知的是，由于衬托器和加热器的配置，例如感应线圈，衬托器的各个位置可能采用不同的温度。晶片温度受到与衬托器的接触面积和与衬托器的距离的影响。温度差别导致了从一个衬底到另一个衬底的不同沉积层厚度，或者在MOCVD的情况下也影响从一个衬底到另一个衬底的层成分，并且甚至导致不均匀的单独衬底。这些不同厚度的结果是，会出现最终产品的质量下降并且生产产量会下降。

通过衬托器的设计和形状的差别，可以在一定程度上对温度差别进行补偿。例如，大多数衬托器具有凹处，以放置衬底。在此凹处，衬托器具有不同的厚度，导致不需要的温度波动。例如通过WO 2003069029A1，已知的是在衬托器中提供凹口(indentation)，以克服并且补偿由不同厚度造成的这些温度差别。然而，这些一般的设计规则仅仅是具体感应反应器系统中的特定类型的衬托器所独有的。

然而，衬托器之内的温度差别并不仅仅是由于不均匀厚度而出现的。在加载和卸载过程中可能出现的由衬托器和/或衬底上的非电纳材料的沉积造成的污染会导致缺陷，并因此导致不需要的温度差别。此外，衬托器的基础材料(大多数为石墨)的非均质(inhomogene)性质也会导致温度差别。

为了补偿这些温度差别，已知的是通常在感应场中旋转衬托器，从而在感应场中部分地对差别进行补偿。由于基础材料的非均质性以及单独衬托器的厚度的非均匀性产生的衬托器中的温度差别没有进行补偿。此外已知的是，通常通过使用小衬底支架(通常称为行星磨盘(planetenscheibe))而使得晶片相对于衬托器旋转。小衬底支架放置在衬托器的凹处中，并且旋转离开衬托器。晶片沉积在这个小衬底支架上。因为小衬底支架的第二旋转，获得了温度差别的进一步补偿。然而，这些小补偿并不会造成最优温度均匀性，因此晶片的沉积材料的非均匀沉积依然存在。

随着对于高质量的制造半导体器件的需求的增长以及对于高生产产量的需求的增长，对于改进的温度控制的需要也在增长。

发明内容