[发明专利]半导体设备及其工艺腔室

说明书

本申请实施例提供了一种半导体设备及其工艺腔室。该工艺腔室包括：包括：工艺管、电磁加热组件及保温结构；电磁加热组件包括电磁线圈及感应加热器，电磁线圈环绕设置于工艺管的外周，并且电磁线圈的内壁与工艺管的外壁之间具有第一预设间距，电磁线圈的匝间距沿电磁线圈中间向两端依次递减；感应加热器设置于工艺管内，并且与电磁线圈对应设置，感应加热器内形成有容置空间，感应加热器用于感应电磁线圈的磁场而产生热量；保温结构包覆感应加热器，并且保温结构对应于容置空间的位置处开设有传输口。本申请实施例提高了工艺腔室的保温效果及加热效率。

技术领域

本申请涉及半导体加工技术领域，具体而言，本申请涉及一种半导体设备及其工艺腔室。

背景技术

目前，外延生长工艺是指在单晶衬底(晶片)上生长一层有一定要求的、与衬底晶向相同的单晶层，犹如原来的晶体向外延伸了一段。相对于硅外延工艺的生长环境，碳化硅外延工艺的生长环境温度更高，通常可以达到1500至1800摄氏度，并且生长周期更长。目前主要采用化学气相沉积(Chemical Vapor Deposition，CVD)技术进行碳化硅的外延层生长，具体化学反应是硅烷(SiH₄)与丙烷(C₃H₈)及乙烯(C2H4)在预设工艺温度(1600摄氏度以上)下发生裂解反应生成硅(Si)原子和碳(C)原子，然后在晶片表面重新结合生成碳化硅(SiC)。

外延生长工艺的加热方式包括有电磁线圈加热、电阻加热、卤素灯加热等方式。目前应用较多的为电磁线圈加热方式，该方式主要是通过安装在外部的线圈通电产生变化的磁场，通过电磁感应产生电流加热工艺腔室内的被加热元件，从而改变整个工艺腔室的温度。由于整个工艺腔内室的温度为1600摄氏度以上，因此如何对工艺腔室进行保温和提高加热速率成为目前难以解决的技术问题。

发明内容

本申请针对现有方式的缺点，提出一种半导体设备及其工艺腔室，用以解决现有技术存在如何对工艺腔室保温及提高加热速率的技术问题。

第一个方面，本申请实施例提供了一种半导体设备的工艺腔室，包括：工艺管、电磁加热组件及保温结构；所述电磁加热组件包括电磁线圈及感应加热器，所述电磁线圈环绕设置于所述工艺管的外周，并且所述电磁线圈的内壁与所述工艺管的外壁之间具有第一预设间距，所述电磁线圈的匝间距沿所述电磁线圈中间向两端依次递减；所述感应加热器设置于所述工艺管内，并且与所述电磁线圈对应设置，所述感应加热器内形成有容置空间，所述感应加热器用于感应所述电磁线圈的磁场而产生热量；所述保温结构包覆所述感应加热器，并且所述保温结构对应于所述容置空间的位置处开设有传输口。

于本申请的一实施例中，所述保温结构的外壁与所述工艺管的内壁之间具有第二预设间距。

于本申请的一实施例中，所述感应加热器包括两个相对且间隔设置的加热件，两个所述加热件均为空心结构或者均为实心结构，两个所述加热件之间的间隙形成所述容置空间。

于本申请的一实施例中，所述感应加热器整体成柱状，所述保温结构包括保温套筒及保温盖，所述保温套筒套设于所述感应加热器外周上，两个所述保温盖分别嵌入所述保温套筒的两个端口，所述传输口形成于所述保温盖上。

于本申请的一实施例中，所述保温套筒包括两个环形半筒，两个所述环形半筒相互搭接构成所述保温套筒。

于本申请的一实施例中，所述工艺管包括内外嵌套安装的内工艺管及外工艺管，所述内工艺管的长度大于所述外工艺管；所述外工艺管的两端均与所述内工艺管外壁密封连接，并且所述外工艺管的内壁与所述内工艺管的外壁之间形成有冷却空间；所述工艺管还包括冷却结构，用于向所述冷却空间内通入冷却介质以及从所述冷却空间中导出所述冷却介质。