用于化学气相沉积装置的保温器的制作方法

xiaoxiao2020-06-29  15

专利名称:用于化学气相沉积装置的保温器的制作方法
技术领域
本发明涉及沉积装置,尤其涉及一种用于化学气相沉积装置的保温器。
技术背景化学气相沉积(CVD)装置以其可制造薄膜均匀,覆盖性好特点成为半 导体器件制造工艺中的常用制膜技术之一。申请号为01141183的中国专利申 请给出了采用CVD装置的制膜技术,但是未公开CVD装置的真空腔内部结构。 在化学气相沉积装置的真空腔是化学气相沉积装置的最为重要的部分,晶圆 放置于真空腔中进行沉积薄膜,在真空腔中还设置有保温器,用于对真空腔 进行保温。参照附图1A给出现有技术的化学气相沉积装置的真空腔的结构示意图, 真空腔由包括外部真空腔101及内部真空腔102组成。内部真空腔102下部设置 有保温器103和设置于真空腔上部的晶舟104,所述晶舟104中放置有晶圆105。 图1B给出保温器103的具体结构,由图1B可知,保温器103包括保温片和连接柱100,所述保温片包括第 一保温片1 、第二保温片2......以及第n保温片n,所述n为自然数,所述第一保温片l为顶端保温片,所述第一保温片l、第二保温 片2......第n保温片n沿垂直于保温片表面方向堆叠排列,相邻保温片之间具有间隔,并且相邻保温片通过连接柱100相连4妄。在现有技术中,由于石英的传热系数较小,不容易散热,因此所述保温 片、连接柱100均为石英。所述保温器103与放置晶圓105的晶舟104相通,在 沉积薄膜比如多晶硅的时候,薄膜在沉积到晶圓105上的同时也沉积至保温器 的保温片上,尤其是距离晶舟104距离最近的第 一保温片1上,当第 一保温片1 上薄膜厚度累积至一定厚度比如3微米以上时,由于保温片为石英,石英与薄 膜的结合力较差,容易脱落,在对真空腔进行抽气或者放气的时候,由于气流会使得第一保温片1上的薄膜落在晶圓105表面造成污染。因此,需要经常把保温器由真空腔取出,进行清洗,增加了工艺复杂度。 发明内容本发明解决的问题是现有技术的化学气相沉积装置中的保温器放置于真 空腔中,与放置晶圓的晶舟相通,在晶圆上沉积薄膜时候在保温器的保温片 上尤其是位于最上端的第 一保温片上也沉积有薄膜,当第一保温片上薄膜厚度累积至一定厚度比如3微米以上时容易脱落,在对真空腔进行抽气或者放 气的时候,由于气流使得第 一保温片上的薄膜落在晶圓表面造成污染。为解决上述问题,本发明提供一种用于化学气相沉积装置的保温器,所 述保温器包括保温片和连接柱,所述保温片包括第一保温片、第二保温片......以及第n保温片,所述n为自然数,所述第一保温片为顶端保温片,所述第 一保温片、第二保温片......第n保温片沿垂直于保温片表面方向堆叠排列,相邻保温片之间具有间隔,并且相邻保温片通过连接柱相连接,围绕第一保 温片边缘设置有定位突起。所述围绕第 一保温片边缘的定位突起呈连续的环状,所述定位突起沿第 一保温片径向宽度范围为1至4mm,所述定位突起的高度为2至10mm。所述围绕第 一保温片边缘的定位突起呈分立的均勻分布的环状,所述分 立的定位突起呈四方体形或者山脊形,所述定位突起沿第 一保温片径向宽度 为1至4mm,所述定位突起的高度为2至10 mm。所述保温片、连接柱及定位突起均为石英。所述相邻保温片之间的间隔为10至50mm。本发明还提供一种用于化学气相沉积装置的保温器,所述保温器包括保 温片和连接柱,所述保温片包括第一保温片、第二保温片......以及第n保温
片,所述n为自然数,所述第一保温片为顶端保温片,所述第一保温片、第 二保温片......第n保温片沿垂直于保温片表面方向堆叠排列,相邻保温片之间具有间隔,并且相邻保温片通过连接柱相连接,围绕第一保温片边缘设置 有定位突起,所述第一保温片上放置有碳化硅片且通过定位突起定位。所述围绕第 一保温片边缘的定位突起呈连续的环状,所述定位突起沿第 一保温片径向宽度为1至4mm,所述定位突起的高度为2至10mm。所述围绕第 一保温片边缘的定位突起呈分立的均匀分布的环状,所述分 立的定位突起呈四方体形或者山脊形,所述定位突起沿第 一保温片径向厚度 为1至4mm,所述定位突起的高度为2至10mm。所述保温片、连接柱及定位突起均为石英。所述相邻保温片之间的间隔为10至50mm。所述碳化硅片厚度与定位突起相同,所述定位突起以及碳化硅片沿第一 保温片径向宽度之和与第 一保温片直径相同。与现有技术相比,本发明具有以下优点本发明在保温器的围绕第一保 温片的边缘设置定位突起,使得第 一保温片上能够放置定位与沉积的薄膜具 有较好附着力的材料,沉积薄膜的时候薄膜沉积在具有较好附着力的材料表 面,薄膜不容易脱落,当薄膜累积至一定厚度比如大于4pm时候,把具有较 好附着力材料进行清洗再放置在第一保温片上,操作简单,同时防止了污染 晶圆。本发明在保温器的围绕第 一保温片的边缘设置定位突起,使得第 一保温 片上能够放置定位与碳化硅片,沉积薄膜的时候薄膜沉积在碳化硅片表面, 薄膜不容易脱落,当薄膜累积至一定厚度比如大于12.5nm时候,把碳化硅片 进行清洗再放置在第一保温片上,操作简单,同时防止了污染晶圆。


图1A是现有技术的化学气相沉积装置真空腔示意图;图1B是现有技术的用于化学气相沉积装置的保温器的结构示意图;图2A是本发明的用于化学气相沉积装置的保温器的结构示意图;图2B至2C是本发明的用于化学气相沉积装置的保温器的保温片的俯视图;图3是本发明的用于化学气相沉积装置的另 一保温器的结构示意图;图4A是本发明的第一保温片上设置定位突起和石英片之前后晶圓表面 的大于0.2[xm颗粒数随沉积日期的分布以及可以累积沉积薄膜的厚度随曰期 的分布;图4B是本发明的第一保温片上设置定位突起和石英片之前后晶圆表面 的大于lpm的大颗粒数随沉积日期的分布以及可以累积沉积薄膜的厚度随日 期的分布。
具体实施方式
本发明的实质是在化学气相沉积装置中的保温器的第 一保温片边缘设置 定位突起,用于固定放置于第 一保温片上的与待沉积的薄膜具有较好附着力 的材料片,在沉积薄膜的时候,薄膜沉积在晶圓表面的同时也沉积在与待沉 积的薄膜具有较好附着力的材料片的表面,当累积至12.5nm时,由于材料片 与薄膜的附着力较好,不会脱落对晶圓造成污染。本发明首先给出 一种用于化学气相沉积装置的保温器,所述保温器包括 保温片和连接柱,所述保温片包括第一保温片、第二保温片......以及第n保温片,所述n为自然数,所述第一保温片为顶端保温片,所述第一保温片、第二保温片......第n保温片沿垂直于保温片表面方向堆叠排列,相邻保温片之间具有间隔,并且相邻保温片通过连接柱相连接,围绕第 一保温片边缘设
置有定位突起。参照图2A,是本发明的用于化学气相沉积装置的保温器200的结构示意 图。所述保温器200包括保温片和连接柱100。所述保温片包括第一保温片1、第二保温片2......以及第n保温片n,所述n为自然数,所述第一保温片1为顶端保温片,在本实施例中,所述n为12。所述第一保温片1、第二保温片2......第12保温片12呈相同的规则形状,比如所有的保温片呈圆形或者规则的多 边形,本实施例以圓形图示。所述第一保温片1、第二保温片2......第12保温片12沿垂直于保温片表面方向堆叠排列,相邻保温片之间具有间隔,所述 相邻保温片之间的间隔为10至50mm,并且相邻保温片通过连接柱100相连 接。围绕第一保温片1边缘设置有定位突起la,所述定位突起la用于定位放 置于第 一 保温片上的具有较好附着力的材料。所述围绕第一保温片1边缘的定位突起la呈连续的环状,如图2B所示, 所述定位突起la沿第一保温片1径向宽度范围为1至4mm,所述定位突起 la的高度为2至10mm。所述围绕第 一保温片边缘的定位突起也可以呈分立均匀分布的环状,如 图2C所示,所述每个分立的定位突起la呈四方体形或者山脊形,本实施例 中为四方体形,所述分立的定位突起la围绕第一保温片l边缘至少为两个, 且这两个分立的定位突起la在第一保温片的同一直径的两端。本发明以三个 图示。所述定位突起la沿第一保温片1径向宽度为1至4mm,所述定位突起 la的高度为2至10mm。所有保温片的直径与放置于晶舟中的晶圆直径相应。由于石英的传热系 数较小,不容易散热,因此所述保温片、连接柱100以及定位突起1 a均为石英。作为本发明的一个实施方式,所述用于化学气相沉积装置的保温器200
的保温片的直径为200mm,所述第一保温片1上的定位突起la为连续的环状, 所述定位突起la沿第一保温片1的径向宽度为2mm,所述定位突起la的高 度为5mm。作为本发明的另一个实施方式,所述用于化学气相沉积装置的保温器200 的保温片的直径为300mm,所述第一保温片1上的定位突起la为分立的均匀 分布的环状,所述每个分立的定位突起la呈四方体形,所述分立的定位突起 la围绕第一保温片l边缘为3个。所述定位突起la沿第一保温片l径向宽度 为4mm,所述定位突起la的高度为4mm。本发明还提供一种用于化学气相沉积装置的保温器,所述保温器包括保温片和连接柱,所述保温片包括第一保温片、第二保温片......以及第n保温片,所述n为自然数,所述第一保温片为顶端保温片,所述第一保温片、第 二保温片......第n保温片沿垂直于保温片表面方向堆叠排列,相邻保温片之间具有间隔,并且相邻保温片通过连接柱相连接,围绕第一保温片边缘设置 有定位突起,所述第一保温片上放置有碳化硅片且通过定位突起定位。参照图3,是本发明的用于化学气相沉积装置的另一种保温器300的结构 示意图。所述保温器300包括保温片和连接柱100。所述保温片包括第一保温 片1、第二保温片2......以及第n保温片n,所述n为自然数,所述第一保温片为顶端保温片,在本实施例中,所述n为12。所述第一保温片1、第二保 温片2......第12保温片12呈相同的规则形状,比如所有的保温片呈圓形或者规则的多边形,本实施例以圆形图示。所述第一保温片1、第二保温片2......第12保温片12沿垂直于保温片表面方向堆叠排列,相邻保温片之间具有间 隔,所述相邻保温片之间的间隔为10至50mm ,并且相邻保温片通过连接柱 IOO相连接。围绕第一保温片1边缘设置有定位突起la,所述定位突起la用 于定位放置于第一保温片上的碳化硅片301。所述碳化硅片301高度与定位突 起相同,所述定位突起la以及碳化硅片301沿第一保温片1径向宽度之和与 第一保温片1直径相同。所述围绕第一保温片1边缘的定位突起la可以呈连续的环状,如图2B 所示,所述定位突起la沿第一保温片l径向宽度范围为l至4mm,所述定位 突起la的高度为2至10mm。所述围绕第 一保温片边缘的定位突起也可以呈分立的均匀分布的环状, 如图2C所示,所述每个分立的定位突起la呈四方体形或者山脊形,本实施 例中为四方体形,所述分立的定位突起1 a围绕第 一保温片1边缘至少为两个, 本发明以三个图示。所述定位突起la沿第一保温片l径向宽度为l至4mm, 所述定位突起la的高度为2至10mm。所有保温片的直径与放置于晶舟中的晶圆直径相应。由于石英的传热系 数较小,不容易散热,因此所述保温片、连接柱100以及定位突起la均为石英。作为本发明的一个实施方式,所述用于化学气相沉积装置的保温器200 的保温片的直径为200mm,所述第一保温片1上的定位突起la为连续的环状, 所述定位突起la沿第一保温片1的径向宽度为2mm,所述定位突起la的高 度为5mm,所述放置于第一保温片1上的采用定位突起la定位的碳化硅片 301的高度与定位突起la的高度相同,均为5mm,所述碳化硅片301沿第一 保温片1的径向宽度为196mm。作为本发明的另一个实施方式,所述用于化学气相沉积装置的保温器200 的保温片的直径为300mm,所述第 一保温片1上的定位突起1 a为分立的环状, 所述每个分立的定位突起la呈四方体形,所述分立的定位突起la围绕第一保 温片1边缘为3个。所述定位突起la沿第一保温片1径向宽度为3mm,所述 定位突起la的高度为7mm,所述放置于第一保温片1上的采用定位突起la 定位的碳化硅片301的高度与定位突起la的高度相同,均为7mm,所述碳化
硅片301沿第一保温片1的径向宽度为294mm。图4A给出在保温器的第一保温片上设置定位突起和石英片之前后晶圓 表面的大于0.2pm颗粒数随沉积日期的分布以及可以累积沉积薄膜的厚度随 日期的分布。图4A中的曲线A表示直径大于0.2pm的颗粒数(日期-颗粒 数坐标),图4A中的曲线B表示薄膜的厚度(日期-厚度坐标)。图4A中的 位于10-18日期处的虛线为采用本发明的技术即在保温器的第一保温片上设 置定位突起和石英片之前后的分隔线。由图4A中可以看出,在10-18日期后, 即在第一保温片上设置定位突起和石英片后晶圆表面的大于0.2pm的颗粒明 显减少。同时可以看出,在第一保温片上设置定位突起和石英片之前第一保 温片上累积的薄膜厚度为小于4|im,采用本发明在第一保温片上设置定位突 起和石英片之后,第一保温片上的石英片上的薄膜的累积厚度可达12.5pm也不会开裂对晶圓表面造成污染。图4B给出在保温器的第一保温片上设置定位突起和石英片之前后晶圆 表面的大于lpm的大颗粒数随沉积日期的分布以及可以累积沉积薄膜的厚度 随日期的分布。图4B中的曲线A表示直径大于l|im的颗粒数(日期-颗粒 数坐标),图4B中的曲线B表示累积沉积的薄膜的厚度(日期-厚度坐标)。 图4B中的位于10-18日期处的虚线为采用本发明的技术即在保温器的第一保 温片上设置定位突起和石英片之前后的分隔线。由图4B中可以看出,在10-18 日期后,即在第一保温片上设置定位突起和石英片后晶圓表面的大于lpm的 颗粒明显减少。同时可以看出,在第一保温片上设置定位突起和石英片之前 第一保温片上累积的薄膜厚度为小于4pm,采用本发明在第一保温片上设置 定位突起和石英片之后,第 一保温片上的石英片上的薄膜的累积厚度可达 12.5pm也不会开裂对晶圆表面造成污染。
虽然本发明己以较佳实施例披露如上,但本发明并非限定于此。任何本 领域技术人员,在不脱离本发明的精神和范围内,均可作各种更动与修改, 因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。
权利要求
1. 一种用于化学气相沉积装置的保温器,所述保温器包括保温片和连接柱,所述保温片包括第一保温片、第二保温片......以及第n保温片,所述n为自然数,所述第一保温片为顶端保温片,所述第一保温片、第二保温片......第n保温片沿垂直于保温片表面方向堆叠排列,相邻保温片之间具有间隔,并且相邻保温片通过连接柱相连接,其特征在于,围绕第一保温片边缘设置有定位突起。
2. 根据权利要求l所述的用于化学气相沉积装置的保温器,其特征在于所述 围绕第 一保温片边缘的定位突起呈连续的环状,所述定位突起沿第 一保温 片径向宽度范围为l至4mm,所述定位突起的高度为2至10mm。
3. 根据权利要求l所述的用于化学气相沉积装置的保温器,其特征在于所述 围绕第 一保温片边缘的定位突起呈分立的均匀分布的环状,所述分立的定 位突起呈四方体形或者山脊形,所述定位突起沿第一保温片径向宽度为l 至4mm,所述定位突起的高度为2至10mm。
4. 根据权利要求1至3任一项所述的用于化学气相沉积装置的保温器,其特征 在于所述保温片、连接柱及定位突起均为石英。
5. 根据权利要求4所述的用于化学气相沉积装置的保温器,其特征在于所述 相邻保温片之间的间隔为10至50mm。
6. —种用于化学气相沉积装置的保温器,所述保温器包括保温片和连接柱, 所述保温片包括第一保温片、第二保温片......以及第n保温片,所述n为自然数,所述第一保温片为顶端保温片,所述第一保温片、第二保温片......第n保温片沿垂直于保温片表面方向堆叠排列,相邻保温片之间具有间隔, 并且相邻保温片通过连接柱相连接,其特征在于,围绕第一保温片边缘设 置有定位突起,所述第 一保温片上放置有碳化硅片且通过定位突起定位。
7. 根据权利要求6所述的用于化学气相沉积装置的保温器,其特征在于所述 围绕第 一保温片边缘的定位突起呈连续的环状,所述定位突起沿第 一保温片径向宽度为l至4mm,所述定位突起的高度为2至10mm。
8. 根据权利要求6所述的用于化学气相沉积装置的保温器,其特征在于所述 围绕第 一保温片边缘的定位突起呈分立的均匀分布的环状,所述分立的定 位突起呈四方体形或者山脊形,所述定位突起沿第一保温片径向厚度为l 至4mm,所述定位突起的高度为2至10mm。
9. 根据权利要求6至8任一项所述的用于化学气相沉积装置的保温器,其特征 在于所述保温片、连接柱及定位突起均为石英。
10. 根据权利要求9所述的用于化学气相沉积装置的保温器,其特征在于所述 相邻保温片之间的间隔为10至50mm。
11. 根据权利要求10所述的用于化学气相沉积装置的保温器,其特征在于所 述碳化硅片厚度与定位突起相同,所述定位突起以及碳化硅片沿第一保温 片径向宽度之和与第 一保温片直径相同。
全文摘要
一种用于化学气相沉积装置的保温器,所述保温器包括保温片和连接柱,所述保温片包括第一保温片、第二保温片......以及第n保温片,所述n为自然数,所述第一保温片、第二保温片......第n保温片呈相同的规则形状,依次沿垂直于保温片的中心轴向排列,相邻保温片之间具有一定间隔,并且相邻保温片通过连接柱相连接,围绕第一保温片边缘设置有定位突起。本发明还提供另一种保温器结构,在第一保温片上通过定位突起定位放置有碳化硅片。本发明通过把碳化硅片固定与第一保温片上,由于碳化硅片与薄膜的结合力较强,累积厚度达到12.5μm也不容易脱落,不会对晶圆造成污染,同时把累计沉积薄膜的厚度延长至12.5μm,简化了工艺。
文档编号C23C16/00GK101210315SQ200610148810
公开日2008年7月2日 申请日期2006年12月28日 优先权日2006年12月28日
发明者任瑞龙, 何华忠, 俞小丰, 刘培芳 申请人:中芯国际集成电路制造(上海)有限公司

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