晶圆承载装置及半导体工艺设备的制作方法

1.本技术属于半导体工艺设备技术领域，具体涉及一种晶圆承载装置及半导体工艺设备。


背景技术：

2.外延生长工艺为当前加工集成电路的重要工艺之一，在相关技术中，晶圆放置在基座上进行外延生长，在外延生长工艺中，需要将工艺腔室内的压强快速下降，在此过程中，晶圆的上表面的空间较大，从而使得晶圆的上表面的压强能够较为快速地转变为工艺腔室的压强，而晶圆的下表面与基座之间的空间较小，且晶圆的边缘与基座之间由于是线接触，使得晶圆的下表面与基座之间的气体流通性较差，从而使得晶圆的下表面的气体的压强转变速度较慢，这导致晶圆的上下表面之间有较大的压强差，从而导致晶圆较长时间处于悬浮状态，但是，由于悬浮状态不稳定，进而导致晶圆在其上下表面之间的压强差平衡后，晶圆下落至基座的位置在工艺前后发生较大偏移，最终对晶圆上生长的外延薄膜的工艺均匀性产生影响，进而影响外延薄膜质量。


技术实现要素：

3.本技术实施例的目的是公开一种晶圆承载装置和半导体工艺设备，能够缓解背景技术中所述的晶圆在工艺前后产生较大的位移偏差而影响外延薄膜质量的问题。
4.为了解决上述技术问题，本技术是这样实现的：
5.第一方面，本技术实施例公开一种晶圆承载装置，所公开的晶圆承载装置包括基座和多个晶圆支撑凸起，所述基座包括中心区域和围绕所述中心区域的第一环形区域，多个所述晶圆支撑凸起沿所述第一环形区域的圆周方向间隔分布在所述第一环形区域内，相邻的两个所述晶圆支撑凸起之间形成排气间隙，多个所述晶圆支撑凸起凸出于所述中心区域第一预设高度，所述第一预设高度大于零。
6.第二方面，本技术实施例公开一种半导体工艺设备，所公开的半导体工艺设备包括工艺腔室和上文中所述的晶圆承载装置，所述晶圆承载装置设置于所述工艺腔室内。
7.本技术采用的技术方案能够达到以下有益效果：
8.本技术实施例公开的晶圆承载装置通过对相关技术中的晶圆承载装置的结构进行改进，通过在第一环形区域的圆周方向上设置间隔分布地多个晶圆支撑凸起，从而使得第一环形区域能够通过多个晶圆支撑凸起对晶圆发挥承载作用，同时，由于晶圆支撑凸起凸出于中心区域的第一预设高度大于零，从而使得晶圆与中心区域之间能够形成泄压间隙，该泄压间隙与排气间隙连通，从而使得泄压间隙能够通过多个排气间隙较为容易地与泄压间隙之外的气体发生气体交换，用以提升泄压间隙中的气体的流动性。也就是说，本技术能够缓解晶圆与基座之间的线接触使得晶圆的下表面与基座之间的气体流通性较差，导致晶圆在工艺前后产生较大的位移偏差的问题。
附图说明
9.图1是本技术实施例公开的晶圆承载装置的截面图；
10.图2是图1的局部结构的放大示意图；
11.图3是本技术实施例公开的晶圆承载装置的基座的俯视图。
12.附图标记说明：
13.100-基座、110-中心区域、120-第一环形区域、121-环形斜面区域、122-环形凹陷区域、130-泄压间隙、140-第二环形区域、150-第一标志位、160-排气间隙；
14.200-晶圆支撑凸起；
15.300-晶圆；
16.400-第一导热凸起；
17.500-第二导热凸起。
具体实施方式
18.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
19.本技术的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便本技术的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施，且“第一”、“第二”等所区分的对象通常为一类，并不限定对象的个数，例如第一对象可以是一个，也可以是多个。此外，说明书以及权利要求中“和/或”表示所连接对象的至少其中之一，字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
20.下面结合附图，通过具体的实施例及其应用场景对本技术实施例公开的晶圆承载装置进行详细地说明。
21.如图1至图3所示，本技术实施例公开一种晶圆承载装置，所公开的晶圆承载装置用于承载晶圆300，所公开的晶圆承载装置包括基座100和多个晶圆支撑凸起200。
22.基座100包括中心区域110和围绕中心区域110的第一环形区域120，多个晶圆支撑凸起200沿第一环形区域120的圆周方向间隔分布在第一环形区域120内，相邻的两个晶圆支撑凸起200之间形成排气间隙160，多个晶圆支撑凸起200凸出于中心区域110第一预设高度，第一预设高度大于零。
23.也就是说，在本技术中，多个晶圆支撑凸起200能够对工艺过程中的晶圆300发挥支撑作用，在晶圆300支撑于多个晶圆支撑凸起200的情况下，由于晶圆支撑凸起200凸出于中心区域110的第一预设高度大于零，从而使得晶圆300的下表面与中心区域110之间能够形成泄压间隙130，该泄压间隙130与排气间隙160连通，从而使得泄压间隙130能够较为容易地通过相邻的两个晶圆支撑凸起200形成的多个排气间隙160与泄压间隙130之外的气体发生气体交换，从而能够提升泄压间隙130中的气体的流动性。
24.在本技术中，在晶圆承载装置承载晶圆300进行外延生长的工艺过程中，当晶圆承载装置所处的后文所述的工艺腔室的压强快速下降时，晶圆300的上表面具有较大空间，从
而使得晶圆300的上表面的压强能够较为快速地调整为工艺腔室的压强，同时，相邻的两个晶圆支撑凸起200形成排气间隙160的方式，使得晶圆300与基座100之间通过多个晶圆支撑凸起200从原本的线接触转变为点接触，用于提升泄压间隙130中的气体的流动性。
25.由于排气间隙160使得泄压间隙130中的气体的流动性提高，从而使得泄压间隙130能够较为快速地平衡晶圆300的上表面与下表面之间的压强差，从而使得晶圆300处于不稳定的悬浮状态的时间减少，进而使得晶圆300能够较为快速从悬浮状态转变为支撑于晶圆支撑凸起200上的稳定状态，进而能够有利于减小晶圆300在工艺前后产生的位移偏差，进而能够缓解由于晶圆300在工艺前后产生较大的位移偏差而影响外延生长工艺的均匀性，最终影响外延薄膜的质量的问题。
26.本技术实施例公开的晶圆承载装置通过对相关技术中的晶圆承载装置的结构进行改进，通过在第一环形区域120的圆周方向上设置间隔分布地多个晶圆支撑凸起200，从而使得第一环形区域120能够通过多个晶圆支撑凸起200对晶圆300发挥承载作用，同时，由于晶圆支撑凸起200凸出于中心区域110的第一预设高度大于零，从而使得晶圆300与中心区域110之间能够形成泄压间隙130，该泄压间隙130与排气间隙160连通，从而使得泄压间隙130能够通过多个排气间隙160较为容易地与泄压间隙130之外的气体发生气体交换，用以提升泄压间隙130中的气体的流动性。也就是说，本技术能够缓解晶圆300与基座100之间的线接触使得晶圆300的下表面与基座100之间的气体流通性较差，进而导致晶圆300在工艺前后产生较大的位移偏差的问题。
27.为使得泄压间隙130中的气体的流动性更好，在本技术实施例公开的晶圆承载装置中，所有的晶圆支撑凸起200距中心区域110的中心的距离均可以相等，中心区域110的中心与第一环形区域120的圆心重合，第一环形区域120的设置晶圆支撑凸起200的位置凸出于中心区域110。在此种情况下，多个晶圆支撑凸起200均分布于第一环形区域120的同一圆圈上，从而使得第一环形区域120可以通过多个晶圆支撑凸起200与晶圆300的边缘实现支撑配合，并且，可将第一环形区域120的设有晶圆支撑凸起200的位置处凸出于中心区域110的高度视为第二预设高度，从而使得泄压间隙130的宽度能够从原来的第一预设高度增加为第一预设高度与第二预设高度之和，从而能够进一步增大泄压间隙130的宽度，进而能够提升泄压间隙130中的气体的流动性。需要说明的是，泄压间隙130的宽度为晶圆300的下表面与中心区域110的之间的距离。
28.晶圆300在工艺过程中需要被加热，用于满足工艺需求。工艺腔室中布置有热场，热场中的温度能够通过基座100传递至晶圆300，为使得基座100对晶圆300在工艺过程中进行传热，在本技术实施例公开的晶圆承载装置中，晶圆承载装置还可以包括多个第一导热凸起400，多个第一导热凸起400间隔设置于中心区域110。在此种情况下，多个晶圆支撑凸起200与多个第一导热凸起400均具有导热能力，从而使得多个晶圆支撑凸起200能够将基座100上的热量传递至晶圆300的边缘区域，同时，多个第一导热凸起400能够将基座100上的热量传递至晶圆300的中间区域，进而使得基座100通过多个晶圆支撑凸起200与多个第一导热凸起400能够对晶圆300实现加热，用以满足晶圆300在工艺过程中对温度的需求。
29.晶圆300在工艺过程中由于受热和自身重力的原因，使得晶圆300的中间区域的形变量较大，晶圆300的边缘区域的形变量较小，为了使得第一导热凸起400在对晶圆300进行热量传递的同时，减小第一导热凸起400对工艺过程中的晶圆300产生的损坏。在进一步的
技术方案中，在中心区域110的圆心到中心区域110的边缘的径向方向上，第一导热凸起400的高度可以逐渐增加。
30.在上述情况下，将第一导热凸起400的高度设置为在中心区域110的圆心到中心区域110的边缘的径向方向上逐渐增加，能够适应晶圆300在工艺过程中为中间区域的形变量较大，逐渐到边缘区域的形变量较小的形变趋势，从而能够避免在中心区域110的圆心处设置高度较高的第一导热凸起400，而导致形变较大的晶圆300的部分与第一导热凸起400产生过度接触，即能够避免第一导热凸起400会对晶圆300产生较为集中的机械应力，进而导致晶圆300发生碎裂。
31.为了使得多个第一导热凸起400能够对晶圆300实现较好地传热作用，可针对晶圆300的具体形变量对第一导热凸起400的具体高度进行设置，从而使得晶圆300在发生形变后能够与第一导热凸起400进行不对晶圆300造成损坏的接触。可选的，具有最高高度的第一导热凸起400与晶圆300的下表面之间的最大距离可以为1-3mm。
32.为使得外延生长后的晶圆300能够适应性与动态随机存储器的生长区域相匹配，在一种可选的技术方案中，在第一方向(如图3中的y方向)上，多个第一导热凸起400自中心区域110的中心至边缘的分布密度可以递增，在第二方向(如图3中的x方向)上，多个第一导热凸起400自中心区域110的中心至边缘可以均匀分布，第一方向与第二方向相互垂直。在此种情况下，多个第一导热凸起400的密度分布方式与一种具体的动态随机存储器的工艺图形片的生长区域相匹配，从而使得第一导热凸起400的位置分布与动态随机存储器的工艺图形的分布点的位置相同，从而能够有利于后续实现工艺的便利性。
33.由于在上述方案中，第一导热凸起400在中心区域110的分布位置不均匀，为使得晶圆300上的器件分布点与第一导热凸起400在每次工艺过程均能够实现一一对应，可在基座100上设一个第一标志位150，在晶圆300上设一个第二标志位，从而在工艺开始时，将晶圆300设置于基座100上，且使得第一标志位150与第二标志位相对应，用以提升第一导热凸起400与晶圆300上的器件分布点的对应性。
34.由于工艺腔室中的热场分布不均，使得基座100的边缘区域的温度较低，基座100的中间区域的温度较高，从而使得在工艺过程中，晶圆300的中间区域的温度较高，晶圆300的边缘区域的温度较低。在本技术实施例公开的晶圆承载装置中，可选的，晶圆支撑凸起200的导热系数可以大于第一导热凸起400的导热系数。在此种情况下，具有较大导热系数的晶圆支撑凸起200能够对晶圆300的边缘区域的温度进行补偿。当然，在不需要对晶圆300的边缘的温度进行补偿的情况下，晶圆支撑凸起200的导热系数可以等于第一导热凸起400的导热系数。具体的，晶圆支撑凸起200与第一导热凸起400所使用的材料可以是石墨、碳化硅以及氮化硅等，本技术不对晶圆支撑凸起200与第一导热凸起400之间的导热系数的大小关系以及晶圆支撑凸起200与第一导热凸起400所使用的材料的具体种类进行限制。
35.为使得多个晶圆支撑凸起200对晶圆300的边缘的支撑能够增加泄压间隙130的宽度，在另一种可选的技术方案中，第一环形区域120包括可以环形斜面区域121，环形斜面区域121的较低的内侧端面与中心区域110相连，多个晶圆支撑凸起200设于环形斜面区域121内。
36.在上述情况下，由于环形斜面区域121的较低的内侧端面与中心区域110相连，从而使得环形斜面区域121的高度高于中心区域110所在平面的高度，此时，在环形斜面区域
121上设置晶圆支撑凸起200时，可设置高度较低的晶圆支撑凸起200便可满足所需的泄压间隙130的宽度。与此同时，可使得晶圆300的边缘与环形斜面区域121之间的晶圆支撑凸起200的高度较低，即可使得上文中所述的第一预设高度较小，从而使得晶圆300的边缘与环形斜面区域121之间的距离较近，从而有利于环形斜面区域121对晶圆300的边缘区域实现加热。
37.为使得晶圆300放置于基座100上的加工位置较为精确，在进一步的技术方案中，多个晶圆支撑凸起200可以沿环形斜面区域121的第一圆环均匀间隔分布。在此种情况下，由于将多个晶圆支撑凸起200均与晶圆300的外边缘实现支撑配合，从而使得第一圆环的圆心与晶圆300的圆心可以重合，进而使得晶圆300能够放置于基座100上的正中心的位置处，进而能够提升晶圆300在基座100放置的位置的准确性。
38.可选的，环形斜面区域121相对于晶圆300所在平面的倾斜角可以为2
°
～20
°
。在此种情况下，在环形斜面区域121的宽度一定的情况下，且在环形斜面区域121相对于晶圆300所在平面的倾斜角一定的情况下，能够得知环形斜面区域121高于中心区域110所在平面的具体尺寸，有利于技术人员根据所需要的泄压间隙130的宽度而对环形斜面区域121的倾斜角进行相应的选择设置。
39.在本技术实施例公开的晶圆承载装置中，第一环形区域120还可以包括环形凹陷区域122，环形凹陷区域122围绕中心区域110设置，且低于中心区域110，环形斜面区域121的较低的内侧边缘与环形凹陷区域122相连。在此种情况下，环形凹陷区域122由于低于中心区域110，从而使得环形凹陷区域122与晶圆300的下表面之间具有更大的空间，从而使得环形凹陷区域122与晶圆300之间的气体的流动性较好，从而能够进一步带动泄压间隙130中的气体的流动性，进而能够有利于提升晶圆300在平衡上下表面之间的压强差时的速率，进而能够进一步缓解晶圆300在工艺前后产生的位置偏差。
40.可选的，在本技术实施例公开的晶圆承载装置中，晶圆承载装置还可以包括多个第二导热凸起500，多个第二导热凸起500间隔分布于环形凹陷区域122，从而使得基座100能够通过多个第二导热凸起500向第二导热凸起500对应的晶圆300传递热量。
41.在进一步的技术方案中，为了对晶圆300进行更好地防护，基座100还可以包括第二环形区域140，第二环形区域140围绕环形斜面区域121设置，环形斜面区域121的较高的外侧边缘与第二环形区域140连接，环形斜面区域121的较低的内侧边缘邻近中心区域110。在此种情况下，第二环形区域140凸出于晶圆300，从而使得第二环形区域140能够防止悬浮状态的晶圆300掉落至基座100上时掉落至基座100之外。并且，可以设置第二环形区域140高于中心区域110，从而对晶圆300实现更好地防护，用于保证晶圆300设置于基座100上。
42.在本技术实施例公开的晶圆承载装置中，晶圆支撑凸起200可以为圆角凸起，圆角凸起具有用于支撑晶圆300的承载点，圆角凸起的承载点的切线(如图2所示的虚线)所在的方向为第三方向，第三方向与环形斜面区域121的表面之间的夹角可以为10
°
～15
°
。
43.在此种情况下，圆角凸起的表面的线条较为流畅，从而能够避免具有拐角的凸起对发生形变的晶圆300产生损坏。同时，由于晶圆300在工艺过程中会发生形变，而在晶圆300上的温度下降后，晶圆300发生的形变会发生一定程度的恢复，在晶圆300的形变进行恢复的过程中，晶圆300的边缘对圆角凸起的外表面具有推力，若第三方向与环形斜面区域121的表面之间的夹角过大，则会导致晶圆300在形变恢复的过程中对圆角凸起的外表面产
生的推力较大，而力的作用是相互的，在晶圆300对圆角凸起具有推力的时候，晶圆300内部也会产生相同大小的力，但是，由于晶圆300易碎，在上述推力大于晶圆300能够承受的力时，晶圆300较为容易发生碎裂。根据实验可得，本技术所述的第三方向与环形斜面区域121的表面之间的夹角范围，是晶圆300在形变恢复过程中能够避免发生碎裂的安全角度范围。
44.本技术实施例公开一种半导体工艺设备，所公开的半导体工艺设备包括工艺腔室和上文中所述的任意的晶圆承载装置，晶圆承载装置设置于工艺腔室内，从而使得晶圆承载装置在工艺腔室实现对晶圆300的加工。
45.需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。
46.上面结合附图对本技术的实施例进行了描述，但是本技术并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本技术的启示下，在不脱离本技术宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，均属于本技术的保护之内。