外延生长装置的制作方法

本发明涉及半导体生长，尤其涉及一种外延生长装置。

背景技术：

1、外延生长是一项在衬底上生长一层外延薄膜的技术，常用的外延生长工艺为化学气相沉积法，具体是将作为反应原料的气体或蒸汽通入外延生长装置，外延生长装置具有用于容纳托盘的反应腔，反应气体或蒸汽在反应腔内进行化学反应，而后在托盘上的衬底表面上沉积形成一层外延薄膜。反应腔内部温度会直接影响沉积速率，若反应腔内部温度不均匀、反应腔不同区域之间的温度差异过大，则易引发外延薄膜的厚度均匀性不良以及沉积品质问题。

技术实现思路

1、鉴于此，本发明针对外延薄膜厚度均匀性差、沉积品质低的问题，提供一种能够提高外延薄膜品质与厚度均匀性的外延生长装置。

2、本发明提供的外延生长装置包括加热件与反应体，加热件设于反应体的周侧，反应体包括多个沿垒叠方向垒叠成垛的加热座，至少一个加热座包括抑热部与蓄热部，抑热部的壁厚小于蓄热部的壁厚，抑热部正投影于垒叠方向的垂直平面的图形形成抑热区，蓄热部正投影于同一个垒叠方向的垂直平面的图形形成旁侧区，抑热区与旁侧区按照横跨方向排布，横跨方向垂直于垒叠方向与反应体的轴向。

3、本发明的外延生长装置的有益效果是：

4、具有更小壁厚的抑热部获得了热量在其内部传导的速率增益，使承载托盘的加热座在更短时间内达到温度分布趋于均衡，以使托盘不同部位均匀受热，另一方面，更小的壁厚意味着抑热部积蓄的热量更少，抑热部向反应腔中所辐射的热量减少，改善了加热座局部表面向反应腔过量辐射热量而导致反应腔局部温度过高的情况，反应腔温度趋于均衡有利于反应腔内不同位置之间的反应速率区域均衡，最终实现托盘温度的均匀化和反应腔温度的均匀化，可提高外延薄膜在托盘上不同区域的厚度均匀性与沉积品质。

5、在其中一个实施方式中，至少一个加热座开设有匀热槽，抑热部与匀热槽沿垒叠方向依次对应设置，加热座未开设匀热槽的部分形成蓄热部。

6、如此设置，通过开设匀热槽以减少加热座局部的实体体积，从而减少加热座局部的蓄热量，使得抑热部向反应腔和托盘辐射出的热量减少。

7、在其中一个实施方式中，加热座包括位于垛顶的顶部加热座和位于垛底的底部加热座，

8、顶部加热座包括沿垒叠方向排布的第一热壁与第一辐射壁，第一热壁两侧分别设有第一反应腔与第一辐射壁，

9、底部加热座包括沿垒叠方向排布的第二热壁与第二辐射壁，第二热壁两侧分别设有第二反应腔与第二辐射壁，

10、匀热槽包括开设于第一热壁与第一辐射壁中至少一者的第一匀热槽；及/或，匀热槽包括开设于第二热壁与第二辐射壁中至少一者的第二匀热槽。

11、如此设置，第一匀热槽的开设使得顶部加热座的第一抑热部向第一反应腔辐射出的热量减少，从而能够改善第一反应腔内对应于第一抑热部的区域的温度出现异常过热的情形，第二匀热槽的开设使得底部加热座的第二抑热部向第二反应腔辐射出的热量减少，从而能够改善第二反应腔内对应于第二抑热部的区域的温度出现异常过热的情形。

12、在其中一个实施方式中，顶部加热座与底部加热座关于等分横切面对称，等分横切面平行于横跨方向且平行于反应体的轴向，并包含反应体的轴线。

13、如此设置，可以使第一反应腔内温度分布和第二反应腔内温度分布趋于相似一致，从而使上述两个反应腔的反应速率和沉积速率趋于相似一致，以使两个反应腔内所得到的沉积产物的厚度趋于相似一致。

14、在其中一个实施方式中，匀热槽包括开设于第一辐射壁的第一匀热槽，第一匀热槽贯通第一辐射壁的至少一侧。

15、如此设置，第一辐射壁向第一热壁局部所辐射的热量减少，可以使第一热壁上对应于第一匀热槽的局部区域的温度下降，从而可以使第一反应腔获得更有利于提升反应速率均匀性的温度分布。

16、在其中一个实施方式中，匀热槽包括开设于第二辐射壁的第二匀热槽，第二匀热槽贯通第二辐射壁的至少一侧。

17、如此设置，第二辐射壁向第二热壁局部所辐射的热量减少，可以使第二热壁上对应于第二匀热槽的局部区域的温度下降，从而可以使第二反应腔获得更有利于提升反应速率均匀性的温度分布。

18、在其中一个实施方式中，匀热槽包括开设于第一热壁的第一匀热槽，第一匀热槽不贯通第一热壁的两侧；及/或，匀热槽包括开设于第二热壁的第二匀热槽，第二匀热槽不贯通第二热壁的两侧。

19、如此设置，第一反应腔内的气态反应原料不容易扩散逃逸，第二反应腔内的气态反应原料不容易扩散逃逸。

20、在其中一个实施方式中，顶部加热座与底部加热座中至少一者开设有匀热槽，匀热槽被等分纵切面截断，等分纵切面平行于垒叠方向且平行于反应体的轴向，并包含反应体的轴线。

21、如此设置，抑热部和抑热部投影所形成的抑热区的位置更居中，更有利于缓解改善热壁沿横跨方向的中部部位过热、以及反应腔沿横跨方向的中部区域过热的问题，降低热壁中部部位与两旁部位的温度差，以及降低反应腔中部区域与两旁区域的温度差，改善反应腔内因过热而出现沉积不良。

22、在其中一个实施方式中，匀热槽包括开设于顶部加热座的第一匀热槽，抑热部包括形成于顶部加热座的第一抑热部，蓄热部包括形成于顶部加热座的两个第一蓄热部，第一抑热部位于两个第一蓄热部之间，并与第一匀热槽沿垒叠方向依次对应设置。

23、第一反应腔划分为对应于第一抑热部的中部区域和对应于蓄热部的两旁区域，托盘划分为对应于第一抑热部的中部部位和对应于蓄热部的两旁部位，如此设置，第一抑热部向第一反应腔中部区域所辐射的热量减少，改善了第一反应腔中部区域吸热过度而温度异常偏高的情况，第一反应腔中部区域和第一反应腔两旁区域的温差减小，托盘中部部位与托盘两旁部位的吸热量差异减小、温度趋于近似一致，可以提高外延薄膜在横跨方向上的厚度均匀性。

24、在其中一个实施方式中，匀热槽包括开设于底部加热座的第二匀热槽，抑热部包括形成于底部加热座的第二抑热部，蓄热部包括形成于底部加热座的两个第二蓄热部，第二抑热部位于两个第二蓄热部之间，并与第二匀热槽沿垒叠方向依次对应设置。

25、第二反应腔划分为对应于第二抑热部的中部区域和对应于蓄热部的两旁区域，托盘划分为对应于第二抑热部的中部部位和对应于蓄热部的两旁部位，如此设置，第二抑热部向第二反应腔中部区域所辐射的热量减少，改善了第二反应腔中部区域吸热过度而温度异常偏高的情况，第二反应腔中部区域和第二反应腔两旁区域的温差减少，托盘中部部位与托盘两旁部位的吸热量差异减小、温度区域近似一致，可以提高外延薄膜在横跨方向上的厚度均匀性。

26、在其中一个实施方式中，匀热槽沿反应体的轴向分布，其中

27、匀热槽沿反应体的轴向连续延伸；及/或，

28、加热座包括位于垛顶的顶部加热座，匀热槽包括开设于顶部加热座的第一匀热槽，第一匀热槽不贯通顶部加热座的两端。

29、如此设置，在反应体的轴向上的多个位置，均可实现托盘温度的均匀化和反应腔温度的均匀化，有利于提升热壁温度分布与反应腔温度分布在反应体轴向上的均匀性。

30、加热座包括位于垛底的底部加热座，匀热槽包括开设于底部加热座的第二匀热槽，第二匀热槽不贯通底部加热座的两端。

31、如此设置，加热座的两端能够保留更多热量，同时也能够向反应腔沿反应体轴向的两端辐射较多热量，而气态反应原料通过反应体端部的气体入口注入反应腔，因此反应体轴向两端获得更多热量后可提高气体入口的温度，有利于加快气态反应原料的反应进程。

32、在其中一个实施方式中，加热座包括顶部加热座、底部加热座、位于顶部加热座与底部加热座之间的至少一个中间加热座，至少一个中间加热座开设有匀热槽。

33、如此设置，中间加热座实现了材质精简和壁厚尺寸缩减，使中间加热座获得了热量在其内部传导速率的增益，也即中间加热座的导热速率提高，原本不容易被快速加热的中间加热座可以凭借更高的导热速率在更短时间内达到温度分布趋于均衡，克服或缓解了因集肤效应导致中间加热座边缘温度高、靠近中心的内部温度低的情况，从而可以提高托盘上不同部位的温度均匀性，防止托盘上的沉积产物出现边缘厚度与中心厚度不一致。

34、在其中一个实施方式中，匀热槽不贯通中间加热座的两侧；及/或，匀热槽沿反应体的轴向延伸以贯通中间加热座的两端中的至少一端。

35、在其中一个实施方式中，匀热槽沿反应体的轴向延伸以贯通中间加热座的两端。

36、如此设置，在反应体轴向上的任意位置，集肤效应所造成的中间加热座边缘温度高于中心内部温度的情况都能得到缓解。

37、在其中一个实施方式中，匀热槽的数量为多个，多个匀热槽沿横跨方向依次排布地开设于中间加热座。

38、如此设置，中间加热座的材料移除量更大、材质精简更充分、导热速率提升幅度更明显，热量由中间加热座边缘向中间加热座内部中心传导所需时间更短，因此可以更快地达到温度分布趋于近似一致。

39、在其中一个实施方式中，外延生长装置还包括保温件，保温件包括中间保温毡，中间保温毡设于开设在中间加热座的匀热槽内。

40、如此设置，中间保温毡可以阻隔中间加热座一侧的反应腔的温度对另一侧的反应腔的影响，从而防止中间加热座两侧的反应腔相互影响温度。

41、在其中一个实施方式中，中间加热座的材质电阻率大于顶部加热座的材质电阻率与底部加热座的材质电阻率中至少一者。

42、如此设置，当加热件通过电磁感应原理对反应体加热时，中间加热座能够产生更多的感应热量，使得原本不易被加热的中间加热座能够具有更高的发热量，从而更快地加热托盘。

43、在其中一个实施方式中，中间加热座的材质导热率大于顶部加热座的材质导热率与底部加热座的材质导热率中至少一者。

44、如此设置，中间加热座能够产生更多热量，从而更快地加热托盘。

45、在其中一个实施方式中，垒叠方向垂直于反应体的轴向。

46、如此设置，加热座的结构更简单、更容易获得、加热座彼此之间更容易垒叠安装以得到反应体。