沉积设备的制作方法

本申请主要涉及半导体领域，尤其涉及一种用于外延生长的沉积设备。

背景技术：

1、在半导体工艺中通常涉及加热处理。外延是制备碳化硅薄膜的一种重要的技术。碳化硅(sic)外延是指在衬底表面生长一层或数层碳化硅薄膜。sic具有熔点高、导热性好、不易击穿等优异的电学性质，是制作高频、大功率、耐高温和抗辐射电子器件的最佳材料。目前制备sic外延层的方法有：液相外延法、分子束外延生长法、磁控溅射法、升华外延法和化学气相沉积法(cvd)等。其中cvd最为常用，其具有生长速率高、便于控制、批量生产等优势。在cvd外延工艺中，衬底(晶圆)被置于反应腔中，通过加热和导入多种反应气体，使衬底表面发生化学反应产生欲沉积的薄膜。外延工艺对温度要求高，不仅需要将反应腔的温度加热到1000℃以上，还需要使衬底表面的温度具有一定的均匀性。因此，如何在高温下使衬底表面的温度保持均匀是亟待解决的问题。

技术实现思路

1、本申请要解决的技术问题是如何提高沉积设备中衬底表面的温度均匀性。

2、为解决上述技术问题，本申请提供了一种沉积设备，包括：感应线圈、感应生热单元和反应腔，其中，所述感应线圈设置在所述感应生热单元的外周，所述感应生热单元设置在所述感应线圈和所述反应腔之间，当所述感应线圈被通电时，所述感应生热单元感应生热从而加热所述反应腔，其中，所述感应线圈沿工艺气体的流动方向，在气体入口到气体出口之间依次包括第一线圈组、第二线圈组和第三线圈组，其中，所述第一线圈组、第二线圈组和第三线圈组分别具有第一内径、第二内径和第三内径，所述第二内径大于所述第一内径和所述第三内径。

3、在本申请一实施例中，所述感应生热单元包括设置在所述反应腔上方和/或下方的石墨加热环，所述感应线圈沿所述流动方向具有第一长度，所述石墨加热环沿所述流动方向具有第二长度，所述第一长度大于所述第二长度，并且所述石墨加热环位于所述感应线圈的竖直投影区域之内。

4、在本申请一实施例中，所述第一长度是所述第二长度的1.3-1.6倍。

5、在本申请一实施例中，所述感应线圈沿所述流动方向的中点与所述感应生热单元沿所述流动方向的中点对齐。

6、在本申请一实施例中，所述第二线圈组沿所述流动方向具有第三长度，所述第三长度是基片直径的1.2-1.4倍，在执行工艺时，所述基片位于所述第二线圈组的竖直投影区域之内。

7、在本申请一实施例中，所述第一内径和所述第三内径是基片直径的1.8-2.2倍。

8、在本申请一实施例中，所述第二内径沿所述流动方向先增大后减小，其中，所述第二线圈组中具有最大第二内径的线圈在流动方向的位置坐标在基片旋转中心附近。

9、在本申请一实施例中，所述第二线圈组中具有最大第二内径的线圈在流动方向的位置坐标位于基片旋转中心的靠近所述气体出口的一侧。

10、在本申请一实施例中，所述最大第二内径是所述第一内径或所述第三内径的1.15-1.35倍。

11、在本申请一实施例中，所述第二内径沿所述流动方向的变化趋势为线性或圆滑曲线型。

12、在本申请一实施例中，在所述感应线圈中，靠近所述气体入口一侧的部分感应线圈的平均内径小于靠近所述气体出口一侧的感应线圈的平均内径。

13、在本申请一实施例中，所述第一线圈组和所述第三线圈组串联设置，所述第二线圈组独立设置，所述沉积设备还包括第一中频电源和第二中频电源，所述第一中频电源连接所述第一线圈组和所述第三线圈组，用于向所述第一线圈组和所述第三线圈组提供独立控制的第一电流，所述第二中频电源连接所述第二线圈组，用于向所述第二线圈组提供独立控制的第二电流，其中，所述第一电流和所述第二电流的电流流向相同，所述第一中频电源和所述第二中频电源的频率相等，所述第一电流大于所述第二电流。

14、在本申请一实施例中，所述第一线圈组、第二线圈组和第三线圈组分别具有第一螺距、第二螺距和第三螺距，其中，所述第二螺距大于所述第一螺距和所述第三螺距，并且，所述感应线圈的圈数中心靠近所述气体入口。

15、在本申请一实施例中，所述第二线圈组中的所述第二螺距沿所述流动方向先增大后减小，所述第二线圈组中的最大螺距在所述流动方向上的位置位于基片旋转中心的靠近所述气体出口的一侧。

16、本申请的沉积设备通过对感应线圈的内径进行分段设置，使位于中段的第二线圈组的第二内径大于位于两端的第一线圈组的第一内径和第三线圈组的第三内径，从而可以使对应第二线圈组的反应腔内的单位面积磁通量减小，有利于降低相应位置处感应生热元件的生热量，进而减小基片相应位置的接收热量，减小基片表面的温度差，提高基片表面的温度均匀性。

技术特征：

1.一种沉积设备，其特征在于，包括：感应线圈、感应生热单元和反应腔，其中，所述感应线圈设置在所述感应生热单元的外周，所述感应生热单元设置在所述感应线圈和所述反应腔之间，当所述感应线圈被通电时，所述感应生热单元感应生热从而加热所述反应腔，其中，所述感应线圈沿工艺气体的流动方向，在气体入口到气体出口之间依次包括第一线圈组、第二线圈组和第三线圈组，其中，所述第一线圈组、第二线圈组和第三线圈组分别具有第一内径、第二内径和第三内径，所述第二内径大于所述第一内径和所述第三内径。

2.如权利要求1所述的沉积设备，其特征在于，所述感应生热单元包括设置在所述反应腔上方和/或下方的石墨加热环，所述感应线圈沿所述流动方向具有第一长度，所述石墨加热环沿所述流动方向具有第二长度，所述第一长度大于所述第二长度，并且所述石墨加热环位于所述感应线圈的竖直投影区域之内。

3.如权利要求2所述的沉积设备，其特征在于，所述第一长度是所述第二长度的1.3-1.6倍。

4.如权利要求1所述的沉积设备，其特征在于，所述感应线圈沿所述流动方向的中点与所述感应生热单元沿所述流动方向的中点对齐。

5.如权利要求1所述的沉积设备，其特征在于，所述第二线圈组沿所述流动方向具有第三长度，所述第三长度是基片直径的1.2-1.4倍，在执行工艺时，所述基片位于所述第二线圈组的竖直投影区域之内。

6.如权利要求1所述的沉积设备，其特征在于，所述第一内径和所述第三内径是基片直径的1.8-2.2倍。

7.如权利要求1所述的沉积设备，其特征在于，所述第二内径沿所述流动方向先增大后减小，其中，所述第二线圈组中具有最大第二内径的线圈在流动方向的位置坐标在基片旋转中心附近。

8.如权利要求1所述的沉积设备，其特征在于，所述第二线圈组中具有最大第二内径的线圈在流动方向的位置坐标位于基片旋转中心的靠近所述气体出口的一侧。

9.如权利要求7或8所述的沉积设备，其特征在于，所述最大第二内径是所述第一内径或所述第三内径的1.15-1.35倍。

10.如权利要求7或8所述的沉积设备，其特征在于，所述第二内径沿所述流动方向的变化趋势为线性或圆滑曲线型。

11.如权利要求1所述的沉积设备，其特征在于，在所述感应线圈中，靠近所述气体入口一侧的部分感应线圈的平均内径小于靠近所述气体出口一侧的感应线圈的平均内径。

12.如权利要求1所述的沉积设备，其特征在于，所述第一线圈组和所述第三线圈组串联设置，所述第二线圈组独立设置，所述沉积设备还包括第一中频电源和第二中频电源，所述第一中频电源连接所述第一线圈组和所述第三线圈组，用于向所述第一线圈组和所述第三线圈组提供独立控制的第一电流，所述第二中频电源连接所述第二线圈组，用于向所述第二线圈组提供独立控制的第二电流，其中，所述第一电流和所述第二电流的电流流向相同，所述第一中频电源和所述第二中频电源的频率相等，所述第一电流大于所述第二电流。

13.如权利要求1所述的沉积设备，其特征在于，所述第一线圈组、第二线圈组和第三线圈组分别具有第一螺距、第二螺距和第三螺距，其中，所述第二螺距大于所述第一螺距和所述第三螺距，并且，所述感应线圈的圈数中心靠近所述气体入口。

14.如权利要求13所述的沉积设备，其特征在于，所述第二线圈组中的所述第二螺距沿所述流动方向先增大后减小，所述第二线圈组中的最大螺距在所述流动方向上的位置位于基片旋转中心的靠近所述气体出口的一侧。

技术总结本申请提供了一种沉积设备，包括：感应线圈、感应生热单元和反应腔，其中，所述感应线圈设置在所述感应生热单元的外周，所述感应生热单元设置在所述感应线圈和所述反应腔之间，当所述感应线圈被通电时，所述感应生热单元感应生热从而加热所述反应腔，其中，所述感应线圈沿工艺气体的流动方向，在气体入口到气体出口之间依次包括第一线圈组、第二线圈组和第三线圈组，其中，所述第一线圈组、第二线圈组和第三线圈组分别具有第一内径、第二内径和第三内径，所述第二内径大于所述第一内径和所述第三内径。采用本申请的沉积设备可以提高基片表面的温度均匀性，提高薄膜质量。技术研发人员：卞达开,曾强,罗际蔚受保护的技术使用者：研微（江苏）半导体科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/2