加热装置、外延设备以及外延设备的控制方法与流程

本申请主要涉及半导体领域，尤其涉及一种加热装置、外延设备以及外延设备的控制方法。

背景技术：

1、化学气相沉积是指化学气体或蒸汽在基片表面反应合成涂层或纳米材料的方法。通常来说其原理为：承载气体携带气相反应物或是前驱物进入承载有基片的反应腔室中，位于反应腔室上侧和反应腔室下侧的多个加热灯管向反应腔室内输送热能，基片在高温状态下触发单一一种或是数种气体间的化学反应，进而产生固态沉积物沉积到基片表面上形成薄膜。

技术实现思路

1、本申请要解决的技术问题是目前的加热装置导致气体在预热区被不均匀加热的问题，该问题还进一步导致对薄膜沉积厚度难以精确控制。

2、为解决上述技术问题，本申请提供了一种用于半导体设备的加热装置，所述半导体设备具有反应腔室，所述反应腔室包括流体入口和流体出口，包括：若干上加热管，位于所述反应腔室的上方；若干下加热管，位于所述反应腔室的下方；其中，所述若干上加热管和所述若干下加热管都沿第一方向延伸设置，所述第一方向垂直于流体流动方向，所述流体流动方向是流体从所述流体入口流向所述流体出口的方向。

3、在本申请的一实施例中，所述若干上加热管和所述若干下加热管相互错开设置。

4、在本申请的一实施例中，所述若干下加热管的加热功率大于所述若干上加热管的加热功率，所述若干下加热管的加热功率分布对应于基片的目标温度分布，所述若干下加热管用以对所述基片的温度分布定下基础，所述若干上加热管用以对所述基片的温度分布进行调节。

5、在本申请的一实施例中，所述若干下加热管包括一个第一中间组和两个第一侧边组，所述第一中间组位于基片中部区域的下方，所述两个第一侧边组位于所述第一中间组的两边，所述第一中间组具有第一目标温度，所述两个第一侧边组分别具有第二目标温度和第三目标温度，其中，所述第一目标温度小于所述第二目标温度和所述第三目标温度。

6、在本申请的一实施例中，所述若干上加热管包括一个第二中间组和两个第二侧边组，所述第二中间组位于基片中部区域的上方，所述两个第二侧边组位于所述第二中间组的两边，所述第二中间组具有第四目标温度，所述两个第二侧边组分别具有第五目标温度和第六目标温度，其中，所述第四目标温度大于所述第五目标温度和所述第六目标温度。

7、在本申请的一实施例中，所述若干上加热管包括一个第二中间组和两个第二侧边组，所述第二中间组位于基片中部区域的上方，所述两个第二侧边组位于所述第二中间组的两边，所述第二中间组具有第四目标温度，靠近所述流体入口的第二侧边组具有第五目标温度，靠近所述流体出口的第二侧边组具有第六目标温度，其中，所述第五目标温度小于所述第四目标温度和所述第六目标温度。

8、在本申请的一实施例中，所述反应腔室内设置有托盘，所述托盘下方设置有升降轴，所述若干下加热管包括两个下加热管组，所述两个下加热管组分别位于所述升降轴的两侧，在每个所述下加热管组中，靠近所述升降轴的相邻下加热管之间具有第一间距，远离所述升降轴的相邻下加热管之间具有第二间距，所述第一间距小于所述第二间距。

9、在本申请的一实施例中，所述反应腔室内设置有托盘，所述托盘下方设置有升降轴，靠近所述升降轴的下加热管的加热功率高于远离所述升降轴的下加热管的加热功率。

10、在本申请的一实施例中，还包括若干加强件，所述若干加强件设置在所述反应腔室的壳体外周，相邻加强件之间具有间隔空间，所述若干上加热管和所述若干下加热管对应于所述间隔空间设置。

11、本申请为解决上述技术问题还提出一种外延设备，包括如上所述的加热装置。

12、本申请为解决上述技术问题还提出一种外延设备的控制方法，所述外延设备包括如上所述的加热装置，包括：控制所述若干上加热管和所述若干下加热管升温，且所述若干下加热管的加热功率大于所述若干上加热管的加热功率；获取基片的表面温度；当所述表面温度达到目标温度时，向所述反应腔室通入流体。

13、在本申请的一实施例中，所述若干下加热管包括一个第一中间组和两个第一侧边组，所述第一中间组位于基片中部区域的下方，所述两个第一侧边组位于所述第一中间组的两边，所述控制所述若干上加热管和所述若干下加热管升温的步骤包括：控制所述第一中间组的温度为第一目标温度，控制所述两个第一侧边组的温度分别为第二目标温度和第三目标温度，其中，所述第一目标温度小于所述第二目标温度和所述第三目标温度。

14、在本申请的一实施例中，所述若干上加热管包括一个第二中间组和两个第二侧边组，所述第二中间组位于基片中部区域的上方，所述两个第二侧边组位于所述第二中间组的两边，所述控制所述若干上加热管和所述若干下加热管升温的步骤包括：控制所述第二中间组的温度为第四目标温度，控制所述两个第二侧边组的温度分别为第五目标温度和第六目标温度，其中，所述第四目标温度大于所述第五目标温度和所述第六目标温度。

15、在本申请的一实施例中，所述若干上加热管包括一个第二中间组和两个第二侧边组，所述第二中间组位于基片中部区域的上方，所述两个第二侧边组位于所述第二中间组的两边，所述控制所述若干上加热管和所述若干下加热管升温的步骤包括：控制所述第二中间组的温度为第四目标温度，控制靠近所述流体入口的第二侧边组的温度为第五目标温度，控制靠近所述流体出口的第二侧边组的温度为第六目标温度，其中，所述第五目标温度小于所述第四目标温度和所述第六目标温度。

16、本申请的加热装置包括沿垂直于流体流动方向的第一方向延伸的若干上加热管和若干下加热管。前述上加热管和下加热管的设置形式使进入反应腔室的流体在预热区被均匀地加热，使流体沿第一方向没有温差，避免了流体温差对基片所在的反应区域(预热区下游)流场温度控制带来的不利影响，使反应区域的温度调节更简单。

技术特征：

1.一种用于半导体设备的加热装置，所述半导体设备具有反应腔室，所述反应腔室包括流体入口和流体出口，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的加热装置，其特征在于，所述若干上加热管和所述若干下加热管相互错开设置。

3.如权利要求1或2所述的加热装置，其特征在于，所述若干下加热管的加热功率大于所述若干上加热管的加热功率；所述若干下加热管的加热功率分布对应于基片的目标温度分布，所述若干下加热管用以对所述基片的温度分布定下基础，所述若干上加热管用以对所述基片的温度分布进行调节。

4.如权利要求3所述的加热装置，其特征在于，所述若干下加热管包括一个第一中间组和两个第一侧边组，所述第一中间组位于所述基片中部区域的下方，所述两个第一侧边组位于所述第一中间组的两边，所述第一中间组具有第一目标温度，所述两个第一侧边组分别具有第二目标温度和第三目标温度，其中，所述第一目标温度小于所述第二目标温度和所述第三目标温度。

5.如权利要求4所述的加热装置，其特征在于，所述若干上加热管包括一个第二中间组和两个第二侧边组，所述第二中间组位于所述基片的中部区域的上方，所述两个第二侧边组位于所述第二中间组的两边，所述第二中间组具有第四目标温度，所述两个第二侧边组分别具有第五目标温度和第六目标温度，其中，所述第四目标温度大于所述第五目标温度和所述第六目标温度。

6.如权利要求4所述的加热装置，其特征在于，所述若干上加热管包括一个第二中间组和两个第二侧边组，所述第二中间组位于所述基片的中部区域的上方，所述两个第二侧边组位于所述第二中间组的两边，所述第二中间组具有第四目标温度，靠近所述流体入口的第二侧边组具有第五目标温度，靠近所述流体出口的第二侧边组具有第六目标温度，其中，所述第五目标温度小于所述第四目标温度和所述第六目标温度。

7.如权利要求1所述的加热装置，其特征在于，所述反应腔室内设置有托盘，所述托盘下方设置有升降轴，所述若干下加热管包括两个下加热管组，所述两个下加热管组分别位于所述升降轴的两侧，在每个所述下加热管组中，靠近所述升降轴的相邻下加热管之间具有第一间距，远离所述升降轴的相邻下加热管之间具有第二间距，所述第一间距小于所述第二间距。

8.如权利要求1所述的加热装置，其特征在于，所述反应腔室内设置有托盘，所述托盘下方设置有升降轴，靠近所述升降轴的下加热管的加热功率高于远离所述升降轴的下加热管的加热功率。

9.如权利要求1所述的加热装置，其特征在于，还包括若干加强件，所述若干加强件设置在所述反应腔室的壳体外周，相邻加强件之间具有间隔空间，所述若干上加热管和所述若干下加热管对应于所述间隔空间设置。

10.一种外延设备，其特征在于，包括如权利要求1-9任一项所述的加热装置。

11.一种外延设备的控制方法，所述外延设备包括如权利要求1-9任一项所述的加热装置，其特征在于，包括：

12.如权利要求11所述的控制方法，其特征在于，所述若干下加热管包括一个第一中间组和两个第一侧边组，所述第一中间组位于基片中部区域的下方，所述两个第一侧边组位于所述第一中间组的两边，所述控制所述若干上加热管和所述若干下加热管升温的步骤包括：

13.如权利要求12所述的控制方法，其特征在于，所述若干上加热管包括一个第二中间组和两个第二侧边组，所述第二中间组位于基片中部区域的上方，所述两个第二侧边组位于所述第二中间组的两边，所述控制所述若干上加热管和所述若干下加热管升温的步骤包括：

14.如权利要求12所述的控制方法，其特征在于，所述若干上加热管包括一个第二中间组和两个第二侧边组，所述第二中间组位于基片中部区域的上方，所述两个第二侧边组位于所述第二中间组的两边，所述控制所述若干上加热管和所述若干下加热管升温的步骤包括：

技术总结本申请提供了一种用于半导体设备的加热装置、外延设备以及外延设备的控制方法。所述半导体设备具有反应腔室，所述反应腔室包括流体入口和流体出口，所述加热装置包括：若干上加热管，位于所述反应腔室的上方；若干下加热管，位于所述反应腔室的下方；其中，所述若干上加热管和所述若干下加热管都沿第一方向延伸设置，所述第一方向垂直于流体流动方向，所述流体流动方向是流体从所述流体入口流向所述流体出口的方向。本申请的加热装置避免了流体温差对基片所在的反应区域流场温度控制带来的不利影响，使反应区域的温度调节更简单。技术研发人员：罗际蔚,高培培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：2024/11/18