具有支撑元件的衬托器的制造方法

文档序号:9793553
具有支撑元件的衬托器的制造方法
【专利说明】具有支撑元件的衬托器
[0001 ] 描述发明领域
[0002]本发明主要涉及具有用于接收将经受“外延生长”的基底的至少一个支撑元件的衬托器。
现有技术
[0003]外延生长和用于获得它的反应器已经已知许多年;它们基于被称作“CVD”(化学气相沉积)的技术。
[0004]其中它们被使用的技术领域是生产电子部件的技术领域;用于该应用的工艺和反应器是特定的,因为需要非常高质量的沉积层并且质量要求不断地在上升。
[0005]—种类型的外延反应器使用被插入反应室中并且支撑将经受外延生长的一个或更多个基底的“衬托器”(参见图1.1A中的参考数字10和1000);如已知的,基底可以完全是圆形的或常常具有“平坦面”(参见图1.1B中的基底1000)。
[0006]本发明事实上涉及这样的衬托器,其特别地用于碳化硅的高温(1550°C_1750°C)外延生长。
[0007]通常,具有热壁反应室的反应器用于碳化硅的高温外延生长;室和衬托器的加热通常借助于电磁感应或电阻来获得。
[0008]大部分现有技术(图1)涉及在多达1250°C的工艺温度下的硅的外延生长,并且涉及相应的反应器;事实上,仅仅最近,碳化硅的电子部件才开始略微地较广泛地使用。
[0009]频繁地,在用于碳化硅的高温外延生长的外延反应器中,衬托器全部由石墨制成并且全部借助于碳化硅的薄层的沉积被涂覆(在图1A中,虚线指示外部碳化硅和内部石墨之间的边界);此外,衬托器包括一个或更多个凹进部(参见图1A中的具有插入于其中的基底1000的单个凹进部),将被处理的基底被手动地插入该凹进部中并且经处理的基底从该凹进部被手动地取出;最后,衬托器被加载到具有将被处理的基底的反应室中并且从具有经处理的基底的反应室中被卸载。
[0010]概述
[0011]最近,鉴于在生长基底质量和生产工艺质量和速度方面的越来越严格的要求,本申请人认识到这样的解决方案也不再令人满意。
[0012]关于支撑体、基底的加热(较通常地,处理(treatment))和处理(handling)(手动处理或自动处理),较大的柔性是合意的。
[0013]此外,提高反应器的生产率是合意的,例如通过降低停机时间:理想地,反应器的整体操作时间应该奉献于将外延层沉积在基底上。
[0014]最后,合意的是,降低和/或简化反应器及其部件、特别地衬托器的维护。
[0015]因此,本申请人设定改进已知解决方案的目的。
[0016]这样的目的借助具有在所附的权利要求中陈述的技术特征的衬托器被大体上实现,所附的权利要求形成本公开内容的主要部分。
[0017]在本发明下的理念是使用将与衬托器的圆盘形主体组合的具有升高边缘的至少一个基底支撑元件;该升高边缘适于被用于处理支撑元件,并且因此处理被支撑的基底。此类支撑元件可以被耦合至框架;在这种情况下,框架还可以充当升高边缘。
[0018]这样的解决方案被认为主要用于外延生长反应器中;事实上,这是被本发明要求保护的另一方面。
[0019]本发明所要求保护的另外的方面是在用于外延生长的反应器的反应室中处理基底的方法,该反应室设置有用于支撑和加热基底的衬托器。根据这样的方法,衬托器被永久地放在室中;在生长之前,基底支撑元件或基底支撑元件和框架之间的耦合部被加载到室中;在生长期间,此类元件或此类耦合部被放在室中;在生长之后,此类元件或此类耦合部从室中被卸载。
[0020]附图清单
[0021]本发明根据结合附图考虑的以下详细描述将变得更明显,在附图中:
[0022]图1示出根据现有技术的衬托器的圆盘形主体的简化的剖视图和局部顶视图,其中基底被插入衬托器的凹进部中,
[0023]图2示出适于本发明的衬托器的圆盘形主体的第一实施例的示意性(剖视)图-该图明显地不是按比例的,
[0024]图3示出适于本发明的衬托器的圆盘形主体的第二实施例的示意性(剖视)图-该图明显地不是按比例的,
[0025]图4示出根据本发明的与框架耦合的、将与衬托器主体组合地使用的基底支撑元件的第一实施例的简化的剖视图,
[0026]图5示出根据本发明的将与衬托器主体组合地使用的基底支撑元件的第二实施例的简化的剖视图,
[0027]图6示出根据本发明的将与衬托器主体组合地使用的基底支撑元件的第三实施例的简化的剖视图,
[0028]图7示出根据本发明的将与衬托器主体组合地使用的基底支撑元件的第四实施例的简化的剖视图,
[0029]图8示出根据本发明的将与衬托器主体组合地使用的基底支撑元件的第五实施例的简化的剖视图,
[0030]图9示出根据本发明的将与衬托器主体组合地使用的支撑元件和框架的耦合部的实施例的简化的剖视图和局部顶视图(衬托器主体以简化的方式被部分地示出),
[0031]图10示出根据本发明的衬托器主体和基底支撑元件的第一组合的简化的、局部的剖视图,
[0032]图11示出根据本发明的衬托器主体和基底支撑元件的第二组合的简化的、局部的剖视图,
[0033]图12示出根据本发明的衬托器主体和基底支撑元件的第三组合的简化的、局部的剖视图,
[0034]图13示出根据本发明的衬托器主体和基底支撑元件的第四组合的简化的、局部的剖视图,
[0035]图14示出根据本发明的衬托器主体和基底支撑元件的第五组合的简化的、局部的剖视图,
[0036]图15示出根据本发明的衬托器主体和基底支撑元件的第六组合的简化的、局部的剖视图,
[0037]图16示出根据本发明的将与衬托器主体组合地使用的支撑元件和框架的耦合部的另一个实施例的简化的剖视图和局部顶视图(衬托器主体以简化的方式被部分地示出)_图9中的实施例的变体,
[0038]图17示出在图7中的基底支撑元件的变体的简化的剖视图和顶视图,并且
[0039]图18示出在图7中的基底支撑元件的变体的简化的剖视图。
[0040]此类描述和此类附图通过仅实施例的方式被提供并且因此是非限制性的。
[0041]值得注意的是,此类描述考虑了彼此独立的但可以有利地彼此组合的各种创新的概念(以及实施它们的方式)。
[0042]如容易地明显的,本发明(在所附的权利要求中定义本发明的主要的有利的方面)可以以各种方式被实施。
[0043]详述
[0044]图2和图3是示意性的;特别地,衬托器主体的尺寸被扭曲以突出它们的细节,并且为了简单起见,它们具有适于接收基底的单个区;事实上,衬托器主体可以具有适于接收基底的通常彼此相同的一个或更多个区。
[0045]有用地解释了,在许多附图中,相邻的部分被示出为仅被略微地间隔开以允许较好地观察它们的形状。
[0046]图2示出用于外延生长的反应器的衬托器,所述衬托器由整体由石墨制成的具有第一面和第二面的圆盘形主体20组成。主体通常被放置在反应室中以便是水平的,并且因此第一面对应于上面(并且在前部上)并且第二面对应于下面(并且在背部上)。第一面包括适于接收将经受外延生长的基底的圆形凹进部21(对应于该凹进部的空间大体上是薄的圆柱体),即盲孔。如在下文将是更明显的,凹进部可以直接地或间接地例如借助于支撑元件接收基底;自然地,在第一情况下的凹进部的尺寸小于在第二情况下的凹进部的尺寸。第一面因此暴露对应于凹进部21的底部的降低的上表面22和围绕凹进部21的升高的上表面23,同时第二面暴露下表面24。
[0047]升高的上表面23用碳化硅的暴露层27来涂覆。
[0048]下表面24的至少一部分用碳化硅的暴露层28来涂覆;在图2中,为了简化生产,层28完全涂覆表面24。
[0049]从而,衬托器的逐渐向外的弯曲可以大大地被限制;事实上,已经在经验上证实的是,归因于在上表面和下表面上的碳化硅的层的变形倾向于彼此补偿;这即使当使用用于碳化硅的外延生长的工艺的衬托器时也适用,进一步地,碳化硅被沉积在上表面上-自然地,还由于这样的进一步沉积而不能完全避免衬托器的逐渐变形。
[0050]关于来自凹进部21的底部的材料迀移的问题,存在两种可选择方案。
[0051]根据第一可选择方案(图2中所示的),整体降低的上表面22用石墨的暴露层来涂覆;此类层通常对应于圆盘形主体的石墨。事实上,材料的演变已经导致获得具有优良质量的石墨,并且因此由于石墨的可能的小的污染、特别是所包含的杂质不是有害的。
[0052]根据第二可选择方案(在图2中未示出),整体降低的上表面用碳化钽的暴露层来涂覆。事实上,碳化钽的升华在碳化硅的外延生长温度(1550°C_1750°C)下是可忽略的。此夕卜,被认为的是,完全由烧结的碳化硅制成衬托器,因为这些可能已经避免材料朝向叠加的基底迀移的实质问题或在使用期间变形的实质问题。然而,考虑到衬托器必须在给定的使用周期之后被替换的事实,这样的解决方案是相当昂贵的。
[0〇53] 举例来说,衬托器的圆盘形主体的大小可以是:直径200_400mm、厚度5-10mm、凹进
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