涂覆的衬托器和抗弯曲法
【专利说明】涂覆的衬托器和抗弯曲法
[0001 ] 描述发明领域
[0002]本发明涉及涂覆有碳化硅并且具有用于接收将经受碳化硅的“外延生长”的基底的至少一个区的衬托器，并且涉及用于在基底支撑元件的寿命期间(S卩，还在已经被用于碳化硅的外延生长的许多工艺之后)限制该基底支撑元件的向外弯曲的方法。
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(I550°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]在刚刚开始时，即数十年前，衬托器全部由石墨制成。
[0010]然而，在那时，发现石墨污染基底，因为存在于衬托器的石墨中的杂质在外延生长工艺期间部分地迀移到叠加的基底中。
[0011]因此，想到的是，通过沉积碳化硅的薄层来涂覆全部由石墨制成的衬托器(在图1A中，虚线指示外部碳化硅和内部石墨之间的边界)；涂层涉及衬托器的全部表面。这样的解决方案证明在这几十年期间、即大体上直到当前是令人满意的。
[0012]概述
[0013]最近，本申请人认识到，在碳化硅的高温外延生长的情况下，还鉴于生长的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，衬托器的与经受外延生长的碳化硅基底接触的碳化硅的层引起某些问题;第一个问题涉及基底倾向于粘至衬托器的事实;第二个问题涉及层中的碳化硅倾向于朝向叠加的基底迀移(假定首先发生升华并且然后发生凝固)的事实。
[0014]最近，本申请人因此想到用碳化钽的薄层代替碳化硅的薄层整体地涂覆全部由石墨制成的衬托器。
[0015]这样的材料的使用大体上解决了上文提及的两个问题;然而，新的问题已经出现；在碳化硅的外延生长的工艺期间，碳化硅不仅仅沉积在基底上，而且还沉积在暴露至前体气体的衬托器的面上，即在邻近于基底的衬托器的表面上(参见图17A);在衬托器的面上的碳化硅的逐渐累积(在工艺之后的工艺)引起衬托器的逐渐向外的弯曲(即，使得中心区相对于周边区升高-参见图17B);换句话说，在给定数目的外延生长工艺之后，衬托器是轻微地凸出的，即凸状的(参见图17B)。
[0016]衬托器的形状的此种变化产生对于反应器的操作和外延生长过程的质量和均匀性两者的问题。
[0017]本申请人因此设定了解决上文描述的问题的目的。
[0018]此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。
[0019]在本发明下的理念是预先使由石墨制成的衬托器仅部分地涂覆有碳化硅;为了接收将经受外延生长的基底，至少一个特定区被包括，该至少一个特定区可以相对于围绕它的衬托器的部分被降低，或被升高，或可能地甚至在相同水平。
[0020]因此，本发明的目的还是一种在基底支撑元件的寿命期间(S卩，还在已经被用于碳化硅的外延生长的许多工艺之后)避免该基底支撑元件(具体地，衬托器)的弯曲的方法。
[0021]附图清单
[0022]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:
[0023]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，
[0024]图2示出根据本发明的第一实施方案的衬托器的圆盘形主体的示意性(剖视)图_该图明显地不是按比例的，
[0025]图3示出根据本发明的第二实施方案的衬托器的圆盘形主体的示意性(剖视)图_该图明显地不是按比例的，
[0026]图4示出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，
[0027]图5示出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，
[0028]图6示出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，
[0029]图7示出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，
[0030]图8示出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，
[0031]图9示出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)，
[0032]图10示出衬托器主体和基底支撑元件的第一组合的简化的、局部剖视图，
[0033]图11示出衬托器主体和基底支撑元件的第二组合的简化的、局部剖视图，
[0034]图12示出衬托器主体和基底支撑元件的第三组合的简化的、局部剖视图，
[0035]图13示出衬托器主体和基底支撑元件的第四组合的简化的、局部剖视图，
[0036]图14示出衬托器主体和基底支撑元件的第五组合的简化的、局部剖视图，
[0037]图15示出衬托器主体和基底支撑元件的第六组合的简化的、局部剖视图，
[0038]图16示出衬托器主体和基底支撑元件的第七组合的简化的剖视图和顶视图，
[0039]图17示出(A)在外延反应器中被使用之前(其中碳化硅的随后沉积被示意性地示出)的平坦的衬托器平面和(B)在碳化硅的外延生长的一系列工艺之后弯曲的即凸出的衬托器的两个简化的剖视图(不按比例)，并且
[0040]图18示出在被用于外延反应器之前的轻微地反向弯曲(counter-curved)的衬托器的简化的剖视图(不按比例)。
[0041]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。
[0042]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)。
[0043]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。
[0044]详述
[0045]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。
[0046]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。
[0047]根据本发明的衬托器、特别是在图2和图3中的那些在被用于碳化硅的“外延生长”的工艺中之前即在将碳化硅的层沉积在待被处理的基底上的工艺中用对应的多个涂覆层来完整地产生。
[0048]图2示出用于外延生长的反应器的衬托器，所述衬托器由具有第一面和第二面的全部由石墨制成的圆盘形主体20组成。主体通常被放置在反应室内以便是水平的，并且因此第一面对应于上面并且第二面对应于下面。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。如下文将是更明显的，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。
[0049]升高的上表面23用碳化硅的暴露层27来涂覆。
[0050]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。
[0051 ]层27和层28在碳化硅的“外延生长”的工艺(S卩，将碳化硅沉积在待被处理的基底上的工艺)中使用衬托器之前被制造。
[0052]从而，衬托器30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。
[0053]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。
[0054]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。
[0055]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