桶式炉和半导体制造方法
【专利摘要】本发明提供了一种桶式炉和半导体制造方法，适用于外延工艺，通过将吊杆的长度设置为300mm～350mm，并配合可拆卸的垫片一起使用，根据实际需要来增减吊杆上垫片的个数，可以调节基座的竖直方向的上下位置，使得上区和下区所承载的衬底在进行外延工艺时处于较佳的控温区域，从而进行过外延工艺后，衬底上的外延层具有均匀的厚度及电阻率，提高了产品良率。
【专利说明】桶式炉和半导体制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及半导体制造【技术领域】，特别涉及一种桶式炉和半导体制造方法。
【背景技术】
[0002]外延工艺是指在单晶衬底上生长一层单晶层，新生长的这一层称为外延层。外延工艺分为同质外延和异质外延两种。同质外延就是外延层和衬底材料相同，例如在娃衬底上外延硅。异质外延就是外延层和衬底材料不一致，例如在硅衬底上外延氧化铝。外延工艺广泛应用在双极器件、CMOS、硅基BiCMOS、锗硅BiCMOS和B⑶等器件的制造中。而对于批量生产这些器件需要解决的核心问题是产品参数的控制，要求参数具有稳定性、均匀性和可重复性。其中温度是外延工艺需要控制的重要参数之一，这是因为温度是影响外延层的电阻率和厚度的重要因素，如果温度控制不好，需要多次调整温度，导致生产成本增加，甚至会造成一批产品的报废。
[0003]现有的进行外延工艺所采用的桶式炉，主要包括腔体和设置于腔体内的基座，其中，基座用于承载衬底，基座上设置有承载衬底的承载区；所述承载区包括沿竖直方向依次划分的上区、中区、及下区。在进行外延工艺后，常常会出现上区和下区上所承载的衬底的外延层的电阻率和厚度不是很均匀的现象。
[0004]对于上述现象，本领域技术人员通常采用的解决方法有两种:方法一，只在承载区的中区放置有衬底进行外延工艺，此时上区和下区不承载衬底，这种方法的缺点是造成产能的极大浪费，一次仅能进行少量衬底的外延工艺。方法二，通过调节温度调节器或者调节腔体中气体喷嘴的角度来改善外延层的电阻率和厚度，但是这种方法的缺点是，无法满足所有工艺产品的需求，不能彻底避免上述现象的出现。
[0005]为了解决现有技术中进行外延工艺后，上区和下区所承载的衬底常常出现外延层的电阻率和厚度不是很均匀的现象，导致产品良率低的问题，本领域技术人员一直在寻找解决这一问题的有效方法。
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于提供一种桶式炉和半导体制造方法，以解决使用现有技术中的桶式炉在进行外延工艺后，常出现上区和下区所承载的衬底常常出现外延层的电阻率和厚度不是很均匀的现象，导致产品良率低的问题。
[0007]为解决上述技术问题，本发明提供一种桶式炉，所述桶式炉包括:腔体、设置于腔体内的基座、设置于所述基座上并与所述腔体连接的吊杆；其中，
[0008]所述吊杆的长度为300mm~350mm，并且其上设置有可拆卸的垫片。
[0009]可选的，在所述的桶式炉中，所述吊杆为中空的杆体，所述杆体内设置有温度测量
装直。
[0010]可选的，在所述的桶式炉中，所述吊杆包括第一吊杆、及与所述第一吊杆连接的第二吊杆。[0011]可选的，在所述的桶式炉中，所述第二吊杆的内径等于所述第一吊杆的内径；所述第二吊杆的外径大于所述第一吊杆的外径。
[0012]可选的，在所述的桶式炉中，所述第二吊杆的内径为42mm?46mm ;所述第二吊杆的外径为54?56mm。
[0013]可选的，在所述的桶式炉中，所述吊杆上固定有卡环。
[0014]可选的，在所述的桶式炉中，所述卡环的外径尺寸为76mm?79mm。
[0015]可选的，在所述的桶式炉中，所述垫片的形状为环形，并且所述垫片的内径尺寸大于等于所述第二吊杆的外径尺寸，并小于所述卡环的外径尺寸；其中，所述垫片的外径尺寸为 78mm ?114mm。
[0016]可选的，在所述的桶式炉中，所述垫片的厚度为IOmm?15mm。
[0017]可选的，在所述的桶式炉中，所述腔体、吊杆及垫片的材质均为石英。
[0018]可选的，在所述的桶式炉中，所述基座为中空的正棱台。
[0019]可选的，在所述的桶式炉中，所述基座上设置有承载衬底的承载区；所述承载区包括沿竖直方向依次划分的上区、中区、及下区。
[0020]本发明还提供一种半导体制造方法，所述半导体制造方法包括步骤:
[0021]提供如上所述的桶式炉、测试样品及衬底；
[0022]对测试样品进行外延工艺，在所述测试样品表面形成外延层；
[0023]对测试样品的外延层进行电阻率及厚度的测试；
[0024]根据所述外延层的电阻率及厚度的分布情况，估计基座沿竖直方向需要移动的距离；
[0025]根据所估计的距离调整吊杆上垫片的数量；
[0026]将调整过垫片数量的吊杆与所述基座组装；
[0027]在基座上放置所述衬底，对所述衬底进行外延工艺。
[0028]在本发明所提供的桶式炉和半导体制造方法中，通过将吊杆的长度设置为300mm?350mm，并配合可拆卸的垫片一起使用，根据实际需要来增减吊杆上垫片的个数，可以调节基座的竖直方向的上下位置，使得上区和下区所承载的衬底在进行外延工艺时处于较佳的控温区域，从而进行过外延工艺后，衬底上的外延层具有均匀的厚度及电阻率，提闻了广品良率。
【专利附图】
【附图说明】
[0029]图1是本发明一实施例中桶式炉的主视图；
[0030]图2是桶式炉中吊杆上设置有可拆卸垫片的结构示意图；
[0031]图3是本发明一实施例中半导体制造方法的流程图。
[0032]其中，图1-图2中:
[0033]腔体-10 ;基座_20 ；吊杆-30 ;第一吊杆-301 ;第二吊杆-302 ；卡环-303 ；塾片-40 ;温度调节器-50。
【具体实施方式】
[0034]以下结合附图和具体实施例对本发明提出的桶式炉作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
[0035]请参考图1及图2，其中，图1为本发明一实施例中桶式炉的主视图，图2为桶式炉中吊杆上设置有可拆卸垫片的结构示意图。如图1所示，所述的适用于外延工艺的桶式炉，包括:腔体10、设置于腔体10内的基座20、设置于所述基座20上并与所述腔体10连接的吊杆30 ;其中，所述吊杆30的长度为300mm?350mm，并且其上设置有可拆卸的垫片40。
[0036]进一步地，所述吊杆30为中空的杆体，所述杆体内设置有温度测量装置。从而可以监测腔体10每个空间位置的温度，若温度过高或过低，可以及时进行温度调控，有利于外延工艺最终的产品良率。
[0037]进一步地，所述吊杆30包括第一吊杆301、及与所述第一吊杆301连接的第二吊杆302 ;其中，所述第二吊杆302的内径等于所述第一吊杆301的内径；所述第二吊杆302的外径大于所述第一吊杆301的外径。将所述第一吊杆301的外径设置为小于所述第二吊杆302的外径，以便后期实现吊杆与腔体10的连接。
[0038]本实施例中，所述第二吊杆302的内径为42mm?46mm ;所述第二吊杆302的外径为 54 ?56mm。
[0039]进一步地，所述吊杆上固定有卡环303 ;所述卡环303固定在所述第二吊杆302上。本实施例中，所述卡环303的外径尺寸为76mm?79mm。具体的，在吊杆与基座20进行装配连接时，吊杆上固定的卡环303可以卡在基座20内部，有利于吊杆与基座20的稳固连接。
[0040]进一步地，所述基座20为中空的正棱台。
[0041]进一步地，所述基座20上设置有承载衬底的承载区；所述承载区包括沿竖直方向依次划分的上区、中区、及下区。
[0042]进一步地，所述垫片40的形状为环形，并且所述垫片40的内径尺寸大于等于所述第二吊杆302的外径尺寸，并小于所述卡环303的外径尺寸。较佳的，本实施例中的所述垫片40的外径尺寸为78mm?114mm ;所述垫片40的厚度为IOmm?15mm。
[0043]请参考图2，其为桶式炉中吊杆上设置有可拆卸垫片的结构示意图。如图2所示，在实际应用时，垫片40是套在吊杆上与卡环303接触，之后将套接有垫片40的吊杆穿过基座20的中空部分，使得垫片40卡在基座20内，从而改变基座20的竖直位置。
[0044]进一步地，所述腔体10、吊杆及垫片40的材质均为石英。由于受外延工艺的工艺需求，要求桶式炉具有耐高温，且在工艺进行时不引入设备上的杂质的特性，石英能够较好的满足上述要求，被选作本发明涉及的原材料。
[0045]本发明还提供一种半导体制造方法，请参照图3，其为本发明一实施例中半导体制造方法的流程图。如图3所示，具体包括以下步骤:
[0046]首先，执行步骤S10，提供如上所述的桶式炉、测试样品及衬底；
[0047]接着，执行步骤S20，对测试样品进行外延工艺；
[0048]接着，执行步骤S30，对测试样品的外延层进行电阻率及厚度的测试；
[0049]接着，执行步骤S40，根据所述外延层的电阻率及厚度的分布情况，估计基座20沿竖直方向需要移动的距离；
[0050]本实施例中，通常测试样品的外延层进行电阻率及厚度的测试结果表现为:承载区的上区或下区所承载的测试样品的电阻率及厚度分布不均匀。上述现象产生的原因主要是由于腔体10外部的温度调节器50对于基座20上的上区或者下区所承载的衬底给予的温度不如给中区的均匀所造成的，因此通过调整基座的竖直方向位置，将承载区的上区或者下区调整处于较佳的控温区，可以有效的避免上述现象的发生。
[0051]接着，执行步骤S50，根据所估计的距离调整吊杆上垫片的数量；
[0052]具体的，根据据测试样品的外延层的电阻率及厚度的分布情况，初步估计需要调整基座20沿竖直方向需要移动的距离；之后根据所估计的距离考虑在吊杆上是增加垫片40还是减少垫片40的数量。例如，当承载区的上区所承载的测试样品的电阻率及厚度出现分布不均匀时，可以考虑减少吊杆上垫片40的数量，从而使得与吊杆连接的基座20沿竖直方向向下移动，使得上区的位置下移至较佳的控温区，使得上区所承载的衬底能够获得符合要求的外延层。同理，对于承载区的下区所承载的测试样品的电阻率及厚度出现分布不均匀时，则可考虑增加垫片40的个数，来升高基座20的竖直位置，使得下区的位置上移至较佳的控温区，此时下区所承载的衬底能够获得符合要求的外延层。
[0053]接着，执行步骤S60，将调整过垫片数量的吊杆与所述基座组装；
[0054]接着，执行步骤S70，在基座上放置所述衬底，对所述衬底进行外延工艺。
[0055]综上，在本发明所提供的桶式炉和半导体制造方法中，通过将吊杆的长度设置为300mm?350mm，并配合可拆卸的垫片一起使用，根据实际需要来增减吊杆上垫片的个数，可以调节基座的竖直方向的上下位置，使得上区和下区所承载的衬底在进行外延工艺时处于较佳的控温区域，从而进行过外延工艺后，衬底上的外延层具有均匀的厚度及电阻率，提闻了广品良率。
[0056]上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。
【权利要求】
1.一种桶式炉，适用于外延工艺，其特征在于，包括:腔体、设置于腔体内的基座、设置于所述基座上并与所述腔体连接的吊杆；其中， 所述吊杆的长度为300mm?350mm，并且其上设置有可拆卸的垫片。
2.如权利要求1所述的桶式炉，其特征在于，所述吊杆为中空的杆体，所述杆体内设置有温度测量装置。
3.如权利要求2所述的桶式炉，其特征在于，所述吊杆包括第一吊杆、及与所述第一吊杆连接的第二吊杆。
4.如权利要求3所述的桶式炉，其特征在于，所述第二吊杆的内径等于所述第一吊杆的内径；所述第二吊杆的外径大于所述第一吊杆的外径。
5.如权利要求4所述的桶式炉，其特征在于，所述第二吊杆的内径为42mm?46mm;所述第二吊杆的外径为54?56mm。
6.如权利要求5所述的桶式炉，其特征在于，所述吊杆上固定有卡环。
7.如权利要求6所述的桶式炉，其特征在于，所述卡环的外径尺寸为76mm?79mm。
8.如权利要求7所述的桶式炉，其特征在于，所述垫片的形状为环形，并且所述垫片的内径尺寸大于等于所述第二吊杆的外径尺寸，并小于所述卡环的外径尺寸；其中，所述垫片的外径尺寸为78mm?114mm。
9.如权利要求8所述的桶式炉,其特征在于,所述垫片的厚度为IOmm?15_。
10.如权利要求1-9中任一项所述的桶式炉，其特征在于，所述腔体、吊杆及垫片的材质均为石英。
11.如权利要求1-9中任一项所述的桶式炉，其特征在于，所述基座为中空的正棱台。
12.如权利要求1-9中任一项所述的桶式炉，其特征在于，所述基座上设置有承载衬底的承载区；所述承载区包括沿竖直方向依次划分的上区、中区、及下区。
13.一种半导体制造方法，其特征在于，包括步骤: 提供如上所述的桶式炉、测试样品及衬底； 对测试样品进行外延工艺，在所述测试样品表面形成外延层； 对测试样品的外延层进行电阻率及厚度的测试； 根据所述外延层的电阻率及厚度的分布情况，估计基座沿竖直方向需要移动的距离； 根据所估计的距离调整吊杆上垫片的数量； 将调整过垫片数量的吊杆与所述基座组装； 在基座上放置所述衬底，对所述衬底进行外延工艺。
【文档编号】H01L21/02GK103985657SQ201410211465
【公开日】2014年8月13日 申请日期:2014年5月19日 优先权日:2014年5月19日
【发明者】苏建培, 张健, 丁海东 申请人:上海先进半导体制造股份有限公司