外延生长设备的制作方法

本发明涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种外延生长设备。

背景技术：

现有技术里，在半导体器件制造技术中，外延生长设备广泛地被采用，例如在晶圆的表面通过外延生长形成外延层。通过外延生长的外延层可在导电类型、电阻率等方面与衬底不同，还可以生长不同厚度和不同要求的单晶层或多层单晶结构，从而大大提高器件设计的灵活性和器件的性能。在外延生长设备中，外延生长是通过将反应气体引入到晶圆上，执行加热以获得预定的温度，从而形成外延层。

在外延生长的过程中，晶圆需要在高达1000℃以上的高温环境下。因此，外延生长设备具有较高的要求，通常会设置反射层来反射热辐射从而保证加热效率。但是，由于外延生长设备长期在高温环境下使用，所述反射层的表面会在高温下的发生形变(例如熔化)，导致所述反射层的反射效率变差。因此，现有技术的反射层的使用寿命较短，需要对反射层定期进行处理，以维持其反射热辐射的效率。反射层的定期处理，提高了生产成本并降低了生产效率。

技术实现要素：

本发明的目的在于，通过提供一种外延生长设备解决反射层的使用寿命较短的问题。

为了解决上述问题，本发明提供一种外延生长设备，所述外延生长设备包括一反应室，所述反应室的内表面设有反射层，所述反射层上设有保护层。

优选的，所述外延生长设备还包括：反应腔、加热源和支撑平台，所述 反应腔设置在所述反应室内，所述加热源设置在所述反应室内并位于所述反应腔外，所述支撑平台设置在所述反应腔内，所述支撑平台用于支撑晶圆。

优选的，在所述外延生长设备中，所述反射层的材料为金。

优选的，在所述外延生长设备中，所述保护层的材料为氮化铝。

优选的，在所述外延生长设备中，所述氮化铝的厚度为800nm～1500nm。

优选的，在所述外延生长设备中，所述氮化铝通过物理气相沉积形成在所述反射层上。

优选的，在所述外延生长设备中，所述物理气相沉积为溅射镀膜方式。

优选的，在所述外延生长设备中，所述溅射镀膜方式采用铝作为靶材，采用氮气和氩气作为反应气体。

优选的，在所述外延生长设备中，所述反应腔的材料为石英。

优选的，在所述外延生长设备中，所述反应腔设置在所述反应室内的中心位置。

优选的，在所述外延生长设备中，所述加热源为卤素灯。

优选的，在所述外延生长设备中，所述加热源均匀分布在所述反应腔外。优选的，在所述外延生长设备中，所述支撑平台的材料为石墨。

优选的，在所述外延生长设备中，所述支撑平台上形成有一层氮化硅。

优选的，在所述外延生长设备中，所述支撑平台的中间设有一圆形槽。

优选的，在所述外延生长设备中，所述支撑平台为可旋转的支撑平台。

优选的，在所述外延生长设备中，所述反应室的材料为不锈钢。优选的，在所述外延生长设备中，所述反应室的外表面设有冷却装置。

本发明提供的外延生长设备，通过在反应室内表面的反射层上设置保护层，从而延缓所述反射层的表面在高温下的形变，因此延长了所述反射层的使用寿命，降低了生产成本，提高了生产效率。

附图说明

图1为本发明的实施例的外延生长设备的剖面结构示意图；

图2为本发明的实施例的氮化铝分子的结构示意图；

图3为本发明的实施例的氮化铝层分子的结构示意图；

图4为本发明的实施例的氮化铝层通过x射线衍射分析的分析示意图；

图5为本发明的实施例的氮化铝层的透明度与波长的关系示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、特征和优点能够更加明显易懂，请参阅附图。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。

如图1所示，本发明提供一种外延生长设备，包括一反应室10，所述反应室10的内表面设有反射层110，所述反射层上设有保护层120。

在本实施例中，优选的，所述外延生长设备还包括：反应腔20、加热源30和支撑平台40，所述反应腔20设置在所述反应室10内，所述加热源30设置在所述反应室10内并位于所述反应腔20外，所述支撑平台40设置在所述反应腔20内，所述支撑平台40用于支撑晶圆50。

优选的，所述反射层110的材料的金。金能够较好的反射热辐射，例如，金对红外线的反射能力接近100％，金的化学性质不活泼并且熔点高达1064℃，不容易与其它物质发生反应。

优选的，所述保护层120的材料为氮化铝。如图2所示，氮化铝的分子结构为具有六角的纤锌矿结构(wurtzitestructure)，以及如图3所示，氮化铝层的分子结构具有非常稳定的特征，氮化铝的熔点高达2500℃。在图2和图3中，黑色球体表示铝原子，白色球体表示氮原子，同时详细说明了氮化铝分子的结构包括铝原子与氮原子之间的角度和距离等数据。如图4所示，对氮化铝进行x射线衍射分析(phaseanalysisofxraydiffraction，xrd)得到的分析示意图，10所在面即为测试所在面，通过x射线衍射分析的衍射角度2θ(deg)的调整能够得到一峰强度(intensity,(a.u.))表明氮化铝的状态。如图5所示，氮化铝相对波长较长的热辐射具有较高的透 明度，从而使热辐射穿过氮化铝薄膜不会损失多少能量。

在具体的实施例中，氮化铝的熔点高于金的熔点，在加热过程中，形成的氮化铝层能够保持其结构并保持稳定，能够起到保护金层的作用，从而有效的防止金层在高温下的产生形变，解决金层在加热过程中快速损耗使用寿命的问题。氮化铝还具有良好的导热系数(2w/(m·k))，能使热量较快的传递防止热量聚集，并且氮化铝的维克氏硬度(vicker’shardness)为3500kgf/mm²，从而使氮化铝具备优秀的工业加工性能。

优选的，所述氮化铝层通过物理气相沉积(physicalvapordeposition，pvd)形成。优选的，所述物理气相沉积为溅射镀膜方式。优选的，所述溅射镀膜方式采用铝作为靶材，采用氮气和氩气作为反应气体。在具体的实施方式中，靶材铝基板在氮气和氩气的环境下，在电场力的作用下形成的氩离子轰击靶材铝基板，使铝与形成的氮离子生成氮化铝。优选的，所述氮化铝的厚度为800nm～1500nm，在此厚度范围内能起到较好的保护作用。

继续参考图1，优选的，所述反应腔20设置在所述反应室10内的中心位置，从而使所述反应腔20更好的接受通过反射层110反射的热辐射作用到所述反应腔20上，在具体的实施方式中，所述反应腔20是具有两端开口，用于通入反应气体，此外所述反应腔20为所述支撑平台40提供设置区域的结构(既图1中反应腔20的下面部分结构)，同时为所述反应腔20提供支撑。

优选的，所述加热源30均匀分布在所述反应腔20外，从而使所述反应腔20均匀受热。优选的，所述加热源30为卤素灯，卤素灯作为热辐射光源能产生大量的热量，具有较高的发光效率。在具体的实施方式中，所述加热源30是围绕所述反应腔20设置的，需要说明的是在图1中仅为了方便图示，表明所述加热源的灯是管状的，所述加热源的灯朝向方向采用了相互垂直的两种不同表现形式，在其它的实施方式中，可根据加热源30的形状合理的均匀分布在反应腔外，例如平行分布，交错分布或矩阵分布等分布方式。

在本实施例中，所述反应腔20的材料为石英，石英具有稳定的化学性质并且具有较高的熔点，从而具有的耐高温、热膨胀系数小、高度绝缘、耐 腐蚀的优点。优选的，所述支撑平台40的材料为石墨，石墨的熔点高达3850℃，石墨有良好的化学稳定性，能耐酸、耐碱和耐有机溶剂的腐蚀，石墨还有具较佳的可塑性方便加工成形。优选的，所述支撑平台40上沉积一层氮化硅，氮化硅的熔点高达1900℃，氮化硅材料具有热稳定性高、抗氧化能力强和耐化学腐蚀的特性，由于氮化硅是硅的化合物中性质较稳定的，适合直接与晶圆接触。优选的，所述支撑平台40的中间设有一圆形槽，既形成一环形支撑面，通过所述圆形槽来减少所述支撑平台40与晶圆50的接触面积。优选的，所述反应室10的材料为不锈钢，不锈钢便于工业加工，能够满足温度等工艺要求。

优选的，所述反应室10的外表面设有冷却装置60，通过所述冷却装置60来降低所述反射层的温度，从而防止所述反射层在高温下快速损耗使用寿命。在具体的实施方式中，所述冷却装置60采用水冷的方式，通过设置管路在所述反应室外，通过将水形成蒸汽使所述反应室10的温度降低，防止所述反应室10长期处于高温状态下降低使用寿命。所述支撑平台40为可旋转的支撑平台，通过可旋转的支撑平台带动晶圆50一起转动，从而使晶圆50更均匀的受热。在具体的实施方式可，所述支撑平台连接在一可转动的轴上，通过电机带动轴上的齿轮来实现旋转，在其它的实施例中，也可以采用电磁驱动等其它方式实现旋转。

本发明提供的外延生长设备，通过在反应室内表面的反射层上设置保护层，从而延缓所述反射层的表面在高温下的形变，因此延长了所述反射层的使用寿命，降低了生产成本，提高了生产效率。

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。