半导体制程设备的制作方法

本申请涉及半导体制程领域，特别是涉及一种半导体制程设备。

背景技术：

1、金刚石是自然界已知硬度最高、热导率最高的材料，杨氏模量、弹性模量、声传播速度高，光学透过性好，具有宽禁带、高电子迁移率，室温化学稳定性好等特性，并且具有良好的生物相容性、优异的抗辐射性能，可用于高端刀具，高功率激光器的发射窗口，激光晶体、大功率紫外/红外光学仪器的镜头，生物传感器、高能粒子探测器，音响振膜等领域。

2、相关技术中，通常采用微波等离子体化学气相沉积法(mpcvd)来制备单晶金刚石，然而通过mpcvd方法制得的单晶金刚石的尺寸通常较小。这是由于等离子体环境中衬底的边缘和尖端放电比中间区域剧烈，边缘温度高于中央区域温度，金刚石长厚需要进行长时间生长，在长时间的生长过程中，基片和籽晶的边缘非常容易生长多晶金刚石，同时，随着时间的延长，多晶金刚石向中心蔓延，导致表面单晶金刚石面积缩小，甚至出现多晶金刚石覆盖单晶金刚石表面的现象，导致单晶金刚石无法继续生长；

3、随着多晶金刚石面积增大，可能会造成基片上的多晶金刚石剥落或者开裂，如出现这种情况，需要人为打断金刚石的生长，缩短一次性连续生长时间。

技术实现思路

1、本申请提供一种半导体制程设备，旨在解决相关技术中制得的单晶金刚石由于边缘多晶金刚石的生长导致单晶金刚石尺寸变小的问题。

2、为解决上述技术问题，本申请采用的一个技术方案是提供一种半导体制程设备，包括：

3、基台，包括主体和至少一承载部，其中，基台的至少一承载部用以放置半导体籽晶；

4、至少一冷却子结构，设置在主体内，且对应至少一承载部的下方；以及

5、至少一边缘冷却机构，对应设置在至少一冷却子结构内，且对应半导体籽晶的边缘处，以在基于半导体籽晶生长半导体材质时，藉由至少一边缘冷却机构调节控制半导体籽晶的边缘处的温度。

6、在一些实施例中，每个边缘冷却机构包括至少一边缘冷却回路，每个边缘冷却回路包括第一进液管、第一出液管、和环状边缘冷却连接管，其中，环状边缘冷却连接管设置在第一进液管和第一出液管之间，且对应放置的半导体籽晶的边缘处设置。

7、在一些实施例中，每个边缘冷却回路还包括第一流量调节阀，设置在对应的边缘冷却回路的第一进液管上，以调节边缘冷却回路中冷却液的流量。

8、在一些实施例中，每个边缘冷却机构进一步包括第一温度探测设备，设置在环状边缘冷却连接管中或者靠近环状边缘冷却连接管设置，以侦测边缘冷却回路中冷却液的温度。

9、在一些实施例中，本申请提供一种半导体制程设备还包括，至少一中心冷却机构，设置在基台的主体内，且对应半导体籽晶的中心处，以在基于半导体籽晶生长半导体材质时，藉由至少一中心冷却机构调节控制半导体籽晶的中心处的温度。

10、在一些实施例中，每个中心冷却机构包括至少一中心冷却回路，每个中心冷却回路包括第二进液管、第二出液管、和中心冷却连接管，其中，所述中心冷却连接管设置在第二进液管和第二出液管之间，中心冷却连接管的至少一部分对应放置的半导体籽晶的中心处或者靠近半导体籽晶的中心处设置。

11、在一些实施例中，每个中心冷却回路进一步包括第二流量调节阀，设置在对应的中心冷却回路的第二进液管上，以调节中心冷却回路中冷却液的流量。

12、在一些实施例中，每个中心冷却机构进一步包括第二温度探测设备，设置在中心冷却连接管中或者靠近中心冷却连接管设置，以侦测中心冷却回路中冷却液的温度。

13、在一些实施例中，至少一半导体籽晶边缘测温装置，对应至少一承载部承载的半导体籽晶的边缘处下方设置，以侦测半导体籽晶的边缘处的温度；和/或

14、半导体籽晶中心测温装置，对应至少一承载部承载的半导体籽晶的中心处下方设置，以侦测半导体籽晶的中心处的温度。

15、在一些实施例中，主体包括：

16、第一进液总管，连接至少一边缘冷却机构的第一进液管；

17、第一出液总管，连接至少一边缘冷却机构的第一出液管；

18、第一流量调节总阀，设置在第一进液总管上，以调节至少一边缘冷却机构中第一进液管冷却液的总流量；

19、第二进液总管，连接至少一中心冷却机构的第二进液管；

20、第二出液总管，连接至少一中心冷却机构的第二出液管；

21、第二流量调节总阀，设置在第二进液总管上，以调节至少一中心冷却机构中第二进液管冷却液的总流量。

22、在一些实施例中，半导体籽晶包括单晶金刚石籽晶。

23、本申请的有益效果是：本申请提供的半导体制程设备通过设置至少一边缘冷却机构对半导体籽晶的边缘处的温度进行调节控制，可以在半导体材质生长过程中使半导体籽晶的边缘温度和中心温度均匀化，由此可抑制半导体籽晶边缘处多晶的生长，降低因半导体籽晶的边缘处温度过高而导致边缘多晶生长的发生几率。还可以促进目标半导体结构(单晶金刚石生长)，增大单晶金刚石的面积，保护半导体籽晶单晶生长的稳定性，提升成品质量和成品良率。

技术特征：

1.一种半导体制程设备，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的半导体制程设备，其特征在于，

3.根据权利要求2所述的半导体制程设备，其特征在于，

4.根据权利要求2所述的半导体制程设备，其特征在于，

5.根据权利要求1所述的半导体制程设备，其特征在于，进一步包括：

6.根据权利要求5所述的半导体制程设备，其特征在于，

7.根据权利要求6所述的半导体制程设备，其特征在于，

8.根据权利要求6所述的半导体制程设备，其特征在于，

9.根据权利要求1所述的半导体制程设备，其特征在于，进一步包括：

10.根据权利要求5所述的半导体制程设备，其特征在于，所述主体包括：

11.根据权利要求1所述的半导体制程设备，其特征在于，

技术总结
本申请公开了一种半导体制程设备。半导体制程设备包括：基台，至少一冷却子结构和至少一边缘冷却机构。基台包括主体和至少一承载部，其中，基台的至少一承载部用以放置半导体籽晶；至少一冷却子结构设置在基台的主体内，至少一边缘冷却机构设置在对应至少一冷却子结构内且对应至少一承载部的边缘处，以在基于半导体籽晶生长半导体材质时，藉由至少一边缘冷却机构调节控制半导体籽晶的边缘处的温度。该半导体制程设备通过至少一边缘冷却机构对半导体籽晶的边缘处的温度进行调节控制保护半导体籽晶单晶生长的稳定性，提升成品质量和成品良率。

技术研发人员：范杰,张洁,魏浩胤,高玉强
受保护的技术使用者：湖南三安半导体有限责任公司
技术研发日：20230505
技术公布日：2024/1/15