专利名称：接受器及其挡板的制作方法
技术领域：
本发明一般地是关于在半导体晶片上进行材料化学气态沉积时所用的接受器，特别是具有用来控制材料沉积厚度的挡板的接受器。
化学气态沉积是一种利用热能、等离子、紫外线或其它能源使化学气态物离解而形成稳定固态物的工艺。化学气态沉积广泛地用于在晶片表面上生长出外延层的半导体晶片的生产中，也用于在晶片上的多晶硅沉积，在半导体材料工业中外延是一种重要的工艺，用于获取所需的半导体材料的各种电学特性。例如，在重搀杂基片上生长轻搀杂的外延层可使CMOS器件由于基片的低阻抗而使其在闭锁抗扰性上达到最佳。此外，还可以获得诸如可精确控制搀杂物浓度轮廓及抗氧化等其它方面的优点。
利用化学气态沉积几乎可实现在任意方面上的外延生长，因为它是在半导体材料上生外延层的最灵活与费用最有效的方法，一般地说，化学气态沉积包括把带有气体载体(通常是氢气)的易挥发反应剂(例如，SiCl4，SiHCl3，SiHCl2或SiH4引入反应器中。在半导体材料上得到所需的外延生长还与温度有关。按照所使用的反应剂的不同，反应器中的温度可以950°到1250℃，产生沉积的环境必须清洁，其含氧量要低于1ppma。
化学气态沉积是在反应器中进行的，其中通入反应剂与气体载体或大体平行于半导体晶体的表面(水平或圆柱形反应器)或大体垂直于晶片表面(垂直反应器)。出于本领域普通技术上众所周知的原因，在工业中通常使用的是圆柱形或筒形反应器，筒形反应器中有带碳化硅涂层的石墨接受器，接受器通常为带壁的多角形管，壁上有大体是垂直地配置的用来接受半导体晶片的圆形槽。接受器各壁与垂直线略成倾斜以利于把晶片保持在上述槽中。反应剂和载体气体通常是从反应器顶部引入，且通常是先向下然后再向上流过对面侧的，由于气体与反应器壁及反应器中接受器转动的相互作用使得气态物流动变得十分复杂，但是反应剂流总是大体上平行于晶片表面的。
与筒形反应器的化学气态沉积相关的一个主要问题是保持在每个晶片上和保持在接受器上的各晶片之间的材料沉积层的厚度均匀问题，控制厚度均匀度的最通常的方法是调节气流，尽管通过温度调节所造成的变化较小，而且，业已发现在处理相当大的半导体晶片(例如，200mm直径的晶片)时这些调节对于获得均匀的厚度来说是不够的。特别是，会在各接受器壁的最下面槽中所夹持的大直径晶片的底部沉积上太多的材料。
在本发明的诸目标与特点之中，包括提供可以防止在筒形化学气态沉积反应器中的半导体晶片底部产生层厚堆积的接受器；提供一种接受器，它仅在晶片面积上即在要进行聚集的晶片面上产生有效的沉积层厚度；以及提供一种可用在现有反应器上并可经济地进行生产的接受器。
此外，还应注意的是在本发明的各种目标与特点中还包括提供一种能在接受器上安装的用于达到上述各种目标的挡板。
在后面部分地指明之后就会明了其它目标与特点了。
图1是筒形反应器的立体示意图，为显示本发明的接受器进行了局剖。
图2是示出反应器各附件的筒形反应器的立体示意图。
图3是示出以虚线表示的夹持在接受器上的半导体晶片的接受器正视图。
图4是接受器的顶视图。
图5是在接受器上形成的挡板部分折流器的底视图。
图6是折流器的右视视图。
图7是折流器的后视视图。
通过附图中诸视图的各部件来说明所述及各种相应的特性。
现在参照各附图，特别是图1与图2，序号10总体表示筒形反应器，它用于在半导体材料晶片表面上形成化学气态沉积材料层。筒形反应器包括一个石英钟罩12，(在相反位置上)有一上唇部14，它安装在环形基板16上并固定在该基板与序号18所指的气环的径向向外伸出的突缘17之间。气环至少局部地包容两个向钟罩12内导入气体的喷咀20，气体包括被分解而沉积在晶片上的反应剂和载体，该气体通过管线21而分配到喷咀20上。在钟罩底部形成排出废气的排出口22，容纳钟罩12的壳体24还包含热辐射灯26和用来控制施加于钟置腔内热量的热交换器28。
三角形的敷有硅层的石墨接受器(总体用30表示)悬挂在提升装置(总体用34示出)的石英吊具32上，该提升装置能把接受器放入或提出钟罩12，提升装置34包括支承着与气环18密接的密封板37的帽盖36，用以密封钟罩腔室，以及与该帽盖相连用以提升与放下帽盖的提升臂38，气洗挡板40悬挂在帽盖36上，使接受器30绕其纵轴线转动的驱动装置42和驱动装置的控制器44位于帽盖36的顶部，通过帽盖36连接的气洗管线46把清洗气从接受器30的大体中央部位导入，该筒形反应器10的结构除了在后面予以详述的接受器30之外均是在半导体材料生产工业中公知的，在此，只是相应地对其特点与工作进行一般描述。
现在，参照图3与图4，其所示出的接受器30包括三个壁面，它们由序号48表示，成三角形(广义地说，是多角形)配置，各壁48上有上部凹槽50与下部凹槽52，其尺寸可接纳相应尺寸的半导体晶片W。测试晶片槽53位于靠近接受器30的底部处，应该认识到，在每个壁48上只有一个凹槽或多于两个凹槽亦应属于本发明的范畴。各壁基本上垂直地配置，但自接收器的底部至顶部略向内倾斜，以使晶片靠在壁面上并保护在凹槽中。
图3中用虚线示出晶片以便露出凹槽50、52，凹槽50、52各包括一个总体为圆形，尺寸略大于其中所夹持晶片W的圆形部分54，绕圆形部分54的外周延伸着环形槽55。各凹槽的大致成蝴蝶结形部分56在沟槽55相对侧上沿圆形部分的上边缘延伸，圆形部分54和蝴蝶结部分56切入接受器30的壁中大致同深、沟槽55比圆形部分54和蝴蝶结部分稍微深一些。
从图3中可见，下凹槽50的蝴蝶结部分56的高度在中间逐渐缩至零，上凹槽52蝴蝶结部分的高度示向中间渐缩，但不为零，上凹槽50蝴蝶结部分56在中间的高度不缩至零。该蝴蝶结部分56有助于反应剂气体流向晶片W的上部，特别是沿晶片上边缘的各部位，即流向通过晶片中心线的垂直平面P的左右两侧，相邻壁48之间的接受器30的角部在垂直面中被返切而留下横向朝外的平面58，平面58可使该接受器30能装入钟罩12中，也有利于气体绕接受器30流动。
总体由60所示的挡板包括一个安装在接受器30底上的大体圆形板62和在各壁下的下凹槽52的下面从壁48向外的突出部，尽管板62在结构上是单一的，但也可以用几个从各自壁面伸出的相间的挡板，这也不脱离本发明的范畴，在每个壁上各设有一个大体相同的折流器64，折流器64用适宜的固紧件例如置于折流器底面68的孔66中的螺钉(未示出)安装在板62上，各折流器64紧靠其各自的壁48并位于下凹槽52之下，附图5～7中所示的有代表性的折流器64有总体为圆柱体的一个弦部形状，而且折流器64的背面70有与壁48互补的斜度，以使该背面能基本的其整个表面与该壁接合。
折流器64相对于下部凹槽52布置，使得折流器对称于各自的垂直于板62和相应壁48并通过该壁下部凹槽中心的平面P(图4)，在图4中可见到平面P的边缘，折流器64的上表面76位于下部凹槽52底部之下一段距离处，与位于下部凹槽中的半导体晶片W的底部区域BR所沉积的材料厚度相对应。虽然此处所描述的挡板60是接受器30的一部分，但应理解板62和折流器64可以分别制造，也可以是对现有接受器的改进。进而，还应认为不管是使用独立于其它部件的折流器64或板62都属于本发明的范畴。
在描述了本发明的接受器30的结构之后，再对其特殊应用加以简要说明，已经发现，在筒形反应器诸如此处所描述的筒形反应器10中但使用通常的接受器时，在直径200mm的半导体晶片上沉积外延层的厚度是不够均匀的，不能满足某些用途产品规格的要求，特别是又发现由反应剂气体所沉积的材料总是堆积在下部凹槽中晶片的底部，用常规控制方法来减少此部位厚度的各种努力不是不见效就是在晶片表面的其它部位产生相反的后果。
虽然射入钟罩12腔中的气流是很复杂的，总的看来可以认为从喷咀20射出的气体流撞到钟罩壁的后侧(如图1中的优势部位所见)并向下运动，然后上升到前侧，最后，气体通过钟罩12底部的排放口22排出，可以相信，在大部分时间里气体总是倾向于沉积在靠近钟罩12的底部，于是在接受器最下部凹槽中的晶片底部上产生所不希望的厚度增加。
挡板60使气流发生折射而离开在下部凹槽中的晶片W的底部区域BR，折流器64的形状有助使折流器的折流作用精确地汇集在所需位置上，即在下部凹槽52中晶片W的底部区域BR上，折流器64的前面74从平面P横向向外弯向其所邻接的壁48，以使从晶片W折射出气体量小于晶片底部区域BR折射出的量。然而，应该理解，折流器不是圆柱体一弦部而是其它形状时也是属于本发明范畴之内的，进而，这些其它形状可以是无向内渐缩而从晶片的底部区域BR横向向外延伸的形状，它们都末脱离本发明的范围。
板62和折流器64的存在还具有从在下部凹槽52中的晶片来看的温度效应，靠近晶片W的底部区域BR由挡板60引起的温度效应也能造成在该区域中材料沉积量的变化，最好不要把折流器64设置在太靠近下部凹槽52底部的位置上，对于此处所述的晶片直径为200mm的例子中，已经发现各折流器64的上表面76离开下部凹槽52底部的距离最好保持约0.75英寸的距离，折流器64与其相应的下部凹槽52靠得太近会引起晶片W上材料沉积层的滑移。
鉴于以上所述，可见本发明的几个目标业已达到，而且还能获得其它的有利的各种结果。
在不脱离本发明范围的情况下还可以对上述各种结构作出种种改变，而在上述说明书中与附图中所示的所有内容则意在说明问题而不是用于限定的。
权利要求
1.一种接受器，它在筒形反应器中支承着半导体晶片，以便在晶片上进行材料的化学气态沉积，该接受器包括总体配置成多角形的各壁，位于各壁上邻近壁的底部的下部凹槽，位于各壁的下部凹槽之下使筒形反应器中的部分气流从下部凹槽的底部区域及配置在下部凹槽中的半导体晶片的底部移开以阻碍材料在靠近半导体晶片底部沉积的挡板装置。
2.如权利要求1中提出的接受器，其中，上述挡板装置包括安装在接受器底部并从接受器的各壁向外延伸的板形件。
3.如权利要求2中提出的接受器，共中，上述挡板装置还包括各壁的折流器，该折流器大体位于板形件与下部凹槽之间。
4.如权利要求1中提出的接受器，其中，上述挡板装置包括各壁的折流器，折流器位于下部凹槽之下。
5.如权利要求4中提出的接受器，其中，每个折流器是相对于各自的垂直于板形件和相应壁并通过上述壁上下部凹槽中心的平面对称的。
6.如权利要求5中提出的接受器，其中，各折流器大体具有圆柱体的一个弦部的形状。
7.如权利要求4中提出的接受器，其中，各折流器具有与相应壁成面接触的表面，该表面具有与该壁斜度互补的斜度。
8.如权利要求4中提出的接受器，其中，各折流器向下离开相应壁上下部凹槽底部一段距离，此距离对应于沉积在下部凹槽中的半导体晶片底部区域的材料厚度。
9.如权利要求1中提出的接受器，其中，各壁的下部凹槽包括基本与其所夹持的半导体晶片尺寸对应的大体为圆形的部分，以及大体沿该圆形部分的上边缘延伸的另外部分。
10.如权利要求9中提出的接受器，其中，上述的另外部分位于沿接受器纵向延伸并通过该圆形部分圆心的平面的两侧，其高度尺寸随横向远离该纵向平面而增大。
全文摘要
一种在筒形反应器中夹持半导体晶片以在晶片上进行材料化学气态沉积的接受器，它有挡板，用以减少夹持在接受器中的最下部晶片底部所沉积的材料量，该挡板包括安装在接受器底部的板形件和接受器各壁用的折流器。各折流器具有圆柱形的一弦段形状，并在接受器的壁上最靠下的夹持凹槽之下紧贴接受器的相应壁地安装在板形件上。
文档编号H01L21/67GK1158492SQ9610506
公开日1997年9月3日 申请日期1996年4月17日 优先权日1995年4月18日
发明者兰斯·G·赫尔维格 申请人:Memc电子材料有限公司