[发明专利]一种用于硅片的外延生长的基座、装置及方法

说明书

本发明实施例公开了一种用于硅片的外延生长的基座、装置及方法，涉及硅片外延生长技术领域，所述基座包括：用于承载所述硅片的圆盘形承载部；从所述圆盘形承载部径向向外延伸的环形周缘，其中，所述环形周缘中形成有多个通孔，使得所述环形周缘的开孔率从与所述硅片的100晶向对应的径向方向至与所述硅片的相邻于所述100晶向的110晶向对应的径向方向逐渐增大。通过本发明能够获得平坦度更好的外延硅片。

技术领域

本发明涉及硅片外延生长领域，尤其涉及一种用于硅片的外延生长的基座、装置及方法。

背景技术

硅片的外延生长工艺是半导体芯片制造过程中的一个重要工艺，该工艺是指在一定条件下，在经抛光的硅片上再生长一层电阻率和厚度可控、无晶体原生粒子（CrystalOriginated Particles，COP）缺陷且无氧沉淀的硅单晶层。硅片的外延生长主要包括真空外延沉积、气相外延沉积以及液相外延沉积等生长方法，其中以气相外延沉积的应用最为广泛。如果没有另外说明，本发明提及的外延生长都是指通过气相外延沉积完成的外延生长。

对于硅片的外延生长而言，平坦度是衡量外延硅片的质量的重要指标，而外延硅片的平坦度与外延层的厚度直接相关。在外延生长过程中，由卤素灯产生的反应腔室中的温度、硅源气体的浓度、硅源气体的流动速度等都会对外延层的厚度产生非常明显的影响。除此以外，硅片的晶向是影向外延层的厚度进而影响外延硅片的平坦度的另一个重要因素，以下对硅片的晶向以及晶向对外延层厚度的影响进行详细介绍。

参见图1，图1以（100）晶面的硅片W100为例示出了硅片的晶向。如图1所示，如果硅片W100的三点钟方向是0°/360°的径向方向并且是110晶向的话，则相对于0°/360°的径向方向顺时针旋转的90°、180°和270°的径向方向也为硅片W100的110晶向，而相对于0°/360°的径向方向顺时针旋转的45°、135°、225°和315°的径向方向为硅片W100的100晶向。也就是说，对于该硅片W100而言，4个110晶向与沿硅片的周向间隔90°分布的4个径向方向相对应，4个100晶向同样与沿硅片的周向间隔90°分布的4个径向方向相对应，而相邻的110晶向和100晶向沿硅片的周向间隔45°。

接着参见图2，图2示出了在使用常规的用于硅片的外延生长的基座的情况下，如图1中示出且直径为300mm的硅片W100在距离径向边缘1mm的位置处的边缘部位正面基准最小二乘/范围（Edge Site Frontsurface-referenced least sQuares/Range，ESFQR）结果。在图2中，横坐标表示图1中示出的硅片W100的径向方向的角度，纵坐标表示硅片W100在对应角度位置处的ESFQR值（单位为nm），该值可以反应出生长的外延层的厚度。如图2所示，在0°/360°、90°、180°和270°的径向方向上，硅片W100上生长的外延层的厚度为峰值，也就是说，硅片W100在110晶向的生长速率最大；从0°、90°、180°和270°的径向方向至45°、135°、225°和315°的径向方向以及从90°、180°、270°和360°的径向方向至45°、135°、225°和315°的径向方向，硅片W100上生长的外延层的厚度逐渐减小，也就是说，硅片W100的生长速率从110晶向至100晶向逐渐减小，这也在图1中通过带箭头的弧线示出，其中箭头方向表示生长速率减小方向；在45°、135°、225°和315°的径向方向上，硅片W100上生长的外延层的厚度为谷值，也就是说，硅片W100在100晶向的生长速率最小。而且如在现有技术中已知的，上述厚度差异在越靠近硅片的径向边缘的区域表现的越明显。

现有的一种改善外延硅片的平坦度的措施为，经由进气口将用于阻止外延层的沉积的刻蚀气体输送到反应腔室中，并且在硅片随着基座旋转的过程中，当硅片的生长较快区域经过进气口时，进气速率增大，而当硅片的生长较慢区域经过进气口时，进气速率减小。然而，在硅片的外延生长过程中，不可避免地需要改变工艺参数比如基座的转速，在这种情况下，需要随着转速的改变来相应地改变进气速率的变化，增大了工艺复杂程度。