[发明专利]应用于外延生长的托盘和外延生长反应室

说明书

本发明提供了一种应用于外延生长的托盘和外延生长反应室。该托盘包括分立的第一组成部和第二组成部；第一组成部的中心区域设有贯穿的凹进部；第一组成部和/或第二组成部设有一个或多个沟槽，沟槽与托盘外侧面的空间及凹进部连通；第一组成部和第二组成部堆叠组合后在托盘内部形成导气通道。该托盘在外延生长反应过程中能够利用托盘中心区域上侧与托盘外侧的压力差，并利用文丘里原理，使得托盘上侧的一部分气体通过导气通道流动至托盘外侧，以此来增加托盘上方中心区域的气体流动速度，减少托盘上方中心区域气流的驻留，从而抑制托盘上方中心区域由于托盘旋转以及热浮力产生的对流及涡流现象，提升气体源的利用效率，提高晶片外延生长均匀性。

技术领域

本发明涉及半导体沉积技术领域，尤其涉及一种应用于外延生长的托盘和外延生长反应室。

背景技术

外延生长工艺是在高温的晶圆上输送反应气体，利用化学反应，在晶圆上生长一层薄膜。

图19为现有技术的一种外延生长设备的反应室600。在反应室600内的晶片托盘400上放置若干基片W，进气装置500与晶片托盘400相对设置，反应室600的下方设置有排气装置800。在外延生长过程中，反应气体沿路径900从反应室600的上方输送到晶片托盘400的表面上方，再沿着晶片托盘400的表面到达晶片托盘400的外边缘(沿着路径902)，最后沿路径904被排气装置800排出反应室600的内部。在外延生长过程中，晶片托盘400通常是旋转的，托盘表面的线速度与直径呈反比，越靠近中心位置的线速度越低，中心点处线速度为零。托盘的转动会对托盘上方的气流形成影响，由于托盘的中心区域的线速度低，因此在托盘中心上方区域的气流水平流速很低甚至为零，容易在托盘中心上方形成气体滞留区，在一定条件下会形成涡流，如图20所示。

当托盘温度升高时，托盘上方靠近托盘的气体比更上方的气体预先被加热，该部分气体会在热浮力的作用下向上运动产生对流，会加剧涡流的形成，降低托盘上方中心区域气体源的利用效率，对托盘上晶片的外延生长均匀性产生影响。

针对上述问题，通常采用的办法是在进气装置的中心区域增加吹扫气体的出气口，通过气流调整来抑制托盘上方中心区域的涡流产生，或者通过调整反应室中整体的流场来抑制涡流的产生。但上述方法均需通过调整气流的方式来抑制中心区域的涡流产生，调节方法费时费力，而且会缩小工艺调试窗口。

发明内容

本发明的目的在于提供一种应用于外延生长的托盘和外延生长反应室，用以抑制托盘上方中心区域由于托盘旋转以及热浮力产生的对流及涡流现象，改善现有技术中反应腔室内托盘上气体源利用率低、晶片外延生长均匀性低的问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种应用于外延生长的托盘，所述托盘包括分立的第一组成部和第二组成部，

所述第一组成部的上表面设有用于放置晶片的多个晶片承载区，所述第一组成部的中心区域设有贯穿的凹进部，所述中心区域为非晶片承载区，所述凹进部与所述托盘上表面侧的空间连通，

所述第一组成部下表面和/或所述第二组成部上表面沿所述托盘的径向方向设有一个或多个沟槽，所述沟槽与所述托盘外侧面的空间及所述凹进部连通，

所述第一组成部和所述第二组成部由上至下依次堆叠组合后在所述托盘内部形成导气通道，用于导通所述托盘上表面侧的空间和所述托盘外侧面的空间。

在一种可行的实施例中，所述凹进部为一个贯穿孔，所述贯穿孔的中心轴线与所述托盘的中心轴线重合，所述沟槽与所述贯穿孔连通。

在一种可行的实施例中，所述贯穿孔内设有第一导气件，所述第一导气件的外径小于所述贯穿孔的外径，所述贯穿孔与所述第一导气件之间形成环形通道，所述环形通道与所述托盘上表面侧的空间及所述沟槽连通。

在一种可行的实施例中，所述第一导气件的顶端与所述托盘上表面齐平，或者所述第一导气件的顶端凸出于所述托盘上表面。