在化學汽相澱積工藝中使用的改進的基座的製作方法
2023-09-19 15:25:00
專利名稱：在化學汽相澱積工藝中使用的改進的基座的製作方法
背景技術：
本發明涉及在化學汽相澱積工藝中使用的改進的基座。具體地，本發明涉及在外延澱積反應器和工藝中使用的具有多個孔的改進的基座，由此半導體晶片正面的自動摻雜以及半導體晶片背面上不連續的矽生長顯著減少或消除。
在通過切克勞斯基(Czochralski)法生長單晶矽的製造中，首先在帶或不帶摻雜劑的石英坩堝中融化多晶矽。多晶矽融化並且溫度均衡之後，籽晶浸在熔融體內，隨後提取形成單晶矽錠，同時旋轉石英坩堝。隨後單晶矽錠被切成各半導體晶片，半導體晶片要進行多個處理步驟，包括研磨/摩擦，腐蝕和拋光以製備正面具有鏡面光澤的成品半導體晶片。要製備用於器件製造的成品晶片，可以對晶片進行化學汽相澱積工藝例如外延澱積工藝，在晶片的正面上生長通常在約0.1和約200微米厚之間的矽薄層，由此器件可以直接製備在外延層上。常規的外延澱積工藝公開在U.S.專利No.5,904,769和5,769,942中。
外延澱積工藝通常由兩個步驟組成。第一步驟為半導體晶片裝載到澱積室內並放到基座上之後，在約1150℃向晶片的正面送入清潔氣體例如氫氣或氫氣/氫氯酸的混合物以「預烘焙」和清潔半導體晶片的正面，並除去該表面上的任何自然氧化物，使外延矽層連續和均勻地生長在正面上。在外延澱積工藝的第二步驟中，在約800℃或更高溫度下向晶片的正面送入汽相矽源例如矽烷或三氯矽烷並且在正面生長矽的外延層。在外延澱積工藝的兩個步驟期間，在外延澱積室中半導體晶片由基座支撐，基座在工藝期間通常旋轉，以確保均勻生長外延層。基座通常由高純度的石墨組成，並具有完全覆蓋石墨的碳化矽層，以減少高溫工藝期間從石墨釋放到周圍環境內的如鐵等汙染物的量。在外延澱積工藝中使用的常規基座在本領域中已公知，介紹在U.S.專利No.4,322,592，4,496,609，5,200,157和5,242,501中。
當常規的基座用在外延澱積工藝中時，晶片放到基座上的裝載期間，氣體截流在基座和晶片之間使晶片「浮起」並滑落到基座傾斜位置中。這導致不均勻的外延生長。此外，預烘焙步驟期間，如氫氣等少量清潔氣體在晶片和基座之間的晶片邊緣周圍流動並進入到晶片和基座之間的空間內。如果用氧化層例如低溫氧化層密封晶片的背面，那麼流動的氫氣不能充分地與氧化層反應，在層中產生針孔或不能完全除去氧化層。如果根據許多器件製造商的需要背面為腐蝕或拋光表面並且僅含有薄的自然氧化層，氫氣或氫氣/氫氯酸的混合物能完全除去清潔氣體在晶片周圍流動的背面外邊緣附近的自然氧化層，隨著腐蝕離開晶片的外邊緣在自然氧化層中產生針孔開口露出矽表面。這些針孔開口通常在晶片周圍形成環或「暈圈」。
在外延澱積工藝期間，少量的含矽源氣也流動在晶片和基座之間的晶片邊緣周圍，並進入到晶片和基座之間的空間內。如果晶片的背面被氧化物密封，那麼基本上抑制了矽膜的成核和生長。在自然氧化物已完全被清潔氣體腐蝕掉的區域中，生長平滑的矽連續層。然而在清潔氣體沒有完全除去自然氧化層並且形成針孔露出矽的區域中，含矽源氣能在針孔中澱積矽並在外延澱積期間在晶片背面上生成不均勻的矽膜。由此，對於具有僅有自然氧化層的腐蝕或拋光背面的晶片，預烘焙步驟期間在自然氧化層中產生的針孔導致背面上不連續的矽生長，在強光照射下顯得圖像模糊。晶片背面上的這種模糊或「暈圈」由直徑約0.5微米和約10納米高的小的矽生長點或突點組成。這些矽的突點散射光並導致模糊並且是不希望的，是由於它們會干擾機械影象和器件處理期間觀察晶片背面的光學高溫測量系統。
外延矽層的高溫生長期間遇到的另一問題是高溫預烘焙和外延生長步驟期間如硼或磷等摻雜劑原子向外擴散穿過半導體晶片的背面。採用常規的基座，從背面向外擴散的摻雜劑原子陷在基座和晶片自身之間並在晶片邊緣和基座之間朝晶片的正面滲出。這些摻雜劑原子引入並沾汙了生長的澱積層並降低了晶片邊緣附近的電阻率均勻性。如果使用例如低溫氧化物密封半導體晶片的背面，那麼摻雜劑原子基本上不會從背面向外擴散。然而，具有腐蝕或拋光背面的半導體晶片在外延澱積工藝期間會受到摻雜劑原子從背面向外擴散會導致正面不希望的自動摻雜。
現已提出幾種方法嘗試消除背面暈圈和自動摻雜。為消除背面暈圈，Nakamura(日本待審專利申請No.JP11-16844)公開了在將晶片裝載到外延反應室內之前對背面進行至多10天的去除氟化氫和/或高溫氫退火步驟。工藝增加了額外的處理步驟，極大地增加了複雜性和澱積工藝的成本。Deaton等人(U.S.專利No.5,960,555)公開了一種利用沿晶片邊緣的內置槽的基座將淨化氣體引導流向晶片邊緣防止正面反應源氣滲入到晶片背面的方法。該工藝需要大量修改現有的外延澱積室，並增加了淨化氣體流使淨化氣體溢出到正面並與源氣混合，使所得外延膜退化。
為減少自動摻雜，Hoshi(日本待審專利申請No.JP11-87250)公開了在基座的邊緣使用真空吸引排出基座邊緣上的硼摻雜劑並防止自動摻雜。該工藝影響了晶片邊緣的均勻性和厚度，並且需要大量修改現有的外延澱積系統。Nakamura(日本待審專利申請No.JP10-223545)公開了一種改進的基座，在基座的邊緣上有狹縫，由此向外擴散的摻雜劑原子被下壓穿過狹縫並進入到排氣裝置內。該方法也使大量的澱積氣體排到晶片的背面下面，導致以前介紹過的暈圈效應並且過早腐蝕了排氣系統，存在安全性的問題。
到目前為止，現有技術沒有公開令人滿意的外延澱積工藝期間控制半導體背面上暈圈效應以及與摻雜劑從背面向外擴散相關的自動摻雜問題的方法。由此，在半導體工業中需要一種簡單、低成本的有效措施以解決外延澱積工藝期間的暈圈效應和半導體晶片正面不希望的自動摻雜。
因此，簡而言之，本發明涉及一種在化學汽相澱積工藝中使用的裝置，其中外延層生長在半導體晶片上。該裝置包括按規定尺寸製作和構形以支撐半導體晶片的基座。基座的表面具有約0.2開口/cm2和約4開口/cm2之間的開口密度，該表面通常與晶片相對地並排設置，以使流體穿過。
本發明還涉及一種在化學汽相澱積工藝中使用的裝置，其中外延層生長在半導體晶片上。該裝置包括按規定尺寸製作和構形以支撐半導體晶片的基座。該基座的表面具有約0.5開口/cm2和約2開口/cm2之間的開口密度，該表面通常與晶片相對地並排設置，以使流體穿過。該裝置還包括一種支撐基座和晶片的旋轉裝置，加熱元件、環繞基座周邊的邊緣環、以及進氣口和出氣口。
本發明還涉及在半導體晶片上生長外延矽層的工藝。工藝包括將清潔氣體引入到含有晶片的外延澱積室內，由此氣體平行於正面和反面流動，並接觸晶片的正面和基本上整個背面，以從表面上除去自然氧化層。清潔氣體之後，含矽源氣引入到澱積室內，在正面上生長外延矽層。
本發明的其它目的和特點部分將很顯然，部分在下文中指出。
圖2為本發明的改進基座的俯視圖。
圖3為外延反應室，示出了沿圖2的線1-1面截取的本發明的改進基座。
圖4為本發明的改進基座的截面圖。
圖5為本發明的改進基座的截面圖。
在所有圖中對應的參考數字表示對應的部件。
優選實施例的詳細說明根據本發明，現已發現利用引入具有多個開口的改進基座的外延澱積室可以製造在正面上有外延矽層的高質量半導體晶片。有利的是，改進的基座基本上消除了裝載期間的「浮動」，允許流體朝晶片背面輸送和離開晶片背面，使外延澱積工藝的預烘焙步驟中使用的清潔氣體基本上接觸半導體晶片的整個背面，並化學地除去了基本上整個自然氧化層，由此在外延層生長期間，當源氣接觸半導體晶片背面時，生長了光滑連續的矽層，顯著減少或消除了背面上的暈圈效應。此外，改進的基座使含在半導體晶片中的摻雜劑原子在外延澱積工藝期間從晶片的背面向外擴散，被淨化氣體流從晶片正面帶走並進入到排氣裝置內，使大量摻雜劑不會從晶片和基座邊緣滲出並接觸正面導致正面不希望的自動摻雜。
現在參考附圖，特別是
圖1，示出了本發明的改進基座2的剖面圖。改進基座2具有內環形架22，能夠支撐具有正面6和背面8的半導體晶片4。改進基座2具有多孔面9，帶有多個孔或開口10，11，12，13，14，16和18以及晶片起模針(lift pin)孔21。在這裡術語開口和孔可以互換，都指多孔面9中的開放通路。具有開口的多孔面9直接位於半導體晶片4下。這裡所使用的術語「多個」是指兩個或多個孔。在施加覆層之前在改進的基座2中鑽出孔10，11，12，13，14，16和18。在外延澱積工藝的預烘焙步驟期間，孔10，11，12，13，14，16和18使清潔氣體基本上接觸半導體晶片4的整個背面8，使清潔氣體反應並除去半導體晶片4背面8上的所有自然氧化物。接觸基座2的內環形架22的半導體晶片4的部分背面8也基本上被清潔氣體腐蝕，是由於氣體在晶片和基座之間滲出，基本上完全除去了背面上的自然氧化層。從背面8上除去自然氧化層顯著減少或消除了半導體晶片背面上的任何暈圈效應，是由於在外延生長工藝期間在晶片和基座之間滲出並接觸背面8的任何源氣光滑並連續地生長在矽表面頂部。孔10，11，12，13，14，16和18使外延澱積工藝的高溫清潔步驟和外延澱積步驟期間從半導體晶片4的背面8向外擴散的摻雜劑原子穿過孔排入到淨化氣體或氫氣流內或從半導體晶片4的正面6離開進入到排出系統內。由此，在外延澱積工藝期間顯著減少了正面的自動摻雜。
現在參考圖2，示出了具有內環形架22和具有多個孔的多孔面24的改進基座2的俯視圖。在外延澱積工藝期間和之後，多孔面24上的晶片起模針孔28，30和32使改進的基座2下的起模針(未示出)將半導體晶片升起和降低到改進基座上和離開改進基座。邊緣環26環繞改進基座2的周邊，並在整個外延澱積工藝期間被使用以確保半導體晶片上溫度均勻，由此在晶片上不會形成溫度梯度並負面地影響澱積工藝。邊緣環26通常具有4釐米到約10釐米的直徑，大於改進基座2的直徑，邊緣環26由具有碳化矽或玻璃碳覆層的高純度石墨組成。
本發明的改進基座2可以按尺寸製作和構形，以便基座的內環形架22可以容納任何直徑的半導體晶片，例如150毫米，200毫米以及300毫米的晶片。改進的基座可以由常規的材料構成，例如高純度石墨，並具有覆蓋石墨的碳化矽或玻璃碳層，以減少高溫外延澱積工藝期間從石墨釋放到周圍環境內的汙染物量。構成基座的石墨通常至少約99％，優選至少約99.9％，最好至少約99.99％的純石墨。此外，石墨優選含有少於約20ppm總量的金屬，例如鐵、鉬、銅和鎳更優選地少於5ppm總量的金屬，例如鐵、鉬、銅和鎳。覆蓋石墨的碳化矽或玻璃碳覆層通常具有約75微米和約150微米之間，優選約125微米的厚度。
直接位於半導體晶片下改進基座的多孔面中的孔優選具有的直徑使在基座中鑽出孔之後附加到基座的碳化矽或玻璃碳覆層基本上不會堵住或塞住孔從而限制流體流過。本領域的技術人員應該理解通常稱做通孔的開口可以是方形、狹縫、鑽石形或允許流體流過的其它任何形狀。開口優選具有約0.1毫米和約3毫米之間的寬度，較優選在約0.1毫米和約1毫米之間，最優選在約0.5毫米和約1毫米之間。如果開口為圓形，開口的寬度限定為開口的兩個角之間的最大距離或直徑。孔設置在改進基座上，使外延澱積工藝的預烘焙步驟期間使用的清潔氣體接觸並腐蝕半導體晶片的基本上整個背面。約0.5毫米和約4釐米之間，較優選約2毫米和約2釐米之間，最優選約6毫米和約1.5釐米之間改進基座的孔間距使清潔氣體基本上接觸半導體晶片的整個背面，由此可以腐蝕背面上基本上所有的自然氧化物。基座表面上的開口面積的總的百分比為基座總面積的約0.5％和約4％之間，較優選為基座總面積的約1％和約3％之間。基座表面優選具有約0.2孔/cm2和約4孔/cm2之間的密度，較優選在約0.8孔/cm2和約1.75孔/cm2之間的密度。這裡使用的密度是指均勻或不均勻的密度。
通常優選改進基座中的孔具有較小而且實用的直徑，不會使碳化矽或玻璃碳覆層限制流體流過孔到達半導體晶片的背面。如果基座中的孔鑽得太大，那麼由於背面上局部溫度不均勻在晶片正面產生納米形貌問題。通過位於半導體晶片下面的加熱燈直接照射背面，改進基座中的大直徑孔導致半導體晶片背面上產生熱點或冷點。這些熱點或冷點在半導體晶片的正面上形成溫度梯度，導致半導體晶片正面上不均勻的外延矽生長。不均勻的外延層生長顯著降低了晶片質量。在改進基座上將孔以傾斜角鑽入基座內，進一步減少了由加熱燈直接照射背面以及形成熱點或冷點導致正面上不均勻外延生長的可能性，仍然可以使氣體穿過基座並接觸背面，使摻雜劑向外擴散從背面離開。要進一步減少通過穿過孔直接照射晶片在半導體晶片上形成熱或冷點以及產生溫度梯度的可能性並減少或消除由起模針孔引起的任何熱或冷點，可以調節和調整半導體晶片上和下的加熱燈的燈功率比，以使燈的加熱平衡。
本發明的改進基座可以作為用於化學汽相澱積例如外延澱積工藝的裝置的一部分。現在參考圖3，示出了使用本發明的改進基座36的外延生長工藝期間使用的外延反應室34。改進基座36安裝到可旋轉支撐裝置58和59上，並按尺寸製作和構形以在外延澱積工藝期間在內環形架42上支撐半導體晶片。半導體晶片38與改進基座36中多孔面49中的孔44，45，46，47，48，49和51間隔開。起模針孔62使起模針(未示出)穿過改進基座36的多孔面9到達半導體晶片38，由此在外延澱積工藝之前和之後將半導體晶片38放置到改進基座36上和提升離開改進基座36。在外延澱積室34還包括位於改進基座36上和下的加熱燈陣列50和52，外延澱積期間分別用於加熱。外延澱積的預烘焙步驟期間，進氣口54和56引入清潔氣體，由此清潔氣體被引入到半導體晶片38上和下，以幫助去除半導體晶片38正面和背面62上的自然氧化物。外延生長步驟期間，進氣口54引入在晶片38上流動的含矽源氣，進氣口56在晶片38下引入氫氣或惰性氣體接觸半導體晶片38的背面，將向外擴散的摻雜劑原子從正面帶走。如圖3所示，注入到外延澱積室內的氣體與半導體晶片的正面和背面平行流動。這種流動方式使注入氣體接觸正面並通過基座表面中的孔穿過基座接觸晶片的背面。由於氣流平行於而不是垂直於半導體表面流動，顯著減少或消除了由晶片邊緣和環形架的之間氣體滲出造成半導體晶片離開環形架並且變形的可能性。從進氣口54和56引入到室34內的氣體從室34通過排氣口64排出。
在清潔步驟期間，改進基座中的孔使清潔氣體穿過改進基座和基本上接觸半導體晶片的整個背面，由此通過清潔氣體除去背面上存在的自然氧化物。從背面上除去自然氧化物使光滑連續的外延矽層在外延層生長期間生長在與源氣接觸的半導體晶片背面上的任何部分，由此基本上消除了在背面上形成任何暈圈。此外，改進基座中的孔使惰性氣體或氫氣接觸晶片的背面接觸，由此從晶片表面帶走清潔步驟和外延生長步驟期間從背面向外擴散的摻雜劑原子並送入排氣裝置內，由此基本上減少了從晶片正面自動摻雜的可能性。
包含以上介紹的本發明的改進基座的外延反應室可以用於澱外延積工藝的清潔和生長步驟。在根據本發明的外延澱積工藝中，外延矽層生長在半導體晶片的正面上。在本發明的優選實施例中，在環境壓力下將矽晶片引入到外延澱積室內，在約1000℃和約1300℃之間的溫度，在約1升/分鐘和約50升/分鐘之間，優選在約10升/分鐘和約20升/分鐘之間的流速下，清潔氣體例如氫氣或氫氣和鹽酸的混合物被引入到室內至少約10秒鐘，以除去半導體晶片正面和背面上的自然氧化層。
一旦在從半導體晶片的正面和背面上除去自然氧化層之後，斷開清潔氣體，調節反應室內的溫度到約600℃和約1200℃之間，以約1升/分鐘和約20升/分鐘之間的流速將含矽源氣例如矽烷或二氯甲矽烷引入到半導體晶片的正面上足夠的時間，在半導體晶片的正面上生長外延矽層，厚度約0.1和約200微米之間，優選約1和約100微米之間。同時，含矽源氣引入到半導體晶片正面上的澱積室內，以約1升/分鐘和約50升/分鐘之間，優選約10升/分鐘和約20升/分鐘之間的流速，將氣體例如氮氣、氬氣、氫氣、它們的混合物或源氣引入到半導體晶片背面下，由此淨化氣體接觸半導體晶片的背面，從背面帶走向外擴散的摻雜劑原子到排氣口。本優選實施例顯著減少或消除了任何背面的暈圈效應，減少了正面的自動摻雜。雖然在環境壓力下進行優選的外延澱積工藝，但減壓化學汽相澱積也在本發明的範圍內。
在本發明的另一實施例中，改進基座可以按尺寸製作和構形以使半導體晶片直接位於多孔面上，省卻了圖1所示的內環形架22。現在參考圖4，示出了半導體晶片直接位於多孔面上的改進基座的剖面。半導體晶片70的背面76直接位於改進基座74的多孔面72上。雖然晶片70的背面76直接接觸多孔面72，但在改進基座74下流動的氣體能夠通過孔78，80，82，84，86，88和90穿過多孔面72並基本上接觸晶片70的整個背面76。
在又一實施例中，圖4所示本發明的改進基座可以進一步修改，使多孔面72構形成盤形或圓頂形，僅使半導體晶片的外邊緣接觸改進基座。現在參考圖5，示出了半導體晶片直接位於基座多孔面上的改進基座的剖面。半導體晶片70的背面76直接位於改進基座74的多孔面72上。使多孔面72構形成盤形或圓頂形，使半導體晶片70的外邊緣92和94直接接觸多孔面72和背面76的剩餘部分，或者晶片70不直接接觸多孔面72。使用期間，孔78，80，82，84，86，88和90使流體流過晶片的背面。
本領域的技術人員應該理解，本發明的改進基座可以與多種類型的澱積反應室一起使用，包括筒型、扁平型和小型分批處理反應器，而與使用的基座的形狀無關。
鑑於以上，可以看出實現了本發明的幾個目的。可以在本發明的範圍內對以上介紹的改進基座進行各種修改，以上說明中包含的所有內容旨在說明示例而不是限定。
權利要求書(按照條約第19條的修改)1.一種在半導體晶片上生長外延矽層的工藝，半導體晶片具有正面和背面，該工藝包括將清潔氣體引入到含有半導體晶片的外延澱積室內，由此使清潔氣體平行於半導體晶片正面和背面流動，並接觸半導體晶片的正面和基本上整個背面，以從半導體晶片的正面和背面上除去自然氧化層；以及將含矽源氣引入到外延澱積室內，在半導體晶片的正面上生長外延矽層，同時將淨化氣體引入到外延澱積室內以從半導體晶片的正面上除去從半導體晶片的背面向外擴散的摻雜劑原子。
2.根據權利要求1的工藝，其中外延層在約0.1微米和約200微米厚之間。
3.一種在化學汽相澱積期間支撐半導體晶片的基座，其中外延矽層生長在半導體晶片上，半導體晶片具有正面和背面，該基座包括多孔面，通常與基座支撐的半導體晶片的背面相對地並排設置，以使流體穿過基座接觸半導體晶片的背面，多孔面具有約0.2開口/cm2和約4開口/cm2之間的開口密度；以及環繞基座周邊的邊緣環。
4.一種在化學汽相澱積期間支撐半導體晶片的基座，其中外延矽層生長在半導體晶片上，半導體晶片具有正面和背面，該基座包括多孔面，通常與基座支撐的半導體晶片的背面相對地並排設置，以使流體穿過基座接觸半導體晶片的背面，多孔面具有約0.2開口/cm2和約4開口/cm2之間的開口密度，多孔面上的開口面積的總百分比在約0.5％和約4％之間。
5.根據權利要求4的基座，其中多孔面上的開口面積的總百分比在約1％和約3％之間。
6.根據權利要求4的基座，其中構形基座以與基座的至少部分多孔面間隔開的關係支撐半導體晶片。
7.根據權利要求4的基座，還包括多孔面中的起模針孔，使起模針穿過基座。
8.根據權利要求4的基座，其中開口具有約0.1毫米和約3毫米之間的直徑。
9.根據權利要求4的基座，其中開口具有約0.1毫米和約1毫米之間的直徑。
10.根據權利要求4的基座，其中開口具有約0.5毫米和約1毫米之間的直徑。
11.根據權利要求4的基座，其中開口間距在約2毫米和約2釐米之間。
12.根據權利要求4的基座，其中多孔面具有約0.8開口/cm2和約1.75開口/cm2之間的開口密度。
13.根據權利要求4的基座，其中構形基座使基座支撐的半導體晶片直接位於多孔面上。
14.一種在室中支撐半導體晶片的裝置，室具有內部空間，引導氣體流入室內部空間的進氣口，以及從室內部空間排出氣體的排氣口，晶片具有正面和背面，所述裝置包括按規定尺寸製作和構形以在室的內部空間內支撐其上半導體晶片的基座，基座具有開口密度約為0.5開口/cm2和約2開口/cm2之間的多孔面，多孔面通常與半導體晶片的背面相對地並排設置，並暴露到室的內部，以使氣體流入穿過多孔面接觸半導體晶片的背面，並進一步向外流出穿過多孔面藉助它的排氣口排出，同時半導體由基座支撐。
15.根據權利要求14的裝置，還包括室內部空間內支撐基座的支架，使基座的多孔面基本上暴露到在室內部空間流動的氣體。
16.根據權利要求15的裝置，其中在室內部空間內支架可旋轉，以在室內旋轉基座。
17.一種在外延澱積工藝中使用的裝置，其中外延矽層生長在半導體晶片上，半導體晶片具有正面和背面，該裝置包括
限定了內部空間的澱積室，具有引導氣體流入室內部空間的進氣口，以及從室內部空間排出氣體的排氣口；基座設置在室內部空間內，並具有多孔部分，多孔部分其內具有從基座的第一面延伸穿過達到基座第二面的開口，按規定尺寸製作和構形基座以支撐半導體晶片使半導體晶片的背面與基座的多孔部分的第一面相對設置；以及在室內支撐基座的基座支架，使基座的第二面暴露到室的內部，以幫助所述氣體自由地向內穿過基座的多孔面接觸半導體晶片的背面，並進一步向外流出穿過基座的所述多孔面藉助室的排氣口從它中排出。
18.一種用氣體處理半導體晶片背面的工藝，半導體晶片具有正面和背面，該工藝包括將晶片裝入基座內，基座設置在室內部空間內，基座具有多孔部分，多孔部分其內具有從基座的第一面延伸穿過達到基座第二面的開口，所述裝載步驟包括將晶片裝入基座內，使晶片的背面與基座的多孔部分的第一面相對設置；在室內部空間內支撐基座，使基座的第二面暴露到室的內部空間；引導氣體流入室內部空間以有助於所述氣體自由地向內穿過基座的多孔面接觸半導體晶片的背面，以處理所述背面，以有助於所述氣體進一步向外流出穿過基座的所述多孔面進入室的內部空間內；以及從室的內部空間內排出所述氣體。
19.根據權利要求18的工藝，還包括隨著引導氣體流入室的內部空間，在室的內部空間內旋轉基座。
權利要求
1.一種在化學汽相澱積工藝中使用的裝置，其中外延矽層生長在半導體晶片上，半導體晶片具有正面和背面，該裝置包括按規定尺寸製作和構形以支撐半導體晶片的基座，基座具有開口密度約為0.2開口/cm2和約4開口/cm2之間的表面，該表面通常與半導體晶片相對地並排設置，以使流體穿過接觸半導體晶片的背面。
2.根據權利要求1的裝置，其中基座在具有多個開口的表面中有起模針孔，使起模針穿過基座。
3.根據權利要求1的裝置，其中開口具有約0.1毫米和約3毫米之間的直徑。
4.根據權利要求1的裝置，其中開口具有約0.1毫米和約1毫米之間的直徑。
5.根據權利要求1的裝置，其中開口間距在約2毫米和約2釐米之間。
6.根據權利要求1的裝置，其中表面具有約0.8開口/cm2和約1.75開口/cm2之間。
7.一種在外延汽相澱積工藝中使用的裝置，其中外延矽層生長在半導體晶片上，半導體晶片具有正面和背面，該裝置包括按規定尺寸製作和構形以支撐半導體晶片的基座，基座具有開口密度約為0.5開口/cm2和約2開口/cm2之間的表面，該表面通常與半導體晶片相對地並排設置，以使流體穿過接觸半導體晶片；支撐基座和半導體晶片的旋轉裝置；加熱元件；環繞基座周邊的邊緣環；使清潔氣體和源氣進入該裝置的進氣口；以及從該裝置除去清潔氣體和源氣的出氣口。
8.根據權利要求7的裝置，其中表面上的開口面積的總百分比在約0.5％和約4％之間。
9.一種在半導體晶片上生長外延矽層的工藝，半導體晶片具有正面和背面，該工藝包括將清潔氣體引入到含有半導體晶片的外延澱積室內，由此清潔氣體平行於正面和背面流動，並接觸半導體晶片的正面和基本上整個背面，以從半導體晶片的正面和背面上除去自然氧化層；以及將含矽源氣引入到外延澱積室內，在半導體晶片的正面上生長外延矽層，同時將淨化氣體引入到外延澱積室內以從半導體晶片的正面上除去從半導體晶片背面向外擴散的摻雜劑原子。
10.根據權利要求9的工藝，其中外延層在約0.1微米和約200微米厚之間。
全文摘要
公開了在外延澱積裝置和工藝中使用的改進基座。改進基座具有能夠支撐半導體晶片的內環形架，並且在表面中有多個孔，在外延澱積工藝期間使用的清潔氣體穿過基座並接觸基本上整個半導體晶片的背面，並除去了自然氧化層。此外，基座上的多個孔使外延澱積工藝期間從背面向外擴散的摻雜劑原子被惰性氣體流從正面帶走並送入到排氣裝置內，由此減少了正面的自摻雜。
文檔編號C30B25/02GK1434884SQ01810809
公開日2003年8月6日 申請日期2001年4月19日 優先權日2000年5月8日
發明者R·W·斯坦德利, C·C·揚 申請人:Memc電子材料有限公司