半導體製造裝置以及半導體晶片支架的製作方法

2023-05-11 19:28:31 2

半導體製造裝置以及半導體晶片支架的製作方法
【專利摘要】本發明提供一種半導體製造裝置以及半導體晶片支架。根據一個實施方式，半導體晶片支架具有支承半導體晶片的第1保持區域部；以及包圍第1保持區域並被支承於旋轉體單元的第2保持區域部，第1保持區域部和第2保持區域部有階差，在第1保持區域部中，在半導體晶片被支承於第1保持區域部時的半導體晶片的外緣的位置設置有多個通氣孔。
【專利說明】半導體製造裝置以及半導體晶片支架
[0001](關聯申請的引用）
[0002] 本申請以基於在2013年3月22日申請的在先的日本國專利申請2013-061133號 的權利的利益為基礎，並且謀求其利益，其內容整體通過引用而被包含於本申請。

【技術領域】
[0003] 在此說明的實施方式普遍地涉及半導體製造裝置以及半導體晶片支架（holder)。

【背景技術】
[0004] 有使晶體膜氣相生長在半導體晶片等半導體基板的外延生長法。實施外延生長法 的半導體製造裝置例如在腔室之中有旋轉體單元，旋轉體單元的上面有保持半導體晶片的 半導體晶片保持部，在半導體晶片保持部的下方有對半導體晶片進行加熱的加熱器。
[0005] 在腔室中導入原料氣體，一邊使半導體晶片與旋轉體單元一起旋轉一邊在半導體 晶片上生成晶體膜。IGBT元件等功率半導體中，需要形成10 μ m左右的厚膜的矽的外延膜。 矽晶片被保持於被稱為支架的保持構件，通過原料氣體的熱分解反應等而在矽晶片的表面 形成矽單晶膜。通過使半導體晶片高速地旋轉，從而促進向半導體晶片表面的原料氣體的 供給，提高了反應速度。
[0006] 但是，如果提高轉速，則由於離心力而矽晶片的中心和支架的中心錯開，矽晶片的 外緣會接觸到支架支承部的內側面。由於進入到矽晶片與支架之間的原料氣體的影響而在 兩者的接觸部會引起膜的形成。
[0007] 在形成厚膜時矽晶片和支架通過厚的被膜而粘合，在從半導體晶片保持部去除半 導體晶片時，存在在外延膜產生晶體缺陷、或者在矽晶片或支架中發生缺損的情況。


【發明內容】

[0008] 本發明所要解決的課題是，提供一種防止半導體晶片與半導體晶片保持構件之間 的粘合、生產性高的半導體製造裝置以及半導體晶片支架。
[0009] 根據一個實施方式，半導體製造裝置具備：腔室；反應氣體導入口，設置於所述 腔室，向所述腔室內導入反應氣體；氣體排放口，設置於所述腔室，排出所述反應氣體；旋 轉體單元，設置於所述腔室內；半導體晶片支架，設置於所述旋轉體單元的上部，保持半導 體晶片；加熱器，設置於所述旋轉體單元的內部；以及淨化氣體導入口，向由所述旋轉體單 元、半導體晶片支架以及所述半導體晶片包圍的空間供給淨化氣體。
[0010] 所述半導體晶片支架具有：第1保持區域部，支承所述半導體晶片；以及第2保持 區域部，包圍所述第1保持區域，被支承於所述旋轉體單元，所述第1保持區域部和所述第 2保持區域部有階差，在所述第1保持區域部中，在所述半導體晶片被支承於所述第1保持 區域部時的所述半導體晶片的外緣的位置設置有多個通氣孔。
[0011] 本發明能夠提供防止半導體晶片與半導體晶片保持構件之間的粘合、生產性高的 半導體製造裝置以及半導體晶片支架。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0012] 圖1是表示第1實施方式的半導體製造裝置的示意圖。
[0013] 圖2 (a)是表示第1實施方式的半導體晶片支架的示意性俯視圖，圖2 (b)是表 示第1實施方式的半導體晶片支架的示意性剖面圖。
[0014] 圖3 (a)是表示參考例的半導體製造裝置的作用的圖，圖3 (b)是表示第1實施 方式的半導體製造裝置的作用的圖。
[0015] 圖4 (a)是表不第2實施方式的半導體晶片支架的不意性俯視圖，圖4 (b)是表 示第2實施方式的半導體晶片支架的示意性俯視圖的放大圖，圖4 (c)是表示第2實施方 式的半導體晶片支架的示意性剖面圖。
[0016] 圖5 (a)是表不第3實施方式的半導體晶片支架的不意性俯視圖，圖5 (b)是表 示第3實施方式的半導體晶片支架的示意性俯視圖的放大圖，圖5 (c)是表示第3實施方 式的半導體晶片支架的示意性剖面圖。
[0017] 圖6 (a)是表不第4實施方式的半導體晶片支架的不意性俯視圖，圖6 (b)是表 示第4實施方式的半導體晶片支架的示意性俯視圖的放大圖。
[0018] 圖7 (a)是表不第5實施方式的半導體晶片支架的不意性立體圖，圖7 (b)是表 示第5實施方式的半導體晶片支架的示意性剖面圖。
[0019] 圖8 (a)是表不第6實施方式的半導體晶片支架的不意性俯視圖，圖8 (b)是表 示第6實施方式的半導體晶片支架的示意性剖面圖。
[0020] 圖9是表示第7實施方式的半導體晶片支架的示意性俯視圖。
[0021] 圖10 (a)以及圖10 (b)是表示半導體晶片支架的效果的圖。
[0022] 圖11是表示半導體晶片支架的效果的圖。
[0023] 圖12是表示半導體晶片支架的效果的圖。

【具體實施方式】
[0024] 以下，關於一實施方式，參照附圖進行說明。在附圖中，相同的符號表示相同或者 類似的部分。對於附圖中的相同部分，附上相同編號而適當省略其詳細的說明，說明不同的 部分。
[0025] (第1實施方式）
[0026] 圖1是表示第1實施方式的半導體製造裝置的示意圖。第1實施方式的半導體制 造裝置1是在半導體晶片之上外延生長半導體層的半導體製造裝置。半導體製造裝置1包 括：腔室10、反應氣體導入口 20、氣體排放口 30、旋轉體單元40、半導體晶片支架100、加熱 器50、以及淨化氣體（purge gas)導入口 60。
[0027] 腔室(真空容器)10中設置有反應氣體導入口 20。原料氣體從反應氣體導入口 20 導入到腔室10內。腔室10中設置有氣體排放口 30。反應氣體從氣體排放口 30排出。
[0028] 腔室10內設置有旋轉體單元40。在旋轉體單元40的上部，設置有半導體晶片支 架1〇〇。矽晶片等半導體晶片70被保持於半導體晶片支架100。
[0029] 通過旋轉體單元40進行旋轉，被支承於旋轉體單元40的半導體晶片支架100和 被支承於半導體晶片支架100的半導體晶片70進行旋轉。旋轉體單元40的轉速在例如 500rpm以上且能夠進行調整。在實施方式中，作為一例，將以逆時針轉動的方向設為"旋轉 方向"，將以順時針轉動的方向設為"反旋轉方向"。另外，也可以將以逆時針轉動的方向設 為"反旋轉方向"，將以順時針轉動的方向設為"旋轉方向"。
[0030] 在旋轉體單元40的內部，設置有加熱器50。通過加熱器50而半導體晶片70的背 面被加熱，從而其熱傳導到半導體晶片70的表面側而半導體晶片70的表面被加熱。將半 導體晶片70的表面溫度Ts可以設定為例如500?2000°C。
[0031] 在腔室10中，設置有淨化氣體導入口 60。可以經由淨化氣體導入口 60,將淨化氣 體供給到由旋轉體單元40、半導體晶片支架100以及半導體晶片70包圍的空間80。將在 空間80的外側且由腔室10包圍的空間作為工藝空間81。
[0032] 詳細地說明半導體晶片支架100。
[0033] 圖2 (a)是表示第1實施方式的半導體晶片支架的示意性俯視圖，圖2 (b)是表 示第1實施方式的半導體晶片支架的示意性剖面圖。
[0034] 圖2 (b)中表示了沿著圖2 (a)的A-B線的位置的剖面。圖2 (b)中，除了表示 半導體晶片支架100以外，還表示了半導體晶片70的一部分以及旋轉體單元40的一部分。
[0035] 在圖2 (a)以及圖2 (b)中，導入了三維空間坐標。例如，將與半導體晶片支架100 的平面平行的方向用X軸或者Y軸表示，將相對於半導體晶片支架100的平面的法線用Z 軸表示。在實施方式中，將由X軸和Y軸構成的面定義為"X-Y平面"或者僅定義為"平面"， 並將Z軸的正的方向設為"上方向"，將負的方向設為"下方向"。而且，將"X-Y平面"或者 "平面"中的形狀稱為"平面形狀"。
[0036] 半導體晶片支架100具有：支承半導體晶片70的第1保持區域部100a ;以及被 支承於旋轉體單元40的第2保持區域部100b。第1保持區域部100a被第2保持區域部 100b所包圍。第1保持區域部100a的平面形狀是環狀。通過環狀的第1保持區域部100a 來支承半導體晶片70的外周。半導體晶片支架100的材料例如包括碳化矽（SiC)等陶瓷、 碳（C)等。
[0037] 在半導體晶片支架100中，通過第1保持區域部100a和第2保持區域部100b而 形成有階差l〇〇sp。階差100sp的構造具有：第1保持區域部100a的上表面100au ;第2保 持區域部l〇〇b的上表面100bu ;以及與第1保持區域部100a的上表面100au和第2保持 區域部100b的上表面100bu相連的第2保持區域部100b的內側面100bw。
[0038] 換言之，半導體晶片支架100的第1保持區域部100a是用於半導體晶片支架100 的材料塊以比半導體晶片70的外徑還大的直徑被挖削出的區域。挖削的深度d被適當調 整。圖2 (b)中，表示了半導體晶片70的厚度和深度d是大致相同的長度的狀態，但這是 一個例子。對於深度d，可以適當改變。
[0039] 第2保持區域部100b的內側面100bw成為傾斜面。例如，從第1保持區域部100a 的上表面l〇〇au向第2保持區域部100b側引出的引出線100L與內側面100bw所成的角Θ 成為90°以下。如果設置這樣的傾斜面，則在第1保持區域部100a上載置半導體晶片70 時，能夠易於從半導體晶片支架100的上方順利地將半導體晶片70放置到第1保持區域部 100a上。當半導體晶片70被載置於第1保持區域部100a時，半導體晶片70的外緣70e與 第2保持區域部100b的內側面100bw相向。
[0040] 另外，在第1保持區域部l〇〇a中，在半導體晶片70被支承於第1保持區域部100a 時的半導體晶片70的外緣70e的位置處，設置有能夠使淨化氣體排出到空間80之外的多 個通氣孔100h。通氣孔100h是貫通第1保持區域部100a的下表面和上表面的貫通孔。
[0041] 說明半導體製造裝置1的作用。
[0042] 圖3 (a)是表示參考例的半導體製造裝置的作用的圖，圖3 (b)是表示第1實施 方式的半導體製造裝置的作用的圖。
[0043] 例如，如圖3 (a)所示，設想使用未設置通氣孔100h的半導體晶片支架100的情 況。
[0044] 在這樣的狀態下，SiH2Cl2等原料氣體200從反應氣體導入口 20導入，一邊通過旋 轉體單元40使半導體晶片70旋轉，一邊在半導體晶片70之上形成外延膜71。
[0045] 由於半導體晶片70通過旋轉體單元40而進行高速旋轉，因此由於離心力而在成 膜過程中半導體晶片70的中心和旋轉體單元40的中心錯開。因此，半導體晶片70會接近 或者接觸於第2保持區域部100b的內側面100bw。於是，原料氣體200進入到半導體晶片 70與不具有通氣孔的半導體晶片支架100之間。
[0046] 如果在這樣的狀態下繼續進行成膜，則外延膜71除了形成於半導體晶片70以及 不具有通氣孔的半導體晶片支架100的各自的上表面之外，還會形成於半導體晶片70與不 具有通氣孔的半導體晶片支架100之間。
[0047] 外延膜71的膜厚變得越厚，半導體晶片70和不具有通氣孔的半導體晶片支架100 由於橫跨半導體晶片70與不具有通氣孔的半導體晶片支架100之間的外延膜71而會被更 強地粘合。
[0048] 為了使結束了成膜的半導體晶片70搬送到半導體製造裝置1之外，必須使半導體 晶片70從不具有通氣孔的半導體晶片支架100離開。可是，如果存在橫跨半導體晶片70 與不具有通氣孔的半導體晶片支架100之間的外延膜71，則不能順利地使半導體晶片70從 不具有通氣孔的半導體晶片支架100離開。
[0049] 由此，搬送前的半導體晶片70上的外延膜71中，有時會受到橫跨半導體晶片70 與不具有通氣孔的半導體晶片支架100之間的外延膜71的影響而產生缺陷。或者，有時不 具有通氣孔的半導體晶片支架100或者半導體晶片70會缺損。
[0050] 與此相對，第1實施方式的半導體晶片支架100中設置有通氣孔100h。在這樣的 狀態下，從反應氣體導入口 20導入SiH2C12等原料氣體200, 一邊通過旋轉體單元40使半 導體晶片70旋轉，一邊在半導體晶片70之上形成外延膜71。另外，由於半導體晶片70通 過旋轉體單元40而進行高速旋轉，所以由於離心力而接近或者接觸於第2保持區域部100b 的內側面100bw。
[0051] 但是，在第1實施方式中，除了從反應氣體導入口 20導入原料氣體200以外，還將 例如氫（H2)等淨化氣體300從淨化氣體導入口 60導入到旋轉體單元40內。在此，空間80 的氣氛被設定為比空間80外的壓力高。因此，淨化氣體300從空間80經由通氣孔100h，穿 過半導體晶片70與半導體晶片支架100之間而流出到工藝空間81。其結果，如圖3 (b)所 示那樣，在半導體晶片70的外緣70e的上方，在原料氣體200與淨化氣體300之間形成邊 界部250。即，在邊界部250的下側（S卩，半導體晶片70的外緣70e附近)，原料氣體200被 淨化氣體300稀釋。
[0052] 由此，在半導體晶片70的外緣70e的附近不易形成外延膜71。S卩，由於淨化氣體 300的流出而原料氣體200不易進入到半導體晶片70與半導體晶片支架100之間。由此， 外延膜71被形成於半導體晶片70以及半導體晶片支架100的各自的上表面。
[0053] 因此，在使半導體晶片70從半導體晶片支架100離開時，半導體晶片70上的外延 膜71不會受到半導體晶片70上的外延膜71以外的被膜的影響。由此，在半導體晶片70 上的外延膜71中不易產生缺陷。而且，半導體晶片支架100或者半導體晶片70中也不易 產生缺損。即，如果使用半導體晶片支架100,則形成半導體的生產性會進一步提高。
[0054] 如上所述，作為淨化氣體300的一個例子舉了氫來進行了說明，但即使作為淨化 氣體300使用稀有氣體等惰性氣體也能夠實施。特別是，在淨化氣體300中使用了例如氬 (Ar)等分子量比較大的稀有氣體的情況下，能夠抑制原料氣體200的擴散，能夠進一步抑 制原料氣體200進入到半導體晶片70與半導體晶片支架100之間。另外，由於能夠抑制原 料氣體200的擴散，所以還具有如下效果：能夠降低反應氣體向加熱器50附近侵入，防止向 加熱器50附近的反應物的生成、加熱器50等部件的損耗。
[0055] (第2實施方式）
[0056] 如上所述，半導體晶片70通過旋轉體單元40進行高速旋轉。因此，由於離心力而 在成膜過程中半導體晶片70的中心和旋轉體單元40的中心錯開。
[0057] 在第1實施方式中，在由於這種錯開而通氣孔100h位於半導體晶片70接近或者 接觸於半導體晶片支架100的內側面l〇〇bw的部位的正下方的情況下，由於淨化氣體的效 應而有效地發生半導體晶片70與半導體晶片支架100之間的成膜抑制。
[0058] 因此，在第1實施方式中，為了更可靠地抑制半導體晶片70與半導體晶片支架100 之間的被膜形成，優選以通氣孔l〇〇h-定位於半導體晶片70接近或者接觸於內側面lOlbw 的部位的正下方的方式在第1保持區域部l〇〇a設置更多的通氣孔100h。
[0059] 但是，設置很多通氣孔100h牽涉到半導體晶片支架的製造成本提高。而且，越設 置很多通氣孔l〇〇h，第1保持區域部100a與b第2保持區域部100b的接合強度會越降低。
[0060] 在第2實施方式中，半導體晶片支架中設置有能夠更準確地決定半導體晶片支架 上的半導體晶片70的位置的突起部。而且，在多個突起部的各自的下側，設置有通氣孔。
[0061] 圖4 (a)是表不第2實施方式的半導體晶片支架的不意性俯視圖，圖4 (b)是表 示第2實施方式的半導體晶片支架的示意性俯視圖的放大圖，圖4 (c)是表示第2實施方 式的半導體晶片支架的示意性剖面圖。在圖4 (b)、（c)中，表示了沿著圖4 (a)的A-B線 的位置的剖面。
[0062] 半導體晶片支架101具有：支承半導體晶片70的第1保持區域部101a ;以及被支 承於旋轉體單元40的第2保持區域部101b。第1保持區域部101a被第2保持區域部101b 所包圍。第1保持區域部l〇la的平面形狀是環狀。通過環狀的第1保持區域部101a支承 半導體晶片70的外周。半導體晶片支架101的材料包括例如碳化矽（SiC)等陶瓷、碳（C) 等。
[0063] 在半導體晶片支架101中，通過第1保持區域部101a和第2保持區域部101b形 成了階差l〇lsp。階差101sp的構造具有：第1保持區域部101a的上表面lOlau ;第2保持 區域部101b的上表面101bu ;以及與第1保持區域部101a的上表面101au和第2保持區 域部101b的上面101bu相連的第2保持區域部101b的內側面101bw。
[0064] 換言之，半導體晶片支架101的第1保持區域部101a是用於半導體晶片支架101 的材料塊以比半導體晶片70的外徑大的直徑被挖削出的區域。挖削的深度d被適當調整。 圖4 (c)中，表示了半導體晶片70的厚度和深度d是大致相同的長度的狀態，但這是一個 例子。對於深度d，可以適當改變。
[0065] 第2保持區域部101b的內側面lOlbw成為傾斜面。而且，突起部101t從內側面 lOlbw朝向半導體晶片70側突出。突起部101t的內側面lOltw成為傾斜面。例如，從第1 保持區域部l〇la的上表面lOlau向第2保持區域部101b側引出的引出線101L與內側面 lOltw所成的角Θ成為90°以下。突起部101t位於半導體晶片70的外緣70e的外側。如 果設置具備了這樣的傾斜面的突起部l〇lt，則在將半導體晶片70載置於第1保持區域部 101a上時，易於將半導體晶片70順利地從半導體晶片支架101的上方放置到第1保持區域 部101a上。
[0066] 當半導體晶片70被載置於第1保持區域部101a時，半導體晶片70的外緣70e與 突起部101t的內側面lOltw相向。換言之，在將半導體晶片70載置到第1保持區域部101a 之後，半導體晶片70通過突起部101t而在第1保持區域部101a之上被定位。
[0067] 另外，在第1保持區域部101a中，在半導體晶片70被支承於第1保持區域部101a 時的半導體晶片70的外緣70e的位置處，設置有能夠使淨化氣體排出到空間80之外的多 個通氣孔l〇lh。
[0068] 在多個通氣孔101h的各自之上設置有突起部101t。突起部101t從第2保持區域 部l〇lb的內側面lOlbw朝向第1保持區域部101a側突起。
[0069] 使用這樣的半導體晶片支架101，在半導體晶片70之上形成外延膜71。例如，從 反應氣體導入口 20導入SiH2Cl2等原料氣體200, 一邊通過旋轉體單元40使半導體晶片70 旋轉，一邊在半導體晶片70之上形成外延膜71。
[0070] 半導體晶片70由於通過旋轉體單元40進行高速旋轉，所以由於離心力而接近或 者接觸於第2保持區域部101b的突起部101t的內側面lOltw。於是，如果使用半導體晶片 支架101，則在半導體晶片70接近於第2保持區域部101b的突起部101t的內側面lOltw 的同時，通氣孔l〇lh -定位於突起部101t的下側。
[0071] 接著，在第2實施方式中，除了從反應氣體導入口 20導入原料氣體200以外，還從 淨化氣體導入口 60向旋轉體單元40內導入例如氫（H2)、氬（Ar)等淨化氣體300。在此， 空間80的氣氛被設定為比空間80外的壓力高。因此，淨化氣體300從空間80經由通氣孔 l〇lh，穿過半導體晶片70與半導體晶片支架101之間而流出到工藝空間81。其結果，在半 導體晶片70的外緣70e的上方，在原料氣體200與淨化氣體300之間形成邊界部（與圖3 (b)相同的現象)。在邊界部的下側（S卩，半導體晶片70的外緣70e附近)，原料氣體200被 淨化氣體300所稀釋。
[0072] 由此，在半導體晶片70的外緣70e的附近不易形成外延膜71。S卩，由於淨化氣體 300的流出而原料氣體200不易進入到半導體晶片70與半導體晶片支架101之間。由此， 外延膜71被形成於半導體晶片70以及半導體晶片支架101的各自的上表面。
[0073] 因此，在使半導體晶片70從半導體晶片支架101離開時，半導體晶片70上的外延 膜71不會受到半導體晶片70上的外延膜71以外的被膜的影響。由此，在半導體晶片70 上的外延膜71中不易產生缺陷。另外，在半導體晶片支架101或者半導體晶片70中也不 易產生缺損。即，如果使用半導體晶片支架101，則形成半導體的生產性進一步提高。
[0074] 多個突起部lOlt作為謀求半導體晶片70的定位的支承部位而發揮作用。能夠通 過從半導體晶片70的周圍包圍半導體晶片70的多個突起部101t來抑制由於旋轉體單元 40的高速旋轉而產生的半導體晶片70的偏移。
[0075] 例如，也可以準備最少3個突起部101t，將該3個突起部101t分別隔著120°而 等間隔地配置，並將半導體晶片70的外緣70e通過該3個突起部101t的各自來按壓。另 夕卜，將通氣孔l〇lh的數量與突起部101t的數量相對應。
[0076] 因此，不需要將突起部101t以及通氣孔101h設置很多，不會引起半導體晶片支架 的製造成本提高。另外，第1保持區域部l〇la與第2保持區域部101b的接合強度也不會 降低。
[0077] (第3實施方式）
[0078] 通氣孔除了是上述的貫通孔型的通氣孔以外，還可以是切口狀的通氣孔。
[0079] 圖5 (a)是表不第3實施方式的半導體晶片支架的不意性俯視圖，圖5 (b)是表 示第3實施方式的半導體晶片支架的示意性俯視圖的放大圖，圖5 (c)是表示第3實施方 式的半導體晶片支架的示意性剖面圖。在圖5 (c)中，表示了沿著圖5 (a)的A-B線的位 置的剖面。
[0080] 半導體晶片支架102A具有：支承半導體晶片70的第1保持區域部102a ;以及被 支承於旋轉體單元40的第2保持區域部102b。第1保持區域部102a被第2保持區域部 102b所包圍。第1保持區域部102a的平面形狀是環狀。通過環狀的第1保持區域部102a 來支承半導體晶片70的外周。半導體晶片支架102A的材料包括例如碳化矽（SiC)等陶瓷、 碳（C)等。
[0081] 半導體晶片支架102A的第1保持區域部102a是半導體晶片支架102A以比半導 體晶片70的外徑大的直徑被挖削出的區域。挖削的深度d被適當調整。在圖5 (c)中，表 示了半導體晶片70的厚度和深度d是大致相同的長度的狀態，但這是一個例子。對於深度 d，可以適當改變。
[0082] 第2保持區域部102b的內側面102bw成為傾斜面。另外，第2保持區域部102b 中設置有與突起部lOlt相同的構造的突起部102t。
[0083] 當半導體晶片70被載置於第1保持區域部102a時，半導體晶片70的外緣70e與 突起部102t的內側面102tw相向。在將半導體晶片70載置到第1保持區域部102a之後， 半導體晶片70通過突起部102t而在第1保持區域部102a之上被定位。
[0084] 另外，在第1保持區域部102a中，在半導體晶片70被支承於第1保持區域部102a 時的半導體晶片70的外緣70e的位置處，設置有能夠使淨化氣體排出到空間80之外的多 個通氣孔102h。另外，第3實施方式的通氣孔102h是從環狀的第1保持區域部102a的內 周朝向外周切出的切口。例如，從第1保持區域部l〇2a的內側面102aw向第2保持區域部 102b側設置有切口。
[0085] 在多個通氣孔102h的各自之上設置有突起部102t。突起部102t從第2保持區域 部102b的內側面102bw朝向第1保持區域部102a側突起。
[0086] 即使是這樣的通氣孔102h，淨化氣體300也從空間80經由通氣孔102h，穿過半導 體晶片70與半導體晶片支架102A之間而流出到工藝空間81。其結果，在半導體晶片70 的外緣70e的上方，在原料氣體200與淨化氣體300之間形成邊界部(與圖3 (b)相同的現 象)。即，在邊界部的下側（即，半導體晶片70的外緣70e附近)，原料氣體200被淨化氣體 300所稀釋。
[0087] 由此，在半導體晶片70的外緣70e的附近不易形成外延膜71。S卩，由於淨化氣體 300的流出而原料氣體200不易進入到半導體晶片70與半導體晶片支架102A之間。由此， 外延膜71被形成在半導體晶片70以及半導體晶片支架102A的各自的上表面。即，如果使 用半導體晶片支架102A，則形成半導體的生產性進一步提高。
[0088] 另外，在半導體晶片支架102A的通氣孔附近，有時局部地被施加熱應力。該熱應 力是在對半導體晶片70進行加熱或者散熱時的溫度差而產生的。在此，如果比較切口狀的 通氣孔102h和貫通孔型的通氣孔101h，則在切口狀的通氣孔102h中，通氣孔內的側面的一 部分朝向半導體晶片支架102A的中心開放。因此，在具有切口狀的通氣孔102h的半導體 晶片支架102A中，通氣孔附近處的熱應力被緩和。在半導體晶片支架102A中，針對熱應力 的耐受性變得更高，成為了更不易破損的構造。
[0089] (第4實施方式）
[0090] 通氣孔的平面形狀不需要相對於突起部的中心為對稱，例如，也可以相對於對突 起部進行二分的中心線為非對稱。
[0091] 圖6 (a)是表不第4實施方式的半導體晶片支架的不意性俯視圖，圖6 (b)是表 示第4實施方式的半導體晶片支架的示意性俯視圖的放大圖。
[0092] 例如，在將通氣孔102h以突起部102t的中心線C為基準分成旋轉方向和反旋轉 方向時,通氣孔102h由通氣孔102ha和通氣孔102hb構成。
[0093] 第4實施方式的通氣孔10?的平面形狀(開口形狀)以突起部102t的中心線C為 基準在旋轉體單元40進行旋轉的旋轉方向（圖中的箭頭A的方向）和與旋轉方向相反的反 旋轉方向（圖中的箭頭A的反方向)上成為非對稱。通氣孔102ha具有比通氣孔102hb大的 平面形狀。
[0094] 將切口狀的通氣孔的平面面積(開口面積）如以下那樣定義。所謂"通氣孔的平面 面積"，當由與第1保持區域部l〇2a的內側面102aw相同的曲率的曲線B和第1保持區域 部102a以及第2保持區域部102b包圍了 X-Y平面中的通氣孔102h的區域的情況下，是指 該被包圍的區域的面積。
[0095] 在第4實施方式中，通氣孔102h的旋轉方向的平面面積(通氣孔102ha的面積)成 為比通氣孔102h的反旋轉方向的平面面積(通氣孔102hb的面積)大。換言之，通氣孔102h 朝向半導體晶片支架102B的旋轉方向擴大了其平面面積。
[0096] 當半導體晶片支架102B進行旋轉時，在旋轉方向上始終在突起部102t之前有平 面面積大的通氣孔l〇2ha。因此，當半導體晶片支架102B進行旋轉時，淨化氣體從平面面 積大的通氣孔102ha流出，之後，淨化氣體蔓延到突起部102t的上方。即，根據第4實施方 式的半導體晶片支架102B，更大量的淨化氣體會流出到突起部102t的上方。因此，突起部 102t上的原料氣體200的稀釋效果進一步增加，更不易形成半導體晶片70的外緣70e的附 近的外延膜71。
[0097] 另外，在圖6 (a)以及圖6 (b)中，示例出了切口狀的通氣孔102h，但對於貫通孔 型的通氣孔100h、101h，也可以設為以突起部的中心為基準左右非對稱的平面形狀。
[0098] (第5實施方式）
[0099] 圖7 (a)是表示第5實施方式的半導體晶片支架的示意性立體圖，圖7 (b)是表 示第5實施方式的半導體晶片支架的示意性剖面圖。
[0100] 圖7 (b)中，表示了沿著圖7 (a)的A-B線的位置處的剖面。
[0101] 在第5實施方式中，突起部102t的上端102tu比第2保持區域部102b的上表面 102bu位於更上側。換言之，突起部102t包括：從第2保持區域部102b的內側面102bw突 出的突起部l〇2ta ;和設置在突起部102ta之上的突起部102tb。
[0102] 在第5實施方式中，從第1保持區域部102a的上表面102au向第2保持區域部 102b側引出的引出線102L與突起部102ta的內側面102taw所成的角Θ1成為90°以下。
[0103] 另外，第2保持區域部102b的上表面102bu與突起部102tb的內側面102tbw所 成的角Θ 2可以是與θ 1相同的值，也可以是不同的值。例如，也可以將角Θ 2設為90°以 上。具體而言，將Θ2設為比Θ1大的角度。由此，能夠防止由於因旋轉單元40的旋轉而 產生的離心力而半導體晶片70在突起部102ta上滑動、從半導體晶片支架飛出的現象。但 是，突起部l〇2ta以及突起部102tb分別被設定為位於半導體晶片70的外緣70e的外側。
[0104] 如果是這樣的構造，則由於突起部102t會比第2保持區域部102b的上表面102bu 延伸到更上方，因此能夠進一步防止原料氣體200侵入到半導體晶片70與半導體晶片支架 102C之間。即，在半導體晶片70的外緣70e附近，原料氣體200與淨化氣體300之間的邊 界部會進一步向上方移動，淨化氣體300帶來的原料氣體200的稀釋效果會進一步增加。由 此，在半導體晶片70的外緣70e的附近更不易形成外延膜71。另外，通過突起部102t延 伸，能夠避免在半導體晶片支架102C的旋轉過程中半導體晶片70從半導體晶片支架102C 脫離而飛出的風險。
[0105] (第6實施方式）
[0106] 圖8 (a)是表不第6實施方式的半導體晶片支架的不意性俯視圖，圖8 (b)是表 示第6實施方式的半導體晶片支架的示意性剖面圖。
[0107] 在圖8 (b)中，表示了沿著圖8 (a)的A-B線的位置處的剖面。
[0108] 在第6實施方式的半導體晶片支架102D中，環狀的第1保持區域部102a具有與 半導體晶片70的背面局部地相接觸的多個凸部(基座）150。例如，多個凸部150各自被配 置成在環狀的第1保持區域部l〇2a的圓周方向上均等配置。在第1保持區域部102a中配 置了多個凸部150的各個的部位和配置了通氣孔102h的部位不同。例如，多個凸部150在 旋轉方向上相位和多個通氣孔l〇2h在旋轉方向上的相位不同。
[0109] 半導體晶片70通過來自設置於半導體晶片70的下側的加熱器50的輻射熱而被 加熱。同時，半導體晶片支架102D也通過加熱器50被加熱。因此，如果半導體晶片70直 接與第1保持區域部l〇2a相接觸，則由於半導體晶片支架102D的餘熱而有可能在半導體 晶片70的內外周中形成溫度不均。
[0110] 但是，在第6實施方式中，對半導體晶片支架102D設置凸部150,隔著凸部150將 半導體晶片70支承於半導體晶片支架102D。因此，半導體晶片70的外周不易受到半導體 晶片支架102D的餘熱的影響。由此，成膜過程中的半導體晶片70的面內溫度分布變得更 均勻。另外，對上述的半導體晶片支架l〇l、l〇2A、102B、102C也可以設置這樣的凸部150。
[0111] (第7實施方式）
[0112] 圖9是表示第7實施方式的半導體晶片支架的示意性俯視圖。
[0113] 第7實施方式的半導體晶片支架103具有第1保持區域部103a和第2保持區域 部103b。第1保持區域部103a具有通氣孔103h。從第2保持區域部103b的內側面103bw 突出有突起部l〇3t。
[0114] 半導體晶片支架103的第1保持區域部103a未形成為中空。S卩，半導體晶片支架 103的第1保持區域部103a未形成為環狀。因此，半導體晶片70的背面全部區域被第1保 持區域部l〇3a所支承。這樣的半導體晶片支架103也包含於實施方式中。
[0115] 使用以上說明的半導體晶片支架，在半導體晶片70之上形成半導體層。
[0116] 說明半導體晶片支架的效果。
[0117] 圖10 (a)以及圖10 (b)是表示半導體晶片支架的效果的圖。
[0118] 圖10(b)中表示的半導體晶片支架的No. 1、2的形狀對應於半導體晶片支架102A。 但是，與No. 1相比，No. 2的通氣孔的平面面積更大。半導體晶片支架的No. 3的形狀對應 於半導體晶片支架102B。半導體晶片支架的No. 4的形狀對應於半導體晶片支架102C。
[0119] 圖10 (a)中表示了半導體晶片支架的No. 1?4的各自與形成於突起部102t的 內側面102tw的外延膜71的膜厚的關係。膜厚的單位是任意值（a. u.)。圖10 (a)的結果 是通過基於流體解析的仿真來求出的。作為半導體晶片，設想了 Φ200πιπι的半導體晶片。
[0120] 從圖10(a)的結果可知，使用了沒有通氣孔的半導體晶片支架時的膜厚成為最厚。 接著可知，在No. 1中，成為沒有通氣孔的半導體晶片支架的膜厚的一半程度。進而可知，在 比No. 1擴大了通氣孔的面積的No. 2中，膜厚更減少。
[0121] 另外可知，在將通氣孔的面積在旋轉方向上擴大了的No. 3中，與No. 2相比膜厚進 一步減少。而且可知，在將突起部比半導體晶片支架的上表面更延伸到上側的No. 4中，膜 厚變得最薄。
[0122] 圖11是表示半導體晶片支架的效果的圖。
[0123] 在圖11中，橫軸是通氣孔的平面面積，縱軸是沉積於突起部的內側面的外延膜71 的膜厚。圖11表示平面面積與膜厚的關係。圖11的結果是通過基於流體解析的仿真來求 出的。縱橫軸的單位是任意值（a. u.)。平面面積的定義如上所述。
[0124] 從圖11(a)的結果可知，使用了沒有通氣孔的半導體晶片支架時的膜厚變得最厚。 接著可知，越增加通氣孔的面積，膜厚越減少。可知膜厚在通氣孔的面積成為規定的值(例 如，dl)時變為最薄。dl例如是9mm 2。因此，為了抑制半導體晶片70的外緣70e的附近的 被膜形成，優選將通氣孔的平面面積設為9_2以上。
[0125] 圖12是表示半導體晶片支架的效果的圖。
[0126] 圖12表示了半導體晶片支架的上述No. 1?4各自與由淨化氣體產生的升力的關 系。圖12的結果是通過基於流體解析的仿真來求出的。升力是任意值。
[0127] 在實施方式的半導體製造裝置1中，通過從淨化氣體導入口 60供給淨化氣體，從 而使旋轉體單元40的內部的空間80成為相比於工藝空間81高的壓力，使淨化氣體從半導 體晶片支架的貫通孔流出，稀釋了半導體晶片70的外緣70e的附近的原料氣體200的濃 度。
[0128] 但是，如果增加淨化氣體的流量，則在半導體晶片70中產生由於空間80與工藝空 間81的壓力差而產生的升力，半導體晶片有可能從半導體晶片支架飛出。
[0129] 從圖12的結果可知，上述No. 1?4的各自條件下的升力成為半導體晶片70的重 量的1/3以下。因此，可知半導體晶片70不會從半導體晶片支架飛出而可靠地通過半導體 晶片支架支承了半導體晶片70。
[0130] 如上所述，在實施方式的半導體製造裝置1中，通過設為在半導體晶片支架的突 起部附近設置通氣孔來由淨化氣體稀釋原料氣體的構造，從而能夠防止半導體晶片與半導 體晶片支架的粘合、或者防止半導體晶片從半導體晶片支架飛出，並且能夠實現高速成膜。 其結果，實現生產性高的半導體製造裝置。另外，製造成本也降低。
[0131] 另外，在實施方式的半導體製造裝置中，示例了矽的外延生長，但也可以應用於其 它種類的被膜的形成。
[0132] 以上，參照具體例來說明了實施方式。但是，實施方式並不限定於這些具體例。即， 本領域技術人員對於這些具體例加上適當設計變更而得到的例子只要具備實施方式的特 徵也被包含於實施方式的範圍內。上述各具體例所具備的各要素以及其配置、材料、條件、 形狀、尺寸等不限定於示例出的例子，而能夠適當變更。
[0133] 另外，所謂"部位A設置於部位B之上"這樣的情況下的"之上"，按照如下意思來 使用：部位A與部位B相接觸而部位A設置於部位B之上的情況；以及部位A不與部位B相 接觸而部位A設置於部位B的上方的情況。
[0134] 另外，上述各實施方式具備的各要素只要技術上可能則能夠進行複合，組合了這 些的例子只要包含實施方式的特徵也被包含於實施方式的範圍內。除此之外，在實施方式 的思想的範疇內，只要是本領域技術人員就能夠想到各種變更例以及修正例，理解為這些 變更例以及修正例也屬於實施方式的範圍。
[0135] 說明了本發明的若干實施方式，但這些實施方式是作為例子而提示的，並不試圖 限定發明的範圍。這些新的實施方式能夠以其它各種各樣的方式實施，在不脫離發明的主 旨的範圍內，可以進行各種省略、置換、變更。這些實施方式和其變形被包含於發明的範圍、 主旨內，並且被包含於權利要求書中記載的發明和其均等的範圍內。
【權利要求】
1. 一種半導體製造裝置，具有： 腔室； 反應氣體導入口，設置於所述腔室，向所述腔室內導入反應氣體； 氣體排放口，設置於所述腔室，排出所述反應氣體； 旋轉體單元，設置於所述腔室內； 半導體晶片支架，設置於所述旋轉體單元的上部，保持半導體晶片； 加熱器，設置於所述旋轉體單元的內部；以及 淨化氣體導入口，向由所述旋轉體單元、半導體晶片支架、以及所述半導體晶片包圍的 空間供給淨化氣體， 所述半導體晶片支架具有： 第1保持區域部，支承所述半導體晶片；以及 第2保持區域部，包圍所述第1保持區域，被支承於所述旋轉體單元， 所述第1保持區域部和所述第2保持區域部有階差， 在所述第1保持區域部中，在所述半導體晶片被支承於所述第1保持區域部時的所述 半導體晶片的外緣的位置設置有多個通氣孔， 所述階差的構造具有：所述第1保持區域部的上表面；所述第2保持區域部的上表面； 以及與所述第1保持區域部的所述上表面和所述第2保持區域部的所述上表面相連的所述 第2保持區域部的內側面， 所述多個通氣孔的各自之上，設置有從所述第2保持區域部的所述內側面朝向所述第 1保持區域部側突起的突起部， 當所述半導體晶片被支承於所述第1保持區域部時，所述半導體晶片的所述外緣與所 述突起部相向。
2. 根據權利要求1所述的半導體製造裝置，其特徵在於， 所述第1保持區域部的平面形狀是環狀， 通過環狀的所述第1保持區域部支承所述半導體晶片的外周。
3. 根據權利要求2所述的半導體製造裝置，其特徵在於， 所述通氣孔是從環狀的所述第1保持區域部的內周朝向外周切出的切口。
4. 根據權利要求2所述的半導體製造裝置，其特徵在於， 環狀的所述第1保持區域部具有局部地與所述半導體晶片的背面相接觸的多個凸部， 所述多個凸部的各自被配置成在環狀的所述第1保持區域部的圓周方向上均等配置。
5. 根據權利要求4所述的半導體製造裝置，其特徵在於， 在所述第1保持區域部中配置有所述多個凸部的各個的部位和配置有所述通氣孔的 部位不同。
6. -種半導體製造裝置，具備： 腔室； 反應氣體導入口，設置於所述腔室，向所述腔室內導入反應氣體； 氣體排放口，設置於所述腔室，排出所述反應氣體； 旋轉體單元，設置於所述腔室內； 半導體晶片支架，設置於所述旋轉體單元的上部，保持半導體晶片； 加熱器，設置於所述旋轉體單元的內部；以及 淨化氣體導入口，向由所述旋轉體單元、半導體晶片支架以及所述半導體晶片包圍的 空間供給淨化氣體， 所述半導體晶片支架具有： 第1保持區域部，支承所述半導體晶片；以及 第2保持區域部，包圍所述第1保持區域，被支承於所述旋轉體單元， 所述第1保持區域部和所述第2保持區域部有階差， 在所述第1保持區域部中，在所述半導體晶片被支承於所述第1保持區域部時的所述 半導體晶片的外緣的位置設置有多個通氣孔。
7. 根據權利要求6所述的半導體製造裝置，其特徵在於， 所述階差的構造包括：所述第1保持區域部的上表面；所述第2保持區域部的上表面； 以及與所述第1保持區域部的所述上表面和所述第2保持區域部的所述上表面相連的所述 第2保持區域部的內側面， 在所述多個通氣孔的各自之上，設置有從所述第2保持區域部的所述內側面朝向所述 第1保持區域部側突起的突起部， 當所述半導體晶片被支承於所述第1保持區域部時，所述半導體晶片的所述外緣與所 述突起部相向。
8. 根據權利要求7所述的半導體製造裝置，其特徵在於， 所述通氣孔的開口的形狀以所述突起部的中心的位置為基準是非對稱的， 關於所述開口的面積，在以所述突起部的中心的位置為基準分為所述旋轉體單元進行 旋轉的旋轉方向和與所述旋轉方向相反的反旋轉方向時，所述開口在所述旋轉方向上的面 積大於所述開口在所述反旋轉方向上的面積。
9. 根據權利要求8所述的半導體製造裝置，其特徵在於， 所述突起部的上端位於比第2保持區域部的上表面更上側。
10. 根據權利要求7所述的半導體製造裝置，其特徵在於， 所述突起部的上端位於比第2保持區域部的上表面更上側。
11. 根據權利要求10所述的半導體製造裝置，其特徵在於， 所述第1保持區域部的平面形狀是環狀， 通過環狀的所述第1保持區域部支承所述半導體晶片的外周。
12. 根據權利要求11所述的半導體製造裝置，其特徵在於， 所述通氣孔是從環狀的所述第1保持區域部的內周朝向外周切出的切口。
13. 根據權利要求6所述的半導體製造裝置，其特徵在於， 所述通氣孔的開口的形狀以所述突起部的中心的位置為基準是非對稱的， 關於所述開口的面積，在以所述突起部的中心的位置為基準分為所述旋轉體單元進行 旋轉的旋轉方向和與所述旋轉方向相反的反旋轉方向時，所述開口在所述旋轉方向上的面 積大於所述開口在所述反旋轉方向上的面積。
14. 根據權利要求13所述的半導體製造裝置，其特徵在於， 所述第1保持區域部的平面形狀是環狀， 通過環狀的所述第1保持區域部支承所述半導體晶片的外周。
15. 根據權利要求14所述的半導體製造裝置，其特徵在於， 所述通氣孔是從環狀的所述第1保持區域部的內周朝向外周切出的切口。
16. 根據權利要求14所述的半導體製造裝置，其特徵在於， 環狀的所述第1保持區域部具有局部地與所述半導體晶片的背面相接觸的多個凸部， 所述多個凸部的各自被配置成在環狀的所述第1保持區域部的圓周方向上均等配置。
17. 根據權利要求6所述的半導體製造裝置，其特徵在於， 所述第1保持區域部的平面形狀是環狀， 通過環狀的所述第1保持區域部支承所述半導體晶片的外周。
18. 根據權利要求17所述的半導體製造裝置，其特徵在於， 所述通氣孔是從環狀的所述第1保持區域部的內周朝向外周切出的切口。
19. 根據權利要求17所述的半導體製造裝置，其特徵在於， 環狀的所述第1保持區域部具有局部地與所述半導體晶片的背面相接觸的多個凸部， 所述多個凸部的各自被配置成在環狀的所述第1保持區域部的圓周方向上均等配置。 2〇. -種半導體晶片支架，是設置於半導體製造裝置內的半導體晶片支架，具備： 第1保持區域部，支承半導體晶片；以及 第2保持區域部，包圍所述第1保持區域，被支承於旋轉體單元， 所述第1保持區域部和所述第2保持區域部有階差， 在所述第1保持區域部中，在所述半導體晶片被支承於所述第1保持區域部時的所述 半導體晶片的外緣的位置設置有多個通氣孔。
【文檔編號】H01L21/67GK104064490SQ201310363069
【公開日】2014年9月24日 申請日期:2013年8月20日 優先權日:2013年3月22日
【發明者】東真也, 佐藤慎哉, 佐久間智教, 大澤明彥, 小林浩秋, 山崎修, 西村博司 申請人:株式會社東芝