[发明专利]用于制造半导体装置的设备和方法

说明书

本发明涉及一种用于制造半导体装置的设备，其包括：反应室，所述反应室包括用于保持衬底的衬底保持器；以及用于加热所述衬底的加热器。所述加热器可以包括竖直腔表面发射激光器，所述竖直腔表面发射激光器被构造和布置成将辐射束发射到由所述衬底保持器保持的衬底以加热所述衬底。

技术领域

本发明总体上涉及用于制造半导体装置的设备和方法。更具体地，本发明涉及一种设备，其包括：

反应室，所述反应室具有用于保持衬底的衬底保持器；以及

用于加热所述衬底的加热器。

背景技术

用作反应器的高温炉子可以用作反应室以在半导体衬底上产生精细尺寸的结构，例如集成电路。例如硅晶片的若干衬底可以放置在衬底保持器上，例如在反应器内部的衬底架或舟皿。另一选择为，单个衬底可以放置在衬底保持器上，例如在反应器内部的衬底基座。可以将衬底和保持器都加热到所需温度。在典型的衬底处理步骤中，使反应气体在加热的衬底上通过，从而在衬底上沉积反应物材料或气体反应物的薄层。

衬底上的一系列此类处理步骤被称为工作程序。如果沉积层具有与底层硅衬底相同的结晶结构，则沉积层被称为外延层。沉积层有时也被称为单晶层，因为其仅具有一种晶体结构。通过后续的沉积、掺杂、光刻、蚀刻和其它工艺，这些层被制成集成电路，从而生产数十到数千或甚至数百万个集成装置，这取决于衬底大小和电路复杂性。

仔细控制各种工艺参数以确保所得层的高质量。一个这样的关键参数是在每个工作程序步骤期间的衬底温度。例如，在CVD期间，沉积气体在特定温度窗口内反应并沉积在衬底上。不同的温度还导致不同的沉积速率。因此，重要的是在处理开始之前准确地控制衬底温度以使衬底达到期望的温度。

极其影响处理反应器的生产量的一个因素是衬底温度的上升速率。在给定工作程序期间的若干点处可能需要这种温度上升。例如，必须将冷衬底加热至适当的处理温度。同样，对于不同的处理步骤，工作程序可能需要不同的温度。在工作程序的最后，通常将衬底冷却到衬底处理装置可以承受的水平。加热和冷却步骤可能占处理时间的很大一部分，并且可能限制反应器的生产量。稳态温度之间的时间基本上是应最小化以增加反应器的生产量的时间。

因此，可能需要以高功率和能控性来控制衬底温度。

发明内容

根据本发明的至少一个实施例，提供一种用于制造半导体装置的设备，其包括：

反应室，所述反应室具有用于保持衬底的衬底保持器；以及

用于加热所述衬底的加热器；其中所述加热器包括竖直腔表面发射激光器，所述竖直腔表面发射激光器被构造和布置成将辐射束发射到由所述衬底保持器保持的衬底。

竖直腔表面发射激光器(VCSEL)能够在辐射中产生足够的功率，以在衬底中提供陡峭的温度上升。竖直腔表面发射激光器由于其接通/断开时间短因此是具有很高能控性的半导体装置。由竖直腔表面发射激光器发射的辐射束显示出极小的发散角，因此VCSEL允许在VCSEL的某个距离处实现非常好的功率控制。

衬底保持器可以是用于以间隔开的关系保持多个半导体衬底的衬底架，所述衬底架包括至少一个支撑构件，所述至少一个支撑构件限定多个间隔开的衬底保持装置，所述衬底保持装置中的每一个被配置成以基本上水平的取向独立地保持衬底，并且竖直腔表面发射激光器被构造和布置成至少从衬底架的一侧向衬底架中的衬底发射辐射。加热器可以包括用于预加热衬底的预加热器和用于以最终温度加热衬底的最终加热器，并且用于将架从预加热器移动到最终加热器的架处理器以及向衬底架中的衬底发射辐射的竖直腔表面发射激光器设置到所述预加热器。

根据本发明的另一个实施例，提供一种用于生产半导体装置的方法，其包括：

提供衬底；以及

用竖直腔表面发射激光器加热所述衬底。