本發(fā)明涉及半導體，具體涉及一種化學氣相沉積設(shè)備、加熱盤及形成涂層的方法。

背景技術(shù)：

1、化學氣相沉積(chemical?vapor?deposition，簡稱cvd)設(shè)備在進行沉積反應時往往需要對晶圓或腔室加熱或維持沉積反應所需要的溫度，所以通常cvd設(shè)備都配備有加熱晶圓的加熱盤。

2、在現(xiàn)有技術(shù)中，由于鋁合金具有熱導效率高、成本低等優(yōu)勢，因此常被用作cvd設(shè)備中加熱盤的制造材料。然而在化學氣相沉積工藝中，當鋁合金加熱盤暴露在含氟等離子體環(huán)境時，加熱盤表面易逐漸被氟化而形成氟化鋁層。目前設(shè)備需要數(shù)十小時的氟化才能使加熱盤表面的氟化深度趨于穩(wěn)定，耗時長、成本高，導致設(shè)備缺乏市場競爭力。

3、因此，本領(lǐng)域迫切需要一種具有優(yōu)異耐腐蝕性能的新型加熱盤。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是提供一種化學氣相沉積設(shè)備、加熱盤及其表面形成涂層的方法，以提高加熱盤的抗等離子體腐蝕性能。

2、為了達到上述目的，本發(fā)明首先提供了一種加熱盤，包括：

3、加熱盤本體；

4、稀土金屬層，其覆蓋于所述加熱盤本體的表面，所述稀土金屬層的孔隙率小于0.1％。

5、可選地，所述稀土金屬層的厚度為5μm～20μm。

6、可選地，所述加熱盤還包括：耐腐蝕涂層，其位于所述稀土金屬層的表面。

7、可選地，所述耐腐蝕涂層的孔隙率小于0.1％。

8、可選地，所述耐腐蝕涂層的厚度為0.05μm～2μm。

9、可選地，所述耐腐蝕涂層的材質(zhì)為稀土金屬的氧化物、氟化物或氟氧化物中的至少一種。

10、可選地，所述稀土金屬層和耐腐蝕涂層中，所述稀土金屬選自y(釔)、sc(鈧)、la(鑭)、ce(鈰)、pr(鐠)、nd(釹)、eu(銪)、gd(釓)、tb(鋱)、dy(鏑)、ho(鈥)、er(鉺)、tm(銩)、yb(鐿)或lu(镥)中的至少一種。

11、可選地，所述加熱盤本體表面的材質(zhì)包括金屬元素。

12、可選地，所述加熱盤本體表面的材質(zhì)包括鋁、鋁合金和氮化鋁中的至少一種。

13、可選地，所述加熱盤本體設(shè)有凹陷于其上表面的流體溝槽，所述流體溝槽用于傳輸傳熱介質(zhì)以提升加熱盤上方放置的晶圓的溫度均勻性。

14、可選地，所述稀土金屬層覆蓋所述流體溝槽的底部和側(cè)壁。

15、可選地，所述流體溝槽的深寬比為0.5：1～5：1。

16、本發(fā)明另一方面還提供了一種化學氣相沉積設(shè)備，包括：

17、反應腔；

18、如前面所述的加熱盤，所述加熱盤位于所述反應腔內(nèi)，用于承載和加熱晶圓。

19、本發(fā)明另一方面還提供了一種在加熱盤本體表面形成涂層的方法，包括以下步驟：

20、提供一加熱盤本體；

21、在所述加熱盤本體的表面形成稀土金屬層，所述稀土金屬層的孔隙率小于0.1％。

22、可選地，所述制備方法還包括：在所述稀土金屬層的表面形成耐腐蝕涂層，所述耐腐蝕涂層為稀土金屬的氧化物、氟化物或氟氧化物中的至少一種。

23、可選地，所述稀土金屬層和耐腐蝕涂層的形成方法為物理氣相沉積法。

24、可選地，所述稀土金屬層和耐腐蝕涂層的沉積溫度為250℃～450℃。

25、可選地，形成所述稀土金屬層后，以稀土金屬為靶材，同時通入氧氣或含氟氣體中的至少一種，在稀土金屬層的表面沉積所述耐腐蝕涂層。

26、可選地，形成所述稀土金屬層后，通入氧氣、含氟氣體或兩者混合氣體中的任意一種，使稀土金屬層的表面發(fā)生氧化、氟化或氟氧化中的任意一種，在稀土金屬層的表面形成耐腐蝕涂層。

27、可選地，所述含氟氣體為氟碳氣體或碳氫氟氣體。

28、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的技術(shù)方案的有益效果至少包括：

29、(1)本發(fā)明提供了一種具有優(yōu)異耐腐蝕性、高導熱性以及高溫工作下不易剝落開裂的加熱盤保護涂層。具體地，所述保護涂層為孔隙率小于0.1％的稀土金屬層，本發(fā)明所采用的稀土金屬形成的涂層具有較強的抗等離子體特性，將其設(shè)置在加熱盤本體的表面，可提高加熱盤的抗等離子體侵蝕性；同時，稀土金屬層與金屬制加熱盤本體表面熱膨脹系數(shù)差異較小，可避免在高溫工作環(huán)境下加熱盤表面的稀土金屬層、尤其是表面不規(guī)則區(qū)域處的稀土金屬層剝落開裂，使加熱盤失去保護作用；另外，所述稀土金屬層具有優(yōu)異的導熱性能，可提升加熱盤的溫度分布均勻性和熱傳導性。

30、(2)本發(fā)明進一步在所述稀土金屬層的表面設(shè)置耐腐蝕涂層，所述耐腐蝕涂層為稀土金屬的氧化物、氟化物或氟氧化物中的至少一種，其具有比稀土金屬層更強的抗等離子體侵蝕性能，可進一步提高加熱盤的耐腐蝕性，有利于延長使用壽命；另外，所述耐腐蝕涂層的厚度為0.05μm～2μm，該厚度范圍的設(shè)計，在保證抗腐蝕性能的同時，不會影響加熱盤的傳熱效果，且當所述耐腐蝕涂層產(chǎn)生問題需要替換翻新時，翻新成本更低。

技術(shù)特征：

1.一種加熱盤，其特征在于，包括：

2.如權(quán)利要求1所述的加熱盤，其特征在于，所述稀土金屬層的厚度為5μm～20μm。

3.如權(quán)利要求1所述的加熱盤，其特征在于，所述加熱盤還包括：耐腐蝕涂層，其位于所述稀土金屬層的表面。

4.如權(quán)利要求3所述的加熱盤，其特征在于，所述耐腐蝕涂層的孔隙率小于0.1％。

5.如權(quán)利要求3所述的加熱盤，其特征在于，所述耐腐蝕涂層的厚度為0.05μm～2μm。

6.如權(quán)利要求3所述的加熱盤，其特征在于，所述耐腐蝕涂層的材質(zhì)為稀土金屬的氧化物、氟化物或氟氧化物中的至少一種。

7.如權(quán)利要求6所述的加熱盤，其特征在于，所述稀土金屬層和耐腐蝕涂層中，所述稀土金屬選自y、sc、la、ce、pr、nd、eu、gd、tb、dy、ho、er、tm、yb或lu中的至少一種。

8.如權(quán)利要求1所述的加熱盤，其特征在于，所述加熱盤本體表面的材質(zhì)包括金屬元素。

9.如權(quán)利要求8所述的加熱盤，其特征在于，所述加熱盤本體表面的材質(zhì)包括鋁、鋁合金和氮化鋁中的至少一種。

10.如權(quán)利要求1-9中任一項所述的加熱盤，其特征在于，所述加熱盤本體設(shè)有凹陷于其上表面的流體溝槽，所述流體溝槽用于傳輸傳熱介質(zhì)以提升加熱盤上方放置的晶圓的溫度均勻性。

11.如權(quán)利要求10所述的加熱盤，其特征在于，所述稀土金屬層覆蓋所述流體溝槽的底部和側(cè)壁。

12.如權(quán)利要求10所述的加熱盤，其特征在于，所述流體溝槽的深寬比為0.5：1～5：1。

13.一種化學氣相沉積設(shè)備，其特征在于，包括：

14.一種在加熱盤本體表面形成涂層的方法，其特征在于，包括以下步驟：

15.如權(quán)利要求14所述的在加熱盤本體表面形成涂層的方法，其特征在于，還包括：在所述稀土金屬層的表面形成耐腐蝕涂層，所述耐腐蝕涂層為稀土金屬的氧化物、氟化物或氟氧化物中的至少一種。

16.如權(quán)利要求15所述的在加熱盤本體表面形成涂層的方法，其特征在于，所述稀土金屬層和耐腐蝕涂層的形成方法為物理氣相沉積法。

17.如權(quán)利要求16所述的在加熱盤本體表面形成涂層的方法，其特征在于，所述稀土金屬層和耐腐蝕涂層的沉積溫度為250℃～450℃。

18.如權(quán)利要求15所述的在加熱盤本體表面形成涂層的方法，其特征在于，形成所述稀土金屬層后，以稀土金屬為靶材，同時通入氧氣或含氟氣體中的至少一種，在稀土金屬層的表面沉積所述耐腐蝕涂層。

19.如權(quán)利要求15所述的在加熱盤本體表面形成涂層的方法，其特征在于，形成所述稀土金屬層后，通入氧氣、含氟氣體或兩者混合氣體中的任意一種，使稀土金屬層的表面發(fā)生氧化、氟化或氟氧化中的任意一種，在稀土金屬層的表面形成耐腐蝕涂層。

20.如權(quán)利要求18或19所述的在加熱盤本體表面形成涂層的方法，其特征在于，所述含氟氣體為氟碳氣體或碳氫氟氣體。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種化學氣相沉積設(shè)備、加熱盤及形成涂層的方法。所述加熱盤包括：加熱盤本體和稀土金屬層，所述稀土金屬層覆蓋于加熱盤本體的表面，所述稀土金屬層的孔隙率小于0.1％。本發(fā)明通過在加熱盤本體表面設(shè)置孔隙率小于0.1％的稀土金屬層，提高了加熱盤的抗等離子體性；所述稀土金屬層與金屬制加熱盤本體表面熱膨脹系數(shù)差異較小，可避免在高溫環(huán)境下加熱盤表面的涂層剝落開裂。進一步地，本發(fā)明還在稀土金屬層的表面生長耐腐蝕涂層，耐腐蝕涂層為稀土金屬的氧化物、氟化物或氟氧化物中的至少一種，可進一步提高加熱盤的耐腐蝕性，延長使用壽命，且當耐腐蝕涂層產(chǎn)生問題需要替換翻新時，翻新成本更低。

技術(shù)研發(fā)人員：朱生華,叢海
受保護的技術(shù)使用者：中微半導體設(shè)備（上海）股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/2