具有可定制的流動(dòng)注入的外延腔室的制作方法
【專利說明】具有可定制的流動(dòng)注入的外延腔室
[0001] 領(lǐng)域
[0002] 本發(fā)明的實(shí)施方式一般設(shè)及用W處理基板的方法和設(shè)備。
[0003] 宜量
[0004] 在某些工藝中，例如在基板上的外延層沉積，可W使工藝氣體W相同的方向橫向 流過基板表面。例如，可W使一或多種工藝氣體在位于處理腔室的相對(duì)端上的入口和排氣 口之間流過基板表面，W在基板表面頂部上生長(zhǎng)外延層。
[0005] 在某些外延沉積腔室中，可W在與主氣流路徑垂直的方向上引入附加的側(cè)流，W 對(duì)工藝提供附加的控制。然而，本發(fā)明人已經(jīng)觀察到的是，對(duì)于附加側(cè)流的調(diào)整能力是受到 限制的，而且附加側(cè)流在基板上的有效面積往往會(huì)被局部限制于注入噴嘴附近。
[0006] 此外，發(fā)明人已經(jīng)觀察到，在主氣流路徑的注入噴嘴的流動(dòng)擴(kuò)張會(huì)導(dǎo)致一些氣體 向上擴(kuò)展，并使所述氣體一進(jìn)入腔室即遠(yuǎn)離晶片。因此，目前的處理設(shè)備和方法可能無法產(chǎn) 出具有適當(dāng)材料品質(zhì)的沉積膜，該適當(dāng)材料品質(zhì)例如低的缺陷密度、組成控制、高純度、形 態(tài)、晶片內(nèi)均勻性和/或運(yùn)轉(zhuǎn)重現(xiàn)性。
[0007] 因此，本發(fā)明人提供了用于處理基板的改良方法和設(shè)備。
[000引盤述
[0009] 提供用于在處理腔室中處理基板的設(shè)備。在一些實(shí)施方式中，用于處理腔室中的 氣體注射器包括第一組出口，該第一組出口W-角度提供第一工藝氣體的有角注射至平面 表面；和鄰接該第一組出口的第二組出口，該第二組出口大致上沿著該平面表面提供第二 工藝氣體的加壓層流，該平面表面正交于該第二組出口延伸。
[0010] 在一些實(shí)施方式中，一種用于處理基板并且其中配置氣體注射器的處理腔室可W 包括位在其中的基板支座，W在該處理腔室內(nèi)在所需位置支撐基板，使得該基板的處理表 面形成平面表面；用W在第二方向上在該基板的該處理表面上方提供第=工藝氣體的第二 氣體注射器，該第二方向與該氣體注射器提供的氣流不同，其中該第二氣體注射器包括一 或多個(gè)噴嘴，該一或多個(gè)噴嘴調(diào)整該第=工藝氣體的氣流速度、氣流形狀和氣流方向中的 至少一者；和與該氣體注射器相對(duì)的排氣口，W從該處理腔室排出該第一、第二及第=工藝 氣體。
[0011] 在一些實(shí)施方式中，一種用于處理基板的設(shè)備可W包括其中具有基板支座的處理 腔室，W在該處理腔室內(nèi)在所需位置支撐基板的處理表面；在第一方向上在該基板的該處 理表面上方提供第一工藝氣體的第一注射器；在第二方向上在該基板的該處理表面上方提 供第二工藝氣體的第二注射器，該第二方向與該第一方向不同，其中該第二注射器包括一 或多個(gè)噴嘴，該一或多個(gè)噴嘴調(diào)整該第=工藝氣體的氣流速度、氣流形狀和氣流方向中的 至少一者；和與該第一注射器相對(duì)的排氣口，W從該處理腔室排出該第一和第二工藝氣體。
[0012] W下描述本發(fā)明的其他的及進(jìn)一步的實(shí)施方式。
[001引 附圖簡(jiǎn)要說巧
[0014] 可W參照本發(fā)明繪示于附圖中的說明性實(shí)施方式來了解W上簡(jiǎn)單概述和W下更 詳細(xì)討論的本發(fā)明實(shí)施方式。然而應(yīng)注意的是，【附圖說明】的只是本發(fā)明的典型實(shí)施方式，因 此不應(yīng)將附圖視為是對(duì)本發(fā)明范圍作限制，因本發(fā)明可認(rèn)可其他同等有效的實(shí)施方式。
[0015] 圖1繪示依據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式的處理腔室的示意側(cè)視圖。
[0016] 圖2繪示依據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式的處理腔室的示意頂視圖。
[0017] 圖3A繪示依據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式的注射器的等角視圖。
[0018] 圖3B繪示依據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式的注射器的示意性截面頂視圖。
[0019] 圖3C繪示依據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式的注射器的另一等角視圖。
[0020] 圖3D繪示依據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式的注射器的示意性截面前視圖。
[0021] 圖4A和圖4B繪示依據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式在基板表面上方來自注射器的氣體 分布的示意性頂視圖。
[0022] 圖5繪示依據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式用于在基板上沉積層的方法的流程圖。
[0023] 圖6繪示依據(jù)圖5中繪示的方法沉積在基板上的層。
[0024] 為了便于理解，已在可能處使用相同的標(biāo)號(hào)來指稱對(duì)于附圖為相同的元件。未依 比例繪制附圖，而且為了清楚的目的可W簡(jiǎn)化附圖。構(gòu)思的是，可W將一個(gè)實(shí)施方式的元件 和特征有益地并入其他的實(shí)施方式中而無需進(jìn)一步詳述。
[00巧]具體描巧
[0026] 本文中公開用于在基板上沉積層的方法和設(shè)備。本發(fā)明人已觀察到，在傳統(tǒng)工藝 的過程中生長(zhǎng)在基板表面上的外延層中存在不理想的厚度和/或組成不均勻性。本發(fā)明人 進(jìn)一步觀察到的是，在厚度和組成中的該種不均勻性在較小臨界尺寸和/或較高組成負(fù)載 程度（即當(dāng)在基板上生長(zhǎng)種類繁多的外延層時(shí)）下甚至可能會(huì)變得更加不理想。本文所公 開的發(fā)明方法和設(shè)備的實(shí)施方式可W通過在用于沉積的工藝氣體之間產(chǎn)生流動(dòng)相互作用 而有利地克服在沉積層中的厚度和/或組成不均勻性。在一些實(shí)施方式中，邊緣和整個(gè)基 板表面的均勻性可W通過在與主氣流路徑垂直的方向上引入附加的氣體側(cè)流W及通過使 用可調(diào)整的注射噴嘴來改變氣體速度、氣體分布區(qū)域和氣流方向而改善。
[0027] 另外，本發(fā)明人已經(jīng)觀察到的是，通過改變初始速度、質(zhì)量流動(dòng)速率和/或主氣流 噴流的質(zhì)量，可W調(diào)整基板上的反應(yīng)位置和沉積速率。例如，朝向基板表面有角注射第二工 藝氣體同時(shí)在基板的整個(gè)表面提供第一工藝氣體有利地增加了第二氣體物種向下的動(dòng)量， 從而改善第一和第二工藝氣體物種之間的混合。此外，通過使用受限的氣室在基板的整個(gè) 表面提供第一工藝氣體的加壓氣體層流將可使整個(gè)基板的濃度梯度平滑，從而提高腔室中 的流動(dòng)均勻性。
[002引圖1繪示依據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式的處理腔室100的示意性側(cè)視圖。處理腔室 100可W修改自市售的處理腔室，例如可向美國加州圣克拉拉市的應(yīng)用材料公司（Applied Materials,Inc.ofSantaClara,化lifornia)購得的RPEPI⑥反應(yīng)器，或是任何適用于 進(jìn)行外延娃沉積工藝的適當(dāng)半導(dǎo)體處理腔室。處理腔室100可W如W上所討論的適用于進(jìn) 行外延娃沉積工藝，并說明性地包含腔室主體110、供應(yīng)一或多種氣體到第一注射器180的 第一入口 114、第二注射器170、和位于基板支座124的第二側(cè)129的排氣口 118。排氣口 118可W包括粘著減少襯墊117。第一注射器180和排氣口 118位在基板支座124的相對(duì)側(cè) 上。第二注射器170相對(duì)于第一注射器180配置，W提供與由第一注射器180提供的第一 工藝氣體成一角度的第二工藝氣體?？蒞由多達(dá)約145度的方位角202將第二注射器170 和第一注射器180分隔在腔室的任一側(cè)上，W下關(guān)于圖2描述，圖2圖示處理腔室100的頂 視圖。處理腔室100還包括支持系統(tǒng)130和控制器140,w下將更詳細(xì)地討論。
[0029] 腔室主體110通常包括上部102、下部104和外殼120。上部102位在下部104上 并且包括蓋體106、襯墊116、一或多個(gè)可選的上燈136和上高溫計(jì)156。在一個(gè)實(shí)施方式 中，蓋體106具有類似圓頂?shù)男螤钜蜃?，然而，也可W考慮具有其他形狀因子的蓋體（例如 平的或反向曲線的蓋體）。下部104被禪接到第一入口 114、第一注射器180、第二注射器 170和排氣口 118,并包括底板組件121、下腔室襯墊131、下圓頂132、基板支