專利名稱：?jiǎn)尉庋映练e的方法和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般地涉及單晶外延沉積的方法和系統(tǒng)，更具體點(diǎn)說(shuō)，涉及這樣一種方法和系統(tǒng)，可以防止在半導(dǎo)體晶片上產(chǎn)生大面積的缺陷，而處延層就是在這晶片上沉積的。
本發(fā)明特別適用在標(biāo)準(zhǔn)的CMOS(互補(bǔ)型金屬氧化物半導(dǎo)體)外延沉積上，這是將單晶材料的初始外延層沉積在從半導(dǎo)體源材料(最常用的是硅)生長(zhǎng)出來(lái)的單晶襯底上。外延層是由化學(xué)汽相沉積形成的，利用這種方法可用熱、等離子體、紫外線或其他能源分解化學(xué)蒸汽制出穩(wěn)定的固體。在半導(dǎo)體材料工業(yè)中，外延是一種重要的方法，用來(lái)使半導(dǎo)體材料具有必需的電性能。例如使一個(gè)輕摻雜的外延層在一重?fù)诫s的襯底上生長(zhǎng)，由于襯底的低電阻可使CMOS器件在抗閂鎖性方面優(yōu)化。其他優(yōu)點(diǎn)如精確地控制摻雜物濃度的分布和除氧也可達(dá)到。
外延生長(zhǎng)幾乎普遍用化學(xué)汽相沉積來(lái)實(shí)現(xiàn)，因?yàn)樗且粋€(gè)在半導(dǎo)體材料上生長(zhǎng)外延層的適應(yīng)性最強(qiáng)和低費(fèi)用高效的方法。一般地說(shuō)，化學(xué)汽相沉積要將揮發(fā)的反應(yīng)劑(如Sicl4、SiHCl3、SiHCl2或SiH4)和運(yùn)載氣體(常為氫)引入到反應(yīng)室內(nèi)。要在半導(dǎo)體材料上得到所需的外延生長(zhǎng)還與溫度有關(guān)。反應(yīng)室內(nèi)的溫度可根據(jù)精確的反應(yīng)條件而變，但在本發(fā)明所特別適用的那種單晶層沉積中，溫度一般在1080℃和1150℃之間。發(fā)生沉積的環(huán)境必須清潔，氧含量須小于1ppma。
化學(xué)汽相沉積在反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行，在反應(yīng)器內(nèi)流動(dòng)的反應(yīng)劑和運(yùn)載氣體(合起來(lái)稱“反應(yīng)氣體”)一般與半導(dǎo)體晶片的表面平行。離開(kāi)反應(yīng)器的氣體被送到一個(gè)裝置內(nèi)，以便在排放到大氣中以前去除其雜質(zhì)(即有害成分)。還有一點(diǎn)重要的是，在外延沉積過(guò)程中須防止晶片受到污染，這是由微粒沉積在晶片表面而造成的。來(lái)自反應(yīng)氣體的沉積材料會(huì)更快地積聚在微粒上而不是積聚在環(huán)繞微粒的平表面上，這樣就造成缺陷。特別值得關(guān)心的是大面積缺陷，其直徑可大于或等于10微米，這是用激光束表面掃描設(shè)備測(cè)量出來(lái)的，更具體點(diǎn)說(shuō)，可用美國(guó)加利福尼亞州Mountain View的Tencor公司所制造的Tencor6200激光掃描器測(cè)量出來(lái)。
微粒污染的常見(jiàn)來(lái)源是氯化硅烷聚合物和SiO2，它們傾向于從反應(yīng)氣體中跑出而沉積在反應(yīng)室的表面上。特別是，氯化硅烷聚合物和SiO2會(huì)沉積在反應(yīng)室的排氣口內(nèi)及其周圍。在晚些時(shí)候小的微粒會(huì)從這些沉積中裂開(kāi)并被氣體帶到晶片上。沉積之所以會(huì)發(fā)生是因?yàn)榉磻?yīng)室表面的溫度在排氣口多少要比其他地方低些。在氣流中的擾動(dòng)和渦流會(huì)將微粒從排氣口帶回到晶片上。當(dāng)沉積是在大氣壓或接近大氣壓的條件下進(jìn)行時(shí)，問(wèn)題會(huì)變得格外尖銳，因?yàn)檫@個(gè)條件是通常具有的。慣常在反應(yīng)氣體剛要進(jìn)入反應(yīng)室之前常使它帶有小量的正壓。洗滌塔慣常不在反應(yīng)室內(nèi)造成真空壓力(或負(fù)壓，即小于大氣壓的壓力)，或微小到可忽略不計(jì)的負(fù)壓，在這些條件下在排氣口流出的反應(yīng)氣體流雖然會(huì)比較混亂，但這樣做也有好處，因?yàn)樵诖髿鈮毫ο逻M(jìn)行沉積，反應(yīng)室就不必做得很結(jié)實(shí)，真空泵可不需要。額外的安全預(yù)防設(shè)施也可不要，而這對(duì)于低壓沉積方法是必需的，因?yàn)榇嬖谥l(fā)生爆炸或火災(zāi)的潛在危險(xiǎn)。低壓反應(yīng)器(例如在約75乇的壓力下操作的標(biāo)準(zhǔn)低壓外延沉積所用的反應(yīng)器)也比較容易泄漏因?yàn)榈蛪簳?huì)將外界空氣吸引到反應(yīng)器內(nèi)。這樣只要有可能，人們還是希望在大氣壓或接近大氣壓的條件下進(jìn)行外延沉積。
本發(fā)明的若干目的和特點(diǎn)包括提供一種方法和系統(tǒng)用來(lái)將外延層沉積在半導(dǎo)體晶片上而可減少在晶片上的面積缺陷；提供這樣一種方法和系統(tǒng)，它可減少大面積缺陷的發(fā)生；提供這樣一種方法和系統(tǒng)，它可在接近大氣壓力的條件下操作；提供這樣一種方法和系統(tǒng)，它可使反應(yīng)氣體產(chǎn)生一個(gè)比較接近層流的流動(dòng)，通過(guò)并流出反應(yīng)室；另外提供這樣一個(gè)方法和系統(tǒng)，它可阻止將微粒物質(zhì)送到晶片上。
一般地說(shuō)，本發(fā)明的方法包括下列步驟將晶片放置在反應(yīng)器的外延反應(yīng)室內(nèi)，并將反應(yīng)氣體輸送到室內(nèi)使反應(yīng)氣體流動(dòng)越過(guò)晶片，而在氣體內(nèi)的反應(yīng)劑成分則被沉積在晶片上成為單晶層。通過(guò)反應(yīng)室的排氣口抽引流出的反應(yīng)氣體，這里排氣口的壓力小于大氣壓但大于或等于大氣壓之下約20乇的壓力，從而可防止會(huì)將微粒物質(zhì)帶回晶片上的擾動(dòng)和渦流，這樣就可防止在晶片上形成大面積的缺陷。從反應(yīng)器抽引的氣體被送到洗滌塔內(nèi)洗滌，以便去除氣體中的雜質(zhì)。
本發(fā)明另一方面所提供的單晶外延層沉積系統(tǒng)一般具有一個(gè)包括反應(yīng)室的反應(yīng)器，該反應(yīng)室構(gòu)造成用于接納至少一個(gè)半導(dǎo)體材料的晶片，以便用來(lái)將單晶外延層沉積在晶片上；一個(gè)進(jìn)氣口，用來(lái)將反應(yīng)氣體接納到反應(yīng)室內(nèi)，以便在半導(dǎo)體晶片上沉積出單晶層；和一個(gè)排氣口，用來(lái)從反應(yīng)室排放流出的反應(yīng)氣體；還有一個(gè)文丘里管，與反應(yīng)室的排氣口流體連通，它被設(shè)置用來(lái)將從反應(yīng)室流出的反應(yīng)氣體吸引到一個(gè)沿軸向流動(dòng)通過(guò)文丘里管的流體內(nèi)。文丘里管的配置是為了在排氣口造成負(fù)壓，使在該處測(cè)得的壓力小于大氣壓，但大于或等于大氣壓之下約20乇的壓力。另外還有一個(gè)洗滌塔，用來(lái)清洗流出的反應(yīng)氣體。
本發(fā)明的其他一些目的和特點(diǎn)，部分將變得清晰，部分將在下面指出。


圖1為一化學(xué)汽相沉積反應(yīng)器和一個(gè)用來(lái)清洗從反應(yīng)器流出的反應(yīng)氣體的洗滌塔的概略的右側(cè)立視圖；圖2為洗滌塔的左側(cè)立視圖。
在這些視圖中相應(yīng)的標(biāo)號(hào)用來(lái)指相應(yīng)的零件。
現(xiàn)在參閱附圖，其中示出的本發(fā)明的單晶外延層沉積系統(tǒng)包括一個(gè)反應(yīng)器10，它包括形成反應(yīng)室14的反應(yīng)室容器12；和一個(gè)洗滌塔16，用來(lái)從離開(kāi)反應(yīng)器的流出的反應(yīng)氣體廢氣中去除潛在有害的成分(所有標(biāo)號(hào)只是一般地指出)。反應(yīng)室容器12由高純石英構(gòu)成，而反應(yīng)室14的大小是用來(lái)接納半導(dǎo)體材料的單一晶片，以便將單晶外延層沉積在晶片上。晶片W被支承在一個(gè)接受器18上，而接受器又被這樣安裝，使在外延沉積過(guò)程中可使晶片環(huán)繞一條垂直軸線旋轉(zhuǎn)。反應(yīng)器10可以有比本說(shuō)明更為精密的構(gòu)造，但仍沒(méi)有離開(kāi)本發(fā)明的范圍。例如，反應(yīng)器可以構(gòu)造成一次能加工多個(gè)晶片。
反應(yīng)室容器12有一進(jìn)氣口20，通過(guò)該口反應(yīng)氣體被接納到反應(yīng)室14內(nèi)，以便在晶片W上流過(guò)并將材料(例如硅)沉積在晶片上。反應(yīng)氣體通過(guò)反應(yīng)室14的流動(dòng)在圖1中一般地用在室左側(cè)的箭頭指出。反應(yīng)氣體通過(guò)一個(gè)排氣口22從反應(yīng)室14被排放到一條通向洗滌塔16的排放管路24內(nèi)。反應(yīng)器10還設(shè)有加熱燈26，以便用來(lái)將反應(yīng)室14加熱到最好在1080℃和1150℃之間。但應(yīng)知道，在這范圍外的溫度也可使用，而并未離開(kāi)本發(fā)明的范圍。在這個(gè)較優(yōu)的實(shí)施例中，所用反應(yīng)器10為美國(guó)亞利桑那州Phoenix的先進(jìn)半導(dǎo)體材料公司(Advanced Semiconductor Material，Inc.)制造的EpsilonOne System外延反應(yīng)器。
在該較優(yōu)實(shí)施例中用的反應(yīng)氣體為三氯硅烷(SiHCl3)，運(yùn)載氣體為氫(H2)。三氯硅烷在與晶片W接觸時(shí)便分解而將硅留下，在晶片的所有暴露表面上形成單晶層。這個(gè)反應(yīng)可在大氣壓力下順利進(jìn)行，因此可不需真空泵并且反應(yīng)室容器12可不必做得很結(jié)實(shí)以防崩裂。另外，可較少出現(xiàn)對(duì)安全的危害，并且空氣漏泄到反應(yīng)器10內(nèi)的機(jī)會(huì)也被減少。
通過(guò)排氣口22離開(kāi)反應(yīng)室14的反應(yīng)氣體會(huì)遇到反應(yīng)室容器12和排氣口周圍排放管路24的較冷的表面。結(jié)果，某些在反應(yīng)氣體內(nèi)沒(méi)有反應(yīng)過(guò)的材料就會(huì)以氯化硅烷聚合物和SiO2的形式沉積在反應(yīng)室容器和排放管路的在排氣口22周圍的內(nèi)表面上。其余的反應(yīng)氣體被排放管路24傳送到在洗滌塔16后面的進(jìn)氣豎管28(煙道)內(nèi)，氣體流動(dòng)通過(guò)在進(jìn)氣豎管28內(nèi)的喉管30，進(jìn)氣豎管被加熱，以便防止氣體中的材料沉積在豎管內(nèi)的喉管上。就在喉管的下面有一噴水口32將水噴射到氣流內(nèi)，使氣流打旋。有一自動(dòng)清潔裝置裝在豎管28內(nèi)，包括一根可伸縮的桿34其上有一清潔頭。該桿34可有選擇地伸長(zhǎng)，以便強(qiáng)制清潔頭通過(guò)喉管30來(lái)清潔喉管。流出的反應(yīng)氣體在豎管28內(nèi)向下移動(dòng)并進(jìn)入到洗滌塔16內(nèi)。
洗滌塔16設(shè)有多個(gè)噴霧和過(guò)濾的隔間，以便從流出的反應(yīng)氣體中去除有害的成分。在該較優(yōu)的實(shí)施例中所用的洗滌塔16為美國(guó)加利福尼亞州San Jose的化學(xué)設(shè)備技術(shù)公司制造的Jupiter II系列的煙氣洗滌塔16。其構(gòu)造為在其最下面的隔間內(nèi)固定著一個(gè)儲(chǔ)水槽36。在洗滌塔16隔間的底下有一泵38，如需要可開(kāi)動(dòng)使水循環(huán)流過(guò)洗滌塔。從豎管28來(lái)的氣體流動(dòng)進(jìn)入到正好在儲(chǔ)槽頂上的第一隔間內(nèi)。第一噴霧頭40從儲(chǔ)槽36的水內(nèi)垂直地向上伸出并由水泵38供水，使第一隔間內(nèi)完全充滿細(xì)的水霧。反應(yīng)氣體中某些較易分解的元素就被帶出到氣體外而掉落在儲(chǔ)水槽36內(nèi)。
在第一隔間頂部開(kāi)出的孔允許氣體向上流動(dòng)進(jìn)入到第二隔間內(nèi)并流向靠近第二隔間頂部的出口42。在第二隔間內(nèi)有四個(gè)第二噴霧頭44，一個(gè)接一個(gè)地沿垂直方向排列，由水泵38供以儲(chǔ)槽36中的水。這四個(gè)第二噴霧頭各可噴出一個(gè)細(xì)水霧花樣將第二隔間的各該水平區(qū)段完全布滿。這四個(gè)水霧花樣就將氣體通過(guò)第二隔間流往出口42的路完全堵住，使氣體非通過(guò)這四個(gè)水霧花樣不可。在氣體接續(xù)向上流動(dòng)通過(guò)由各該噴霧頭44造成的這四個(gè)水霧花樣而流向出口42時(shí)，另外一些雜質(zhì)就從氣體中被清除出來(lái)。
現(xiàn)在參閱圖2，流出的反應(yīng)氣體然后流動(dòng)通過(guò)第二隔間的出口42，該出口并作為第三隔間的進(jìn)口。更具體點(diǎn)說(shuō)，氣體流動(dòng)進(jìn)入到一個(gè)區(qū)域內(nèi)，該區(qū)域環(huán)繞著一個(gè)總體由標(biāo)號(hào)46指示的文丘里水管。來(lái)自儲(chǔ)槽36的水被水泵38強(qiáng)制使它沿軸向向下流動(dòng)通過(guò)文丘里管46，并在該管喉部的下游側(cè)產(chǎn)生一個(gè)壓力降。位在文丘里管46喉部下游側(cè)的多個(gè)孔使第三隔間暴露在文丘里管喉部下游側(cè)造成的負(fù)壓(即小于大氣壓的壓力)下。這樣，氣體就被吸引到水流中一起流動(dòng)通過(guò)文丘里管46并向下來(lái)進(jìn)入到第四隔間內(nèi)。
這個(gè)負(fù)壓通過(guò)洗滌塔16和排放管路24被連回到反應(yīng)室14，因此在排氣口22的壓力約為753-754乇(即在大氣壓之下6-7乇)。實(shí)際上，在離開(kāi)一英寸排放管路24和反應(yīng)器排氣口22的接頭約3.5到4英尺的地方已量到這個(gè)壓力。但應(yīng)知道，任何小于一個(gè)大氣壓的壓力(例如在大氣壓之下20乇)，只要能足夠產(chǎn)生一個(gè)通過(guò)排氣口22的層流而不需要一個(gè)較堅(jiān)固的反應(yīng)器都可使用，這樣做仍在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。人們確信可以使用低到大氣壓之下約20乇的壓力來(lái)減少大面積缺陷。文丘里管46可被調(diào)節(jié)來(lái)改變負(fù)壓。重要的是要能調(diào)節(jié)文丘里管46來(lái)使化學(xué)反應(yīng)優(yōu)化。
在第四隔間內(nèi)，流出的反應(yīng)氣體向下流動(dòng)連續(xù)通過(guò)兩個(gè)垂直排列的第三噴霧頭48所造成的水霧花樣。如同第二噴霧頭44那樣，兩個(gè)第三噴霧頭48分別產(chǎn)生一個(gè)能完全布滿第四隔間各該水平區(qū)段的細(xì)水霧花樣，使氣體通過(guò)第四隔間的通道被堵住，非通過(guò)這兩個(gè)水霧花樣流動(dòng)不可，第四隔間在其底部向儲(chǔ)槽36敞開(kāi)，使它能接納從反應(yīng)氣體清除出來(lái)的另外一些成分。有一排水管50用來(lái)從儲(chǔ)槽36放掉某些水和雜質(zhì)。
現(xiàn)已基本上清除雜質(zhì)的流出的反應(yīng)氣體流動(dòng)通過(guò)在第四隔間底部?jī)?nèi)的、正好在儲(chǔ)槽水位上的四個(gè)孔52(圖中只示出一個(gè))進(jìn)入到第五隔間內(nèi)。第五隔間的底部也向水槽36開(kāi)通。氣體于是轉(zhuǎn)為向上流動(dòng)，進(jìn)入到含有過(guò)濾柱54的第六隔間內(nèi)，在所示出的實(shí)施例中，過(guò)濾柱54由成捆的小塑料圓柱組成。過(guò)濾柱54被布置在第六隔間內(nèi)，使氣體向上通過(guò)第六隔間的通道被堵住非通過(guò)過(guò)濾柱不行。
位在第六隔間之上的第七隔間內(nèi)的第四噴霧頭56將水向下噴灑到過(guò)濾柱54上。該水流動(dòng)通過(guò)過(guò)濾柱54并使它保持清潔。最后，該水進(jìn)入到儲(chǔ)槽16內(nèi)。通過(guò)第四噴霧頭56噴灑的水是由補(bǔ)給水的在外面的水源供應(yīng)的，而不是從儲(chǔ)槽36供應(yīng)的。這樣，儲(chǔ)槽36的水就可得到補(bǔ)充并被保持在一個(gè)可接受的純度水平上。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，補(bǔ)給水的流率約為每分鐘3加侖時(shí)能產(chǎn)生令人滿意的結(jié)果。向上流動(dòng)到第七隔間內(nèi)的氣體必須流動(dòng)通過(guò)第四噴霧頭56的水霧花樣，才能走出洗滌塔16向上排放到大氣中。
本發(fā)明的方法包括下列步驟將半導(dǎo)體晶片W放置在反應(yīng)室14內(nèi)的接受器18上，以便將外延層沉積在晶片W上。典型的做法是(但并不是非如此不可)，沉積過(guò)程為一標(biāo)準(zhǔn)的CMOS外延沉積過(guò)程，其中單晶材料的第一外延層以基本上均勻的層厚被沉積在晶片的所有露出的表面上。反應(yīng)室14用加熱燈26加熱到約1150℃。反應(yīng)氣體通過(guò)進(jìn)氣口20被送入反應(yīng)室14內(nèi)，并在移向排氣口22時(shí)流動(dòng)越過(guò)在該室內(nèi)的晶片W，而同時(shí)該晶片被接受器18帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)。反應(yīng)氣體中的某些硅便分解出來(lái)沉積在晶片W上形成單晶層。反應(yīng)氣體之所以能流動(dòng)通過(guò)反應(yīng)室14部分是由于被文丘里管46在洗滌塔16內(nèi)所造成的負(fù)壓驅(qū)動(dòng)。
反應(yīng)氣體通過(guò)排氣口22從反應(yīng)室14流出。在排氣口22測(cè)出的負(fù)壓被調(diào)節(jié)，辦法是調(diào)節(jié)在洗滌塔16內(nèi)的文丘里管46，使壓力最好約為大氣壓之下約6到7乇。在排氣口22的負(fù)壓可使進(jìn)入到其內(nèi)的反應(yīng)氣體產(chǎn)生一個(gè)比較接近層流的流動(dòng)。在氣流中減少擾動(dòng)和渦流可使氣體中的微粒物質(zhì)不容易沉積在排氣口22周圍的反應(yīng)室表面上，也就不容易在反應(yīng)室14內(nèi)再向上游(相對(duì)于反應(yīng)氣體流動(dòng)的方向而言)移動(dòng)而沉積到晶片W上。因此較少能看到由于這些微粒而造成的大面積缺陷。
流出的反應(yīng)氣體離開(kāi)反應(yīng)室14流動(dòng)到洗滌塔16的進(jìn)氣豎管28內(nèi)，通過(guò)喉管30并進(jìn)入到來(lái)自噴水頭32的旋流中。噴水頭32由水泵38供應(yīng)來(lái)自儲(chǔ)槽36的水。氣體然后進(jìn)入到充滿來(lái)自第一噴霧頭40的細(xì)水霧的第一隔間內(nèi)。氣體被上引到第二隔間內(nèi)并通過(guò)第二噴霧頭44所造成的四層水霧花樣。氣體通過(guò)出口42流出第二隔間而進(jìn)入到環(huán)繞著文丘里管46的第三隔間內(nèi)，在那里氣體通過(guò)孔眼被吸引到流動(dòng)通過(guò)文丘里管46的水流內(nèi)。應(yīng)該知道，可以用沿軸向流動(dòng)通過(guò)文丘里管46的氣流代替水流來(lái)吸引流出的反應(yīng)氣體，并在排氣口22產(chǎn)生負(fù)壓。另外，一個(gè)文丘里管(未示出)可被設(shè)置在不是所說(shuō)明的位置上，例如正好在排氣口22的下游但卻在進(jìn)入洗滌塔16之前。
在來(lái)自文丘里管46的液流中的反應(yīng)氣體流動(dòng)進(jìn)入第四隔間并通過(guò)第四隔間內(nèi)由第三噴霧頭48所造成的兩個(gè)垂直排列的水霧花樣。在第四隔間內(nèi)，某些在隔間底部的儲(chǔ)槽36內(nèi)的水可通過(guò)排水管50放掉，以便去除從反應(yīng)氣體中捕獲的雜質(zhì)成分。正好在儲(chǔ)槽36水位上面的孔52允許氣體沿側(cè)向通過(guò)洗滌塔16來(lái)到在儲(chǔ)槽36上面的第五隔間內(nèi)。氣體然后被轉(zhuǎn)為向上進(jìn)入到第六隔間內(nèi)，在那里它流動(dòng)通過(guò)過(guò)濾柱54，并進(jìn)入到第七隔間內(nèi)。第四噴霧頭56提供最后一次水霧花樣，氣體在被排放到大氣中之前需要通過(guò)這個(gè)花樣。從第四噴霧頭56噴灑的水向下流動(dòng)通過(guò)過(guò)濾柱54并進(jìn)入到儲(chǔ)槽36內(nèi)，以便補(bǔ)充從儲(chǔ)槽排放出去的水。
經(jīng)過(guò)足夠時(shí)間后，晶片W便可從反應(yīng)室14取出，以便進(jìn)行另外的加工。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，由負(fù)壓造成的提高的流率可使晶片W上的外延硅產(chǎn)生一個(gè)更快的生長(zhǎng)率。按照本發(fā)明加工的晶片曾發(fā)現(xiàn)其上出現(xiàn)的大面積缺陷可顯著地減少。已經(jīng)觀察到每一晶片出現(xiàn)大面積缺陷(即大于10微米的缺陷，由Tencor 6200的激光掃描設(shè)備測(cè)出)的平均數(shù)在壓力為大氣壓之下約7乇(即753乇)時(shí)可減少到三分之一以上。人們確信，進(jìn)一步減少操作壓力，至少可降到大氣壓之下約20乇(即740乇)，還可進(jìn)一步減少大面積缺陷。
從上可見(jiàn)本發(fā)明的幾個(gè)目的都可達(dá)到，并可得到其他一些有利結(jié)果。
由于在不離開(kāi)本發(fā)明的范圍的條件下，對(duì)上述這些結(jié)構(gòu)可作出各種改變，因此包含在上述說(shuō)明和附圖中的所有內(nèi)容應(yīng)被解釋為說(shuō)明性的而不是限定性的。
權(quán)利要求
1.一種用來(lái)將單晶外延層沉積在半導(dǎo)體材料的晶片(W)上的方法，可防止產(chǎn)生大面積的缺陷，該方法包括下列步驟將晶片放置在反應(yīng)器(10)的外延反應(yīng)室(14)內(nèi)；將反應(yīng)氣體輸送到反應(yīng)室內(nèi)使反應(yīng)器體流動(dòng)越過(guò)晶片，而在氣體內(nèi)的反應(yīng)劑成分則被沉積在晶片上成為單晶層；通過(guò)反應(yīng)室的排氣口(22)抽引流出的反應(yīng)氣體，使排氣口的壓力小于大氣壓但大于或等于大氣壓之下約20乇的壓力，以便防止發(fā)生會(huì)將微粒物質(zhì)帶回晶片上的擾動(dòng)和渦流，從而可防止在晶片上形成大面積的缺陷；在洗滌塔(16)內(nèi)洗滌從反應(yīng)器抽引來(lái)的流出氣體，以便清洗流出氣體。
2.按照權(quán)利要求1的方法，其特征為，維持排氣口(22)壓力的步驟為將壓力維持在一個(gè)小于大氣壓但大于或等于大氣壓之下約7乇的范圍內(nèi)。
3.按照權(quán)利要求2的方法，其特征為，反應(yīng)室內(nèi)的溫度一般在1080℃到1150℃的范圍內(nèi)。
4.按照權(quán)利要求1的方法，其特征為，從反應(yīng)室(14)抽引流出的反應(yīng)氣體的步驟包括將流出的反應(yīng)氣體吸引到洗滌塔(16)的流體流內(nèi)，從而使反應(yīng)室排氣口(22)的壓力小于大氣壓的步驟。
5.按照權(quán)利要求4的方法，其特征為，吸引步驟包括將流出氣體吸引到一種液流內(nèi)。
6.按照權(quán)利要求1的方法，其特征為，將半導(dǎo)體晶片(W)放置到反應(yīng)室(14)內(nèi)的步驟包括放置以前沒(méi)有外延層沉積在其上的半導(dǎo)體晶片的步驟。
7.按照權(quán)利要求1的方法，其特征為，放置半導(dǎo)體晶片(W)的步驟包括將多個(gè)半導(dǎo)體晶片放置到反應(yīng)室(14)的步驟。
8.一種單晶外延層沉積系統(tǒng)，它包括一個(gè)包括反應(yīng)室(14)的反應(yīng)器(10)，該反應(yīng)室造成用于接納至少一個(gè)半導(dǎo)體材料的晶片(W)，以便用來(lái)將單晶外延層沉積在晶片上；一個(gè)進(jìn)氣口(20)，用來(lái)將反應(yīng)氣體接納到反應(yīng)室內(nèi)，以便在半導(dǎo)體晶片上沉積出單晶層；和一個(gè)排氣口(22)，用來(lái)從反應(yīng)室排放流出的反應(yīng)氣體；一個(gè)文丘里管(46)，它與反應(yīng)室的排氣口流體連通，它被設(shè)置用來(lái)將離開(kāi)反應(yīng)室的流出的反應(yīng)氣體吸引到一個(gè)沿軸向通過(guò)文丘里管的流體流中，文丘里管構(gòu)形為在排氣口造成負(fù)壓，使在該處測(cè)得的壓力小于大氣壓但大于或等于比大氣壓小約20乇；以及，一個(gè)洗滌塔(16)，用來(lái)從流出的反應(yīng)氣體中清除雜質(zhì)。
9.按照權(quán)利要求8的外延沉積系統(tǒng)，其特征為，文丘里管(46)的構(gòu)造成用于維持反應(yīng)室(14)排氣口(22)的壓力，使它大于或等于大氣壓之下約7乇。
10.按照權(quán)利要求9的外延沉積系統(tǒng)，其特征為，文丘里管(46)被設(shè)置在洗滌塔(16)內(nèi)，而沿徑向流動(dòng)通過(guò)文丘里管的流體為液體，從而流出的氣體被吸引到一條液流內(nèi)。
全文摘要
一種單晶外延沉積方法,對(duì)在接近大氣壓時(shí)進(jìn)行的化學(xué)汽相沉積可減少大面積缺陷的發(fā)生。反應(yīng)氣體以傳統(tǒng)方式流動(dòng)越過(guò)在反應(yīng)室14內(nèi)的半導(dǎo)體晶片W而走向排氣口22。一文丘里管46與反應(yīng)室流體連通而可被調(diào)節(jié)以在排氣口造成負(fù)壓,由此使離開(kāi)反應(yīng)室的反應(yīng)氣體產(chǎn)生近似的層流,從而減少氣流內(nèi)的擾動(dòng)和渦流,減少微粒在排氣口附近的沉積,減少該沉積遷移到晶片上造成大面積缺陷的機(jī)會(huì)。本發(fā)明還公開(kāi)了實(shí)行此方法的系統(tǒng)。
文檔編號(hào)C30B25/14GK1192490SQ97123469
公開(kāi)日1998年9月9日 申請(qǐng)日期1997年12月29日 優(yōu)先權(quán)日1996年12月30日
發(fā)明者蘭斯·G·赫爾維格 申請(qǐng)人:Memc電子材料有限公司