相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用

本申請(qǐng)要求于2016年3月9日提交的題為“gasdistributionapparatusforimprovedfilmuniformityinanepitaxialsystem(用于外延系統(tǒng)中的改進(jìn)的膜均勻性的氣體分配裝置)”的美國(guó)臨時(shí)專(zhuān)利申請(qǐng)no.62/305,886的優(yōu)先權(quán)。

本發(fā)明涉及一種用于處理半導(dǎo)體襯底的外延系統(tǒng)。具體地，本發(fā)明涉及一種導(dǎo)致外延系統(tǒng)的改進(jìn)的膜均勻性的氣體分配裝置。

背景技術(shù)：

當(dāng)施加到襯底的氣體的分配不均勻時(shí)，在襯底處理中獲得膜均勻性可能是困難的。氣體的不均勻分配可引起膜的不均勻生長(zhǎng)或晶體不穩(wěn)定性以及其它問(wèn)題。這可能導(dǎo)致成品缺陷，并且因此可能使得它們不可用。

氣體的不均勻分配可歸因于在反應(yīng)系統(tǒng)中發(fā)生的方向流。單個(gè)氣體源可以沿襯底表面的許多點(diǎn)提供所需的前體。但是氣體在襯底表面的一個(gè)點(diǎn)處行進(jìn)的距離可以不同于在襯底表面上的另一個(gè)位置上的行進(jìn)距離。這可能是由于氣體分配系統(tǒng)的不相等長(zhǎng)度線(xiàn)。

圖1示出了用于將外延膜沉積在襯底上的現(xiàn)有技術(shù)的氣體分配系統(tǒng)100。氣體分配系統(tǒng)100可以包括將基礎(chǔ)氣體提供到基礎(chǔ)氣體供給裝置102的基礎(chǔ)氣體源(未示出)?；A(chǔ)氣體供給裝置102可包括氣體管線(xiàn)和配件。氣體分配系統(tǒng)100中的氣體管線(xiàn)的示例可以是由制造的高純度氣體管線(xiàn)(316lsst，內(nèi)部電拋光)。

基礎(chǔ)氣體接著可以通過(guò)基礎(chǔ)氣體供給裝置102傳遞到延伸穿過(guò)襯底表面的基礎(chǔ)氣體分配軌道104。然后，基礎(chǔ)氣體從基礎(chǔ)氣體分配軌道104向下通過(guò)上基礎(chǔ)氣體供給管線(xiàn)106傳遞到計(jì)量閥或比例閥108，上基礎(chǔ)氣體供給管線(xiàn)106和計(jì)量閥或比例閥108中的7個(gè)都在圖1中示出。計(jì)量閥或比例閥108可以控制基礎(chǔ)氣體到下基礎(chǔ)氣體供給管線(xiàn)110的流量。計(jì)量閥或比例閥108可以包括bm系列高純度計(jì)量閥。

基礎(chǔ)氣體可以從下基礎(chǔ)氣體供給管線(xiàn)110到達(dá)氣體注入端口112。氣體注入端口112可以聯(lián)接安裝到腔室116上的注入凸緣114。然后，基礎(chǔ)氣體可以進(jìn)入腔室116并遇到待處理的襯底。

氣體分配系統(tǒng)100還可包括將摻雜劑氣體提供到摻雜劑氣體供給裝置118的摻雜劑氣體源。類(lèi)似于基礎(chǔ)氣體供給裝置102，摻雜劑氣體供給裝置118還可包括氣體管線(xiàn)和配件。摻雜劑氣體接著可以傳遞到摻雜劑氣體分配軌道120，并接著傳遞到上摻雜劑氣體供給管線(xiàn)122。

然后，摻雜劑氣體從上摻雜劑氣體供給管線(xiàn)122行進(jìn)到計(jì)量閥或比例閥124，計(jì)量閥或比例閥124中的三個(gè)在圖1中示出。計(jì)量閥或比例閥124可以控制摻雜劑氣體到下?lián)诫s劑氣體供給管線(xiàn)126的流量。

摻雜劑氣體可以從下?lián)诫s劑氣體供給管線(xiàn)126到達(dá)摻雜劑注入端口128。摻雜劑注入端口128可以聯(lián)接安裝到腔室116上的注入凸緣114。然后，摻雜劑氣體可以進(jìn)入腔室116并遇到待處理的襯底。

如圖1所示，氣體行進(jìn)的距離可基于氣體行進(jìn)穿過(guò)哪個(gè)注入端口而不同。例如，進(jìn)入居中于襯底中間的注入端口的氣體可以比進(jìn)入在襯底兩端上的注入端口的氣體行進(jìn)得少得多。這可以反映在下基礎(chǔ)氣體供給管線(xiàn)110和下?lián)诫s劑氣體供給管線(xiàn)126的長(zhǎng)度上。

所行進(jìn)的距離的差異可以將自身反映在氣體的流量和氣體管線(xiàn)內(nèi)的壓力上。圖2示出了現(xiàn)有技術(shù)的氣體分配系統(tǒng)的壓力圖。壓力圖示反映位于襯底中間的氣體管線(xiàn)130與位于襯底兩端上的氣體管線(xiàn)132相比更大的壓力差。與氣體管線(xiàn)132相比，壓力差更大，氣體管線(xiàn)130的流量可能越高。與邊緣相比，這可能導(dǎo)致在襯底中間發(fā)生更多的沉積。

因此，需要一種以改善膜均勻性的方式分配氣體的系統(tǒng)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

公開(kāi)了一種用于獲得穿過(guò)待處理的晶片的更好膜均勻性的反應(yīng)系統(tǒng)。該反應(yīng)系統(tǒng)可包括：反應(yīng)室，該反應(yīng)室保持待處理的晶片；氣體源；入口氣體供給管線(xiàn)，該入口氣體供給管線(xiàn)構(gòu)造成從氣體源接收氣體；多個(gè)(例如一對(duì))對(duì)稱(chēng)供給裝置，該對(duì)稱(chēng)供給裝置構(gòu)造成分離來(lái)自入口氣體供給管線(xiàn)的氣體流；具有多個(gè)出口端口的膨脹增壓室，其中所述膨脹增壓室從在所述膨脹增壓室的相對(duì)兩端處的所述一對(duì)對(duì)稱(chēng)供給裝置接收氣體；以及多個(gè)閥(例如，諸如針閥的比例閥)，該多個(gè)閥構(gòu)造成控制氣體從膨脹增壓室的出口端口進(jìn)入反應(yīng)室的流量，其中多個(gè)閥保持在穿過(guò)多個(gè)出口端口的大致均衡壓力；并且其中獲得穿過(guò)晶片的大致均衡氣體流。

為了總結(jié)本發(fā)明和好于現(xiàn)有技術(shù)的所實(shí)現(xiàn)的優(yōu)點(diǎn)，本發(fā)明的某些目的和優(yōu)點(diǎn)已經(jīng)在上文中描述了。當(dāng)然，應(yīng)當(dāng)理解，所有這些目的或優(yōu)點(diǎn)不一定都可以根據(jù)本發(fā)明的任何具體實(shí)施例實(shí)現(xiàn)。因此，例如，本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，本發(fā)明可以以實(shí)現(xiàn)或優(yōu)化如本文教導(dǎo)或建議的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)或一組優(yōu)點(diǎn)的方式來(lái)實(shí)施或進(jìn)行，而不一定實(shí)現(xiàn)如本文可教導(dǎo)或建議的其它目的或優(yōu)點(diǎn)。

所有這些實(shí)施方案都意味著在本文所公開(kāi)的本發(fā)明的范圍內(nèi)。對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，從以下參考附圖的某些實(shí)施例的詳細(xì)描述中，這些和其它實(shí)施例將變得顯而易見(jiàn)，本發(fā)明不限于所公開(kāi)的任何具體實(shí)施例或多個(gè)實(shí)施例。

附圖說(shuō)明

專(zhuān)利或申請(qǐng)文件包含至少一張彩色圖。具有彩色圖或多個(gè)彩色圖的該專(zhuān)利或?qū)＠暾?qǐng)公開(kāi)的副本將由辦公室根據(jù)請(qǐng)求并支付必要的費(fèi)用提供。

下面參照某些實(shí)施例的附圖描述本文公開(kāi)的本發(fā)明的這些和其它特征、方面和優(yōu)點(diǎn)，附圖旨在說(shuō)明而不是限制本發(fā)明。

圖1示出了現(xiàn)有技術(shù)的氣體分配系統(tǒng)。

圖2示出了現(xiàn)有技術(shù)的氣體分配系統(tǒng)的壓力圖示。

圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例的氣體分配系統(tǒng)部件的視圖。

圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例的氣體分配系統(tǒng)。

圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例的氣體分配系統(tǒng)的壓力圖示。

圖6示出了根據(jù)本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例的氣體分配系統(tǒng)的部件。

應(yīng)當(dāng)理解，附圖中的元件是為了簡(jiǎn)單和清楚而示出的，并且不一定按比例繪制。例如，附圖中的一些元件的尺寸可以相對(duì)于其他元件被放大，以幫助提高對(duì)本發(fā)明的所示實(shí)施例的理解。

具體實(shí)施方式

雖然下面公開(kāi)了某些實(shí)施例和示例，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解，本發(fā)明延伸超出具體公開(kāi)的實(shí)施例和/或本發(fā)明的使用及其明顯的修改和等同物。因此，意味著，所公開(kāi)的本發(fā)明的范圍不應(yīng)受到下面描述的具體公開(kāi)實(shí)施例的限制。

本發(fā)明的實(shí)施例涉及在襯底上產(chǎn)生更均勻的氣體流。這可以通過(guò)均衡穿過(guò)襯底的氣流壓力來(lái)實(shí)現(xiàn)。

圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例的氣體分配系統(tǒng)200。氣體分配系統(tǒng)200可以包括將基礎(chǔ)氣體提供到基礎(chǔ)氣體供給裝置202的基礎(chǔ)氣體源?；A(chǔ)氣體供給裝置202可包括氣體管線(xiàn)、彎管和配件。氣體分配系統(tǒng)200中的氣體管線(xiàn)的示例可以是由制造的高純度氣體管線(xiàn)(316lsst，內(nèi)部電拋光)。

基礎(chǔ)氣體供給裝置202可將氣體提供到氣體集管204中。氣體集管204可以構(gòu)造成均衡穿過(guò)襯底的基礎(chǔ)氣體的壓力，并接著將基礎(chǔ)氣體傳遞到一組配量或計(jì)量閥206。計(jì)量閥或比例閥206(例如，針閥)可以控制基礎(chǔ)氣體到下基礎(chǔ)氣體供給管線(xiàn)208的流量。計(jì)量閥或比例閥206可包括例如bm系列高純度計(jì)量閥。

基礎(chǔ)氣體可以從下基礎(chǔ)氣體供給管線(xiàn)208到達(dá)氣體注入端口，如前面所述。氣體注入端口可以聯(lián)接安裝到腔室上的注入凸緣。然后，基礎(chǔ)氣體可以進(jìn)入腔室并遇到待處理的襯底。

在本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例中，可能的是，多個(gè)下基礎(chǔ)氣體供給管線(xiàn)208可以將氣體提供到與氣體集管204分開(kāi)的第二下氣體集管中?；A(chǔ)氣體可以從第二下部氣體集管通過(guò)一組注射凸緣進(jìn)入腔室。

氣體分配系統(tǒng)200還可包括將摻雜劑氣體提供到摻雜劑氣體供給裝置210的摻雜劑氣體源。類(lèi)似于基礎(chǔ)氣體供給裝置202，摻雜劑氣體供給裝置210還可包括氣體管線(xiàn)和配件。摻雜劑氣體接著可以傳遞到摻雜劑氣體分配軌道212，并接著傳遞到上摻雜劑氣體供給管線(xiàn)214。

然后，摻雜劑氣體從上摻雜劑氣體供給管線(xiàn)214行進(jìn)到計(jì)量閥或比例閥216(例如，針閥)，計(jì)量閥或比例閥216中的三個(gè)在圖3中示出。計(jì)量閥或比例閥216可以控制摻雜劑氣體到下?lián)诫s劑氣體供給管線(xiàn)218的流量。

摻雜劑氣體可以從下?lián)诫s劑氣體供給管線(xiàn)218到達(dá)摻雜劑注入端口。摻雜劑注入端口可以聯(lián)接安裝到腔室上的注入凸緣。然后，摻雜劑可以進(jìn)入腔室并遇到待處理的襯底。

圖4提供了根據(jù)本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例的氣體集管204的放大視圖。氣體集管204可以包括單個(gè)基礎(chǔ)氣體供給裝置250。單個(gè)基礎(chǔ)氣體供給裝置250可以位于氣體集管204的中線(xiàn)處。通過(guò)相應(yīng)地定位單個(gè)基礎(chǔ)氣體供給裝置250，氣體流均分到一組對(duì)稱(chēng)供給裝置252中可以發(fā)生。

對(duì)稱(chēng)供給裝置252將基礎(chǔ)氣體傳遞到膨脹增壓室254。對(duì)稱(chēng)供給裝置252可以構(gòu)造成保持均衡的壓力并且流入膨脹增壓室254的相對(duì)兩端。一旦在膨脹增壓室254內(nèi)流動(dòng)，基礎(chǔ)氣體可以駐留在膨脹增壓室254內(nèi)并且獲得均衡的壓力。

基礎(chǔ)氣體可以接著從膨脹增壓室254流到上基礎(chǔ)氣體供給管線(xiàn)256。來(lái)自膨脹增壓室的基礎(chǔ)氣體的流量可以用一組針型比例閥(圖4中未示出)控制。針型比例閥可以是例如由制造的計(jì)量針型閥或調(diào)節(jié)針型閥設(shè)計(jì)。針型比例閥可以構(gòu)造成產(chǎn)生限制以抵消穿過(guò)膨脹增壓室中的開(kāi)口的氣體的階式流動(dòng)。由針型比例閥施加的限制的結(jié)果是，在每個(gè)供給端口處的壓力/流量與上基礎(chǔ)氣體供給管線(xiàn)256的壓力/流量匹配。

由于基礎(chǔ)氣體流的伯努利效應(yīng)的影響，壓力差可能存在于現(xiàn)有技術(shù)的輸送系統(tǒng)中。圖5示出了壓力差可以減小到的程度。利用集管和基礎(chǔ)氣體供給管線(xiàn)202的設(shè)計(jì)，當(dāng)氣體沿對(duì)稱(chēng)供給裝置252向膨脹增壓室254流動(dòng)時(shí)，伯努利效應(yīng)可在三通之后減小。膨脹增壓室254的容積可以設(shè)計(jì)成當(dāng)其膨脹成填充容積以繼續(xù)其到晶片的流動(dòng)路徑時(shí)，減小氣體速度。由于膨脹增壓室和速度降低的結(jié)果，可以從增壓室流過(guò)下基礎(chǔ)氣體供給管線(xiàn)208的基礎(chǔ)氣體變得均衡?；A(chǔ)氣體供給管線(xiàn)208接著可以通過(guò)使用計(jì)量閥或比例閥206對(duì)單獨(dú)流量進(jìn)行精細(xì)調(diào)節(jié)，以經(jīng)由下基礎(chǔ)氣體供給管線(xiàn)208均衡穿過(guò)晶片(襯底)表面的氣體分配。

根據(jù)本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例，氣體分配塊300可以用于替代下基礎(chǔ)氣體供給管線(xiàn)。圖6示出了氣體分配塊300。氣體分配塊300可以包括安裝到單塊306上的多個(gè)基礎(chǔ)氣體計(jì)量(例如針)閥302和多個(gè)摻雜劑氣體計(jì)量(例如針)閥304。

單塊306可使得不一定需要其長(zhǎng)度可不相等的下基礎(chǔ)氣體供給管線(xiàn)。通過(guò)消除不相等長(zhǎng)度的下基礎(chǔ)氣體供給管線(xiàn)，基礎(chǔ)氣體計(jì)量閥302和摻雜劑氣體計(jì)量閥304可以表面安裝，并且可以用于提供基礎(chǔ)氣體分配的更高分辨率控制。因此，可以減少閥與注入凸緣之間的傳導(dǎo)路徑。

所示出和描述的具體實(shí)施方式說(shuō)明本發(fā)明及其最佳模式，并且不旨在以任何方式另外限制方面和實(shí)施方式的范圍。實(shí)際上，為了簡(jiǎn)潔起見(jiàn)，系統(tǒng)的常規(guī)制造、連接、制備和其它功能方面可以不詳細(xì)描述。此外，各圖中所示的連接線(xiàn)旨在表示各種元件之間的示例性功能關(guān)系和/或物理聯(lián)接。許多替代或附加的功能關(guān)系或物理連接可以存在于實(shí)際系統(tǒng)中，和/或可以不存在于某些實(shí)施例中。

應(yīng)當(dāng)理解，本文所描述的構(gòu)型和/或方法性質(zhì)上是示例性的，并且這些具體實(shí)施例或示例不應(yīng)被認(rèn)為是限制性的，因?yàn)樵S多變化是可能的。本文所描述的具體例程或方法可以表示任何數(shù)量的處理策略中的一個(gè)或多個(gè)。因此，所示的各種動(dòng)作可以按照所示的順序，按照其他順序執(zhí)行，或者在某些情況下被省略。

本發(fā)明的主題包括本文所公開(kāi)的各種過(guò)程、系統(tǒng)和構(gòu)型以及其它特征、功能、動(dòng)作和/或性質(zhì)的所有新穎和非顯而易見(jiàn)的組合和子組合，以及其任何和所有等同物。