CN101535530A

CN101535530A - 用于低温cvd系统中的前驱物解离作用控制及气体反应动力的独立辐射气体预热法

Info

Publication number: CN101535530A
Application number: CNA2007800423589A
Authority: CN
Inventors: 戴维·基思·卡尔森; 萨瑟施·库珀奥; 霍华德·贝克福德; 赫尔曼·迪尼斯; 凯拉什·基兰·帕塔雷; 布赖恩·海斯·伯罗斯; 杰弗里·罗纳德·坎贝尔; 朱邹明; 李晓卫; 埃罗尔·安东尼奥·桑切斯
Original assignee: Applied Materials Inc
Current assignee: Applied Materials Inc
Priority date: 2006-11-21
Filing date: 2007-11-13
Publication date: 2009-09-16

Abstract

本发明揭示一种用以输送前驱材料至处理室的方法与设备。该设备包含一气体分配组件，该组件具有多个气体输送区域。每个区域包含一气室，该气室具有一用以接收前驱物气体的入口以及至少一个非热能能量源，例如红外线光源。该至少一个非热能能量源可以改变，以控制红外线光源的波长强度。

Description

用于低温CVD系统中的前驱物解离作用控制及气体反应动力的独立辐射气体预热法

发明背景

技术领域

本发明实施例大体上有关于半导体制造工艺中预热气体。更明确而言，是有关用于半导体基板上沉积与蚀刻反应中预热气体，例如用于外延沉积工艺或其它化学气相沉积工艺中预热气体。

现有技术描述

含硅及/或含锗薄膜的外延生长技术因为可应用于高阶逻辑装置与动态随机存取内存(DRAM)元件等新用途而已变得越来越重要。这些应用的关键条件是较低温工艺，使得元件特征在制造过程中不会受损。较低温工艺对于特征尺寸介于45至65纳米且避免相邻材料的扩散作用越显关键的未来市场来说也很重要。在外延生长含硅及/或锗薄膜之前以及选择性或毯覆式生长外延薄膜过程中的基板清洗步骤也可能需要较低的工艺温度。选择性生长通常是指在表面上具有一种以上材料的基板上生长薄膜，其中该薄膜选择性地生长在基板的第一种材料表面上，并且该薄膜极少或不生长在基板的第二种材料表面上。

在目前多种半导体应用中，都需要含硅及/或锗的选择性与毯覆式(无选择性)外延薄膜，以及经过应变后的此类外延薄膜，而这些外延薄膜是在低于约700℃的温度下生长而成。此外，在形成外延薄膜之前，但希望能在约650℃或更低的温度下移除原生氧化物与烃类化合物，虽然当希望缩短移除时间时可能采用较高的温度。

较低温的处理工艺不仅对于形成能正常运作的装置来说很重要，还能避免或减少亚稳态的应变层的松弛作用、帮助避免或减少掺杂物扩散，以及避免外延膜结构中发生掺杂物分离的现象。低温处理工艺(低热预算处理工艺)能够抑制琢面(facet)的生成及短沟道效应，这对获得高性能装置来说是一项重要因素。

目前用来选择性或毯覆式沉积掺杂或未掺杂含硅(Si)、锗(Ge)、硅锗与含碳薄膜的技术典型是利用减压化学气相沉积法(CVD)来执行，减压化学气相沉积又简称为RPCVD或低压CVD(LPCVD)。典型减压工艺，例如低于约200托(Torr)的减压工艺，是在高于约700℃，且通常高于750℃的温度下执行，以获得可接受的薄膜生长速率。通常薄膜沉积的前驱化合物为含硅及/或锗化合物，例如硅烷(silanes)、锗烷(germanes)及其衍生物或组合物等。对于选择性沉积工艺而言，这些前驱化合物通常与其它额外的试剂并用，作为示范，例如氯气(Cl₂)、氯化氢(HCl，俗称盐酸)以及选用性的溴化氢(HBr)。含碳的硅烷前驱物，例如甲基硅烷(CH₃SiH₃)，可作为掺杂剂。在另一范例中，亦可使用例如二硼烷(B₂H6)、砷化氢(AsH₃)、磷化氢(PH₃)等无机化合物作为掺杂剂。

在于基板上外延层的典型LPCVD工艺中，利用气体分配组件将前驱物注射到处理室的处理区域中，并且在处理区域中使用诸如紫外线及/或红外线光谱内的低波长辐射来照射前驱物，而在处理室内的基板表面上方激发前驱物。还可借着产生等离子体来裂解反应物。并且通常会升高基板温度来帮助吸附活性物种及/或脱附工艺副产物，较佳能减小处理区域内的前驱物温度与基板温度之间的差异，以使前驱物的激发作用(energization，或称能量化作用)最适化，且促进工艺中的沉积反应与脱附作用。

为了达到更有效率的裂解过程，较佳在将前驱物输送至处理区域之前，先预热前驱物，以在基板上方达到更快更有效率的前驱物裂解反应。目前已有多种预热前驱物的方法，然而如何在基板表面上方激发前驱物之前，能够使前驱物稳定地维持在预热温度仍旧是一大挑战。例如，虽然可在前驱物导入气体分配组件之前或之时使前驱物的温度升高到所欲温度，然而在前驱物流经气体分配组件及/或沿着流动路径流至处理区域中的基板上方时，可能会因为热损失而降低前驱物的温度。

因此，需要一种能够让前驱物的导入温度和到达处理区的温度之间的差异减至最小的方法与设备，以及需要在气体导入点处预热前驱物的方法与设备，其可在裂解前驱物之前使热损失降至最低。

发明内容

本文中所述实施例有关于一种输送处理气体至处理室的处理区域中的方法与设备。

在一实施例中描述一种气体分配组件。该气体分配组件包含一主体、至少一个非热能能量源以及一冷却剂来源，其中该主体具有至少一个入口，用以接收来自至少两个气体源的前驱物气体至多个气室中，并且该非热能能量源用以提供能量给来自其中一个气体源或该至少两个气体源的前驱物气体以及提供能量给每个气室，而该冷却剂来源则与该至少一个非热能能量源相连通。每个气室中的非热能能量受到独立控制。

在另一实施例中则描述一种沉积设备。该沉积设备包含一处理室与一气体分配组件，该处理是具有一纵轴，以及该气体分配组件连接至该处理室的一侧壁。该气体分配组件包含多个气室(plenum)，该多个气室连接至一或多个气体源，且设置一非热能能量源以提供能量给每个气室，以及一可变功率源连接至该非热能能量源，其中该气体分配组件提供流经处理室且垂直于处理室纵轴的流动路径。

在另一实施例中，描述输送一已预热前驱物气体至处理室的处理区域中的方法。该方法包括提供一前驱物气体给一气体分配组件并且该气体分配组件与该处理区域连通，在将气体导入该气体分配组件的导入点处利用非热能能量来加热该前驱物气体，以及沿着介在该导入点与处理区域之间的流动路经维持至少一部分已供应给该前驱物气体的热量。

附图简要说明

为了更详细地了解本发明上述特征，参考附图中所绘的数个实施例来描述本发明更详细的内容。然而须注意的是，附图中所绘的仅仅是本发明的典型代表性实施例，因此不应用来限制本发明范围。本发明还具有其它等效实施例。

图1为沉积室实施例的剖面图；

图2为图1的沉积室的部分顶视图；

图3为气体分配组件实施例的侧视图；

图4为气体分配组件另一实施例的等角视图；

图5为气体分配组件另一实施例的等角视图；

图6为气体分配组件又一实施例的等角视图。

为了有利于理解，尽可能使用相同的元件符号来代表各图中共同的相同元件。并且再于需特别说明的情况下，能理解一实施例中的元件可有利地应用于另一实施例中。

具体描述

图1为用于外延沉积工艺的沉积室100的剖面图，沉积室100可以是CENTURA

集成处理系统的一部分，该集成系统可以购自美国加州圣克拉拉市的应用材料公司。沉积室100包含由能承受工艺的材料所形成的外壳结构101，例如可由铝或不锈钢所制成，如316L不锈钢。外壳结构101圈围住处理室100的各种功能元件，例如圈围出石英腔130，该石英腔130包含上腔105与下腔124，并且在该腔内具有一处理容积118。利用气体分配组件150提供反应性物种至石英腔130，以及藉由出口138从处理容积118中移除处理副产物，而该出口138通常连通至一真空来源(未出示)。

基板支撑件117适用以接收传送至处理容积118中的基板114。基板支撑件117沿着沉积室100的纵轴102设置。基板支撑件可由陶瓷材料或涂覆有硅材料(例如碳化硅)的石墨材料所制成，或是由具有工艺抗性的材料所制成。从前驱反应物材料所形成的反应性物种供应至基板114的表面116，随后从该表面116上移除副产物。可利用辐射源来加热基板114及/或处理容积118，例如使用上灯模块110A及下灯模块110B。

在一实施例中，该上灯模块110A与下灯模块110B是红外线(IR)灯。来自灯模块110A与110B的非热能能量或辐射通过上石英腔105的上石英窗104，以及通过下石英腔124的下石英部分103。如有需要，用于上石英腔105的冷却气体可由入口112进入并且由出口113离开。用于处理室100中的前驱反应物材料、稀释剂以及清洗与排空气体可从气体分配组件150进入并且从出口138排出。

处理容积118中的低波长辐射是用来激发反应性物种、帮助反应物吸附作用，以及有助于副产物离开基板114的表面116的脱附作用，且依据欲外延生长的薄膜组成，该低波长辐射的波长范围通常介于约0.8微米至约1.2微米之间，例如介于约0.95微米至约1.05微米之间，并且与不同波长组合使用。在另一实施例中，灯模块110A与110B可能是紫外线光源(UV)。在一实施例中，紫外线光源为准分子灯(excimer lamp)。在另一实施例中，在上石英腔105与下石英腔124其中一者或两者中可结合使用紫外线光源与红外线光源。与红外线光源并用的紫外线辐射光源的范例可在2004年6月10日所申请的美国专利申请案10/866,471号中所找到，该案于2005年12月15号公开且其美国专利公开号为2005/0277272。在此将该案全文纳入本文中以供参考。

组成气体通过气体分配组件150而进入处理容积118。气体122从气体分配组件150流入并且从出口端138排出。由多种组成气体所构成的多种组合物可用来清洗或钝化基板表面，或是用来外延生长出含硅及/或含锗薄膜，并且通常在气体进入处理容积之前先混合该等组成气体。可利用位于该出口端口138上的阀(未出示)来调整处理容积118中的总压力。利用内衬131来覆盖住处理容积118的至少一部分内表面。在一实施例中，内衬131含不透明的石英材料。如此一来，该腔室壁与该处理容积118热绝缘。

可借着使冷却气体从端口112进入且从端口113离开，以及借着设置于上石英窗104上方的上灯模块110A所发出的辐射，将处理容积118中的表面温度控制在约200℃至约600℃或更高的温度范围之间。亦可借着调整风箱单元(blower unit，未示出)的速度，以及借着设置于下石英腔124下方的下灯模块110B所发出的辐射，而控制该下石英腔124中的温度介在约200℃至约600℃或更高的温度范围之间。处理容积118中的压力可能介于约0.1托(Torr)至约600托之间，例如介于约5托至约30托之间。

可借着调节下石英腔124中下灯模块110B的功率，或借着调节位在上石英腔104上方的上灯模块110A以及位于下石英腔124中的下灯模块110B两者的功率，而来控制基板114表面116上的温度。处理容积118中的功率密度可介于40瓦特/平方厘米(W/cm2)至约400瓦特/平方厘米之间，例如介于约80瓦特/平方厘米至约120瓦特/平方厘米之间。

在一方面中，气体分配组件150可相对于处理室100或基板114的纵轴102成垂直设置或设置于径向方向106中。在此方位中，气体分配组件150适用于使处理气体于径向方向106横越或平行地流经基板114的表面116。在一应用中，可在将处理气体导入处理室100中的导入点处预热该处理气体，以在气体导入该处理容积118之前开始预热该等气体，且/或打断该等气体中的特定键结。如此一来，可无关于基板114的温度，而独立地修饰表面反应动力。

图2为沉积室100的部分顶视图，除了没有绘出基板114以外，其类似于图1所绘的处理室。图中显示，气体分配组件150连接至外壳结构101。气体分配组件150包含一注入块(injection block)210，该注入块210连接至一或多个气体源140A和140B。气体分配组件150亦包含一非热能加热组件220，该加热组件220包含多个辐射加热源，例如至少部分设置在该注入块210中的红外线灯225A至225F。该注入块210亦包含一或多个气室224_N，该气室设置在一多孔板154的多个开孔158的上游处，例如内气室224₂以及外气室224₁与2243，并且红外线灯225A至225F至少部分地设置在该气室224_N中。

虽然图中显示出6个红外线灯，然而气体分配组件150可包含更多或更少个灯。红外线灯225A至225F可能包含瓦特数介于约300瓦特至约1200瓦特之间的卤素灯或快速热处理(RTP)灯，视特定工艺所需的辐射强度以及/或气体分配组件150所需的IR灯数量而定。在所示的实施例中，IR灯225A至225F为介于约500瓦特至约750瓦特之间的快速热处理(RTP)灯，例如约80伏特功率时可使用约500瓦特至约550瓦特之间。在一应用中，每个红外线灯225A至225F在该气室224_N所提供的功率密度可能介于25瓦特/平方厘米至约40瓦特/平方厘米之间。在一实施例中，红外线灯225A至225F在每个气室224_N中提供约50℃至250℃之间的可变温度，

在操作中，从一或多个气体源140A与140B将用来形成硅和硅锗毯覆式或选择性薄膜的前驱物供应至气体分配组件150。气体源140A、140B可以连接至气体分配组件150，且气体分配组件150建构成有利于在该气体分配组件150中具有多个导入区域(introduction zone)，例如以外气室224₁与224₃来表示的外区域，及以内气室224₂来表示的内区域。气体源140A、140B可能包含多个阀(未示出)，以控制气体导入该气室224_N内的速率。或者，该气室224_N可与一气体源连通，或是可加入其它气体源以创造出更多个导入区域。气体源140A、140B可包含多种硅前驱物，例如硅烷类，包括甲硅烷(SiH₄)、乙硅烷(Si₂H₆)、二氯硅烷(SiH₂Cl₂)、六氯乙硅烷(Si₂Cl₆)、二溴硅烷(SiH₂Br₂)、高阶硅烷类、硅烷的衍生物与组合物。气体源140A与140B亦可包括含锗前驱物，例如锗烷(GeH₄)、乙锗烷(Ge₂H₆)、四氯化锗(GeCl₄)、二氯锗烷(GeH₂Cl₂)、锗烷的衍生物与组合物等。含硅及/或含锗前驱物可与氯化氢(HCl)、氯气(Cl₂)、溴化氢(HBr)及其组合物并用。气体源140A与140B可能在其中一者或两者中含有一或多种含硅及含锗前驱物。例如，气体源140A可能与外气室224₁与224₃相连通，并且可能包含多种前驱物材料，例如氢气或氯气；而气体源140B可能含有含硅及/或含锗前驱物、其衍生物或组合物。

来自气体源140A与140B的前驱物材料可输送至该气室中224_N，并且在导入气体的导入点处使用来自红外线灯225A至225F的非热能能量来照射该些气室224_N中的前驱物材料。非热能能量的波长可借着使前驱物材料产生拉伸震动的模式来共振与激发该前驱物材料，使得能量被吸收到前驱物材料中，而在前驱物材料进入处理容积内之前，预先加热该前驱物材料。注入块210包含该红外线灯225A至225F，并且使用例如不锈钢等具有高反射系数的材料制成，同时亦可具有抛光过的表面，以提高反射率。注入块210的材料的反射性也可作为绝缘元件，以减少注入块受热，从而提高靠近该注入块210的操作人员的安全。在一实施例中，注入块210包含不锈钢，以及该气室224_N的内表面经过抛光。在另一实施例中，注入块210包含铝，并且该气室224_N的内表面经过抛光。

处于激发状态下的前驱物材料经由该多孔板154的多个开孔158进入处理容积118中，在此范例中，该多孔板154为石英材质且具有多个开孔158贯穿其间。在此实施例中，该多孔板可让红外线能量通过，并且可由透明的石英材料制成。在其它实施例中，该多孔板154可能是由任何能让红外线能量穿过的材料所制成，并且对于工艺中的化学品与其它工艺参数具有抵抗性。已激发的前驱物材料通过多孔板154的多个开孔158以及多个通道152_N而流向处理容积118。来自红外线灯225A-225F的光子与非热能能量也有一部分藉助于注入块210的高反射材料及/或表面而通过该开孔158、多孔板154以及通道152_N，而照射于前驱物材料的流动路径(如图3中箭头325所示)。如此，从该处理容积118的导入点处起沿着流动路径可一路保持前驱物材料的震动能量。

该多个红外线灯225A至225F的红外线波长强度可视工艺需要而提高或减少。在一应用中，可利用一过滤元件405(图4)或窗610(图6)来控制红外线灯的强度。在另一实施例中，可在至少一部分的红外线灯225A至225F上方设置一鞘315(图3)，并且该鞘可设计作为过滤元件以控制该多个灯的强度。在一范例中，该过滤元件可以是借着选择性让特定波长通过来调节波长带宽的套筒、薄片或透镜。过滤元件可使用在该红外线灯225A至225F至少其中一者上，或用在所有红外线灯225A至225F上。或者可在不同的红外线灯225A至225F上使用不同的过滤元件。在一范例中，该外气室224₁与224₃可借着使用能够吸收或阻挡特定光谱的第一过滤元件来接收第一红外线强度；同时该内气室224₂则可借着使用能够吸收或阻挡另一特定光谱的第二过滤元件来接收第二红外线强度。

在单独或组合使用过滤元件的另一应用中，可使用连接至一功率源205与一控制器的引线226A至226F来独立控制该气室224_N所界定的多个区域中的红外线强度。举例而言，可借着改变提供给红外线灯225A至225F的信号，而使该外气室224₁、224₃接收到第一红外线强度，同时使该内气室224₂接收到第二红外线强度。或者，可利用控制器来提供不同的信号，而独立地控制每个红外线灯225A至225F。可以开放回路模式或封闭回路模式来控制红外线灯225A至225F的强度。因此，前驱物材料会处于预热或激发状态下进入处理容积118，而可能减少吸附或脱附时间，或是减少裂解时间(disassociation)，从而提高产能。

图3为图1与图2所示的气体分配组件150的实施例的侧视图。注入块210中形成有多个孔305，以接收一部分的红外线灯225C，该红外线灯225C至少部分插入气室224₂中。藉由设置在注入块210中的端口320将前驱物材料供应至气室224₂中。孔305的尺寸可以比红外线灯225C稍大，以允许具有设置鞘315的空间，而能容纳一部分的红外线灯225C。在一实施例中，鞘315是使用红外线能量可穿透的材料所制成，例如石英、氟化镁(magnesiumfluoride)、氯化钙(calcium fluoride)、蓝宝石(sapphire)等。在另一实施例中，鞘315可作为过滤元件选择性地允许特定波长通过而能调控带宽。诸如热电偶等温度感测元件(未显示)可设置在注入块210中，以监控鞘层温度及/或气室224₂的温度。孔305亦在与气室224₂相反的一端处包含一较大直径部分，以容纳高温密封件323，例如由可耐高温的聚合材料所制成的O形环，例如由

材料、聚醚腈(polyethernitrile)、聚醚醚酮(polyetheretherketone，PEEK)、聚芳醚酮(polyaryletherketone，PAEK)等。

参阅图2与图3，红外线灯225A至225F连接至一冷却装置310，以冷却该红外线灯225A至225F。在一应用中，冷却装置310包含多个导管，例如具有一入口端260A与出口端260B的管状构件156，用以供应冷却剂至该红外线灯225A至225F。在另一实施例中(未显示于图2与图3中)，冷却装置可以罩盖住的方式连接至单一个红外线灯。冷却装置310可包含一冷却流体，例如来自冷却剂来源311的液体或气体，该冷却流体循环流经管状构件156，以利于与红外线灯225A至225F进行热交换。管状构件156亦包含多个孔306，用以接收一部分的红外线灯225A至225F。至少一个孔含有一装配件(fitting)308，例如不锈钢VCO装配件(VCO fitting)，以接收一部分的红外线灯且密封住管状构件156。在一实施例中，来自于冷却剂来源311的冷却流体是氮气，其循环流经管状构件156。

在操作中，参考图3，来自气体源140B的前驱物材料藉从端口320导入气室224₂，并且在导入点处利用红外线灯225C辐射加热该前驱物材料。处理容积118中较低的分压(此图中未显示)创造出流经开孔158与通道152_N的流动路径325。气室224₂中的前驱物材料被激发，并且利用反射至及/或进入通道152_N中的非热能能量沿着流动路径325来维持前驱物材料的已激发状态。因此，能提高前驱物材料的预热效果以及已激发前驱物材料的维持。使用非热能能量可减少或消除在靠近前驱物导入点处使用耐热元件或热传导元件的需要，而可改善处理室的使用安全，并且减少扩大用于处理室的冷却系统的需求。

图4至图6是可与图1腔室100相连接的气体分配组件150的数个实施例的等角视图。气体分配组件150包含一注入块210，该注入块具有至少一个红外线灯425并且与一气体源连通，例如连接到端口320的气体源140A及/或140B。虽然未绘出来，但每个端口与设置在气体注入块210内的气室224N连通。在图4至图6所绘的实施例中，每个红外线灯425藉由外壳410而个别地连接至注入块210，且该外壳410提供电性连接(未示出)与冷却功能。在一实施例中，每个外壳410包含一端口415，端口415可连接至一冷却剂来源311(见图3)。在一应用中，每个端口415可作为冷却流体的入口与出口。

在图4所示的实施例中，多个红外线灯425设置在腔室100(图1)的径向方向上。在此实施例中，气体注入路径是如该端口320的定位方向所定义出来般，并且每个红外线灯425设置成与该气体注入路径呈垂直。此外，一个或多个红外线灯425可包含一过滤元件405，借着让来自红外线灯425的特定波长通过来调节带宽。过滤元件405可以是鞘层、平板、薄片或任何能够阻挡特定波长的工具或装置。

在图5所示的实施例中，多个红外线灯425以平行于腔室100(图1)的纵轴的方向来设置。在此实施例中，每个红外线灯425设置成实质平行于气体注入路径，而该气体注入路径是如该端口320的定位方向所界定。虽然未显示出来，一个或多个红外线灯425可包含一过滤元件(图4)，借着让来自红外线灯425的特定波长通过而调节带宽。

在图6所示实施例中，单一个红外线灯425设置在腔室100(图1)的径向方向中。在此实施例，红外线灯425设置成垂直于由该端口320的定位方向所界定的气体注入路径。此外，气体注入块210可包含一板610，该板610设置在红外线灯425与气室224_N(在此视图中未示出)之间。在一实施例中，板610可建构成使用红外线可穿透的材料所制成的窗。在另一实施例中，板610可建构成过滤元件，以让来自红外线灯425的特定波长光线通过从而调节带宽。在又一实施例中，板610可作成具有多个区域615A、615B的过滤元件，以在各区域中阻挡特定波长。

实施例

在一实施例中，使用如图2所示的气体分配组件150在腔室100中的300毫米(mm)晶片上形成一毯覆式硅锗薄膜。该腔室的压力约10托，以及该处理区域118的表面温度约750℃且具有约45瓦特/平方厘米的功率密度。从气体分配组件150分别以0.5％和0.01％将二氯硅烷(dichlorosilane)与锗烷导入处理区域118。以约30瓦特的功率来操作该红外线灯225A至225F产生非热能能量，该非热能能量产生出在鞘层315处测得约138℃的温度。此温度造成膜生长速率显著降低并且提高薄膜中锗的百分比。

在另一实施例中，使用如图2所示的气体分配组件150在腔室100中的300毫米晶片上形成一选择性硅锗薄膜。该腔室的压力约10托，以及该处理区域118的表面温度约为750℃且具有约45瓦特/平方厘米的功率密度。从气体分配组件150分别以约0.5％和0.01％将二氯硅烷与锗烷导入处理区域118。并且亦提供约0.5％的氯化氢。以约30瓦特的功率来操作该红外线灯225A至225F产生非热能能量，该非热能能量在鞘层315处产生测得约138℃的温度。此温度造成膜生长速率显著降低并且得到改善的薄膜轮廓。

在另一实施例中，使用如图2所示的气体分配组件150在腔室100中的300毫米晶片上形成一选择性硅锗薄膜。该腔室的压力约10托，以及该处理区域118的表面温度约为750℃且具有约45瓦特/平方厘米的功率密度。从气体分配组件150分别以约0.25％和1.125％将硅烷与氯化氢导入处理区域118。以约25瓦特的功率来操作该红外线灯225A至225F产生非热能能量，该非热能能量产生出在鞘层315处测得约110℃的温度。此温度造成膜生长速率降低并且明显提高薄膜中锗的百分比。

在一实施例中，使用如图2所示的气体分配组件150在腔室100中的300毫米晶片上形成一选择性硅锗薄膜。该腔室的压力约10托，以及该处理区域118的表面温度约为750℃且具有约45瓦特/平方厘米的功率密度。从气体分配组件150分别以0.25％和1.225％将硅烷与锗烷导入处理区域118。亦提供约0.575％的氯化氢。以约25瓦特功率来操作该红外线灯225A至225F产生非热能能量，该非热能能量产生出在鞘层315处测得约110℃的温度。此温度造成膜生长速率明显降低(约56.5埃/分钟)并且提高薄膜中锗的百分比(约为0.25％)。

虽然上述内容已描述了本发明的多个实施例，但在不偏离本发明基本范围的情况下，当可设计出本发明的其它或进一步实施例。本发明范围由后附申请权利要求界定。

Claims

1.一种气体分配组件，其包含：

一主体，该主体具有至少一个入口以从至少两个气体源提供一前驱物气体至多个气室；

至少一个非热能能量源，其提供能量给来自该至少两个气体源的其中一者或两者的该前驱物气体，以及提供能量给该多个气室的每一个气室；以及

一冷却剂来源，其与该至少一个非热能能量源连通，其中独立控制该多个气室的每一个气室中的非热能能量。

2.根据权利要求1所述的设备，更包括：

一过滤元件，耦接在该入口与该至少一个非热能能量源之间。

3.根据权利要求1所述的设备，更包括：

一可变功率源，其连接至该至少一个非热能能量源。

4.根据权利要求1所述的设备，其中该非热能能量源是一红外线灯。

5.根据权利要求1所述的设备，其中该非热能能量源是多个红外线灯，并且该多个红外线灯的其中至少一个是至少部分设置在各个气室内。

6.根据权利要求1所述的设备，其中至少一部分的该多个气室包含一内区域与一外区域，且提供至每个区域的能量是独立控制的。

7.根据权利要求1所述的设备，其中该非热能能量源以平行于一腔室纵轴的方式连接至该气体分配组件。

8.根据权利要求1所述的设备，其中该非热能能量源以垂直于一腔室纵轴的方式连接至该气体分配组件。

9.一种沉积设备，其包括：

一腔室，该腔室具有一纵轴；以及

一气体分配组件，其连接至该腔室的一侧壁，并且该气体分配组件包括：

多个气室，连接至一或多个气体源；

一非热能能量源，设置用以提供能量给该多个气室的每一个气室；以及

一可变功率源，连接至该非热能能量源，其中该气体分配组件提供通过该腔室且垂直于该腔室纵轴的一流动路径。

10.根据权利要求9所述的设备，其中该非热能能量源是一红外线灯。

11.根据权利要求9所述的设备，其中该非热能能量源是多个红外线灯，并且该多个红外线灯的其中至少一个是至少部分地设置在各个气室内。

12.根据权利要求9所述的设备，其中该非热能能量源是多个红外线灯，并且该可变功率源包含连接至各个红外线灯的一多区式功率源。

13.根据权利要求9所述的设备，其中至少一部分的该多个气室包含一内区域与一外区域，并且提供至每个区域的能量是独立控制的。

14.根据权利要求9所述的设备，其中该腔室与该气体分配组件至少其中一者包含一有孔石英材料，该有孔石英材料设置在该流动路径中并且能让红外线穿透。

15.根据权利要求9所述的设备，其中该非热能能量源以平行于该腔室纵轴的方式连接至该气体分配组件。

16.根据权利要求9所述的设备，其中该非热能能量源以垂直于该腔室纵轴的方式连接至该气体分配组件。

17.根据权利要求9所述的设备，其中该非热能能量源连接至一冷却剂来源。

18.根据权利要求9所述的设备，更包括：

一过滤元件，设置用以阻挡一部分来自该非热能能量源的非热能能量。

19 一种将一已预热前驱物气体输送至一腔室中的一处理区域的方法，该方法包括：

提供一前驱物气体至一气体分配组件，该气体分配组件与该处理区域连通；

在该前驱物气体导入该气体分配组件中的导入点处使用非热能能量加热该前驱物气体；以及

沿着在该导入点与该处理区域之间界定的一流动路径，维持至少一部分已提供给该前驱物气体的热量。

20.根据权利要求19所述的方法，更包括：

提供非热能能量至该流动路径。

21.根据权利要求19所述的方法，其中该非热能能量是红外线。

22.根据权利要求19所述的方法，其中该流动路径实质上与该处理室的纵轴垂直，并且该非热能能量是至少一个红外线灯，该红外线灯与该流动路径实质上平行设置。

23.根据权利要求19所述的方法，其中该流动路径实质上与该处理室的纵轴垂直，并且该非热能能量是至少一个红外线灯，该红外线灯设置成实质垂直于该流动路径。

24.根据权利要求19所述的方法，其中该导入点包含一或多个导入区域，并且利用一可变功率源独立地控制提供至该一或多个导入区的非热能能量强度。

25.根据权利要求19所述的方法，其中该导入点包含一或多个导入区域，并且利用一过滤元件独立地控制提供至该一或多个导入区的非热能能量强度。