CN102177275B - 用于硅淀积的外延反应器 - Google Patents

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Abstract

一个实施方式提供了一种用于材料淀积的设备。所述设备包含反应腔以及一对承载器。每个承载器具有正面和背面，其中正面安装衬底。垂直定位的承载器的正面相互面对，且承载器的垂直边缘相互接触。所述设备还包含多个用于注入反应气体的气体喷嘴。可通过控制气体喷嘴而使得腔内气体流向能够交替。气体入口被配置为当气体入口不向窄通道注入反应气体时，注入包含以下中的至少一个的少量吹扫气体：HCl、SiCl4以及H2。所述设备包含位于反应腔之外的多个加热单元。加热单元布置成使得它们直接向承载器的背面辐射热能。

Description

用于硅淀积的外延反应器
技术领域
本发明主要涉及硅淀积。更具体地，本发明涉及一种用于硅淀积的可扩展、高吞吐量、多腔批量型外延反应器。
背景技术
由使用化石燃料引起的负面环境影响以及化石燃料不断上升的成本导致对洁净、廉价替代能源的迫切需求。在不同形式的替代能源中，太阳能由于其洁净性及广泛可用性而深受喜爱。
太阳能电池使用光电效应将光转化为电。存在一些基本的太阳能电池结构，包括单独p-n结、p-i-n/n-i-p以及多结。典型的单p-n结结构包括相似材料的p型掺杂层和n型掺杂层。异质结结构包括不同带隙材料的至少两个层。p-i-n/n-i-p结构包括p型掺杂层、n型掺杂层以及夹在所述p层和n层之间的可选本征(未掺杂)半导体层(i层)。多结结构包括一个叠置在另一个之上的不同带隙的多个半导体层。
在太阳能电池中，光在p-n结附近吸收产生载流子。载流子扩散到p-n结中，且由自建电场将其分开，因而产生穿过器件及外部电路的电流。确定太阳能电池质量的一个重要度量是其能量转换效率，把当太阳能电池连接到电路时所转换的能量(从吸收的光到电能)与所收集的能量的比定义为能量转换效率。
可用于构建太阳能电池的材料包括非晶硅(a-Si)、多晶硅(poly-Si)、晶体硅(晶体Si)以及碲化镉(CdTe)等。图1例示了典型晶体硅薄膜太阳能电池。太阳能电池100包括低品位晶体Si衬底102、p型掺杂单晶Si层104、n+硅发射极层106、正面电极108以及Al背面电极110。图1中的箭头标示了入射太阳光。
基于工业调查，基于晶体Si晶片的太阳能电池占市场的近90％。然而，生产基于晶体Si晶片的太阳能电池的成本较高，且在锭切割以及晶片抛光工艺中的Si材料的浪费导致了晶体Si晶片供应的瓶颈。由于Si材料的剧增价格和供应短缺，已经极大地关注于以替代方式制作太阳能电池。近来，光伏薄膜技术由于其能够显著降低所使用材料的量且因而降低太阳能电池的成本而引起了很大的关注。在各种竞争技术中，单晶Si薄膜太阳能电池由于其低成本及高效率吸引了很大的关注。
单晶Si薄膜太阳能电池可使用传统半导体外延技术生产，这不仅降低了生产成本，也允许太阳能电池的发射极、吸收体以及背表面场中灵活的掺杂水平，因而增强了其效率。在实验室中已经验证了具有高达17％的效率的单晶Si薄膜太阳能电池(参见M.Reutuer等，″17％Efficient 50μm Thick Solar Cells，″Technical Digest，17thInternational Photovoltaic Science and Engineering Conference，Fukuoka，Japan，第424页)。
可使用Si外延生产高质量单晶Si薄膜，Si外延已广泛使用于半导体产业中以制造用于CMOS集成电路、功率器件以及高压分立器件的高质量单晶Si层。在可能的Si外延淀积技术中，基于三氯硅烷(TCS)的化学气相淀积(CVD)能够提供高达10μm/分钟的淀积速率。因此，可以获得用于太阳能电池应用的高吞吐量、低成本的外延工艺。
然而，缺乏合适的Si外延工具来满足对于厚度达几十微米的Si膜层的高吞吐量以及低淀积成本的需求(正如太阳能电池产业所要求的那样)。现有的Si外延工具，例如美国加利福尼亚州圣克拉拉市Applied Material Inc.的AMC7810TM和Centura5200TM、美国加利福尼亚州特雷西Moore Epitaxial Inc.的MT7700TM、意大利LPE EpitaxialTechnology的PE2061TM以及荷兰ASM International的Epsilon3200TM，已经针对半导体器件制造需求而进行了优化。虽然这些外延工具可以交付具有最高质量的Si膜，但是在吞吐量和气体转化效率方面，这些工具与太阳能电池产业的经济状况不相容。
图2呈现了例示现有筒式外延反应器的结构的示意图，所述反应器用于多个晶片的批量工艺。筒式反应器200包含反应腔202，其具有在顶部的气体入口204及在底部的出口206。垂直定位的承载器208保持多个晶片，例如晶片210。射频(RF)加热线圈212将热量辐射到承载器及晶片上。虽然筒式反应器200能够批量处理多个晶片，但是其能够处理的晶片数量受系统结构、腔尺寸以及承载器的设计所限制。一旦建成，很难修改反应器或者承载器来适应更多的晶片。另外，在淀积期间需要旋转承载器以获得较好的均匀性。
美国专利6,399,510提出了能够提供双向工艺气体流以在不需要旋转承载器的情况下增大均匀性的反应腔。然而其并未解决低吞吐量、低反应气体转换速率、低能量利用效率、石英腔上最小的Si淀积以及加工可扩展性的问题。另外，针对气体入口和出口使用同一气体管线增大了污染和重新淀积的风险。
发明内容
本发明的一个实施方式提供了一种用于材料淀积的系统。所述系统包含用于提供电力到所述系统的AC(交流)面板、承载器装载/卸载台、耦合到装载/卸载台以用于装载/卸载承载器的走行梁以及多腔模块。所述多腔模块包含气体箱、SCR面板以及多个相互邻近的反应腔。反应腔使用对辐射能量透明的材料形成，一对承载器位于反应腔内。每个承载器具有正面和背面，且所述正面安装多个衬底。承载器垂直定位成使得承载器的正面相互面对，且承载器的垂直边缘相互接触，从而在安装于不同承载器上的衬底之间形成大致封闭的窄通道。所述系统还包含多个气体喷嘴。气体喷嘴中的至少一个包含用于向窄通道注入反应气体的气体入口以及用于排出废气的气体出口。气体入口和气体出口耦合到不同的气体管线，且气体入口和气体出口控制成使得窄通道中反应气体的流向可以交替，从而便于均匀的材料淀积。气体入口被配置为当在材料淀积期间其不向窄通道注入反应气体时，注入少量吹扫气体，从而防止在气体入口周围的材料淀积。吹扫气体包含以下中的至少一个：HCl、SiCl4以及H2。另外，系统包含位于反应腔之外的多个加热单元。至少一个加热单元位于两个相邻反应腔的侧壁之间，从而允许至少一个加热单元同时加热两个相邻的反应腔。另外，加热单元布置成使得它们直接向承载器的背面辐射热能。
在所述实施方式的一个变化中，吹扫气体的流速低于反应气体流速的5％。
本发明的一个实施方式提供了一种用于材料淀积的系统。所述系统包含多个相互邻近放置的反应腔。所述多个反应腔的壁使用对辐射能量透明的材料形成。所述系统还包含位于反应腔之外的多个加热单元。至少一个加热单元放置两个相邻的反应腔之间，从而允许至少一个加热单元同时将热能辐射到所述两个相邻的反应腔。
在这个实施方式的一个变化中，所述系统包含用于控制加热单元的数目和能量的闭环反馈控制。
附图说明
图1呈现了例示典型晶体Si薄膜太阳能电池的结构的示意图。
图2呈现了例示筒式反应器(现有技术)的示意图。
图3呈现了例示根据本发明一个实施方式的9腔外延反应器的侧视图的示意图。
图4呈现了例示根据本发明一个实施方式的9腔外延反应器的后视图的示意图。
图5A呈现了例示根据本发明一个实施方式的9腔外延反应器的底座和腔的顶视图的示意图。
图5B呈现了例示根据本发明一个实施方式的9腔外延反应器中的腔的正视图的示意图。
图6A呈现了例示根据本发明一个实施方式的反应器腔中的承载器的正视图的示意图。
图6B呈现了例示根据本发明一个实施方式的反应腔的侧视图的示意图。
图6C呈现了例示根据本发明一个实施方式的反应腔截面的正视图的示意图。
图6D呈现了例示根据本发明一个实施方式的反应腔截面的顶视图的示意图。
图6E呈现了例示根据本发明一个实施方式的气体喷嘴614的顶视图的示意图。
图6F呈现了例示根据本发明一个实施方式的气体入口和出口的气体流顺序的示意图。
图7例示了根据本发明一个实施方式的典型多腔反应模块。
在这些附图中，相似的附图标记指代相同的附图元件。
具体实施方式
呈现以下描述以使得任何本领域技术人员能够制造和使用实施方式，且以下描述是于特定应用及其需求的上下文中提供的。对所公开的实施方式的各种修改对本领域技术人员将很容易明白，且在不背离本发明精神和范围的情况下，这里限定的主要原理能够应用到其他实施方式和应用中。因此，本发明并不限于示出的实施方式，而是被赋予与这里揭示的原理和特征相一致的最宽的范围。
概述
本发明的实施方式提供了一种用于Si淀积的可扩展、高吞吐量多腔外延反应器。所述反应器包含多个可扩展、独立控制的多腔模块。反应腔由交替地插入相邻腔之间的灯加热单元加热。每个反应腔包围一对用于支撑衬底的承载器。反应气体从一侧到另一侧交替注入腔中以保证淀积均匀性。
9腔外延反应器
图3呈现了例示根据一个实施方式的9腔外延反应器的侧视图的示意图。反应器的背面部分(图3的左侧)包含气体/化学物质源，例如气体/化学物质箱302，以及各种控制面板，例如AC(交流)面板304及SCR(可控硅整流器)面板306。三区域热交换器及鼓风机308位于AC面板304下面。反应器的正面部分包含多个反应腔310。每个反应腔由灯加热单元314环绕且由盖312遮盖。走行梁316附着在反应器的正面且与工厂装载/卸载台318形成连接。承载器台320位于装载/卸载台318之上。
AC面板304控制整个反应器的能量供应；气体/化学物质箱302包含输入气体源，例如TCS和H2承载气体；且SCR面板306控制环绕腔的灯加热单元的操作。图4示出了气体/化学物质箱302以及SCR面板306的细节，其呈现了例示根据一个实施方式的9腔外延反应器的后视图的示意图。
图4的顶部部分例示了3个气体面板402、404以及406。每个气体面板控制针对三个单独反应腔的气体输入。举例来说，气体面板402包含针对三个单独腔430、432以及434的气体控制。图4的底部部分例示了三个SCR面板410、412以及414。每个SCR面板控制环绕三个对应腔的灯加热单元。举例来说，SCR面板410控制环绕腔430、432以及434的灯加热单元。另外，每个SCR面板具有包含控制416-422的4个控制，且每个控制独立控制一组灯。基于其位置，所有环绕三个反应腔的灯加热单元被划分为4个分组。举例来说，所有位于腔顶部的灯分组在一起以由顶部控制416所控制。相似地，中间控制418、底部控制420以及边缘控制422分别控制位于腔之间、在腔底部以及在腔边缘的灯。允许单独控制位于腔不同位置的灯保证在反应腔内的较大平坦区域内可以保持均匀的温度且承载器可被均匀加热。在一个实施方式中，SCR控制还包含能够进一步改善腔内加热均匀性的闭环反馈机制。
图4显示九个反应腔被划分为3个分组，每个分组包含三个腔。每个分组具有它自己的气体面板和加热控制。举例来说，腔430、432以及434构成一个分组，其具有它自己的气体面板402和用于加热控制的SCR面板410。三个反应腔与它们对应的气体面板和SCR面板一起形成一个多腔模块。由于每个多腔模块可以独立于其他模块操作，整个系统可提供灵活的吞吐量。举例来说，在一些情况下，只有一个或者两个反应模块工作。另外，模块化的结构也提供了处理的可扩展性。举例来说，为了增加批量处理能力，可以简单地增加更多模块到现有系统中，而不需要修改反应腔的尺寸或者承载器的结构，其中每个模块包含反应腔、气体源以及SCR控制。注意到，除了将三个反应腔分组到一个模块，其他结构也是可能的。
回到图3，三区域热交换器及鼓风机308提供强制气流到环绕反应腔310的通风管道330中。箭头326标示强制气流在通风管道330中的方向。结果，沿着反应腔310的外壁保持受压气流，以便将所述壁保持在相对于腔内温度的一个均匀地较冷的温度下。在一个实施方式中，腔310的外表面的温度保持在大约600℃，因此最小化了腔壁上的Si淀积。
在Si淀积之前，走行梁316从工厂装载/卸载承载器台318中拾取承载器322，走行梁可被配置用于自动导引车(AGV)、，空中悬吊式运输(OHT)或者传送带运输系统。走行梁316然后将承载器322运送到真空锁332中。在装载期间，如箭头328所示的层状气流保持在真空锁332中以驱逐灰尘或者其他杂质。腔310的盖312以如箭头324所示的方向打开，承载器322能够投入到腔310内以用于Si淀积。依赖于走行梁316的结构，每次可在腔内装载一个或者多个承载器。
图5A呈现了例示根据一个实施方式的9腔外延反应器的底座以及腔的顶视图的示意图。底座502可以由不锈钢或者其他耐用材料制成。反应腔504的横截面的形状可以是(但是不限于)：椭圆形、长方形、圆形、正方形或者其他形状。
图5B呈现了例示根据一个实施方式的9腔外延反应器中的腔的正视图的示意图。诸如灯加热单元506及508的灯加热单元交替地插入到反应腔之间。结果，一组灯加热单元能够将热量辐射到两侧的腔，因此很大地增大了能量利用。举例来说，位于腔510及腔512之间的灯加热单元508向这两个腔辐射热量。依赖于腔的尺寸以及灯的功率，每个灯加热单元中的每个灯的尺寸或者灯的数量可以改变。在一个实施方式中，每个腔由22个灯环绕。加热单元可由RF加热线圈或者钨丝灯制成。为进一步增加能量效率，在一个实施方式中，围绕腔安装涂敷有金的反射器以便将来自灯的大部分辐射能量反射回来。与传统外延反应器相比，在本反应器的设计中，有效地利用了来自灯加热单元的辐射热量；因此9腔外延反应器的电力消耗显著降低，结果是外延工艺的成本降低。
腔以及承载器
图6A呈现了例示根据一个实施方式的反应腔内的承载器的正视图的示意图。承载器604垂直放置在腔602内。为避免腔壁的热吸收，腔602使用对辐射热量透明的材料形成。在一个实施方式中，腔602使用石英形成。相比之下，承载器604可使用不透明且吸收辐射热能的材料形成，例如涂敷有SiC的石墨或者单片SiC。在一个实施方式中，承载器604使用涂敷有SiC的石墨形成。结果来自灯加热单元的大多数辐射热量由承载器604吸收。另外，通过环绕强迫气流而使腔602的壁保持冷却，以降低在内表面上的Si淀积。
承载器604的正面包含一组口袋(例如口袋606)以用于支撑将要被淀积的衬底。仔细设计口袋底部的形状以确保承载器和衬底之间良好的热接触。在一个实施方式中，口袋606的底部具有轮廓形状。依赖于承载器604的尺寸，可将各种数量的衬底放入承载器604中。在一个实施方式中，承载器604包含12个口袋以支撑12个125×125mm2的衬底。
图6B呈现了例示根据一个实施方式的反应腔的侧视图的示意图。图6B例示了石英腔602的外壁。图6C呈现了例示根据一个实施方式的反应腔的截面正视图的示意图。图6C显示了一对垂直地放置在反应腔602内的承载器，即承载器604和承载器608。在承载器604和608之间形成窄通道610。图6C还示出了多个用于注入前驱物和/或吹扫气体及用于排出废气的气体入口和出口611-616，以及喷嘴凸缘618。注意到，如之后将详细解释的，气体入口611及612被配置为注入前驱物气体，气体出口613及614被配置为排出废气，且气体进口615及616被配置为注入吹扫气体。喷嘴凸缘618在气体入口、气体出口以及对应的气体管线之间形成连接。
图6D呈现了例示根据一个实施方式的反应腔截面的顶视图的示意图。图6D例示了承载器604及608的截面形状类似于“U”形。承载器604及608的垂直边缘相互接触以形成封闭的窄通道610。结果在淀积期间，诸如TCS的前驱物气体可包含在窄通道610内。前驱物气体的其他示例包含但是并不限于：SiH4、SiH2Cl2以及SiCl4。除了“U”形状，承载器604及608的截面也能够形成其他形状，包括但是并不限于：半圆、半椭圆、或者其他规则或不规则形状。注意到承载器604及608的正面(即晶片保持面)相互面对。因此，诸如衬底606的淀积衬底的淀积表面环绕通道610，通道610包含前驱物气体且其阻止前驱物气体将材料淀积在腔602的内壁上。由于现在TCS气体在衬底表面上成功淀积Si的概率高得多，这样的结构能够显著增大TCS气体利用率。增加的淀积概率源自前驱物气体被淀积表面环绕以及在腔602的内壁上的淀积减小。注意到，通道610不能太窄以保证在通道中足够的气体流。通道610的宽度(承载器604与608之间的距离)可在5mm到200mm之间。在一个实施方式中，通道610的宽度在20mm到30mm之间，且可获得高达30％的TCS利用率。
除了允许更好的气体利用，这个结构使得承载器的背面面对腔壁和灯加热单元，这保证了黑色承载器对来自灯加热单元的有效的辐射热能吸收。承载器然后将吸收的热能转移到衬底。在一个替代实施方式中，在反应腔内垂直放置一个单独的承载器。淀积衬底安装在承载器的两个面上且直接面对灯加热单元。
在太阳能电池中，薄膜均匀性极大地影响太阳能电池的效率。在传统的外延系统中，很难同时获得良好的淀积均匀性和高的反应气体利用率。可使用衬底旋转来改善均匀性。但是，在大批量反应器中，旋转衬底变得越来越困难。为获得良好的淀积均匀性，在一个实施方式中，经由分别位于腔602顶部和底部的气体入口611和612将前驱物气体(例如TCS和H2)注入到腔602内的通道610中。在淀积期间，腔压强能够保持在1托到1520托之间。图6E呈现了例示根据本发明一个实施方式的气体喷嘴凸缘的顶视图的示意图。气体喷嘴618包含由气体环624相互隔离开的开口620和开口622。开口620对应于气体入口611和612，且其可用于将前驱物气体注入到通道610中。开口622对应于气体出口613和614，且其可用于排出废气。由于开口620和开口622由气体环624隔离开，且它们耦合到不同的气体管线，因此不存在来自废气的污染。气体入口611和612通过切换歧管阀耦合到气体源，且它们被配置为交替地打开。另外，气体出口613和614的打开及关闭也交替进行以与气体入口的关闭和打开步骤同步。结果，在腔602或者更具体地在通道610内的气体流的方向依次交替。
图6F呈现例示根据本发明一个实施方式的气体入口和出口的气体流顺序的示意图。在步骤1期间，顶部气体喷嘴的气体入口630打开以将包含TCS和H2的前驱物气体注入到通道610。箭头638标示了前驱物气体的流向。同时在步骤1期间，底部气体喷嘴的气体出口636打开以排出废气。箭头640标示了废气的流向。在步骤1期间，顶部气体喷嘴的气体出口632以及底部气体喷嘴的气体入口634处于关闭。
相似地，在步骤2期间，底部气体喷嘴的气体入口634打开以将包含TCS和H2的前驱物气体注入到通道610。箭头642标示了前驱物气体的流向。同时在步骤2中，顶部气体喷嘴的气体出口632打开以从通道610排出废气。箭头644标示了废气的流向。在步骤2期间，顶部气体喷嘴的气体入口630以及底部气体喷嘴的气体出口636处于关闭。由于当前结构允许前驱物气体在通道610内的流向依次交替，所以可在不需要旋转承载器的情况下获得衬底上均匀的淀积特性。注意到，除了将气体喷嘴放置在腔的顶部和底部之外，诸如不同数目的喷嘴或者不同的喷嘴位置之类的其他结构也能够改善均匀性。
为了防止当气体入口630和634对注入关闭时在它们周围的Si淀积(这可能是污染源之一)，在一个实施方式中，不是在它们的“关闭”步骤中将它们关闭，而是气体入口630和634保持打开以注入少量反向吹扫气体。理想地，反向吹扫气体流的量足够小以防止干扰通道610中的流向。在一个实施方式中，反向吹扫气体的流速低于前驱物气体流速的5％。举例来说，在步骤1期间，从气体入口634注入少量反向吹扫气体，如箭头646标示的。相似地，在步骤2期间，从气体入口630注入少量反向吹扫气体，如箭头648标示的。在前驱物气体相反方向流动的少量吹扫气体的存在使得在气体入口周围制造了湍流，从而防止前驱物气体在气体入口周围淀积Si。一些实施方式使用H2作为反向吹扫气体。一些实施方式使用HCl或者SiCl4作为反向吹扫气体。除了在气体入口周围创建湍流外，HCl或者SiCl4可与Si反应，因而能够移除在气体入口周围任何可能的Si淀积。注意到，由于HCl(或者SiCl4)与Si的反应产物是TCS，因此并未给腔增加任何污染。在另一实施方式中，HCl或者SiCl4与H2混合以作为反向吹扫气体使用。
回到图6C，除了气体入口611和612之外，腔602也耦合到气体入口615和616以用于在承载器604和608的背面和腔602的内壁之间注入背面吹扫气体。在承载器604和608的背面和腔602的内壁之间的气体压强保持等于或者大于通道610内的气体压强，从而防止包含在通道610内的TCS气体泄漏到接近内部腔壁的空间。在承载器背部和腔壁之间的背面吹扫气体的存在进一步降低了在腔602的内壁上淀积Si的风险。与反向吹扫气体相似，背面吹扫气体能够是H2、HCl、SiCl4以及它们的组合。相似地，只要能够注入背面吹扫气体，气体入口615和616的位置可以与图6C例示的位置不同，或者背面吹扫气体的注入喷嘴的数目可以是少于或者多于2个。
图7例示了根据本发明一个实施方式的典型多腔反应模块。如图7所示的，加热灯“夹”在两个处理腔之间。因此，来自加热灯的辐射能量可充分用于淀积。
已经呈现的各种实施方式的先前描述只是为了示例及描述的目的。其并非想要穷尽或者将本发明限制到所公开的形式。因此，许多修改和变化对本领域技术人员将会明显。另外，以上公开并非想要限制本发明。

Claims (8)

1.一种用于材料淀积的设备，其包括：
反应腔，其使用对辐射能量透明的材料形成；
一对承载器，其位于所述反应腔内，其中每个承载器具有正面和背面，其中所述正面安装多个衬底，其中所述承载器垂直定位成使得所述承载器的正面相互面对，且其中所述承载器的垂直边缘相互接触，从而在安装于不同承载器上的衬底之间形成大致封闭的窄通道；
在所述窄通道的顶部和底部的第一数目的气体喷嘴，其中在所述窄通道的顶部和底部并且被竖直对准的所述第一数目的气体喷嘴的至少一个包含用于向所述窄通道注入反应气体的气体入口以及包围所述气体入口的用于排出废气的气体出口，其中所述气体入口和所述气体出口耦合到不同的气体管线，其中所述气体入口和所述气体出口控制成使得所述窄通道中反应气体的流向可以交替，从而便于均匀的材料淀积，其中所述气体入口被配置为当在材料淀积期间所述气体入口不向所述窄通道注入反应气体时，注入预定的少量吹扫气体，从而防止在所述气体入口周围的材料淀积，以及其中所述吹扫气体包含以下中的至少一个：HCl、SiCl4以及H2；以及
多个加热单元，其位于所述反应腔之外，其中所述加热单元布置成使得它们直接向所述承载器的背面辐射热能。
2.根据权利要求1的设备，其中所述吹扫气体的流速低于所述反应气体流速的5％。
3.一种用于材料淀积的系统，包括：
AC(交流)面板，其用于提供电力到所述系统；
承载器装载/卸载台；
走行梁，其耦合到装载/卸载台以用于装载/卸载承载器；
多腔模块，其包含：
气体箱；
SCR(可控硅整流器)面板；以及
多个相互邻近放置的反应腔，其中所述反应腔使用对辐射能量透明的材料形成，并且其中至少一个反应腔包含：
一对位于所述反应腔内的承载器，其中每个承载器具有正面和背面，其中所述正面安装多个衬底，其中所述承载器垂直定位成使得所述承载器的正面相互面对，且其中所述承载器的垂直边缘相互接触，从而在安装于不同承载器上的衬底之间形成大致封闭的窄通道；以及
在所述窄通道的顶部和底部的第一数目的气体喷嘴，其中在所述窄通道的顶部和底部并且被竖直对准的所述第一数目的气体喷嘴中的至少一个包含用于向所述窄通道注入反应气体的气体入口以及包围所述气体入口的用于排出废气的气体出口，其中所述气体入口和所述气体出口耦合到不同的气体管线，其中所述气体入口和所述气体出口控制成使得所述窄通道中反应气体的流向可以交替，从而便于均匀的材料淀积，其中所述气体入口配置为当在材料淀积期间所述气体入口不向所述窄通道注入反应气体时，注入预定的少量吹扫气体，从而防止在所述气体入口周围的材料淀积，以及其中所述吹扫气体包含以下中的至少一个：HCl、SiCl4以及H2；以及
多个加热单元，其位于每个反应腔之外，其中至少一个加热单元位于两个相邻反应腔的侧壁之间，从而所述至少一个加热单元能够同时加热所述两个相邻反应腔，且其中所述加热单元被布置成使得它们直接向所述承载器的背面辐射热能。
4.根据权利要求3的系统，其中所述吹扫气体的流速低于所述反应气体流速的5％。
5.一种用于材料淀积的方法，所述方法包括：
在一对承载器的正面上放置多个衬底；
将所述一对承载器垂直放置在使用对辐射能量透明的材料形成的反应腔内，其中所述一对承载器的正面相互面对，且其中所述承载器的垂直边缘相互接触，从而在安装于不同承载器的衬底之间形成大致封闭的窄通道；
利用位于所述反应腔之外的多个加热单元加热所述承载器，其中所述加热单元布置成使得它们直接向所述承载器的背面辐射热能；以及
从在所述窄通道的顶部和底部的第一数目的气体喷嘴将反应气体注入所述通道中，其中在所述窄通道的顶部和底部并且被竖直对准的所述第一数目的气体喷嘴中的至少一个包含用于向所述窄通道注入反应气体的气体入口以及包围所述气体入口的用于排出废气的气体出口，其中所述气体入口和所述气体出口耦合到不同的气体管线，其中所述气体入口和所述气体出口控制成使得所述窄通道中反应气体的流向可以交替，从而便于均匀的材料淀积，其中所述气体入口被配置为当在材料淀积期间所述气体入口不向所述窄通道注入反应气体时，注入预定的少量吹扫气体，从而防止在所述气体入口周围的材料淀积，以及其中所述吹扫气体包含以下中的至少一个：HCl、SiCl4以及H2。
6.根据权利要求5的方法，其中所述吹扫气体的流速低于所述反应气体流速的5％。
7.一种用于材料淀积的系统，包括：
相互邻近放置的多个反应腔，其中所述多个反应腔的壁使用对辐射能量透明的材料形成，其中所述反应腔包括在窄通道的顶部和底部的第一数目的气体喷嘴，其中在所述窄通道的顶部和底部并且被竖直对准的所述第一数目的气体喷嘴的至少一个包含用于向窄通道注入反应气体的气体入口以及包围所述气体入口的用于排出废气的气体出口；
位于所述反应腔之外的多个加热单元，其中至少一个加热单元位于两个相邻反应腔之间，从而允许所述至少一个加热单元同时向所述两个相邻反应腔辐射热能。
8.根据权利要求7的系统，进一步包含用于控制加热单元的数目和功率的闭环反馈控制。
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