CN102549718A - 具有交叉流的外延腔室 - Google Patents

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Abstract

在此提供用于处理基板的方法与设备。在一些实施例中，用于处理基板的设备包括：处理腔室，所述处理腔室具有配置于所述处理腔室中的基板支撑件，以在所述处理腔室内于期望的位置支撑基板的处理表面；第一进入通口，用于在第一方向提供所述基板的所述处理表面上方的第一处理气体；第二进入通口，用于在有别于所述第一方向的第二方向提供所述基板的所述处理表面上方的第二处理气体，其中在所述第一方向与所述第二方向之间测量到的相对于所述基板支撑件的中心轴的方位角最高达约145度；以及排放通口，被置于所述第一进入通口对面，以从所述处理腔室排放所述第一与所述第二处理气体。

Description

具有交叉流的外延腔室
技术领域
本发明的实施例大体上关于用于处理基板的设备与方法。
背景技术
在一些诸如外延沉积膜层于基板上的处理中，处理气体可以相同方向流动横跨基板表面。例如，所述一种或多种处理气体可在配置于处理腔室相对端的进入通口与排放通口之间流动横跨基板表面，以生长外延层于基板表面顶上。
一般而言，在常规的知识中，温度是控制膜厚时相当占主控地位的变因。因此，基板及/或处理环境的温度控制被用于企图控制沉积于基板上的膜厚。
发明人已在此提供改良的方法与设备以供处理基板之用。
发明内容
在此提供用于处理基板的方法与设备。在一些实施例中，用于处理基板的设备包括：处理腔室，所述处理腔室具有配置于所述处理腔室中的基板支撑件，以在所述处理腔室内于期望的位置支撑基板的处理表面；第一进入通口，用于在第一方向提供所述基板的所述处理表面上方的第一处理气体；第二进入通口，用于在有别于所述第一方向的第二方向提供所述基板的所述处理表面上方的第二处理气体，其中在所述第一方向与所述第二方向之间测量到的相对于所述基板支撑件的中心轴的方位角最高达约145度；以及排放通口，被置于所述第一进入通口对面，以从所述处理腔室排放所述第一与所述第二处理气体。
在一些实施例中，用于沉积层于基板上的方法包括以下步骤：将第一处理气体以第一方向流动横跨基板的处理表面；将第二处理气体以有别于所述第一方向的第二方向流动横跨所述基板的所述处理表面，其中在所述第一方向与所述第二方向之间测量到的相对于所述基板的中心轴的方位角最高达约145度；以及沉积层于所述基板上，所述层至少部份是由所述第一与所述第二处理气体在所述基板上的流动交互作用所形成。其他实施例与变异型式于下文中更详细地揭露。
附图说明
藉由参照一些绘示于附图中的本发明的实施例，可了解如上文所简短总结与详细论述的本发明的实施例。然而，应注意，附图仅绘示本发明的典型实施例，且因此不欲视为本发明的范畴的限制，因本发明可允许其他同等有效的实施例。
图1描绘根据本发明一些实施例的处理腔室的概略侧视图。
图2A描绘根据本发明一些实施例的处理腔室的概略顶视图。
图2B描绘根据本发明一些实施例的进入通口。
图2C描绘根据本发明一些实施例的处理腔室的概略侧视图。
图3描绘根据本发明一些实施例的沉积层于基板上的方法的流程图。
图4描绘根据图3所绘的方法沉积于基板上的膜层。
为助于了解，如可能，则使用同一元件符号指定各图中共通的同一元件。附图并非按比例绘制且可能为了简明之便而经过简化。应认知到在实施例中揭露的元件与特征可有利地结合其他实施例中而无须进一步记叙。
具体实施方式
在此揭露用于沉积层于基板上的方法与设备。发明人已观察到，基板表面上所生长的外延层中的非期望的厚度及/或成份上的不均匀性可能仍在常规处理中存在。发明人已进一步观察到，厚度与成份中的这种不均匀性在更小的临界尺寸及/或更高度的成份负荷下，可能变得更非大众所期望。在此揭露的本发明方法及设备的实施例可有利地克服沉积层中的厚度及/或成份上的不均匀性，这是透过在用于沉积的处理气体之间产生流动的交互作用而达成。本发明的方法与设备进一步减少缺陷/粒子形成于沉积层中，而得以订制沉积层的厚度及/或成份及/或结晶性。
图1描绘根据本发明一些实施例的处理腔室100的概略侧视图。处理腔室100可从商业上可购得的处理腔室修改，诸如RP EPI反应器(可购自美国加州Santa Clara的应用材料公司)，或者适于执行外延硅沉积处理的其他任何适合的半导体处理腔室。处理腔室100可适于执行前文所述的外延硅沉积处理，并且(在此为说明性)包含腔室主体110、及第一进入通口114、第二进入通口170、与配置在基板支撑件124附近的排放通口118。第一进入通口114与排放通口118配置在基板支撑件124的相对侧面上。第二进入通口170是针对第一进入通口114而设置，以呈某一角度提供第二处理气体至由第一进入通口114提供的第一处理气体。第二进入通口170以及第一进入通口114可以最高达约145度的方位角202分隔于腔室的各侧上，如下文关于图2A所描绘的那样，所述图说明处理腔室100的顶视图。处理腔室100进一步包括支援系统130与控制器140，在下文中对此作了更详细的论述。
腔室主体110大体上包括上部份102、下部份104以及包壳120。上部份102配置在下部份104上，并且包括盖106、夹箝环108、衬垫116、底板112、一个以上的上部灯136以及一个以上的下部灯138、以及上方高温计156。在一个实施例中，盖106具有圆顶状的形状因子，然而，亦应考量到具有其他形状因子的盖(例如平坦或反曲形的盖)。下部份104耦接第一进入通口114、第二进入通口170以及排放通口118，并且包含底板组件121、下部圆顶132、基板支撑件124、预热环122、基板举升组件160、基板支撑组件164、一个以上的上部灯152及一个以上的下部灯154、与下方高温计158。尽管「环」一词用于描述某些处理腔室部件，诸如预热环122，然而，应考量到这些部件的形状不必为圆形，且可包括任何形状，包括(但不限于)矩形、多边形与卵形等。
图2A描绘腔室100的概略顶视图。如图所绘示，第一进入通口114、第二进入通口170与排放通口118是绕基板支撑件124配置的。排放通口118可配置在基板支撑件124上第一进入通口114的相对侧(例如，排放通口118与第一进入通口114大体上彼此对齐)。第二进入通口170可配置于基板支撑件124周围，且在一些实施例中(如图所示)，既不相对于排放通口118也不相对于第一进入通口114。然而，图2A中第二进入通口170的位置仅为示范性，在基板支撑件124周围的其它位置也是可能的，如下文中所论及。
第一进入通口114经设置以在基板125的处理表面上方提供第一方向208的第一处理气体。如在此所使用，处理气体一词是指单一气体与多重气体混合物二者。亦如在此所使用，方向一词可理解成是意味着处理气体离开进入通口的方向。在一些实施例中，第一方向208平行基板125的处理表面，并且大体上指向相对的排放通口118。
第一进入通口114可包含单一通口，其中通过所述通口提供第一处理气体(图中未示)，或第一进入通口114可包含多个第一次要入口210。一些实施例中，第一次要入口210的数目最高达约5个入口，然而可提供更多或更少个次要入口(例如一个或多个)。每一个次要入口210可提供第一处理气体，所述第一处理气体可例如为数种处理气体的混合物。或者，一个以上的次要入口210可提供一种以上的处理气体，这些处理气体有别于至少一个其他的次要入口210。在一些实施例中，处理气体可在离开第一进入通口114后实质上均匀地混合以形成第一处理气体。在一些实施例中，处理气体可在离开第一进入通口114后大体上不一起混合，以致第一处理气体具有目的性的非均匀组成。在每一个次要入口210处的流率与处理气体成份等可独立受到控制。在一些实施例中，一些次要入口210可在处理期间闲置或者以脉冲式做输送，以例如达成与第二处理气体(所述第二处理气体由第二进入通口170提供)进行期望的流动交互作用，如下文所论述。进一步而言，在第一进入通口114包含单一通口的实施例中，所述单一通口可因上文所述的类似理由而以脉冲式做输送。
第二进入通口170可在设计上实质上类似于第一进入通口114。第二进入通口170经装设以用有别于第一方向208的第二方向212提供第二处理气体。第二进入通口170可包含单一通口(如图1概略性显示)。或者，第二进入通口170包含多个第二次要入口214。每一个次要入口214可提供第二处理气体，所述气体可例如为数种处理气体的混合物。或者，一个以上的次要入口214可提供一种以上的处理气体，这些处理气体有别于至少一个其他的次要入口214。在一些实施例中，处理气体可在离开第二进入通口170后实质上均匀地混合以形成第二处理气体。在一些实施例中，处理气体可在离开第二进入通口170后大体上不一起混合，以致第二处理气体具有目的性的非均匀组成。在每一个次要入口210处的流率与处理气体成份等可独立受到控制。在一些实施例中，第二进入通口170或次要入口214的全部或一些入口可在处理期间闲置或以脉冲式做输送，以例如与第一进入通口114提供的第一处理气体达成期望的流动交互作用。
在一些实施例中，第一进入通口114的第一方向208与第二进入通口170的第二方向212之间的关系可至少部份由方位角202界定。方位角202是相对于基板支撑件124的中心轴200在第一方向208与第二方向212间测量。方位角202可最高达约145度，或介于约0度至约145之间。在一些实施例中，如204所示，方位角202可少于90度，导致第二进入通口170的位置比对排放通口118还接近第一进入通口114。在一些实施例中，如线206所示，方位角202可大于90度，导致第二进入通口170的位置比对第一进入通口114还接近排放通口118。在一些实施例中及如图2A所绘示，方位角202大约90度。方位角202可经选择以提供第一与第二处理气体之间期望量的交叉流交互作用。
第一方向208与第二方向212中的一者或两者可实质上平行基板125的处理表面，或者是相对于基板125的处理表面呈某一角度(如图2B所示)。如图2B中所绘示，第一进入通口114可具有一个或多个次要入口210，所述次要入口210经定向以致第一方向208相对于基板125的处理表面呈某一角度。第二进入通口170(图2B中未示)可具有类似的配置，从而定向一个以上的次要入口214，以致第二方向212相对于基板125的处理表面呈某一角度。
一些实施例中，第二方向212可相对于基板表面呈某一角度，而第一方向208平行基板表面。在此类实施例中，方位角202可最高达145度(如线206所示)。在此类实施例的一个特定范例(图中未示)中，方位角为0度。因此，第一进入通口114与第二进入通口170可配置成垂直对准，例如堆迭于另一者顶上，或者整合成单一单元。在此类实施例中，第一方向208与第二方向212依然不同(即使他们之间的方位角202为零度)，因为基板第二方向212的方位相对于基板表面呈一定角度而第一方向208的方位则平行于基板表面。据此，第一处理气体与第二处理气体之间的流动的交互作用会发生。
在一些实施例中，方位角界定第一方向208与第二方向212之间的差。举例而言，在第一方向208与第二方向212二者皆平行基板表面处，方位角202非零度，以致第一方向208与第二方向212不同，而因此能达成流动的交互作用。
在一些实施例中，如图2C所示，第一进入通口114可配置于第一高度216，而第二进入通口可配置在第二高度218，位于基板125的处理表面上方。第一高度216与第二高度218是可调整的，例如，可在腔室100内处理基板125之前设定每一高度，或者每一进入通口114、170可架设在可移动平台(图中未示)上，或基板支撑组件164可沿中心轴200移动，以调整第一高度216与第二高度218(例如，基板支撑组件164可垂直移动以将基板125放在不同的处理平面)。在一些实施例中，第二进入通口170的第二高度216大于第一进入通口114的第一高度218。在此类实施例中，第二方向212可平行于基板表面，或者相对于基板表面呈一角度(在图2C中未示)。
回到图1，基板支撑组件164大体上包括支撑托架134，所述支撑托架134具有耦接基板支撑件124的多个支撑销166。基板举升组件160包含基板举升杆126以及多个举升销模块161，这些举升销模块161选择性地安置在基板举升杆126的各垫127上。在一个实施例中，举升销模块161包含视情况任选的举升销128的上部，所述举升销128可移动式配置成穿过基板支撑件124的第一开口162。在操作上，使基板举升杆126移动，以接合举升销128。当接合时，举升销128可抬升基板125于基板支撑件124上方，或者降低基板125至基板支撑件124上。
基板支撑件124进一步包括举升机构172以及耦接基板支撑组件164的旋转机构174。举升机构172能用于沿中心轴200移动基板支撑件124。旋转机构174可用于绕中心轴200旋转基板支撑件124。
处理期间，基板125配置于基板支撑件124上。灯136、138、152与154为红外线(IR)辐射源(即热源)，且在操作上，所述灯会遍及基板125产生预定的温度分布。盖106、夹箝环116以及下部圆顶132由石英形成；然而，亦可使用其他红外线可穿透及相容于处理的材料形成这些部件。
支援系统130包括用于在处理腔室100中执行及监视预定处理(例如，生长外延硅膜)的部件。此类部件大体上包括处理腔室100的各种次系统(例如气体平板、气体分配导管及真空与排放次系统等)与装置(电源供应器与处理控制器材等)。这些部件为本领域技术人员所熟知，为了清楚简化起见，从图中省略了。
控制器140大体上包含中央处理单元(CPU)142、存储器144、支援电路146，且控制器140直接耦接及控制处理腔室100与支援系统130(如图1所示)，或者是透过与处理腔室及/或支援系统相关联的电脑(或控制器)耦接及控制处理腔室与支援系统。
上文已描述本发明的腔室100；然而，发明人设想了其他腔室的实施例以产生第一与第二处理气体之间的交叉流交互作用。例如，腔室100可经装设以包括第二排放通口(图中未示)，而非如图所示的第二进入通口170。例如，第二排放通口的位置可由方位角202界定，类似于方位角202界定第一与第二流动方向208、212之间的关系的方式。在此类范例中，第一与第二处理气体可从第一进入通口114流入，而透过第一与第二排放通口相对于第一进入通口的不对称，造成流动的交互作用。
图3描绘根据本发明一些实施例的沉积膜层于基板上的方法的流程图。下文所述的方法300是针对上文所述的腔室100的实施例。
方法300起始于302，在302处，提供诸如基板125的基板。基板125可包含适合的材料，诸如结晶硅(例如Si<100>或Si<111>)、氧化硅、应变硅、硅锗、掺杂或无掺杂的多晶硅、掺杂或无掺杂的硅晶片、图案化或非图案化的晶片、绝缘体上覆硅(SOI)、碳掺杂氧化硅、氮化硅、掺杂硅、锗、砷化锗、玻璃或蓝宝石等。进一步而言，基板125可包含多层或包括例如部份制造的元件，这些元件诸如晶体管及闪存元件等。
在304，第一处理气体可以第一方向(例如第一方向128)横跨基板125的处理表面流动。第一处理气体可从第一进入通口114或从一个以上的次要入口210以第一方向208流动，并且朝排放通口118横跨处理表面。第一处理气体可以第一方向208从第一进入通口114平行于处理表面流动，或者以相对于处理表面呈某一角度流动。
第一处理气体可包含一种以上的处理气体。举例而言，处理气体可包括沉积及/或蚀刻气体，诸如用于选择性外延处理等的气体。在一些实施例中，第一处理气体可包括一种或多种沉积气体，且视情况任选掺杂剂前体气体、蚀刻剂气体或载气中的一种或多种气体。沉积气体可包括硅前体，诸如硅烷(SiH4)、二硅烷(Si2H6)、二氯硅烷(H2SiCl2)的至少一者。掺杂剂前体气体可包括锗烷(GeH4)、磷化氢(PH3)、二硼烷(B2H6)、砷化氢(AsH3)或甲基硅烷(H3CSiH3)的至少一者。蚀刻剂气体可包括甲烷(CH3)、氯化氢(HCl)、氯(Cl2)或氟化氢(HF)的至少一者。载气可包括氮(N2)、氩(Ar)、氦(He)或氢(H2)的至少一者。
一些实施例中，例如用于沉积包含硅与锗的层中，第一处理气体可包括二氯硅烷(H2SiCl2)、锗烷(GeH4)、二硼烷(B2H6)及氢(H2)。一些实施例中，例如沉积硅层的实施例中，第一处理气体可包括硅烷(SiH4)、二硅烷(Si2H6)或二氯硅烷(H2SiCl2)的至少一者，以及氯化氢(HCl)与氢(H2)。一些实施例中，例如沉积层包含掺杂硅的实施例中，第一处理气体可包括上述气体，且进一步包括磷化氢(PH3)、二硼烷(B2H6)或砷化氢(AsH3)的至少一者。在一些实施例中，在沉积层包含碳与硅的实施例中，第一处理气体可包含二硅烷(Si2H6)、甲基硅烷(H3CSiH3)、锗烷(GeH4)、磷化氢(PH3)，以及氯化氢(HCl)或氯(Cl2)的至少一者，在环境中包含氮(N2)或氢(H2)的至少一者。
在306，第二处理气体可以第二方向(例如第二方向212)流过基板125的处理表面。如上文所论述，根据腔室100的实施例，第二方向212与第一方向208不同，以促使第一处理气体及第二处理气体之间的流动交互作用。透过非零度的方位角202、或对基板表面提供某一角度的第二处理气体(如图2B所示)，或前述两者的组合方式，而可操作有别于第一方向208的第二方向212。第一方向208与第二方向212的差异可用于创造第一处理气体与第二处理气体之间的流动交互作用，能改善横跨基板处理表面的沉积层中的厚度及/或成份均匀性。
第二处理气体可与第一处理气体相同或不同。第二处理气体可包括上文用于第一处理气体的那些气体的任一或所有组合(例如沉积气体、蚀刻剂气体、掺杂剂前体气体及载气的组合)。在一些实施例中，例如于选择性外延生长处理期间，第二处理气体可包括蚀刻剂气体、沉积气体或前述气体的组合。第二处理气体可与第一处理气体与交替式、周期性、部份共流式或共流式流动。在一些实施例中，第二处理气体可同时与第一处理气体流入，以致步骤304、306同时共同执行。
在一些实施例中，第二处理气体可不同于第一处理气体，例如以改善沉积层中的成份均匀性(于下文的308中讨论)。在一些实施例中，例如用于沉积包含硅与锗的层的实施例中，第二处理气体可包括二氯硅烷(H2SiCl2)、锗烷(GeH4)、二硼烷(B2H6)、氯化氢(HCl)及氢(H2)。
一些实施例中，例如透过提供用于催化第一处理气体的催化气体，而可使第二处理气体与第一处理气体不同。例如，此催化可改善基板上沉积层的成份均匀性及/或厚度。第二处理气体可包括催化剂及其他气体，诸如上文所列的硅烷及/或锗烷。示范性催化剂可包括锗烷(GeH4)。
在308，至少部份从第一与第二处理气体的流动交互作用中将层400(图4中所示)沉积于基板125顶上。在一些实施例中，层400可具有约1nm至约10000nm的厚度。在一些实施例中，层400包含硅与锗。层400中的锗浓度可介于约5至约100原子百分比(即仅有锗)之间。在一特定实施例中，层400是硅锗(SiGe)层，所述硅锗(SiGe)层具有约25至约45原子百分比的锗浓度。
如上文所记叙，至少部份透过不同流动方向208、212的第一处理气体与第二处理气体之间的流动交互作用沉积层400。不欲囿于理论，发明人相信以某些配置(例如具有约90度的方位角202)，接近基板周围边缘的沉积主要是透过两处理气体之间的交叉流交互作用发生，同时接近基板中心(靠近中心轴200)的沉积主要是透过第一处理气体沉积。在其他配置中(例如方位角202约零度)，可完全透过第一处理气体与第二处理气体之间的流动交互作用发生沉积。
层400可透过一种以上的处理方法沉积。例如，可改变第一与第二处理气体的流率以订制层400的厚度及/或组成。进一步而言，可改变流率以调整层的结晶度。例如，较高的流率可改善层的结晶度。其他处理变体可包括绕中心轴200旋转基板125及/或沿中心轴200移动基板125同时流动第一处理气体与第二处理气体中的一者或两者。例如在一些实施例中，基板125旋转的同时，流动第一处理气体与第二处理气体中的一者或两者。例如在一些实施例中，沿中心轴200移动基板125的同时，流动第一处理气体与第二处理气体中的一者或两者，以调整每一处理气体的流率。
亦可能有沉积层的其他变体。例如，第一及第二处理气体可以交替式或循环式的一种形式以脉冲方式进行输送。在一些实施例中，可透过从第一进入通口114与第二进入通口170的一者或两者交替地以脉冲式输送沉积与蚀刻气体而执行膜层的选择性外延沉积。进一步而言，脉冲式输送第一与第二处理气体可与其他处理方法结合发生。例如，第一与第二处理气体的一者或二者的第一脉冲输送可发生在沿中心轴200上的第一基板位置，随后第一与第二处理气体的一者或二者的第二脉冲输送可发生在沿中心轴200的第二基板位置处。进一步而言，脉冲式输送可在基板绕中心轴200旋转时发生。
因此，在此已揭露基板上沉积膜层的方法与设备。本发明的方法与设备有利地克服沉积层中的厚度及/或成份上的不均匀性，这是透过在用于沉积的处理气体间产生流动的交互作用而达成。本发明的方法与设备进一步减少缺陷/粒子形成于沉积层中，而得以订制沉积层的厚度及/或成份及/或结晶性。
上文是导向本发明的实施例，可在不背离本发明的基本范畴的情况下设计本发明其他与进一步的实施例。

Claims (15)

1.一种用于处理基板的设备，包含：
处理腔室，所述处理腔室具有配置于所述处理腔室中的基板支撑件，以在所述处理腔室内于期望的位置支撑基板的处理表面；
第一进入通口，用于在第一方向提供所述基板的所述处理表面之上的第一处理气体；
第二进入通口，用于在有别于所述第一方向的第二方向提供所述基板的所述处理表面之上的第二处理气体，其中在所述第一方向与所述第二方向之间测量到的相对于所述基板支撑件的中心轴的方位角最高达约145度；以及
排放通口，被置于所述第一进入通口对面，以从所述处理腔室排放所述第一与所述第二处理气体。
2.如权利要求1所述的设备，其中所述方位角为约90度。
3.如权利要求1或2的任一项所述的设备，其中所述第一进入通口与所述第二进入通口的任一者或二者相对于所述处理表面的高度是可调整的。
4.如权利要求1或2的任一项所述的设备，其中所述第二进入通口相对于所述处理表面的高度大于所述第一进入通口相对于所述处理表面的高度。
5.如权利要求1或2的任一项所述的设备，其中所述基板支撑件进一步以可移动式配置在所述处理腔室内，以在沿垂直于所述处理表面的轴上于多个位置支撑所述基板的所述处理表面。
6.如权利要求1或2的任一项所述的设备，其中所述第二流动方向是朝向所述处理表面。
7.如权利要求1或2的任一项所述的设备，具下述特征中的任一者或二者特征：
所述第一进入通口进一步包含多个第一次要入口，每一个第一次要入口能够传递所述第一处理气体；或者
所述第二进入通口进一步包含多个第二次要入口，每一个第二次要入口能够传递所述第二处理气体。
8.如权利要求7所述的设备，其中在所述多个第一次要入口中的至少一个次要入口能够提供所述第一处理气体的成份，所述成份有别于所述多个第一次要入口中的至少一个其他次要入口所提供的所述第一处理气体的成份，及/或其中在所述多个第二次要入口中的至少一个次要入口能够提供所述第二处理气体的成份，所述成份有别于所述多个第二次要入口中的至少一个其他次要入口所提供的所述第二处理气体的成份。
9.如权利要求7所述的设备，其中来自所述多个第一次要入口及/或多个第二次要入口的一个或多个次要入口的处理气体的流率可独立调整。
10.如权利要求1或2的任一项所述的设备，进一步包含下列中的至少一个：
旋转机构，耦接所述基板支撑件，以绕所述中心轴旋转所述基板支撑件；或者
举升机构，耦接所述基板支撑件，以沿所述中心轴移动所述基板支撑件。
11.一种用于沉积层于基板上的方法，包含：
将第一处理气体以第一方向流动横跨基板的处理表面；
将第二处理气体以有别于所述第一方向的第二方向流动横跨所述基板的所述处理表面，其中在所述第一方向与所述第二方向之间测量到的相对于所述基板的中心轴的方位角最高达约145度；以及
沉积层于所述基板上，所述层至少部份是由所述第一与所述第二处理气体的交叉流交互作用所形成。
12.如权利要求11所述的方法，其中所述第一处理气体与所述第二处理气体可以是相同的或不同的，并且所述第一处理气体与所述第二处理气体中的每一者包含：
沉积气体，所述沉积气体包括硅烷(SiH4)、二硅烷(Si2H6)或二氯硅烷(H2SiCl2)中的至少一者；
掺杂剂前体气体，所述掺杂剂前体气体包括甲基硅烷(H3CSiH3)、锗烷(GeH4)、磷化氢(PH3)、二硼烷(B2H6)或砷化氢(AsH3)中的至少一者；
蚀刻剂气体，所述蚀刻剂气体包括甲烷(CH3)、氯化氢(HCl)、氯(Cl2)或氟化氢(HF)中的一者或多者；以及
载气，所述载气包括氮(N2)、氩(Ar)、氦(He)或氢(H2)中的至少一者。
13.如权利要求11至12的任一项所述的方法，其中所述第二流动方向相对于所述处理表面呈某一角度。
14.如权利要求11至12的任一项所述的方法，进一步包含以下步骤的一者或多者：
绕所述中心轴旋转所述基板，同时流入所述第一处理气体或所述第二处理气体中的至少一者；或
沿所述中心轴移动所述基板，同时流入所述第一处理气体或所述第二处理气体中的至少一者。
15.如权利要求11至12的任一项所述的方法，其中所述第一处理气体与所述第二处理气体以交替性的模式或周期性的模式中的一者脉冲式输送，或者其中所述第一处理气体与所述第二处理气体是同时流入。
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Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105027275A (zh) * 2013-03-15 2015-11-04 应用材料公司 具有用于外延处理的均匀性调整透镜的基座支撑杆
CN106715753A (zh) * 2014-09-05 2017-05-24 应用材料公司 常压外延沉积腔室
CN109487237A (zh) * 2017-09-11 2019-03-19 英飞凌科技股份有限公司 用于针对半导体衬底的化学气相沉积过程的装置和方法
CN110670127A (zh) * 2019-09-27 2020-01-10 西安奕斯伟硅片技术有限公司 一种晶圆外延设备
CN110670129A (zh) * 2019-09-27 2020-01-10 西安奕斯伟硅片技术有限公司 一种晶圆外延设备的处理方法和晶圆处理方法
US10760161B2 (en) 2014-09-05 2020-09-01 Applied Materials, Inc. Inject insert for EPI chamber
US11060203B2 (en) 2014-09-05 2021-07-13 Applied Materials, Inc. Liner for epi chamber
TWI754765B (zh) * 2017-08-25 2022-02-11 美商應用材料股份有限公司 用於磊晶沉積製程之注入組件

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20120270384A1 (en) * 2011-04-22 2012-10-25 Applied Materials, Inc. Apparatus for deposition of materials on a substrate
US9682398B2 (en) * 2012-03-30 2017-06-20 Applied Materials, Inc. Substrate processing system having susceptorless substrate support with enhanced substrate heating control
US20140137801A1 (en) * 2012-10-26 2014-05-22 Applied Materials, Inc. Epitaxial chamber with customizable flow injection
KR20150108392A (ko) 2013-01-16 2015-09-25 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 석영 상부 및 하부 돔
US10410890B2 (en) * 2013-06-21 2019-09-10 Applied Materials, Inc. Light pipe window structure for thermal chamber applications and processes
US11414759B2 (en) * 2013-11-29 2022-08-16 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd Mechanisms for supplying process gas into wafer process apparatus
CN106663606A (zh) * 2014-06-20 2017-05-10 应用材料公司 用于将气体注入外延腔室的设备
SG11201701467RA (en) * 2014-09-05 2017-03-30 Applied Materials Inc Upper dome for epi chamber
CN117810127A (zh) * 2017-02-23 2024-04-02 株式会社国际电气 基板处理装置、半导体装置的制造方法、基板处理方法、容器及存储介质
DE102018120580A1 (de) * 2018-08-23 2020-02-27 Infineon Technologies Ag Vorrichtung und verfahren zum abscheiden einer schicht bei atmosphärendruck
US11486038B2 (en) 2019-01-30 2022-11-01 Applied Materials, Inc. Asymmetric injection for better wafer uniformity
US20220205134A1 (en) * 2020-12-31 2022-06-30 Globalwafers Co., Ltd. Systems and methods for a preheat ring in a semiconductor wafer reactor

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000349030A (ja) * 1999-06-08 2000-12-15 Sumitomo Metal Ind Ltd 気相反応装置
KR20080023418A (ko) * 2006-09-11 2008-03-14 주성엔지니어링(주) 기판 가장자리의 증착을 방지하는 기판처리장치 및 이를이용한 기판처리방법
US7396415B2 (en) * 2005-06-02 2008-07-08 Asm America, Inc. Apparatus and methods for isolating chemical vapor reactions at a substrate surface
KR100854995B1 (ko) * 2005-03-02 2008-08-28 삼성전자주식회사 고밀도 플라즈마 화학 기상 증착 장치
KR20090051984A (ko) * 2007-11-20 2009-05-25 세메스 주식회사 기판 처리 장치

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS54144867A (en) 1978-05-04 1979-11-12 Hitachi Ltd Gas phase growth method of semiconductor
JPS5881437A (ja) 1981-11-11 1983-05-16 Hitachi Ltd 気相成長装置
JP3100702B2 (ja) 1991-10-28 2000-10-23 株式会社東芝 減圧化学反応方法及びその装置
JPH09115837A (ja) 1995-10-16 1997-05-02 Hitachi Cable Ltd 気相成長方法および気相成長装置
JP3517808B2 (ja) 1996-07-17 2004-04-12 日本酸素株式会社 気相成長方法及び装置
JPH1197361A (ja) 1997-09-24 1999-04-09 Kokusai Electric Co Ltd 半導体製造装置
JP3948577B2 (ja) 1997-09-29 2007-07-25 信越半導体株式会社 半導体単結晶薄膜の製造方法
US6486081B1 (en) * 1998-11-13 2002-11-26 Applied Materials, Inc. Gas distribution system for a CVD processing chamber
US6399510B1 (en) * 2000-09-12 2002-06-04 Applied Materials, Inc. Bi-directional processing chamber and method for bi-directional processing of semiconductor substrates
JP3801957B2 (ja) 2001-06-29 2006-07-26 信越半導体株式会社 気相成長装置及びエピタキシャルウェーハの製造方法
JP2004119786A (ja) * 2002-09-27 2004-04-15 Hitachi Kokusai Electric Inc 基板処理装置及び半導体装置の製造方法
JP4257576B2 (ja) * 2003-03-25 2009-04-22 ローム株式会社 成膜装置
JP2005353665A (ja) * 2004-06-08 2005-12-22 Komatsu Electronic Metals Co Ltd 気相成長装置およびエピタキシャル気相成長装置用ガス導入口の仕切り部材の傾斜角度設定方法
JP2007294545A (ja) * 2006-04-21 2007-11-08 Sumco Corp エピタキシャル成長装置
WO2009085992A2 (en) 2007-12-20 2009-07-09 Applied Materials, Inc. Thermal reactor with improved gas flow distribution
JP2010263112A (ja) * 2009-05-08 2010-11-18 Sumco Corp エピタキシャル成長装置及びシリコンエピタキシャルウェーハの製造方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000349030A (ja) * 1999-06-08 2000-12-15 Sumitomo Metal Ind Ltd 気相反応装置
KR100854995B1 (ko) * 2005-03-02 2008-08-28 삼성전자주식회사 고밀도 플라즈마 화학 기상 증착 장치
US7396415B2 (en) * 2005-06-02 2008-07-08 Asm America, Inc. Apparatus and methods for isolating chemical vapor reactions at a substrate surface
KR20080023418A (ko) * 2006-09-11 2008-03-14 주성엔지니어링(주) 기판 가장자리의 증착을 방지하는 기판처리장치 및 이를이용한 기판처리방법
KR20090051984A (ko) * 2007-11-20 2009-05-25 세메스 주식회사 기판 처리 장치

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105027275A (zh) * 2013-03-15 2015-11-04 应用材料公司 具有用于外延处理的均匀性调整透镜的基座支撑杆
CN105027275B (zh) * 2013-03-15 2018-06-26 应用材料公司 具有用于外延处理的均匀性调整透镜的基座支撑杆
CN106715753A (zh) * 2014-09-05 2017-05-24 应用材料公司 常压外延沉积腔室
US10760161B2 (en) 2014-09-05 2020-09-01 Applied Materials, Inc. Inject insert for EPI chamber
US11060203B2 (en) 2014-09-05 2021-07-13 Applied Materials, Inc. Liner for epi chamber
TWI754765B (zh) * 2017-08-25 2022-02-11 美商應用材料股份有限公司 用於磊晶沉積製程之注入組件
CN109487237A (zh) * 2017-09-11 2019-03-19 英飞凌科技股份有限公司 用于针对半导体衬底的化学气相沉积过程的装置和方法
CN109487237B (zh) * 2017-09-11 2022-09-02 英飞凌科技股份有限公司 用于针对半导体衬底的化学气相沉积过程的装置和方法
CN110670127A (zh) * 2019-09-27 2020-01-10 西安奕斯伟硅片技术有限公司 一种晶圆外延设备
CN110670129A (zh) * 2019-09-27 2020-01-10 西安奕斯伟硅片技术有限公司 一种晶圆外延设备的处理方法和晶圆处理方法
CN110670127B (zh) * 2019-09-27 2021-03-02 西安奕斯伟硅片技术有限公司 一种晶圆外延设备

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