JP7320669B2 - エピタキシャルデバイス及びエピタキシャルデバイス用のガス吸気構造 - Google Patents
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Description
背景
[0002]シリコンエピタキシ装置では、エピタキシャル反応のための均一な濃度の処理ガスが、通常、ガス吸気部からチャンバ内に導入され、処理ガスは、サブマウントによって担持されたウェーハの表面上を水平に流れてエピタキシャル層を成長させ、次いで、排気ガス出口を退出してチャンバの外に出る。シリコン源によってもたらされるガス濃度及びガス温度が固定される条件下では、処理ガスのガス流量は、エピタキシャル層の膜厚さの分布に影響を与える主な要因である。エピタキシャル層の厚さの均一性を確実にするために、サブマウントを回転可能にすることが必要である。しかし、ウェーハ及びサブマウントの同時回転中、制御されない処理ガスの流れが、ウェーハ及びサブマウントの接合部に現れることがあり、それにより、ウェーハの周縁にあるエピタキシャル層の厚さを制御することは極めて難しく、エピタキシャル層の厚さ分布が均一であることを確実にすることは難しい。
概要
[0003]本開示は、エピタキシャルデバイス及びエピタキシャルデバイス用のガス吸気構造を提供して、背景セクションにおいて説明された技術的問題、たとえばウェーハの縁においてエピタキシャル層の厚さが不均一になる現象を解決する。
[0030]さまざまな態様又は例が、本開示のさまざまな特徴を示すために提供される。構成要素及び構成の具体的な例が、本開示を簡単にするために以下で説明される。理解され得るように、説明は例示的であるように意図されており、本開示を限定するようには意図されていない。たとえば、以下の説明では、第2の特徴上に又は特徴にわたって第1の特徴を形成することは、第1の特徴及び第2の特徴が互いに直接的に接触するいくつかの態様と、第1の特徴及び第2の特徴が互いに直接的に接触しないように、第1の特徴と第2の特徴との間に追加の構成要素が形成されるいくつかの態様とを含んでもよい。さらに、本開示は、参照記号及び/又は番号をさまざまな態様において再使用してもよい。そのような再使用は、簡潔及び明確にするためであり、それ自体、論じられる異なる態様及び/構成間の関係を表すものではない。
[0071]第1の処理ガスは、第1の方向X1に沿って複数の第1のガス吸気通路2を通ってチャンバ4内に導入されて、チャンバ4内でサブマウント5によって担持された処理対象の被加工物6の処理対象の表面と第1の処理ガスのエピタキシャル反応を引き起こす。第1の処理ガスの流量は、1分あたり約50標準リットル(SLM)である。第1の処理ガス中に含まれるエピタキシャル反応のためのガスの濃度は、約4%である。それと同時に、エピタキシャル反応のためのガスを含まない第2の処理が、第1の方向X1に沿って2つの第2のガス吸気通路3を通ってチャンバ4内に導入されて、第2の処理ガスを処理対象の表面の両側の調整領域61に提供する。第2の処理ガスの流量は、約3SLMである。
[0075]第1の処理ガスは、第1の方向X1に沿って複数の第1のガス吸気通路2を通ってチャンバ4内に導入されて、チャンバ4内でサブマウント5によって担持された処理対象の被加工物6の処理対象の表面と第1の処理ガスのエピタキシャル反応を引き起こす。第1の処理ガスの流量は、1分あたり約50標準リットル(SLM)である。第1の処理ガス中に含まれるエピタキシャル反応のためのガスの濃度は、約4%である。それと同時に、ガスは、2つの第2のガス吸気通路3を通ってチャンバ4内に導入されない。エピタキシャル反応のためのガスは、シリコン源を含む。
以下に本願の出願当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
[C1]
エピタキシャルデバイスであって:
チャンバと;
処理対象の被加工物を担持するために前記チャンバ内に配設されたサブマウントと、 処理ガスを前記処理対象の被加工物の処理対象の表面に提供するために前記チャンバの側壁に配設されたガス吸気構造であって、前記ガス吸気構造は:
エピタキシャル反応のためのガスを含む第1の処理ガスを前記処理対象の表面全体に第1の方向に沿って提供するように構成された複数の第1のガス吸気通路であって、前記第1の方向は前記処理対象の表面に平行である、複数の第1のガス吸気通路と;
第2の方向に沿って間隔をあけて配置され、前記処理対象の表面の両側の縁に隣接する2つの調整領域それぞれに対応する2つの第2のガス吸気通路であって、少なくとも1つの第1のガス吸気通路は、前記2つの第2のガス吸気通路間に配設され、それぞれの第2のガス吸気通路は、第2の処理ガスを前記対応する調整領域に前記第1の方向に沿って提供し、前記第2の処理ガスは、前記調整領域を流れ抜ける前記エピタキシャル反応のための前記ガスの濃度を調整するように構成され、前記第2の方向は、前記第1の方向に垂直であり、前記処理対象の表面に平行である、2つの第2のガス吸気通路とを含む、ガス吸気構造と;
前記ガス吸気構造とは反対側の前記チャンバの側壁に配置された排気構造とを含む、エピタキシャルデバイス。
[C2]
前記第2の処理ガスが、前記エピタキシャル反応のための前記ガスを含み;
前記第2の処理ガス中の前記エピタキシャル反応のための前記ガスの含有量が、前記第1の処理ガス中の前記エピタキシャル反応のための前記ガスの含有量より少ない、C1に記載のエピタキシャルデバイス。
[C3]
前記処理対象の表面の半径の、前記第2の方向の前記2つの調整領域のそれぞれの幅に対する比が、約15以上である、C1に記載のエピタキシャルデバイス。
[C4]
前記複数の第1のガス吸気通路から流出する前記第1の処理ガスの流量が、前記2つの第2のガス吸気通路から流出する前記第2の処理ガスの流量と同じである、C1に記載のエピタキシャルデバイス。
[C5]
前記複数の第1のガス吸気通路が、前記第2の方向に沿って均等に配置される、C1に記載のエピタキシャルデバイス。
[C6]
前記第2の方向の前記複数の第1のガス吸気通路の総分布距離が、前記処理対象の表面の直径以上である、C1に記載のエピタキシャルデバイス。
[C7]
それぞれの第2のガス吸気通路が、複数の補助ガス吸気配管を含み;
前記複数の補助ガス吸気配管が、等辺多角形の径方向断面形状に対応する形状を形成するように配置され;
前記等辺多角形の最低点及び前記複数の第1のガス吸気通路の径方向断面の最低点が、同じ平面内にある、C1に記載のエピタキシャルデバイス。
[C8]
前記第2の方向の前記2つの第2のガス吸気通路の総分布距離の、前記処理対象の表面の直径に対する比が、0.8から1.4の間の範囲にある、C1に記載のエピタキシャルデバイス。
[C9]
それぞれの第1のガス吸気通路が、約5mmから30mmの間の距離だけ、隣接する第1のガス吸気通路から離間される、C1に記載のエピタキシャルデバイス。
[C10]
それぞれの第1のガス吸気通路の直径が、それぞれの第2のガス吸気通路の直径より大きく;
それぞれの第1のガス吸気通路の前記直径の、それぞれの第2のガス吸気通路の前記直径に対する比が、60から6の間の範囲にある、C1に記載のエピタキシャルデバイス。
[C11]
前記第1の処理ガスが、キャリアガスと、前記エピタキシャル反応のための前記ガスと、ドーパントガスとを含み;
前記キャリアガスが、窒素又は水素の少なくとも1つを含み;
前記エピタキシャル反応のための前記ガスが、シラン、二塩化シラン、三塩化シラン、又は四塩化ケイ素の少なくとも1つを含み;
前記ドーパントガスが、ホスフィン、ジボラン、又はアルシンの少なくとも1つを含む、C1に記載のエピタキシャルデバイス。
[C12]
前記第2の処理ガスが、キャリアガス、前記エピタキシャル反応のための前記ガス、又はドーパントガスの少なくとも1つを含み;
前記キャリアガスが、窒素又は水素の少なくとも1つを含み;
前記エピタキシャル反応のための前記ガスが、シラン、二塩化シラン、三塩化シラン、又は四塩化ケイ素の少なくとも1つを含み;
前記ドーパントガスが、ホスフィン、ジボラン、又はアルシンの少なくとも1つを含む、C1に記載のエピタキシャルデバイス。
[C13]
エピタキシャルデバイス用のガス吸気構造であって:
エピタキシャル反応のためのガスを含む第1の処理ガスを処理対象の被加工物の処理対象の表面に第1の方向に沿って提供するように構成された複数の第1のガス吸気通路であって、前記第1の方向は前記処理対象の表面に平行である、複数の第1のガス吸気通路と;
第2の方向に沿って間隔をあけて配置され、前記処理対象の表面の両側の縁に隣接する2つの調整領域にそれぞれ対応する2つの第2のガス吸気通路であって、少なくとも1つの第1のガス吸気通路は、前記2つの第2のガス吸気通路間に配設され、それぞれの第2のガス吸気通路は、第2の処理ガスを前記対応する調整領域に前記第1の方向に沿って提供し、前記第2の処理ガスは、前記調整領域を流れ抜ける前記エピタキシャル反応のための前記ガスの濃度を調整するように構成され、前記第2の方向は、前記第1の方向に垂直であり、前記処理対象の表面に平行である、2つの第2のガス吸気通路とを含む、ガス吸気構造。
[C14]
前記第2の処理ガスが、前記エピタキシャル反応のための前記ガスを含み;
前記第2の処理ガス中の前記エピタキシャル反応のための前記ガスの含有量が、前記第1の処理ガス中の前記エピタキシャル反応のための前記ガスの含有量より少ない、C13に記載のガス吸気構造。
[C15]
前記複数の第1のガス吸気通路から流出する前記第1の処理ガスの流量が、前記2つの第2のガス吸気通路から流出する前記第2の処理ガスの流量と同じである、C13に記載のガス吸気構造。
[C16]
それぞれの第2のガス吸気通路が、複数の補助ガス吸気配管を含み;
前記複数の補助ガス吸気配管が、等辺多角形の径方向断面形状に対応する形状を形成するように配置され;
前記等辺多角形の最低点及び前記複数の第1のガス吸気通路の径方向断面の最低点が、同じ平面内にある、C13に記載のガス吸気構造。
[C17]
それぞれの第2のガス吸気通路が、3つの補助ガス吸気配管を含み;
前記3つの補助ガス吸気配管が、等辺三角形の径方向断面形状に対応する形状を形成するように配置される、C16に記載のガス吸気構造。
[C18]
それぞれの第1のガス吸気通路の直径が、それぞれの第2のガス吸気通路の直径より大きく;
それぞれの第1のガス吸気通路の前記直径の、それぞれの第2のガス吸気通路の前記直径に対する比が、60から6の間の範囲にある、C13に記載のガス吸気構造。
Claims (14)
- エピタキシャルデバイスであって:
チャンバと;
処理対象の被加工物を担持するために前記チャンバ内に回転可能に配設されたサブマウントと、処理ガスを前記処理対象の被加工物の処理対象の表面に提供するために前記チャンバの側壁に配設されたガス吸気構造であって、前記ガス吸気構造は:
第1の処理ガスを前記処理対象の表面全体に第1の方向に沿って提供するように構成された複数の第1のガス吸気通路であって、前記第1の方向は前記処理対象の表面に平行である、複数の第1のガス吸気通路と;
第1の方向に沿って前記処理対象の表面の両側の縁にそれぞれ第2の処理ガスを提供するように構成された2つの第2のガス吸気通路であって、少なくとも1つの第1のガス吸気通路は、前記2つの第2のガス吸気通路間に配設される、2つの第2のガス吸気通路とを含む、ガス吸気構造と;
前記ガス吸気構造とは反対側の前記チャンバの側壁に配置された排気構造とを含む、ここにおいて、前記第1の処理ガスは、エピタキシャル反応のためのガスを含み、前記第2の処理ガスは、エピタキシャル反応のための前記ガスを含み、または含まず、前記第2の処理ガス中の前記エピタキシャル反応のための前記ガスの含有量が、前記第1の処理ガス中の前記エピタキシャル反応のための前記ガスの含有量より少なく、
第2の処理ガスは、処理対象の表面の両側の縁でエピタキシャル反応のためのガスを希釈されるように構成される
エピタキシャルデバイス。 - 前記複数の第1のガス吸気通路から流出する前記第1の処理ガスの流量が、前記2つの第2のガス吸気通路から流出する前記第2の処理ガスの流量と同じである、請求項1に記載のエピタキシャルデバイス。
- 前記複数の第1のガス吸気通路が、第2の方向に沿って均等に配置され、前記第2の方向は、前記処理対象の表面に平行であり、前記第1の方向に対して垂直である、請求項1に記載のエピタキシャルデバイス。
- 第2の方向の前記複数の第1のガス吸気通路の総分布距離が、前記処理対象の表面の直径以上であり、前記第2の方向は、前記処理対象の表面に平行であり、前記第1の方向に垂直である、請求項1に記載のエピタキシャルデバイス。
- それぞれの第2のガス吸気通路が、複数の補助ガス吸気配管を含み;
前記複数の補助ガス吸気配管が、等辺多角形の形状で配置され;
前記等辺多角形の最低点及び前記複数の第1のガス吸気通路の最低点が、同じ平面内にある、請求項1に記載のエピタキシャルデバイス。 - 第2の方向の前記2つの第2のガス吸気通路の総分布距離の、前記処理対象の表面の直径に対する比が、0.8から1.4の間の範囲にあり、前記第2の方向は、前記処理対象の表面に平行であり、前記第1の方向に対して垂直である、請求項1に記載のエピタキシャルデバイス。
- それぞれの第1のガス吸気通路が、約5mmから30mmの間の距離だけ、隣接する第1のガス吸気通路から離間される、請求項1に記載のエピタキシャルデバイス。
- それぞれの第1のガス吸気通路の直径の、それぞれの第2のガス吸気通路の直径に対する比が、60から6の間の範囲にある、請求項1に記載のエピタキシャルデバイス。
- 前記第1の処理ガスが、キャリアガスと、前記エピタキシャル反応のための前記ガスと、ドーパントガスとを含み;
前記キャリアガスが、窒素又は水素の少なくとも1つを含み;
前記エピタキシャル反応のための前記ガスが、シラン、二塩化シラン、三塩化シラン、又は四塩化ケイ素の少なくとも1つを含み;
前記ドーパントガスが、ホスフィン、ジボラン、又はアルシンの少なくとも1つを含む、請求項1に記載のエピタキシャルデバイス。 - 前記第2の処理ガスが、キャリアガス、前記エピタキシャル反応のための前記ガス、又はドーパントガスの少なくとも1つを含み;
前記キャリアガスが、窒素又は水素の少なくとも1つを含み;
前記エピタキシャル反応のための前記ガスが、シラン、二塩化シラン、三塩化シラン、又は四塩化ケイ素の少なくとも1つを含み;
前記ドーパントガスが、ホスフィン、ジボラン、又はアルシンの少なくとも1つを含む、請求項1に記載のエピタキシャルデバイス。 - エピタキシャルデバイス用のガス吸気構造であって:
第1の処理ガスを処理対象の表面全体に第1の方向に沿って提供するように構成された複数の第1のガス吸気通路であって、前記第1の方向は前記処理対象の表面に平行である、複数の第1のガス吸気通路と;
第1の方向に沿って前記処理対象の表面の両側の縁にそれぞれ第2の処理ガスを提供するように構成された2つの第2のガス吸気通路であって、少なくとも1つの第1のガス吸気通路は、前記2つの第2のガス吸気通路間に配設される、2つの第2のガス吸気通路とを含む、
ここにおいて、前記第1の処理ガスは、エピタキシャル反応のためのガスを含み、前記第2の処理ガスは、エピタキシャル反応のための前記ガスを含み、または含まず、第2の処理ガスは、処理対象の表面の両側の縁でエピタキシャル反応のためのガスを希釈されるように構成され、前記第2の処理ガス中の前記エピタキシャル反応のための前記ガスの含有量が、前記第1の処理ガス中の前記エピタキシャル反応のための前記ガスの含有量より少なく、
それぞれの第2のガス吸気通路が、複数の補助ガス吸気配管を含み;
前記複数の補助ガス吸気配管が、等辺多角形の形状で配置され;
前記等辺多角形の最低点及び前記複数の第1のガス吸気通路の最低点が、同じ平面内にある
ガス吸気構造。 - 前記複数の第1のガス吸気通路から流出する前記第1の処理ガスの流量が、前記2つの第2のガス吸気通路から流出する前記第2の処理ガスの流量と同じである、請求項11に記載のガス吸気構造。
- それぞれの第2のガス吸気通路が、3つの補助ガス吸気配管を含み;
前記3つの補助ガス吸気配管が、等辺三角形の形状で配置される、請求項11に記載のガス吸気構造。 - それぞれの第1のガス吸気通路の直径の、それぞれの第2のガス吸気通路の前記直径に対する比が、60から6の間の範囲にある、請求項11に記載のガス吸気構造。
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