TW200913108A - Wafer processing hardware for epitaxial deposition with reduced auto-doping and backside defects - Google Patents

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TW200913108A TW096134293A TW96134293A TW200913108A TW 200913108 A TW200913108 A TW 200913108A TW 096134293 A TW096134293 A TW 096134293A TW 96134293 A TW96134293 A TW 96134293A TW 200913108 A TW200913108 A TW 200913108A
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Description

U 200913108 九、發明說明： 【發日月所屬之技術領域】 本發明係有關於一設備和利用該設備用以處理半 基板的方法，更明確地，係有關於一設備和利用該設 以沉積一磊晶半導體層並減少自動摻雜和背側缺陷。 【先前技術】 第1A圖係有關於一可用於磊晶沉積的磊晶製程 100。基板102位於一可由下方加熱燈107加熱之承座 的上方，且基板102可由上方加熱燈106加熱之。材 為石英的上圓罩108和下圓罩109圍繞住製程室113 動升舉臂101和承座臂105以便彼此分離，因而使基相 自承座104分離，並利用一機器手臂以使已處理之基相 自製程室113移除且放置未處理之基板102。 輕度摻雜之半導體層於一高度摻雜基板上進行磊 積通常會導致該輕度摻雜磊晶層產生實質的自動摻 象。依據第1B圖’在一南溫遙晶製程間，來自基板 背側的摻質（dopant )可能自基板1〇2擴散出來並進 圓舆承座之間的間隙11 2。隨著晶圓承座間隙1丨2中 質的增加’部分摻質可能沿著基板1 02周圍移動至基相 上方（該處正進行磊晶層的形成）。此現象稱為自動招 並導致自動摻質Π 0混合入所形成之磊晶層中，尤其 板102周圍附近。第1C圖顯示自動摻雜對於電阻率 所產生之效應。額外的自動摻質110導致在基板周圍 導體 備用 設備 104 質可 。移 102 102 晶沉 雜現 102 入晶 之摻 l 102 雜， 是基 111 附近 5 200913108 之磊晶層的電阻率減少，因此限制可形成於一高度摻雜基 板102上之磊晶層的最大電阻率。當一高度摻雜P +型基板 1 02中的掺質是硼離子時，此現象尤其嚴重。
氧化基板1 0 2背側可幫助密封P +型基板1 0 2的背側， 以減少摻質向外擴散進入晶圓承座間隙1 1 2中。背側密封 (Backsealing)也許有效，然而此一方法之成本高，此乃 因為氧化層必須沉積後接著去除之，因此至少額外需要兩 道步驟。 又一方法為降低磊晶沉積製程期間的製程溫度，藉此 實質減少摻質向外擴散至晶圓承座間隙1 1 2中。雖然此一 方法可有效減少自動摻雜，但其同樣減少基板102上的磊 晶生長速率，因此實質減少生產率。 另一方法為增加更多的掺質至晶圓中央，使整個晶圓 具有更均勻的電阻率。然而，此製程僅對沉積一低電阻率 磊晶層為有效的。此製程僅限於電阻率侷限於僅僅約1.5 至3.0歐姆/平方的範圍内之一磊晶層。 【發明内容】 本發明係有關於一設備，該設備係在一用於在基板正 面形成一磊晶層的磊晶沉積製程期間，用以減少一基板正 面的自動摻雜和基板背側上的缺陷發生。在實施例中，該 基板為高度摻雜。在實施例中，該基板可包括高度摻雜之 早晶梦或早晶碎錯材料。在實施例中’蟲晶層可包括輕度 摻雜之單晶矽或單晶矽鍺材料。本發明之實施例可包含： 6
200913108 一用於形成一具有一可調厚度之晶圓間隙區域的裝置， 中該晶圓間隙區域可包含一介於基板背側和一承座間之 域；一利用一惰性氣流而將自動摻質自晶圓間隙區域排 且可同時抑制或防止惰性氣流流動於基板正面上的裝置 以及一用於使反應氣體流動於基板正面的表面上且可同 抑制或防止反應氣體流動於基板背側之表面附近的裝置 本發明之某些實施例係有關於提供一晶圓間隙區域 基板背側和承座間。在這些實施例中，該晶圓間隙區域 藉由通氣以移除自動摻質。本發明之部分實施例提供一 性氣流和反應氣流之間的屏障。某些實施例則有關於減 併入至基板正面上（磊晶層進行沉積之處）之輕度掺雜 晶半導體層的自動摻質濃度。 本發明之實施例可提供用於對晶圓間隙區域進行通 之方法，其可能包含將大量惰性氣體流經晶圓間隙區域 將大量惰性氣體流通於該晶圓間隙區域，其係使惰性氣 與自動摻質混合，此為自動摻質自該晶圓間隙區域移除 主要機制。 本發明之實施例可提供一使用一磊晶設備的方法， 設備可支撐一基板於一承座之上而用以沉積一磊晶層於 基板上，其可包含：在磊晶反應設備之一製程室中的承 上提供一間隔件和一晶圓處理結構；其中該晶圓處理結 可包含一晶圓支撐環和一附接至該晶圓支撐環上的晶圓 載結構；提供一基板；其中該基板包含一正面和一背側 其中該間隔件可與該晶圓支撐環接觸並位於承座上，其 其 區 出 時 0 於 可 惰 少 磊 氣 0 體 的 該 該 座 構 承 f 中 7
200913108 該間隔件可使該晶圓支撐環位於該承座之上，以在該承 與該基板背側之間提供一晶圓間隙區域；其中該基板背 可包含一高度摻雜的半導體；將一惰性氣體流入製程室 而使其緊鄰於該晶圓間隙區域和位於基板背側下方；將 應氣體流入製程室中而至基板的正面上；由反應氣體而 基板的正面上生長一輕度掺雜之磊晶半導體層；以及將 有自動摻質的惰性氣體自晶圓間隙區域和晶圓處理結構 端下方排出至製程腔體外。 本發明之實施例可更包含利用可調式間隔件以調整 晶圓間隙區域。本發明之實施例可包含減少該晶圓間隙 域中之自動摻質的濃度，以及提供屏障以維持反應氣流 惰性氣流的分隔，因而減少自動摻質污染物併入基板正 上之輕度摻雜磊晶半導體層的風險，且減少基板背側上 遙晶材料的沉積。本發明之實施例可更包含在遙晶層沉 期間轉動該承座、該晶圓處理結構和該基板。 【實施方式】 在下面的敘述中，將描述本發明的數種實施態樣， 數種細部說明以提供對本發明的全盤瞭解。然而，熟習 領域者可瞭解本發明可以由本發明之某些或所有態樣來 現，且本發明可無須特別詳述即可實行。在其他實例中 為了不使本發明難以理解，將簡化周知的特性。 應瞭解第1A圖至第1 3圖僅僅用於說明，而非侷限 發明應用的範圍。儘管某些示範實施例係描述與顯示於 座 側 中 反 在 含 頂 該 和 面 之 積 和 該 實 5 本 伴 8
200913108 隨之圖示，應瞭解此類實施例僅僅用於說明本發明而非 以限制之，且由於熟習該領域者瞭解本發明可應用之 異，本發明並不偈限於文字說明與圖示中之特定架構和 列。 此說明書中所指之“某一實施例”或“一實施例” 指與描述該實施例相關之一特殊特性、結構或特徵係至 包含在本發明之一實施例中。在說明書中所述之“在一 施例中”並非全都意指相同的實施例，且這些實施例並 彼此不相關。再者，所述之特性可能只適用於某些實施 而不適用於其他實施例。同樣地，所述之條件可能只適 於某些實施例而不適用於其他實施例。 本發明之某些實施例預期本發明在任何高溫製程中 應用，在這些高溫製程中，一基板背側之污染物污染該 板的正面，例如在化學氣相沉積（C V D )製程和絕緣層 覆矽（S ΟI )基板之形成。然而，大部分所討論之實施 將與磊晶沉積設備與製程有關，但本發明之實施例並非 限於這些磊晶設備與製程。在實施例中，基板可包含一 度摻雜之材料。在實施例中，高度摻雜之基板可包含一 度摻雜之半導體。在實施例中，該基板可包含一高度摻 之單晶矽或單晶矽鍺材料。在實施例中，該基板可包含 絕緣層上覆矽（S ΟI )基板。在一實施例中，磊晶層可 含輕度摻雜之單晶矽或單晶矽鍺材料。 繪示於第2 C圖中之實施例描述提供一晶圓間隙區 2 1 5於基板2 0 2之背側和承座2 0 5之間，其可使用於第 用 變 排 意 少 實 非 例 用 之 基 上 例 侷 南 雜 包 域 13
200913108 圖中所示之一減少自動摻雜之磊晶設備1 3 0 0中。 中，該晶圓間隙區域2 1 5可通氣，以便移除自動才彳 再者，某些實施例提供一介於惰性氣體2 1 8、2 1 9 反應氣體2 2 1、2 2 2之氣流間的屏障。在實施例中 氣體2 2 1可包含一用於形成一單晶矽或單晶矽鍺 矽前驅物氣體。一矽前驅物氣體之實施例可包含 甲烷氣體。在實施例中，該反應氣體221更可包 形成一單晶矽鍺磊晶層之鍺前驅物氣體。一鍺前 之實施例可包含鍺烷（GeH4 )。在實施例中，該 2 2 1更可包含一或多個用以摻雜該單晶結構之磊 質前驅物。一摻質前驅物氣體之實施例可包· (diborane)或蝴烧（borane)。用於形成和摻雜 之反應氣體22 1可為熟習該領域者所周知。 通氣至晶圓間隙區域2 1 5可能導致在該晶圓 2 1 5中之自動摻質2 1 7濃度的實質減少。減少自動 的濃度可減少可能移動至基板202之正面和污染 板2 02上成長之磊晶層的自動摻質217之量。在 例中，一介於一基板2 0 2背側與正面間之屏障也 能移動至該基板202之正面和污染磊晶層的自動 之量。 一介於一基板2 0 2背側與正面間之屏障可有 反應氣體221、222之氣流至該基板202之正面並 板2 02之背側。自該基板202之背側隔絕反應氣 2 2 2之氣流可減少該基板2 0 2背側之磊晶層的沉 在實施例 I 質 217 。 之氣流與 ，該反應 蠢晶詹之 SiH4或矽 含一用於 驅物氣體 反應氣體 晶層的推 含二硼烷 一遙晶層 間隙區域 >摻質2 1 7 正於該基 某些實施 可減少可 摻質217 助於隔絕 遠離該基 ‘體 221、 積。沉積 10 200913108 在一基板202之背側的蠢晶材料可能需要在後續之製程中 移除，以便該基板202可放平，這對於微影製程中所謂的 成像面而言是尤其重要的。除了額外製程步驟所造成的額 外支出外’例如餘刻基板202之背側，更増加背側缺陷形 成的風險，例如到傷（scratches)和霧化（haze)。 第2A圖繪示一安裝在承座205上之晶圓處理結構200 之實施例的立體視圖，其可使用於一圖示於第13圖中之減 少自動摻雜之磊晶設備1 3 0 0。該晶圓處理結構2 0 0支撐一 基板202於一承座205上方。該晶圓處理結構200包含一 晶圓支撐環220和一附著於該晶圓支樓環220上之晶圓承 載結構203，其中該晶圓承載結構203支撐該基板202於 一製程位置上。在某些實施例中，該晶圓支撐環220可藉 由可調式支座銷間隔件（stand-off pin spacers) 212而定 位’該支座銷間隔件212可置入位於該承座205中之支座 銷狹缝2 1 3中。在某些實施例中’已定位之晶圓支撐環2 2 0 可舆該承座205為幾近平行。在某些實施例中，該晶圓處 理結構2 0 0係相對於該承座2 0 5而稍微傾斜，其中晶圓處 理結構2 0 0所承載之基板2 0 2係稍微低於注入端（丨nj e eti 〇η
side)並稍微高於排氣端（exhaust side)。在繪示於第2C 圖之實施例中，該晶圓承載結構2 0 3可為一支架並可以與 該晶圓支樓環220構成一單一裝置。 該晶圓支樓環220之實施例可包含一或多種材料，且 該材料係選自由碳化矽 '石英、石墨、氮化矽、氮化鋁或 其組合物所組成之群組。該晶圓承載結構203之實施例可
200913108 包含一或多種材料’且該材料係選自由竣化發、石英 墨、氮化石夕、氮化鋁或其組合物所組成之群組。該間 2 1 2之實施例可包含一或多種材料，該材料係選自由 矽、石英、石墨、氮化矽、氮化鋁或其組合物所組成 組。在某些實施例中，晶圓處理結構2 0 0之任何元件 件的組合可包含一或多種材料，且該材料係選自由 矽、石英、石墨、氮化矽 '氮化鋁或其組合物所級成 組。 在某些實施例中’晶圓處理結構2 0 0之任何元件 件的组合可由具有足夠厚度以維持用以承載之結構完_ 和忍受磊晶製程、但又具有足夠薄度以為該晶圓處理 200提供一低熱質量（thermal mass)的材料所構成。 圓處理結構200的一低熱質量可提供該晶圓處理結榻 之快速加熱和冷卻。晶圓處理結構200之快速加熱和 可助於處理中之基板2 02更容易快速地加熱和冷卻。 晶設備之生產率可因一低熱質量之晶圓處理結構2〇〇 加。在實施例中，該晶圓支撐環220之環壁厚度可大 於0.002至0.3英吋之間。在一實施例中，該晶圓支 220之環壁厚度可大約介於0.005至〇.〇1 5英叶之間。 第2C圖中之實施例，其繪示面向基板2〇2之背 承座205之上方係可幾近於平坦。一頂部平坦之承座 可導致整個基板202之溫度均勻性的改善。一產晶層 長速率係取決於製程期間之基板溫度。因此，改善溫 勻性有可能導致整個基板2〇2厚度均勻性的改善。 、石 隔件 碳化 之群 或元 破化 之群 或元 整性 結構 該晶 200 冷卻 該磊 而增 約介 撐環 側的 205 之成 度均 12 200913108 第2 B圖繪示一實施例之分解圖，其中晶圓支擇環2 2 〇 和間隔件2 1 2係與該承座2 0 5為可分開的。某些實施例提 供可調式之間隔件2 1 2，從而調整晶圓間隙區域2〗5的厚 度。在第2B圖和第2C圖所示之實施例中，該間隔件212 包含一支座銷2 1 2。在第4圖所示之一實施例中，該支座 銷212包含一銷突出物417，其可安裝至一該承座2〇5中 之支座銷狹縫2 1 3中。在一實施例中，銷突唇（pin lips ) 418支撐在承座205上，其提供一方法可準確、一致地固 定該間隔件於該承座2 〇 5上之高度。在一實施例中，銷螺 栓2 1 6可用於使支座銷間隔件2 1 2附接至該晶圓支樓環 2 2 0上。第3 B圖繪示一實施例，其中支座銷間隔件2 1 2藉 由銷螺栓216而附接至一支撲環裙座（support ring skirt) 3 (Π。在一實施例中，該支座銷間隔件2 1 2可自該晶圓支撐 環2 2 0分開，且可用不同尺寸之支座銷間隔件2 1 2取代。 因此，晶圓間隙區域21 5之厚度可利用不同的間隔件21 2 來調整之。在實施例中，該晶圓間隙區域2 1 5具有一約〇. 1 英吋至0.3英吋的厚度。在一實施例中，晶圓間隙區域2 1 5 具有一約0.15英吋至0.25英吋的厚度。 第2C圖繪示本發明之實施例，其中一自動摻質217 可自基板2 0 2之背側擴散至晶圓間隙區域2 1 5中。該晶圓 間隙區域2 1 5可藉由惰性氣體2 1 8之注入而通氣’其中該 自動掺質2 1 7與該注入之惰性氣體2 1 8混合’其接著變成 一需排出之惰性氣體2 1 9，該惰性氣體2 1 9接著被排出製 程室外。數種實施例提供一惰性氣體2 1 8可流過該晶圓間 13
200913108 隙區域2 1 5以將自動摻質2 1 7自該晶 出，其中該自動摻質217包含在一高溫 2 02之背側擴散出的摻質。在一實施例 含一蟲晶沉積。 第2 C圖中所示之實施例提供注入 通於基板2 0 2的正面，和將反應後之反 離開基板2 0 2。在實施例中，基板2 0 2 而該些邊緣可對於反應氣體22 1之氣流 側提供一屏障，因此有助於減少磊晶 202之背側。 第9A圖至第9F圖繪示晶圓承載結 其包含一支架、一斜板、一突唇、一突 其組合。在第9 A圖所繪示之實施例中 203包含一晶圓承載斜板 901，其可 220。在第9B圖所繪示之實施例中，H 包含一凹槽902，基板202的邊緣可放 在第9 C圖之實施例中，該晶圓承載結 承載支架908，其可附接至晶圓支撐環 實施例中，該晶圓承載結構2 0 3包含 909，其可附接至該晶圓支撐環220。在 環9 1 0可附接至晶圓支撐環2 2 0並經寒 對準於晶圓承載突出物909上。該對準 自動摻質2 1 7從基板2 02背側沿著邊緣： 在第9E圖至第9F圖所繪示之實施 圓間隙區域2 1 5抽 製程期間自該基板 中，該高溫製程包 之反應氣體2 2 1流 應氣體222排出而 可支撐在邊緣上， 流至基板202之背 材料沉積於該基板 ί構2 0 3之實施例， 出物、一指狀物或 ，該晶圓承載結構 附接至晶圓支撐環 〔晶圓支撐斜板9 0 1 置於凹槽902上。 構2 0 3包含一晶圓 220。在第9D圖之 一晶圓承載突出物 .實施例中，一對準 :位，以將基板2 0 2 環9 1 0更可作為一 夜動至正面的屏障。 i例中，該晶圓承載 14 200913108 結構2 0 3包含一晶圓承載指狀物9 1 2，其可附接至該晶圓 支撑環220上。晶圓承載指狀物9丨2可在三個或更多的位 置上接觸基板202。在一實施例中，該晶圓承載指狀物912 之熱質量和基板202上之接觸點的熱質量相當，如此不會 在基板202上造成一冷卻點或熱點。 在實施例中’一對準銷9 1 1可位於晶圓支撐環2 2 0之 内緣’如此’載入之基板202可更進一步導引至位置中。 當基板202係位於或低於晶圓支撐環220之上表面時，可 使用一對準銷9 1 1 ’如此該晶圓支撐環2 2 〇之内壁具有作 為一自動掺質217流至基板202正面之屏障的優點。在實 施例中’當基板202高於晶圓支撐環22〇之上表面時，可 使用一對準環910，其可提供有助於形成一屏障，以防止 氣體與物質在基板202之周邊流動的優點。 晶圓承載結構2 0 3之實施例可包含一特徵，即晶圓承 載結構203與基板202形成一屏障，以防止在基板202背 側和基板2 0 2正面之間氣體和物質沿著基板2 〇 2之周圍通 過。在某些繪示於第2C圖和第9Α圖至第9D圖中之實施 例中，晶圓承載結構203於基板202之邊緣處支撐該基板 202。在邊緣處支律該基板202係有助於提供流動至該基板 202正面上之自動摻質217的一屏障之優點。 一隔絕惰性氣體流至基板202背側和遠離正面的優點 為，可減少自動摻雜的風險。在實施例中，自基板202背 側擴散出的摻質與該惰性氣體混合，其接著自製程室排 出。在實施例中，惰性氣體包含自動摻質 2 1 7，其可自正 15 200913108 進行輕度摻雜磊晶層沉積的基板2 0 2之正面隔離。此 質降低自動摻質217污染輕度摻雜之磊晶層的風險（ 染可能導致正在形成之磊晶層電阻率的增加），且同時 維持基板2 0 2整體之良好電阻率和厚度均勻性。 在實施例中，惰性氣體包含一氣體，該氣體係選 列物質所組成之群組：氫氣、氮氣、氦氣、氖氣、氬 氪氣、氙氣、氡氣或其組合。該惰性氣體可具有不與 氣體、或基板、或製程設備之部件產生化學反應的特十 第2 Α圖繪示實施例，其中間隔件2 1 2可與晶圓 環220接觸並定位在承座205上，其中該間隔件212 圓支撐環220位於承座205之上，以於承座205與基板 背側之間提供一晶圓間隙區域2 1 5。 繪示於第9B圖至第9F圖中之實施例包含連結間 903 ( interlocking spacer disk)。在一實施例中，該連 隔盤903更包含一間隔盤突出物907，其可安裝至另 結間隔盤903的任一間隔盤凹槽904，或是安裝至承 位孔9 0 6。如第9 F圖中所繪示之實施例，間隔盤9 0 3 圓支撐環2 2 0下方之所佔據的面積僅為該晶圓支撐環 之面積的一小部分，因此使注入之惰性氣體2 1 8大量 於晶圓間隙區域2 1 5，如第2 C圖所示。在實施例中， 疊該連結間隔盤 9 0 3，如此可用於調整晶圓間隙區域 的厚度。 第10A圖和第10B圖繪示包含間隔環1001特性 施例。實施例可包含一或多間隔環1 0 0 1，其為可堆疊 可實 該污 仍可 自下 氣、 反應 i。 支撐 使晶 202 隔盤 結間 一連 座定 在晶 220 流通 可堆 2 15 的實 的， 16 200913108 並可包含排氣孔1 ο ο 6，其可容許一注入之惰性氣流 由該排氣孔1 0 0 6進入和/或離開晶圓間隙區域2 1 5 該晶圓間隙區域2 1 5通氣，因而移除自動摻質2 1 7 施例中，可堆疊之間隔環1 0 0 1可彼此連結。在實施 該可堆疊之間隔環1001可舆承座205連結，其中承 可包含一承座突出環1 004。在實施例中，該可堆疊 環1 0 0 1可與晶圓支撐環2 2 0連結，其中該晶圓支樓 可包含一晶圓支撐環凹槽1005。 部分示於第1 Ο Β圖中的實施例，其可包含放射 孔1 0 0 6，其係導向基板2 0 2之中心。在實施例中，基 係可旋轉，且間隔環排氣孔 1 〇 〇 6、1 0 0 7可包含一 樣，其可改善均勻性。繪示於第10Β圖中之其他實 其可包含非放射狀排氣孔1007,其可導向除了基板 心之外的區域。實施例可包含放射狀和非放射狀 1006、1007之任一種組合，其可適用於旋轉和靜止 202之任一者或二者。在一繪示於第10Β圖中之實 當基板202並未被旋轉並在一特定方位時，可應用 狀排氣孔1 007，以使注入之惰性氣體2 1 8可實質平 經過晶圓間隙區域2 1 5。在實施例中，當基板2 02 個以上之旋轉位置而定向時，可應用該非放射狀 1 0 0 7，以使注入之惰性氣醴2 1 8可實質平行流動經 間隙區域2 1 5。此類實施例可在一單一旋轉的基板 提供一多於兩倍之通過氣流。實施例可包含排出之 體2 1 9可自該晶圓間隙區域2 1 5而實質平行地流出 2 1 8經 ，以使 。在實 例中， 座205 之間隔 環220 狀排氣 板202 對稱圖 施例， 202中 排氣孔 之基板 施例， 非放射 行流動 係於二 排氣孔 過晶圓 202中 惰性氣 17 1007 1007
200913108 實施例可包含放射狀和非放射狀排氣孔 1 006、 的任一種組合，其可用於使注入之惰性氣體2 1 8產生 氣流模式，該模式可包含在晶圓間隙區域2 1 5中形成 多個渦流。實施例更可包含轉動晶圓間隙區域 2 1 5， 時產生擾動氣流模式。在晶圓間隙區域2 1 5中使得注 惰性氣體2 1 8形成擾動氣流模式的優點可有助於自動 2 1 7之混合及移除，尤其是在晶圓間隙區域2 1 5内部 構表面上和接近該表面上，例如基板2 0 2的背側。擾 流模式可具有破壞與惰性氣體2 1 8氣流路徑接觸之物 面上的邊界層（boundary layer)，並因此增加移除在 上或來自表面之自動掺質2 1 7。一增加自晶圓間隙區域 移除自動摻質2 1 7的優點可為減少在該晶圓間隙區域 中自動摻質21 7的平均濃度。在晶圓間隙區域21 5中 動摻質2 1 7之較低濃度可減少可能到達基板2 0 2正面 動摻質217的量，因而減少基板202正面上形成之磊 發生自動摻雜的風險。 第3A圖和第3B圖繪示一用於支撐一基板202於 座2 0 5上之設備的實施例，該實施例更可包含一附接 圓支撐環220之支撐環裙座（support ring skirt) 301 其朝著承座205往下延伸，其中流入或流出晶圓間隙 2 1 5之惰性氣體2 1 8、2 1 9的氣流係部分地受到限制， 此為該裙座3 01所控制。在實施例中，該裙座3 01可 一具有一沿著晶圓間隙區域220圓周之垂直壁的環。 施例中，裙座間隙3 1 5的大小可藉由裙座3 0 1的長） 擾動 一或 並同 入之 摻質 之結 動氣 件表 表面 215 2 15 ，自 之自 晶層 一承 至晶 ，且 區域 並因 包含 在實 复和/ 18 200913108 或可調式間隔件2 1 2來調整之。在實施例中（其中基板2 0 2 係為旋轉的），一較長之裙座301可提供一較大的自動摻雜 路徑5 1 9，但也可減少可能進入晶圓間隙區域2 1 5之注入 的惰性氣體2 1 8的量。如第6圖所示，該裙座間隙3 1 5的 大小可用於調整經由晶圓間隙區域2 1 5之惰性氣體2 1 8、 2 1 9的氣流，和通氣的程度。
第1 0 D圖所繪示之實施例中，其中裙座間隙3 1 5的大 小可能並非對稱的，且基板2 0 2可能並非是旋轉的。在實 施例中，於惰性氣體2 1 8之氣流的迎風面上或注入端，裙 座間隙315或裙座通風空隙（intake skirt clearance) 1008 可為較大，同時在惰性氣流2 1 9之順風面上或排氣端，裙 座間隙315或裙座排氣空隙（exhaust skirt clearance)1009 可為較小。此一非對稱之裙座間隙3 1 5可容許惰性氣體2 1 8 大量流入晶圓間隙區域2 1 5，並同時限制排出之惰性氣體 219(包含自動摻質217)以排出而接近承座205並遠離基 板202正面，因而減少自動摻質217移動至基板202正面 的風險。在一實施例中，一具有排氣孔（vents) 520之承 座2 0 5可提供自晶圓間隙區域2 1 5排出惰性氣體2 1 9的一 實質方法。 第5 A圖和第5 B圖繪示包含一裙座3 0 1的實施例，其 更可包含裙座排氣孔 5 1 8，排氣孔 5 1 8係容許惰性氣體 2 1 8、2 1 9之氣流流經裙座排氣孔5 1 8而進入及/或離開晶 圓間隙區域21 5。在一繪示於第1 0C圖之實施例中，裙座 排氣孔5 1 8的分佈可以是非對稱的。在一實施例中，其中 19 200913108 基板2 0 2可能並非旋轉的，在注入之惰性氣體2 1 8的注入 端，裙座排氣孔5 1 8的大小與數量可較大，而在排出之惰 性氣體2 1 9的氣流之排氣端，裙座排氣孔5 1 8的大小與數 量係較少，如此可使排出之惰性氣體2 1 9的氣流經過承座 排氣孔520並自遠離基板202正面之承座205下方排出。
數種實施例預期用於在製程期間旋轉的和/或靜止的 基板 2 02，其結合具有數種不同尺寸之對稱的與非對稱的 裙座間隙3 1 5、具有數種不同尺寸與數量之對稱的與非對 Λ 稱分佈的裙座排氣孔5 1 8，因而可導致自晶圓間隙區域2 1 5 有效排出自動摻質2 1 7和移除基板202正面末端排出之惰 性氣體2 1 9。 在第5Α圖和第5Β圖所示之實施例中，承座205包含 承座排氣孔 5 2 0。在數種實施例中，注入之惰性氣體2 1 8 可流進晶圓間隙區域2 1 5，並與自基板2 0 2背側擴散出之 自動摻質混合。如第6圖所示，可藉由承座排氣孔5 2 0、 裙座排氣孔5 1 8、裙座間隙3 1 5或其組合之一而自晶圓間 隙區域2 1 5移除混合的排出惰性氣體2 1 9。在實施例中， 注入之惰性氣體2 1 8也可流動於承座2 0 5之下方、與經由 承座排氣孔 5 2 0而自晶圓間隙區域2 1 5排出之惰性氣體 219混合，並自承座205下方排出。於承座205下方提供 注入之惰性氣體2 1 8以及亦自承座2 0 5下方移除排出之惰 性氣體的優點為，自動摻質217可在離基板202正面更遠 的地方流動，其更可減少沉積之磊晶層發生自動摻雜的風 險。在某些實施例中，對稱與非對稱分佈之裙座排氣孔5 1 8 20 200913108 和/或對稱與非對稱之裙座3 0 1長度與承座排氣孔5 2〇的組 合，可用於實質限制排出之惰性氣體2 1 9的氣流於承座205 上方排出。這可導致更多或幾乎所有的排出之惰性氣體 219於承座205下方排出’如此承座205可作為一基板202 正面與自動摻質217的屏障。 在實施例中’該承座排氣孔5 2 0大約在1 / 8至1 /4英 吋間。在實施例中’該承座205可包含一材料，該材料係 選自下列物質所組成之群組：碳化矽、石墨、氮化鋁、其 他種陶質物或上述之任一組合。在實施例中，承座205可 包含一多孔材料結構。在實施例中，該承座2 0 5可包含一 通風結構，並因此提供在承座205之下方、經由該承座205 而自晶圓間隙區域2 1 5大量的氣體流出。一多孔的或通氣 的承座205可提供一低熱質量，其可導致承座205之較快 速的加熱和冷卻’且因此可有助於基板202之較快速的加 熱和冷卻，因而可導致較高的晶圓生產率。 第6圖和第7圖所繪示之實施例中，其可包含一附接 至晶圓支撐環220上且朝著承座205而往下延伸的支撐環 裙座3 01，其中可部分地限制進入和/或離開晶圓間隙區域 215之惰性氣體218'219的氣流，並因此為裙座301所控 制。繪示於第6圖和第7圖中之晶圓處理結構200的更進 一步之實施例，可更包含一位於且附接至晶圓支撐環220 與晶圓承載結構2 0 3之間的支架延伸物2 0 4、7 0 4。於第6 圖所示之實施例，其可包含一小型支架延伸物204，反之， 在第7圖所示之實施例，可包含一大型支架延伸物7〇4。 21
200913108 繪示於第 5 B圖中之實施例可包含一小型支架延 204，其可使基板202之正面定位而鄰近於晶圓支撐環 頂端之平面。自動摻質2 1 7可約略沿著一非延伸之自 雜路徑519移動。第7圖中所示之實施例可包含一大 架延伸物704，其可使基板202之正面定位而實質遠 圓支撐環220頂端之平面。該基板202可定位於一由 處理結構2 0 0所環繞之凹處，而晶圓處理結構2 0 0係 基板202之上。自動摻質217可約略沿著一延伸之自 雜路徑719移動，此路徑較長且更可能導致基板202 上蟲晶層之自動摻雜較為大量的減少。 在第1 0 E圖所繪示之實施例中，支撐環裙座3 0 1 含裙座排氣孔518，其更可包含渦輪式裙座葉片1010 中在晶圓支撐環2 2 0和支撐環裙座3 0 1旋轉期間，該 式裙座葉片1 0 1 0有助於吸入和/或排出惰性氣體2 1 8 至和/或離開晶圓間隙區域2 1 5。在實施例中，渦輪式 葉片1 0 1 0可附接至支撐環裙座3 0 1並鄰近裙座排氣巩 的尾端，其中裙座排氣孔518的尾端可解釋為：當該 在一特殊的旋轉方向 1 〇 1 1旋轉時，抵達一固定點的 端。在實施例中，可自支撐環裙座3 0 1形成渦輪式裙 片 1 0 1 0且同時形成渦輪式裙座排氣孔 1 0 1 2。在實 中，該渦輪式裙座排氣孔1012可藉由在裙座301上之 孔1 0 1 2的四邊上，切割其中三邊而形成。在實施例中 裙座之材料仍可附接至排氣孔 1 〇 1 2的邊緣並且可往 曲，以便自晶圓支撐環220和裙座301的外側突出。 伸物 220 動摻 型支 離晶 晶圓 位於 動摻 正面 更包 ，其 满輪 > 219 裙座 ,518 裙座 最末 座葉 施例 排氣 ，該 外彎 仍附 22 200913108 接至裙座 301 之突出裙座材料可作為渦輪式裙 10 10° 在實施例中，其中該渦輪式裙座葉片1 0 1 0可在 向1011而自附接至裙座301之點向外導引出，接著 式裙座葉片1 0 1 0可等比例地隨著該渦輪葉片1 0 1 0 速度而增加在晶圓間隙區域2 1 5中的惰性氣體之壓 實施例中，其中該渦輪葉片1 0 1 0可與旋轉方向1 0 而導引出，接著該渦輪葉片1 0 1 〇可等比例地隨著該 片1 0 1 0之旋轉速度而減少在晶圓間隙區域2 1 5中的 體的壓力。某些實施例可包含數種裙座排氣孔5 1 8 葉片1010的組合，其可指向與旋轉方向1011相同 的方向。實施例可於支撐環裙座3 0 1中包含雙環結 中結構之頂環可包含裙座排氣孔 5 1 8和/或具有與 向1 0 11同向之渦輪葉片1 0 1 0的渦輪裙座排氣孔1 < 且該結構之底環可包含具有與旋轉方向1011反向 葉片1 0 1 0的渦輪裙座排氣孔1 0 1 2。此一結構可有 結構之頂環處通入惰性氣體2 1 8，並在結構之底環 惰性氣體2 1 9，藉此可產生一氣流型態，以於基板 側附近提供一惰性氣體2 1 8，並在承座2 0 5附近排 氣體2 1 9和自動掺質2 1 7的混合物，因而增加自動 徑 5 1 9。 第11圖和第13圖係繪示一用於在一基板202 一磊晶層的設備1 1 0 〇、1 3 0 0之實施例，其可包含： 室113; —位於該製程室113内的承座205; —用於 座葉片 旋轉方 該满輪 之旋轉 力。在 [1相反 渦輪葉 惰性氣 和渦輪 或相反 構，其 旋轉方 )1 2，並 之满輪 助於在 處排出 2 02背 出惰性 摻雜路 上沉積 一製程 將基板 23 200913108 202支標在承座205上的晶圓處理結構200;其中該基板 202包含一正面和一背側；其中基板202之正面朝上，且 背侧朝下並向著承座2〇5 ;其中該晶圓處理結構200可包 含"晶圓支撐環2 2 0和一附接至該晶圓支撐環2 2 0的晶圓 承載結構203。在實施例中，該設備11〇〇、1300可更包含 一與晶圓支撐環220接觸並位於承座205上之間隔件 2 1 2 ’其中該間隔件2 1 2係使晶圓支撐環2 2 0定位於承座 205之上’以於承座205與基板202背側之間提供一晶圓 間隙區域2 I 5。 在實施例中，設備1100、1300可更包含：一上方注入 歧管1106’其用於提供反應氣體221至製程室113並至基 板202正面之上；一下方注入歧管n〇7，其用於在晶圓間 隙區域2 1 5附近提供一惰性氣體2 1 8至製程室11 3中；以 及_下方排氣歧管1109，其用於自該製程室113移除含有 自動摻質217的排出氣體n〇8。在實施例中，該排出氣體 11 0 8可包含來自基板2 〇 2背側之含有自動摻質2 1 7的惰性 氣體219。實施例更可包含一反應氣體排出埠（exhaust port) 1115’用以自基板2 02正面上方之區域移除反應過 且剩餘的反應氣體222，藉此反應氣體可遠離基板202背 側。在實施例中，反應氣體排出埠1 1 1 5更包含一氣流控制 閥111 0，其可用於控制排出之反應氣體2 2 2的氣流。 實施例更可包含上方與下方之注入歧管1106、1107 和上方與下方之排出埠1115、1116、1117，用以提供一用 於使基板202正面上的反應氣體222之氣流與基板202背 24 200913108 側上之惰性氣體2 1 8的氣流分開與隔絕之裝置。將反應氣 體2 2 2與基板2 0 2背側分開與隔絕可減少在基板2 〇 2背側 上沉積蠢晶材料的風險。基板202背側上的蠢晶沉積物可 能需要在之後移除之’其會增加背側缺陷的風險，例如到 傷（scratches)和霧化（haze)。 第1 1圖中所示之實施例可包含一或多個與上方注入 歧管1 1 0 6為連通之反應物注入埠1 1 π、1 1 I 2。實施例可 包含一提供反應氣體22 1的邊緣反應氣體注入埠Ul2，該 反應氣體2 2 1可流經基板2 02，其中於實施例中之殷程期 間’該基材2 0 2係為旋轉的。實施例更可包含—氣流控制 閥11 1 0 ’用以控制來自邊緣反應氣體注入埠丨丨丨2的反應 氣體2 2 1。實施例可更包含一中央反應氣體注入蟑^ 1 1 ^， 其可位於接近基板2 0 2之中央。實施例可更包含—氣流控 制閥111 0 ’用以控制來自中央反應氣體注入埠1 j j丨的反 應氣體2 2 1。由於邊緣注入埠1 1 1 2可提供新鮮的反應物至 基板202周圍’故位於旋轉基板202之中央附近的中央反 應氣體注入埠1 1 1 1可提供改善之厚度均勻性。然而，若無 反應氣流直接供應至中央處，中央處可能僅提供有部分使 用過的反應物。因此’中央注入埠1111可提供新鮮的反應 物至中央’其可增加基板202中央的磊晶材料之生長，因 而有助於形成於基板202正面之蟲晶層的厚度均勻性。在 實施例中，上方注入歧管1 1 06可更包含多個位於基板202 正面上方的排氣口 （ 〇 u 11 e t )和/或琿。在實施例中，上方 注入歧管11 06可更包含一位於基板20 2正面上方之喷氣頭 25 200913108 的注入口和/或排氣口。 第 1 1圖中所示之實施例可包含一或多個與下方注入 歧管1 1 0 7為連通的惰性氣體注入埠1 1 1 3、1 1 1 4。實施例 可包含一位於承座2 0 5之上的上方惰性氣體注入埠1 1 1 3， 以提供可通至晶圓間隙區域2 1 5中的惰性氣體2 1 8，其中 承座2 0 5在實施例中係為旋轉的。實施例可更包含一氣流 控制閥111 0，以控制來自上方惰性氣體注入埠1 1 1 3的惰 性氣體 21 8。實施例可更包含一下方惰性氣體注入埠 1 1 1 4，其可位於承座2 0 5之下方。實施例更可包含一氣流 控制閥1 1 1 0，以控制來自下方惰性氣體注入埠1 1 1 4的惰 性氣體2 1 8。在實施例中，該承座2 0 5可包含承座排氣孔 5 2 0，其可對晶圓間隙區域2 1 5提供額外的通氣。在實施例 中，該承座排氣孔520尺寸可大約在1/8至1/4英吋的範 圍。 第11圖所示之實施例，其可包含一或多個與一排氣歧 管1109為連通之排出埠1115、1116、1117，其可用於幫 助控制惰性氣體2 1 8和反應氣體2 2 1的氣流型態。實施例 可更包含任一或所有排出埠可進一步由氣流控制閥1Π0 所控制。在某些實施例中，可調整在下方之惰性氣體排出 埠111 7中惰性氣體2 1 9的排出氣流至一高氣流速率，以提 供一向下氣流淨值。對經由承座排氣孔5 2 0而來自於晶圓 間隙區域2 1 5的自動摻質2 1 7而言，一向下氣流淨值可提 供自動摻質217之較佳降低情形，因而提供自動摻質217 與基板2 0 2正面之間更大的距離。一向下氣流淨值可更於 26 200913108 基板202上提供一向下的淨力’以幫助維持基板2〇2 晶圓處理結構2 0 0之上。 第13圖、第η圖、第8圖和第圖中所示之 - 例可包含承座臂1105,其可附接至—軸桿上而容許 205和晶圓處理結構200上下移動。在實施例中，上 置可用於蠢晶沉積期間’而下方位置可用於容許運送 202。在實施例中（為了減少示例圖的複雜而未顯示 〇 11圖中，但卻繪示於第13圖、第8圖和第1A圖中） 包含升舉指狀物801，其具有升舉接點8〇3,且其可移 過承座205中的升舉穿孔802,並且其可附接至升舉臂 上。在實施例中，該升舉指狀物8 〇 1可使基板202與 處理結構2 0 0分開，如此基板2 0 2可藉由一機器手臂 顯示）而自製程室113中移除，並接著載入另一用於 之基板200。製程室Π3上方區域中的磊晶沉積，相 在製程室1 1 3下方區域中的磊晶沉積，可具有較佳的 氣流和溫度控制的優點。 D 第11圖和第13圖中所示之實施例可包含：位於 位之晶圓支撐環220上的基板202可近乎平行於 205。在實施例中，承座205的頂部，其面向基板202 % 係為近乎平坦的。實施例可包含：間隔件2 1 2係為可 的，因而提供一調整晶圓間隙區域215厚度的方法。 ' 例可包含：間隔件212係可自晶圓支撐環220分開， 由不同尺寸之間隔件2 1 2所取代。在實施例中，間隔名 可包含一突出物417,其可適配至承座205中之一狹紹 位於 實施 承座 方位 基板 於第 ，可 動穿 101 晶圓 (未 處理 較於 製程 經定 承座 卜側， 調整 實施 並可 ^ 212 L 213 27 200913108 内。在某些實施例中，承座205可包含一用於連 2 1 2的結構，該結構係選自由下列結構所組成之 凹槽、一突出物、一鎖定鎖（locking pin)或其 實施例中，晶圓支撐環2 2 0和間隔件2 1 2可自承 開。在實施例中，晶圓承載結構2 0 3係選自由下 組成之群組：一支架、一斜板、一突唇、一突出 狀物或其任一組合。 實施例可包含一裙座301，其中該裙座301 氣孔5 1 8，其可容許一惰性氣體2 1 8、2 1 9之氣流 氣孔5 1 8而進入晶圓間隙區域2 1 5和/或自晶圓 2 1 5排出。在實施例中，該晶圓間隙區域2 1 5可 在0.1英吋至0.3英吋的厚度。實施例提供一用 圓間隙區域2 1 5而與惰性氣體2 1 8 —同排出自動 的方法，其中該自動摻質217包含於磊晶沉積期 202背側擴散而出的摻質。 實施例可提供用於對晶圓間隙區域2 1 5通氣 其可包含通入大量惰性氣體 2 1 8通過該晶圓 2 1 5。通入大量惰性氣體2 1 8通過該晶圓間隙區域 供惰性氣體2 1 8與自動摻質2 1 7混合之主要機制 自動摻質2 1 7自該晶圓間隙區域2 15移除。對於 掺質2 1 7而言，混合可能是一相較於主要之擴散 為有效的方法。實施例可使該惰性氣體2 1 8包含 列氣體所組成之群組中的一氣體：氫氣、氮氣、 氣、氬氣、氪氣、氙氣、氡氣或其任一組合。 結間隔件 群組：一 組合。在 座20 5分 列結構所 物、一指 可包含排 經由該排 間隙區域 具有一約 於自該晶 摻質2 1 7 間自基板 的方法， 間隙區域 215可提 ，藉此使 抽出自動 機制而更 選自由下 氦氣、氖 28 200913108 第Π圖、第12圖和第13圖中所示之實施例可提供一 使用一磊晶設備110 〇 ' 1 3 0 0的方法，該磊晶設備11 〇 〇、 1300支撐一基板202於一承座205之上，而用於沉積一磊 晶層於該基板202上，該方法可包含：在一磊晶反應設備 1100、1300之製程室113中，於一承座205上提供一間隔 件2 1 2和一晶圓處理結構2 0 0 (步驟1 2 0 1 );其中該晶圓處 理結構2 0 0可包含一晶圓支撐環2 2 0和一附接至該晶圓支 撐環220上的晶圊承載結構203;提供一基板202(步驟 12 02 );其中該基板2〇2包含—正面和一背側；其中該間隔 件212可與晶圓支撐環220接觸並設置於承座205上，其 中該間隔件212可使晶圓支撐環22〇位於承座205之上 方’以於承座205和基板202背側之間提供一晶圓間隙區 域215，其中該基板2〇2之背側可包含一重度摻雜之半導 體，將一惰性氣體2 1 8流入製程室】丨3内，而使惰性氣體 2 1 8在晶圓間隙區域2丨5附近和基板2〇2背側下方（步驟
221而於基板202正 11 3内而至基板202 面上生長輕度摻雜之磊晶半導體層（步驟12〇5);以及 將來自晶圓間隙區域 含有自動摻質217的 驟 1 2 0 6 )。 域2 1 5和晶圓處理結構2 〇 〇頂部下面之 的惰性氣體2 1 9排出至製程室1 1 3外（步 在實施例中，反應氣體221可包含一用以形成一單晶 石夕或單晶石夕錯蟲晶層之石夕前驅物氣體。石夕前驅物氣體的實 施例可包含S i Η 4或矽曱烷氣體 。在實施例中，該反應氣體 29 200913108 221更可包含一用於形成一單晶矽鍺蟲晶層之鍺前驅物氣 體。鍺前驅物氣體之實施例可包含鍺烷（Gej^)。在實施 例中，該反應氣體221更可包含一或多個用以摻雜該單晶 結構之蠢晶層的摻質前驅物氣體。一摻質前驅物氣體之實 施例可包含二棚炫（diborane )或硼烷（b〇rane )。 在實施例中，生長輕度掺雜之磊晶半導體層可包含生 長一輕度摻雜之單晶矽層或一輕度摻雜之單晶矽鍺層。在 實施例中，摻質可包含硼（b 〇 r ο η )。在實施例中，單晶梦 磊晶層的生長可發生在溫度高於約9 5 0。C以上。在實施例 中，早aa梦aa層在基板2 0 2正面上之生長可發生在溫度 高於約1 0 5 0 C以上。在實施例中，矽鍺磊晶層在基板2 〇 2 正面上之生長可發生在溫度高於約850°C以上。在實施例 中’矽鍺磊晶層之生長可發生在溫度高於約95CTC以上。 實施例更可包含在生長輕度摻雜磊晶半導體層於基板 2 0 2之正面時，利用一惰性氣體2 1 8的氣流對晶圓間隙區 域215進行通氣’從而移除自基板202背側擴散出的自動 摻質217，如此可實質減少到達基板202正面之自動摻質 217的量。實施例可包含減少併入在基板202正面上之輕 度摻雜磊晶半導體層之自動摻質217的濃度。 實施例更可包含旋轉承座2 0 5、晶圓處理結構2 0 0和 基板202。實施例可包含以一約3rpm (每分鐘轉速）至 3 OOrpm的旋轉速度來旋轉承座205、晶圓處理結構200和 基板202。一實施例可包含以一約20rpm (每分鐘轉速） 至60rpm的旋轉速度來旋轉基板2 02。 30
200913108 在實施例中，晶圓間隙區域2 1 5的通氣可更 惰性氣體2 1 8的流量，以改善通風程度，並減少 217污染蟲晶層的風險 '並減少蠢晶材料沉積於 背側的風險。在實施例中，調整惰性氣體2 1 8的 驟更包含藉由調整間隔件2 1 2的高度來調整晶圓 2 1 5的厚度。在實施例中，可選擇晶圓間隙區域 度，使其具有足夠的厚度以實質減少自動摻質， 過厚而實質破壞溫度均勻性，從而減少形成於基 面上的沉積蟲晶層的厚度均勻性。實質減少自動 幅改善厚度均勻性可導致磊晶層具有較高之電阻 的品質，而可提供製作於此類磊晶層之上之元件 導體元件）的改善性能和新應用潛力。在實施例 間隙區域2 1 5可具有一約0.1英吋至0.3英吋的 於調整惰性氣體2 1 8流量的實施例可更包含選自 的方法：調整間隙尺寸、調整裙座長度、調整排 量、尺寸和位置、調整晶圓處理結構2 0 0的旋轉 整注入和排出埠的位置、調整注入之惰性氣體2 速率、調整排出之惰性氣體219的氣流速率、調 反應氣體2 2 1的氣流速率、調整排出之反應氣體 流速率，和上述之任一組合。 在實施例中，惰性氣體可包含選自下列群 體，該群組包含：氫氣、氮氣、氦氣、氖氣、氬I 氙氣、氡氣或上述之任一組合。該惰性氣體包含 在製程室中進行之反應產生相互作用或相互干擾 包含調整 自動摻質 基板 202 流量之步 間隙區域 215的厚 但又不會 板202正 摻雜和大 率和改善 (例如半 中，晶圓 厚度。用 下列群組 氣孔的數 速度、調 1 8的氣流 整注入之 222的氣 組之一氣 L、氪氣、 任何不與 的氣體。 31 200913108
在實施例中，晶圓處理結構2 0 0和間隔件2 1 2可提供一分 隔與隔絕在基板2 0 2正面上之反應氣體2 2 1的氣流型態與 在基板2 0 2背側上之惰性氣體2 1 8之氣流型態的方法。在 實施例中，惰性氣體2 1 8的氣流可更包含於磊晶沉積前之 一前驅物氣流以及在磊晶沉積期間的一製程氣流。在實施 例中，該前驅物氣流可約為 2 Ι/min (公升/分鐘）至 40 1/min。充分的前驅物氣流可有效移除來自先前處理之基板 202之殘餘的自動摻質2 1 7。在實施例中，該製程氣流可約 為20 Ι/min (公升/分鐘）至1 80 Ι/min。充分的製程氣流可 有效維持於晶圓間隙區域2 1 5中之一低自動摻質2 1 7濃度。 在實施例中，將反應氣體2 2 1流至基板2 0 2正面上的 步驟可更包含透過多重或可調式注入埠而流入反應氣體 22卜使用多重或可調式注入埠可有效改善電阻率和厚度均 勻性。在實施例中，經由多重或可調式注入埠而流至基板 202正面上的反應氣體221可更包含提供額外的摻質於基 板202中心處。
在實施例中，基板202背側上之高度摻雜半導體可包 含硼。在實施例中，基板2 0 2背側上之高度摻雜半導體可 具有一約少於100 milliohms/sq(毫歐姆/平方）的電阻率。 在實施例中，在基板202正面上之輕度摻雜磊晶半導體可 具有一約介於5 ohms/sq (歐姆/平方）至150 ohms/sq的 電阻率。在實施例中，在基板202正面上之磊晶層的生長 可發生在一溫度高於約 9 5 0°C之下。在實施例中，在基板 202正面上之磊晶層的生長可發生於一溫度高於約1 050 °C 32 200913108 之下。沉積速率可隨著沉積的溫度而增加，但也可能使自 動摻質217自基板202背側擴散而出。因此，提供用於減 少自動掺雜的方法係可提供增加製程溫度的能力，並因 此，可增加設備1 3 0 0的生產率。 實施例可更包含一具有指令的電腦，該指令可儲存於 電腦可讀式媒體上，且對於使用數種減少自動摻雜磊晶設 備1 3 0 0的實施例而言，係有助於實施例製程的控制。控制 製程的指令可包含主要製程控制指令。在實施例中，該主 要製程控制指令可包含用於控制注入之惰性氣體 2 1 8和/ 或注入之反應氣體2 2 1之流率和/或氣流態樣的指令。在實 施例中，該主要製程控制指令可更包含用於控制排出之惰 性氣體2 1 9和/或排出之反應氣體222之流率和/或氣流態 樣的指令。在實施例中，該主要製程控制指令可更包含用 於控制注入之反應氣體221之成分的指令，其更可包含控 制注入之反應氣體 2 2 1之各個組成之一或多個流率的指 令。在實施例中，該主要製程控制指令可更包含用於控制 於基板202正面之表面上流動之反應氣體221中摻質之分 佈與濃度的指令。在實施例中，該主要製程控制指令可更 包含用於控制注入之惰性氣體2 1 8之前驅物氣體和製程氣 體其中之一或兩者之流率和或氣流態樣的指令。在實施例 中，該主要製程控制指令可更包含用於控制對晶圓間隙區 域215通氣的指令。 在實施例中，主要製程控制指令可更包括用以控制製 程溫度、及/或升溫方式、及/或冷卻方式、及/或跨越基板 33
200913108 的溫度均勻性之指令。在實施例中，主要製程控制指令可 更包括用以控制待處理基板之旋轉速率的指令。實施例可 包括在磊晶生長製程之前、及/或過程中、及/或之後的選 轉速率分佈。 第 1 1圖和第 13圖中所示之實施例可提供一設備 11 0 0、1 3 0 0，其用於減少在一磊晶沉積製程期間，於一基 板2 02正面的自動摻雜和基板202背側上的缺陷。實施例 可包含：用於形成具有一可調整厚度之晶圓間隙區域215 的方法，其中該晶圓間隙區域215可包含一介於基板202 背側和一承座2 0 5間的區域；一利用一惰性氣體2 1 8之氣 流來將自動摻質2 17自晶圓間隙區域21 5排出，且同時可 抑制或防止惰性氣體 2 1 8流動於基板 2 0 2之正面上的方 法；以及使反應氣體221流動於基板202正面之表面上， 且同時可抑制或防止反應氣體2 2 1流動於基板2 0 2背側之 表面附近之方法。 雖然本發明的某些圖解實施例伴隨參考圖示已在此文 中詳加敘述，應瞭解本發明並不加侷限於那些實施例中 ， 和熟習該項技藝者可在不背離在所提出之專利範圍界定之 本發明之精神與範圍内可實現數種修改和變異。 【圖式簡單說明】 本發明以參考附加圖示的形式描述，其中· 第1 A圖繪示一先前技術之磊晶製程室和設備的剖面 視圖； 34
200913108 第1 B圖繪示一先前技術之具有一晶圓之承座的剖面 視圖； 第1C圖繪示一先前技術之存在有自動摻雜之一沉積 磊晶層的電阻率分佈； 第2 A圖繪示一實施例的立體視圖，其包含一設置在 一承座上的晶圓處理結構； 第2 B圖繪示一實施例的立體分解圖，其包含一設置 在一承座上的晶圓處理結構； 第2 C圖繪示一實施例的剖面視圖，其包含一承載一 晶圓於一承座上的晶圓處理結構； 第3 A圖繪示一實施例的立體分解圖，其包含位於一 承座上且具有一裙座的晶圓處理結構； 第3 B圖繪示一實施例的剖面視圖，其包含具有一裙 座且將一晶圓承載於一承座上的晶圓處理結構； 第4圖繪示一實施例的剖面視圖，其包含一位於一承 座中之可調式支座銷； 第5 A圖繪示一包含一晶圓處理結構之實施例的立體 視圖，其具有一含有排氣孔之裙座，且位於一同樣含有排 氣孔之承座上； 第5 B圖繪示一包含一晶圓處理結構之實施例的剖面 視圖，其具有一含有排氣孔之裙座，並承載一晶圓於一同 樣含有排氣孔之承座上； 第6圖繪示一包含一晶圓處理結構之部分之實施例的 放大剖面視圖，其具有一裙座和一間隙件，並承載一晶圓 35 200913108 於承座上； 第7圖繪示一包含一晶圓處理結構之實施例的剖面視 圖，其具有一支架延伸物和一具有排氣孔之裙座，並承載 一晶圓於具有排氣孔之承座上； 第8圖繪示一包含一晶圓處理結構之實施例的剖面視 圖，其具有一裙座，並承載一晶圓於一承座上，且利用用 於裝卸晶圓之升舉指’狀物； 第9 A圖至第9 E圖繪示一晶圓承載結構之數種實施例 的剖面視圖； 第9 F圖繪示一晶圓承載結構之實施例的上視圖； 第1 0 A圖至第1 0 B圖繪示具有排氣孔之間隔環之實施 例的刹面視圖和上視圖； 第1 0 C圖繪示一具有一非對稱分佈之排氣孔之裙座之 實施例的剖面視圖； 第1 0D圖繪示一具有一非對稱長度之裙座之實施例的 剖面視圖； 第1 0 E圖繪示一具有渦輪葉片和排氣孔之裙座之實施 例的上視圖； 第1 1圖繪示一位於一磊晶沉積設備内之晶圓處理結 構之實施例的剖面視圖； 第1 2圖繪示一使用磊晶沉積設備之一方法之實施例 的流程圖；以及 第1 3圖繪示一具有一晶圓承載件之實施例的磊晶處 理設備。 36 200913108 【主要元件符號說明】 100 晶 製程設備 101 升 舉 臂 102 基 板 104 承 座 105 承 座 臂 106 加 熱 燈 107 加 熱 燈 108 圓 罩 109 圓 罩 110 摻 質 111 電 阻 率 112 間 隙 113 製 程 室 200 晶 圓 處 理結 構 202 基 板 203 晶 圓 承 載結 構 204 延 伸 物 205 承 座 212 間 隔 件/支座鎖 213 狹 縫 215 晶 圓 間隙區域 216 銷 螺 栓 217 白 動 摻質 2 1 8，2 1 9 惰 性 氣 體 220 晶 圓 支撐環 221,222 反 應 氣 體 301 裙 座 3 15 間 隙 417 突 出 物 418 銷 突 唇 5 18 排 氣 孔 5 19 動 摻 雜路 徑 520 排 氣 孔 704 延 伸 物 719 白 動 摻雜路徑 801 升 舉 指 狀物 802 升 舉 穿孔 803 升 舉 接 點 901 斜 板 902 凹 槽 903 間 隔 盤 904 凹 槽 906 承 座 定位孔 907 間 隔 盤 突出 物 37 200913108 908 支架 909 突出物 910 對準環 9 11 對準銷 912 指狀物 100 1 間隔環 1004 承座突出環 1005 凹槽 1006 排氣孔 1007 排氣孔 1008 空隙 1009 空隙 1010 葉片 1011 旋轉方向 10 12 排氣孔 1100 設備 1105 承座臂 1106 歧管 1107 歧管 1108 排出氣體 1109 歧管 1110 氣流控制閥 1111 注入埠 1112 注入埠 1113 注入埠 1114 注入埠 1115 排出埠 1116 排出埠 1117 排出埠 1201- 1206 步驟 1300 設備 38

Claims (1)

  1. 200913108 十、申請專利範圍： 1. 一種用於將一基板支撐於一承座上之設備，其包含： 一晶圓處理結構，係用於支撐一基板； 其中該基板包含一正面和一背側； 其中該晶圓處理結構包含： 一晶圓支撐環；以及 一晶圓承載結構，係附接至該晶圓支撐環，其中 f ' 該晶圓承載結構係支撐該基板於一處理位置中；以及 一間隔件，係與該晶圓支撐環接觸，並且設置於一承 座上，其中該間隔件係使該晶圓支撐環位於該承座上，藉 以於該承座與該基板之該背侧之間提供一晶圓間隙區域； 其中該晶圓支撐環和該間隔件與該承座係為可分開 的。 2. 如申請專利範圍第1項所述之設備，其中該晶圓承載結 〇 構係選自由一支架、一斜板、一突唇、一突出物、一指狀 物或其組合所組成之群組。 3 .如申請專利範圍第1項所述之設備，其中該間隔件係與 該晶圓支撐環為可分開的，並可以一不同尺寸的間隔件來 取代之。 4.如申請專利範圍第3項所述之設備，其中該間隔件包含 39 200913108 一支座鎖。 5 .如申請專利範圍第4項所述之設備，其中該支座銷包含 一突出物，且該突出物可適配入該承座中的一狹缝内。 6. 如申請專利範圍第1項所述之設備，其更包含一裙座 (skirt )，該裙座係附接至該晶圓支撐環，並向下延伸而朝 ί : 向該承座，其中一進入及/或離開該晶圓間隙區域之惰性氣 流係由該裙座所控制。 7. 如申請專利範圍第6項所述之設備，其中該裙座包含一 環，該環具有一沿著該晶圓支撐環之圓周而設置之垂直壁。 8. 如申請專利範圍第7項所述之設備，其中該裙座包含排 氣孔，該些排氣孔係允許一惰性氣流經過該些排氣孔而進 1； 入及/或離開該晶圓間隙區域。 9. 如申請專利範圍第1項所述之設備，其中該晶圓處理結 構係相對於該承座而稍微傾斜，其中該晶圓處理結構所承 載之該基板係稍微低於一注入端且稍微高於一排氣端。 10. —種用於將一磊晶層沉積於一基板上之設備，包含： 一製程室； 40 200913108 一承座，係位於該製程室内； 一晶圓處理結構，係用於將一基板支撐於該承座上； 其中該基板包含一正面和一背側； 其中該晶圓處理結構包含： 一晶圓支撐環；以及 一晶圓承載結構，係附接至該晶圓支撐環； 一間隔件，係與該晶圓支撐環接觸，並且設置於該承 (} 座上，其中該間隔件係使該晶圓支撐環位於該承座上，以 於該承座與該基板之該背側之間提供一晶圓間隙區域； 一上方注入歧管，係用於提供反應氣體至該基板之該 正面上； 一下方注入歧管，係用於提供一惰性氣體進入該製程 室中而鄰近該晶圓間隙區域；以及 一下方排氣歧管，係用於自該製程室移除包含自動摻 質（auto-dopant)的排出氣體。
    1 1.如申請專利範圍第1 〇項所述之設備，其更包含一上方 反應氣體排出埠，其係用於自該基板之該正面上的區域移 除已反應氣體以及殘餘的反應氣體。 1 2.如申請專利範圍第1 1項所述之設備，其中該上方和下 方注入歧管，以及該上方和下方排出埠提供一用以將該基 板之該正面上的反應氣流態樣與該基板之該背側上的惰性 41 200913108 氣流態樣分開且隔絕之方法。 1 3.如申請專利範圍第1 0項所述之設備，係提供一用於利 用惰性氣體而將該些自動摻質由該晶圓間隙區域排出的方 法，其中該些自動摻質包含在磊晶沉積期間自該基板之該 背側擴散出來的摻質。 14. 一種使用一設備的方法，該設備係用於支撐一基板於一 承座上，而用以將一磊晶層沉積於該基板上，該方法包含： 在一磊晶反應器的一製程室中之一承座上提供一間隔 件和一晶圓處理結構； 其中該晶圓處理結構包含： 一晶圓支撐環；以及 一晶圓承載結構，係附接至該晶圓支撐環； 提供一基板，其中該基板包含一正面和一背側； 其中該間隔件係與該晶圓支撐環接觸並設置於該承座 上，其中該間隔件係使該晶圓支撐環位於該承座上，以於 該承座與該基板之該背側之間提供一晶圓間隙區域； 其中該基板之該背側包含一高度摻雜的半導體； 將一惰性氣體流入該製程室中而鄰近該晶圓間隙區域 以及位於該基板之該背側的下方； 將反應氣體流入該製程室中而至該基板之該正面上； 由該些反應氣體而於該基板之該正面上生長一輕度摻 42 200913108 雜蟲晶半導體層，以及 將包含自動摻質的該惰性氣體由該晶圓間隙區域和該 晶圓處理結構頂部之下方而排出該製程室。 15.如申請專利範圍第14項所述之方法，其更包含旋轉該 承座、該晶圓處理結構以及該基板。 1 6.如申請專利範圍第1 4項所述之方法，其中該惰性氣體 包含一氣體，該氣體係選自由氫氣、氮氣、氦氣、氖氣、 氬氣、氪氣、氙氣、氡氣或其混合物所組成之群組。 17.如申請專利範圍第14項所述之方法，其中上述之對該 晶圓間隙區域進行通氣的步驟更包含調整惰性氣體之流速 以增進通氣。 1 8.如申請專利範圍第1 7項所述之方法，其中上述之調整 惰性氣體之流速的步驟更包含一方法，該方法係選自由： 調整間隙尺寸、調整裙座長度、調整排氣孔的數量、尺寸 和位置、調整晶圓處理結構的旋轉速度、調整注入埠和排 出埠的位置，和上述之任一組合所組成之群組。 1 9.如申請專利範圍第1 4項所述之方法，其中該惰性氣體 之氣流更包含在磊晶沉積之前的一前驅物氣流，以及在磊 43 200913108 晶沉積過程中的一製程氣流。 2 〇.如申請專利範圍第1 4項所述之方法，其中將該些反應 氣體流至該基板的該正面上之步驟更包含透過多重或可調 式注入埠而流入該些反應氣體。 21. 如申請專利範圍第20項所述之方法，其中上述之透過 多重或可調式注入埠而將該些反應氣體流至該基板之該正 面上的步驟更包含於該基板之中央提供額外的摻質。 22. 如申請專利範圍第14項所述之方法，其中該晶圓處理 結構和該間隔件提供一用以將該基板之該正面上的反應氣 流態樣與該基板之該背側上的惰性氣流態樣分開和隔絕之 方法。
    2 3 . —種設備，該設備係用以在將一磊晶層沉積於一基板之 一正面上的一磊晶沉積製程期間，減少該基板之該正面的 自動摻雜（auto-doping)以及該基板之一背側上的缺陷發 生，該設備包含： 一用於形成一具有一可調厚度之晶圓間隙區域的裝 置，其中該晶圓間隙區域包含一介於該基板之該背側以及 一承座之間的區域， 一利用一惰性氣流而將自動摻質通氣排出該晶圓間隙 44 200913108 於 裝 板 區域之外的裝置，且同時可抑制或防止該惰性氣流流動 該基板之該正面上；以及 一用於將反應氣體流至該基板之該正面的表面上之 置，且同時可抑制或防止該些反應氣體流動而接近該基 之該背侧的表面。 Γ 〇 45
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