TWI628729B - 具有可客製之流動注入之磊晶腔室 - Google Patents

具有可客製之流動注入之磊晶腔室 Download PDF

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Abstract

茲提供用於在製程腔室中處理基板的設備。在一些實施例中，用於製程腔室中的氣體注射器包括第一組出口，該第一組出口以一角度提供第一製程氣體之有角注射至平面表面；以及鄰接該第一組出口的第二組出口，該第二組出口大致上沿著該平面表面提供第二製程氣體之加壓層流，該平面表面正交於該第二組出口延伸。

Description

具有可客製之流動注入之磊晶腔室
本發明之實施例大體而言係關於用以處理基板的方法和設備。
在某些製程中，例如在基板上的磊晶層沉積，可以使製程氣體以相同的方向橫向流過基板表面。例如，可以使一或多種製程氣體在位於製程腔室之相對端上的入口和排氣口之間流過基板表面，以在基板表面頂部上生長磊晶層。
在某些磊晶沉積腔室中，可以在與主氣流路徑垂直的方向上引入附加的側流，以對製程提供附加的控制。然而，本發明人已經觀察到的是，對於附加側流的調整能力是受到限制的，而且附加側流在基板上的有效面積往往會被局部限制於注入噴嘴附近。
此外，發明人已經觀察到，在主氣流路徑之注入噴嘴的流動擴張會導致一些氣體向上擴展，並使該些氣體一進入腔室即遠離晶圓。因此，目前的處理設備和方法可能無法 產出具有適當材料品質的沉積膜，該適當材料品質例如低的缺陷密度、組成控制、高純度、形態、晶圓內均勻性及/或運轉重現性。
因此，本發明人提供了用於處理基板的改良方法和設備。
茲提供用於在製程腔室中處理基板的設備。在一些實施例中，用於製程腔室中的氣體注射器包括第一組出口，該第一組出口以一角度提供第一製程氣體之有角注射至平面表面；以及鄰接該第一組出口的第二組出口，該第二組出口大致上沿著該平面表面提供第二製程氣體之加壓層流，該平面表面正交於該第二組出口延伸。
在一些實施例中，一種用於處理基板並且其中配置氣體注射器的製程腔室可以包括位在其中的基板支座，以在該製程腔室內在所需位置支撐基板，使得該基板之處理表面形成平面表面；用以在第二方向上在該基板之該處理表面上方提供第三製程氣體的第二氣體注射器，該第二方向與該氣體注射器提供的氣流不同，其中該第二氣體注射器包括一或多個噴嘴，該一或多個噴嘴調整該第三製程氣體之氣流速度、氣流形狀及氣流方向中之至少一者；以及與該氣體注射器相對的排氣口，以從該製程腔室排出該第一、第二及第三製程氣體。
在一些實施例中，一種用於處理基板的設備可以包 括其中具有基板支座的製程腔室，以在該製程腔室內在所需位置支撐基板之處理表面；在第一方向上在該基板之該處理表面上方提供第一製程氣體的第一注射器；在第二方向上在該基板之該處理表面上方提供第二製程氣體的第二注射器，該第二方向與該第一方向不同，其中該第二注射器包括一或多個噴嘴，該一或多個噴嘴調整該第二製程氣體之氣流速度、氣流形狀及氣流方向中之至少一者；以及與該第一注射器相對的排氣口，以從該製程腔室排出該第一及第二製程氣體。
以下描述本發明之其他的及進一步的實施例。
100‧‧‧腔室
102‧‧‧上部
104‧‧‧下部
106‧‧‧蓋體
110‧‧‧腔室主體
114‧‧‧第一入口
116‧‧‧襯墊
117‧‧‧襯墊
118‧‧‧排氣口
120‧‧‧外殼
121‧‧‧底板組件
122‧‧‧預熱環支座
123‧‧‧基板
124‧‧‧基板支座
125‧‧‧預熱環
126‧‧‧基板升舉軸
127‧‧‧襯墊
128‧‧‧升舉銷
129‧‧‧第二側
130‧‧‧支援系統
131‧‧‧下腔室襯墊
132‧‧‧下圓頂
134‧‧‧支撐托架
136‧‧‧燈
140‧‧‧控制器
142‧‧‧中央處理單元
144‧‧‧記憶體
146‧‧‧支援電路
151‧‧‧加熱系統
152‧‧‧燈
154‧‧‧燈
156‧‧‧上高溫計
158‧‧‧下高溫計
160‧‧‧基板升舉組件
161‧‧‧升舉銷模組
162‧‧‧第一開口
164‧‧‧基板支撐組件
166‧‧‧支撐銷
170‧‧‧第二注射器
172‧‧‧升舉機構
174‧‧‧旋轉機構
180‧‧‧第一注射器
200‧‧‧中心軸
202‧‧‧方位角
208‧‧‧第一方向
210‧‧‧出口
214‧‧‧出口
216‧‧‧第二方向
302‧‧‧出口
304‧‧‧出口
306‧‧‧出口
308‧‧‧出口
310‧‧‧壁
312‧‧‧入口/
314‧‧‧氣室區
316‧‧‧氣室區
318‧‧‧氣室區
320‧‧‧唇部
322‧‧‧第一製程氣體
324‧‧‧有角注射
330‧‧‧直徑
332‧‧‧寬度
334‧‧‧高度
336‧‧‧角度
338‧‧‧高度
340‧‧‧高度
350‧‧‧管道
402‧‧‧可調整噴嘴
404‧‧‧可調整噴嘴
406‧‧‧可調整噴嘴
414‧‧‧分佈區域
416‧‧‧分佈區域
418‧‧‧分佈區域
600‧‧‧層
可以參照本發明繪示於附圖中的說明性實施例來瞭解以上簡單概述及以下更詳細討論的本發明實施例。然而應注意的是，附圖說明的只是本發明的典型實施例，因此不應將附圖視為是對本發明範圍作限制，因本發明可認可其他同等有效的實施例。
第1圖繪示依據本發明之一些實施例的製程腔室之示意側視圖。
第2圖繪示依據本發明之一些實施例的製程腔室之示意頂視圖。
第3A圖繪示依據本發明之一些實施例的注射器之等角視圖。
第3B圖繪示依據本發明之一些實施例的注射器之示意性剖面頂視圖。
第3C圖繪示依據本發明之一些實施例的注射器之另一等角視圖。
第3D圖繪示依據本發明之一些實施例的注射器之示意性剖面前視圖。
第4A圖和第4B圖繪示依據本發明之一些實施例在基板表面上方來自注射器的氣體分佈之示意性頂視圖。
第5圖繪示依據本發明之一些實施例用於在基板上沉積層的方法之流程圖。
第6圖繪示依據第5圖中繪示的方法沉積在基板上的層。
為了便於理解，已在可能處使用相同的元件符號來指稱對於圖式為相同的元件。未依比例繪製該等圖式，而且為了清楚的目的可以簡化該等圖式。構思的是，可以將一個實施例的元件和特徵有益地併入其他的實施例中而無需進一步詳述。
本文中揭示用於在基板上沉積層的方法和設備。本發明人已觀察到，在傳統製程的過程中生長在基板表面上的磊晶層中存在不理想的厚度及/或組成不均勻性。本發明人進一步觀察到的是，在厚度和組成中的這種不均勻性在較小臨界尺寸及/或較高組成負載程度(即當在基板上生長種類繁多的磊晶層時)下甚至可能會變得更加不理想。本文所揭示的 發明方法和設備之實施例可以藉由在用於沉積的製程氣體之間產生流動交互作用而有利地克服在沉積層中的厚度及/或組成不均勻性。在一些實施例中，邊緣和整個基板表面的均勻性可以藉由在與主氣流路徑垂直的方向上引入附加的氣體側流以及經由使用可調整的注射噴嘴來改變氣體速度、氣體分佈區域及氣流方向而改善。
另外，本發明人已經觀察到的是，藉由改變初始速度、質量流動速率及/或主氣流噴流的質量，可以調整基板上的反應位置及沉積速率。例如，朝向基板表面有角注射第二製程氣體同時在基板的整個表面提供第一製程氣體有利地增加了第二氣體物種向下的動量，從而改善第一和第二製程氣體物種之間的混合。此外，藉由使用受限的氣室在基板的整個表面提供第一製程氣體的加壓氣體層流將可使整個基板的濃度梯度平滑，從而提高腔室中的流動均勻性。
第1圖繪示依據本發明之一些實施例的製程腔室100之示意性側視圖。製程腔室100可以修改自市售的製程腔室，例如可向美國加州聖大克勞拉市的應用材料公司(Applied Materials,Inc.of Santa Clara,California)購得的RP EPI ®反應器，或是任何適用於進行磊晶矽沉積製程的適當半導體製程腔室。製程腔室100可以如以上所討論的適用於進行磊晶矽沉積製程，並說明性地包含腔室主體110、供應一或多種氣體到第一注射器180的第一入口114、第二注射器170、及位於基板支座124之第二側129的排氣口118。排氣口118可以包括黏著減少襯墊117。第一注射器180和排氣口118位在基 板支座124的相對側上。第二注射器170係相對於第一注射器180設置，以提供與第一注射器180所提供的第一製程氣體成一角度的第二製程氣體。可以藉由多達約145度的方位角202將第二注射器170和第一注射器180分隔在腔室的任一側上，以下關於第2圖描述，第2圖圖示製程腔室100之頂視圖。製程腔室100還包括支援系統130及控制器140，以下將更詳細地討論。
腔室主體110通常包括上部102、下部104及外殼120。上部102位在下部104上並且包括蓋體106、襯墊116、一或多個可選的上燈136及上高溫計156。在一個實施例中，蓋體106具有類似圓頂的形狀因子，然而，也可以考慮具有其他形狀因子的蓋體(例如平的或相反曲線的蓋體)。下部104被耦接到第一入口114、第一注射器180、第二注射器170及排氣口118，並包含底板組件121、下腔室襯墊131、下圓頂132、基板支座124、預熱環支座122、由預熱環支座122支撐的預熱環125、基板升舉組件160、基板支撐組件164、包括一或多個下燈152和154的加熱系統151及下高溫計158。雖然用語「環」是用來描述製程腔室的某些元件，例如預熱環支座122和預熱環125，但構思的是這些元件的形狀並不需要是圓形的，而且還可以包括任何的形狀，包括但不限於矩形、多邊形、橢圓形及類似者。
第2圖繪示腔室100之示意性頂視圖。如圖所示，第一注射器180、第二注射器170及排氣口118係位在基板支座124附近。排氣口118可以位在基板支座124與第一注射 器180的相對側上(例如排氣口118和第一注射器180通常是彼此對齊的)。第二注射器170可以位在基板支座124附近，而且在一些實施例中(如圖所示)，第二注射器170既不與排氣口118相對也不與第一注射器180相對。然而，在第2圖中第一和第二注射器180、170的位置只是示例性的，而且其他在基板支座124附近的位置也是可能的。
第一注射器180設以在第一方向208上在基板123的處理表面上方提供第一製程氣體。本文中使用的用語製程氣體係指單一氣體和多種氣體之混合物兩者。同樣地，可以將本文中使用的用語「方向」瞭解為意指製程氣體離開注射器口的方向。在一些實施例中，第一方向208通常指向相對的排氣口118。
第一注射器180可以包含單一出口，其中第一製程氣體穿過該出口而被提供(未圖示)，或者第一注射器180可以包含一或多組出口214，其中每一組出口214可以包括一或多個出口210。在一些實施例中，每一組出口214可以包括約1至15個出口210，但也可以設置更多的出口(例如一個或更多個)。第一注射器180可以提供第一製程氣體，該第一製程氣體可以例如是幾種製程氣體的混合物。或者，在第一注射器180中的第一組出口214可以提供一或多種與至少一其他組出口214不同的製程氣體。在一些實施例中，製程氣體可以在第一注射器180的氣室內大體上均勻地混合，以形成第一製程氣體。在一些實施例中，在離開第一注射器180之後，製程氣體通常可以不混合在一起，使得第一製程氣體具 有目的性的、非均勻的組成。可以在一或多組出口214中的每個出口210獨立地控制流動速率、製程氣體組成及類似者。在一些實施例中，在處理過程中一些出口210可以處在例如閒置或脈衝的狀態，以實現所需的、與第二注射器170提供的第二製程氣體之流動交互作用，如下面所討論的。另外，在第一注射器180包含單一出口的實施例中，為了與以上所討論的類似的論據，該單一出口可以是脈衝的。
第3A圖繪示依據本發明之一些實施例的示例性第一注射器180之等角視圖。第一注射器180可以包括第一組出口302和第二組出口304、306、308。如第3B圖中所示，第3B圖繪示注射器180之示意性剖面頂視圖，第二組出口304、306、308中的每個出口可以包括氣室區314、316、318，用以在離開出口304、306、308之前混合製程氣體。可以藉由壁310分隔每個第二組出口304、306、308和氣室區314、316、318，以保持氣室區314、316、318之間的製程氣體不混合。每個氣室區之間的壁310還提供控制由每個出口/氣室提供多少製程氣體的能力，以便更精細地控制氣體組成的均勻性，並因此更精細地控制基板均勻性(例如基板上的沉積膜均勻性)。在一些實施例中，製程氣體可以經由氣體入口312從入口114進入每個氣室區314、316、318。第二組出口304、306、308大致上平行於基板表面並在整個基板表面上噴射製程氣體。
在一些實施例中，如第3C圖所示，第一組出口302設以提供第一製程氣體322的有角注射324，第一製程氣體 322由管道350從入口114朝向基板表面提供。本發明人已經觀察到，朝向基板表面有角注射第二製程氣體同時在整個基板表面上提供第一製程氣體(例如經由出口304、306、308)有利地增加了第二氣體物種向下的動量，從而改善第一和第二製程氣體物種之間的混合。來自出口302的製程氣體之方向的角度336可以與垂直成約70度至約90度。在一些實施例中，第一組出口302設以提供高的製程氣體流動速度及/或質量流動速率。來自離開出口302的製程氣體之體積流動速率可以為每個口約0.2標準升每分鐘(slm)至約1.0slm。
在一些實施例中，如第3C圖所示，第一注射器180可以包括唇部320，唇部320有利地提供了提高氣室區314、316、318中的壓力之流動限制，並促進均勻的氣體經由第二組出口304、306、308離開。藉由使用受限制的氣室而在整個基板表面提供製程氣體的加壓氣體層流將使整個基板的濃度梯度變得平滑，這將提高腔室中的流動均勻性。在一些實施例中，通過第二組出口304、306、308的製程氣體之流動速率可以經由入口114提供氣體藉由質量流量控制器來控制。然而，在一些實施例中，可以增加唇部320來為一或多個第二組出口304、306、308產生較小的離開區域，這將增加氣體的流動速度。在一些實施例中，從出口304、306、308離開的製程氣體之體積流動速率可以為每個口約1.0slm至約3.0slm。
在一些實施例中，流動通過第一組出口302的第一製程氣體322可以是與流動通過第二組出口304、306、308 的第二製程氣體不同的氣體物種。在一些實施例中，第一製程氣體可以在第一載送氣體中包括一或多個III族元素。示例性的第一製程氣體包括三甲基鎵、三甲基銦或三甲基鋁中之一或多者。也可以將摻雜劑和氯化氫(HCl)加入第一製程氣體中。在一些實施例中，第二製程氣體可以在第二載送氣體中包括一或多個III/V族元素。示例性的第二製程氣體包括二硼烷(B2H6)、胂(AsH3)、膦(PH3)、叔丁基胂、叔丁基膦或類似者中之一或多者。也可以將摻雜劑和氯化氫(HCl)加入第二製程氣體中。
雖然可以使用不同尺寸和幾何形狀的注射器180特徵，但在下面就第3D圖來描述依據至少一些實施例所使用的一些尺寸和剖面幾何形狀之示例性範圍，第3D圖繪示出注射器180的示意性剖面前視圖。在一些實施例中，第一組出口302可以具有圓形的剖面。出口302的直徑330可以為約1mm至約5mm。在一些實施例中，出口302可以與第二組出口304、306、308共面，然而，來自出口302和出口304、306、308的氣體擴散和製程氣體混合可能是不夠充分的。因此，在一些實施例中，出口302通常位在比出口304、306、308更高的注射器180垂直水平，並以向下的角度朝向基板表面並朝向/通過來自出口304、306、308的氣流注入製程氣體，以促進來自出口302和出口304、306、308的氣體混合。在一些實施例中，出口302可以位在出口304、306、308的頂部上方約1mm至約10mm的高度338。在一些實施例中，出口302可以位在基板123上方約1mm至約10mm的高度334。
在一些實施例中，第二組出口304、306、308可以具有矩形的剖面，雖然在其他的實施例中也可以使用不同的剖面幾何形狀。出口304、306、308的大小和形狀可以由唇部320和壁310的底部界定，壁310的底部接觸預熱環支座122以形成出口304、306、308的底部部分。在一些實施例中，注射器180可被耦接到入口114並由入口114支撐。在一些實施例中，注射器180也可以由預熱環支座122支撐。在一些實施例中，出口304、306、308的寬度332可以為約40mm至約80mm。在一些實施例中，出口304、306、308的開口之高度340可以為約3mm至約10mm。在一些實施例中，高度340可以基於唇部320向下延伸多遠以阻擋出口304、306、308的開口。在一些實施例中，出口304、306、308的底部可以位在基板123上方約1.5mm至約5mm的高度342。
參照回第2圖，在一些實施例中，第二注射器170包括一或多個可調整的噴嘴，該噴嘴設以改變製程氣體在整個基板123表面的引入氣流速度、氣流形狀及氣流方向。第二注射器170在一或多個與第一注射器180所提供的第一方向208不同的第二方向216上提供一或多種製程氣體。第二注射器170所提供的製程氣體可以是與第一注射器180所提供的相同的或不同的氣體物種。在一些實施例中，第二注射器170包括一或多個可控制的旋鈕(未圖示)，可以使用該旋鈕來調整該一或多個可調整噴嘴相對於基板的角度或該一或多個可調整噴嘴的剖面形狀中之至少一者。可單獨控制該一或多個可調整噴嘴，使得每個噴嘴可被調整而在不同的角度 注射氣體。在一些實施例中，該一或多個可調整噴嘴可被單獨控制，以藉由調整該一或多個可調整噴嘴之剖面形狀來提供不同的流動速率和分佈區域。此外，可以將該一或多個可調整噴嘴之剖面形狀及/或注射角度最適化，以鎖定基板上特定半徑的區域。第二注射器170可以在基板123上方約1mm至約10mm的高度注射該一或多種製程氣體。
在一些實施例中，第二注射器170可以包含單一可調整噴嘴402，如第4A圖所圖示。可調整噴嘴402可以提供製程氣體流過基板123的整個表面，該製程氣體可以例如是幾種製程氣體的混合物。單一可調整噴嘴402可以是具有矩形剖面的可調整狹縫噴嘴。該可調整狹縫噴嘴開口的高度可為約0.5mm至約10mm。該可調整狹縫噴嘴開口的寬度為約2mm至約25mm。也可以使用其他剖面面積的可調整噴嘴，取決於氣體在目標基板上方的分佈區域414以及製程條件，該製程條件例如用於特定製程的製程氣體壓力和總流量。可以使用上面所討論的可控制旋鈕來調整狹縫噴嘴的注射角度和剖面面積。在一些實施例中，第一注射器180的第一方向208和第二注射器170的第二方向216之間的關係可以至少部分地由方位角202界定。方位角202係在第一方向208和第二方向216之間相對於基板支座124的中心軸200量測。方位角202可以多達約145度或在約0至約145度之間。可以選擇方位角202，以在來自第二注射器170的製程氣體和來自第一注射器180的製程氣體之間提供所需量的交叉流交互作用。
或者，第二入口170可以包含複數個可調整噴嘴404、406，如第4B圖所示。該複數個可調整噴嘴404、406中的每個可以提供一種製程氣體，該製程氣體可以例如是幾種製程氣體的混合物。或者，該複數個可調整噴嘴404、406中的一或多個可以提供與該複數個可調整噴嘴404、406中之至少另一個不同的一或多種製程氣體。在一些實施例中，在離開第二注射器170之後，製程氣體可以大致上均勻地混合，以形成第二製程氣體。在一些實施例中，在離開第二注射器170之後，製程氣體通常可以不混合在一起，使得該第二製程氣體具有目的性的、非均勻的組成。該一或多個可調整噴嘴404、406是可單獨控制的，使得每個噴嘴可被調整而在不同的角度注射氣體。在一些實施例中，可以單獨控制該一或多個可調整噴嘴404、406，以藉由調整該一或多個可調整噴嘴404、406的剖面形狀來提供不同的流動速率和分佈區域。此外，可以將該一或多個可調整噴嘴404、406的剖面形狀及/或注射角度最適化，以鎖定基板上特定半徑的區域。可調整噴嘴404、406的剖面形狀可以是矩形、圓形或其他的剖面面積，取決於氣體在目標基板上方的分佈區域416、418。在一些實施例中，第二注射器170、或一些或全部的可調整噴嘴402、404、406在處理過程中可以處於例如閒置或脈衝化，以實現所需的與第一注射器180提供的製程氣體之流動交互作用。
回到第1圖，基板支撐組件164通常包括支撐托架134，支撐托架134具有複數個耦接到基板支座124的支撐銷 166。基板升舉組件160包含基板升舉軸126和複數個升舉銷模組161，升舉銷模組161選擇性地靜置於基板升舉軸126的個別襯墊127上。在一個實施例中，升舉銷模組161包含升舉銷128的選擇性上部，該選擇性上部可移動地設置在基板支座124的第一開口162中。在操作中，移動基板升舉軸126來接合升舉銷128。當接合時，升舉銷128可以使基板123升高到基板支座124上方或使基板123降低到基板支座124上。
基板支座124還包括耦接到基板支座組件164的升舉機構172和旋轉機構174。可以使用升舉機構172來沿著中心軸200移動基板支座124。可以使用旋轉機構174來圍繞中心軸200旋轉基板支座124。
在處理過程中，基板123位在基板支座124上。燈136、152及154為紅外線(IR)輻射(即熱能)源，而且在操作中，燈136、152及154用以在整個基板123上產生預定的溫度分佈。蓋體106及下圓頂132係由石英所形成，然而，也可以使用其他紅外線透明的和製程相容的材料來形成這些元件。
支援系統130包括用以在製程腔室100中執行和監控預定製程(例如生長磊晶矽膜)的元件。這樣的元件通常包括製程腔室100的各個子系統(例如氣體控制板、氣體分配管道、真空排氣子系統及類似者)和設備(例如電源、製程控制儀器及類似者)。這些元件是本技術領域中具有通常知識者眾所周知的，並且為了清楚起見在圖式中省略這些元件。
控制器140通常包含中央處理單元(CPU)142、記憶體144以及支援電路146，而且將控制器140直接地(如第1圖中所圖示)或者經由與製程腔室及/或支援系統相關的電腦(或控制器)耦接至製程腔室100和支援系統130並且控制製程腔室100和支援系統130。
第5圖繪示在基板123上沉積層600的方法500之流程圖。以下依據製程腔室100的實施例來描述方法500。然而，方法500可被使用於任何能夠提供方法500之要素的適當製程腔室，而且並不限於製程腔室100。
方法500藉由提供基板開始於502，該基板例如基板123。基板123可以包含適當的材料，例如結晶矽(例如Si<100>或Si<111>)、氧化矽、應變矽、矽鍺、摻雜或未摻雜的多晶矽、摻雜或未摻雜的矽晶圓、圖案化或未圖案化的晶圓、絕緣體上矽(SOI)、摻雜碳的氧化矽、氮化矽、摻雜的矽、鍺、砷化鎵、玻璃、藍寶石或類似者。另外，基板123可以包含多個層或包括例如部分製造的元件，例如電晶體、快閃記憶體元件及類似者。
在504，可以使第一製程氣體在第一方向(例如在第一方向208)上流過基板123的整個處理表面。可以使第一製程氣體在第一方向208上從第一注射器180或從一或多個加壓層狀出口304、306、308朝向排氣口118流過整個處理表面。可以使第一製程氣體在第一方向208上從第一注射器180平行於基板123的處理表面流動。第一製程氣體可以包含一或多種製程氣體。例如，第一製程氣體可以包括三甲基鎵。 在一些實施例中，使用加壓層狀出口304、306、308注射的氣體可以是例如具有均勻生長率(即緩慢裂解率)的氣體。
在506，可以使第二製程氣體以向下的角度向下流過高流速出口302朝向基板123的處理表面。如以上依據腔室100的實施例所討論的，向下的角度可為距離垂直約70度至約90度。第二製程氣體可以與第一製程氣體相同或不同。第二製程氣體可以包含一或多種製程氣體。例如，第二製程氣體可以包括叔丁基胂。在一些實施例中，使用高流速出口302注射的氣體可以是例如具有非均勻生長率(即快速裂解率)的氣體。
在508，至少部分地從第一和第二製程氣體的流動交互作用在基板123的頂部上沉積層600(如第6圖所圖示)。在一些實施例中，層600可以具有在約1至約10,000奈米之間的厚度。在一些實施例中，層600包含矽和鍺。層600中的鍺濃度可以在約5至約100原子%(即只有鍺)之間。在一個具體的實施例中，層600為鍺濃度在約25至約45原子%之間的矽鍺(SiGe)層。
可以藉由一或多種處理方法來沉積層600。例如，可以改變第一和第二製程氣體的流動速率來訂製層600的厚度及/或組成。此外，可以改變流動速率來調整該層的結晶度。例如，較高的流動速率可以提高該層的結晶度。其他的製程變體可以包括在第一和第二製程氣體中之一者或兩者流動的同時圍繞中心軸200旋轉基板123及/或沿著中心軸200移動基板123。例如，在一些實施例中，在第一和第二製程氣體中 之一者或兩者流動的同時旋轉基板123。例如，在一些實施例中，在第一和第二製程氣體中之一者或兩者流動的同時沿著中心軸200移動基板123，以調整每個製程氣體的流動速率。
沉積該層的其他變數也是可能的。例如，可以以交替的或週期的模式中之一者脈衝化第一和第二製程氣體。在一些實施例中，可以藉由交替地脈衝化來自第一和第二注射器180、170中之任一者或兩者的沉積和蝕刻氣體來進行該層之選擇性磊晶生長。另外，該第一和第二製程氣體之脈衝化可以與其他的處理方法結合發生。例如，該第一和第二製程氣體中之一者或兩者的第一脈衝可以沿著中心軸200發生在第一基板位置，然後該第一和第二製程氣體中之一者或兩者的第二脈衝可以沿著中心軸200發生在第二基板位置。另外，脈衝化可以與基板圍繞中心軸200旋轉一起發生。
因此，本文中已經揭示了在基板上沉積層的方法和設備。本發明的方法和設備藉由在用於沉積的製程氣體之間產生流動交互作用而有利地克服了沉積層的厚度及/或組成不均勻性。本發明的方法和設備進一步減少沉積層中的缺陷/顆粒形成，並允許訂製沉積層的厚度及/或組成及/或結晶度。
雖然前述係針對本發明之實施例，但在不偏離本發明之基本範圍下，亦可設計出本發明之其他進一步的實施例。

Claims (18)

  1. 一種用於一製程腔室的氣體注射器，包含：一第一組出口，該第一組出口以一角度提供一第一製程氣體之一有角注射至一平面表面；以及一第二組出口，鄰接該第一組出口，該第二組出口大致上沿著該平面表面提供一第二製程氣體之一加壓層流，該平面表面正交於該第二組出口延伸；其中該第二組出口中之每一出口包括一氣室區，且其中每一氣室區之一離開區域被一唇部部分阻擋，以提高該第二製程氣體之壓力和流動均勻性。
  2. 如請求項1所述之氣體注射器，其中該第一製程氣體和該第二製程氣體為一相同的氣體物種。
  3. 如請求項1所述之氣體注射器，其中該第一製程氣體和該第二製程氣體為不同的氣體物種。
  4. 如請求項1所述之氣體注射器，其中該第一組出口係位於一與該第二組出口不同的該氣體注射器之垂直水平。
  5. 如請求項1所述之氣體注射器，其中該第一組出口和該第二組出口係位於該氣體注射器之一相同的共面水平。
  6. 如請求項1至5中任一項所述之氣體注射器，其中該第一組出口係由複數個孔所組成，該複數個孔以一高流速朝向該平面表面提供該第一製程氣體。
  7. 一種處理一基板的製程腔室，包含：一基板支座，該基板支座支撐該基板，使得該基板之一處理表面形成一平面表面；一第一氣體注射器，包含：一第一組出口，該第一組出口以一角度提供一第一製程氣體之一有角注射至該基板之該平面表面；及一第二組出口，鄰接該第一組出口，該第二組出口大致上沿著該平面表面提供一第二製程氣體之一加壓層流，該平面表面正交於該第二組出口延伸；一第二氣體注射器，用以在一第二方向上在該基板之該處理表面上方提供一第三製程氣體，該第二方向與該第一氣體注射器提供的一氣流不同，其中該第二氣體注射器包括一或多個可調整噴嘴，該一或多個可調整噴嘴調整該第三製程氣體之一氣流速度、一氣流形狀及一氣流方向中之至少一者；以及一排氣口，與該第一氣體注射器相對，以從該製程腔室排出該第一製程氣體、該第二製程氣體及該第三製程氣體。
  8. 一種用於處理一基板的設備，包含：一製程腔室，該製程腔室中具有一基板支座，以在該製 程腔室內在一所需位置處支撐該基板之一處理表面；一第一注射器，以在一第一方向上在該基板之該處理表面上方提供一製程氣體，其中該第一注射器包括；一第一組出口，該第一組出口以一角度提供一第一製程氣體之一有角注射至一平面表面，該平面表面由該基板之該處理表面所形成；以及一第二組出口，鄰接該第一組出口，該第二組出口大致上沿著該平面表面提供一第二製程氣體之一加壓層流，該平面表面正交於該第二組出口延伸；一第二注射器，用以在一第二方向上在該基板之該處理表面上方提供一第三製程氣體，該第二方向與該第一方向不同，其中該第二注射器包括一或多個噴嘴，該一或多個噴嘴調整該第三製程氣體之一氣流速度、一氣流形狀及一氣流方向中之至少一者；以及一排氣口，與該第一注射器相對，以從該製程腔室排出該第一製程氣體、該第二製程氣體及該第三製程氣體。
  9. 如請求項8所述之設備，其中該一或多個噴嘴為可調整噴嘴，以及其中該設備進一步包括一或多個可控制旋鈕，該一或多個可控制旋鈕調整該一或多個可調整噴嘴相對於該基板的一角度或該一或多個可調整噴嘴之一剖面形狀中之至少一者。
  10. 如請求項9所述之設備，其中最適化該一或多個可調整 噴嘴之該剖面形狀，以在該基板上鎖定一特定半徑區域。
  11. 如請求項9或10所述之設備，其中最適化該一或多個可調整噴嘴之該角度，以在該基板上鎖定一特定半徑區域。
  12. 如請求項11所述之設備，其中該第二注射器包括一個可調整狹縫噴嘴。
  13. 如請求項12所述之設備，其中該一個可調整狹縫噴嘴在一方位角提供該第三製程氣體，在該第一方向和該第二方向之間相對於該基板支座之一中心軸量測該方位角為至多約145度。
  14. 如請求項12所述之設備，其中該一個狹縫噴嘴具有一矩形剖面。
  15. 如請求項14所述之設備，其中該可調整狹縫噴嘴之一開口之一高度為約0.5mm至約10mm，以及該可調整狹縫噴嘴之該開口之一寬度為約2mm至約25mm。
  16. 如請求項11所述之設備，其中該第二注射器包括複數個可調整噴嘴。
  17. 如請求項16所述之設備，其中該複數個可調整噴嘴中的 一第一可調整噴嘴和一第二可調整噴嘴中之每一者係可藉由該一或多個可控制旋鈕單獨控制。
  18. 如請求項17所述之設備，其中該第一可調整噴嘴以一與該第二可調整噴嘴不同的角度提供該第三製程氣體。
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