气相沉积反应器系统及其方法_2

文档序号:9246262阅读:来源:国知局
锑前驱体或其混合物。
[0112] 在另一个实施例中,提供用于在气相沉积反应器内处理晶片的方法,包括:
[0113] 使漂浮气体流入晶片承载器轨道内的空腔中并且从布置在气相沉积反应器内的 所述晶片承载器轨道的上表面上的多个孔流出;
[0114] 通过将所述晶片承载器的下表面暴露于来自所述孔的所述漂浮气体来将晶片承 载器从所述晶片承载器轨道浮起,其中所述晶片承载器的上表面包括至少一个晶片;
[0115] 通过将所述晶片承载器轨道的下表面暴露于从灯组件放射的辐射来将所述晶片 和所述晶片承载器加热至预先确定的温度;并且
[0116] 使所述晶片承载器沿所述晶片承载器轨道横移经过至少两个室,其中第一室包括 第一淋喷头组件和隔离器组件,并且第二室包括第二淋喷头组件和排气组件。
[0117] 所述预先确定的温度可以在约275°C至约325°C的范围内。
[0118] 所述预先确定的温度可以在约290°C至约310°C的范围内。
[0119] 所述预先确定的温度可以是约300°C。
[0120] 反射器可被布置在所述灯组件下方。
[0121] 所述晶片承载器轨道的所述下表面可被暴露于从所述灯组件放射并且从所述反 射器反射的辐射。
[0122] 所述反射器可包括金或金合金。
[0123] 所述工艺气体可包括选自由胂、氩气、氦气、氮气、氢气和其混合物组成的组的气 体。
[0124] 所述工艺气体可包括胂。
[0125] 所述第一前驱体可包括铝前驱体、镓前驱体、铟前驱体或其混合物。
[0126] 所述第二前驱体可包括氮前驱体、磷前驱体、砷前驱体、锑前驱体或其混合物。
[0127] 在另一个实施例中,提供用于在气相沉积反应器内处理晶片的方法,包括:
[0128] 通过将晶片承载器轨道的下表面暴露于从灯组件放射的辐射来加热被布置在晶 片承载器上的至少一个晶片,其中所述晶片承载器被布置在气相沉积反应器内的所述晶片 承载器轨道上;
[0129] 使液体流动经过延伸贯穿所述气相沉积反应器的反应器盖子组件或反应器体组 件的通路,以将所述反应器盖子组件或所述反应器体组件保持在预先确定的温度,其中所 述液体和所述通路与温度调节系统流体连通;
[0130] 使所述晶片承载器沿所述晶片承载器轨道横移经过至少两个室,其中第一室包括 第一淋喷头组件和隔离器组件,并且第二室包括第二淋喷头组件和排气组件;并且
[0131] 将气体通过所述排气组件从所述气相沉积反应器除去。
[0132] 所述反应器盖子组件的所述预先确定的温度可以在约275°C至约325°C的范围 内。
[0133] 所述反应器盖子组件的所述预先确定的温度可以在约290°C至约310°C的范围 内。
[0134] 所述反应器盖子组件的所述预先确定的温度可以是约300°C。
[0135] 所述反应器体组件的所述预先确定的温度可以在约275°C至约325°C的范围内。
[0136] 所述反应器体组件的所述预先确定的温度可以在约290°C至约310°C的范围内。
[0137] 所述反应器体组件的所述预先确定的温度可以是约300°C。
【附图说明】
[0138] 为了本发明的上文叙述的特征可以被详细地理解,在上文简要地概括的本发明更 具体的描述可以参照实施方案,其中的某些实施方式在附图中图示。然而,将注意,附图仅 图示了本发明的典型的实施方案,并且因此将不被认为是对本发明范围的限制,因为本发 明可以允许其他等效的实施方案。
[0139] 图1A-1E描绘了根据本文描述的实施方案的CVD反应器;
[0140] 图1F描绘了根据本文描述的另一个实施方案的被耦合于温度调节系统的CVD反 应器;
[0141] 图2A-2C描绘了根据本文描述的实施方案的反应器盖子组件;
[0142] 图2D描绘了根据本文描述的实施方案的反应器盖子支撑件;
[0143] 图3描绘了根据本文描述的实施方案的反应器体组件;
[0144] 图4A-4E描绘了根据本文描述的实施方案的晶片承载器轨道;
[0145] 图5A-?描绘了根据本文描述的实施方案的隔离器组件;
[0146] 图6描绘了根据本文描述的实施方案的加热灯组件;
[0147] 图7A-7D描绘了根据本文描述的实施方案的淋喷头组件;
[0148] 图8A-8D描绘了根据本文描述的实施方案的排气组件;
[0149] 图9A-9F描绘了根据本文描述的实施方案的包括多个CVD反应器的CVD系统;
[0150] 图10A-10B描绘了根据本文描述的实施方案的灯;
[0151] 图11A-11F描绘了多个根据本文描述的其他实施方案的灯;
[0152] 图12A-12B描绘了根据本文描述的另一个实施方案的漂浮衬底承载器;以及
[0153] 图12C-12E描绘了根据本文描述的另一个实施方案的其他漂浮衬底承载器。
【具体实施方式】
[0154] 本发明的实施方案大体上涉及化学气相沉积(CVD),例如金属有机物CVD(M0CVD) 工艺,的装置和方法。如本文提出的,本发明的实施方案被描述为涉及大气压力CVD反应器 以及金属有机物前驱体气体。然而,将注意,本发明的各方面不限于用于大气压力CVD反应 器或金属有机物前驱体气体,而还可适用于其他类型的反应器系统和前驱体气体。为了更 好地理解本发明的装置以及其使用方法的新颖性,下文参照附图。
[0155] 根据本发明的一个实施方案,提供大气压力CVD反应器。CVD反应器可以被用于 提供在衬底例如砷化镓衬底上的多重外延层。这些外延层可以包括砷化铝镓、砷化镓和砷 化镓磷(phosphorousgalliumarsenide)。这些外延层可以在砷化镓衬底上生长,以进行 之后的除去,使得衬底可以再使用以生成另外的材料。在一个实施方案中,CVD反应器可以 被用于提供太阳能电池。这些太阳能电池还可以包括单结、异质结或其他配置。在一个实 施方案中,CVD反应器可以被配置为在10厘米乘10厘米的衬底上产生2. 5瓦特晶片。在 一个实施方案中,CVD反应器可以提供约1个衬底每分钟至约10个衬底每分钟的处理量范 围。
[0156] 图1A-1E描绘了反应器100,其是CVD反应器或室,如本文描述的实施方案中描述 的。反应器100包括被布置在反应器体组件102上的反应器盖子组件200。反应器盖子组 件200和其部件在图2A-2D中进一步图示,并且反应器体组件102在图3中进一步图示。
[0157] 反应器盖子组件200包括被布置在两个淋喷头,即淋喷头组件700,之间的注入器 或隔离器,即隔离器组件500。反应器盖子组件200还包括排气组件800。图1C描绘了包 括两个沉积站,例如室站160、162,的反应器100。室站160包括淋喷头组件700和隔离器 组件500,并且室站162包括淋喷头组件700和排气组件800。在一个实施方案中,隔离器 组件500可以被用于流动气体以将两个淋喷头组件700从彼此分离,并且排气组件800可 以被用于将反应器100的内部环境从另一个被连接于面板112的反应器隔离。
[0158] 在本文描述的许多实施方案中,淋喷头组件700中的每个可以是模块化的淋喷头 组件,隔离器组件500中的每个可以是模块化的隔离器组件,并且排气组件800中的每个可 以是模块化的排气组件。淋喷头组件700、隔离器组件500和/或排气组件800中的任何可 以被从反应器盖子组件200除去,并且被相同的或不同的组件代替,如对于具体的工艺条 件来说期望的。淋喷头组件700、隔离器组件500和/或排气组件800的模块化组件可以被 独立地配置以定位在CVD反应器系统内。
[0159] 在本文描述的可选择的实施方案中,提供反应器100的其他配置,而不是在附图 中图示的。在一个实施方案中,反应器100的反应器盖子组件200包括被两个淋喷头组件 700分隔的三个排气组件800,使得反应器盖子组件200相继地包括第一排气组件、第一淋 喷头组件、第二排气组件、第二淋喷头组件和第三排气组件。在另一个实施方案中,反应器 100的反应器盖子组件200包括被两个淋喷头组件700分隔的三个隔离器组件500,使得反 应器盖子组件200相继地包括第一隔离器组件、第一淋喷头组件、第二隔离器组件、第二淋 喷头组件和第三隔离器组件。
[0160] 在另一个实施方案中,反应器100的反应器盖子组件200包括被两个淋喷头组件 700分隔的两个隔离器组件500和一个排气组件800,使得反应器盖子组件200相继地包括 第一隔离器组件、第一淋喷头组件、第二隔离器组件、第二淋喷头组件和第一排气组件。在 另一个实施例中,反应器盖子组件200可以相继地包括第一隔离器组件、第一淋喷头组件、 第一排气组件、第二淋喷头组件和第二隔离器组件。在另一个实施例中,反应器盖子组件 200可以相继地包括第一排气组件、第一淋喷头组件、第一隔离器组件、第二淋喷头组件和 第二隔离器组件。
[0161] 在另一个实施方案中,反应器100的反应器盖子组件200包括被两个淋喷头组件 700分隔的两个排气组件800和一个隔离器组件500,使得反应器盖子组件200相继地包括 第一排气组件、第一淋喷头组件、第二排气组件、第二淋喷头组件和第一隔离器组件。在另 一个实施例中,反应器盖子组件200可以相继地包括第一排气组件、第一淋喷头组件、第一 隔离器组件、第二淋喷头组件和第二排气组件。在另一个实施例中,反应器盖子组件200可 以相继地包括第一隔离器组件、第一淋喷头组件、第一排气组件、第二淋喷头组件和第二排 气组件。
[0162] 反应器体组件102包括在一端上的面板110和在相对端上的面板112。面板110 和112可以各自独立地用于将与反应器100相似的或不同的另外的反应器耦合在一起,或 用于耦合端帽、端板、晶片/衬底把持器或另一个设备。在一个实施例中,反应器100的面 板110可以被f禹合于另一个反应器(未不出)的面板112。相似地,反应器100的面板112 可以被耦合于另一个反应器(未示出)的面板110。密封器、隔离件、〇形环可以被布置在 两个接合的面板之间。在一个实施方案中,密封器可以包括金属,例如镍或镍合金。在一 个实施例中,密封器是刀口金属密封器(knifeedgemetalseal)。在另一个实施方案中, 密封器包括聚合物或弹性体,例如可从DuPontPerformanceElastomersL.L.C.获得的 KALREZ?弹性体密封器。在另一个实施方案中,密封器可以是螺旋密封器或H形密封 器。密封器或0形环应当形成气密密封,以防止或大大地减少环境气体进入反应器100。反 应器100可以在使用或生产期间被保持为几乎没有或完全没有氧气、水或二氧化碳。在一 个实施方案中,反应器100可以被保持为独立地具有约lOOppb(份每十亿份),或更低、优选 约10ppb,或更低、更优选约lppb,或更低并且更优选约100ppt(份每万亿份),或更低的氧 气浓度、水浓度和/或二氧化碳浓度。
[0163] 侧部120和130沿反应器体组件102的长度延伸。侧部120具有上表面128,并且 侧部130具有上表面138。反应器体组件102的上表面114和116在上表面128和138之 间延伸。上表面114在反应器体组件102上,正好在面板110内部并且平行于面板110,并 且上表面116在反应器体组件102上,正好在面板112内部并且平行于面板112。气体入口 123被耦合于侧部120并且从侧部120延伸。漂浮气体或载气可以经过气体入口 123施用 于反应器100中。漂浮气体或载气可以包括氮气、氦气、氦气、氢气或其混合物。
[0164] 图1F描绘了根据本文描述的一个实施方案的反应器100,包括反应器体组件102 和反应器盖子组件200并且被耦合于温度调节系统190。温度调节系统190在图1中被图 示为具有三个热交换器180a、180b和180c。然而,温度调节系统190可以具有被耦合于反 应器100的各个部分并且与反应器100的各个部分流体连通的1、2、3、4、5或更多个热交换 器。热交换器180a、180b或180c中的每个可以包括至少一个液体供应部182和至少一个 液体返回部184。每个液体供应部182可以通过导管186被耦合于反应器100上的入口并 且与反应器100上的入口流体连通,并且每个液体返回部184可以通过导管186被耦合于 反应器100上的出口并且与反应器100上的出口流体连通。导管186可以包括管、管路、软 管、其他中空管线或其组合。阀188可以在液体供应部182和入口之间的每个导管186上 使用或在液体返回部184和出口之间的每个导管186上使用。
[0165] 反应器体组件102被耦合于作为热调节系统一部分的至少一个热交换器并且与 作为热调节系统一部分的该至少一个热交换器流体连通。在某些实施方案中,反应器体组 件102可以被耦合于两个、三个或更多个热交换器并且与该两个、三个或更多个热交换器 流体连通。图1B描绘了被耦合于反应器100的下部分104并且与反应器100的下部分104 流体连通并且与热调节系统流体连通的入口 118a和出口 118b。
[0166] 在一个实施方案中,入口 122a、122b和122c以及出口 126a、126b和126c被耦合于 侧部120并且从侧部120延伸。至少一个热交换器被耦合于入口 122a、122b和122c以及 出口 126a、126b和 126c并且与入口 122a、122b和 122c以及出口 126a、126b和 126c流体 连通。入口 122a、122b和122c可以接收来自热交换器的液体,并且出口 126a、126b和126c 将液体送回至热交换器。在一个实施方案中,每个入口 122a、122b或122c被定位在比每个 相应出口 126a、126b或126c低的位置中,使得来自每个入口 122a、122b或122c的流动液 体向上经过每个连接通路流动至每个相应出口 126a、126b或126c。
[0167] 在另一个实施方案中,入口 132a、132b和132c以及出口 136a、136b和136c被耦 合于侧部130并且从侧部130延伸。至少一个热交换器被耦合于入口 132a、132b和132c 以及出口 136a、136b和 136c并且与入口 132a、132b和 132c以及出口 136a、136b和 136c 流体连通。入口 132a、132b和132c可以接收来自热交换器的液体,并且出口 136a、136b和 136c将液体送回至热交换器。
[0168] 图1C-1D图示了包括流体通路124a、124b、124c、134a、134b和134c的反应器体组 件102。在一个实施例中,流体通路124a在侧部120内延伸并且沿反应器体组件102的一 部分长度延伸。流体通路124a被耦合于入口 122a和出口 126a并且与入口 122a和出口 126a流体连通。此外,流体通路134a在侧部130内延伸并且沿反应器体组件102的一部分 长度延伸。流体通路134a被耦合于入口 132a和出口 136a并且与入口 132a和出口 136a 流体连通。
[0169] 在另一个实施例中,流体通路124b在反应器体组件102内的搁板或托架臂146内 延伸并且沿反应器体组件102的一部分长度延伸。流体通路124b被耦合于入口 122b和出 口 126b并且与入口 122b和出口 126b流体连通。此外,流体通路134b在反应器体组件102 内的搁板或托架臂146内延伸并且沿反应器体组件102的一部分长度延伸。流体通路134b 被耦合于入口 132b和出口 136b并且与入口 132b和出口 136b流体连通。
[0170] 在另一个实施例中,流体通路124c从侧部120延伸,经过反应器体组件102的宽 度,并且到达侧部130。流体通路124c被耦合于入口 122c和出口 132c并且与入口 122c和 出口 132c流体连通。此外,流体通路124c从侧部130延伸,经过反应器体组件102的宽度, 并且到达侧部130。流体通路124c被耦合于入口 126c和出口 136c并且与入口 126c和出 口 136c流体连通。
[0171] 在另一个实施方案中,反应器体组件102包括被布置在其中的晶片承载器轨道 400和加热灯组件600。加热灯系统可以被用于加热被布置在反应器100上方和在反应器 100内的晶片承载器轨道400、晶片承载器和晶片90。晶片承载器轨道400可以在搁板例 如托架臂146上。通常,晶片承载器轨道400可以被布置在托架臂146和夹紧臂148之间。 托架臂146可以包括横穿其中的流体通路124b和134b。
[0172] 在一个实施方案中,隔离件,例如垫圈或0形环,可以被布置在晶片承载器轨道 400的下表面和托架臂146的上表面之间。此外,另一个隔离件,例如垫圈或0形环,可以被 布置在晶片承载器轨道400的上表面和夹紧臂148的下表面之间。隔离件可以被用于形成 围绕晶片承载器轨道400的空间或缝隙,这辅助晶片承载器轨道400的热控制。在一个实 施例中,托架臂146的上表面可以具有用于容纳隔离件的凹槽。相似地,夹紧臂148的下表 面可以具有用于容纳隔离件的凹槽。
[0173] 图2A-2C描绘了根据本文描述的另一个实施方案的反应器盖子组件200。反应器 盖子组件200包括被布置在盖子支撑件210上的淋喷头组件700和隔离器组件500 (室站 160)和淋喷头组件700和排气组件800 (室站162)。图2D描绘了被容纳在反应器盖子组 件200内的盖子支撑件210,如在一个实施方案中描述的。盖子支撑件210具有下表面208 和上表面212。凸缘220从盖子支撑件210向外延伸并且具有下表面222。当反应器盖子 组件200被布置在反应器体组件102上时,凸缘220帮助支撑反应器盖子组件200。凸缘 220的下表面222可以与反应器体组件102的上表面114、116、128和138物理接触。
[0174] 在一个实施方案中,淋喷头组件700可以被布置在盖子支撑件210的淋喷头口 230 和250内,隔离器组件500可以被布置在盖子支撑件210的隔离器口 240内,并且排气组件 800可以被布置在盖子支撑件210的排气口 260内。气体或排气组件的几何形状通常匹配 各自的口的几何形状。每个淋喷头组件700和淋喷头口 230和250可以独立地具有矩形的 或正方形的几何形状。工艺路径,例如漂浮晶片承载器480在制造过程期间在其中沿晶片 承载器轨道400向前行进的路径,沿盖子支撑件210的长度以及晶片承载器轨道400延伸。
[0175] 淋喷头口 230具有长度232和宽度234,并且淋喷头口 250具有长度252和宽度 254。隔离器组件500和隔离器口 240可以独立地具有矩形的或正方形的几何形状。隔离 器口 240具有长度242和宽度244。排气组件800和排气口 260可以独立地具有矩形的或 正方形的几何形状。排气口 260具有长度262和宽度264。
[0176] 工艺路径沿淋喷头口 230的长度232和其中的第一淋喷头组件延伸,沿隔离器口 240的长度242和其中的隔离器组件延伸,沿淋喷头口 250的长度252和其中的第二淋喷头 组件延伸,并且沿排气口 260的长度262和其中的排气组件延伸。此外,工艺路径垂直于或 实质上垂直于淋喷头口 230的宽度234和其中的第一淋喷头组件延伸,垂直于或实质上垂 直于隔离器口 240的宽度244和其中的隔离器组件延伸,垂直于或实质上垂直于淋喷头口 250的宽度254和其中的第二淋喷头组件延伸,并且垂直于或实质上垂直于排气口 260的宽 度264和其中的排气组件延伸。
[0177] 在某些实施例中,第一淋喷头组件700、隔离器组件500、第二淋喷头组件700和排 气组件800被连贯地布置为邻近彼此并且沿着沿盖子支撑件的长度延伸的工艺路径。隔离 器组件500和排气组件800可以每个具有与工艺路径的宽度实质上相同或大于工艺路径宽 度的宽度。此外,隔离器组件500或排气组件800可以独立地具有与第一淋喷头组件700和 第二淋喷头组件700的宽度实质上相同或大于第一淋喷头组件700和第二淋喷头组件700 览度的览度。
[0178] 在一个实施方案中,淋喷头组件700独立地具有正方形的几何形状,并且隔离器 组件500和排气组件800具有正方形的几何形状。在一个实施例中,隔离器口 240的宽度 244和隔离器组件500的宽度可以延伸跨过室的内部的宽度。在另一个实施例中,排气口 260的宽度264和排气组件800的宽度可以延伸跨过室的内部的宽度。
[0179] 在某些实施方案中,淋喷头口 230的宽度234、淋喷头口 250的宽度254以及每个 淋喷头组件700的宽度可以独立地在约3英寸至约9英寸、优选约5英寸至约7英寸的范 围内,例如宽度为约6英寸。此外,淋喷头口 230的长度232、淋喷头口 250的长度252以及 每个淋喷头组件700的长度可以独立地在约3英寸至约9英寸、优选约5英寸至约7英寸 的范围内,例如长度为约6英寸。
[0180] 在其他实施方案中,隔离器口 240的宽度244以及隔离器组件500的宽度可以独 立地在约3英寸至约12英寸、优选约4英寸至约8英寸、并且更优选约5英寸至约6英寸 的范围内。此外,隔离器口 240的长度242以及隔离器组件500的长度可以独立地在约0. 5 英寸至约5英寸、优选约1英寸至约4英寸、约1. 5英寸至约2英寸的范围内。
[0181] 在其他实施方案中,排气口 260的宽度264以及排气组件800的宽度可以独立地 在约3英寸至约12英寸、优选约4英寸至约8英寸、并且更优选约5英寸至约6英寸的范 围内。此外,排气口 260的长度262以及排气组件800的长度可以独立地在约0. 5英寸至 约5英寸、优选约1英
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