用于外延系统中的改进的膜均匀性的气体分配装置的制作方法

相关申请的交叉引用

本申请要求于2016年3月9日提交的题为“gasdistributionapparatusforimprovedfilmuniformityinanepitaxialsystem(用于外延系统中的改进的膜均匀性的气体分配装置)”的美国临时专利申请no.62/305,886的优先权。

本发明涉及一种用于处理半导体衬底的外延系统。具体地，本发明涉及一种导致外延系统的改进的膜均匀性的气体分配装置。

背景技术：

当施加到衬底的气体的分配不均匀时，在衬底处理中获得膜均匀性可能是困难的。气体的不均匀分配可引起膜的不均匀生长或晶体不稳定性以及其它问题。这可能导致成品缺陷，并且因此可能使得它们不可用。

气体的不均匀分配可归因于在反应系统中发生的方向流。单个气体源可以沿衬底表面的许多点提供所需的前体。但是气体在衬底表面的一个点处行进的距离可以不同于在衬底表面上的另一个位置上的行进距离。这可能是由于气体分配系统的不相等长度线。

图1示出了用于将外延膜沉积在衬底上的现有技术的气体分配系统100。气体分配系统100可以包括将基础气体提供到基础气体供给装置102的基础气体源(未示出)。基础气体供给装置102可包括气体管线和配件。气体分配系统100中的气体管线的示例可以是由制造的高纯度气体管线(316lsst，内部电抛光)。

基础气体接着可以通过基础气体供给装置102传递到延伸穿过衬底表面的基础气体分配轨道104。然后，基础气体从基础气体分配轨道104向下通过上基础气体供给管线106传递到计量阀或比例阀108，上基础气体供给管线106和计量阀或比例阀108中的7个都在图1中示出。计量阀或比例阀108可以控制基础气体到下基础气体供给管线110的流量。计量阀或比例阀108可以包括bm系列高纯度计量阀。

基础气体可以从下基础气体供给管线110到达气体注入端口112。气体注入端口112可以联接安装到腔室116上的注入凸缘114。然后，基础气体可以进入腔室116并遇到待处理的衬底。

气体分配系统100还可包括将掺杂剂气体提供到掺杂剂气体供给装置118的掺杂剂气体源。类似于基础气体供给装置102，掺杂剂气体供给装置118还可包括气体管线和配件。掺杂剂气体接着可以传递到掺杂剂气体分配轨道120，并接着传递到上掺杂剂气体供给管线122。

然后，掺杂剂气体从上掺杂剂气体供给管线122行进到计量阀或比例阀124，计量阀或比例阀124中的三个在图1中示出。计量阀或比例阀124可以控制掺杂剂气体到下掺杂剂气体供给管线126的流量。

掺杂剂气体可以从下掺杂剂气体供给管线126到达掺杂剂注入端口128。掺杂剂注入端口128可以联接安装到腔室116上的注入凸缘114。然后，掺杂剂气体可以进入腔室116并遇到待处理的衬底。

如图1所示，气体行进的距离可基于气体行进穿过哪个注入端口而不同。例如，进入居中于衬底中间的注入端口的气体可以比进入在衬底两端上的注入端口的气体行进得少得多。这可以反映在下基础气体供给管线110和下掺杂剂气体供给管线126的长度上。

所行进的距离的差异可以将自身反映在气体的流量和气体管线内的压力上。图2示出了现有技术的气体分配系统的压力图。压力图示反映位于衬底中间的气体管线130与位于衬底两端上的气体管线132相比更大的压力差。与气体管线132相比，压力差更大，气体管线130的流量可能越高。与边缘相比，这可能导致在衬底中间发生更多的沉积。

因此，需要一种以改善膜均匀性的方式分配气体的系统。

技术实现要素：

公开了一种用于获得穿过待处理的晶片的更好膜均匀性的反应系统。该反应系统可包括：反应室，该反应室保持待处理的晶片；气体源；入口气体供给管线，该入口气体供给管线构造成从气体源接收气体；多个(例如一对)对称供给装置，该对称供给装置构造成分离来自入口气体供给管线的气体流；具有多个出口端口的膨胀增压室，其中所述膨胀增压室从在所述膨胀增压室的相对两端处的所述一对对称供给装置接收气体；以及多个阀(例如，诸如针阀的比例阀)，该多个阀构造成控制气体从膨胀增压室的出口端口进入反应室的流量，其中多个阀保持在穿过多个出口端口的大致均衡压力；并且其中获得穿过晶片的大致均衡气体流。

为了总结本发明和好于现有技术的所实现的优点，本发明的某些目的和优点已经在上文中描述了。当然，应当理解，所有这些目的或优点不一定都可以根据本发明的任何具体实施例实现。因此，例如，本领域技术人员将认识到，本发明可以以实现或优化如本文教导或建议的一个优点或一组优点的方式来实施或进行，而不一定实现如本文可教导或建议的其它目的或优点。

所有这些实施方案都意味着在本文所公开的本发明的范围内。对于本领域技术人员来说，从以下参考附图的某些实施例的详细描述中，这些和其它实施例将变得显而易见，本发明不限于所公开的任何具体实施例或多个实施例。

附图说明

专利或申请文件包含至少一张彩色图。具有彩色图或多个彩色图的该专利或专利申请公开的副本将由办公室根据请求并支付必要的费用提供。

下面参照某些实施例的附图描述本文公开的本发明的这些和其它特征、方面和优点，附图旨在说明而不是限制本发明。

图1示出了现有技术的气体分配系统。

图2示出了现有技术的气体分配系统的压力图示。

图3示出了根据本发明的至少一个实施例的气体分配系统部件的视图。

图4示出了根据本发明的至少一个实施例的气体分配系统。

图5示出了根据本发明的至少一个实施例的气体分配系统的压力图示。

图6示出了根据本发明的至少一个实施例的气体分配系统的部件。

应当理解，附图中的元件是为了简单和清楚而示出的，并且不一定按比例绘制。例如，附图中的一些元件的尺寸可以相对于其他元件被放大，以帮助提高对本发明的所示实施例的理解。

具体实施方式

虽然下面公开了某些实施例和示例，但是本领域技术人员应该理解，本发明延伸超出具体公开的实施例和/或本发明的使用及其明显的修改和等同物。因此，意味着，所公开的本发明的范围不应受到下面描述的具体公开实施例的限制。

本发明的实施例涉及在衬底上产生更均匀的气体流。这可以通过均衡穿过衬底的气流压力来实现。

图3示出了根据本发明的至少一个实施例的气体分配系统200。气体分配系统200可以包括将基础气体提供到基础气体供给装置202的基础气体源。基础气体供给装置202可包括气体管线、弯管和配件。气体分配系统200中的气体管线的示例可以是由制造的高纯度气体管线(316lsst，内部电抛光)。

基础气体供给装置202可将气体提供到气体集管204中。气体集管204可以构造成均衡穿过衬底的基础气体的压力，并接着将基础气体传递到一组配量或计量阀206。计量阀或比例阀206(例如，针阀)可以控制基础气体到下基础气体供给管线208的流量。计量阀或比例阀206可包括例如bm系列高纯度计量阀。

基础气体可以从下基础气体供给管线208到达气体注入端口，如前面所述。气体注入端口可以联接安装到腔室上的注入凸缘。然后，基础气体可以进入腔室并遇到待处理的衬底。

在本发明的至少一个实施例中，可能的是，多个下基础气体供给管线208可以将气体提供到与气体集管204分开的第二下气体集管中。基础气体可以从第二下部气体集管通过一组注射凸缘进入腔室。

气体分配系统200还可包括将掺杂剂气体提供到掺杂剂气体供给装置210的掺杂剂气体源。类似于基础气体供给装置202，掺杂剂气体供给装置210还可包括气体管线和配件。掺杂剂气体接着可以传递到掺杂剂气体分配轨道212，并接着传递到上掺杂剂气体供给管线214。

然后，掺杂剂气体从上掺杂剂气体供给管线214行进到计量阀或比例阀216(例如，针阀)，计量阀或比例阀216中的三个在图3中示出。计量阀或比例阀216可以控制掺杂剂气体到下掺杂剂气体供给管线218的流量。

掺杂剂气体可以从下掺杂剂气体供给管线218到达掺杂剂注入端口。掺杂剂注入端口可以联接安装到腔室上的注入凸缘。然后，掺杂剂可以进入腔室并遇到待处理的衬底。

图4提供了根据本发明的至少一个实施例的气体集管204的放大视图。气体集管204可以包括单个基础气体供给装置250。单个基础气体供给装置250可以位于气体集管204的中线处。通过相应地定位单个基础气体供给装置250，气体流均分到一组对称供给装置252中可以发生。

对称供给装置252将基础气体传递到膨胀增压室254。对称供给装置252可以构造成保持均衡的压力并且流入膨胀增压室254的相对两端。一旦在膨胀增压室254内流动，基础气体可以驻留在膨胀增压室254内并且获得均衡的压力。

基础气体可以接着从膨胀增压室254流到上基础气体供给管线256。来自膨胀增压室的基础气体的流量可以用一组针型比例阀(图4中未示出)控制。针型比例阀可以是例如由制造的计量针型阀或调节针型阀设计。针型比例阀可以构造成产生限制以抵消穿过膨胀增压室中的开口的气体的阶式流动。由针型比例阀施加的限制的结果是，在每个供给端口处的压力/流量与上基础气体供给管线256的压力/流量匹配。

由于基础气体流的伯努利效应的影响，压力差可能存在于现有技术的输送系统中。图5示出了压力差可以减小到的程度。利用集管和基础气体供给管线202的设计，当气体沿对称供给装置252向膨胀增压室254流动时，伯努利效应可在三通之后减小。膨胀增压室254的容积可以设计成当其膨胀成填充容积以继续其到晶片的流动路径时，减小气体速度。由于膨胀增压室和速度降低的结果，可以从增压室流过下基础气体供给管线208的基础气体变得均衡。基础气体供给管线208接着可以通过使用计量阀或比例阀206对单独流量进行精细调节，以经由下基础气体供给管线208均衡穿过晶片(衬底)表面的气体分配。

根据本发明的至少一个实施例，气体分配块300可以用于替代下基础气体供给管线。图6示出了气体分配块300。气体分配块300可以包括安装到单块306上的多个基础气体计量(例如针)阀302和多个掺杂剂气体计量(例如针)阀304。

单块306可使得不一定需要其长度可不相等的下基础气体供给管线。通过消除不相等长度的下基础气体供给管线，基础气体计量阀302和掺杂剂气体计量阀304可以表面安装，并且可以用于提供基础气体分配的更高分辨率控制。因此，可以减少阀与注入凸缘之间的传导路径。

所示出和描述的具体实施方式说明本发明及其最佳模式，并且不旨在以任何方式另外限制方面和实施方式的范围。实际上，为了简洁起见，系统的常规制造、连接、制备和其它功能方面可以不详细描述。此外，各图中所示的连接线旨在表示各种元件之间的示例性功能关系和/或物理联接。许多替代或附加的功能关系或物理连接可以存在于实际系统中，和/或可以不存在于某些实施例中。

应当理解，本文所描述的构型和/或方法性质上是示例性的，并且这些具体实施例或示例不应被认为是限制性的，因为许多变化是可能的。本文所描述的具体例程或方法可以表示任何数量的处理策略中的一个或多个。因此，所示的各种动作可以按照所示的顺序，按照其他顺序执行，或者在某些情况下被省略。

本发明的主题包括本文所公开的各种过程、系统和构型以及其它特征、功能、动作和/或性质的所有新颖和非显而易见的组合和子组合，以及其任何和所有等同物。