用于气体注射和控制的方法、组件和系统与流程

本公开总体涉及用于形成电子器件的方法和系统。更具体地，本公开涉及适于在衬底处理期间气体注射的方法和系统。

背景技术：

1、气相反应器，例如化学气相沉积(cvd)反应器等，可用于多种应用，包括在衬底表面上沉积和蚀刻材料，以及清洁衬底表面。例如，气相反应器可用于在衬底上沉积外延层以形成器件，例如半导体器件、平板显示器件、光伏器件、微机电系统(mems)等。

2、典型的气相外延反应器系统包括包含反应室的反应器、与反应室流体联接的一个或多个前体和/或反应物气体源、与反应室流体联接的一个或多个载气和/或吹扫气体源、向反应室输送气体(例如前体/反应物气体和/或载气/吹扫气体)的气体注射系统、保持和加热衬底的基座以及与反应室流体联接的排气源。此外，外延反应器系统可以包括一个或多个加热器(例如灯)和/或温度测量装置(例如热电偶)。

3、在沉积过程中，例如外延沉积，特别是在掺杂或多组分膜的沉积过程中，通常希望控制膜性质，例如沉积膜到衬底远边缘(例如半径的外部约5％至约15％)的厚度和构成。对于典型的方法和系统，这种控制可能是困难的。因此，需要改进的方法和系统。

4、本部分中阐述的任何讨论，包括对问题和解决方案的讨论，已经包括在本公开中，仅仅是为了提供本公开的背景，并且不应被认为是承认任何或所有的讨论在本发明被做出时是已知的，或者构成现有技术。

技术实现思路

1、本
技术实现要素：
可以简化的形式介绍一些概念，这将在下面进一步详细描述。本发明内容不旨在必要地标识所要求保护的主题的关键特征或必要特征，也不旨在用于限制所要求保护的主题的范围。

2、本公开的各种实施例涉及适用于在衬底表面上沉积材料和/或其他过程的改进的方法和系统。虽然下文更详细地讨论了本公开的各种实施例解决现有系统和方法的缺点的方式，但总体而言，本公开的各种实施例提供了可以用于例如以更可控的方式沉积外延材料的方法和系统。例如，在处理衬底时，示例性方法可用于减少和控制衬底远边缘处的上滚和/或下滚。本公开的示例可以提供膜厚度、成分等的改善的均匀性。

3、如下文更详细描述，根据本公开的示例，公开了利用设置在基座环上的注射器管和注射器端口的气体注射。这种气体注射可以提供更多的控制，或者有助于在衬底的外边缘上获得过程(例如沉积和/或蚀刻)所需的流动轮廓，否则在该外边缘上可能会发生像上滚和下滚这样的问题。这种气体注射还可以在减少沉积或蚀刻的膜的不均匀性和/或提供期望的流动轮廓方面提供显著的优势。

4、结合外延膜(例如硅锗膜)或其他生长层或沉积层的形成来方便地描述本发明的示例。然而，除非另有说明，否则本公开的示例不限于此。

5、根据本公开的附加实施例，提供了一种基座环组件。示例性基座环组件包括基座环和至少一个注射器管。示例性基座环包括顶表面、底表面、第一边缘、第二边缘和基座环内部的基座开口。根据实施例的示例，第一边缘可以包括延伸到基座环内的第一注射器腔的开口。根据实施例的示例，顶表面可以包括以第一注射角从顶表面延伸到第一注射器腔的第一注射器端口。基座开口可以横跨在顶表面和底表面之间。根据附加实施例，第一注射器管可以至少部分地设置在第一注射器腔内。

6、根据附加实施例的示例，第一注射角可以在约25度和65度之间。根据实施例的示例，第一注射器端口长度在约5毫米和约20毫米之间。根据实施例的示例，基座环组件可以进一步包括至少部分设置在基座开口内的可旋转基座。根据实施例的示例，第一注射器管可以包括在第一注射器管的壁内的第一孔。第一孔可以与第一注射器端口流体连通。根据实施例的示例，孔可以包括大于第一注射角的开度角。根据进一步示例性实施例，基座环可以包括第二注射器腔和设置在其中的第二注射器管。根据实施例的示例，第一和/或第二注射器管可以包括石英。

7、根据本公开的附加实施例，提供了一种反应器系统。反应器系统包括反应器，其包括反应室和设置在反应器内的基座环组件。该基座环组件可以是如上所述和本文别处所述的相同基座环组件。

8、根据实施例的示例，反应器系统包括至少部分设置在基座开口内的可旋转基座。根据实施例的示例，反应器系统还包括设置在可旋转基座内的热电偶。热电偶可用于测量可旋转基座的温度。根据实施例的示例，反应器系统还包括排气凸缘，并且其中第一和/或第二注射器管的近端部分设置在排气凸缘内。根据实施例的示例，反应器系统包括注射凸缘，其中注射凸缘在反应室的第一端引入气体，并且其中第一注射器管的气体入口在反应室的第二端。

9、根据实施例的示例，反应器系统包括多个注射器端口。根据实施例的示例，第一注射器管包括第一孔，其配置成提供基本垂直于从反应室入口流向反应室出口的处理气体流的气体。第一孔可以与第一注射器端口和第一注射器管的气体入口流体连通。根据实施例的示例，反应器系统还可以包括与注射凸缘和第一注射器端口流体连通的前体源，用于将前体引入到反应室。示例性前体可以包括含硅前体、含锗前体、含掺杂剂前体和蚀刻剂中的一种或多种。

10、根据本公开的附加实施例，提供了一种方法。示例性方法包括在反应器系统的反应室内提供衬底，其中反应器系统包括如上所述或本文其他地方所述的基座环组件。根据实施例的示例，该方法还包括使气体流过第一注射器管。气体可以是含硅前体、含锗前体和含掺杂剂前体中的一种或多种。

11、根据实施例的示例，该方法还包括测量基座的温度(例如使用设置在基座内的一个或多个热电偶或高温计)。根据实施例的示例，该方法可以进一步包括基于基座的测量温度或基于过程温度来控制气体的流量。根据这些实施例的其他示例，反应器系统还可以包括与注射凸缘和第一注射器端口流体连通的前体、掺杂剂和/或蚀刻剂源，用于将相应的前体、掺杂剂和/或蚀刻剂引入到反应室，并且该方法还可以包括使相应的前体、掺杂剂和/或蚀刻剂通过注射凸缘和注射器端口流入反应室。

12、通过参考附图对某些实施例的以下详细描述，这些和其他实施例对于本领域技术人员来说将变得显而易见；本发明不限于所公开的任何特定实施例。

技术特征：

1.一种基座环组件，包括：

2.根据权利要求1所述的基座环组件，其中，所述第一注射器管包括石英。

3.根据权利要求1所述的基座环组件，其中，所述基座环包括第二注射器腔，并且其中，所述基座环组件包括设置在其中的第二注射器管。

4.根据权利要求1所述的基座环组件，其中，所述第一注射角在约25度和约65度之间。

5.根据权利要求1所述的基座环组件，其中，所述第一注射器端口具有介于约5毫米和约20毫米之间的第一注射器端口长度。

6.根据权利要求1所述的基座环组件，还包括至少部分地设置在所述基座开口内的可旋转基座。

7.根据权利要求1所述的基座环组件，其中，所述第一注射器管包括位于第一注射器管的壁内的第一孔。

8.根据权利要求7所述的基座环组件，其中，所述第一孔与所述第一注射器端口流体连通。

9.根据权利要求1所述的基座环组件，其中，所述第一孔的开度角大于所述第一注射角。

10.一种反应器系统，包括：

11.根据权利要求10所述的反应器系统，其中，所述反应器系统还包括设置在所述可旋转基座内的热电偶。

12.根据权利要求10所述的反应器系统，其中，所述反应器系统还包括排气凸缘，并且其中，所述第一注射器管的近端部分设置在排气凸缘内。

13.根据权利要求10所述的反应器系统，其中，所述第一注射器管包括石英。

14.根据权利要求10所述的反应器系统，还包括注射凸缘，其中注射凸缘在反应室或反应器的第一端引入气体，并且其中，所述第一注射器管的气体入口在反应室的第二端。

15.根据权利要求10所述的反应器系统，包括多个注射器端口。

16.根据权利要求10所述的反应器系统，其中，所述第一注射器管包括第一孔，其配置为提供基本垂直于从反应室入口流向反应室出口的处理气体流的气体。

17.根据权利要求16所述的反应器系统，其中，所述第一孔与所述第一注射器端口流体连通。

18.根据权利要求10所述的反应器系统，其中，所述反应器系统还包括与所述注射凸缘和第一注射器端口流体连通的前体源，用于将前体引入到所述反应室。

19.一种方法，包括以下步骤：

20.根据权利要求19所述的方法，其中，所述反应器系统还包括设置在基座内的热电偶，并且所述方法还包括测量基座的温度。

21.根据权利要求20所述的方法，其中，所述方法还包括控制所述第一注射器管内的气体流量。

22.根据权利要求19所述的方法，其中，所述气体是含硅前体、含锗前体和含掺杂剂前体中的一种或多种。

23.根据权利要求19所述的方法，其中，所述反应器系统还包括与所述注射凸缘和第一注射器端口流体连通的前体源，用于将前体引入到所述反应室，并且其中，所述方法还包括使前体通过所述注射凸缘和注射器端口流入反应室。

技术总结
公开了适用于气相过程的方法、系统和组件。示例性组件包括基座环和至少一个注射器管。注射器管可以设置在基座环内，以向衬底的外围区域提供气体。方法、系统和组件可用于获得衬底表面上材料的期望(例如成分和/或厚度)轮廓。

技术研发人员：高培培,王文涛,叶瀚,K·周,F·高,林兴
受保护的技术使用者：ASM IP私人控股有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/4