化学气相沉积装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种化学气相沉积装置包括反应器、气体供应槽以及抽气系统，反应器为管状且具有第一开口以及第二开口，气体供应槽透过控制阀连接第一开口以及第二开口以提供气体至反应器，抽气系统透过控制阀连接第一开口以及第二开口以将提供至反应器中的气体抽出，反应器中的气流可以交替流动方向的方式来操作。本发明专利技术另提供一种化学气相沉积的方法，包括将基板放置在上述化学气相沉积装置的反应器中，由气体供应槽提供气体至反应器进行反应，以在基板上形成薄膜。基板上形成薄膜。基板上形成薄膜。

【技术实现步骤摘要】
化学气相沉积装置及方法


[0001]本专利技术涉及一种化学气相沉积技术，且尤其是涉及一种化学气相沉积装置及方法。

技术介绍

[0002]以化学气相沉积法(chemical vapor deposition，CVD)制作的碳化硅(CVD
‑
SiC)凭借其高纯度及本身耐腐蚀、耐磨耗、耐热冲击等安定的化学特性，可提供用于半导体制造设备所需的零件耗材，或半导体工艺的测试芯片(dummy wafer)的使用。
[0003]一般使用化学气相沉积法在大面积的基材上制作碳化硅薄膜时，常采用可以容纳上述基材的反应器，并将其放置在反应器底部，通过上方的气体分散喷头(shower head)将原料气体导入反应器后加热至约1000℃～1400℃使原料反应并在基材上形成碳化硅薄膜。这种类型的生产方式大部分都采用固定原料在反应器内的滞留时间，以获得均匀的薄膜沉积。因此原料实际反应转化成薄膜的摩尔转化率一般较低，是目前生产成本过高的主要原因之一。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供一种化学气相沉积装置，透过使反应器中的气体流动方向可以交替改变，得以提高原料转化成薄膜的摩尔转化率，又能获得均匀的薄膜沉积区域。
[0005]本专利技术另提供一种化学气相沉积方法，透过上述化学气相沉积装置进行反应温度以及气体在反应器内的滞留时间的调控，得以提高原料转化成薄膜的摩尔转化率，又能获得均匀的薄膜区域。
[0006]本专利技术的化学气相沉积装置包括反应器、气体供应槽以及抽气系统，所述反应器为管状且具有沿着轴向相对设置的第一开口以及第二开口，所述气体供应槽透过第一控制阀连接所述第一开口，以及透过第二控制阀连接所述第二开口，以提供气体至所述反应器。所述抽气系统透过第三控制阀连接所述第二开口，以及透过第四控制阀连接所述第一开口，以将提供至所述反应器中的所述气体抽出。所述第一控制阀与所述第三控制阀开启期间，关闭所述第二控制阀与所述第四控制阀，使所述气体由所述第一开口流入所述反应器并从所述第二开口流出。所述第二控制阀与所述第四控制阀开启期间，关闭所述第一控制阀与所述第三控制阀，使所述气体由所述第二开口流入所述反应器并从所述第一开口流出，使得所述反应器中的所述气体流动方向可以交替改变。
[0007]在本专利技术的一实施例中，上述反应器的长度与直径的比例在1～20之间。
[0008]在本专利技术的一实施例中，上述化学气相沉积装置还包括加热板，沿着上述反应器的管壁内设置。
[0009]在本专利技术的一实施例中，上述化学气相沉积装置还包括流量控制器，设置在上述气体供应槽与上述反应器之间，控制上述气体提供至上述反应器的流量。
[0010]在本专利技术的一实施例中，上述化学气相沉积装置还包括第一压力传感装置，设置
在上述反应器中，以测量上述反应器内的压力。
[0011]在本专利技术的一实施例中，上述化学气相沉积装置还包括第二压力传感装置，设置在上述气体供应槽与上述反应器之间，以测量上述气体供应槽提供的上述气体的压力。
[0012]本专利技术的化学气相沉积的方法包括将基板放置在如上述的化学气相沉积装置的反应器中，以及由气体供应槽提供气体至所述反应器进行反应，以在所述基板上形成薄膜。
[0013]在本专利技术的另一实施例中，进行上述反应的方法包括加热上述反应器。
[0014]在本专利技术的另一实施例中，上述薄膜的材料为碳化硅，则加热上述反应器的温度为950℃至1050℃之间。
[0015]在本专利技术的另一实施例中，上述气体在上述反应器中的滞留时间为0.27秒至0.50秒之间。
[0016]在本专利技术的另一实施例中，在上述基板上形成上述薄膜后，还包括进行退火工艺。
[0017]在本专利技术的另一实施例中，进行上述反应的方法包括同时提高上述气体的流速或增加上述反应器中的压力。
[0018]在本专利技术的另一实施例中，上述薄膜的材料为碳化硅，则上述反应器中的压力为1～30Torr。
[0019]在本专利技术的另一实施例中，上述薄膜的材料为碳化硅，则上述气体包括甲基三氯硅烷、氢气以及氩气，且所述氢气对甲基三氯硅烷的流量比为6.4:1至30:1之间。
[0020]基于上述，本专利技术的化学气相沉积装置透过使反应器中的气体流动方向可以交替改变，提高原料转化成薄膜的摩尔转化率，并获得均匀的薄膜沉积区域。此外，本专利技术的化学气相沉积方法透过上述化学气相沉积装置进行反应温度以及气体在反应器内滞留时间的调控，来提高原料转化成薄膜的摩尔转化率，并获得均匀的薄膜沉积区域。
[0021]为让本专利技术的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附图式做详细说明如下。
附图说明
[0022]图1是依照本专利技术一实施例的一种化学气相沉积装置的示意图。
[0023]图2是图1中的反应器的放大示意图。
[0024]图3是本专利技术的实验1的反应器中的温度分布图。
[0025]图4是本专利技术的实验2的薄膜沉积速率分布图。
[0026]图5是本专利技术的实验3的薄膜沉积速率分布图。
[0027]图6是本专利技术的实验4的薄膜沉积速率分布图。
[0028]图7是本专利技术的实验5的薄膜沉积速率分布图。
[0029]图8A及图8B是本专利技术的实验6为反应器温度在1000℃时不同反应滞留时间点所成长的薄膜的截面的扫描式电子显微镜影像。
[0030]图9是本专利技术的实验7为反应器温度在1000℃时不同反应滞留时间点所成长的薄膜C/Si组成比变化关系图。
[0031]图10是本专利技术的实验8为在不同反应温度下成长的薄膜C/Si组成比变化关系图。
[0032]附图标号说明
[0033]100:化学气相沉积装置；
[0034]101:第一控制阀；
[0035]102:第二控制阀；
[0036]103:第三控制阀；
[0037]104:第四控制阀；
[0038]110:反应器；
[0039]111:第一开口；
[0040]112:第二开口；
[0041]120:气体供应槽；
[0042]121:甲基三氯硅烷供应槽；
[0043]122:氢气气体供应槽；
[0044]123:氩气气体供应槽；
[0045]130:抽气系统；
[0046]140:流量控制器；
[0047]151:第一压力传感装置；
[0048]152:第二压力传感装置；
[0049]200:基板；
[0050]L:长度；
[0051]R:直径。
具体实施方式
[0052]以下内容提供许多不同的实施方式或实施例，用于实施本专利技术的不同特征。而且，这些实施例仅为示范例，并不用来限制本专利技术的范围与应用。再者，为了清楚起见，各区域或结构组件的相对尺寸(如长度、厚度、间距等)及相对位置可能缩小或放大。另外，在各图式中使用相似或相同的附图标号表示相似或相同组件或特本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种化学气相沉积装置，其特征在于，包括：反应器，为管状且具有沿着轴向相对设置的第一开口以及第二开口；气体供应槽，透过第一控制阀连接所述第一开口，以及透过第二控制阀连接所述第二开口，以提供气体至所述反应器；以及抽气系统，透过第三控制阀连接所述第二开口，以及透过第四控制阀连接所述第一开口，以将提供至所述反应器中的所述气体抽出，其中所述第一控制阀与所述第三控制阀开启期间，关闭所述第二控制阀与所述第四控制阀，使所述气体由所述第一开口流入所述反应器并从所述第二开口流出，其中所述第二控制阀与所述第四控制阀开启期间，关闭所述第一控制阀与所述第三控制阀，使所述气体由所述第二开口流入所述反应器并从所述第一开口流出，使得所述反应器中的所述气体具有流动方向可交替的功能。2.根据权利要求1所述的化学气相沉积装置，其特征在于，所述反应器的长度与直径的比例在1～20之间。3.根据权利要求1所述的化学气相沉积装置，其特征在于，还包括加热板，沿着所述反应器的管壁内设置。4.根据权利要求1所述的化学气相沉积装置，其特征在于，还包括流量控制器，设置在所述气体供应槽与所述反应器之间，控制所述气体提供至所述反应器的流量。5.根据权利要求1所述的化学气相沉积装置，其特征在于，还包括第一压力传感装置，设置在所述反应器中，以测量所述反应器内的压力。6.根据权利要求1所述的化学气相沉积装置，其特征在于，还包括第二...

【专利技术属性】
技术研发人员：洪儒生，
申请(专利权)人：力拓半导体股份有限公司，
类型：发明
国别省市：