线性批量化学气相沉积系统技术方案

在此描述了一种线性批量CVD系统，该系统包括一个沉积室、一个或多个基底托架、多个气体喷射器以及一个加热系统。每个基底托架都置于该沉积室中并且具有至少一个被配置成接收一个基底的接收座。这些基底托架被配置成将多个基底以一个线性配置的方式保持。每个气体喷射器都包括一个端口，该端口被配置成横过一个或多个这些基底以一种均匀分布的方式来供应一种气体。该加热系统包括至少一个加热元件和用于均匀地控制这些基底的温度的一个加热控制模块。这个系统适用于对多个基底的高容量CVD处理。这个沉积室的窄宽度使前驱气体在这些基底上沿该反应室的长度能够均匀地分布，并且与常规的沉积室相比，允许对更多数量的基底进行处理。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】线性批量化学气相沉积系统相关申请本申请要求于2010年5月25日提交并且标题为“线性批量化学气相沉积系统(Linear Batch Chemical Vapor Deposition System) ” 的美国专利申请序号 No. 12/787, 082的较早申请日的权益，将该美国专利申请的整体通过引用结合在此。
本专利技术总体上涉及一种用于化学气相沉积系统的方法及系统。更具体来说，本专利技术涉及一种用于对基底进行线性批量处理的化学气相沉积系统。
技术介绍
化学气相沉积(CVD)是常用于将半导体的、电介质的、金属的以及其他薄膜沉积到一个基底的表面上的一种方法。在一种普通的CVD技术中，将一种或多种前驱分子(各自以气相的形式)引入到包括该基底的一个处理室中。通过增加能量来启动或增强这些前驱气体在该基底表面上的反应。例如，可以通过提高该基底的表面温度或通过使该表面暴露于等离子体放电或紫外线(UV)辐射源来增加该能量。通过以气相形式发生的CVD反应沉积的膜的品质显著地取决于这些前驱气体在该基底上的均匀性。该基底表面附近的非均匀气体能产生不令人满意的薄膜均匀性，并且能由于该表面上的多个特征(例如，台阶和通孔)而导致阴影假象。对晶片以及其他基底的高容量处理受到用于CVD处理的已知系统和方法的限制。通常使用多个复杂的旋转机构， 而常规反应室的大小限制了每个CVD处理批次的基底数量。
技术实现思路
在一个方面，本专利技术的特征为一个线性批量CVD系统，该系统包括一个沉积室、至少一个基底托架、多个气体喷射器、以及一个加热系统。每个基底托架被置于该沉积室中并且具有被配置成接收一个基底的至少一个接收座。这一个或多个基底托架被配置成将多个基底以一个线性配置的方式保持。每个气体喷射器都包括一个端口，该端口被配置成横过这些基底中的一个或多个以均匀分布的方式供应一种气体。该加热系统包括至少一个加热元件和用于均匀地控制这些基底的温度的一个加热控制模块。在另一个方面,本专利技术的特征为一种用于CVD处理的方法。这种方法包括使一个沉积室装载有呈一个线性配置的多个基底并且使这些基底各自围绕一条基底轴线旋转。将每个基底加热到一个温度，该温度与呈该线性配置的其他这些基底中的每一个的温度基本上相等。横过这些基底中的每一个以均匀分布的方式供应了多种气体，这样使得沉积在这些基底中的每一个上的薄膜的厚度和成分与沉积在其他这些基底中的每一个上的薄膜的厚度和成分基本上相等。附图说明通过结合附图参阅以下描述可以更好地理解本专利技术的上述以及另外的优点，这些附图中，在不同的图中类似的数字表示类似的结构元件和特征。为清楚起见，在每个图中可能不是每个元件都有标号。这些图不必是按比例的，而是将重点放在展示本专利技术的原理。图I展示了本领域中已知的一个CVD反应室。图2展示了图I的晶片托架。图3A和图3B分别示出了根据本专利技术的一个线性批量CVD系统的一个实施方案的俯视图和侧视图。图4A示出了穿过图3A和图3B的基底托架的这些接收座之一的截面图。图4B示出了根据本专利技术的另一个实施方案的一个替代性基底托架的截面图。图4C是示出了这些晶片围绕一条基底轴线旋转的图4B的基底托架的俯视图。图5是根据本专利技术的一个实施方案的穿过一个晶片和基底托架的截面图，该截面图示出了以一种垂直配置的方式安排的两个喷射器端口的侧视图。图6不出了根据本专利技术的一个实施方案的多个喷射器端口的一种安排的俯视图。图7示出了根据本专利技术的另一个实施方案的多个喷射器端口的一种安排的俯视图。图8A、图8B以及图8C示出了根据本专利技术的另一个实施方案的在不同位置处的多个喷射器端口的一种安排的俯视图。图9示出了根据本专利技术的另一个实施方案的多个喷射器端口的一种配置。图10示出了根据本专利技术的一个实施方案的多个喷射器嘴的俯视图。具体实施方式本专利技术的方法的步骤可以按照具有可操作的结果的任何顺序进行并且除非另有说明，否则两个或更多个步骤可以同时进行。此外，本专利技术的系统和方法可以包括任何所描述实施方案或所描述实施方案的呈一种可操作方式的组合。本专利技术的传授内容涉及用于反应性气相处理，例如，CVD、M0CVD以及卤化物气相外延(HVPE)工艺的系统和方法。在对半导体材料的常规反应性气相处理中，多个半导体晶片被安装在一个反应室内部的一个托架中。一个气体分布喷射器被配置成面向该托架。这个喷射器典型地包括接收多种气体或气体组合的多个进气口。这些喷射器将这些气体或气体的组合引向该反应室。喷射器常见地包括呈一种图案安排的多个喷淋头装置，该图案使得这些前驱气体能够尽可能地接近每个晶片表面而反应以使这些反应过程的效率以及表面上的外延生长最大化。一些气体分布喷射器包括用于在该CVD工艺期间协助提供一种层流空气流的一个护罩。一种或多种载气可以用来协助产生并维持这种层流空气流。这些载气不与这些前驱气体发生反应并且在其他方面不影响该CVD工艺。一个典型的气体分布喷射器将这些前驱气体从这些进气口引导到该反应室的对晶片进行处理的多个目标区域中。例如，在一些 MOCVD过程中，该气体分布喷射器将包括金属有机物和氢化物的前驱气体的组合引入到该反应室中。将一种载气(例如，氢气或氮气)或一种惰性气体(例如，氩气或氦气)通过喷射器引入到该室中以帮助在这些晶片上维持一种层流。这些前驱气体在该室内部混合并发生反应，从而在这些晶片上形成一个薄膜。在MOCVD和HVPE过程中，这些晶片典型地被维持一个升高的温度，并且这些前驱气体在被引入到该反应室中时典型地维持在一个较低的温度。当这些前驱气体经过这些较热的晶片时，这些前驱气体的温度以及因此它们可用于反应的能量增加了。在图I中示出了一个常见类型的CVD反应室10。室10包括在图2中以无载 (unpopulated)状态更详细地示出的一个盘形晶片托架14。托架14具有多个凹座18或被安排成使一个或多个晶片22保持在一个顶表面上的多个其他结构特征。在CVD处理过程中，托架14围绕垂直于该晶片轴承表面而延伸的一条垂直轴线(虚线26)旋转，并且每个晶片22都围绕以晶片表面为中心并与其垂直的一条晶片轴线旋转，以便实现行星式移动。 托架14和晶片22的旋转改进了所沉积材料的均匀性。在旋转过程中，这些前驱气体从托架14上方的一个流体进口元件30被引入到反应室10中。这些流动的气体朝向晶片22向下通过，优选以层状活塞流的形式。当这些气体靠近该旋转的托架14时，粘滞曳力迫使这些气体进入到围绕轴线26旋转的状态。因此，在托架表面和晶片22附近的一个边界区域中，这些气体围绕轴线26并且朝向托架14的边缘向外流动这些气体经过该托架边缘并且然后朝向一个或多个排气口向下流动。典型地，使用一系列不同的前驱气体(在某些情况下，不同的晶片温度)进行MOCVD过程，以便沉积各自具有不同组成的多个不同的层以形成一个装置。CVD工艺典型地被限制于批次容量。例如，一般来说很难在一个常规的CVD反应室 (例如，图I中的室10)中对于所有的基底实现所沉积的薄膜的均匀性，特别是当反应室的大小增加以允许对更多的基底进行处理或以容纳较大的基底时。用于CVD处理的常规系统及方法通常不足以支持对多个晶片和其他基底的高容量处理而不牺牲所沉积薄膜的均匀性或不要求冗余设备。本专利技术的系统及方法适用于对多个本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：P·斯费尔拉佐，
申请(专利权)人：艾文达技术股份有限公司，
类型：
国别省市：