外延反應器的制造方法
【技術領域】
[0001]各實施例涉及外延反應器。
【背景技術】
[0002]外延反應器分類成批量型外延反應器和單晶片處理型外延反應器，且這些單晶片處理型外延反應器主要用于制造具有200mm或更大直徑的外延晶片。
[0003]此種單晶片處理型外延反應器構造成使得一個晶片坐落在反應容器中的基座上，在這之后使得源氣體沿水平方向從反應容器的一側流至該反應容器的另一側，由此將源氣體供給至晶片的表面并且在其上生長外延層。
[0004]在單晶片處理型外延反應器中，源氣體在反應容器中的流量或流分布是用于使得在晶片的表面上生長的層厚度均勻的關鍵因素。
[0005]典型的外延反應器可包括用于將源氣體供給到反應容器中的氣體供給部分，且源氣體在反應容器中的流量或流分布可取決于從氣體供給部分供給的源氣體的流量或流分布。
[0006]通常，氣體供給部分可包括擋板，該擋板在其中具有多個孔以將源氣體供給至反應容器，以使得源氣體可在晶體的表面上均勻地流動。
【發明內容】
[0007]技術問題
[0008]各實施例提供一種外延反應器，該外延反應器能夠使得引入到反應腔室中的源氣體的損失以及其中的渦旋形成最小化，并且提高生長外延層的厚度的均勻性。
[0009]技術方案
[0010]根據一實施例，外延反應器包括:反應腔室；基座，該基座位于反應腔室中以使得晶片坐落在基座上；以及氣體流動控制器，該氣體流動控制器用于控制引入到反應腔室中的氣體流動，其中，該氣體流動控制器包括:注射帽，該注射帽具有多個出口用以分開氣體流動；注射緩沖器，該注射緩沖器具有與相應的出口相對應的第一通孔，以使得從出口排出的氣體流過第一通孔；以及擋板，該擋板具有與相應的第一通孔相對應的第二通孔，以使得流過第一通孔的氣體流過第二通孔，且每個第一通孔所具有的面積大于每個第二通孔的面積并且小于每個出口的面積。
[0011]該外延反應器可進一步包括插入件，該插入件包括多個彼此隔離的部段，以使得流過第二通孔的氣體流過這些部段，且每個第一通孔可與對應的一個部段對準。
[0012]該外延反應器可進一步包括襯套，該襯套具有階梯狀部分以將流過這些部段的氣體引導至反應腔室。
[0013]每個部段所具有的開口面積均可大于每個第一通孔的開口面積和每個第二通孔的開口面積并且小于每個出口的開口面積。
[0014]注射帽可包括至少兩個彼此隔離的部分，且其中一個出口可設置在至少兩個部分的對應一個中。
[0015]注射帽可包括形成在其一個表面中的空腔，且該空腔由側壁和底部構成，注射帽的外表面和空腔的底部之間的空腔可分隔成第一至第三部分，這些出口可設置在空腔的底部中，且注射緩沖器和擋板可按序地插入到空腔中以使得第一和第二通孔面向空腔的底部。
[0016]擋板的一個表面可與注射緩沖器相接觸，且擋板的另一表面可與注射帽的一個表面齊平。
[0017]每個第二通孔的面積與相關聯第一通孔的面積的比值可以是1:5至1:20。
[0018]與相應部段相對應的第二通孔的數量可大于與相應部段相對應的第一通孔的數量。
[0019]注射帽可分隔成兩個或更多個彼此隔離的部分，且其中一個出口可設置在兩個或更多個部分的對應一個中。
[0020]這些部段可各自與對應于相關聯的第一通孔的第二通孔對準。
[0021]與相應部段相對應的第二通孔的數量可大于與相應部段相對應的第一通孔的數量。
[0022]第一通孔可沿注射緩沖器的縱向方向間隔地設置。
[0023]第二通孔可沿擋板的縱向方向間隔地設置。
[0024]每個第一通孔均可具有100mm2至200mm 2的開口面積。
[0025]每個第二通孔均可具有10mm2至20mm 2的開口面積。
[0026]所插入的注射緩沖器和擋板的外周緣面可壓抵于空腔的內表面。
[0027]該空腔可具有類似于注射緩沖器的厚度和擋板的厚度之和的深度。
[0028]有利效果
[0029]各實施例能夠使得引入到反應腔室中的源氣體的損失以及其中的渦旋形成最小化，并且能提高生長外延層的厚度的均勻性。
【附圖說明】
[0030]圖1是示出根據一實施例的外延反應器的剖視圖。
[0031]圖2是圖1中示出的氣體供給單元的俯視圖。
[0032]圖3是圖1中示出的氣體供給單元的立體圖。
[0033]圖4是用于解釋圖1中示出的第一和第二通孔的布置的視圖。
[0034]圖5是示出在圖1中示出的一個第一通孔的尺寸的視圖。
[0035]圖6A是圖1中示出的注射帽、注塑緩沖器以及擋板的分解立體圖。
[0036]圖6B是圖1中示出的注射帽、注塑緩沖器以及擋板的組裝立體圖。
[0037]圖7是當從方向“A-B”觀察時示出圖6B的組裝狀態的截面圖。
[0038]圖8是當典型地外延反應器包括注射帽和擋板時示出源氣體流的視圖。
[0039]圖9是當一實施例的外延反應器包括注射帽、注射緩沖器以及擋板時示出源氣體流的視圖。
【具體實施方式】
[0040]現在將參照本發明的具體實施例，在附圖中示出它們的實例。應理解的是，當層(膜)、區域、圖案或元件被稱為位于另一層(膜)、區域、圖案或元件“上”或“下”時，它能直接地位于層、區域、圖案或元件上/下或者也可存在一個或多個中間元件。當元件稱為處于“上方”或“下方”時，“在元件下方”以及“在元件上方”能基于該元件被包括。
[0041]在附圖中，每個層的尺寸被放大、省略或示意地說明以便于說明和簡要起見。此夕卜，每個構成元件的尺寸并非完全地反應其實際尺寸。此外，在所有附圖中都用相同的附圖標記來表示相同或類似的部件。下文將參照附圖描述根據各個實施例的外延反應器。
[0042]圖1是示出根據一實施例的外延反應器100的剖視圖。
[0043]參見圖1，該外延反應器100可以是一個接一個地處理半導體晶片的單晶片處理型外延反應器，并且可包括由下球頂103和上球頂104構成的反應腔室105、基座120、基座支承單元125、下環130、上環135、襯套140、預加熱環150、氣體供給單元160以及氣體排放單元170。
[0044]下球頂103和上球頂104可定位成沿垂直方向彼此面對，并且各個球頂可由諸如石英玻璃之類的透明材料制成。其中發生外延反應的反應腔室105可形成在下球頂103和上球頂104之間的空間內。該反應腔室105可具有氣體引入端口 106和氣體排放端口 107，該氣體引入端口形成在該反應腔室的一側處以使得源氣體通過該進氣端口 106引入，而該氣體排放端口形成在該反應腔室的另一側以使得所引入的氣體通過該氣體排放端口 107排出。
[0045]基座120可以是具有扁平圓形形狀的支承板。該基座120可設置在反應腔室105內，且晶片W可坐落在基座120的上表面上。該基座120可由碳石墨或者其中碳石墨涂覆有碳化硅的材料制成。
[0046]基座支承單元125可設置在基座120下方以支承該基座120，并且可使得基座120在反應腔室105內垂直地運動。該基座支承單元125可包括三腳軸，該三腳軸支承該基座120的下表面。
[0047]襯套140可設置成圍繞該基座120。該襯套140可具有第一階梯狀部分142和第二階梯狀部分144，該第一階梯狀部分形成在該襯套的外周緣面的上端的一側處用以將氣體引入到反應腔室105中，而該第二階梯狀部分144形成在該襯套的外周緣面的上端的另一側處用以從反應腔室105中排出氣體。襯套140的外周緣面的上部可與基座120的上表面或者晶片W的上表面齊平。
[0048]下環130可設置成圍繞襯套140并且可具有環形形狀。下圓頂103的外周緣部分的一個端部11可壓抵于并且固定于下環130。
[0049]上環135可位于下環130上方并且可具有環形形狀。上圓頂104的外周緣部分的一個端部12可壓抵于并且固定于上環135。下環130和上環135中的每個可由石英(Si02)或者碳化娃(SiC)制成。
[0050]預加熱環150可鄰近于基座120沿著襯套140的內周緣面設置，以與基座120的上表面或者晶片W的上表面齊平。
[0051]氣體供給單元160從外部將源氣體供給到反應腔室105中。
[0052]圖2是圖1中示出的氣體供給單元160的俯視圖。圖3是圖1中示出的氣體供給單元160的分解立體圖。
[0053]參照圖2和3，氣體供給單元160可包括氣體產生部分310、多個氣體管(例如，320a、320b和320c)、氣體調節部分330a和330b以及氣體流控制器205。
[0054]氣體流控制器205 (參見圖2)包括注射帽210、注射緩沖器220、擋板230以及插入件240。
[0055]氣體產生部分310可產生源氣體。例如，源氣體可以是諸如SiHCl3、SiCl4、SiH