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TW202432886A - 具有可調式排氣元件之用於將SiC層沉積在基板上的裝置 - Google Patents

具有可調式排氣元件之用於將SiC層沉積在基板上的裝置 Download PDF

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TW202432886A
TW202432886A TW112146212A TW112146212A TW202432886A TW 202432886 A TW202432886 A TW 202432886A TW 112146212 A TW112146212 A TW 112146212A TW 112146212 A TW112146212 A TW 112146212A TW 202432886 A TW202432886 A TW 202432886A
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carrier
outlet
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TW112146212A
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Inventor
菲利普 亨斯
Original Assignee
德商愛思強歐洲公司
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Abstract

本發明係有關於一種用於將層沉積在基板(1)上的裝置，其中，藉由氣體入口構件(3)將第一氣流送入達到製程溫度之製程室(2)中，此第一氣流沿流動方向(S1)流經在水平平面中延伸且可被加熱裝置(26)加熱的基板座(5)之承載基板(1)的載位(4)，此第一氣流包含一種或多種反應性氣體，其分解產物形成層，此裝置具有用於將第二氣流送入製程室(2)中的出氣口(6、6')，其佈置在氣體入口構件(3)下游及載位(4)上游之相對於載位(4)的定義位置處，此第二氣流包含至少一種影響層組成或層內之摻雜劑濃度的反應性氣體，其中，出氣口(6、6')相對於載位(4)的位置可進行調整。

Description

具有可調式排氣元件之用於將SiC層沉積在基板上的裝置
本發明係有關於一種用於將層沉積在基板上的裝置，其中，藉由氣體入口構件將第一氣流送入達到製程溫度之製程室中。該氣流沿流動方向以層流的方式均勻地流經基板座之承載該基板的載位，其中，流線可相互平行延伸或相對於中心沿徑向延伸。該第一氣流包含一種或多種反應性氣體，其分解產物形成待沉積於基板上之層。用於將第二氣流送入製程室中的出氣口佈置在該氣體入口構件下游及該載位上游之相對於該載位的定義位置處。
DE 10 2018 124 957 A1描述過此種裝置。除用於送入第一氣流之氣體入口構件外，此裝置亦具有另一出氣口，其佈置在氣體入口構件與基板座中的載位之間。透過此出氣口將可獨立於第一氣流進行調節的第二氣流送入製程室中。第二氣流包含吹掃氣體並且實質上用於稀釋第一氣流。每個出氣口皆與一個排氣通道連通，其中，每個出氣口皆連通一個穿過基板座之單獨的饋送管線。
DE 10 2021 103 245 A1中揭露過一種佈置在氣體入口構件周圍的環形體。此環形體放置於氣體入口構件與基板座上之承載基板的載位之間並且應防止在氣體入口構件與基板之間的區域中形成寄生覆層。
在實踐中，先前技術中的基板座覆有覆蓋元件。由於在DE 10 2018 124 957 A1中係透過由基板座形成之出氣口送入第二氣流，此舉致使第二氣流在覆蓋元件下方不受控制地擴散。為改變出氣口相對於載位的位置，需要更換整個基板座。此外，通向各出氣口之單獨的氣體饋送管線亦使將第二氣流均勻地送入反應器腔室更為困難。
US 2018/0209043 A1及US 5,084,126 A亦屬於先前技術。
本發明之目的在於，以有利於使用的方式進一步改良同類型之前述裝置並擴大其應用範圍，特別是選擇性地局部影響沉積在基板上之層內的層組成及摻雜劑濃度。
該目的透過申請專利範圍中所給出的發明而達成，其中，附屬項不僅為並列請求項中所給出的發明之有利的進一步方案，而且亦為該目的之獨創性解決方案。
在先前技術中，係透過由基板座形成的出氣口將第二氣流送入CVD反應器之位於氣體入口構件下游及承載基板之載位上游的製程室中，而本發明則提出：該出氣口相對於載位的位置可進行調整。為此，設有排氣元件，該排氣元件形成出氣口，透過該等出氣口將第二氣流送入製程室中，並且該排氣元件可置於相對於載位之不同位置。
一個實施例可設置多個由基板座形成的載位，該等載位如DE 10 2018 124 957A1中所描述的那般以間隔固定間隔角的方式圍繞基板座之中心環形佈置，氣體入口構件位於該基板座中。均質的層流式第一氣流可自氣體入口構件排出，該第一氣流可包含或不含摻雜劑。第一氣流係以可在基板上沉積SiC層之方式流過製程室。在第一實施例中，根據本發明的裝置設有旋轉對稱地以可圍繞中心旋轉的方式佈置之主體，例如環形件或圓盤。該主體具有以彼此間隔與載位相同之間隔角的方式佈置之出氣口。一個載位可對應有一個或多個出氣口。改變排氣元件相對於基板座的旋轉位置會致使沿流動方向穿過載位中點且穿過中心的中線與穿過出氣口及中心的流線之間的偏移角取不同值。在此情況下，該角度可經選擇為使得第二氣流流經基板的部分表面。但該第二氣流亦可在基板旁流過。若出氣口例如佈置在中線上，氣流則會流經基板之中心。該第二氣流可包含惰性氣體，但亦可包含影響沉積在基板上之層內的層組成或摻雜劑濃度的氣體。由此形成沿穿過出氣口及基板中心的流線流動之氣流，其中，摻雜劑的濃度例如與透過氣體入口構件送入之相鄰第一氣流有所不同。若排氣元件處於出氣口相對於中線偏離佈置之旋轉位置，則與基板中心間隔一定距離之層區域內的摻雜劑摻入會發生變化。如此便能局部影響層中的組成、特別是摻雜劑摻入量。
出氣口的直徑可大小相同或不同。出氣口的直徑愈小，愈能精確控制層的組成。亦可以將直徑相同或不同的出氣口之組合用作影響第二氣流之質量流量的構件。該等出氣口之組合界定出受第二氣流影響之基板區域的形狀及大小。
在基板座之預設旋轉位置上，可藉由分度元件對排氣元件進行固定。可將該排氣元件固定在基板座上，但亦可將其固定在製程室中的其他組件上，例如固定在進氣頭上。該排氣元件可以可固定的方式嵌入基板座之頂側的凹槽中。
在第一實施例中，該等分度元件由排氣元件之在圓弧線上延伸的邊緣形成。該等分度元件沿周向以彼此間隔固定分度角的方式隔開。該角度為間隔角及調整角的單倍或倍數之和或差，間隔角例如為40°，調整角例如為1°。由此針對每個旋轉位置實現出氣口相對於相應所對應之載位的不同方位位置或偏移角。該等分度元件可為一個或多個凹槽，其與由系統形成的一個或多個凸起卡合。然而，該等分度元件亦可為一個或多個凸起，其卡入由基板座形成的一個或多個凹槽中。如DE 10 2021 103 245 A1所描述的那般，在固定位置上，形成出氣口的排氣元件可與基板座一同圍繞佈置在基板座中心的入口構件而旋轉。在此情況下，可由旋轉驅動之旋轉軸桿來承載該基板座。該排氣元件可以形成以圍繞基板座之中心旋轉對稱的方式佈置之張力盤。蓋板及排氣元件可抗扭地相互連接。該蓋板可以與排氣元件形狀匹配的方式建構並且亦可具有出氣口，其數量及直徑與排氣元件之數量及直徑一致並且以間隔相同間隔角的方式佈置。在插入狀態下，蓋板的出氣口恰好位於排氣元件的出氣口上方。如DE 10 2021 103 245 A1中所揭露的那般，排氣元件抗扭地與居中佈置在旋轉軸桿中的拉桿連接。為改變排氣元件的旋轉位置，必須鬆開拉桿。
排氣元件可具有中心凹部，氣體入口構件可伸入該凹部中。在此情況下，排氣元件的內徑大於氣體出口構件的外徑。
如DE 10 2018 124 957 A1及DE 10 2021 103 245 A1中已揭露的那般，載位可由基板架形成，該等基板架透過吹掃氣體、特別是惰性氣體旋轉驅動。如DE 10 2021 103 245 A1中所描述的那般，該等載位可被覆蓋基板座之表面的覆蓋元件包圍。一體式或複合式覆蓋元件可環繞該排氣元件。該等覆蓋元件的內徑大於排氣元件的外徑。
另一實施例可設置製程室，在該製程室中，第一氣流並非自氣體入口構件的中心徑向向外定向，而是該第一氣流沿水平方向線性地流過製程室。在此情況下，設有排氣元件，該排氣元件為可相對於基板座線性偏移之主體，如滑塊或板件。藉此，可使由排氣元件形成的至少一個出氣口與橫向於流動方向的中線偏移一段距離。透過選擇出氣口的距離及直徑，可影響基板之暴露於第二氣流的表面。可設有一個或多個排氣元件，其具有一個或多個大小相同或不同的出氣口。
該等出氣口可分別與排氣通道連通。該排氣通道可為排氣元件中的鑽孔(如圓形鑽孔)並且具有經界定的出口角。沿流動方向測得的出口角會影響第二氣流的作用點。該出口角可具有橫向於流動方向的分量，但亦可具有沿流動方向的分量。排氣通道之出口軸與第一氣流流動平面之間的出口角可小於90°、特別是介於80°與20°之間。對於所有排出通道而言，出口角可相同或不同。該出口角可介於30°與50°之間並且可為40°
本發明亦有關於一種特別是佈置在基板座之區域中的氣體分配容積，其與多個出氣口流體連接。該等出氣口與製程室連通並且特別是以上述方式佈置。共用的氣體分配容積由至少一個共用的氣體進線進行饋送。該等氣體出口可與氣體分配容積的中心等距隔開。在該氣體分配容積的中心可設有共用的進線，用於將第二氣流送入該氣體分配容積中，從而在該氣體分配容積內形成具有旋轉對稱性的氣流，使得實質上係同一氣流流過該等出氣口。
因此，該等排氣通道可與一共用的氣體分配容積流體連接，以便確保向所有通道均勻送氣。該容積可由旋轉軸桿形成並且可由至少一個共用的氣體進線進行饋送。該共用的氣體進線較佳在旋轉軸桿的中心延伸或者與氣體分配容積的中心連通。但亦可自藉由相應獨立的饋送管線將來自不同源的氣體送入該容積中。可穿過旋轉軸桿實現該等氣體之饋送。根據本發明，該等出氣口中的一些或全部可對應有其他進氣口。該等其他進氣口可位於自共用進線至出氣口的流徑中。若該等出氣口例如與中心間隔一定的徑向距離，則該等其他進氣口可位於中心與出氣口之間的徑向線上。因此，較佳設有其他進氣口，該等進氣口以均勻的角分佈圍繞氣體分配容積的中心而佈置並且特別是圍繞中心的共用進線而佈置。該等進氣口較佳形成稀釋用氣體進入口，以便在所有進氣通道中獨立地對第二氣體的氣流進行稀釋。該等與氣體分配容積連通之稀釋用氣體進入口沿流動方向佈置在出氣口與第二氣流的進線之間。該氣體分配容積可由沿空心圓柱形內表面延伸之壁部限定。該等氣體出口可佈置在橫向於該壁部而延伸之遮壁中。該遮壁較佳由封閉基板座之開口的板件形成。該板件可為張力板，藉由該張力板對基板座施加軸向拉力，從而將基板座拉緊至旋轉軸桿上。與遮蓋面相對的界面可由旋轉軸桿的上端面形成。稀釋用氣體的流速可以使得稀釋用氣體在送入容積中後直接流入相應所對應之排氣通道中之方式調節。在該等饋送管線中設有閥及質量流量控制器，用以透過控制裝置調節該等氣流。為此，該控制裝置可具有可程式化的控制計算機，該控制計算機可處理儲存在該控制裝置中的配方，該配方中含有針對氣流及其他製程參數之值。
該排氣元件可由陶瓷、石墨或石英製成。
本發明亦有關於一種藉由製程室在基板上沉積層之方法，該製程室下部由基板座限定，上部由製程室頂部限定。透過氣體入口構件將製程氣體送入製程室中。製程氣體沿水平方向流過製程室。氣體入口構件可具有多個豎向疊置之氣體入口區，不同的反應性氣體可透過該等氣體入口區彼此分開地進入製程室。該等反應性氣體可包含矽及碳，例如可為三氯矽烷或H 2H 4。透過其中一個氣體入口區，亦可將作為摻雜劑的氨氣送入製程室中。此氣體入口區可為佈置於最上方之氣體入口區。但亦可將氨氣透過任一其他氣體入口區(即例如經由遠離製程室頂部並且遠離基板座之中間氣體入口區)送入製程室中。
透過製程室底部之出氣口，特別是透過如前所述之出氣口，可將另一摻雜氣體送入製程室中。此出氣口原則上可具有與前述出氣口相同之性質，較佳被用來饋送氮氣(分子氮N 2)。因此，氮氣係流經製程室的最下部區域。
可在不同位置饋送NH 3及N 2。可將該二摻雜氣體透過該等多個疊置之氣體入口區中的任一個送入製程室中。特別是可透過一個或多個氣體入口區將NH 3或HCN或吡啶(C 5H 5N)、肼(N 2H 4)或二甲基肼(C 2H 8N 2)或不對稱二甲基肼送入製程室中。可透過互不相同之氣體入口區來饋送不同之摻雜氣體。
特別是可透過氣體入口構件將NH 3或上述摻雜氣體中的另一種送入製程室中。此舉可在不同之豎向高度處進行，例如透過最上方之氣體入口構件、透過位於中央的氣體入口構件或透過位於下方之氣體入口構件。
此外，亦可自佈置在製程室底部中(即佈置在基板座中)之出氣口將NH 2送入製程室中。
但亦可透過該出氣口饋送NH 3。特別是亦可同時透過最下方的氣體入口區饋送NH 3，並透過出氣口饋送NH 3。
圖1示出具有殼體23的CVD反應器，其為塗佈裝置的一部分，該塗佈裝置具有未示出之控制裝置及供氣系統。
圖1所示CVD反應器包含基板座5，該基板座在水平平面中以圍繞穿過製程室頂部19而突出之氣體入口構件3旋轉對稱的方式延伸。可藉由佈置在基板座5下方的加熱裝置26將基板座5加熱至1500℃以上的製程溫度。可藉由氣體入口構件3將反應性氣體及惰性氣體送入製程室2中，此等氣體例如為含碳、矽及氮的氣體以及氫氣。該等氣體之與相應源15、29連接的饋送管線27、28與氣體入口構件3連通。氣體入口構件3之出氣面係多孔或具有大量均勻分佈且特別是同等大小之開口，透過該等開口將上述氣體之氣體混合物送入製程室2中。圖1所示實施例具有單獨一個氣體入口區，該等氣體的均質混合物以層流的方式透過該氣體入口區流入製程室2中。但亦可上下疊置多個氣體入口區，氣體混合物在形成均質層流的情況下透過該等氣體入口區流入製程室2中。
以與氣體入口構件3相對的方式設有氣體出口構件18，用於將藉由氣體入口構件3送入製程室2中的製程氣體或製程氣體之分解產物自製程室2引出。此舉藉由未示出之泵來實現，該泵可在製程室2內部產生負壓。
在圖1所示實施例中，透過氣體入口構件3送入之第一氣流沿流動方向S1自位於氣體入口構件3內部的中心C徑向向外流過由基板座5在下游形成之承載基板1的載位4。排出面相當於自製程室2之由基板座5形成的底部延伸至製程室頂部19之圓柱面。在圖8、圖9、圖10及圖11所示實施例中，出氣面可為矩形面。沿流動方向S1延伸的出氣面寬度大於基板1的直徑。基板座5可圍繞中心C旋轉驅動。為此，可由旋轉軸桿13來承載基板座5，該旋轉軸桿可圍繞其軸線旋轉驅動。
排氣元件7佈置在氣體入口構件3下游及載位4或基板1上游之區域中。在圖1至圖7所示實施例中，排氣元件7為以可旋轉對稱地圍繞中心C進行旋轉調節的方式佈置之主體，例如環形件或圓盤。排氣元件7形成對應於載位4之出氣口6、6'，可透過該等出氣口將第二氣流沿流動方向S2送入製程室2中。
在第一實施例中，如圖3所示，由基板座5形成之多個載位4以彼此間隔固定間隔角α的方式圍繞中心C環形佈置。出氣口6、6'以彼此間隔相同間隔角α的方式佈置在排氣元件7上。如圖2所示，由排氣元件7形成之排氣通道11分別與出氣口6、6'連通。排氣通道11具有經界定的出口角δ。其係由介於出口軸A與平行於第一氣流之流動方向S1的平面之間的角度所界定。在第一實施例中，出口角δ為90°。透過旋轉軸桿13實現源30所提供的第二氣流12之饋送管線。透過進氣口21將第二氣流送入由旋轉軸桿13形成之容積14中。自該處將附加的氣體均勻地送入排氣通道11中。作為補充方案，氣體出口6、6'可在上游分別對應有一個稀釋用氣體進入口16。每個稀釋用氣體進入口16皆與穿過旋轉軸桿13而延伸之饋送管線22連通，透過該饋送管線將來自源15之氣體送入容積14中。稀釋用氣體的送入方式為：該稀釋用氣體首先自稀釋用氣體進入口16流入容積14中，然後流入所對應之排氣通道中。在供氣系統的饋送管線12、22、27、28中設有質量流量控制器20及未示出之閥，用於調節該等氣流。
排氣元件7可在不同的旋轉位置中固定在基板座5上。在圖3所示實施例中，排氣元件7為此具有分度元件8、8'、8''、8'''，其沿周向以彼此間隔分度角γ的方式隔開。建構為凹槽之分度元件8、8'、8''、8'''中的一個與由基板座5形成之凸起24卡合，從而將排氣元件7抗扭地固定在基板座5上。在間隔角α例如為40°時，分度角可為41°或39°。
在圖3所示實施例(在圖4中放大示出)中，出氣口6、6'以在穿過載位4之中點M且穿過中心C的中線10與穿過出氣口6、6'及中心C的流線9、9'、9''、9'''之間偏離偏移角β的方式佈置。自出氣口6、6'排出的第二氣流沿流線9、9'、9''、9'''沿流動方向S2流動。偏移角β可根據排氣元件7之旋轉位置取不同值，從而如圖5所示使相對於中線10偏離之流線9、9'、9''、9'''的位置改變，進而改變第二氣流之作用點相對於基板1之中點M的徑向位置。可逐步改變偏移角β，例如採用1°的步距。
在圖6所示實施例中，載位4對應有兩個具有不同直徑d、d'的出氣口6、6'。出氣口6、6'相對於中心線10偏離偏移角β，使得流線9、9'、9''、9'''在基板1旁經過。在此，針對性地使第二氣流在基板1旁經過，使得第二氣流中所包含的氣體(例如含摻雜劑的氣體)僅在基板1之邊緣區域中起作用。
如圖7所示，與排氣元件7連接的拉桿25被導引穿過旋轉軸桿13的中心。透過拉桿25對排氣元件7施加拉力，以便藉此將基板座5之徑向內側的階部壓向旋轉軸桿13之徑向突出的凸緣。
圖8示出CVD反應器之另一實施例的基板座5，其中，第一氣流線性地流過製程室2。基板1由未示出之載位4來承載，該載位在基板座5上佈置在氣體入口構件3與氣體出口構件18之間。在此情況下，基板1沿橫向於流動方向S1或S2的方向與製程室2之壁部等距隔開。中線10穿過氣體入口構件3之中心C及基板1或承載該基板的載位4之中點M，中線10之方向與自氣體入口構件3流出之均質的層流式第一氣流之流動方向S1一致。可橫向於流動方向S1進行調節的排氣元件7佈置在氣體入口構件3與基板1之間。可透過由排氣元件7形成的出氣口6、6'將第二氣流送入製程室中。該第二氣流之平行於中線10穿過出氣口6、6'而延伸的流線9、9'、9''、9'''與中線10間隔距離a，使得流線9、9'、9''、9'''在基板1的兩個半部中之一者上延伸。
圖9所示實施例具有排氣元件7，該排氣元件形成兩個出氣口6、6'，分別透過該等出氣口送入第二氣流。穿過出氣口6、6'之流線9、9'、9''、9'''分別以與中線10左右隔開的方式在基板1的一個半部上延伸。
圖10示出另一實施例，其中，由排氣元件形成的兩個出氣口6、6'具有不同的直徑d、d'。
透過出氣口6、6'可將分子氮作為用於對SiC層進行n型摻雜的摻雜劑送入製程室2中。透過氣體入口構件3的出氣口可將形式為氨氣(NH 3)的另一摻雜氣體送入製程室中。
在旋轉的基板上，NH 3會產生(朝邊緣下降之)鐘形摻雜劑剖面。N 2會產生(朝邊緣上升之)槽形摻雜劑剖面。可透過適當選擇該二摻雜氣體的質量流量來平衡不同的邊緣效應。
圖11所示實施例設置兩個可線性調節的排氣元件7，其分別形成一個出氣口6、6'，流線9、9'、9''、9'''穿過該出氣口平行於中線10而延伸，使得流線9、9'、9''、9'''分別在基板1的一個半部上延伸。
上述實施方案係用於說明本申請整體所包含之發明，該等發明至少透過以下特徵組合分別獨立構成相對於先前技術之改良方案，其中，此等特徵組合中的兩項、數項或其全部亦可相互組合，即：
一種裝置，其特徵在於：出氣口6、6'相對於載位的位置可進行調整。
一種裝置，其特徵在於：出氣口6、6'由佈置在製程室2中的排氣元件7形成，該排氣元件可置於相對於載位4之不同位置。
一種裝置，其特徵在於多個載位4，其中，每個載位4對應有一個或多個出氣口6、6'，其中，出氣口6、6'的直徑d、d'可大小相同或不同。
一種裝置，其特徵在於：排氣元件7為以可旋轉對稱地圍繞基板座5之中心C旋轉的方式佈置之主體，其中，多個載位4以彼此間隔固定間隔角α的方式圍繞排氣元件7環形佈置，並且排氣元件7具有以彼此間隔相同間隔角α的方式佈置之出氣口6、6'。
一種裝置，其特徵在於：排氣元件7可藉由分度元件8、8'、8''、8'''固定在相對於基板座的預設旋轉位置上，其中，在該等旋轉位置上，穿過載位4之中點M且穿過基板座5之中心C的中線10與穿過出氣口6、6'及基板座5之中心C的流線9、9'、9''、9'''之間的偏移角β取不同值。
一種裝置，其特徵在於：分度元件8、8'、8''、8'''沿周向以彼此間隔分度角γ的方式隔開，其中，分度角γ為間隔角α與調整角的單倍或多倍之和或差，以及/或者，該等分度元件具有一個或多個卡入凹槽中的凸起。
一種裝置，其特徵在於：排氣元件7為可相對於基板座5線性偏移之主體。
一種裝置，其特徵在於：排氣元件7由陶瓷、石墨或石英製成。
一種裝置，其特徵在於：出氣口6、6'為排氣通道11之連通口，其中，排氣通道11的出口軸A與第一氣流流動平面之間沿流動方向S1所測得的出口角δ小於90°、特別是為40°。
一種裝置，其特徵在於：多個出氣口6、6'與一個共用的氣體分配容積流體連接，該氣體分配容積由至少一個共用的進線12進行饋送。
一種裝置，其特徵在於：第二氣流的進線12透過基板座5之旋轉驅動的桿部13來實現，該桿部形成與一種或不同氣體之一個或多個氣體源15、30連接的容積14。
所有已揭露特徵(作為單項特徵或特徵組合)皆為發明本質所在。故本申請之揭露內容亦包含相關/所附優先權檔案(在先申請副本)所揭露之全部內容，為此，該等檔案所述特徵亦一併納入本申請之申請專利範圍。附屬項以其特徵對本發明針對先前技術之改良方案的特徵予以說明(即使不含相關請求項之特徵)，其目的主要在於在該等請求項基礎上進行分案申請。每個請求項中所給出的發明可進一步具有前述說明中給出的、特別是以符號標示且/或在符號說明中給出的特徵中之一或數項。本發明亦有關於如下設計形式：前述說明中所述及之個別特徵不實現，特別是對於具體用途而言為非必需的或者可被技術上具有相同功效的其他構件所替代之特徵。
1:基板 2:製程室 3:氣體入口構件 4:載位 5:基板座 6:出氣口 6':出氣口 7:排氣元件 8:分度元件 8':分度元件 8'':分度元件 8''':分度元件 9:第二氣流的流線 9':第二氣流的流線 9'':第二氣流的流線 9''':第二氣流的流線 10:中線 11:排氣通道 12:第二氣流的進線 13:旋轉軸桿 14:容積 15:氣體源 16:稀釋用氣體進入口 17:套環 18:氣體出口構件 19:製程室頂部 20:質量流量控制器 21:第二氣流之進氣口 22:稀釋用氣體饋送管線 23:殼體 24:凸起 25:拉桿 26:加熱裝置 27:饋送管線 28:饋送管線 29:氣體源 30:氣體源 a:距離 d:出氣口直徑 d':出氣口直徑 A:出口軸 C:基板座中心 M:載位中點 S1:第一氣流之流動方向 S2:第二氣流之流動方向 α:分隔角 β:偏移角 γ:分度角 δ:出口角
所附圖式示出本發明之多個實施例，下面將對該等實施例進行說明。其中： 圖1為CVD反應器的橫截面示意圖； 圖2為第一實施例之在圖1中以II標示的局部； 圖3為第一實施例之基板座5沿剖面平面III-III的俯視圖； 圖4為第一實施例之在圖3中以IV標示的局部； 圖5為根據圖4的圖示，其中，出氣口6佔據對應於排氣元件7之不同旋轉位置的相對於所對應之載位4的方位位置； 圖6為第二實施例之根據圖5的圖示，其中，載位4對應有兩個具有不同直徑d、d'的出氣口6、6'； 圖7為第三實施例之如圖1所示CVD反應器的橫截面示意圖，其中，排氣元件7與拉桿連接； 圖8為第四實施例之CVD反應器的基板座5的俯視圖； 圖9為第五實施例之根據圖8的圖示； 圖10為第六實施例之根據圖8的圖示； 圖11為第七實施例之根據圖8的圖示。
2:製程室
3:氣體入口構件
5:基板座
6:出氣口
6':出氣口
7:排氣元件
11:排氣通道
12:第二氣流的進線
13:旋轉軸桿
14:容積
16:稀釋用氣體進入口
19:製程室頂部
21:第二氣流之進氣口
22:稀釋用氣體饋送管線
26:加熱裝置
d:出氣口直徑
A:出口軸
S1:第一氣流之流動方向
S2:第二氣流之流動方向
δ:出口角

Claims (13)

  1. 一種用於將層沉積在基板(1)上的裝置，其中，藉由氣體入口構件(3)將第一氣流送入達到製程溫度之製程室(2)中，該第一氣流沿流動方向(S1)流經在水平平面中延伸且可被加熱裝置(26)加熱的基板座(5)之承載該基板(1)的載位(4)，該裝置具有用於將第二氣流送入該製程室(2)中的出氣口(6、6')，該出氣口佈置在該氣體入口構件(3)下游及該載位(4)上游之相對於該載位(4)的定義位置處，其特徵在於：該出氣口(6、6')相對於該載位(4)的位置可進行調整。
  2. 如請求項1之裝置，其中，該出氣口(6、6')由佈置在該製程室(2)中的排氣元件(7)形成，該排氣元件可置於相對於該載位(4)之不同位置。
  3. 如請求項1之裝置，其中，具有多個載位(4)，每個載位(4)對應有一個或多個出氣口(6、6')，其中，該等出氣口(6、6')的直徑(d、d')可大小相同或不同。
  4. 如請求項2之裝置，其中，該排氣元件(7)為以可旋轉對稱地圍繞該基板座(5)之中心(C)旋轉的方式佈置之主體，其中，多個載位(4)以彼此間隔固定間隔角(α)的方式圍繞該排氣元件(7)環形佈置，並且該排氣元件(7)具有以彼此間隔相同間隔角(α)的方式佈置之出氣口(6、6')。
  5. 如請求項4之裝置，其中，該排氣元件(7)可藉由分度元件(8、8'、8''、8''')固定在相對於基板座的預設旋轉位置上，其中，在該等旋轉位置上，穿過載位(4)之中點(M)且穿過該基板座(5)之中心(C)的中線(10)與穿過該出氣口(6、6')及該基板座(5)之中心(C)的流線(9、9'、9''、9''')之間的偏移角(β)取不同值。
  6. 如請求項5之裝置，其中，該等分度元件(8、8'、8''、8''')沿周向以彼此間隔分度角(γ)的方式隔開，其中，該分度角(γ)為該間隔角(α)與調整角的單倍或多倍之和或差，以及/或者，該等分度元件具有一個或多個卡入凹槽中的凸起。
  7. 如請求項2之裝置，其中，該排氣元件(7)為可相對於該基板座(5)線性偏移之主體。
  8. 如請求項2之裝置，其中，該排氣元件(7)由陶瓷、石墨或石英製成。
  9. 如請求項1之裝置，其中，該出氣口(6、6')為排氣通道(11)之連通口，其中，該排氣通道(11)的出口軸(A)與該第一氣流流動平面之間沿該流動方向(S1)所測得的出口角(δ)小於90°、特別是為40°。
  10. 一種用於將層沉積在基板(1)上的裝置或如前述請求項中任一項之裝置，其中，藉由氣體入口構件(3)將第一氣流送入達到製程溫度之製程室(2)中，該第一氣流沿流動方向(S1)流經基板座(5)之承載該基板(1)的載位(4)，該裝置具有用於將第二氣流送入該製程室(2)中的出氣口(6、6')，該出氣口佈置在該氣體入口構件(3)下游及該載位(4)上游之相對於該載位(4)的定義位置處，其特徵在於：多個出氣口(6、6')與一個共用的氣體分配容積流體連接，該氣體分配容積由至少一個共用的進線(12)進行饋送。
  11. 如請求項10之裝置，其中，該第二氣流的進線(12)透過該基板座(5)之旋轉驅動的桿部(13)來實現，該桿部形成與一種或不同氣體之一個或多個源(15、30)連接的容積(14)。
  12. 如請求項10之裝置，其中，該載位(4)在水平平面中延伸。
  13. 一種將層沉積在基板(1)上之方法，該層特別是SiC層，其中，將第一氣流送入達到製程溫度的製程室(2)中，該第一氣流沿流動方向(S1)流經該基板(1)，其中，該第一氣流包含第一摻雜劑，其中，透過在該製程室(2)之底部中佈置在該載位(4)上游的第二出氣口(6、6')將第二摻雜劑送入該製程室(2)中，其特徵在於：該第一摻雜劑為NH 3，該第二摻雜劑為N 2。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5084126A (en) 1988-12-29 1992-01-28 Texas Instruments Incorporated Method and apparatus for uniform flow distribution in plasma reactors
US8092599B2 (en) * 2007-07-10 2012-01-10 Veeco Instruments Inc. Movable injectors in rotating disc gas reactors
TWI487803B (zh) * 2010-09-17 2015-06-11 圓益Ｉｐｓ股份有限公司 真空鍍膜裝置
US20140137801A1 (en) 2012-10-26 2014-05-22 Applied Materials, Inc. Epitaxial chamber with customizable flow injection
DE102018124957A1 (de) 2018-10-10 2020-04-16 Aixtron Se CVD-Reaktor mit auf Gaspolstern aufliegenden Substrathaltern
DE102020123326A1 (de) * 2020-09-07 2022-03-10 Aixtron Se CVD-Reaktor mit temperierbarem Gaseinlassbereich
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