[发明专利]用于化学气相沉积的反应装置及反应制作工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种反应装置，且特别是涉及一种用于化学气相沉积的反应装置及反应制作工艺。

背景技术

在半导体元件的制作工艺中，常见的制作工艺包括扩散、离子植入、沉积、蚀刻以及清洗等，尤其是在沉积制作工艺中更是需要应用大量的反应气体，例如TMGa、NH3或H2等，这些反应气体在反应室内反应，除了一部分的气体在基板（例如晶片）上生成反应物之外，其余未反应的气体便形成废气，必须排出于反应室之外。

以化学气相沉积使用的反应器为例，反应气体主要是由基板上方的进料口提供，进料口垂直朝向基板的表面，以使反应气体由支撑基板的托盘（susceptor）中央向外流动，并在基板的表面上生成反应物，而未反应的气体则由托盘的外侧流向托盘下方的出料口，以排出于反应室。此种以上方进料、下方出料的流道设计的反应器，其缺点是：反应气体的流向是由托盘的中央往圆周方向流动，造成反应气体的浓度(concentration)与质量流率（mass flow）沿着流动方向同时下降，导致生成物在托盘中央的沉积速率大于在托盘周围区域的沉积速率，有待进一步改善。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于化学气相沉积的反应装置及反应制作工艺，以解决传统气相沉积所面临的问题，进而提高气相沉积的均匀性。

根据本发明的一方面，提出一种用于化学气相沉积的反应装置，包括一反应室、一托盘、一进气管单元以及一排气管。托盘配置于反应室中。进气管单元包括至少一进料口，此进料口水平朝向托盘的周围区域，以输入至少一反应气体至反应室，此至少一反应气体被引导由托盘的周围区域沿着其表面移动至托盘的中央。排气管包括一出料口，出料口的位置对应于托盘的中央，以将流动至托盘的中央的反应气体排出于反应室。

根据本发明的一方面，提出一种气相有机金属外延反应制作工艺，用于一反应器以进行化学气相沉积，所形成的反应产物为III/V族化合物半导体，进料方式为气相进料，进料来源包括有机金属化合物，包括：TMGa(Trimethylgallium)、TMAl(Trimethylaluminum)、TMIn(Trimethylindium)、Cp2Mg(Bis(cyclopentadienyl)magnesium)及DIPTe(Diisopropyltelluride)其中之一；以及氢化物气体，包括：砷化氢(AsH3)、磷化氢(PH3)、氮化氢(NH3)及硅乙烷(Si2H6)其中之一，其中该反应器的进料口水平朝向托盘的周围区域，以输入至少一反应气体至反应室，该至少一反应气体被引导由该托盘的周围区域沿着其表面移动至该托盘的中央；该反应器的排气管包括一出料口，该出料口的位置对应于该托盘的中央，以将流动至该托盘的中央的气体排出于该反应室。

为了对本发明的上述及其他方面有更佳的了解，下文特举实施例，并配合所附附图，作详细说明如下：

附图说明

图1A为反应气体由托盘的中央往周围区域移动的示意图；

图1B为反应气体的扩散面积沿着移动的方向不断扩大的示意图；

图1C为传统中央进料的设计造成反应气体的浓度及质量流率同时下降的示意图；

图2A为反应气体由托盘的周围区域往中央移动的示意图；

图2B为反应气体的扩散面积沿着移动的方向不断缩小的示意图；

图2C为改变进料的方向使得反应气体的质量流率增加的示意图；

图3为依照一实施例的用于气相沉积的反应装置的示意图；

图4为依照另一实施例的用于气相沉积的反应装置的示意图；

图5A及图5B分别为依照一实施例的用于气相沉积的反应装置的示意图；

图6A及图6B分别为单一进气管单元或多组进气管单元排列于反应室周围的示意图；

图7A～图7D为不同形式的进料口的排列方式；

图8A～图8C为流体模拟分析的示意图；

图9为流体模拟分析结果的比较图。

符号说明

11： 生成物

12： 托盘

100： 气相沉积的反应装置

102： 基板

101： 反应装置

110： 反应室

111： 上侧壁

112： 下侧壁

113： 周围侧壁

120： 托盘

121： 表面

122： 转轴

124： 驱动器

126： 加热器