高產量多晶片外延反應器的製作方法

2023-07-09 12:48:16

專利名稱：高產量多晶片外延反應器的製作方法
技術領域：
本發明大體涉及用於沉積薄膜尤其是外延薄膜的化學氣相沉積(CVD)反應器的領域，更具體地說，涉及採用一個或多個燈加熱反應器和移動晶片套的CVD反應器，所述移動晶片套暴露於燈、吸收燈輻射、並安裝多塊晶片和限定晶片套內的處理氣體的流動。
背景技術：
通過化學氣相沉積(CVD)方法在晶片上沉積薄膜的外延反應器，可以根據它們加熱晶片的方法、在反應室或數個反應室內的晶片的整體布局、以及整體工具架構來進行分類，整體工具架構包括反應室的數量，以及是否分別在系統的入口和出口處配置用於預熱和冷卻的額外腔室。圖1-3示出了三種不同類型的現有技術的外延反應器，各自按照這些不同的設計方面進行分類。圖1示出了現有技術的煎餅型外延反應器100的側剖視示意圖。將在上面沉積外延薄膜的晶片110由基座111支承。典型的基座可以由帶碳化矽塗層的石墨構成。基座111 安裝在反應室101內，一個或多個處理氣體102經由入口管路103進入反應室101的氣體通道，該氣體通道包含在一個杆狀件內，該杆狀件也為基座111的旋轉運動140提供支持。 在基座111的電阻石墨材料內流動的電渦流加熱該基座111，並通過傳導來加熱支承在該基座上的晶片110。這些渦流是由安裝在基座111下面的一組RF感應線圈112誘發的。處理氣體105經杆狀件內的氣體通道從出口 104進入反應室101，然後流過已加熱的晶片110 的表面。既包含來自外延反應的析出氣體，也包含未使用的反應氣體的廢氣115，經由出口 114被抽吸到反應室101外面。煎餅型外延反應器100能夠沉積厚的薄膜和不均勻的雙層薄膜，厚度在4%範圍內，電阻率在7%範圍內急劇轉變，且金屬汙染性低。基座111的旋轉運動140提高沉積的均勻性。這種類型的外延反應器的主要缺點在於產量低，耗氣量大，晶片會熱變形，以及均勻性比其它類型的現有技術的外延反應器(見圖2和3)更差。另一個重大缺點是需要經常清洗反應室101的內表面，因為在這些表面上沉積的薄膜是多餘的。這種不必要的沉積會增加擁有成本，因為處理氣體消耗較高，以及需要維護和清洗，從而增加了系統的停機時間。圖2示出了一種現有技術的桶式外延反應器200的側剖視示意圖。在這種類型的反應器中，上面將生長外延薄膜的晶片210安裝在多面石墨載體211上，該多面石墨載體在反應器201內保持在支承件215上，支承件215能夠作旋轉運動M0，以在沉積過程中提高均勻性。所述石墨載體211由包含在一個或多個反射器組件203內的一排燈加熱，反射器組件203安裝在反應室201外周側上。處理氣體217經由入口管路216進入反應器，並在
4石墨載體211的外周流動，如圖中的箭頭220所示。既包含來自外延反應的析出氣體，也包含未使用的反應氣體的廢氣205經由排氣管路204被抽吸到外面。一些反應氣體221在反應室201內再循環，在外延沉積過程中增加了反應氣體的使用效率。桶式外延反應器的優點是表面質地良好以及滑移性能較佳，其厚度不均勻性通常在3%左右，電阻率不均勻性在4%左右。產量較煎餅型反應器高。一些缺點是不能沉積雙層薄膜且薄膜電阻率相對較高。這種類型的反應器目前用於釐米OS半導體製造。圖3示出了第三種類型的現有技術的外延反應器，一種單/小批量燈加熱反應器 300。在這種反應器300中，是在包括下金屬部分301和石英圓頂302的反應室內處理單晶片310的，所述下金屬部分301和石英圓頂302被多重夾具303保持在一起。通常情況下， 反應室內的壓力可能會低於其它類型的外延反應器。被處理的晶片310由載體311支承， 該載體311安裝在延伸到反應室內的杆狀件315上。在沉積過程中，杆狀件315能夠使載體311做旋轉運動340，以提高均勻性。處理氣體307經由入口管路350進入反應器。處理氣體308接近晶片310的水平面進入反應室。通過安裝在反射器組件331內的一排燈330 發出的光輻射來加熱晶片310。既包含來自外延反應的析出氣體，也包含未使用的反應氣體的廢氣306經由出口孔305被抽吸到反應室外面。該單/小批量類型的外延反應器有很多重要的優點，包括不需要密封后側就能夠處理晶片310。外延薄膜可以在急劇的摻雜過渡情況下進行沉積，金屬汙染低，以及厚度 (1.5%)和電阻率的非均勻性低。另外，在單晶片反應室內，可以容納直徑達300毫米的晶片。可以沉積具有良好表面質地且不滑移的薄膜，且每小時的產量高達8至10塊晶片。然而，這種類型的反應器的重要缺點是，較厚的薄膜成本高，會使生產量下降，因為需要較長的外延沉積時間。外延沉積處理被開拓用於製造集成電路和分立器件的半導體工業。通常情況下， 在熱晶體矽基底附近注入矽前驅氣體(如，矽烷)，以化學氣相沉積一層矽在基底上，所述一層矽連同基底的矽一起外延。對於這些應用，一般情況下，完全處理的晶片的最終值可以相當高，在某些情況下，諸如用於微處理器的每塊晶片價值好幾萬美元。因此，半導體製造的經濟情況可以支持相對較高成本的每個處理步驟，這些處理步驟的成本比其它類型的半導體產品諸如光電(PV)太陽能電池晶片的成本高。對於其它的應用，每個處理步驟的成本必須較低，因為PV太陽能電池(通常約為150平方毫米)的最終成本可以在10美元範圍內，數量級低於大部分完全處理的半導體器件晶片(通常直徑為200或300毫米)。另一方面，對於PV太陽能電池應用，相較器件晶片而言，某些薄膜特徵較不緊要，尤其是所需要的薄膜厚度和電阻率均勻性。薄膜太陽能電池的外延沉積的缺點在於，外延沉積在達到良好外延的過程通常很慢，而太陽能電池中的半導體光吸收層需要比較厚。結果是，外延太陽能電池的沉積時間通常比典型的現代集成電路的薄外延層要長得多。

發明內容
本發明提供一種外延反應器的改進設計，具有較高的產量，晶片套在小的反應體積內含有多塊晶片，以改進處理氣體的使用，並將反應室壁上的不必要的沉積減至最少，而且通過改進燈溫控制使燈的使用壽命增加。本發明可以實現對晶片內和晶片之間的薄膜厚度及電阻率均勻性的高度控制，而不需要在沉積過程中作旋轉運動或其它類型的晶片運動，由此簡化了反應室的設計。本發明的外延反應器可以包括輻射晶片套的一個或多個燈模組，所述晶片套包含在反應器框架內，該反應器框架也支承所述燈模組。本發明的備選實施方案可以採用電阻加熱或感應加熱晶片套，而不是採用輻射燈加熱。在本發明的一個方面，每個燈模組包括多個燈，通常為滷素鎢絲燈，這些燈透過照明窗口(通常為石英)輻射加熱晶片套。在每個燈遠離晶片套的那一側為反射器組件，通常為具有最大頂反射率和抗氧化的金塗層。燈模組結構可以水冷，而該燈模組內的每個燈可以通過連接到空氣室的每個燈後面的一排孔口氣冷。這種燈冷卻布局確保了燈每端的適當密封，以保持冷卻空氣的壓力，以及通過適當的燈溫控制來增加燈的使用壽命。在本文描述的本發明的一個實施方案中，在反應器框架上安裝了兩個燈模組，其中，每個燈模組輻射支承在反應器框架內的晶片套。在另一個實施方案中，在反應器框架的一側上安裝了用來加熱晶片套的單個燈模組。在本發明的另一方面，晶片套是一個包括至少兩個載盤的組件，每個載盤上安裝多塊晶片，這些晶片與載盤的平表面良好地熱接觸。所述載盤由一對端蓋支承和保持在固定的緊密空間(close spacing)內。載盤的外表面由來自燈模組的光加熱，所述光透過例如由石英製成的窗口輻射。製造載盤的適合材料為碳化矽，因為碳化矽對可見及紅外光具有高吸收性。用於外延沉積的處理氣體通過反應器框架的頂部和底部上的一組處理氣體入口管可以直接供應到晶片套的內部空間。在反應器框架的頂部還有一組吹掃氣體入口管，通常供應氫氣到反應器框架內，而不是晶片套的外部。因此，將最少數量的吹掃氣體引入反應器模組的外部分中，由此將該反應器模組內部以外的表面上的多餘沉積量減至最小。反應器模組的內表面上的沉積通過反應器模組的水冷卻進一步減少。一組排氣出口管路延伸到反應器框架的頂部和底部外。廢氣包括吹掃氣體，來自反應器模組內的外延反應的產物， 以及未使用的反應氣體。在一個外延反應器中，處理氣體被限制在晶片上方的小區域內，處理氣體的消耗率將會因為處理氣體由入口流到排氣裝置而比較高。這會導致靠近處理氣體入口的晶片的外延沉積率高於比較接近排氣出口管路的晶片，因為反應氣體的濃度隨著與入口的距離增加而減小。因此，本發明的另一個方面提供雙向流動的處理氣體，實現了 「交叉流動」式外延沉積處理。在此方面，處理氣體先在一個方向上流動，例如，在預定周期向下通過晶片套的內部。然後，處理氣體的方向逆轉為相反的方向，例如，在類似的預定周期向上通過晶片套的內部。在包含於晶片套內的一組晶片上外延沉積期間，可以多次循環地重複這個過程，從而使處於晶片套的頂部和底部的晶片之間的沉積率達到平均數。另外，可將流動和排氣設置成從左至右以及從右至左。在這種安排下，氣體的流動方向在每次循環時可以切換90度 (例如)，因此極像是沉積期間晶片的旋轉運動。在本發明的整個系統的第一個實施方案中，可將外延反應器集成在這樣一個系統內，該系統包括預熱室，單外延沉積反應器，以及冷卻室。在第二個實施方案中，可以採用兩個或多個串聯的外延沉積反應器，並結合了預熱室和冷卻室。在此第二個實施方案中，每個外延反應器各自沉積部分所需最終薄膜厚度。例如，在一個包括一個預熱室，三個外延反應器以及一個冷卻室的系統中，每個外延反應器可以沉積大約三分之一的所需最終薄膜厚度。在沉積期間，每個外延反應器內，可以採用交叉流動的沉積處理來增加沉積均勻性。因此，每個外延反應器的沉積時間將會是第一個實施方案中的單個外延反應器所需時間的三分之一。假定預熱和冷卻的時間少於總沉積時間的三分之一，則此第二個實施方案提供的晶片產量將會比第一個實施方案的產量高大約三倍。在本發明的再一個實施方案中，可以採用串聯的許多外延反應器，具有不同的流動方向，以達到想要的整體薄膜均勻性，而不需要在任何外延反應器內進行交叉流動處理。 可以與預熱室和冷卻室結合的這種方法，使得能夠利用簡單的反應室，因為每個反應器將會需要僅用於單向處理氣體和排氣流量的管道。因為本發明的晶片套由一排燈加熱，可以使用一種燈排序方案來進一步增加薄膜沉積均勻性。在此方法中，通過激活各種佔空比小於100%的加熱燈，可以使沉積率在相應於處理氣體流動的方向上的變化接近線性，由此通過實時控制晶片套的不同部分中的晶片溫度來控制沉積率。使燈排序與交叉流動處理結合，將會在晶片內或晶片之間獲得相當均勻的整體沉積率。


圖1為現有技術的煎餅型外延反應器的示意性側剖視圖。圖2為現有技術的桶式外延反應器的示意性側剖視圖。圖3為現有技術的單/小批量外延反應器的示意性側剖視圖。圖4為本發明的燈模組的外表面的示意圖。圖5為圖4所示的燈模組的面向反應器內部的表面的示意圖。圖6為圖4的燈模組在其外部冷卻空氣室的示意性豎直剖視圖。圖7為圖4的燈模組在其中心冷卻空氣室的示意性豎直剖視圖。圖8為本發明的晶片套部分被切開的示意性立體圖。圖9為圖8的晶片套的示意性俯視圖。圖10為本發明的反應器框架的示意性側視圖。圖11為本發明的照明窗口的示意圖。圖12為帶有處於適當位置的圖11的照明窗口的圖10的反應器框架的示意性側視圖。圖13為氣室的示意性剖視圖。圖14為圖4的外延反應器的反應區的示意性頂部局部剖視圖。圖15為本發明的使用交叉流動處理的三個模組外延反應器的示意圖。圖16A-D為本發明的一個實施方案的具有四個不同流動定向的處理氣體和排氣流動的示意圖。圖17為具有使用交叉流動處理的三個反應器模組的本發明的五個模組外延反應器的示意圖。圖18為本發明的單向交叉流動反應器模組的示意性側剖視圖。圖19為外延沉積率與反應器模組內的豎直位置的對比關係的曲線圖。圖20為不使用交叉流動處理的本發明的六個模組外延反應器的示意圖。
圖21A為本發明的單向反應器模組首次在外延沉積處理中使用燈排序方案的示意性剖視圖。圖21B為本發明的單向反應器模組在圖21A所示的時間之後的時間的示意性剖視圖。圖21C為本發明的單向反應器模組在圖21B所示的時間之後的時間的示意性剖視圖。圖22為顯示圖21A-C所示的燈排序方案如何可以使外延沉積率與反應器模組內的豎直位置的對比關係變化線性化的曲線圖。圖23為外延沉積率與反應器模組內的豎直位置的對比關係的曲線圖，其中使用與交叉流動處理結合的燈排序方案來提高均勻性。圖M為本發明的單向反應器模組的示意性剖視圖，其中使用從燈模組的頂部至底部的燈光亮度變化，以便使外延沉積率線性化。圖25A和25B為根據本發明的實施方案，具有高容積晶片套的反應器的示意性剖視圖。圖沈為根據本發明的實施方案，高容積晶片套的示意性俯視圖。圖27為根據本發明的實施方案，圖26的高容積晶片套的氣室的示意性剖視圖。圖觀為根據本發明的實施方案，顯示以小角度安裝晶片的晶片套的上部分的示意性剖視圖。圖四為圖觀的晶片套的下部分的示意性剖視圖。圖30為根據本發明的實施方案，對於橫向處理氣體流動，顯示以小角度安裝晶片的晶片套的邊緣的示意性剖視圖。
具體實施例方式就PV電池的應用而言，現有技術的外延沉積系統的一個缺點是測得每小時晶片的產量很低。因此，外延反應器使用最少的沉積時間來處理大量並聯的晶片是可取的，實際上仍可實現在PV太陽能電池上沉積的薄膜中想要的性能。因此，本發明的一個方面包括外延反應器，該外延反應器能夠通過化學氣相沉積法同時在多塊晶片上沉積薄膜，每塊晶片由一個加熱的載盤支承，而所述載盤由裝在反射器組件內的一排燈加熱。本發明的外延反應器包括一個或多個照射晶片套的燈模組，晶片套包含在用時也支承燈模組的反應器框架內。下面的圖單獨描繪了燈模組，晶片套以及反應器框架。接著，描述反應器模組的組件，然後是有關照明、冷卻以及生產和吹掃氣體流動的反應器模組的操作。論述不同構造的晶片套，然後是包括各種反應器組件的不同實施方案。最後，論述改善晶片至晶片的沉積率的方法。參照圖14概括了整個反應器的設計，這將在稍後與其它反應器部件一起作詳細描述。用於沉積處理的反應器的反應容積1503內放置一個晶片套(或稱為載體)，晶片920 安裝在該晶片套的內部容積907內的兩個載盤906的面對側上。兩個燈模組401 (見圖4_7) 透過窗口 1200輻射載盤906的外側。載盤906是由諸如碳化矽材料製成的，該材料吸收燈的可見和近紅外輻射，並由此輻射加熱。處理氣體(例如氯矽烷和氫)流動通過套900的內部容積907，以在晶片920上外延沉積材料(例如矽)。通常的反應溫度的範圍介於600至1200°C之間。燈模組用白熾燈加熱的現有技術的外延反應器的一個缺點是與燈相關的消費成本。通常情況下，使用昂貴的滷素鎢絲燈，因為它們具有高紅外發射，使得更有效地加熱晶片。滷素鎢絲燈包含螺旋狀鎢絲，該鎢絲位於含有滷素氣體的密封管內。如果燈被不適當地冷卻，它們的使用壽命會大為縮減，為晶片製造過程構成額外的可變成本。因此，提供燈的冷卻級別是可取的，這能夠延長燈的使用壽命，由此減少每個PV電池晶片的燈攤銷成本。因此，本發明的一個方面提供一種可使燈的使用壽命增加的燈模組。圖4示出本發明的一個實施方案的燈模組的外表面的示意圖。該燈模組401藉由一系列穿過安裝孔的螺釘可以附著到反應器框架1000(見圖10)上。用於燈模組401的冷卻空氣經由通向進入孔414的入口連接件413可以進入中心空氣室412。冷卻空氣經由位於中心空氣室412任一側上的含有通向排氣連接件403的出口孔404的兩個外部空氣室 402從燈模組離開。如本領域的技術人員所熟知的，在外延沉積期間，準確的溫度監視和控制對於獲得正確的沉積率、薄膜成分以及其它的薄膜性能可能是重要的。從高溫計到燈控制電子產品的主動反饋能夠在整個外延沉積處理中精確地動態控制晶片套的溫度。冷卻水入口管420通向在燈模組401內形成的燈內通道網絡，然後通向冷卻水出口管421。可以自由選擇冷卻通道網絡的精確布置。燈模組401的適當水冷卻對於保存燈的使用壽命以及確保照明窗口(見圖11)不會變得過熱是重要的，照明窗口過熱會導致頂傳遞效率以及反應室內的真空完整性減弱。如本領域的技術人員所熟知的，該冷卻系統可以配置壓力傳感器來檢測冷卻液壓力的任何損失。如果這種壓降發生，燈的所有電源將會立刻被切斷，以保護反應器模組以及操作人員防止處理氣體發生任何可能的洩漏。在燈相對端的連接線組418和419伸出燈模組401的側部，如圖所示。圖5為圖4的燈模組的面向反應器內部的表面的示意圖。圖5中示出了 11個燈 502 ；然而，燈的確切數量可以是不同的。平行地配置線性延伸的燈502，而且這些燈可以具有大致上線性延伸的螺旋狀燈絲。這些燈的相對兩端具有用於連接至燈絲的電極底座。用於密封照明窗口 1200(見圖11和12)的外表面的高溫0形環501設置在被加工到燈模組 401的表面內的凹槽中。每個線性延伸的燈502都有一個反射器503，該反射器通常塗覆金， 以使頂反射率均勻性達至最大，並使氧化減至最小(也參見圖6和7)。與反射器503協作的燈502呈現了輻射熱的大體平面射源。燈502通常可以是滷素鎢絲燈，其最大紅外發射值約為1.2 4!11波長，燈絲的工作溫度超過20001(。每個燈502的透明玻璃燈管的每一端都有一個底座(未顯示)，透明玻璃燈管連接至大致線性延伸的燈絲的相對兩端，並可拆卸地連接至各自的電插座。這些插座裝在水冷卻燈模組的殼體內，並保持在約300°C溫度下，以防止對高溫0形環造成損壞，該0形環在每個燈插座的端部周圍形成密封，以保持用於燈模組401內的燈502的冷卻空氣的壓力。可以有利地將這些燈設計成使靠近它們端部的輻射減至最少。圖6示出沿圖4中A-A線截取的燈模組的外冷卻室的豎直剖視圖。一個出口空氣管610連接至出口錐體403，以將燈502的冷卻空氣或其它冷卻氣體引導到燈502後面的出口冷卻室402和它們的反射器503外面。出口冷卻室402與多個空氣通道712連接，所述空氣信道712是由平行於燈502的長軸延伸的壁713限定的。從每條空氣通道712延伸的多
9個空氣管711允許冷卻空氣從空氣通道712通過並經由反射器503到達每個燈502。來自入口空氣室412(見圖7)的冷卻空氣沿線性延伸的燈502以相反的方向分流到靠近燈502 的相對兩端的兩個出口冷卻室402。燈502的適當空氣冷卻在使燈的使用壽命最大化方面是重要的，由此減小每個處理晶片的燈攤銷成本，同時增加系統的正常運行時間以及減少養護要求。圖7示出沿圖4中B-B線截取的燈模組的中段的豎直剖視圖。一個入口空氣管 730連接到入口錐體413上，以將燈502的冷卻空氣引導到燈502後面的入口空氣室412和靠近燈502的軸線中間的反射器503內。入口空氣室412與多個空氣通道712連接，所述空氣信道712平行於每個燈502並在每個燈502後面延伸。從每條空氣通道712延伸的多個空氣管711允許冷卻空氣從空氣通道712通過並經由反射器503到達每個燈502。晶片套現有技術的外延沉積系統的另一個缺點是由於不能有效使用處理氣體而導致的高消費成本。因此，需要對外延反應器改善處理氣體的使用，以便降低沉積特定薄膜厚度所需的處理氣體的量。現有技術的外延沉積系統的再一個缺點是大量的處理室都必須填充處理氣體。這導致了氣體流量需求較高，以及處理氣體利用率較低。這些處理室的內表面通常用燈或感應線圈加熱，以便加熱晶片，導致在室壁上形成多餘的沉積。因此，使反應室的內表面維持在比加熱晶片至反應溫度更低的溫度下，以及將必須供應處理氣體的反應區的量減至最少，將會是可取的。現有技術的外延沉積系統的又一個缺點是在反應室內壁的不同表面上的多餘沉積。這種多餘的沉積可能會產生一些不想要的結果，包括在這種多餘的沉積未能附著到反應室壁上或剝落時會形成微粒，並會額外非生產性地消耗處理氣體，由此增加薄膜生長的變動成本，而且需要時常打開和清洗反應室。因此，對外延反應器而言可取的是，將反應室壁上的多餘沉積減至最少，而不是對晶片或者是晶片載體的小環繞區的最大沉積作出限制。因此，本發明的另一個方面包括晶片套，多塊晶片可裝在該晶片套內部，限定晶片套內的處理氣體的流動遠離反應器的壁，並且可以遠離反應器的壁輻射式加熱該晶片套。 也就是說，反應器的壁可以處於比處理中的晶片低很多的溫度下，而且一般不會暴露於沉積氣體。在一個實施方案中，晶片套包括兩個載盤，這兩個載盤各自具有兩個大致上平的且平行的主表面，若干晶片安裝在這兩個主表面上，面向晶片套內的反應區。晶片套的側面是封閉的，在一個實施方案中，氣體輸送系統至少部分密封晶片套的一端或兩端，以限制處理氣體流動到晶片套內的反應區，而用過的處理氣體則流動到另一端外面。然而，移動式晶片套本身最好有兩個開口端。圖8示出本發明的一個實施方案的晶片套900被局部切開的示意圖。兩個載盤906 通過例如螺絲釘或螺栓、夾件、彈簧或裝有彈簧的夾件等方式可拆卸地附著到兩個端蓋901 上。從每個端蓋901延伸的舌狀件902確定這兩個晶片載盤906的內表面之間的空間，所述舌狀件連同端蓋901共同限定通常在兩個相對端上開口的處理腔。通過一些可拆卸式連接裝置，例如，被擰入晶片載盤906內並用它們的肩部捕捉晶片920的帶肩螺釘930(見圖 9)，將多塊晶片920 (從局部切開的部分910可見到一些)的背側以良好熱接觸方式安裝到晶片載盤906上。此外，可以在形狀更為複雜的載盤中加入端蓋。
本發明允許在具有至少一層晶體矽表層的基底上有效地外延沉積矽層。這種基底例如可以是集成電路產業所用的單晶矽片，或者具有附著到非矽基底上的晶體矽層。在某些應用中，在母片的多孔矽層上沉積矽層，然後從母片確定沉積的矽薄膜並將其附著到異質基底上，以便進一步處理和安裝。為了將晶片920插入晶片套900以及將晶片920從晶片套900移除，該晶片套能夠拆卸，使得易於進入晶片載盤906的內表面。如圖9所示，可以以良好的熱接觸方式將許多晶片附著到晶片載盤906的內表面。當所有晶片920都附著後，接著重新裝配晶片套，如圖8和9所示，將這些待處理的晶片放置在晶片套900的內部。鑑於這些晶片920可能最後會用作密封包裝的太陽能電池板的部件，因此，這些晶片的形狀可以是矩形。晶片920的上處理表面之間的間距大致上等於晶片載盤906的內表面之間的間距減去兩塊晶片920的厚度。將所述載盤906的內表面之間的間距製成為在 2至8毫米的範圍內，更一般是在2毫米至2釐米範圍內，使得本發明能夠創建很小的反應體積907。為了以二維陣列方式容納多塊晶片，晶片套900的主壁(即載盤906)的側向尺寸優選為40釐米或者更大，以致於該側向尺寸與晶片套900的內部厚度的長寬比至少為 20 1，優選為大於40 1。由於處理氣體在晶片載盤906之間的這種小反應體積內流動， 因此，每塊晶片上面的邊界層可以構成總反應體積的一小部分。因為邊界層內的氣體速度減小，用於加熱晶片920的處理氣體的反應時間因而增加，從而使提高了反應效率。可以使用具有不同寬度的舌狀件902的端蓋901，以選擇晶片載盤906的內表面之間的不同間距， 從而優化用於各種外延沉積處理和氣體混合物的反應器模組。圖9為圖8的晶片套的示意性俯視圖，圖中示出帶肩螺釘930卡緊晶片920，使該晶片與晶片載盤906有良好的熱接觸。 也可以將晶片安裝成獨自企立於小角度的斜坡式凹處，如圖觀所示，這將在下文描述。反應器框架，反應室，以及交叉流動處理現有技術的外延沉積系統的缺點是需要晶片基座或晶片載體在反應室內作旋轉運動，以達到想要的薄膜厚度和電阻率的均勻性。所本領域所公知的，機械運動在含有熱反應氣體的腔室內可以產生大量的設計和操作上的困難。因此，在處理過程中不需要晶片作旋轉或其它類型運動的情況下達到想要的處理薄膜均勻性，這對外延反應器而言是可取的。因此，本發明的另一個方面包括一種允許處理氣體在相反或反平行方向上交替流動跨越晶片(優選固定晶片)的反應室。圖10示出本發明的反應器框架1000的示意性側視圖。將含有待沉積外延薄膜的晶片(未顯示)的晶片套900包含在反應室1001內。反應室1001包括由反應器框架1000 中的四個內壁1003以及由兩個照明窗口 1200(見圖11)形成的中心孔，所述照明窗口 1200 安裝在反應器框架1000的相對兩側上的凹槽1002內。用於反應器框架1000(優選用金屬製成)的冷卻水經由入口管路1031進入，接著流經反應器框架1000內的冷卻通道網絡(未顯示)，最後從出口管1032出來。適當冷卻反應器框架1000，是為了維持反應室1001的內壁1003處於足夠低的溫度下，以將框1000上的多餘外延沉積減至最少。外部高溫0形環 1011和內部高溫0形環1010密封照明窗口 1200的內表面，在反應室1001的內部和空氣之間形成差異泵浦密封。差異泵浦連接件1012通向兩個0形環1010，1011之間的開孔1013。兩條排氣管路1014伸到反應器框架1000的頂部外，另兩條排氣管路IOM伸到反
11應器框架1000的底部外。一條吹掃氣體入口管路1016與反應器框架1000的頂部連接，另一條吹掃氣體入口管路10 與反應器框架1000的底部連接。兩條處理氣體入口管路1015 與反應器框架1000的頂部連接，另兩條處理氣體入口管路1025與反應器框架1000的底部連接。一個橫向延伸的上部處理室1080安裝到位於反應室1001頂部的內壁1003上。位於反應器框架1000頂部的處理氣體管路1015和排氣管路1014連接到上部處理室1080的內部，而吹掃氣體入口管路1016則通向上部處理室1080的外部，如下文參照圖13的描述。 同樣，一個橫向延伸的下部處理室1081安裝到位於反應室1001底部的內壁1003上。位於反應器框架1000底部的處理氣體管路1025和排氣管路IOM連接到下部處理室1081的內部，而吹掃氣體入口管路10 則通向下部處理室1081的外部，如下文參照圖13的描述。上部處理室1080設置在反應室1001內，以在上部處理室1080的下表面和晶片套900的上表面之間具有小的或者最小限度的間隙，從而在它們之間提供某程度的封漏，由此，相對於保持在比吹掃氣體低的壓力下的處理氣體的壓差(見圖13)，最大限度地減少從晶片套900內漏出的處理氣體。然而，在一個實施方案中，封漏件為晶片套900外面的其它一般性停滯的吹掃氣體提供一條抽排路徑。同樣，下部處理室1081設置在反應室1001內，以在下部處理室1081的上表面和晶片套900的下表面之間具有最小限度的間隙，由此最大限度地減少氣體洩漏，或許同時為壓差(見圖1 下的吹掃氣體提供一條排氣路徑。閥門和氣體供應或排氣口可以連接到入口和出口，使得可以逆轉氣流，雖然在某些實施方案中，不會逆轉吹掃氣體流。此外，在處理過程中可以切換處理氣體，以為η型(內在的)和P型矽或其它半導體層提供不同的摻雜類型，例如，添加二硼烷或磷化氫到三氯氫矽，或提供其它處理氣體， 例如氫，以影響沉積物質的形態和電阻率。在交叉流動外延沉積處理過程中，吹掃和處理氣體入口以及排氣出口的功能如下。如參照圖15所作的描述，使用一種雙向氣體流動程序(稱為「交叉流動」處理)可以操作外延反應器1804。在交叉流動處理的第一階段，用於CVD前驅物的處理氣體從圖10 中位於反應器框架1000頂部的上處理氣體入口 1015向下先流動到上處理室1080中，然後流動到晶片套900內。來自入口 1015的處理氣體由上處理室1080優先導入晶片套900內部的晶片載盤906之間，以最大限度地利用處理氣體。同時，吹掃氣體(通常為氫)從上吹掃氣體入口管路1016向下流動到反應室1001內，然後到晶片套900的外部。該吹掃氣體被優先導向晶片套900的晶片載盤906的外面，以減少或消除反應室1001的窗口和壁上的沉積。可以調整晶片套外面的吹掃氣體的壓力，使之超過晶片套906內的反應氣體的壓力， 由此確保反應氣體最小限度地洩漏到晶片套906的內部體積以外，並允許被排出的吹掃氣體通過封漏件進入處理室內部，尤其是正被抽吸的出口處理室。在此第一階段，來自晶片套 900內部的產物氣體和未使用的反應氣體流入下處理室1081，來自反應室1001部分但是在晶片套900外部的吹掃氣體經由封漏件流入下處理室1081。然後，產物氣體、未使用的處理氣體以及吹掃氣體流入在反應器框架1000的底部上開口的抽排管路10Μ。在外延沉積的第一階段中，用閥門關閉底部的吹掃氣體管路1026、處理氣體管路1025以及頂部的排氣管路 1014。在交叉流動處理的第二階段，處理氣體從底部的處理氣體入口 1025向上流動先進入下處理室1081，然後進入晶片套900。至於上述的交叉流動處理的第一階段，來自底部處理氣體入口 1025的處理氣體通過下處理室1081被優先導入晶片套900內部，以便最高效率地使用處理氣體。同時，吹掃氣體(通常為氫)從底部的吹掃氣體入口管路10 向上流動到反應室1001內，但在晶片套900外部。該吹掃氣體被優先導向晶片套900外面，以減少或消除反應室1001的窗口和壁上的沉積，如同上述的第一階段。在此第二階段，來自晶片套900內部的產物氣體和未使用的反應氣體流入上處理室1080，來自反應室1001部分但在晶片套900外部的吹掃氣體經由封漏件流入上處理室1088。然後，產物氣體、未使用的處理氣體以及吹掃氣體流入反應器框架1000頂部上的排氣管路1014。在外延沉積的第二階段中，用閥門關閉頂部的吹掃氣體管路1016，處理氣體管路1015以及底部的排氣管路 1024。圖11所示為本發明的照明窗口 1200的示意圖。通常情況下，照明窗口 1200可用石英製成，大約10毫米厚，具有圍繞中心清空區1201的非清空區1202。中心清空區1201 的尺寸可以做成為與晶片套900的燈加熱面的尺寸大約相配。外部的非清空區1202的尺寸可以做成為覆蓋反應器框架1000(與圖10和12相比)內的高溫0形環1010，1011，從而保護該0形環1010，1011不被燈模組401加熱。非清空區1202的構造有多個備選方案。 例如，該區1202可用反光物質覆蓋，以反射到達該區1202的來自燈模組401的任何輻射。 作為選擇，該區1202可以用透明可英製成，這種透明石英可以反射和散射來自燈模組401 的某些輻射。圖12的示意性側視圖示出，圖10的反應器框架的照明窗口 1200安裝在反應器框架1000中的凹槽1002內。照明窗口 1200的非清空區的目的從圖12可以見到，該非清空區1202保護高溫0形環1010，1011不被來自燈模組401中的燈502發射的光照射。反應器框架內的氣體分布室如上參照圖10的描述，兩個處理室1080，1081安裝在反應室1001內，有利於平均分配處理氣體到晶片套900內部，並清除來自反應室1001的氣體。圖13為上處理室1080 以及晶片套900的頂部的示意性剖視圖。下處理室1081可以是相似或相同的，但通常會安裝在一個對照圖13所示的上處理室1080為倒置的構造中。下面的論述涉及上處理室1080， 但同樣適用於下處理室1081。處理氣體管路1015(見圖10)經由連接管3001和開口 3002 連接到由室結構3012形成的上分布室3003。第一組孔3004沿著上分布室結構3012的長度分布，延伸跨越晶片套900的上部寬度，甚至能夠用處理氣體填充管3013的內部3005。 第二組孔3006，也延伸跨越晶片套900的上部寬度，延伸到管3013的底部外面，使處理氣體 3051能夠流入晶片套900的內部907。從進給管路1016流入反應室1001的吹掃氣體3050繞上處理室1080流動，如圖所示。上處理室1080可以具有凸緣結構3007，以減小洩漏經由凸緣3007和晶片載盤906 的上沿之間形成的間隙3010進入晶片套900的內部。除了在反應器框架1000的底部使用相應的處理氣體管路1025、吹掃氣體管路10 以及排氣管路IOM之外，下處理室1081的操作與上述基本上可以是一樣的。一個或多個寬排氣口可以連接到管3001的內部3005，並經由一系列寬孔3006抽吸晶片套900內的反應體積。處理室的這種雙重用途允許在相對的每個處理室交替地進行供氣和排氣。雖然可以使反應室1001在低溫下操作，在接近大氣壓下操作可以實現良好的外延沉積，但壓差足以控制氣體的流動。在氣體向下流動期間使用交叉流動處理，當上處理室1080供應處理氣體到晶片套900的內部907時，下處理室1081則為清除來自晶片套900內部907的氣體以及反應室 1001餘下的氣體提供排氣。在氣體向上流動期間，下處理室1081供應處理氣體到晶片套 900的內部907，而上處理室則為清除來自晶片套900內部907的氣體提供排氣。具有兩個燈模組的外延反應器圖14為圖10和12的外延反應器的反應區沿圖4中的C-C線截取的示意性局部近視的頂部剖視圖。如上面圖10的描述，處理氣體被優先導入晶片套900的內部體積907，該內部體積由載盤906和端蓋901包封。(在該內部體積907內的處理氣體將會流入或流出圖14的橫截面的平面，取決於所使用的流體的方向-見圖15(例如)，這將在下面論述)。 吹掃氣體被優先導入圍繞晶片套900的反應室1001的內部體積1503內。如圖13的描述， 可以調整晶片套外面的吹掃氣體的壓力，使之超過晶片套900內的處理氣體的壓力，由此確保處理氣體最小限度地洩漏到晶片套906的內部體積907以外。可以用縫隙閥門(例如見圖15中的縫隙閥門1803和180 來密封體積1503，從而圍繞晶片套900形成封閉的體積。作為選擇，所述體積1503基本上可以延伸到鄰近的外延反應室中，例如圖20所示，其中，外延反應器2304,2306和2308被直通室2305和2307隔開。要注意的是，向左或向右移動(取決於反應器的構造)晶片套，可將其移到反應器內和外，如圖14所示。晶片套900兩側上的照明窗口 1200在反應室1001和圍繞燈502的空氣1502或其它冷卻氣體之間形成屏障，允許來自燈502的輻射1501進入反應室1001。使用交叉流動處理的三個模組外延反應器圖15示意性示出本發明的一個實施方案的三個模組外延反應器1800。裝有準備用於處理的晶片的晶片套(如圖8和9所示)可以在方向1820上通過反應器入口縫隙閥門1801裝到預熱室1802中。所述方向1820表示晶片套將跟隨通過反應器的三個模組的路徑。預熱室可以使用加熱晶片套的任何方法，例如燈、電阻元件、或感應加熱。預熱室 1802內晶片套的溫度與時間曲線(profile)應該要夠快，以在隨後的外延反應室中跟得上薄膜的沉積時間，除此之外要夠慢，以避免晶片套內的晶片中的熱致應力。可以從反應室的結構來簡化預熱室1802的結構，但是具有兩個燈模組來輻射加熱晶片套。然而，簡單的加熱裝置是可能的，例如電阻或電感加熱室。當晶片套已經達到適當的溫度後，預熱室縫隙閥門1803會打開，以允許晶片套從預熱室1802轉移到外延反應室1804中。然後，預熱室縫隙閥門1803將會關閉。反應器縫隙閥門1805此時必須也已經關閉。現在，在反應器1804內的固定晶片套900上開始外延沉積處理，直到反應室1804中的晶片套900內的晶片上已經沉積了所需厚度的薄膜為止。 雙向箭頭1831表示用於反應器1804內的交叉流動外延處理的處理氣體的兩個流動方向。 (處理氣體平行於晶片套900的載盤906流動。)如下面所述，由於反應氣體的耗盡效應， 在反應器1804內可能需要交叉流動外延沉積處理，以在包含於晶片套中的晶片內及之間達到所需的薄膜厚度和電阻率均勻性。接著，反應器縫隙閥門1805打開，以允許熱的晶片套轉移到冷卻室1806中，反應器縫隙閥門1805將隨後關閉。可以從例如具有面向晶片套900的兩個水冷卻框架的反應室1804的結構來大幅度簡化冷卻室1806的結構。此時出口縫隙閥門1807也已經關閉，以避免晶片套在適當冷卻下來之前過早暴露於空氣中。然後將晶片套保持在冷卻室1806，直到溫度已經足夠低到可以移除為止，之後，出口縫隙閥門1807打開，從外延反應器系統中取出晶片套。為了優化產量，可以在任何一個時候運送一個以上的晶片套通過外延反應器系統。例如，在冷卻室1806中冷卻第一個晶片套的同時，可在反應室1804中對第二個晶片套進行外延沉積，而在預熱室1802中對第三個晶片套進行加熱。請注意，對於這第一個實施方案，晶片套中的晶片的平均處理時間等於在單反應室1804中沉積整個所需薄膜厚度的時間。在反應器1804中的處理可以在處理循環中變化，以提供例如半導體摻雜的分級結構。通過傳輸機構可以運送晶片進入和通過一系列的腔室和反應器，所述傳輸機構能夠高溫操作並可將晶片放置在腔室或反應器內的預定位置。例如，碳化矽軸承可用於移動支承和豎直排列晶片套，甚至是接近和進入熱區。該驅動機構可以在高溫處理期間保存在腔室或反應器的冷卻區中，例如，遠離燈，例如，鄰近縫隙閥門。當需要移動晶片套時，該驅動機構可以抓住晶片套的冷卻部分，或者可以在移動臂或其它機構伸展之前等待腔室或反應器部分冷卻，以抓住晶片套，使其移動至下一個位置。沿四個大致正交方向交叉流動處理的外延反應器在圖15所示的實施方案中，處理氣體交替地向下和向上流動。然而，在某些情況下，在這種雙向沉積處理中，在薄膜厚度和電阻率均勻性方面可以保持達到左-右對稱程度。圖16A-D示意性地示出四步驟的處理，可以減小或消除這種多餘的沉積均勻性。圖 16A-D示出被安裝成在反應室(未顯示)內與晶片套2002良好熱接觸的四個相同的晶片套 2001。圖16A和圖16C分別對應於圖15所描繪的第一和第二步驟。對於圖16A，反應和吹掃氣體2011從反應室頂部進入，而處理氣體排氣2012從反應室底部出來。對於圖16C，反應和吹掃氣體2031從反應室底部進入，而處理氣體排氣2032 從反應室頂部出來。圖15和圖16A-D的主要區別是在圖16B和16D中增添兩個額外的沉積步驟，其中，處理氣體和排氣的方向大約垂直於圖16A和16C中的方向。對於圖16B，反應和吹掃氣體2021將從右邊進入反應室，而處理氣體排氣2022將從反應室左邊出來。對於圖16D，反應和吹掃氣體2041將從左邊進入反應室，而處理氣體排氣2042將從反應室右邊出來。通過將氣體供給和排出通道集成在例如晶片套900的端蓋901內，可以實現圖16B 和D中所示的氣體流動。相比圖15所示的雙向處理，實現這種四向沉積處理的潛在優點是有機會進一步提高薄膜厚度和電阻率均勻性。其原因是，在固定晶片上的四向沉積處理將更接近於晶片在沉積期間連續轉動的沉積處理，如圖1-3中的所有三種現有技術系統所示。使用交叉流動處理的五個模組外延反應圖17示出本發明的另一個實施方案的五個模組外延反應器。裝有準備進行處理的晶片的晶片套(如圖6和7所示)沿方向1920通過入口縫隙閥門1901被裝入預熱室 1902。入口縫隙閥門1901隨後關閉。預熱室縫隙閥門1903這時也必須已經關閉。晶片套然後經歷預熱處理直至達到適於引入第一外延反應室1904的預定溫度。當晶片套已經達到適當溫度後，預熱室縫隙閥門1903會打開以允許晶片套從預熱室1902轉移到第一外延反應器1904中。預熱室縫隙閥門1903隨後關閉。第一反應器縫隙閥門1905這時也可以關閉。現在，在第一外延反應器1904中開始第一外延沉積處理，直到在晶片套內的晶片上已經沉積了三分之一的所需最終薄膜厚度。接著，第一反應器縫隙閥門1905打開以允許晶片套轉移進入第二外延反應器1906，第一反應器縫隙閥門1905隨後可以關閉。第二反應器縫隙閥門1905此時也可以關閉。然後在第二外延反應器1906中開始第二外延沉積處理， 直到在晶片套內的晶片上已經沉積了另一個三分之一的所需最終薄膜厚度。對具有第三反應器縫隙閥門1909的第三反應器1908重複此過程，在晶片套內的晶片上沉積最後三分之一的所需總薄膜厚度。如果需要，這三個沉積可以產生相同的合成物、不同的摻雜、不同的合成物、或分級的合成物。接著，第三反應器縫隙閥門1909打開以允許熱的晶片套轉移進入冷卻室1910，第三反應器縫隙閥門1909隨後關閉。此時，出口縫隙閥門1911必須已經關閉，以防止晶片套過早接觸空氣。然後，晶片套保持在冷卻室1910內直到已經達到可以移除的低溫，出口縫隙閥門1911隨後會打開，從外延反應器系統取出晶片套。至於圖15所示的實施方案，可以在任何一個時候運送一個以上晶片套通過外延反應器系統，以達到最佳產量。具體地說，每個外延反應器1904，1906，1908可以同時在三組連續的晶片上沉積厚度幾乎相等的層。在圖17的外延反應器的設計上的變型是用無閥門的直通室或通道取代一個或兩個反應器縫隙閥門1905和1907。在全部三個反應器1904，1906，1908中沉積相同的薄膜合成物的情況是可能的，在此情況下，腔室之間沒有交叉汙染的可能性，因為處理氣體和它們的相對含量是相同的。這種變型的優點是成本低，且由於消除了關閉和打開閥門的時間，因而略為提高了產量。在圖17所示的構型以及具有直通室的變型中，在三個外延反應器內的交叉流動處理用箭頭1931-1933示出。然而，在多個外延反應器中，可以實現某些反應器不使用交叉流動，因為可以在腔室之間引入逆流。對於奇數個反應室的情況，一般來說交叉流動處理在至少一個腔室內是必需的，以使得在每個方向中使用氣體流動產生的沉積厚度相等。例如， 如果腔室1904具有豎直向下的處理氣體流動，腔室1908具有豎直向上的處理氣體流動，腔室1906則可能在向上和向下的氣體流動方向上需要等量沉積的交叉流動處理。這種替代配置的優點是，簡化了用於反應室1904,1908的處理氣體和排氣管道，因為在這兩個腔室 1904,1908內只需要單向流動。然而，在此實施例中用於反應室1906的處理氣體管道將保持不變。圖18示出本發明的單向交叉流動反應器模組的側剖視圖。因為處理氣體1960在晶片載盤906和晶片920之間向下流動，在每塊晶片920表面的邊界層效應會降低平行於晶片表面的處理氣體的速度，從而增加可用時間，便於外延CVD反應發生。因為處理氣體在晶片920的表面上起反應，處理氣體的濃度相比處理氣體的量將會減小。因此，對於離處理氣體源較遠的晶片1961，可能會降低沉積率。交叉流動處理的設計目的是為了減少此效應， 提供更佳的薄膜厚度和電阻率均勻性。使用可選交叉流動處理的六個模組外延反應器圖20示出本發明的又一個實施方案的六個模組外延反應器。在此實施方案中，四個外延反應器2304，2306，2308和2310藉由直通室2305，2307和2309分隔開，而不是像圖 15和17所示的實施方案情況中的縫隙閥門那樣。包含準備進行處理的晶片的晶片套(例如圖8和9所示)沿方向2340經由入口縫隙閥門2301被裝入預熱室2302。預熱室縫隙閥門2303這時必須已經關閉。當晶片套已經達到適當溫度後，預熱室縫隙閥門2303打開以允許晶片套從預熱室2302轉移進入第一外延反應器2304。預熱室縫隙閥門2303隨後關閉。 現在，在第一外延反應器2304內的固定晶片套上開始第一外延沉積處理，直到在晶片套內的晶片上已經沉積了大約四分之一的所需最終薄膜厚度。同時，可以將第二個晶片套裝入預熱室2302並在那裡按照第一個晶片套的相同處理方法進行預熱。接著，第一個晶片套經由第一直通室2305被轉移到第二外延反應器2306中。然後在第二外延反應器2306內的固定晶片套上開始第二外延沉積處理，直到在晶片套內的晶片上已經沉積了另一個大約四分之一的所需最終薄膜厚度。同時，將第二個晶片套從預熱室2302轉移到第一外延反應器 2304中。對第三外延反應器2308和第四外延反應器2310再次重複此過程，在晶片套內的晶片上沉積最後兩個四分之一的所需最終薄膜厚度。在反應器2304，2306，2308和2310內的全部沉積處理過程中，反應器縫隙閥門2311 —直是關閉的。在第四反應器2310內的沉積完成之後，第四反應器縫隙閥門2311會打開以允許熱的晶片套轉移到冷卻室2312中，之後第四反應器縫隙閥門2311關閉。晶片套則保持在冷卻室2312內直到已經達到可以移除的低溫，出口縫隙閥門2313隨後會打開，從外延反應器系統取出晶片套。同時，多個晶片套正排隊進行處理。如之前圖15和17所描繪的實施方案，可以在任何一個時間運送一個以上的晶片套通過外延反應器系統，以達到最佳產量。請注意，由於圖20所示的外延沉積系統具有偶數個外延反應室，因此在任何外延反應器2304，2306，2308和2310中不需要使用交叉流動處理來達到想要的沉積均勻性。在具有奇數個外延反應器的構型中，通常至少有一個外延反應器將受益於交叉流動處理，以在兩個處理氣體流動方向中都達到等量的沉積。在反應器2304中的箭頭2341示出處理氣體和吹掃氣體只需從底部進入，而排氣只需從頂部排出，從而大大簡化了外延反應器2304 的管路配置。同樣，顯示箭頭2342的反應器2306表示豎直向下的處理氣體和排氣的流動， 對簡化氣體和排氣管路具有與反應器2304的情況相似的意義。反應器2308具有與反應器 2304相同的流動方向2343，而反應器2310具有與反應器2306相同的流動方向2344。因此， 兩個反應器各自可以具有使沉積均勻性最大化的流動方向，而在任何外延反應室內都不需要使用交叉流動處理。這與圖17所示的具有奇數個外延反應器的外延沉積系統的情況相反。使用交叉流動處理來提高沉積均勻性圖19示出外延沉積率2102與反應器模組內的豎直位置2101的對比關係的曲線圖。如上對圖18所述，當處理氣體在晶片套內豎直向下流動時，靠近晶片套頂部的晶片的沉積率會較高，而靠近晶片套底部的晶片的沉積率會較低，如短虛線曲線2103所示。相反地，當處理氣體在晶片套內豎直向上流動時，靠近晶片套底部的晶片的沉積率會較高，而靠近晶片套頂部的晶片的沉積率會較低，如長虛線曲線2104所示。因為兩條沉積率曲線 2103,2104是獨立的，即，兩種操作模式之間互不影響，如果在等量的時間使用這兩種模式， 晶片套內的晶片上的淨沉積率將會是兩條曲線2103,2104的算術平均值2105。請注意，該平均沉積率曲線2105示出晶片套內頂部至底部的均勻性已大大提高，然而，如果單個曲線大致呈線性(一般情況下並非如此)，才可以達到完全的頂部至底部均勻性。使用燈排序來提高沉積均勻性
觀察圖19中的示意性自頂向下的處理流動沉積率曲線2103可見到，在反應器頂部的沉積率是最高的，靠近處理氣體入口處的反應物的濃度最高。對於向下的處理，沉積率如預期減小，因為反應物的濃度會被上面的晶片上的沉積處理耗盡。然而，如果該沉積率的減小呈線性，即，如果自頂向下的曲線2103和自底向上的曲線2104為直線的話，則相結合的平均沉積率曲線2105可能會是獨立於晶片套內的豎直位置的高度幾乎一致不變的沉積率。然而，如圖19所示，因為自頂向下的曲線2103和自底向上的曲線2104都趨於在中間位下沉，平均沉積率曲線2105也是在中間位下沉，因此得知，在靠近反應器的頂部和底部的平均沉積率較高。為了進一步提高薄膜厚度和電阻率均勻性，可使用被稱為「燈排序」的另外的處理，通過實時控制用於加熱晶片套的燈模組內的燈的光照強度，來進一步提高晶片內和晶片之間的均勻性。圖21A-C的示意性截面圖示出在本發明的單向反應器模組內的燈排序方案。圖19中的全部曲線呈現了所有的燈對03是一直亮著，均勻地加熱數個晶片載盤 2430，因而加熱被附著到這些晶片載盤上的晶片2431。如果這些燈M03配置成獨立控制和供電，當然，這只是假設，如圖21A-B所示。為了「弄直」圖19中的自頂向下和自底向上的沉積曲線，通過對不同的燈M03差別供電，使橫跨豎直方向的輻射強度熱變化，可以相對於晶片套中部的沉積率改變靠近晶片套的頂部和底部的沉積率。另一方面，傳統燈M03沿著它們各自的長度產生均勻的輻射強度。圖21中的視圖是靠近晶片處理的起點或其它點。兩排可獨立控制的燈M03安裝成面向包含兩個晶片載盤M30的晶片套，且每一排燈安裝在各自的反射器組件MOl內。 晶片M31以良好熱接觸方式附著到晶片載盤M30上。圖中示出，處理氣體的流向M40是向下的，雖然燈排序方案與向上的處理氣體的流向都同樣起作用。圖中示出，來自燈模組內的四個中間的燈M03(即，離兩個處理氣體源最遠的燈)的高強度輻射是差別地加熱晶片套的中心區域。因為外延沉積率是高度溫度敏感的，與靠近晶片載盤M30中部的沉積率相比，若降低晶片載盤M30的頂部和底部的溫度，會顯著影響靠近晶片載盤M30的頂部和底部的晶片對31的沉積率。在沉積期間的較後期或不同時期，可開啟較靠近處理氣體源附近的晶片載盤M30 的頂部和底部附近的一些燈，如圖21B所示，中間四個燈的輻射M41可以保持與圖21A相同的照度，同時已經增添另外的輻射M50來增加能流到晶片載盤M30的上部和下部中。 最後，或是在沉積期間的不同時期內，可以開啟所有的燈對03，如圖21C所示，已增添來自燈M03的頂部和底部的輻射M60到現有的輻射M41和M50中，現在就可以由頂至底地完全加熱晶片載盤M30。也就是說，在沉積期間可以改變跨越晶片的垂直軸的輻射的線性分布，但是在特定的豎直位置沿水平方向的輻射因為燈的線性性質而大致上保持不變。圖22為曲線圖，其示出圖21A-C中的燈排序方案如何可以修正與晶片套內的豎直位置成對比關係的外延沉積率。短虛線曲線2503與圖19中的短虛線頂部-底部處理氣體流動曲線相同。左邊向下的箭頭2504表示，由於頂部的燈M03的佔空因子相對於中部的燈M03遞減，因而靠近晶片套頂部的沉積率遞減，而右邊向下的箭頭表示，由於底部的燈 2403的佔空因子遞減，因而靠近晶片套底部的沉積率遞減。使用圖21A-C的燈排序方案的適當校正，可以改善調節的沉積率2506的線性。對於每種類型的沉積處理，必須確定適當的燈排序方案，因為跨越晶片流動的處理氣體的消耗率可以不同。請注意，儘管根據與反應器頂部的距離，燈排序可以提高沉積率的線性，但它獨自一個往往不足以實現處理均勻性。 為此，交叉流動與燈排序結合也可能是必要的，如圖23所示。圖23示出外延沉積率沈02與晶片套內的豎直位置沈01的對比關係的曲線圖，其中，利用與交叉流動處理相結合的燈排序方案來提高均勻性。對於頂部-底部處理氣體和排氣的流動而言，受晶片套內的豎直位置影響的沉積率顯示為自左上部往下的短虛線曲線沈03。自底向上流動的沉積率顯示為自左下部往上的長虛線曲線沈04。請注意，已經使用了燈排序來使這些曲線線性化。通過等時使用交叉流動處理，平均沉積率為自頂向下曲線 2603和自底向上曲線沈04的算術平均值沈05。該平均沉積率曲線沈05與圖19中的平均沉積率曲線2105相比的結果是，在燈排序和交叉流動處理相結合的情況下，可以提高均勻性。燈排序的可替代方法圖21A-C中所描繪的燈排序方法使用開/關式燈控方法來使由晶片套的頂部至底部變化的沉積率變化線性化。圖M示出一種使沉積率線性化的替代方法。兩排可單獨控制的燈觀03安裝在各自的反射器組件觀01內，該反射器組件面向晶片套和該晶片套的兩個晶片載盤洲30。晶片觀31以良好熱接觸方式附著到晶片載盤觀30上。圖中顯示處理氣體的流動方向觀40是向下的，雖然該替代燈排序方案與向上的處理氣體的流向都同樣起作用。在本節中描述的燈排序方案與圖21A-C中的燈排序方案相比，其不同之處在於，通過向燈排中不同功率級的不同的燈供電，使用可變的光強度來取代開/關式燈控。在圖M的實施例中，外部的兩個燈的輻照度觀41為小，緊靠外部兩個燈的向內的兩個燈的輻照度觀42稍微大一些，再進一步向內的兩個燈的輻照度觀43更大一些，而居中的兩個燈的輻照度觀44的為最大。此輻射安排會導致晶片載盤觀30的豎直中心部分稍微比頂部和底部要熱一些。在此情況下，與圖21A-C的情況相反，不需要在燈強度方面的時間變化。因此，圖M中所示的不同燈輻射在整個外延沉積周期內都可以保持不變。將圖21A-C 的燈排序方法與圖M的方法結合起來也是可取的。作為選擇，可以將圖M所示的燈排頂部的燈觀03設定為高輻照度，以便在處理氣體流動跨越晶片套內的晶片觀31的表面之前預熱該處理氣體。同樣，也可以將燈排底部的燈觀03設定為高輻照度，使得當處理氣體是自底向上流動通過例如圖16C中所示的晶片套時，在處理氣體流動跨越晶片套內的晶片觀31的表面之前預熱該處理氣體。使用高容量晶片套的外延反應器圖25A和25B示出了在圖10的外延反應器的反應區內沿圖4中的C-C線的示意性截面圖。圖25A與圖14的主要不同之處是，它顯示了一個高容量晶片套，設計該高容量晶片套是為了增加反應器的產量。處理氣體4051被優先導入晶片套4900的內部體積4907， 該內部體積被載盤4906和端蓋4901包封。處理氣體流經入口室4080，經過晶片4920的表面上方的內部體積4907，從出口室4081出來。一個內部載盤4908將內部體積4907 —分為二。載盤4906,4908的內表面被晶片4920覆蓋。熱輻射4501由熱源4401 (例如燈模組) 供應。經由窗口 4200傳導熱輻射4501來加熱載盤4906，4908以及裝在這些載盤上的晶片 4920。如圖25A所示，載盤4906被加熱後，轉而產生熱輻射來加熱內部的載盤4908。此外，可以增添結構層4905到晶片套的外表面上-附著到載盤4906的外表面上。 該結構層4905對晶片套提供另外的支承，並用這樣的材料製成，所述材料可快速傳遞熱輻射到載盤4906上，輻射在載盤這裡被吸收。結構層4905可以用石英製成，而載盤4906可以用例如碳化矽製成。內部載盤4908也可以用碳化矽製成。圖25A顯示了為了處理-在晶片4920上沉積薄膜-而配置的反應器。然而，圖25B 顯示了為使晶片套4900移動通過反應器而配置的反應器的相同截面圖。(晶片套4900將沿垂直於圖平面的方向移動。從圖15可見到晶片套通過處理反應器的移動方向1820的實施例。)為了使晶片套易於移動，入口室4080已向上移動，以在晶片套4900和該室4080之間提供較大的間隙。此外，可以使下部的室4081向下移動(圖中未示)，或者，兩個室4080， 4081都可以如所述般移動，以使晶片套4900易於移動通過反應器。高容量晶片套圖沈示出一個高容量的晶片套4900。該高容量晶片套4900的結構，除內部的載盤4909之外，非常類似於圖8和9中所示的晶片套。兩個載盤4906和一個內部載盤4608 可拆卸地附著到兩個端蓋4901上，例如，通過螺絲釘或螺栓、夾持件、彈簧或裝有彈簧的夾持件。從每個端蓋4901延伸的舌狀件4902確定晶片載盤4906的內表面與內部載盤4908 之間的間距，它和端蓋4901共同限定通常在兩相對端上開口的處理腔-本文稱為內部空間 4907。通過一些可拆卸的連接裝置，例如，被擰入晶片載盤4906，4908內並用它們的肩部捕捉晶片的帶肩螺釘4930，以良好熱接觸方式將多塊晶片4920安裝在晶片載盤4906,4908的背側。也可以將晶片安裝成自由地企立於小角度的斜坡式凹處，如圖洲所示，這將在下文描述。此外，還可以將端蓋加入形狀更複雜的載盤中。為了將晶片4920插入晶片套4900以及從中取出，可以拆卸晶片套4900，以便易於接近晶片載盤4906,4908的內表面。可以以良好熱接觸方式附著許多晶片到晶片載盤 4906,4908的內表面上。當所有晶片4920都附著後，接著重新裝配晶片套，如圖沈所示，將待處理的晶片放置在晶片套4900的內部。鑑於晶片920可能最後會用作密封包裝的太陽能電池板的部件，因此，這些晶片 4920可以呈矩形。晶片4920的頂部處理表面之間的間距大致上等於晶片載盤4906和內部晶片載盤4908的內表面之間的間距減去兩塊晶片4920的厚度。通過將此間距製成為在2 至8毫米的範圍內，更一般是在2毫米至2釐米範圍內，使得本發明能夠創建很小的反應體積4907。為了以二維陣列方式容納多塊晶片，晶片套4900的主壁(即載盤4906,4908)的側向尺寸可以為40釐米或者更大，以致於該側向尺寸與晶片套4900的內部空間4907的長寬比至少為20 1，優選為大於40 1。由於處理氣體在這些小反應體積4907內流動，每塊晶片4920上面的邊界層可以包含總反應體積的很小一部分。因為邊界層內的氣體速度減小，用於加熱晶片4920的處理氣體的反應時間因而增加，從而提高了反應效率。可以使用具有不同舌狀件4902寬度的端蓋4901，以選擇晶片載盤4906,4908的內表面之間的不同間距，從而優化用於不同的外延沉積處理和氣體混合物的反應器模組。與圖8和9所示的晶片套設計相比，圖沈所示的高容量晶片套4900可以處理兩倍數量的晶片。換句話說，可以達到兩倍的產量。此外，高容量的晶片套4900可以包含兩個以上的內部空間4907-可以使用兩個以上的內部載盤。內部載盤的數量限制將由有效加熱內部盤及附著到其上的晶片的能力來確定。高容量的晶片套4900也可以有增添到載盤4906的外表面上的另外的結構層-見圖 25A中的結構層4905。
圖觀顯示了晶片載盤的改型，其允許晶片被安裝成與晶片載盤的平面成一個小角度。圖觀所示為晶片套的上部分的局部截面圖，其中顯示了晶片載盤5006、晶片5020以及豎直處理氣體的流動方向5031。晶片5020藉由圖示的小凸緣保持在晶片載盤5006的凹處，晶片5020與垂直線的角度約為1至3度(例如，盤與盤之間的間隙約為6-10毫米)。 不用任何其它連接裝置就可以將晶片5020安裝在晶片載盤5006的凹處；儘管在必要時可以使用如上述的其它連接裝置。將晶片5020安裝在呈鏡像構型的相對的晶片載盤5006上， 以致於相對的晶片的表面之間的間距沿處理氣體流動的下遊方向遞減-這可用於補償沿下遊方向的處理氣體濃度的減小，以及提供跨越晶片表面的更均勻的處理條件。此外，圖四所示為晶片套的下部分的局部截面圖，其中顯示了晶片載盤5006、晶片5020以及豎直處理氣體的第二流動方向5032。處理氣體的第二流動方向用於交叉流動的外延處理，例如上面的描述以及圖15所示。晶片5020藉由連接裝置(圖中未示)保持在晶片載盤5006的凹處，如上述。晶片5020與垂直線的角度約為1至3度(例如，盤與盤之間的間隙約為6-10毫米)。將晶片5020安裝在呈鏡像構型的相對的晶片載盤5006上， 以致於相對的晶片的表面之間的間距沿處理氣體流動的下遊方向遞減-這可用於補償下遊方向的處理氣體濃度的減小。如果採用如圖16B和16D的橫向處理氣體流動，則可以使用圖28和四的結構的水平距離來改善處理氣體濃度的均勻性。例如，圖30顯示了這樣一種結構。圖30所示為一個晶片套的一邊緣的局部截面圖，其中顯示了晶片載盤5106、晶片5120以及處理氣體流動的水平方向5131。晶片5120藉由晶片下緣(圖中未示)下面的小凸緣保持在晶片載盤 5106的凹處。晶片5120與水平線的角度約為1至3度(例如，盤與盤之間的間隙約為6_10 毫米)。不用任何其它連接裝置就可以將晶片5120安裝在晶片載盤5106的凹處；儘管在必要時可以使用如上述的其它連接裝置。將晶片5120安裝在呈鏡像構型的相對的晶片載盤5106上，以致於相對的晶片的表面之間的間距沿處理氣體流動的下遊方向遞減-這可用於補償下遊方向的處理氣體濃度的減小，以及提供跨越晶片表面的更均勻的處理條件。用於高容量晶片套的氣體分配室如上參照圖25A所述，兩個處理室4080，4081安裝在反應室4001內，有助於平均分配處理氣體到晶片套4900的內部，並除去來自反應室4001的氣體。圖27所示為上處理室4080以及晶片套4900的頂部的示意性截面圖。下處理室4081可以是類似的或相同的， 但通常安裝成圖27所示的上處理室4080的倒轉的構型。下面的論述涉及上處理室4080， 但同樣適用於下處理室4081。經由連接管道4101和開口 4102將處理氣體引入由室結構 4112形成的上分配室4103。第一組孔4104沿上分配室結構4112的長度分布，延伸跨越晶片套4900的上部寬度，並能夠使管道4113的內部4105均勻填充處理氣體。在管道4113 內設置刀刃狀分配器4114，該分配器沿管道4113的整個長度延伸，其作用是均等地劃分流入晶片套4900的兩個內部空間4907的氣流。第二組孔4106，也是沿兩條並行線跨越晶片套4900的上部寬度延伸，從管道4113的底部伸出，能夠使處理氣體4151流入晶片套4900 的兩個內部空間4907。流入反應室4001的吹掃氣體4150如圖所示圍繞上室4080流動。上室4080可以具有凸緣結構4107，以減少洩漏經由間隙4110進入晶片套4900的內部，所述間隙4110形成在凸緣4107和晶片載盤4906的上沿之間。下室4081的操作基本上可與上述的一樣，除了在反應器的底部使用相應的處理氣體、吹掃氣體和排氣管路之外。可使一個或多個寬排氣口連接到管道4101的內部4105，並經由一系列的寬孔 4106抽吸晶片套4900內的反應體積。處理室的這種雙重用途允許在相對的每個處理室交替地進行處理供應和排氣。雖然可以採用在低壓下操作反應室4001，通過在接近大氣壓下操作，可以實現良好的外延沉積，但是，壓差足以控制氣體流動。在向下氣體流動期間的交叉流動處理的情況下，當上處理室4080供應處理氣體到晶片套4900的內部4907時，下處理室4081提供排氣來除去來自晶片套4900的內部4907 的氣體以及反應室4001的剩餘氣體。在向上氣體流動期間，下室4081供應處理氣體到晶片套4900的內部4907，而上處理室則提供排氣來除去來自晶片套4900的內部空間4907的氣體。如上所述，高容量的晶片套可以包括兩個以上的內部空間4907。可以採用室來容納在任何數量的內部空間4907之間均分的氣體流動。對於本領域的普通技術人員應該明白到，上面的描述只是為了說明的目的。可以在本發明的範圍內，對上述的外延反應器設計和系統構型作出許多改型，如下文。本發明並不限於外延沉積，而且可應用於多結晶體層或非晶層的沉積。雖然本發明特別適用於多晶矽基片，但基片可以由其它材料構成並具有不同的晶體結構。此外，本發明可以應用於其它半導體結構，包括集成電路。外延反應器可以配置一個、兩個、或更多的用於照射多面晶片套的燈模組。可以改變外延反應器的定位，以包含處理氣體流動、吹掃氣體流動、以及沿著非垂直軸的排氣抽吸。處理氣體、吹掃氣體、以及排氣可以在反應室的同一側上。可以使用不同於帶肩螺釘的許多夾持方法，將晶片套內的晶片以良好熱接觸方式附著到晶片套的載盤上。可以使用不同於空氣的氣體來有效冷卻燈模組內的燈。例如，可以使用非氧化氣體來減小對燈模組內的反應器氧化性損傷的可能性。每個燈模組內的各種數量的燈可以不同於本文的示意性附圖中所示的燈數量。燈模組內可以有許多水冷卻通道構型，包括蜿蜒構型。晶片套可以配置具有數個集成端蓋的數個載盤，從而不需要單獨的端蓋，並減少
零件數量。照明窗可以用非石英的透明材料製成，且其厚度不在10毫米左右的範圍。整個外延反應器系統可以配置與本文的實施方案中所示數量不同的許多反應器模組。另外，外延反應器系統可以不配置預熱室，或可以不配置冷卻室，其中，在本文的實施方案中由這些模組執行的加熱和冷卻功能，可以由獨立於外延反應器系統的室來執行。在沿處理氣體和排氣的流動方向的沉積率變化比在中部沉降的簡單曲線更為複雜的情況中，燈排序方案可以使用更複雜的照明策略以使沉積率線性化。在含有多個反應器的系統中，可以在連續的反應器內使用燈排序方案，在這些反應器中，處理氣體的流動方向是不同的，而不是在每個反應器內使用交叉流動處理。附著到不同反應器模組上的燈模組內的燈的定位可以不同。載盤也可以用其它高放射率的、高熱導性的、高溫強度高的化學惰性材料製成，且熱膨脹係數(CTE)與矽配合極好，例如，塗覆CVD碳化矽的石墨。本文所述的用SiC製成的載盤的厚度可在6至15毫米的範圍內。所選擇的厚度應⑴足以在結構上支承晶片，⑵足以通過熱導性使溫度平均，但是⑶厚度不夠的話， 則不能形成主散熱片。雖然上面的描述集中在矽沉積方面，但本發明的反應器和方法也可用於晶片氧化、晶片退火，以及在晶片上沉積材料，例如，氮化矽(使用甲基三氯矽烷和氫氣)，碳化矽， III-V族二元和三元化合物(如氮化鎵，磷化銦，GaInP,等)。
權利要求
1.一種用於同時處理多塊晶片的反應器，其包括 反應器框架；附著於所述反應器框架上的第一平面加熱模組；以及晶片套，所述晶片套包括一對緊密相隔的平行的晶片載盤，所述多塊晶片安裝在所述的一對晶片載盤的內表面上；其中，所述反應器被配置成提供用於傳送貫穿所述反應器的所述晶片套的路徑，所述晶片載盤平行於所述第一平面加熱模組，以及其中，所述晶片套於所述反應器內沿部分所述路徑暴露於來自所述第一平面加熱模組的輻射。
2.如權利要求1所述的反應器，其特徵在於，進一步包括固定在所述第一平面加熱模組和貫穿所述反應器的所述晶片套的所述路徑之間的第一窗口。
3.如權利要求1所述的反應器，其特徵在於，進一步包括附著於所述反應器框架上的第二平面加熱模組，所述第二加熱模組位於貫穿所述反應器的所述晶片套的所述路徑的與所述第一平面加熱模組相對的一側，所述第二平面加熱模組平行於所述第一平面加熱模組；以及固定在所述第二平面加熱模組和貫穿所述反應器的所述晶片套的所述路徑之間的第二照明窗口；其中，所述晶片套於所述反應器內沿部分所述路徑暴露於來自所述第二平面加熱模組的輻射。
4.如權利要求1所述的反應器，其特徵在於，所述第一加熱模組為包括多個燈的橙模組。
5.如權利要求4所述的反應器，其特徵在於，所述多個燈每個都沿平行於所述晶片載盤的第一方向線性延伸。
6.如權利要求5所述的反應器，其特徵在於，進一步包括冷卻氣體源，所述冷卻氣體源用於使冷卻氣體在所述第一方向上沿所述燈模組內的所述多個燈的每個燈流動。
7.如權利要求6所述的反應器，其特徵在於，所述冷卻氣體源被導向到所述多個燈的每個燈的軸向中部，並進一步包括兩個排氣口，所述兩個排氣口分別設置在所述多個燈的每個燈的相對端附近。
8.如權利要求4所述的反應器，其特徵在於，所述多個燈的每個燈被配置成提供可獨立控制的光輸出。
9.如權利要求1所述的反應器，其特徵在於，所述晶片套還包括內部載盤，所述內部載盤平行於所述的一對晶片載盤並位於所述的一對晶片載盤之間，所述多塊晶片附於所述的一對晶片載盤的內表面以及所述內部載盤的表面上。
10.如權利要求1所述的反應器，其特徵在於，所述晶片套還包括結構層，所述結構層附著於所述的一對晶片載盤的外表面上。
11.如權利要求10所述的反應器，其特徵在於，所述結構層為石英，以及所述的一對晶片載盤為碳化矽。
12.如權利要求1所述的反應器，其特徵在於，進一步包括第一氣體室，所述第一氣體室被配置成供應處理氣體到所述晶片套的內部體積內；以及第二氣體室，所述第二氣體室被配置成從所述晶片套的內部體積排出氣體；其中，所述第一氣體室和所述第二氣體室被配置成提供流經所有所述多塊晶片的表面的處理氣體。
13.如權利要求12所述的反應器，其特徵在於，所述第一氣體室被進一步配置成切換到排出氣體，以及所述第二氣體室被進一步配置成切換到供應處理氣體，所述第一和第二氣體室的切換是協調的。
14.如權利要求12所述的反應器，其特徵在於，進一步包括至少一個入口，用於輸入吹掃氣體到所述反應器框架內的在所述晶片套的外部並鄰接所述晶片套的空間內。
15.如權利要求12所述的反應器，其特徵在於，所述第一氣體室被配置成能在所述反應器內移動，以在所述晶片套沿所述路徑移動時在所述第一氣體室和所述晶片套之間提供較大的間隙。
16.如權利要求12所述的反應器，其特徵在於，所述多塊晶片以與所述晶片載盤的平面成小角度的方式安裝，以及其中，所述多塊晶片以鏡像構型安裝在每個所述晶片載盤上。
17.如權利要求16所述的反應器，其特徵在於，所述多塊晶片成角度的安裝，在相對於處理氣體流動方向的晶片表面的下遊端處，於所述平行的晶片載盤的相對的晶片表面之間提供較小的間隙。
18.—種在反應器內同時處理多塊晶片的方法，所述方法包括以下步驟將所述多塊晶片可拆卸地安裝在晶片套的內表面上，所述晶片套包括一對緊密相隔的平行的晶片載盤；將所述晶片套運送到所述反應器中；輻射式加熱所述晶片套；使處理氣體流動通過所述晶片套的內部體積；以及供應吹掃氣體到所述反應器內的在所述晶片套的外部並鄰接所述晶片套的空間內，其中，在所述空間內的所述吹掃氣體的壓力大於所述晶片套的內部體積內的所述處理氣體的壓力。
19.如權利要求18所述的方法，其特徵在於，所述輻射式加熱的步驟包括用來自多個線性白熾燈的光輻射所述晶片套，所述多個線性白熾燈配置在平行於所述晶片載盤的平面內。
20.如權利要求19所述的方法，其特徵在於，所述處理氣體在第一方向上流動通過所述晶片套的內部體積，其中，所述多個線性白熾燈中的每一個均被排列成垂直於所述第一方向。
21.如權利要求20所述的方法，其特徵在於，所述方法還包括獨立地控制所述多個線性白熾燈中的每一個的光輸出。
22.如權利要求18所述的方法，其特徵在於，所述流動包括所述處理氣體沿第一方向通過所述晶片套的內部體積的第一流動；以及所述處理氣體沿第二方向通過所述晶片套的內部體積的第二流動，所述第二方向與所述第一方向相反。
23.如權利要求18所述的方法，其特徵在於，所述處理氣體為含矽氣體，用於在所述多塊晶片上沉積薄的矽膜。
全文摘要
本發明揭示了一種能夠在多塊晶片上同時沉積薄膜的外延反應器。在沉積期間，許多晶片包含在晶片套內，所述晶片套包括許多晶片載盤，所述晶片載盤緊密相隔以使處理體積最小化。處理氣體優先流入晶片套的內部體積，用一個或多個燈模組加熱晶片套。吹掃氣體在反應室內的晶片套外面流動，以使室壁上的沉積減至最少。另外，在燈模組內的單獨燈的照明排序，可以進一步改進晶片套內的沉積率變化的線性。為了提高均勻性，處理氣體流動的方向可以以交叉流動構型變化。在多個反應器系統內結合燈排序和交叉流動處理，能夠有高產量的沉積與良好的薄膜均勻性，而且有效地使用處理氣體。
文檔編號C23C16/00GK102421934SQ201080018350
公開日2012年4月18日 申請日期2010年2月25日 優先權日2009年2月25日
發明者A·卡祖巴, G·V·特魯翁, K·薩格姆, T·S·拉維, V·斯瓦拉馬克瑞希楠 申請人:晶陽股份有限公司