DE10134900B4 - Haltevorrichtung mit Diffusionssperrschicht für Halbleitereinrichtungen - Google Patents

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Abstract

Haltevorrichtung (HV) für mindestens eine Halbleitereinrichtung (W), umfassend:
– einen Grundkörper (GK) mit einer zur Aufnahme der Halbleitereinrichtung ausgerüsteten Oberfläche und
– eine Diffusionssperrschicht (SpS) auf mindestens Teilen von den die Halbleitereinrichtung kontaktierenden Bereichen der Oberfläche des Grundkörpers,
gekennzeichnet durch
eine zusätzliche Deckschicht (HLS) aus Silizium auf mindestens Teilen der Diffusionssperrschicht und/oder Teilen der nicht von der Diffusionssperrschicht bedeckten Bereiche der Oberfläche des Grundkörpers.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Haltevorrichtung für mindestens eine Halbleitereinrichtung, umfassend einen Grundkörper mit einer zur Aufnahme der Halbleitereinrichtung ausgerüsteten Oberfläche. Außerdem bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zum Herstellen einer solchen Haltevorrichtung.
  • Im Verlauf von Fertigungsprozessen, denen die Halbleitereinrichtung unterworfen wird, wird die Halbleitereinrichtung von einer Haltevorrichtung gehalten.
  • Aus DE 198 03 423 C2 ist eine Haltevorrichtung zur SiC-Epitaxie bekannt. Dabei besteht ein Grundkörper der Haltevorrichtung aus Graphit, der abschnittsweise mit einem Metallcarbid versiegelt ist.
  • Aus DE 689 21 501 T2 ist eine mit Siliziumcarbid (SiC) beschichtete Haltevorrichtung für Anlagen zur schnellen thermischen Behandlung (Rapid Thermal Processing) bekannt.
  • Wenn die Halbleitereinrichtung von einer Haltevorrichtung gehalten wird, können durch Festkörperdiffusion Atome aus der Haltevorrichtung in die Halbleitereinrichtung übertreten. Dort wirken die übergetretenen Atome als Verunreinigungen und beeinträchtigen die Qualität von aus den Halbleitereinrichtungen gefertigten Produkten.
  • Dies gilt im Besonderen für eine Haltevorrichtung aus Aluminium und eine Halbleitereinrichtung aus Silizium, da Aluminium in Silizium vergleichsweisweise gut beweglich ist.
  • Aus DE 198 44 451 A1 sind Diffusionssperrschichten aus Metallnitriden, wie Titan-Nitrid, Wolfram-Nitrid und Tantal-Nitrid, bekannt. Aus DE 197 51 784 A1 ist ein Verfahren zum Herstellen einer Titan-Nitrid-Schicht in einem Halbleitersubstrat bekannt. In DE 697 01 408 T2 ist ein Verfahren zur Herstellung einer Diffusionssperrschicht für Alkalimetallionen, die auf einem Glassubstrat ausgeführt wird, enthalten.
  • Um die Diffusion von Aluminium-Atomen in die Halbleitereinrichtung zu verringern, werden herkömmlicherweise die Haltevorrichtungen mit einer Deckschicht aus Silizium versehen.
  • Dies wird etwa im Custom Report der Fa. EATON, "Siemens Microelectronics Center Silicon Coated Disk Qualification" beschrieben. Darin wird eine Verringerung der Verunreinigung eines Silizium-Wafers durch Aluminium bei Verwendung von mit Silizium beschichteten Haltevorrichtungen aus Aluminium gegenüber nicht mit Silizium beschichteten Haltevorrichtungen an Ionenimplantationsanlagen beschrieben.
  • Es wurde jedoch festgestellt, dass die Verunreinigung von Wafern nach mehrmonatiger Verwendung von mit Silizium beschichteten Haltevorrichtungen wieder steigt. Dies ist darauf zurückzuführen, dass Aluminium-Atome durch Festkörperdiffusion aus der Haltevorrichtung in das Silizium der Deckschicht übertreten und dort langsam in Richtung der Oberfläche der Deckschicht wandern. Sobald diese erreicht wird, bewirkt der gleiche Mechanismus ein Übertreten der Aluminium-Atome aus der Deckschicht auf der Haltevorrichtung in den Wafer.
    •
  • Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung und ein Verfahren zu deren Herstellung zur Verfügung zu stellen, die verhindert, dass Atome aus der Haltevorrichtung in die von der Haltevorrichtung gehaltene Halbleitereinrichtung diffundieren.
  • Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung nach Patentanspruch 1 gelöst. Das diese Aufgabe lösende Verfahren ist im Patentanspruch 7 angegeben. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
  • Bei der Erfindung ist also wesentlich, dass auf der zur Aufnahme der Halbleitereinrichtung ausgerüsteten Oberfläche der Haltevorrichtung eine als Diffusionssperre wirksame Schicht aufgebracht ist.
  • Auf dieser Diffusionssperrschicht ist eine weitere Deckschicht aus Si aufgebracht.
  • Die erfindungsgemäße Ausführungsform der Haltevorrichtung ist im Besonderen als Haltevorrichtung für Wafer an Ionenimplantationsanlagen geeignet.
  • Als Material für die Diffusionssperrschicht eignen sich vor allem Nitride, also Wolfram- und Titannitrid, sowie Metalloxide.
  • Die Diffusionssperrschicht wird auf dem Grundkörper der Haltevorrichtung aufgebracht. Auf diese wird eine weitere Deckschicht aus Silizium aufgebracht.
  • Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert, deren einzige Figur ein schematischer Querschnitt der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist.
    •
  • 1 zeigt eine Haltevorrichtung HV, deren Grundkörper GK aus Aluminium auf der einer Halbleitereinrichtung W aus Silizium gegenüberliegenden Oberfläche mit einer Diffusionssperrschicht SpS und diese wiederum mit einer Deckschicht HLS bedeckt ist.
  • Das Material der Deckschicht HLS ist Silizium. Die zwischen der Deckschicht HLS und dem Grundkörper GK befindliche Diffusionssperrschicht SpS besteht aus Titannitrid.
  • Bereits eine wenige Atomlagen dicke Diffusionssperrschicht SpS aus Titannitrid verhindert das Diffundieren von Aluminium-Atomen aus dem Grundkörper GK in die Deckschicht HLS.
  • Bleibt die Deckschicht HLS frei von Aluminium-Atomen, dann diffundieren auch keine Aluminium-Atome mehr in die Halbleitereinrichtung W.
  • Zur Vereinfachung ist in der 1 nur eine Halbleitereinrichtung W dargestellt.

Claims (7)

  1. Haltevorrichtung (HV) für mindestens eine Halbleitereinrichtung (W), umfassend: – einen Grundkörper (GK) mit einer zur Aufnahme der Halbleitereinrichtung ausgerüsteten Oberfläche und – eine Diffusionssperrschicht (SpS) auf mindestens Teilen von den die Halbleitereinrichtung kontaktierenden Bereichen der Oberfläche des Grundkörpers, gekennzeichnet durch eine zusätzliche Deckschicht (HLS) aus Silizium auf mindestens Teilen der Diffusionssperrschicht und/oder Teilen der nicht von der Diffusionssperrschicht bedeckten Bereiche der Oberfläche des Grundkörpers.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Wafer als Halbleitereinrichtung und eine Haltevorrichtung an Ionenimplantationsvorrichtungen als Haltevorrichtung.
  3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 2, gekennzeichnet durch ein Metallnitrid als Material der Diffusionssperrschicht.
  4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch Titannitrid als Metallnitrid.
  5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch Wolframnitrid als Metallnitrid.
  6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 2, gekennzeichnet durch ein Metalloxid als Material der Diffusionssperrschicht.
  7. Verfahren zum Herstellen einer Haltevorrichtung für mindestens eine Halbleitereinrichtung, umfassend einen Grundkörper mit einer zur Aufnahme der Halbleitereinrichtung ausgerüsteten Oberfläche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens auf Teilen von den die Halbleitereinrichtung kontaktierenden Bereichen der Oberfläche des Grundkörpers eine Diffusionssperrschicht aufgebracht wird und mindestens auf Teilen der Diffusionssperrschicht und/oder Teilen der nicht von der Diffusionssperrschicht bedeckten Bereiche der Oberfläche des Grundkörpers eine zusätzliche Deckschicht aus Silizium aufgebracht wird.
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