DE102010026987B4

DE102010026987B4 - Herstellvorrichtung und -verfahren für Halbleiterbauelement

Info

Publication number: DE102010026987B4
Application number: DE102010026987A
Authority: DE
Inventors: Kunihiko Suzuki; Hideki Ito
Original assignee: Nuflare Technology Inc
Current assignee: Nuflare Technology Inc
Priority date: 2009-07-15
Filing date: 2010-07-13
Publication date: 2013-10-17
Anticipated expiration: 2030-07-14
Also published as: JP2011023522A; US20110014789A1; JP5275935B2; US9150981B2; DE102010026987A1

Abstract

Vorrichtung zum Herstellen eines Halbleiters, wobei die Vorrichtung aufweist: eine Kammer (11), die zum Laden eines Wafers (w) in die Kammer ausgelegt ist; einen Gaszuführmechanismus (12), der dafür ausgelegt ist, Prozessgas in die Kammer zuzuführen; einen Gasabführmechanismus (13), der dafür ausgelegt ist, Gas aus der Kammer abzuführen; eine Heizeinrichtung (19a) mit einem Schlitz (21), wobei die Heizeinrichtung dafür ausgelegt ist, den Wafer auf eine vorgegebene Temperatur zu erwärmen; eine Hochschiebebasis (22), die dafür ausgelegt ist, den Wafer in einem angehobenen Zustand aufzunehmen, wobei die Hochschiebebasis dafür ausgelegt ist, in einem niedrigeren Zustand in dem Schlitz aufgenommen zu sein; einen Antriebssteuermechanismus (24), der dafür ausgelegt ist, die Hochschiebebasis in vertikaler Richtung zu bewegen und die Hochschiebebasis in dem angehobenen Zustand zu drehen; ein Drehelement (17), das dafür ausgelegt ist, den Wafer in einer vorgegebenen Position zu drehen, in welcher der Wafer durch ein Halteelement (16), das an dem Drehelement angebracht ist, aufgenommen ist und die Hochschiebebasis in dem niedrigeren Zustand ist; und einen Drehantriebssteuermechanismus (18), der mit dem Drehelement verbunden ist.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterbauelements, die z. B. zum Ausbilden einer Schicht durch Zuführen eines Reaktionsgases zu der Oberfläche eines Halbleiterwafers, während die hintere Oberfläche des Halbleiterwafers erwärmt wird, verwendet werden.
In den letzten Jahren sind, da es erwünscht ist, dass ein Halbleiterbauelement einen niedrigeren Preis und eine höhere Leistungsfähigkeit verwirklicht, außerdem eine höhere Ertragsfähigkeit bei einem Schichtausbildungsvorgang eines Wafers und eine höhere Qualität, wie z. B. eine Verbesserung der Einheitlichkeit der Schichtdicke, erforderlich.
Um solche Erfordernisse zu erfüllen, wird ein Rückseitenerwärmungsverfahren eingesetzt, das eine Einzelwaferbearbeitungs-Epitaxialwachstumsvorrichtung verwendet, ein Prozessgas zuführt, während ein Wafer mit mit hoher Geschwindigkeit von 900 U/Min oder mehr in einer Kammer gedreht wird, und den Wafer von der hinteren Oberfläche aus durch Verwendung einer Heizeinrichtung erwärmt.
Ein solches Rückseitenerwärmungsverfahren weist ein Problem auf. Wenn ein Wafer bei Raumtemperatur in eine Kammer geladen wird, die zuvor auf z. B. annähernd 700°C erwärmt wurde, und auf ein Element überführt wird, wird ein Zentrumselement abgekühlt. Folglich nimmt die Temperatur in einem Zentrumsabschnitt des Wafers ab und tritt eine Temperaturschwankung auf. Ein Verfahren zum überhöhten Erwärmen eines Zentrumselements ist in der JP 2002-43302 A offenbart ([0028] bis [0029]).
ZUSAMMENFASSUNG
Eine Vorrichtung zum Herstellen eines Halbleiterbauelements gemäß der vorliegenden Erfindung beinhaltet die Merkmale des Anspruchs 1.
Ein Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterbauelements nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung beinhaltet: Laden eines einem Schichtausbildungsvorgang zu unterziehenden Wafers in eine Kammer; Vorwärmen des Wafers, während der Wafer mit einer vorgegebenen Drehgeschwindigkeit gedreht wird, in einem Zustand, in dem der Wafer von einem Drehelement getrennt ist, das den Wafer zu dem Zeitpunkt des Schichtausbildungsvorgangs in einer vorgegebenen Position dreht; und Ausbilden einer Schicht an dem Wafer durch Erwärmen des Wafers bei einer vorgegebenen Temperatur in der vorgegebenen Position, Drehen des Wafers und Zuführen eines Prozessgases auf den Wafer.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein Diagramm, das einen Schnitt einer Vorrichtung zum Herstellen eines Halbleiterbauelements nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung zeigt;
2 ist eine Draufsicht einer Heizeinrichtung nach dem Aspekt der Erfindung;
3 ist ein Diagramm, das einen Halbleiterbauelementherstellvorgang nach einem Aspekt der Erfindung zeigt; und
4 ist ein Diagramm, das einen Schnitt einer Vorrichtung zum Herstellen eines Halbleiterbauelements nach einem Aspekt der Erfindung zeigt.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Nun wird im Einzelnen auf die vorliegende Ausführungsform der Erfindung Bezug genommen, wobei ein Beispiel der Erfindung in den beigefügten Zeichnungen veranschaulicht ist.
Üblicherweise können durch Erwärmen eines Zentrumsabschnitts Temperaturschwankungen in einem Wafer, die auftreten, wenn ein Wafer mit Raumtemperatur in eine Kammer mit hoher Temperatur geladen wird, bis zu einem gewissen Grad unterdrückt werden. In der Praxis ist es jedoch schwierig, einen Zustand zu steuern, in dem die Temperaturschwankungen in einem Wafer nicht auftreten. Insbesondere wird, falls eine Oxidschicht an der Rückseite eines Wafers ausgebildet ist, der Wafer nicht nur wegen des Eigengewichts sondern auch wegen des Temperaturunterschieds zwischen der Oberfläche und der hinteren Oberfläche, Unterschiede der Wärmeausdehnungskoeffizienten und dergleichen gekrümmt.
Durch Erwärmen des Wafers wird der Wafer von einem konkaven Zustand in einen konvexen Zustand verformt. Folglich tritt ein Wafersprungphänomen auf. Wegen eines solchen Sprungphänomens weicht der Wafer von einer normalen Position ab und kann nicht horizontal gehalten werden. Außerdem könnte der Wafer durch Herabfallen oder dergleichen beschädigt werden. Deshalb verschlechtern sich die Ausbeute und die Ertragsfähigkeit und tritt wegen Schwankungen der Schichtdicke ein Problem dahingehend auf, dass sich die Zuverlässigkeit eines Halbleiterbauelements verschlechtert.
Durch Untersuchung der Erfinder der vorliegenden Erfindung wurde herausgefunden, dass das Sprungphänomen die Tendenz aufweist, aufzutreten, wenn der Temperaturunterschied zwischen einem Zentrumsabschnitt und einem Umfangsabschnitt zunimmt. Das heißt, nach dem Einführen eines Wafers in eine Kammer kann, wenn die Temperatur in dem Zentrumsabschnitt und dem Umfangsabschnitt mit dem gleichen Änderungsbetrag ansteigt, ein Verschiebungsbetrag unterdrückt werden. Die folgenden Ausführungsformen werden auf Grundlage einer solchen Erkenntnis durchgeführt.
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
Erste Ausführungsform
1 ist ein Querschnitt einer Epitaxialwachstumsvorrichtung als einer Vorrichtung zum Herstellen eines Halbleiterbauelements einer ersten Ausführungsform. Wie in 1 gezeigt ist, sind in einer Kammer 11, in der ein Wafer w mit einem Durchmesser von z. B. 200 mm einem Schichtausbildungsvorgang unterzogen wird, Gaszuführöffnungen 12a vorgesehen, die mit einem Gaszuführmechanismus 12 zum Zuführen von Prozessgas, das ein Quellengas, wie z. B. Trichlorsilan oder Dichlorsilan, enthält, auf den Wafer w mit einer vorgegebenen Flussrate von oberhalb der Kammer 11 verbunden sind. In einem unteren Teil der Kammer 11 sind Gasabführöffnungen 13a, die mit einem Gasabführmechanismus 13 zum Abführen von Gas zum Steuern des Drucks in der Kammer 11 auf einen vorgegebenen Druck (Normaldruck) verbunden sind, an zwei Stellen vorgesehen.
In einem oberen Teil der Kammer 11 ist eine Flussausrichtungsplatte 14 zum Zuführen des von den Gaszuführöffnungen 12a zugeführten Prozessgases in einem flussausgerichteten Zustand auf den Wafer w vorgesehen. Ein Mantel 15 mit einem Durchmesser von z. B. 240 mm ist so mit der Flussausrichtungsplatte 14 verbunden, dass er einen Bereich oberhalb des Wafers w umgibt.
In einem unteren Teil der Kammer 11 ist ein Suszeptor 16 als ein Halteelement, auf das der Wafer w gesetzt wird, an einem Ring 17 als einem Drehelement so angebracht, dass der Abstand zwischen dem Wafer w und der Flussausrichtungsplatte 14 z. B. annähernd 70 mm wird. Der Ring 17 ist mit einem Drehantriebssteuermechanismus 18 verbunden, der aus einem Drehschaft (nicht gezeigt) zum Drehen des Wafers w mit einer vorgegebenen Drehgeschwindigkeit, einem Motor (nicht gezeigt) und dergleichen aufgebaut ist.
In dem Ring 17 ist eine Heizeinrichtung 19 vorgesehen, die aus einer inneren Heizeinrichtung 19a, einer mittleren Heizeinrichtung 19b und einer äußeren Heizeinrichtung 19c zum Erwärmen des z. B. aus SiC bestehenden Wafers w aufgebaut ist. Unterhalb der Heizeinrichtungen ist ein scheibenförmiger Reflektor 20 zum effizienten Erwärmen des Wafers w vorgesehen.
2 ist eine Draufsicht der Heizeinrichtung 19. Die mittlere Heizeinrichtung 19b ist an dem Umfang der inneren Heizeinrichtung 19a vorgesehen und die äußere Heizeinrichtung 19c ist an dem Umfang der mittleren Heizeinrichtung 19b vorgesehen. Ein Schlitz 21, wie z. B. ein kreuzförmiger Schlitz, ist in der inneren Heizeinrichtung 19a ausgebildet und eine ähnlich geformte (kreuzförmige) Hochschiebebasis 22 ist in dem Schlitz 21 aufgenommen.
Unterhalb des Zentrums der Hochschiebebasis 22 ist ein Hochschiebeschaft 23 so vorgesehen, dass er den Zentrumsabschnitt in dem Schlitz 21 durchdringt. Der Hochschiebeschaft 23 ist mit einem Antriebssteuermechanismus 24 verbunden, der einen Motor (nicht gezeigt) zur Bewegung in vertikaler Richtung (nach oben/unten) und zum Drehen beinhaltet. Ein Stift 25 zum Halten des Wafers w über den Suszeptor 16 ist an einem Ende eines Seitenarms der Hochschiebebasis 22 vorgesehen.
Ferner ist ein Temperaturerfassungsmechanismus 26 mit Temperatursensoren 26a und 26b zum Erfassen einer Temperaturverteilung des Wafers w, d. h. der Temperatur in einem Zentrumsabschnitt und der Temperatur in einem Umfangsabschnitt, z. B. unter der Flussausrichtungsplatte 14 vorgesehen. Der Temperaturerfassungsmechanismus 26 ist mit der inneren Heizeinrichtung 19a, der mittleren Heizeinrichtung 19b und der äußeren Heizeinrichtung 19c verbunden.
Unter Verwendung einer solchen Vorrichtung zum Herstellen eines Halbleiterbauelements wird eine epitaktische Si-Schicht auf dem Wafer w ausgebildet, der einen Durchmesser von z. B. 200 mm aufweist und an dem eine Rückflächenoxidschicht mit einer Dicke von z. B. 900 nm ausgebildet ist.
Die Schleuse (nicht gezeigt) der Kammer 11 wird geöffnet und der Wafer w wird z. B. durch eine Roboterhand in die Kammer 11 geladen, deren Innenseite auf z. B. 700°C erwärmt ist. Zu diesem Zeitpunkt weist der Wafer w keine Schwankungen in der Temperaturverteilung auf und ist leicht konkav wegen des Unterschieds zwischen der Wärmeleitfähigkeit an der Oberfläche und an der hinteren Oberfläche (Rückfläche).
Wie in 3 gezeigt ist, wird die Hochschiebebasis 22 angehoben, indem der Hochschiebeschaft 23 durch den Antriebssteuermechanismus 24 nach oben gefahren wird. Der Wafer w wird auf den Suszeptor 16 an der Hochschiebebasis 22 gesetzt und die Schleuse (nicht gezeigt) wird geschlossen. In diesem Zustand ist der Wafer w an dem Suszeptor 16 an der Hochschiebebasis 22 so gehalten, dass die Höhe von der oberen Fläche des Rings 17 z. B. 60 mm wird.
Während ein Prozessgas, das kein schichtbildendes Quellengas enthält, wie z. B. H₂-Gas, durch den Gaszuführmechanismus 12 über die Gaszuführöffnungen 12a in die Kammer 11 eingeführt wird, wird ein Vorwärmen durch Steuern der inneren Heizeinrichtung 19a, der mittleren Heizeinrichtung 19b und der äußeren Heizeinrichtung 19c durchgeführt. Gleichzeitig wird die Hochschiebebasis 22 durch den Antriebssteuermechanismus 24 mit einer Drehgeschwindigkeit von z. B. 300 U/Min gedreht.
Zu dem Zeitpunkt, zu dem der Wafer w in die Kammer 11 geladen wird, ist die Temperatur an der inneren Seite (Zentrumsabschnitt) des Wafers w niedriger als die an der äußeren Seite (Umfangsabschnitt). Die Temperatur an der äußeren Seite wird durch das Vorwärmen mehr als an der inneren Seite erhöht, so dass das Sprungphänomen auftritt. Jedoch wird durch das Durchführen des Vorwärmens während die Hochschiebebasis 22 gedreht wird, der Anstieg der Temperatur an der äußeren Seite unterdrückt. Deshalb tritt kein großer Unterschied zwischen der Rate der Temperaturerhöhung an der inneren Seite und der äußeren Seite auf und wird das Sprungphänomen des Wafers unterdrückt.
Wie oben beschrieben wurde, kann durch Drehen des Wafers w in dem angehobenen Zustand die Temperatur an der äußeren Seite des Wafers w gesenkt werden. Als Grund dafür wird erachtet, dass durch das Drehen des Halteelements die Abführrate des zwischen dem Mantel 15 und dem Rand des Wafers w abgeführten Prozessgases zunimmt.
Das Vorwärmen wird auf eine solche Weise durchgeführt. In annähernd 40 Sekunden nach dem Beginn wird die Zentrumstemperatur annähernd 750°C und die Umfangstemperatur annähernd 700°C und wird die Temperatur stabil.
Nachdem die Temperatur stabil wird, wird der Suszeptor 16, auf den der Wafer w gesetzt ist, an dem Ring 17 angebracht, indem die Hochschiebebasis 22 abgesenkt wird und die Hochschiebebasis 22 in dem unteren Zustand in dem Schlitz aufgenommen wird. Die innere Heizeinrichtung 19a, die mittlere Heizeinrichtung 19b und die äußere Heizeinrichtung 19c werden so gesteuert, dass die durch den Temperaturerfassungsmechanismus 25 erfasste Temperatur des Wafers w in der Ebene einheitlich 1100°C wird.
Der Wafer w wird durch den Drehantriebssteuermechanismus 18 mit z. B. 900 U/Min gedreht und das Prozessgas wird von den Gaszuführöffnungen 12a über die Flussausrichtungsplatte 14 in einem flussausgerichteten Zustand auf den Wafer w zugeführt. Das Prozessgas wird so vorbereitet, dass z. B. die Trichlorsilan-Konzentration 2,5% wird, und mit z. B. 50 SLM zugeführt.
Andererseits werden das Trichlorsilan enthaltende Prozessgas, das überschüssig wird, ein Verdünnungsmittelgas und ein Gas, wie z. B. HCl, als ein Reaktionsnebenprodukt von dem Raum zwischen dem Mantel 15 und dem Suszeptor 16 nach unten abgeführt. Ferner werden diese Gase über den Gasabführmechanismus 13 aus den Gasabführöffnungen 13a abgeführt und wird der Druck in der Kammer 11 so gesteuert, dass er konstant ist (z. B. Normaldruck). Auf eine solche Weise wird die epitaktische Si-Schicht auf dem Wafer w gewachsen.
Wie oben beschrieben wurde, kann der Temperaturanstieg an der äußeren Seite des Wafers w durch Drehen der Hochschiebebasis 22 unterdrückt werden. Durch Steuern der Drehgeschwindigkeit kann die Rate des Temperaturanstiegs an der äußeren Seite gesteuert werden. Durch Steuern der Drehgeschwindigkeit, um die Rate des Temperaturanstiegs zu steuern, kann das Sprungphänomen in einem Zustand, in dem der Wafer w an dem Hochschiebeschaft 23 gehalten wird, unterdrückt werden und die Hochschiebebasis 22 in einem Zustand abgesenkt werden, in dem der Wafer w in einer geeigneten Position angebracht ist.
Außerdem nimmt, da eine Heizeinrichtung, wie z. B. die innere Heizeinrichtung 19a, mit einer Elektrode versehen ist, die Temperatur an der Elektrode, die keine Wärme erzeugt, ab und treten zu dem Zeitpunkt des Vorwärmens Temperaturschwankungen in der Ebene des Wafers w auf. Durch Drehen der Hochschiebebasis 22, um die relative Position zwischen dem Wafer w und der Heizeinrichtung zu ändern, können die Temperaturschwankungen unterdrückt werden.
Deshalb wird eine Schicht einheitlich auf dem Wafer w ausgebildet und kann die Zuverlässigkeit des Halbleiterbauelements verbessert werden, während eine Verschlechterung der Ausbeute und der Ertragsfähigkeit unterdrückt wird.
Bei der ersten Ausführungsform beträgt die Drehgeschwindigkeit der Hochschiebebasis vorzugsweise 50 bis 300 U/Min. Es wird als schwierig erachtet, die Wirkung der Temperatursteuerung durch Drehung des Halteelements zu erzielen, wenn die Drehgeschwindigkeit weniger als 50 U/Min beträgt. Andererseits übersteigt zu dem Zeitpunkt des Anhaltens der Drehung, um den Wafer w auf das Halteelement zu setzen, die zum Anhalten der Drehung erforderliche Zeit eine Sekunde pro 20 Umdrehungen, wenn die Drehgeschwindigkeit 300 U/Min übersteigt, so dass sich der Durchsatz verschlechtert.
Es wird berücksichtigt, dass die Temperatur (oder die Rate des Temperaturanstiegs) an der äußeren Seite des Wafers w, wenn die Hochschiebebasis gedreht wird, nicht nur von der Drehgeschwindigkeit abhängt, sondern auch von Parametern, wie z. B. der Abführrate des Prozessgases, das aus dem Raum zwischen dem Mantel und dem Rand des Wafers w abgeführt wird, dem Abstand zwischen der Flussausrichtungsplatte und dem Halteelement und der Haltehöhe des Wafers w. Es wird deshalb berücksichtigt, dass die Drehgeschwindigkeit zum Erzielen einer gewünschten Temperatur oder Rate des Temperaturanstiegs abhängig von den Parametern schwankt.
Sogar wenn die Drehgeschwindigkeit der Hochschiebebasis weniger als 50 U/Min beträgt, kann, falls die Hochschiebebasis mit 5 U/Min oder mehr gedreht wird, die relative Position zu der Elektrode der Heizeinrichtung geändert werden. Deshalb kann die Einheitlichkeit der Temperatur des Wafers w in der Ebene verbessert werden.
Zweite Ausführungsform
Bei einer zweiten Ausführungsform ist der Aufbau der Vorrichtung zum Herstellen eines Halbleiterbauelements ähnlich zu dem der ersten Ausführungsform. Jedoch unterscheidet sich die zweite Ausführungsform von der ersten Ausführungsform mit Bezug auf den Punkt, dass der Ring als das Drehelement zu dem Zeitpunkt des Vorwärmens auch gedreht wird.
Speziell wird zu dem Zeitpunkt des Vorwärmens die Hochschiebebasis 22 durch den Antriebssteuermechanismus 24 mit z. B. 50 U/Min gedreht und der Ring 17 durch den Drehantriebssteuermechanismus 18 mit z. B. 300 U/Min in einer Richtung entgegengesetzt zu der Drehungsrichtung der Hochschiebebasis 22 gedreht.
Durch eine solche Drehung kann die Drehgeschwindigkeit in einem instabilen Zustand, in dem der Wafer w angehoben ist, niedrig gehalten werden und können die Temperaturverteilung und die Temperaturschwankungen des Wafers w zu dem Zeitpunkt des Vorwärmens mit größerer Genauigkeit gesteuert werden.
Zum Beispiel wird durch Drehen der Hochschiebebasis 22 mit weniger als 50 U/Min die Einheitlichkeit der Temperatur des Wafers w in der Ebene verbessert und kann ferner durch Drehen des Rings 17 die Temperatur an der äußeren Seite des Wafers w gesteuert werden.
Auf eine der ersten Ausführungsform ähnliche Weise wird zu dem Zeitpunkt des Durchführens des Schichtausbildungsvorgangs auf dem Wafer w eine Schicht einheitlich auf dem Wafer w ausgebildet und kann die Zuverlässigkeit des Halbleiterbauelements verbessert werden, während eine Verschlechterung der Ausbeute und der Ertragsfähigkeit unterdrückt wird.
Dritte Ausführungsform
Bei einer dritten Ausführungsform ist der Aufbau der Vorrichtung zum Herstellen eines Halbleiterbauelements ähnlich zu dem der ersten Ausführungsform. Jedoch unterscheidet sich die dritte Ausführungsform von der ersten Ausführungsform mit Bezug auf den Punkt, dass der Temperaturerfassungsmechanismus mit dem Antriebssteuermechanismus verbunden ist.
Speziell ist, wie in 4 gezeigt ist, in einer Kammer 31 ein Temperaturerfassungsmechanismus 32 mit Temperatursensoren zum Erfassen der Temperaturverteilung des Wafers w, d. h. der Temperatur in einem Zentrumsabschnitt und der Temperatur in einem Umfangsabschnitt, z. B. unter einer Flussausrichtungsplatte 33 vorgesehen. Der Temperaturerfassungsmechanismus 32 ist mit einer inneren Heizeinrichtung 34a, einer mittleren Heizeinrichtung 34b und einer äußeren Heizeinrichtung 34c auf eine der ersten Ausführungsform ähnliche Weise verbunden. Der Temperaturerfassungsmechanismus 32 ist außerdem mit einem Antriebssteuermechanismus 36 verbunden, der eine Hochschiebebasis 35 in der vertikalen Richtung bewegt und die Hochschiebebasis 35 mit einer vorgegebenen Drehgeschwindigkeit dreht.
Durch die Vorrichtung zum Herstellen eines Halbleiterbauelements wird auf eine der ersten Ausführungsform ähnliche Weise ein Vorwärmen durchgeführt. Zum diesem Zeitpunkt kann die Drehgeschwindigkeit der Hochschiebebasis 35 auf Grundlage der Temperaturverteilung des Wafers w gesteuert werden. Die Drehgeschwindigkeit der Hochschiebebasis 35 kann auf Grundlage der Temperaturverteilung des Wafers w gesteuert werden. Das heißt, die Drehgeschwindigkeit der Hochschiebebasis 35 kann durch den Antriebssteuermechanismus 36 so geändert werden, dass der Unterschied zwischen der Temperatur in einem Zentrumsabschnitt und der Temperatur in einem Umfangsabschnitt des Wafers w, der durch den Temperaturerfassungsmechanismus 32 erfasst wird, z. B. 50°C wird.
Ferner kann die Drehgeschwindigkeit der Hochschiebebasis 35 durch den Antriebssteuermechanismus 36 so geändert werden, dass die Temperaturänderungsbeträge (eine Verteilung des Temperaturänderungsbetrags), d. h. eine Rate des Temperaturanstiegs zwischen dem Zentrumsabschnitt und dem Umfangsabschnitt des Wafers w, annähernd gleich werden.
Wie oben beschrieben wurde, wird die Drehgeschwindigkeit der Hochschiebebasis 35 auf Grundlage der Temperaturverteilung des Wafers w oder einer Verteilung der Temperaturänderungsbeträge (Rate des Temperaturanstiegs) gesteuert und kann die Rate des Temperaturanstiegs in dem Umfangsabschnitt des Wafers w geeigneter gesteuert werden. Deshalb kann das Sprungphänomen auf eine der ersten Ausführungsform ähnliche Weise unterdrückt werden und eine Schicht in einem Zustand ausgebildet werden, in dem der Wafer w in einer geeigneten Position an dem Suszeptor angebracht ist.
Zusätzlich wird auf eine der ersten Ausführungsform ähnliche Weise zu dem Zeitpunkt des Durchführens des Schichtausbildungsvorgangs auf dem Wafer w eine Schicht einheitlich auf dem Wafer w ausgebildet und kann die Zuverlässigkeit des Halbleiterbauelements verbessert werden, während eine Verschlechterung der Ausbeute und der Ertragsfähigkeit unterdrückt wird.
Bei der dritten Ausführungsform kann der Ring zu dem Zeitpunkt des Vorwärmens genau wie bei der zweiten Ausführungsform auch gedreht werden. In diesem Fall ist vorzugsweise, wie durch eine gestrichelte Linie in 4 gezeigt ist, der Temperatursteuermechanismus 32 mit einem Drehantriebssteuermechanismus 38, der die Drehung eines Rings 37 steuert, verbunden, um eine Temperatursteuerung mit größerer Genauigkeit durchzuführen.
Obwohl bei den vorangehenden Ausführungsformen der Wafer w zu dem Zeitpunkt der Beförderung und des Vorwärmens über den Suszeptor an der Hochschiebebasis angebracht ist, kann der Wafer w direkt an dem Hochschiebeschaft 20 angebracht sein. In diesem Fall ist es ausreichend, einen ringförmigen Halter als ein Halteelement an dem Ring vorzusehen und den Wafer w auf den Halter zu setzen.
Der Suszeptor kann in einen Suszeptor in dem Zentrumsabschnitt und einen Suszeptor in dem Umfangsabschnitt geteilt sein. Nur der Suszeptor in dem Zentrumsabschnitt wird durch die Hochschiebebasis angehoben und ist zu dem Zeitpunkt des Herabsenkens der Hochschiebebasis nach dem Vorwärmen an der inneren Seite des Suszeptors in dem Umfangsabschnitt angeordnet.
Unter Berücksichtigung der Hochtemperaturstabilität, wie die Heizeinrichtung oder dergleichen, besteht vorzugsweise zumindest die Oberfläche der Hochschiebebasis aus SiC oder dergleichen. Um den Wafer w stabil zu halten, ist bei einer Schnittform in der vertikalen Richtung (Richtung der kürzeren Seite) der Hochschiebebasis (Seitenarmabschnitt) vorzugsweise die Länge ”b” in der vertikalen Richtung größer als die Länge ”a” in der horizontalen Richtung und beträgt bevorzugter a/b 5 bis 15.
Obwohl die Hochschiebebasis eine Kreuzform aufweist, d. h. diese vier Seitenarmabschnitte aufweist, die mit dem Hochschiebeschaft verbunden sind, ist die Erfindung nicht auf das Beispiel beschränkt. Es reicht aus, dass die Anzahl der Seitenarmabschnitte drei oder mehr beträgt.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform kann eine Schicht, wie z. B. eine epitaktische Schicht, auf einem Halbleiterwafer mit hoher Ertragsfähigkeit ausgebildet werden. Zusätzlich können die Ausbeuten von Wafern und Halbleiterbauelementen, die durch einen Elementausbildungsvorgang und einen Elementtrennvorgang hergestellt werden, verbessert werden und stabile Elementcharakteristiken der Halbleiterbauelemente erzielt werden. Insbesondere können durch die Anwendung auf einen epitaktischen Ausbildungsvorgang bei Leistungshalbleiterbauelementen, wie z. B. Leistungs-MOSFETs und -IGBTs, die ein Wachstum einer dicken Schicht mit einer Dicke von 100 μm oder mehr in einem N-Basisbereich, einem P-Basisbereich oder einem isolierenden Isolationsbereich erfordern, zufriedenstellende Elementcharakteristiken erzielt werden.
Während die epitaktische Schicht bei dieser Ausführungsform auf einem Si-Substrat ausgebildet wird, kann diese auf das Ausbilden einer Polysiliziumschicht und auch auf andere Verbundhalbleiter, wie z. B. eine GaAs-Schicht, eine GaAlAs-Schicht und eine InGaAs-Schicht angewandt werden. Sie kann außerdem auf das Ausbilden einer SiO₂-Schicht und einer Si₃N₄-Schicht angewendet werden und in dem Fall einer SiO₂-Schicht werden Monosilan (SiH₄) und Gase von N₂, O₂ und Ar zugeführt und in dem Fall einer Si₃N₄-Schicht werden Monosilan (SiH4) und Gase von NH₃, N₂, O₂ und Ar zugeführt.

Claims

Vorrichtung zum Herstellen eines Halbleiters, wobei die Vorrichtung aufweist: eine Kammer (11), die zum Laden eines Wafers (w) in die Kammer ausgelegt ist; einen Gaszuführmechanismus (12), der dafür ausgelegt ist, Prozessgas in die Kammer zuzuführen; einen Gasabführmechanismus (13), der dafür ausgelegt ist, Gas aus der Kammer abzuführen; eine Heizeinrichtung (19a) mit einem Schlitz (21), wobei die Heizeinrichtung dafür ausgelegt ist, den Wafer auf eine vorgegebene Temperatur zu erwärmen; eine Hochschiebebasis (22), die dafür ausgelegt ist, den Wafer in einem angehobenen Zustand aufzunehmen, wobei die Hochschiebebasis dafür ausgelegt ist, in einem niedrigeren Zustand in dem Schlitz aufgenommen zu sein; einen Antriebssteuermechanismus (24), der dafür ausgelegt ist, die Hochschiebebasis in vertikaler Richtung zu bewegen und die Hochschiebebasis in dem angehobenen Zustand zu drehen; ein Drehelement (17), das dafür ausgelegt ist, den Wafer in einer vorgegebenen Position zu drehen, in welcher der Wafer durch ein Halteelement (16), das an dem Drehelement angebracht ist, aufgenommen ist und die Hochschiebebasis in dem niedrigeren Zustand ist; und einen Drehantriebssteuermechanismus (18), der mit dem Drehelement verbunden ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Halteelement (16) zwischen dem Wafer und dem Drehelement oder der Hochschiebebasis angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Temperaturerfassungsmechanismus (26), der dafür ausgelegt ist, die Temperatur in einem Zentrumsabschnitt und die Temperatur in einem Umfangsabschnitt des Wafers zu messen.
Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterbauelements, wobei das Verfahren aufweist: ein Laden eines einem Schichtausbildungsvorgang zu unterziehenden Wafers in eine Kammer, ein Vorwärmen des Wafers, während der Wafer mit vorgegebener Drehgeschwindigkeit in einem Zustand gedreht wird, in dem der Wafer von einem Drehelement getrennt ist, wobei das Drehelement den Wafer in einer vorgegebenen Position zu dem Zeitpunkt des Schichtausbildungsvorgangs dreht, und ein Ausbilden einer Schicht auf dem Wafer durch Erwärmen des Wafers bei einer vorgegebenen Temperatur in der vorgegebenen Position, Drehen des Wafers und Zuführen von Prozessgas auf den Wafer.
Verfahren nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch ein Zuführen eines Gases, das kein schichtbildendes Quellengas enthält, auf den Wafer zu dem Zeitpunkt des Vorwärmens.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Temperaturverteilung in dem Wafer erfasst wird.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehgeschwindigkeit des Wafers auf Grundlage der erfassten Temperaturverteilung gesteuert wird.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehgeschwindigkeit des Wafers gesteuert wird, um einen Temperaturunterschied zwischen einem Zentrumsabschnitt und einem Umfangsabschnitt des Wafers oder Temperaturänderungsbeträge in dem Zentrumsabschnitt und dem Umfangsabschnitt des Wafers auszugleichen.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die vorgegebene Drehgeschwindigkeit des Wafers 5 bis 300 U/Min beträgt.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorwärmen durchgeführt wird, während das Drehelement gedreht wird.