DE102012205616A1 - Vorrichtung zum Abscheiden einer Schicht auf einer Halbleiterscheibe mittels Gasphasenabscheidung - Google Patents

Vorrichtung zum Abscheiden einer Schicht auf einer Halbleiterscheibe mittels Gasphasenabscheidung Download PDF

Info

Publication number
DE102012205616A1
DE102012205616A1 DE102012205616A DE102012205616A DE102012205616A1 DE 102012205616 A1 DE102012205616 A1 DE 102012205616A1 DE 102012205616 A DE102012205616 A DE 102012205616A DE 102012205616 A DE102012205616 A DE 102012205616A DE 102012205616 A1 DE102012205616 A1 DE 102012205616A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
susceptor
semiconductor wafer
shaft
gas
distributor head
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
DE102012205616A
Other languages
English (en)
Other versions
DE102012205616B4 (de
Inventor
Georg Brenninger
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siltronic AG
Original Assignee
Siltronic AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority to DE102012205616.5A priority Critical patent/DE102012205616B4/de
Application filed by Siltronic AG filed Critical Siltronic AG
Priority to SG11201406275QA priority patent/SG11201406275QA/en
Priority to US14/389,944 priority patent/US9153472B2/en
Priority to PCT/EP2013/056011 priority patent/WO2013149849A1/de
Priority to CN201380016687.1A priority patent/CN104254638B/zh
Priority to JP2015500940A priority patent/JP5921754B2/ja
Priority to KR1020147024782A priority patent/KR101603031B1/ko
Publication of DE102012205616A1 publication Critical patent/DE102012205616A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE102012205616B4 publication Critical patent/DE102012205616B4/de
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/683—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
    • H01L21/687—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches
    • H01L21/68714—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support
    • H01L21/68785—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support characterised by the mechanical construction of the susceptor, stage or support
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/455—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
    • C23C16/45502—Flow conditions in reaction chamber
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/458—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for supporting substrates in the reaction chamber
    • C23C16/4582—Rigid and flat substrates, e.g. plates or discs
    • C23C16/4583—Rigid and flat substrates, e.g. plates or discs the substrate being supported substantially horizontally
    • C23C16/4584—Rigid and flat substrates, e.g. plates or discs the substrate being supported substantially horizontally the substrate being rotated
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/458—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for supporting substrates in the reaction chamber
    • C23C16/4582—Rigid and flat substrates, e.g. plates or discs
    • C23C16/4583—Rigid and flat substrates, e.g. plates or discs the substrate being supported substantially horizontally
    • C23C16/4586—Elements in the interior of the support, e.g. electrodes, heating or cooling devices
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/46—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for heating the substrate
    • C23C16/463—Cooling of the substrate
    • C23C16/466—Cooling of the substrate using thermal contact gas
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02367—Substrates
    • H01L21/0237—Materials
    • H01L21/02373—Group 14 semiconducting materials
    • H01L21/02381—Silicon, silicon germanium, germanium
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02518—Deposited layers
    • H01L21/02521—Materials
    • H01L21/02524—Group 14 semiconducting materials
    • H01L21/02532—Silicon, silicon germanium, germanium
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02612—Formation types
    • H01L21/02617—Deposition types
    • H01L21/0262—Reduction or decomposition of gaseous compounds, e.g. CVD
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67242—Apparatus for monitoring, sorting or marking
    • H01L21/67253—Process monitoring, e.g. flow or thickness monitoring
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/683—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)
  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)

Abstract

Vorrichtung zum Abscheiden einer Schicht auf einer Halbleiterscheibe mittels Gasphasenabscheidung, umfassend einen Suszeptor mit einer Vorderseite und einer Rückseite;
eine Welle zum Drehen des Suszeptors, wobei die Welle ein oberes und ein unteres Ende hat und mit einem Kanal versehen ist, der sich vom unteren bis zum oberen Ende erstreckt;
einen Gasverteiler-Kopf, der am oberen Ende der Welle befestigt ist und ein Gebiet der Rückseite des Suszeptors mittels eines kühlenden Gases kühlt, wobei sich das gekühlte Gebiet vom Zentrum des Suszeptors aus radial nach außen erstreckt; und
eine Leitung zum Zuführen des kühlenden Gases von einer Quelle zum unteren Ende der Welle, von wo aus das kühlende Gas durch den Kanal zum oberen Ende der Welle und in den Verteilerkopf gelangt und zur Rückseite des Suszeptors gelenkt wird.

Description

  • Gegenstand der Erfindung ist eine Vorrichtung zum Abscheiden einer Schicht auf einer Halbleiterscheibe mittels Gasphasenabscheidung und ein Verfahren, das diese Vorrichtung verwendet.
  • Eine Vorrichtung dieser Art ist beispielsweise in der US2004/0144323 A1 gezeigt. Sie umfasst einen oberen und einen unteren Deckel aus transparentem Material und eine Seitenwand, die einen Reaktorraum definieren. Der Reaktorraum wird durch einen Suszeptor in einen oberen Reaktorraum und in einen unteren Reaktorraum aufgeteilt. Der Suszeptor trägt eine zu beschichtende Halbleiterscheibe und ruht selbst auf Armen eines Traggestells, welches das obere Ende einer den Suszeptor und die Halbleiterscheibe drehenden Welle bildet. Obere und untere Lampenbänke erhitzen den Suszeptor und die Halbleiterscheibe. Ein Abscheidegas wird parallel zur Oberfläche der Halbleiterscheibe durch den oberen Reaktorraum geleitet und dabei thermisch gespalten, wobei Spaltprodukte sich unter Bildung einer möglichst gleichmäßig dicken Schicht auf der Oberfläche der Vorderseite der Halbleiterscheibe ablagern. Gleichzeitig wird ein Spülgas durch den unteren Reaktorraum geleitet, um zu verhindern, dass Abscheidegas oder Spaltprodukte davon zur Rückseite des Suszeptors und zur Rückseite der Halbleiterscheibe gelangen.
  • Aus der US4 821 674 ist bekannt, dass Spülgas durch die Welle und durch einen Spalt, der zwischen der Welle und einem sie umgebenden Rohr besteht, geleitet werden kann, um Abscheidegas daran zu hindern, in den Bereich unter dem Suszeptor zu gelangen.
  • Das Abscheiden einer gleichmäßig dicken Schicht auf einer Halbleiterscheibe bereitet jedoch Probleme. Selbst nach einer Optimierung von entscheidenden Prozessparametern wie der elektrischen Leistung der Lampenbänke und des Volumenstroms von Abscheidegas und Spülgas, stellt man nach der Analyse einer beschichteten Halbleiterscheibe fest, dass die Schichtdicke im Zentrum der Halbleiterscheibe etwas größer ist, als im Randbereich der Halbleiterscheibe.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine gleichmäßigere Schichtdicke zu erreichen.
  • Der Erfinder der vorliegenden Erfindung hat herausgefunden, dass eine im Zentrum der beschichteten Halbleiterscheibe gefundene erhöhte Schichtdicke auf eine Temperaturerhöhung im Zentrumsbereich des Suszeptors zurückzuführen ist, und dass diese lokale Temperaturerhöhung mit den Mitteln der Optimierung der genannten Prozessparameter nicht zu vermeiden ist.
  • Zur Lösung der Aufgabe wird daher eine Vorrichtung zum Abscheiden einer Schicht auf einer Halbleiterscheibe mittels Gasphasenabscheidung vorgeschlagen, umfassend einen Suszeptor mit einer Vorderseite und einer Rückseite;
    eine Welle zum Drehen des Suszeptors, wobei die Welle ein oberes und ein unteres Ende hat und mit einem Kanal versehen ist, der sich vom unteren bis zum oberen Ende erstreckt;
    einen Gasverteiler-Kopf, der am oberen Ende der Welle befestigt ist und ein Gebiet der Rückseite des Suszeptors mittels eines kühlenden Gases kühlt, wobei sich das gekühlte Gebiet vom Zentrum des Suszeptors aus radial nach außen erstreckt; und
    eine Leitung zum Zuführen des kühlenden Gases von einer Quelle zum unteren Ende der Welle, von wo aus das kühlende Gas durch den Kanal zum oberen Ende der Welle und in den Verteilerkopf gelangt und zur Rückseite des Suszeptors gelenkt wird.
  • Gegenstand der Erfindung ist auch ein Verfahren, bei dem diese Vorrichtung verwendet wird.
  • Das Kühlen eines Gebiets der Rückseite des Suszeptors, das sich vom Zentrum des Suszeptors radial nach außen erstreckt, bewirkt letztlich auch eine Verringerung der Temperatur auf der zu beschichtenden Oberfläche der Halbleiterscheibe im Zentrum der Vorderseite der Halbleiterscheibe und in einem radial um das Zentrum herum sich erstreckenden Bereich der Oberfläche der Vorderseite der Halbleiterscheibe. Mit der niedrigeren Temperatur sinkt wiederum die Geschwindigkeit der Abscheidung der Schicht, so dass durch die gezielte Kühlmaßnahme eine radial gleichmäßigere Schichtdickenverteilung zu erreichen ist.
  • Die Kühlmaßnahme umfasst die Verwendung eines Gasverteiler-Kopfes, der die Wirkung des kühlenden Gases auf ein Gebiet der Rückseite des Suszeptors lenkt und beschränkt, das sich vom Zentrum des Suszeptors aus radial nach außen erstreckt. Der Durchmesser des Gebiets ist kleiner als der Durchmesser der zu beschichtenden Halbleiterscheibe, und das Verhältnis der Durchmesser d/D beträgt vorzugsweise nicht weniger als 0,1 und nicht mehr als 0,4, wobei d den Durchmesser des gekühlten Gebiets der Rückseite des Suszeptors bezeichnet und D den Durchmesser einer auf dem Suszeptor abgelegten, zu beschichtenden Halbleiterscheibe. Der Durchmesser des gekühlten Gebiets darf nicht zu groß werden, weil sonst auch Bereiche der Halbleiterscheibe gekühlt werden, die nicht gekühlt werden sollten. Er darf aber auch nicht zu klein sein, weil sonst Bereiche der Halbleiterscheibe nicht gekühlt werden, die gekühlt werden sollten.
  • Je nach Anwendung kann der Gasverteiler-Kopf unterschiedlich ausgeführt sein. Bevorzugt ist ein Gasverteiler-Kopf, der den Strom des ausströmenden kühlenden Gases aufgefächert gegen die Rückseite des Suszeptors lenkt. Das gekühlte Gebiet der Rückseite des Suszeptors ist das Gebiet, das unmittelbar vom Gasstrom getroffen wird, der den Gasverteiler-Kopf verlässt. Der Gasverteiler-Kopf hat vorzugsweise einen bestimmten Abstand zur Rückseite des Suszeptors und einen bestimmten Öffnungswinkel zum Auffächern des Gasstroms.
  • Eine erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst vorzugsweise einen Massendurchfluss-Regler oder Massendurchfluss-Begrenzer, der einen Volumenstrom des kühlenden Gases, der das Gebiet der Rückseite des Suszeptors kühlt, derart einstellt, dass er nicht weniger als 1 slm und nicht mehr als 20 slm beträgt. Bei einem Volumenstrom von mehr als 20 slm besteht die Gefahr, dass die Wirkung des kühlenden Gases die beabsichtigte Wirkung übertrifft und letztendlich weniger Material im Zentrum der Oberfläche der Halbleiterscheibe abgeschieden wird, als beabsichtigt ist.
  • Bei dem kühlenden Gas handelt es sich vorzugsweise um Wasserstoff, Stickstoff oder ein Edelgas oder um eine beliebige Mischung der genannten Gase.
  • Die Halbleiterscheibe besteht vorzugsweise aus einkristallinem Silizium. Die abgeschiedene Schicht ist vorzugsweise eine Schicht aus epitaktisch abgeschiedenem Silizium, das mit einem elektrisch aktiven Dotierstoff dotiert sein kann. Der Durchmesser der zu beschichtenden Halbleiterscheibe beträgt vorzugsweise nicht weniger als 300 mm, besonders bevorzugt 300 mm oder 450 mm.
  • Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf Zeichnungen weiter erläutert.
  • 1 zeigt eine Vertikalschnitt-Zeichnung durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung, wobei einige Merkmale nicht dargestellt sind, die zum Verständnis der Erfindung nichts beitragen.
  • 2 zeigt, ebenfalls im Vertikalschnitt, die relative Lage eines bevorzugt ausgebildeten Gasverteiler-Kopfes zu einem Suszeptor und einer darüberliegenden Halbleiterscheibe.
  • 3 zeigt die radiale Verteilung der Schichtdicke h am Beispiel einer Halbleiterscheibe aus Silizium, die auf erfindungsgemäße Weise mit einer Schicht aus Silizium epitaktisch beschichtet wurde.
  • 4 zeigt zum Vergleich die radiale Verteilung der Schichtdicke h am Beispiel einer Halbleiterscheibe aus Silizium, die auf sonst gleichartige Weise beschichtet wurde, wobei während der Beschichtung auf eine Kühlung der Rückseite des Suszeptors mit einem kühlenden Gas verzichtet wurde.
  • Die Vorrichtung gemäß 1 umfasst einen Suszeptor 3, der eine zu beschichtende Halbleiterscheibe 5 trägt und selbst auf Armen eines Traggestells 1 ruht. Das Traggestell sitzt gemeinsam mit einem Gasverteiler-Kopf 9 auf dem oberen Ende einer sich drehenden Welle 7. Die Welle ist umgeben von einem Rohr 6, das an einem oberen Ende zu einem Tragring 2 erweitert ist, auf dem Hebestifte 4 zum Anheben und Absenken der Halbleiterscheibe 5 auf dem Suszeptor 3 aufsetzen. Zwischen dem Rohr 6 und der Welle 7 besteht ein Spalt, der sich nach oben bis zum Tragring erstreckt. Das untere Ende der Welle steht über eine Leitung mit einer Quelle 10 in Verbindung, die das kühlende Gas bereitstellt. In diese Leitung ist vorzugsweise ein Massendurchfluss-Regler oder Massendurchfluss-Begrenzer 8 integriert, der den Volumenstrom des kühlenden Gases regelt oder begrenzt. Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Vorrichtung eine weitere Quelle 11 eines Gases, eine weitere Leitung und einen weiteren Massendurchfluss-Regler oder Massendurchfluss-Begrenzer 12 zum Zuführen des weiteren Gases. Das weitere Gas, das die Zusammensetzung des kühlenden Gases oder eine andere Zusammensetzung haben kann, wird als Spülgas verwendet, das den Austrittsbereich des weiteren Gases am oberen Ende des Rohrs frei von reaktiven Gasen hält.
  • Der Gasverteiler-Kopf 9 hat vorzugsweise die Form eines konisch erweiterten Rotations-Körpers, wie sie 2 zeigt, und er fächert den ihn verlassenden Gasstrom auf. Bei einem Verhältnis der Durchmesser d/D = 0,1 ist der Durchmesser d1 des zu kühlenden Gebiets der Rückseite des Suszeptors 38 mm lang, wenn eine Halbleiterscheibe mit einem Durchmesser D von 300 mm zu beschichten beabsichtigt ist. Dazu muss der Abstand A1, den der Gasverteiler-Kopf zur Rückseite des Suszeptors hat, etwa 11 mm betragen und der Gasverteiler-Kopf den ihn verlassenden Gasstrom mit einem Öffnungswinkel W1 von etwa 20° auffächern. Bei einem Verhältnis der Durchmesser d/D = 0,4 ist der Durchmesser d2 des zu kühlenden Gebiets der Rückseite des Suszeptors 152 mm lang, wenn eine Halbleiterscheibe mit einem Durchmesser D von 300 mm zu beschichten beabsichtigt ist. Dazu muss der Abstand A2, den der Gasverteiler-Kopf zur Rückseite des Suszeptors hat, etwa 81 mm betragen und der Gasverteiler-Kopf den ihn verlassenden Gasstrom mit einem Öffnungswinkel W2 von etwa 37° auffächern.
  • Beispiel:
  • Wie der Vergleich von 3 und 4 zeigt, ist die radiale Verteilung der Schichtdicke h deutlich gleichmäßiger, wenn die erfindungsgemäße Vorrichtung verwendet wird.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • US 2004/0144323 A1 [0002]
    • US 4821674 [0003]

Claims (4)

  1. Vorrichtung zum Abscheiden einer Schicht auf einer Halbleiterscheibe mittels Gasphasenabscheidung, umfassend einen Suszeptor mit einer Vorderseite und einer Rückseite; eine Welle zum Drehen des Suszeptors, wobei die Welle ein oberes und ein unteres Ende hat und mit einem Kanal versehen ist, der sich vom unteren bis zum oberen Ende erstreckt; einen Gasverteiler-Kopf, der am oberen Ende der Welle befestigt ist und ein Gebiet der Rückseite des Suszeptors mittels eines kühlenden Gases kühlt, wobei sich das gekühlte Gebiet vom Zentrum des Suszeptors aus radial nach außen erstreckt; und eine Leitung zum Zuführen des kühlenden Gases von einer Quelle zum unteren Ende der Welle, von wo aus das kühlende Gas durch den Kanal zum oberen Ende der Welle und in den Verteilerkopf gelangt und zur Rückseite des Suszeptors gelenkt wird.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, umfassend einen Massendurchfluss-Regler oder Massendurchfluss-Begrenzer, der einen Volumenstrom des kühlenden Gases, das den Gasverteiler-Kopf verlässt, derart regelt oder begrenzt, dass er nicht weniger als 1 slm und nicht mehr als 20 slm beträgt.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei der Gasverteiler-Kopf derart ausgebildet ist, dass ein Verhältnis d/D nicht weniger als 0,1 und nicht mehr als 0,4 beträgt, wobei d den Durchmesser des gekühlten Gebiets der Rückseite des Suszeptors bezeichnet und D den Durchmesser einer auf dem Suszeptor abgelegten, zu beschichtenden Halbleiterscheibe.
  4. Verfahren zum Abscheiden einer Schicht auf einer Halbleiterscheibe mittels Gasphasenabscheidung unter Verwendung einer Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3.
DE102012205616.5A 2012-04-04 2012-04-04 Vorrichtung zum Abscheiden einer Schicht auf einer Halbleiterscheibe mittels Gasphasenabscheidung Expired - Fee Related DE102012205616B4 (de)

Priority Applications (7)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102012205616.5A DE102012205616B4 (de) 2012-04-04 2012-04-04 Vorrichtung zum Abscheiden einer Schicht auf einer Halbleiterscheibe mittels Gasphasenabscheidung
US14/389,944 US9153472B2 (en) 2012-04-04 2013-03-22 Device for depositing a layer on a semiconductor wafer by means of vapour deposition
PCT/EP2013/056011 WO2013149849A1 (de) 2012-04-04 2013-03-22 Vorrichtung zum abscheiden einer schicht auf einer halbleiterscheibe mittels gasphasenabscheidung
CN201380016687.1A CN104254638B (zh) 2012-04-04 2013-03-22 通过汽相沉积在半导体晶片上沉积层的设备
SG11201406275QA SG11201406275QA (en) 2012-04-04 2013-03-22 Device for depositing a layer on a semiconductor wafer by means of vapour deposition
JP2015500940A JP5921754B2 (ja) 2012-04-04 2013-03-22 蒸着法によって半導体ウエハ上に層を堆積させる装置
KR1020147024782A KR101603031B1 (ko) 2012-04-04 2013-03-22 증착에 의한 반도체 웨이퍼 상의 층 퇴적 장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102012205616.5A DE102012205616B4 (de) 2012-04-04 2012-04-04 Vorrichtung zum Abscheiden einer Schicht auf einer Halbleiterscheibe mittels Gasphasenabscheidung

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE102012205616A1 true DE102012205616A1 (de) 2013-10-10
DE102012205616B4 DE102012205616B4 (de) 2016-07-14

Family

ID=47997451

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102012205616.5A Expired - Fee Related DE102012205616B4 (de) 2012-04-04 2012-04-04 Vorrichtung zum Abscheiden einer Schicht auf einer Halbleiterscheibe mittels Gasphasenabscheidung

Country Status (7)

Country Link
US (1) US9153472B2 (de)
JP (1) JP5921754B2 (de)
KR (1) KR101603031B1 (de)
CN (1) CN104254638B (de)
DE (1) DE102012205616B4 (de)
SG (1) SG11201406275QA (de)
WO (1) WO2013149849A1 (de)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9738975B2 (en) 2015-05-12 2017-08-22 Lam Research Corporation Substrate pedestal module including backside gas delivery tube and method of making
DE102016211614A1 (de) * 2016-06-28 2017-12-28 Siltronic Ag Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von beschichteten Halbleiterscheiben
CN109306467B (zh) * 2017-07-26 2020-10-16 上海新昇半导体科技有限公司 气相生长装置及气相生长方法
CN109306468B (zh) * 2017-07-26 2020-10-16 上海新昇半导体科技有限公司 衬托器、气相生长装置及气相生长方法
CN108866514B (zh) * 2018-07-01 2023-12-12 航天科工(长沙)新材料研究院有限公司 一种改进的mpcvd设备基板台冷却结构
US11981998B2 (en) 2019-11-04 2024-05-14 Applied Materials, Inc. Systems and methods for substrate support temperature control
WO2024158681A1 (en) * 2023-01-26 2024-08-02 Applied Materials, Inc. Purge system to clean wafer backside for ring susceptor

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4821674A (en) 1987-03-31 1989-04-18 Deboer Wiebe B Rotatable substrate supporting mechanism with temperature sensing device for use in chemical vapor deposition equipment
US20010054390A1 (en) * 1995-09-01 2001-12-27 Halpin Michael W. Wafer support system
US20040144323A1 (en) 2002-07-29 2004-07-29 Komatsu Denshi Kinzoku Kabushiki Kaisha Epitaxial wafer production apparatus and susceptor structure

Family Cites Families (40)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5062386A (en) * 1987-07-27 1991-11-05 Epitaxy Systems, Inc. Induction heated pancake epitaxial reactor
JPH05166736A (ja) * 1991-12-18 1993-07-02 Nissin Electric Co Ltd 薄膜気相成長装置
JP3084881B2 (ja) * 1992-02-05 2000-09-04 住友電気工業株式会社 有機金属気相成長装置
US6544379B2 (en) * 1993-09-16 2003-04-08 Hitachi, Ltd. Method of holding substrate and substrate holding system
US6053982A (en) * 1995-09-01 2000-04-25 Asm America, Inc. Wafer support system
US6616767B2 (en) * 1997-02-12 2003-09-09 Applied Materials, Inc. High temperature ceramic heater assembly with RF capability
US5997649A (en) * 1998-04-09 1999-12-07 Tokyo Electron Limited Stacked showerhead assembly for delivering gases and RF power to a reaction chamber
JP2001210596A (ja) * 2000-01-28 2001-08-03 Hitachi Kokusai Electric Inc 半導体製造装置の温度制御方法、半導体製造装置、および半導体デバイスの製造方法
US7037797B1 (en) * 2000-03-17 2006-05-02 Mattson Technology, Inc. Localized heating and cooling of substrates
US20040011468A1 (en) * 2000-05-30 2004-01-22 Jun Hirose Gas introduction system for temperature adjustment of object to be processed
JP2002134466A (ja) * 2000-10-25 2002-05-10 Sony Corp 半導体装置の製造方法
US6689221B2 (en) 2000-12-04 2004-02-10 Applied Materials, Inc. Cooling gas delivery system for a rotatable semiconductor substrate support assembly
US6795292B2 (en) * 2001-05-15 2004-09-21 Dennis Grimard Apparatus for regulating temperature of a process kit in a semiconductor wafer-processing chamber
US6677167B2 (en) * 2002-03-04 2004-01-13 Hitachi High-Technologies Corporation Wafer processing apparatus and a wafer stage and a wafer processing method
JP3868324B2 (ja) * 2002-04-15 2007-01-17 三菱電機株式会社 シリコン窒化膜の成膜方法、成膜装置、及び半導体装置の製造方法
US6783630B2 (en) * 2002-08-27 2004-08-31 Axcelis Technologies, Inc. Segmented cold plate for rapid thermal processing (RTP) tool for conduction cooling
US7033443B2 (en) * 2003-03-28 2006-04-25 Axcelis Technologies, Inc. Gas-cooled clamp for RTP
US20040261946A1 (en) * 2003-04-24 2004-12-30 Tokyo Electron Limited Plasma processing apparatus, focus ring, and susceptor
JP4179041B2 (ja) * 2003-04-30 2008-11-12 株式会社島津製作所 有機ｅｌ用保護膜の成膜装置、製造方法および有機ｅｌ素子
KR20060037822A (ko) * 2004-10-28 2006-05-03 주식회사 하이닉스반도체 고밀도플라즈마 화학기상증착 장치 및 그를 이용한반도체소자의 제조 방법
US7964511B2 (en) * 2005-09-09 2011-06-21 Tokyo Electron Limited Plasma ashing method
US20070210037A1 (en) * 2006-02-24 2007-09-13 Toshifumi Ishida Cooling block forming electrode
JP4674177B2 (ja) * 2006-03-15 2011-04-20 株式会社日立ハイテクノロジーズ プラズマ処理装置
US7312579B2 (en) * 2006-04-18 2007-12-25 Colorado Advanced Technology Llc Hall-current ion source for ion beams of low and high energy for technological applications
US7727780B2 (en) * 2007-01-26 2010-06-01 Hitachi Kokusai Electric Inc. Substrate processing method and semiconductor manufacturing apparatus
JP4870604B2 (ja) * 2007-03-29 2012-02-08 株式会社ニューフレアテクノロジー 気相成長装置
US20080311294A1 (en) * 2007-06-15 2008-12-18 Hideki Ito Vapor-phase growth apparatus and vapor-phase growth method
JP2011500961A (ja) * 2007-10-11 2011-01-06 バレンス プロセス イクウィップメント，インコーポレイテッド 化学気相成長反応器
JP4533925B2 (ja) * 2007-12-17 2010-09-01 財団法人高知県産業振興センター 成膜装置及び成膜方法
JP5039076B2 (ja) * 2008-03-24 2012-10-03 株式会社東芝 エピタキシャルウェーハの製造装置及び製造方法
FR2929446B1 (fr) * 2008-03-28 2011-08-05 Soitec Silicon On Insulator Implantation a temperature controlee
US8673081B2 (en) * 2009-02-25 2014-03-18 Crystal Solar, Inc. High throughput multi-wafer epitaxial reactor
US20140318442A1 (en) * 2009-02-25 2014-10-30 Crystal Solar Incorporated High throughput epitaxial deposition system for single crystal solar devices
CN201406469Y (zh) * 2009-04-10 2010-02-17 广东昭信半导体装备制造有限公司 气相沉积设备反应腔的加热装置
KR101536257B1 (ko) 2009-07-22 2015-07-13 한국에이에스엠지니텍 주식회사 수평 흐름 증착 장치 및 이를 이용한 증착 방법
US20120171377A1 (en) * 2010-12-30 2012-07-05 Veeco Instruments Inc. Wafer carrier with selective control of emissivity
US20130068320A1 (en) * 2011-06-17 2013-03-21 Son Nguyen Protective material for gas delivery in a processing system
JP5897834B2 (ja) * 2011-07-19 2016-03-30 昭和電工株式会社 ＳｉＣエピタキシャルウェハの製造方法
DE102011083245B4 (de) * 2011-09-22 2019-04-25 Siltronic Ag Verfahren und Vorrichtung zum Abscheiden einer epitaktischen Schicht aus Silizium auf einer Halbleiterscheibe aus einkristallinem Silizium durch Gasphasenabscheidung in einer Prozesskammer
JP5878091B2 (ja) * 2012-07-20 2016-03-08 東京エレクトロン株式会社 エッチング方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4821674A (en) 1987-03-31 1989-04-18 Deboer Wiebe B Rotatable substrate supporting mechanism with temperature sensing device for use in chemical vapor deposition equipment
US20010054390A1 (en) * 1995-09-01 2001-12-27 Halpin Michael W. Wafer support system
US20040144323A1 (en) 2002-07-29 2004-07-29 Komatsu Denshi Kinzoku Kabushiki Kaisha Epitaxial wafer production apparatus and susceptor structure

Also Published As

Publication number Publication date
CN104254638A (zh) 2014-12-31
JP5921754B2 (ja) 2016-05-24
CN104254638B (zh) 2016-08-24
JP2015517204A (ja) 2015-06-18
US9153472B2 (en) 2015-10-06
WO2013149849A1 (de) 2013-10-10
KR101603031B1 (ko) 2016-03-11
KR20140119190A (ko) 2014-10-08
SG11201406275QA (en) 2014-11-27
US20150056787A1 (en) 2015-02-26
DE102012205616B4 (de) 2016-07-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102012205616A1 (de) Vorrichtung zum Abscheiden einer Schicht auf einer Halbleiterscheibe mittels Gasphasenabscheidung
DE102011007632B3 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Abscheiden einer von Prozessgas stammenden Materialschicht auf einer Substratscheibe
DE69410835T2 (de) Anlage zum Ziehen eines Einkristalls und Verfahren zum Entfernen von Siliziumoxid
DE4404110A1 (de) Substrathalter für MOCVD und MOCVD-Vorrichtung
EP0811703A2 (de) Vorrichtung zum Behandeln eines Substrats
DE112014003693B4 (de) Epitaxiereaktor
DE112017007122B4 (de) Verfahren zur Herstellung von Silizium-Monokristall, Strömungsausrichtungselement und Monokristall-Ziehvorrichtung
DE2332116B2 (de) Gerät zur Bestrahlung von bewegten aus einem mit einem fotohärtbaren Kunststoffilm beschichteten Substrat bestehenden Produkten während des Herstellungsprozesses
DE102012108986A1 (de) Substrathalter einer CVD-Vorrichtung
DE112008003535T5 (de) Suszeptor für das epitaxiale Wachstum
DE112009001431B4 (de) Einkristall-Herstellungsvorrichtung und Einkristall-Herstellungsverfahren
EP3074708B1 (de) Vorrichtung und verfahren zur herstellung eines geblähten granulats
DE102010026987A1 (de) Herstellvorrichtung und -verfahren für Halbleiterbauelement
DE102011053498A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Ermittlung der Verformung eines Substrates
WO2018162474A1 (de) Bandschwebeanlage mit einem düsensystem
WO2022171529A1 (de) Cvd-reaktor mit einem in einer vorlaufzone ansteigenden prozesskammerboden
DE102018114922A1 (de) Filmabscheidevorrichtung
DE112015003606B4 (de) Impfkristallspannvorrichtung und Ingotzuchtvorrichtung dieselbe beinhaltend
WO2018001720A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur herstellung von beschichteten halbleiterscheiben
DE112017003016T5 (de) Verfahren zur Herstellung von Silicium-Einkristall
EP2984033B1 (de) Vorrichtung und verfahren zum ausbau von polykristallinen siliciumstäben aus einem reaktor
EP1939329B1 (de) Bausatz zur Herstellung eines Prozessreaktors für die Ausbildung metallischer Schichten auf einem oder auf mehreren Substraten
DE112017003224T5 (de) Verfahren zur Herstellung von Silicium-Einkristall
DE102021115349A1 (de) Substrat-prozesskammer und prozessgasströmungsablenker zur verwendung in der prozesskammer
DE112018006080T5 (de) Silicium-Einkristall, Verfahren zur Herstellung desselben, sowie Siliciumwafer

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R016 Response to examination communication
R016 Response to examination communication
R018 Grant decision by examination section/examining division
R020 Patent grant now final
R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee