DE102015205719B4 - Process for coating semiconductor wafers - Google Patents

Process for coating semiconductor wafers Download PDF

Info

Publication number
DE102015205719B4
DE102015205719B4 DE102015205719.4A DE102015205719A DE102015205719B4 DE 102015205719 B4 DE102015205719 B4 DE 102015205719B4 DE 102015205719 A DE102015205719 A DE 102015205719A DE 102015205719 B4 DE102015205719 B4 DE 102015205719B4
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
coating
epitaxial reactor
gas
cleaning process
passed
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.)
Active
Application number
DE102015205719.4A
Other languages
German (de)
Other versions
DE102015205719A1 (en
Inventor
Jörg Haberecht
Christian Hager
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
Application filed by Siltronic AG filed Critical Siltronic AG
Priority to DE102015205719.4A priority Critical patent/DE102015205719B4/en
Priority to PCT/EP2016/052227 priority patent/WO2016155915A1/en
Priority to CN201680019950.6A priority patent/CN107438676B/en
Priority to KR1020177030012A priority patent/KR102061955B1/en
Priority to TW105109679A priority patent/TWI597778B/en
Publication of DE102015205719A1 publication Critical patent/DE102015205719A1/en
Application granted granted Critical
Publication of DE102015205719B4 publication Critical patent/DE102015205719B4/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • 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
    • C23C16/4401—Means for minimising impurities, e.g. dust, moisture or residual gas, in the reaction chamber
    • C23C16/4404—Coatings or surface treatment on the inside of the reaction chamber or on parts thereof
    • 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
    • C23C16/4401—Means for minimising impurities, e.g. dust, moisture or residual gas, in the reaction chamber
    • C23C16/4405—Cleaning of reactor or parts inside the reactor by using reactive gases
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B25/00—Single-crystal growth by chemical reaction of reactive gases, e.g. chemical vapour-deposition growth
    • C30B25/02—Epitaxial-layer growth

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Crystallography & Structural 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)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)

Abstract

Verfahren zum Beschichten von Halbleiterscheiben (120) mit jeweils einer epitaktisch abgeschiedenen Schicht (121) in einem Epitaxie-Reaktor (100),
wobei in einem Beschichtungsvorgang wenigstens eine Halbleiterscheibe (120) auf einem jeweiligen Suszeptor (110) in dem Epitaxie-Reaktor (100) angeordnet wird und ein erstes Abscheidegas zum Beschichten der wenigstens einen Halbleiterscheibe (120) durch den Epitaxie-Reaktor (100) geleitet wird, und
wobei jeweils nach mehreren Beschichtungsvorgängen ein Reinigungsvorgang durchgeführt wird, bei dem ein erstes Ätzgas und anschließend ein zweites Abscheidegas durch den Epitaxie-Reaktor (100) geleitet werden,
wobei zwischen zwei aufeinanderfolgenden Reinigungsvorgängen wenigstens ein Zwischenreinigungsvorgang durchgeführt wird, bei dem zwischen zwei unmittelbar aufeinanderfolgenden Beschichtungsvorgängen ein zweites Ätzgas durch den Epitaxie-Reaktor (100) geleitet wird, ohne dass ein Abscheidegas durch den Epitaxie-Reaktor (100) geleitet wird und ohne dass eine Platzhalterscheibe oder eine Halbleiterscheibe auf dem Suszeptor (110) angeordnet ist.

Figure DE102015205719B4_0000
Method for coating semiconductor wafers (120), each with an epitaxially deposited layer (121) in an epitaxial reactor (100),
wherein in a coating process at least one semiconductor wafer (120) is arranged on a respective susceptor (110) in the epitaxial reactor (100) and a first deposition gas for coating the at least one semiconductor wafer (120) is passed through the epitaxial reactor (100). , and
wherein a cleaning process is carried out after a number of coating processes, in which a first etching gas and then a second deposition gas are passed through the epitaxial reactor (100),
wherein at least one intermediate cleaning process is carried out between two consecutive cleaning processes, in which a second etching gas is passed through the epitaxial reactor (100) between two immediately consecutive coating processes, without a deposition gas being passed through the epitaxial reactor (100) and without a Placeholder disk or a semiconductor wafer is arranged on the susceptor (110).
Figure DE102015205719B4_0000

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Beschichten von Halbleiterscheiben mit jeweils einer epitaktisch abgeschiedenen Schicht in einem Epitaxie-Reaktor.The present invention relates to a method for coating semiconductor wafers, each with an epitaxially deposited layer in an epitaxial reactor.

Stand der TechnikState of the art

Epitaktisch beschichtete Halbleiterscheiben, insbesondere Siliziumscheiben, eignen sich bspw. für die Verwendung in der Halbleiterindustrie, insbesondere zur Fabrikation von hochintegrierten elektronischen Bauelementen wie bspw. Mikroprozessoren oder Speicherchips. Für die moderne Mikroelektronik werden Ausgangsmaterialien, sog. Substrate, mit hohen Anforderungen an globale und lokale Ebenheit, Randgeometrie, Dickenverteilung, Einseiten-bezogene lokale Ebenheit, sog. Nanotopologie, und Defektfreiheit benötigt.Epitaxially coated semiconductor wafers, in particular silicon wafers, are suitable, for example, for use in the semiconductor industry, in particular for the fabrication of highly integrated electronic components such as microprocessors or memory chips. Starting materials, so-called substrates, with high demands on global and local flatness, edge geometry, thickness distribution, one-sided local flatness, so-called nanotopology, and freedom from defects are required for modern microelectronics.

Zum epitaktischen Beschichten von Halbleiterscheiben in einem Epitaxie-Reaktor wird ein Abscheidegas durch den Epitaxie-Reaktor geleitet, wodurch sich auf einer Oberfläche der Halbleiterscheiben epitaktisch Material abscheiden kann. Außer auf den Halbleiterscheiben scheidet sich das Material jedoch auch im Inneren des Epitaxie-Reaktors ab. Daher ist es üblicherweise notwendig, solche Rückstände von Oberflächen im Epitaxie-Reaktor von Zeit zu Zeit zu entfernen, die sich während des Abscheidens auf diesen Oberflächen unkontrolliert abgelagert haben.For the epitaxial coating of semiconductor wafers in an epitaxial reactor, a deposition gas is passed through the epitaxial reactor, as a result of which material can be epitaxially deposited on a surface of the semiconductor wafers. In addition to the semiconductor wafers, the material is also deposited inside the epitaxial reactor. It is therefore usually necessary to remove residues from surfaces in the epitaxial reactor from time to time which have been deposited on these surfaces in an uncontrolled manner during the deposition.

In JP H05 - 62 912 A wird angeregt, Ablagerungen vom Suszeptor zu ätzen und währenddessen eine Ablagefläche für Halbleiterscheiben vor Korrosion zu schützen.In JP H05 - 62 912 A suggests etching deposits from the susceptor while protecting a wafer support surface from corrosion.

US 2004 / 0 180 553 A1 beschreibt ein Verfahren zum Abscheiden einer atomaren Schicht (atomic layer deposition, ALD), das eine Reinigung mittels RF-Trockenätzen beinhaltet. U.S. 2004/0 180 553 A1 describes a method for atomic layer deposition (ALD) that includes cleaning by RF dry etching.

Gemäß der Beschreibung von JP 2004 - 193 396 A wird eine Abscheidekammer in Gegenwart eines Platzhalters (dummy substrate) geätzt und vorbeschichtet, bevor eine Schicht auf einem Substrat abgeschieden wird.According to the description of JP 2004 - 193 396 A a deposition chamber is etched and pre-coated in the presence of a dummy substrate before a layer is deposited on a substrate.

Aus US 6 291 358 B1 ist ein Verfahren bekannt, bei dem eine Reinigung der Reinigungskammer durch Plasma-Ätzen vorgenommen wird und dazwischen, vorzugsweise nach einem Reinigungsschritt, eine Reinigung der Reaktorkammer mit einem Reinigungsgas ohne Plasmaeinwirkung erfolgt, wobei der Suszeptor offen liegt.Out of U.S. 6,291,358 B1 a method is known in which the cleaning chamber is cleaned by plasma etching and in between, preferably after a cleaning step, the reactor chamber is cleaned with a cleaning gas without the action of plasma, with the susceptor being open.

Aus der DE 10 2010 006 725 A1 ist bspw. ein Verfahren bekannt, bei dem in einem Reinigungsvorgang, der jeweils nach einer gewissen Anzahl an beschichteten Halbleiterscheiben wiederholt wird, während eine Platzhalterscheibe auf einem Suszeptor des Epitaxie-Reaktors angeordnet ist, zunächst ein Ätzgas durch den Epitaxie-Reaktor geleitet und anschließend ein Abscheidegas zum Abscheiden von Silizium durch den Epitaxie-Reaktor geleitet wird.From the DE 10 2010 006 725 A1 For example, a method is known in which an etching gas is first passed through the epitaxial reactor and then a Deposition gas for the deposition of silicon is passed through the epitaxial reactor.

Durch das Ätzgas, bspw. Chlorwasserstoff, können die Rückstände der vorangegangen Beschichtungsvorgänge entfernt und durch das Abscheidegas kann das Innere des Epitaxie-Reaktors versiegelt werden, um bspw. zu verhindern, dass von den Oberflächen diffundierende Verunreinigungen in die epitaktische Schicht auf der nachfolgend zu beschichtenden Halbleiterscheibe gelangen.The residues of the previous coating processes can be removed by the etching gas, e.g. hydrogen chloride, and the interior of the epitaxial reactor can be sealed by the deposition gas, for example to prevent impurities diffusing from the surfaces from entering the epitaxial layer on the layer to be coated subsequently reach the semiconductor wafer.

Allerdings treten beim Beschichten von Halbleiterscheiben trotzdem Variationen der Geometrie zwischen den einzelnen Halbleiterscheiben auf. Insbesondere im Randbereich der Beschichtung gibt es große Abweichungen, was der Qualität der beschichteten Halbleiterscheiben abträglich ist. Bspw. kann der Randbereich daher nicht oder nur für Anwendungen mit geringeren Qualitätsanforderungen verwendet werden.However, when semiconductor wafers are coated, there are nevertheless variations in the geometry between the individual semiconductor wafers. There are large deviations, particularly in the edge area of the coating, which is detrimental to the quality of the coated semiconductor wafers. For example, the edge area cannot be used or can only be used for applications with lower quality requirements.

Aus der US 2009 / 0 252 942 A1 ist bspw. ein Verfahren bekannt, bei dem durch gezielte Vorgabe des Gasflusses des Abscheidegases zum Abscheiden einer epitaktischen Schicht versucht wird, den Randbereich der Halbleiterscheiben kontrolliert zu beschichten.From the U.S. 2009/0 252 942 A1 For example, a method is known in which an attempt is made to coat the edge region of the semiconductor wafers in a controlled manner by specifically specifying the gas flow of the deposition gas for depositing an epitaxial layer.

Es ist daher wünschenswert, eine Möglichkeit anzugeben, Variationen in der Geometrie von epitaktisch beschichteten Halbleiterscheiben zu vermeiden oder zumindest zu verringern.It is therefore desirable to provide a way of avoiding or at least reducing variations in the geometry of epitaxially coated semiconductor wafers.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of Invention

Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zum Beschichten von Halbleiterscheiben mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 vorgeschlagen. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der nachfolgenden Beschreibung.According to the invention, a method for coating semiconductor wafers with the features of patent claim 1 is proposed. Advantageous configurations are the subject of the dependent claims and the following description.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the Invention

Es wird ein Verfahren vorgeschlagen, das sich zum Beschichten von Halbleiterscheiben mit jeweils einer epitaktisch abgeschiedenen Schicht in einem Epitaxie-Reaktor eignet. Dabei wird in einem Beschichtungsvorgang wenigstens eine Halbleiterscheibe auf einem jeweiligen Suszeptor in dem Epitaxie-Reaktor angeordnet, und es wird ein erstes Abscheidegas zum Beschichten der wenigstens einen Halbleiterscheibe durch den Epitaxie-Reaktor geleitet. Jeweils nach mehreren Beschichtungsvorgängen wird - nach Entfernen der beschichteten Halbleiterscheibe(n) - ein Reinigungsvorgang durchgeführt, bei dem ein erstes Ätzgas und anschließend, insbesondere während jeweils eine Platzhalterscheibe auf dem jeweiligen Suszeptor angeordnet ist, ein zweites Abscheidegas durch den Epitaxie-Reaktor geleitet werden. Dabei wird eine Schutzschicht auf dem Suszeptor insbesondere im Bereich um die Auflagefläche der Platzhalterscheibe abgeschieden. Die Schutzschicht ist vorzugsweise 5 bis 15 µm dick, besonders bevorzugt etwa 10 µm. Die Platzhalterscheibe besteht vorzugsweise aus dem Halbleitermaterial der Halbleiterscheibe oder aus einem anderen Werkstoff. Erfindungsgemäß wird nun zwischen zwei aufeinanderfolgenden Reinigungsvorgängen wenigstens ein Zwischenreinigungsvorgang durchgeführt, bei dem zwischen zwei unmittelbar aufeinanderfolgenden Beschichtungsvorgängen ein zweites Ätzgas durch den Epitaxie-Reaktor geleitet wird, ohne dass ein Abscheidegas durch den Epitaxie-Reaktor geleitet wird und ohne dass eine Platzhalterscheibe oder eine Halbleiterscheibe auf dem Suszeptor angeordnet ist. Mit anderen Worten ist der wenigstens eine Zwischenreinigungsvorgang mit einem Reinigungsvorgang vergleichbar, jedoch erfolgt kein Durchleiten eines Abscheidegases. Außerdem kann eine Zeitdauer des Durchleitens von Ätzgas beim Zwischenreinigungsvorgang von der des Reinigungsvorgangs mitunter deutlich, insbesondere nach unten abweichen.A method is proposed which is suitable for coating semiconductor wafers, each with an epitaxially deposited layer in an epitaxial reactor. At least one semiconductor wafer is arranged on a respective susceptor in the epitaxial reactor in a coating process, and a first deposition gas is used for coating the at least a semiconductor wafer passed through the epitaxial reactor. After several coating processes, after the coated semiconductor wafer(s) have been removed, a cleaning process is carried out in which a first etching gas and then, in particular while a placeholder wafer is arranged on the respective susceptor, a second deposition gas are passed through the epitaxial reactor. In this case, a protective layer is deposited on the susceptor, particularly in the area around the bearing surface of the placeholder disk. The protective layer is preferably 5 to 15 μm thick, particularly preferably about 10 μm. The dummy disk preferably consists of the semiconductor material of the semiconductor disk or of another material. According to the invention, at least one intermediate cleaning process is now carried out between two consecutive cleaning processes, in which a second etching gas is passed through the epitaxial reactor between two immediately consecutive coating processes, without a deposition gas being passed through the epitaxial reactor and without a spacer wafer or a semiconductor wafer the susceptor is arranged. In other words, the at least one intermediate cleaning process is comparable to a cleaning process, but no deposition gas is passed through. In addition, the duration of the passage of etching gas during the intermediate cleaning process can sometimes deviate significantly from that of the cleaning process, in particular downwards.

Hierbei wurde erkannt, dass Variationen in der Geometrie der beschichteten Halbleiterscheiben, und zwar insbesondere im Randbereich, durch veränderte thermische und/oder Strömungsverhältnisse des Abscheidegases hervorgerufen werden. Der Grund für die veränderten Verhältnisse liegt dabei in Material, das während der Beschichtungsvorgänge insbesondere im Bereich um die Auflagefläche der Halbleiterscheiben auf dem Suszeptor abgeschieden wird. Mit jeder neuen zu beschichtenden Halbleiterscheibe nimmt die Dicke des abgeschiedenen Materials im Bereich um die Halbleiterscheibe zu, während jede neu angeordnete Halbleiterscheibe immer gleich dick ist. Durch den wenigstens einen Zwischenreinigungsvorgang kann nun dieses störende Material definiert reduziert oder vorzugsweise ganz entfernt werden, sodass die Bedingungen für die einzelnen Beschichtungsvorgänge aneinander angeglichen werden. Unter definierter Reduktion des störenden Materials soll eine Reduktion von über 50 %, insbesondere aber von über 70 bis 90 % oder darüber, verstanden werden. Damit kann die Variation in der Geometrie der Halbleiterscheiben deutlich reduziert werden. Der wenigstens eine Zwischenreinigungsvorgang erfolgt dabei ohne eine Platzhalterscheibe, da dann besonders effektiv der Bereich um die Auflagefläche der Halbleiterscheibe auf dem Suszeptor gereinigt werden kann.It was recognized here that variations in the geometry of the coated semiconductor wafers, in particular in the edge region, are caused by changed thermal and/or flow conditions of the deposition gas. The reason for the changed conditions lies in the material that is deposited on the susceptor during the coating processes, particularly in the area around the contact surface of the semiconductor wafers. With each new semiconductor wafer to be coated, the thickness of the deposited material increases in the area around the semiconductor wafer, while each newly arranged semiconductor wafer always has the same thickness. This disruptive material can now be reduced in a defined manner or preferably removed entirely by the at least one intermediate cleaning process, so that the conditions for the individual coating processes are matched to one another. A defined reduction in the interfering material should be understood to mean a reduction of more than 50%, but in particular of more than 70 to 90% or more. The variation in the geometry of the semiconductor wafers can thus be significantly reduced. The at least one intermediate cleaning process takes place without a spacer disk, since the area around the bearing surface of the semiconductor wafer on the susceptor can then be cleaned particularly effectively.

Es ist dabei auch von Vorteil, wenn bei jedem Reinigungsvorgang während des Durchleitens des ersten Ätzgases jeweils eine Platzhalterscheibe auf dem jeweiligen Suszeptor angeordnet wird. Diese Platzhalterscheiben können dann bspw. auch während des nachfolgenden Durchleitens des zweiten Abscheidegases auf dem Suszeptor angeordnet bleiben. Damit kann beim Reinigungsvorgang sichergestellt werden, dass die jeweilige Auflagefläche auf dem jeweiligen Suszeptor, auf welche bei einem Beschichtungsvorgang jeweils Halbleiterscheiben platziert werden, möglichst unverändert hinsichtlich Abtrag und/oder Abscheiden von Material bleiben. Damit können möglichst optimale Bedingungen für die Beschichtungsvorgänge erzielt werden.It is also advantageous if, during each cleaning process, a placeholder disk is arranged on the respective susceptor while the first etching gas is being passed through. These placeholder disks can then remain arranged on the susceptor, for example, even during the subsequent passage of the second deposition gas. It can thus be ensured during the cleaning process that the respective bearing surface on the respective susceptor, on which semiconductor wafers are placed during a coating process, remains as unchanged as possible with regard to removal and/or deposition of material. In this way, the best possible conditions for the coating processes can be achieved.

Vorzugsweise wird zwischen zwei aufeinanderfolgenden Reinigungsvorgängen nach jedem Beschichtungsvorgang ein Zwischenreinigungsvorgang durchgeführt. Auf diese Weise können für jeden Beschichtungsvorgang die gleichen Ausgangsbedingungen hergestellt werden, wodurch die Variation der Geometrie der Halbleiterscheiben verhindert oder zumindest sehr stark reduziert wird. Hierbei ist anzumerken, dass bspw. auch nur nach jedem zweiten oder jedem dritten Beschichtungsvorgang ein Zwischenreinigungsvorgang durchgeführt werden kann, wodurch zwar möglicherweise kleinere Variationen der Geometrie der Halbleiterscheiben in Kauf genommen werden, aber ein höherer Durchsatz an zu beschichtenden Halbleiterscheiben erzielt werden kann.An intermediate cleaning process is preferably carried out between two successive cleaning processes after each coating process. In this way, the same initial conditions can be created for each coating process, as a result of which the variation in the geometry of the semiconductor wafers is prevented or at least greatly reduced. It should be noted here that, for example, an intermediate cleaning process can also be carried out only after every second or every third coating process, which may result in smaller variations in the geometry of the semiconductor wafers being accepted, but a higher throughput of semiconductor wafers to be coated can be achieved.

Vorteilhafterweise wird bei dem wenigstens einen Zwischenreinigungsvorgang das zweite Ätzgas derart durch den Epitaxie-Reaktor geleitet, dass Material, das seit dem vorangegangenen Zwischenreinigungsvorgang durch Durchleiten von Abscheidegas im Inneren des Epitaxie-Reaktors abgeschieden worden ist, reduziert oder vorzugsweise entfernt wird. Auf diese Weise wird die beim Reinigungsvorgang produzierte Schutzschicht, welche bevorzugt in etwa 10 µm beträgt, im Epitaxie-Reaktor erhalten und nur das während der Beschichtungsvorgänge abgeschiedene, störende Material reduziert oder vorzugsweise entfernt. Dies kann vorteilhafterweise durch Vorgabe einer Zeitdauer des Durchleitens von Ätzgas und/oder durch Vorgabe eines Gasflusses des Ätzgases erreicht werden. Diese Zeitdauer ist dabei abhängig von der Häufigkeit der Zwischenreinigungsvorgänge bzw. der Anzahl an seit dem letzten Reinigungs- bzw. Zwischenreinigungsvorgang beschichteten Halbleiterscheiben. Unter einem Gasfluss kann dabei insbesondere ein Volumenstrom, d.h. Volumen an Gas pro Zeit, angegeben in Standard-Liter pro Minute (slm), verstanden werden. Typischerweise liegt der Gasfluss im Bereich von 5 bis 30 slm und die Zeitdauer im Bereich von 20 bis 40 s. Es wird dabei insbesondere wenigstens ein im Bereich um eine Auflagefläche für Halbleiterscheiben auf dem jeweiligen Suszeptor abgeschiedenes Material reduziert oder vorzugsweise entfernt, da überwiegend in diesem Bereich abgeschiedenes Material die thermischen und/oder Strömungsverhältnisse des Abscheidegases im Randbereich der Halbleiterscheiben verändert, welche wiederum zu den störenden Variationen in der Geometrie der Halbleiterscheiben führen. Unter dem Bereich um die Auflagefläche für Halbleiterscheiben kann dabei ein ringförmiger Bereich auf dem Suszeptor außerhalb der Auflagefläche der Halbleiterscheiben, bspw. mit radialer Ausdehnung bis zu 10 oder 20 mm verstanden werden.In the at least one intermediate cleaning process, the second etching gas is advantageously passed through the epitaxial reactor in such a way that material that has been deposited since the previous intermediate cleaning process by passing deposition gas through the interior of the epitaxial reactor is reduced or preferably removed. In this way, the protective layer produced during the cleaning process, which is preferably approximately 10 μm, is retained in the epitaxy reactor and only the disruptive material deposited during the coating processes is reduced or preferably removed. This can advantageously be achieved by specifying a period of time for the passage of etching gas and/or by specifying a gas flow of the etching gas. This length of time is dependent on the frequency of the intermediate cleaning processes or the number of semiconductor wafers coated since the last cleaning or intermediate cleaning process. A gas flow can be understood in particular as a volume flow, ie volume of gas per time, specified in standard liters per minute (slm). Typically, the gas flow is in the range of 5 to 30 slm and the duration in the range from 20 to 40 s. In particular, at least one material deposited in the area around a support surface for semiconductor wafers on the respective susceptor is reduced or preferably removed, since material deposited predominantly in this area affects the thermal and/or Flow conditions of the deposition gas changed in the edge region of the semiconductor wafers, which in turn lead to the disruptive variations in the geometry of the semiconductor wafers. The area around the support surface for semiconductor wafers can be understood to mean an annular area on the susceptor outside the support surface of the semiconductor wafers, for example with a radial extent of up to 10 or 20 mm.

Es ist von Vorteil, wenn bei einem Beschichtungsvorgang jeweils eine Schicht zwischen 1 und 10 µm, insbesondere zwischen 2 und 5 µm auf der wenigstens einen Halbleiterscheibe abgeschieden wird. Hierbei handelt es sich um bevorzugte Werte für die Dicke epitaktischer Schichten auf Halbleiterscheiben.It is advantageous if a layer between 1 and 10 μm, in particular between 2 and 5 μm, is deposited on the at least one semiconductor wafer during a coating process. These are preferred values for the thickness of epitaxial layers on semiconductor wafers.

Vorzugsweise wird jeweils nach 8 bis 30, insbesondere jeweils nach 10 bis 15 Beschichtungsvorgängen der Reinigungsvorgang durchgeführt. Dies entspricht bspw. einer Dicke von im Mittel zwischen 30 und 70 µm an abgeschiedenem Material im Inneren des Epitaxie-Reaktors, wenn kein Zwischenreinigungsvorgang durchgeführt würde. Je nach verwendetem Epitaxie-Reaktor kann die Häufigkeit der Reinigungsvorgänge gewählt werden, um über alle Beschichtungsvorgänge hinweg einen ordnungsgemäßen Durchfluss von Abscheidegas zu ermöglichen. Hierbei ist auch anzumerken, dass durch die Zwischenreinigungsvorgänge in erster Linie auf das Reduzieren und vorzugsweise Entfernen von abgeschiedenem Material um den Bereich um die Auflagefläche der Halbleiterscheiben auf dem jeweiligen Suszeptor abgestellt wird. Insofern kann sich in weiteren Bereichen des Epitaxie-Reaktors möglicherweise ähnlich viel Material abscheiden, wie dies ohne Zwischenreinigungsvorgang der Fall wäre. Andererseits können durch viele Zwischenreinigungsvorgänge trotzdem kürzere Reinigungsvorgänge möglich sein.The cleaning process is preferably carried out after every 8 to 30, in particular after every 10 to 15, coating processes. This corresponds, for example, to an average thickness of between 30 and 70 μm of deposited material inside the epitaxial reactor if no intermediate cleaning process were carried out. Depending on the epitaxial reactor used, the frequency of the cleaning processes can be selected in order to allow a proper flow of deposition gas over all coating processes. It should also be noted here that the intermediate cleaning processes are primarily aimed at reducing and preferably removing deposited material around the area around the contact surface of the semiconductor wafers on the respective susceptor. In this respect, a similar amount of material may be deposited in other areas of the epitaxial reactor as would be the case without an intermediate cleaning process. On the other hand, due to the many intermediate cleaning processes, shorter cleaning processes can nevertheless be possible.

Vorteilhafterweise wird als erstes Ätzgas und/oder als zweites Ätzgas Chlorwasserstoff verwendet. Damit kann besonders effektiv im Inneren des Epitaxie-Reaktors abgeschiedenes Material entfernt werden. Das Ätzgas kann alleine oder zusammen mit einem Trägergas wie bspw. Wasserstoff durch den Epitaxie-Reaktor geleitet werden. Der Volumenstrom des Trägergases beträgt dabei vorzugsweise 5 bis 8 slm.Hydrogen chloride is advantageously used as the first etching gas and/or as the second etching gas. Material deposited in the interior of the epitaxial reactor can thus be removed particularly effectively. The etching gas can be passed through the epitaxial reactor alone or together with a carrier gas such as hydrogen. The volume flow of the carrier gas is preferably 5 to 8 slm.

Es ist von Vorteil, wenn als Halbleiterscheiben Siliziumscheiben verwendet werden, da es sich hierbei um das für übliche Halbleiteranwendungen bevorzugte Material handelt. Zweckmäßigerweise wird dann als erstes Abscheidegas und/oder als zweites Abscheidegas Trichlorsilan oder ein anderes Gas einer Siliziumverbindung verwendet.It is advantageous if silicon wafers are used as the semiconductor wafers, since this is the preferred material for conventional semiconductor applications. Trichlorosilane or another gas of a silicon compound is then expediently used as the first deposition gas and/or as the second deposition gas.

Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung.Further advantages and refinements of the invention result from the description and the attached drawing.

Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It goes without saying that the features mentioned above and those still to be explained below can be used not only in the combination specified in each case, but also in other combinations or on their own, without departing from the scope of the present invention.

Die Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispiels in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben.The invention is shown schematically in the drawing using an exemplary embodiment and is described below with reference to the drawing.

Figurenlistecharacter list

  • 1 zeigt schematisch einen Epitaxie-Reaktor, mit dem ein erfindungsgemäßes Verfahren durchgeführt werden kann. 1 shows schematically an epitaxial reactor with which a method according to the invention can be carried out.
  • 2 zeigt schematisch einen Ausschnitt einer beschichteten Halbleiterscheibe auf einem Suszeptor eines Epitaxie-Reaktors. 2 shows schematically a section of a coated semiconductor wafer on a susceptor of an epitaxial reactor.
  • 3 zeigt in einem Diagramm die Differenz Δ des Randabfalls vor und nach dem jeweiligen Beschichtungsvorgang für eine Serie von Halbleiterscheiben aus Silizium, die nicht nach einem erfindungsgemäßen Verfahren beschichtet wurden. 3 shows in a diagram the difference Δ in the edge drop before and after the respective coating process for a series of semiconductor wafers made of silicon which were not coated using a method according to the invention.
  • 4 zeigt in einem Diagramm die Differenz Δ des Randabfalls vor und nach dem jeweiligen Beschichtungsvorgang für eine Serie von Halbleiterscheiben aus Silizium, die nach einem erfindungsgemäßen Verfahren in einer bevorzugten Ausführungsform beschichtetet wurden. 4 shows in a diagram the difference Δ in the edge drop before and after the respective coating process for a series of semiconductor wafers made of silicon, which were coated using a method according to the invention in a preferred embodiment.

In 1 ist beispielhaft und schematisch ein Epitaxie-Reaktor 100 im Querschnitt gezeigt, mit welchem bspw. ein erfindungsgemäßes Verfahren durchgeführt werden kann. In der Mitte des Epitaxie-Reaktors 100 befindet sich ein Suszeptor 110, auf welchem eine zu beschichtende Halbleiterscheibe 120, bspw. eine Siliziumscheibe bzw. ein Siliziumwafer, angeordnet, d.h. abgelegt werden kann. Eine Halbleiterscheibe kann dabei, je nach Größe des Epitaxie-Reaktors bspw. einen Durchmesser von bis zu 450 mm aufweisen. Der Suszeptor 110 weist dabei eine mittige Vertiefung auf, sodass die Halbleiterscheibe 120 bspw. nur im Bereich weniger Millimeter ihres Randes auf dem Suszeptor 110 aufliegt.In 1 an epitaxial reactor 100 is shown in cross section by way of example and schematically, with which, for example, a method according to the invention can be carried out. In the middle of the epitaxial reactor 100 there is a susceptor 110 on which a semiconductor wafer 120 to be coated, for example a silicon wafer or a silicon wafer, can be arranged, ie placed. Depending on the size of the epitaxial reactor, a semiconductor wafer can have a diameter of up to 450 mm, for example. The susceptor 110 has a central depression, so that the semiconductor wafer 120, for example, only in the area of a few ger millimeter of its edge rests on the susceptor 110.

Durch den Epitaxie-Reaktor 100 kann Gas geleitet werden, im vorliegenden Beispiel von einer Öffnung auf der linken Seite bis zu einer Öffnung auf der rechten Seite des Epitaxie-Reaktors 100, wie dies durch zwei Pfeile angedeutet ist. Mittels Wärmeerzeugungsmittel, bspw. Heizlampen 130 auf der oberen und der unteren Seite des Epitaxie-Reaktors 100, von denen beispielhaft eine mit einem Bezugszeichen versehen ist, kann das durch den Epitaxie-Reaktor 100 geleitete Gas je nach Bedarf auf eine gewünschte Temperatur gebracht werden.Gas can be conducted through the epitaxial reactor 100, in the present example from an opening on the left side to an opening on the right side of the epitaxial reactor 100, as indicated by two arrows. The gas conducted through the epitaxial reactor 100 can be brought to a desired temperature as required by means of heat generating means, for example heating lamps 130 on the upper and lower side of the epitaxial reactor 100, one of which is provided with a reference number by way of example.

Zum Beschichten einer Halbleiterscheibe 120 wird nun ein erstes Abscheidegas, bspw. Trichlorsilan, ggf. gemischt mit Wasserstoff, durch den Epitaxie-Reaktor 100 geleitet. Gasfluss, Zeitdauer des Durchleitens sowie Temperatur können hierbei bspw. je nach gewünschter Dicke der epitaktisch abzuscheidenden Schicht auf der Halbleiterscheibe 120 eingestellt werden. Eine oftmals gewünschte Dicke der epitaktischen Schicht beträgt bspw. 4 µm. Typischerweise wird für eine derartige Schicht ein Gasfluss an Trichlorsilan von etwa 15 slm über eine Zeitdauer von etwa 100 s benötigt. Zudem kann der Suszeptor 110 mit der darauf angeordneten Halbleiterscheibe 120 um eine Achse rotiert werden, wie dies in der Figur angedeutet ist. Auf diese Weise kann ein gleichmäßiges Abscheiden der epitaktischen Schicht erreicht werden.In order to coat a semiconductor wafer 120, a first deposition gas, for example trichlorosilane, optionally mixed with hydrogen, is then passed through the epitaxial reactor 100. The gas flow, the duration of the conduction and the temperature can be set here, for example depending on the desired thickness of the layer to be deposited epitaxially on the semiconductor wafer 120 . A thickness of the epitaxial layer that is often desired is, for example, 4 μm. A gas flow of trichlorosilane of about 15 slm over a period of about 100 s is typically required for such a layer. In addition, the susceptor 110 with the semiconductor wafer 120 arranged thereon can be rotated about an axis, as indicated in the figure. In this way, a uniform deposition of the epitaxial layer can be achieved.

Dieser Beschichtungsvorgang wird für weitere Halbleiterscheiben wiederholt. Nach einer Anzahl von bspw. 10 bis 12 Beschichtungsvorgängen mit jeweils 4 µm eptitaktischer Schicht auf der jeweiligen Halbleiterscheibe scheidet sich im Inneren des Epitaxie-Reaktors 100 ebenfalls Material ab, insgesamt bspw. ca. 40 bis 50 µm.This coating process is repeated for other semiconductor wafers. After a number of, for example, 10 to 12 coating processes, each with a 4 μm epitaxial layer on the respective semiconductor wafer, material is also deposited inside the epitaxial reactor 100, for example a total of approximately 40 to 50 μm.

Zum Reinigen des Epitaxie-Reaktors 100, d.h. zum Entfernen oder zumindest Reduzieren des unerwünschten Materials, wird daher nach bspw. 10 oder 12 Beschichtungsvorgängen ein Reinigungsvorgang durchgeführt, bei dem zunächst ein erstes Ätzgas, bspw. Chlorwasserstoff, durch den Epitaxie-Reaktor 100 geleitet wird. Auf diese Weise kann das unerwünschte Material im Inneren des Epitaxie-Reaktors 100 entfernt bzw. zumindest reduziert werden. Bei geeigneter Einstellung von Zeitdauer und Gasfluss kann dieses Material vollständig entfernt werden.To clean the epitaxial reactor 100, i.e. to remove or at least reduce the unwanted material, a cleaning process is therefore carried out after e.g. 10 or 12 coating processes, in which a first etching gas, e.g. hydrogen chloride, is first passed through the epitaxial reactor 100 . In this way, the unwanted material inside the epitaxial reactor 100 can be removed or at least reduced. With appropriate adjustment of time and gas flow, this material can be completely removed.

Anschließend wird im Rahmen des Reinigungsvorgangs und in Gegenwart einer auf dem Suszeptor liegenden Platzhalterscheibe noch ein zweites Abscheidegas, bspw. Trichlorsilan, durch den Epitaxie-Reaktor 100 geleitet, um eine definierte Schicht Material, bspw. Silizium, im Inneren des Epitaxie-Reaktors 100 abzuscheiden. Diese Schicht dient der Versiegelung, um zu verhindern, dass ggf. aus den Oberflächen im Inneren des Epitaxie-Reaktors 100 diffundierende Verunreinigungen in die epitaktische Schicht auf der nachfolgend zu beschichtenden Halbleiterscheibe gelangen. Um eine solche Schicht zur Versiegelung mit einer Dicke von ca. 10 µm zu erzielen, kann bspw. das Trichlorsilan mit einem Gasfluss von 29 slm (Standard-Liter pro Minute) für eine Zeitdauer von 200 Sekunden durch den Epitaxie-Reaktor geleitet werden. Während des Durchleitens des zweiten Abscheidegases ist eine Platzhalterscheibe anstelle einer Halbleiterscheibe 120 auf dem Suszeptor 110 angeordnet, damit die Auflagefläche für die Halbleiterscheiben frei von abgeschiedenem Material bleibt und die Schutzschicht entsteht. Gegebenenfalls kann eine Platzhalterscheibe auch während des Durchleitens des ersten Ätzgases auf dem Suszeptor 110 angeordnet sein.Subsequently, as part of the cleaning process and in the presence of a placeholder disk lying on the susceptor, a second deposition gas, e.g. trichlorosilane, is passed through the epitaxial reactor 100 in order to deposit a defined layer of material, e.g. silicon, inside the epitaxial reactor 100 . This layer is used for sealing in order to prevent any impurities diffusing from the surfaces in the interior of the epitaxial reactor 100 from getting into the epitaxial layer on the semiconductor wafer to be subsequently coated. In order to achieve such a sealing layer with a thickness of approx. 10 µm, for example, the trichlorosilane can be passed through the epitaxy reactor with a gas flow of 29 slm (standard liters per minute) for a period of 200 seconds. While the second deposition gas is being passed through, a dummy wafer is arranged on the susceptor 110 instead of a semiconductor wafer 120 so that the support surface for the semiconductor wafers remains free of deposited material and the protective layer is formed. If necessary, a placeholder disk can also be arranged on the susceptor 110 while the first etching gas is being passed through.

In 2 ist schematisch ein Ausschnitt einer Halbleiterscheibe 120 auf dem Suszeptor 110 des Epitaxie-Reaktors 100 gezeigt. Auf der Halbleiterscheibe 120 befindet sich eine epitaktisch abgeschiedene Schicht 121. Hierbei sei angemerkt, dass die Verhältnisse der hier gezeigten Abmessungen zueinander nicht maßstabsgetreu sind. Dabei ist zu sehen, dass die epitaktische Schicht 121 am Rand (in der Figur links) in ihrer Stärke abnimmt. Der Grund hierfür liegt in den Strömungsverhältnissen des Abscheidegases beim Beschichten der Halbleiterscheibe, die am Rand der Halbleiterscheibe anders sind als bspw. über deren Oberfläche. Weiterhin ist im Bereich um die Auflagefläche der Halbleiterscheibe 120 auf dem Suszeptor 110 unerwünschtes Material 140 vorhanden. Wie bereits erläutert, wird dieses Material 140 während der Beschichtungsvorgänge abgeschieden.In 2 a section of a semiconductor wafer 120 on the susceptor 110 of the epitaxial reactor 100 is shown schematically. An epitaxially deposited layer 121 is located on the semiconductor wafer 120. It should be noted here that the ratios of the dimensions shown here to one another are not true to scale. It can be seen that the thickness of the epitaxial layer 121 decreases at the edge (on the left in the figure). The reason for this lies in the flow conditions of the deposition gas when coating the semiconductor wafer, which are different at the edge of the semiconductor wafer than, for example, over its surface. Furthermore, undesired material 140 is present in the area around the bearing surface of the semiconductor wafer 120 on the susceptor 110 . As previously explained, this material 140 is deposited during the coating operations.

Während nun jedoch für jeden Beschichtungsvorgang eine neue Halbleiterscheibe 120 auf dem Suszeptor 110 angeordnet wird, nimmt die Stärke des abgeschiedenen Materials 140 mit jedem Beschichtungsvorgang zu. Diese Zunahme des Materials 140 ist in der Figur durch eine gestrichelte Linie dargestellt. Dies führt für jeden Beschichtungsvorgang zu einem veränderten Temperaturfeld und zu veränderten Strömungsverhältnissen des Abscheidegases und zwar insbesondere im Randbereich der Halbleiterscheibe 120. So führt mehr Material 140 bspw. zu einem stärkeren Randabfall der epitaktischen Schicht 121, wie dies durch eine gestrichelte Linie dargestellt ist.However, as a new wafer 120 is now placed on the susceptor 110 for each coating operation, the thickness of the deposited material 140 increases with each coating operation. This increase in material 140 is represented by a dashed line in the figure. For each coating process, this leads to a changed temperature field and to changed flow conditions of the deposition gas, in particular in the edge region of the semiconductor wafer 120. More material 140 leads, for example, to a greater edge drop in the epitaxial layer 121, as illustrated by a dashed line.

In einer bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens wird nun zwischen zwei Reinigungsvorgängen nach jedem Beschichtungsvorgang in einem Zwischenreinigungsvorgang ein zweites Ätzgas, bspw. Chlorwasserstoff, durch den Epitaxie-Reaktor 100 geleitet, so dass das beim letzten Beschichtungsvorgang abgeschiedene Material 140 reduziert und vorzugsweise wieder entfernt wird. Auf dem Suszeptor 110 ist dabei weder eine Platzhalter- noch eine Halbleiterscheibe angeordnet. Dabei wird darauf geachtet, indem bspw. die Zeitdauer und der Gasfluss geeignet gewählt werden, dass die im vorangegangen Reinigungsvorgang aufgebrachte Schutzschicht erhalten bleibt und möglichst nur das während des letzten Beschichtungsvorgangs abgeschiedene Material entfernt wird. Ein Durchleiten von Abscheidegas vor dem Beschichten der darauffolgenden Halbleiterscheibe wie beim Reinigungsvorgang wird dabei nicht durchgeführt.In a preferred embodiment of a method according to the invention, a second etching gas, for example hydrogen chloride, is then passed through in an intermediate cleaning process between two cleaning processes after each coating process passed through the epitaxial reactor 100, so that the material 140 deposited during the last coating process is reduced and preferably removed again. In this case, neither a placeholder nor a semiconductor wafer is arranged on the susceptor 110 . Care is taken to ensure that the protective layer applied in the previous cleaning process is retained and, if possible, only the material deposited during the last coating process is removed, for example by suitably selecting the time period and the gas flow. Deposition gas is not passed through before the subsequent semiconductor wafer is coated, as is the case in the cleaning process.

Auf diese Weise ist die Ausgangssituation beim Beschichten der Halbleiterscheiben für jeden Beschichtungsvorgang gleich. Damit werden Variationen in der Geometrie der Halbleiterscheiben, insbesondere im Randbereich, vermieden oder zumindest deutlich reduziert. Der Vollständigkeit halber sei noch erwähnt, dass nach dem letzten Beschichtungsvorgang vor einem Reinigungsvorgang sinnvollerweise kein Zwischenreinigungsvorgang erforderlich ist.In this way, the initial situation when coating the semiconductor wafers is the same for each coating process. In this way, variations in the geometry of the semiconductor wafers, in particular in the edge region, are avoided or at least significantly reduced. For the sake of completeness, it should also be mentioned that after the last coating process before a cleaning process, it makes sense that no intermediate cleaning process is required.

In 3 ist für eine Serie von n aufeinander folgenden Beschichtungsvorgängen in einem Diagramm die Differenz des Randabfalls Δ in nm/mm2 (ausgedrückt in Form der Differenz des sog. ZDD, einer die Krümmung des Randbereichs beschreibenden Messgröße) von dabei beschichteten Halbleiterscheiben über der Anzahl der Beschichtungsvorgänge n aufgetragen, wobei zwischen aufeinanderfolgenden Beschichtungsvorgängen kein Zwischenreinigungsvorgang durchgeführt wurde. Dabei ist zu sehen, dass der Randabfall vom ersten Beschichtungsvorgang nach einem Reinigungsvorgang (in der Figur links) über die Beschichtungsvorgänge hinweg (in der Figur nach rechts) abnimmt und somit eine deutliche Variation aufweist.In 3 is for a series of n consecutive coating processes in a diagram the difference in edge drop Δ in nm/mm 2 (expressed in the form of the difference in the so-called ZDD, a measured variable describing the curvature of the edge area) of coated semiconductor wafers over the number of coating processes n applied, with no intermediate cleaning process being carried out between successive coating processes. It can be seen that the edge waste from the first coating process after a cleaning process (on the left in the figure) decreases over the coating processes (to the right in the figure) and thus shows a clear variation.

In 4 ist für eine Serie von n aufeinander folgenden Beschichtungsvorgängen in einem Diagramm die Differenz des Randabfalls Δ in nm/mm2 (ausgedrückt als Differenz des ZDD) von dabei beschichteten Halbleiterscheiben über der Anzahl der Beschichtungsvorgänge n aufgetragen, wobei nach einem erfindungsgemäßen Verfahren in einer bevorzugten Ausführungsform, wie dies oben beschrieben wurde, vorgegangen wurde. Dabei ist zu sehen, dass der Randabfall vom ersten Beschichtungsvorgang nach einem Reinigungsvorgang (in der Figur links) über die Beschichtungsvorgänge hinweg (in der Figur nach rechts) relativ konstant ist und somit eine deutliche geringere Variation aufweist, als dies ohne die Zwischenreinigungsvorgänge der Fall wäre.In 4 For a series of n consecutive coating processes, the difference in edge drop Δ in nm/mm 2 (expressed as the difference in the ZDD) of semiconductor wafers coated in the process is plotted against the number of coating processes n in a diagram, with a method according to the invention in a preferred embodiment proceeded as described above. It can be seen that the edge waste from the first coating process after a cleaning process (on the left in the figure) is relatively constant over the coating processes (to the right in the figure) and thus shows a significantly lower variation than would be the case without the intermediate cleaning processes .

Claims (13)

Verfahren zum Beschichten von Halbleiterscheiben (120) mit jeweils einer epitaktisch abgeschiedenen Schicht (121) in einem Epitaxie-Reaktor (100), wobei in einem Beschichtungsvorgang wenigstens eine Halbleiterscheibe (120) auf einem jeweiligen Suszeptor (110) in dem Epitaxie-Reaktor (100) angeordnet wird und ein erstes Abscheidegas zum Beschichten der wenigstens einen Halbleiterscheibe (120) durch den Epitaxie-Reaktor (100) geleitet wird, und wobei jeweils nach mehreren Beschichtungsvorgängen ein Reinigungsvorgang durchgeführt wird, bei dem ein erstes Ätzgas und anschließend ein zweites Abscheidegas durch den Epitaxie-Reaktor (100) geleitet werden, wobei zwischen zwei aufeinanderfolgenden Reinigungsvorgängen wenigstens ein Zwischenreinigungsvorgang durchgeführt wird, bei dem zwischen zwei unmittelbar aufeinanderfolgenden Beschichtungsvorgängen ein zweites Ätzgas durch den Epitaxie-Reaktor (100) geleitet wird, ohne dass ein Abscheidegas durch den Epitaxie-Reaktor (100) geleitet wird und ohne dass eine Platzhalterscheibe oder eine Halbleiterscheibe auf dem Suszeptor (110) angeordnet ist.Method for coating semiconductor wafers (120), each with an epitaxially deposited layer (121) in an epitaxial reactor (100), wherein in a coating process at least one semiconductor wafer (120) is arranged on a respective susceptor (110) in the epitaxial reactor (100) and a first deposition gas for coating the at least one semiconductor wafer (120) is passed through the epitaxial reactor (100). , and wherein a cleaning process is carried out after a number of coating processes, in which a first etching gas and then a second deposition gas are passed through the epitaxial reactor (100), wherein at least one intermediate cleaning process is carried out between two consecutive cleaning processes, in which a second etching gas is passed through the epitaxial reactor (100) between two immediately consecutive coating processes, without a deposition gas being passed through the epitaxial reactor (100) and without a Placeholder disk or a semiconductor wafer is arranged on the susceptor (110). Verfahren nach Anspruch 1, wobei bei jedem Reinigungsvorgang während des Durchleitens des ersten Ätzgases und/oder des zweiten Abscheidegases jeweils eine Platzhalterscheibe auf dem jeweiligen Suszeptor (110) angeordnet wird.procedure after claim 1 , wherein in each cleaning process during the passage of the first etching gas and / or the second deposition gas in each case a placeholder disc on the respective susceptor (110) is arranged. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei zwischen zwei aufeinanderfolgenden Reinigungsvorgängen nach jedem Beschichtungsvorgang ein Zwischenreinigungsvorgang durchgeführt wird.procedure after claim 1 or 2 , wherein an intermediate cleaning process is carried out between two consecutive cleaning processes after each coating process. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei bei dem wenigstens einen Zwischenreinigungsvorgang das zweite Ätzgas derart durch den Epitaxie-Reaktor (100) geleitet wird, dass das Material (140), das seit dem vorangegangenen Zwischenreinigungsvorgang durch Durchleiten von Abscheidegas im Inneren des Epitaxie-Reaktors (100) abgeschieden worden ist, reduziert oder entfernt wird.Method according to one of the preceding claims, wherein in the at least one intermediate cleaning process the second etching gas is passed through the epitaxial reactor (100) in such a way that the material (140) which has been removed since the previous intermediate cleaning process by passing deposition gas through it inside the epitaxial reactor (100) has been deposited, reduced or removed. Verfahren nach Anspruch 4, wobei das abgeschiedene Material (140) durch Vorgabe einer Zeitdauer des Durchleitens des zweiten Ätzgases und/oder durch Vorgabe eines Gasflusses des zweiten Ätzgases reduziert oder entfernt wird.procedure after claim 4 , wherein the deposited material (140) is reduced or removed by specifying a period of time for the passage of the second etching gas and/or by specifying a gas flow of the second etching gas. Verfahren nach Anspruch 4, wobei durch Vorgabe einer Zeitdauer des Durchleitens des zweiten Ätzgases und/oder durch Vorgabe eines Gasflusses des zweiten Ätzgases wenigstens ein im Bereich um eine Auflagefläche für Halbleiterscheiben (120) auf dem jeweiligen Suszeptor (110) abgeschiedenes Material (140) reduziert oder entfernt wird.procedure after claim 4 , wherein by specifying a period of time for the passage of the second etching gas and/or by specifying a gas flow of the second etching gas at least one in the range to a bearing surface for semiconductor wafers (120) material (140) deposited on the respective susceptor (110) is reduced or removed. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei bei einem Beschichtungsvorgang jeweils eine Schicht (121) zwischen 1 und 10 µm auf der wenigstens einen Halbleiterscheibe (120) abgeschieden wird.Method according to one of the preceding claims, wherein a layer (121) between 1 and 10 µm thick is deposited on the at least one semiconductor wafer (120) in a coating process. Verfahren nach Anspruch 7, wobei bei einem Beschichtungsvorgang jeweils eine Schicht (121) zwischen 2 und 5 µm auf der wenigstens einen Halbleiterscheibe (120) abgeschieden wird.procedure after claim 7 , A layer (121) between 2 and 5 μm being deposited on the at least one semiconductor wafer (120) in a coating process. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei jeweils nach 8 bis 30 Beschichtungsvorgängen der Reinigungsvorgang durchgeführt wird.Process according to one of the preceding claims, in which the cleaning process is carried out after 8 to 30 coating processes. Verfahren nach Anspruch 9, wobei jeweils nach 10 bis 15 Beschichtungsvorgängen der Reinigungsvorgang durchgeführt wird.procedure after claim 9 , with the cleaning process being carried out after every 10 to 15 coating processes. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei als erstes Ätzgas und/oder als zweites Ätzgas Chlorwasserstoff verwendet wird.Method according to one of the preceding claims, wherein hydrogen chloride is used as the first etching gas and/or as the second etching gas. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei als Halbleiterscheiben (120) Siliziumscheiben verwendet werden.Method according to one of the preceding claims, silicon wafers being used as the semiconductor wafers (120). Verfahren nach Anspruch 11, wobei als erstes Abscheidegas und/oder als zweites Abscheidegas Trichlorsilan verwendet wird.procedure after claim 11 , wherein trichlorosilane is used as the first deposition gas and/or as the second deposition gas.
DE102015205719.4A 2015-03-30 2015-03-30 Process for coating semiconductor wafers Active DE102015205719B4 (en)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102015205719.4A DE102015205719B4 (en) 2015-03-30 2015-03-30 Process for coating semiconductor wafers
PCT/EP2016/052227 WO2016155915A1 (en) 2015-03-30 2016-02-03 Method for coating semiconductor wafers
CN201680019950.6A CN107438676B (en) 2015-03-30 2016-02-03 Method for coating a semiconductor wafer
KR1020177030012A KR102061955B1 (en) 2015-03-30 2016-02-03 Method for Coating Semiconductor Wafers
TW105109679A TWI597778B (en) 2015-03-30 2016-03-28 Method for coating semiconductor wafers

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102015205719.4A DE102015205719B4 (en) 2015-03-30 2015-03-30 Process for coating semiconductor wafers

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE102015205719A1 DE102015205719A1 (en) 2016-10-06
DE102015205719B4 true DE102015205719B4 (en) 2022-08-18

Family

ID=55315402

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102015205719.4A Active DE102015205719B4 (en) 2015-03-30 2015-03-30 Process for coating semiconductor wafers

Country Status (5)

Country Link
KR (1) KR102061955B1 (en)
CN (1) CN107438676B (en)
DE (1) DE102015205719B4 (en)
TW (1) TWI597778B (en)
WO (1) WO2016155915A1 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102015225663A1 (en) 2015-12-17 2017-06-22 Siltronic Ag Process for the epitaxial coating of semiconductor wafers and semiconductor wafer
EP4074861A1 (en) * 2021-04-13 2022-10-19 Siltronic AG Method for manufacturing semiconductor wafers having an epitaxial layer deposited from the gas phase in a deposition chamber

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0562912A (en) 1991-09-04 1993-03-12 Toshiba Corp Vapor growth device and cleaning method thereof
US6291358B1 (en) 1999-10-15 2001-09-18 Micron Technology, Inc. Plasma deposition tool operating method
JP2004193396A (en) 2002-12-12 2004-07-08 Hitachi Kokusai Electric Inc Method for manufacturing semiconductor device
US20040180553A1 (en) 2003-03-13 2004-09-16 Park Young Hoon Method of depositing ALD thin films on wafer
US20060169669A1 (en) 2005-01-31 2006-08-03 Applied Materials, Inc. Etchant treatment processes for substrate surfaces and chamber surfaces
US20070042570A1 (en) 2005-08-18 2007-02-22 Tokyo Electron Limited Sequential deposition process for forming Si-containing films
US20090252942A1 (en) 2005-11-22 2009-10-08 Shin-Etsu Handotai Co., Ltd. Method for Manufacturing Epitaxial Wafer and Epitaxial Wafer
DE102010006725A1 (en) 2010-02-03 2011-08-04 Siltronic AG, 81737 Process for producing a silicon wafer with an epitaxially deposited layer

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5952060A (en) * 1996-06-14 1999-09-14 Applied Materials, Inc. Use of carbon-based films in extending the lifetime of substrate processing system components
DE102005045339B4 (en) * 2005-09-22 2009-04-02 Siltronic Ag Epitaxial silicon wafer and process for producing epitaxially coated silicon wafers
DE102005045337B4 (en) * 2005-09-22 2008-08-21 Siltronic Ag Epitaxial silicon wafer and process for producing epitaxially coated silicon wafers
DE102005045338B4 (en) * 2005-09-22 2009-04-02 Siltronic Ag Epitaxial silicon wafer and process for producing epitaxially coated silicon wafers
US7867921B2 (en) * 2007-09-07 2011-01-11 Applied Materials, Inc. Reduction of etch-rate drift in HDP processes
CN101388341B (en) * 2007-09-07 2011-07-27 应用材料股份有限公司 Impurity control in hdp-cvd dep/etch/dep processes

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0562912A (en) 1991-09-04 1993-03-12 Toshiba Corp Vapor growth device and cleaning method thereof
US6291358B1 (en) 1999-10-15 2001-09-18 Micron Technology, Inc. Plasma deposition tool operating method
JP2004193396A (en) 2002-12-12 2004-07-08 Hitachi Kokusai Electric Inc Method for manufacturing semiconductor device
US20040180553A1 (en) 2003-03-13 2004-09-16 Park Young Hoon Method of depositing ALD thin films on wafer
US20060169669A1 (en) 2005-01-31 2006-08-03 Applied Materials, Inc. Etchant treatment processes for substrate surfaces and chamber surfaces
US20070042570A1 (en) 2005-08-18 2007-02-22 Tokyo Electron Limited Sequential deposition process for forming Si-containing films
US20090252942A1 (en) 2005-11-22 2009-10-08 Shin-Etsu Handotai Co., Ltd. Method for Manufacturing Epitaxial Wafer and Epitaxial Wafer
DE102010006725A1 (en) 2010-02-03 2011-08-04 Siltronic AG, 81737 Process for producing a silicon wafer with an epitaxially deposited layer

Also Published As

Publication number Publication date
WO2016155915A1 (en) 2016-10-06
KR20170126505A (en) 2017-11-17
TW201635372A (en) 2016-10-01
DE102015205719A1 (en) 2016-10-06
CN107438676A (en) 2017-12-05
KR102061955B1 (en) 2020-01-02
CN107438676B (en) 2020-05-05
TWI597778B (en) 2017-09-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3390698B1 (en) Method for epitaxial coating of semiconductor wafers
DE69833436T2 (en) PLASMA ACTOR FOR THE PASSIVATION OF A SUBSTRATE
DE10056541B4 (en) Process for cleaning quartz substrates using conductive solutions
DE10305411B4 (en) Microelectromechanical device and method for its production
DE10055421A1 (en) Method for producing a micromechanical structure and micromechanical structure
EP3642866B1 (en) Method for processing a semiconductor wafer and semiconductor wafer
DE102015205719B4 (en) Process for coating semiconductor wafers
CH663912A5 (en) METHOD FOR FORMING A SAME-SHAPED PROTECTIVE FILM ON A SUBSTRATE.
WO2003058811A1 (en) Method for producing a topology-optimized electrode for a thin film resonator
DE102014101475A1 (en) Etching of porous metal
EP3475472B1 (en) Method and device for producing coated semiconductor wafers
DE102013111860A1 (en) Process tools and methods of forming devices using process tools
DE102019133704A1 (en) PLANT FOR CHEMICAL SIC GAS PHASE DEPOSITION
DE102004022932A1 (en) A semiconductor manufacturing system and method of forming a thin film on a wafer using the same
DE10297788B4 (en) Deposition apparatus for manufacturing semiconductor device, e.g. Schottky barrier metal oxide semiconductor field effect transistor, comprises first and second chambers, pumping portions, gas injecting portions, and connecting portion
WO2016042077A1 (en) Holding device for the surface treatment of bar cutters
DE10236896A1 (en) Apparatus and method for the thermal treatment of semiconductor wafers
EP3106432B1 (en) Method for producing graphene
DE2526382C3 (en) Cathode sputtering process for the production of etched structures
DE102017210450A1 (en) Method, control system and plant for processing a semiconductor wafer and semiconductor wafer
DE102004040943B4 (en) Method for the selective deposition of a layer by means of an ALD method
EP0668609B1 (en) Process for plasma etching the backside of a semiconductor wafer, the front surface not being coated with a protective resin
DE10115492B4 (en) Process for the preparation of a reaction chamber
EP4074861A1 (en) Method for manufacturing semiconductor wafers having an epitaxial layer deposited from the gas phase in a deposition chamber
DE102004010354A1 (en) Process for forming thin layers of tungsten or tungsten

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R016 Response to examination communication
R016 Response to examination communication
R016 Response to examination communication
R018 Grant decision by examination section/examining division
R020 Patent grant now final