DE19952015A1 - Verfahren zum thermischen Behandeln von Objekten - Google Patents

Verfahren zum thermischen Behandeln von Objekten

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Abstract

Für eine vollständige und effektive thermische Behandlung von Objekten, insbesondere Halbleitersubstraten, in einer Reaktionskammer wird ein Verfahren angegeben, daß das Erwärmen wenigstens von Teilbereichen des Objektes auf wenigstens drei Temperaturmaxima mit entsprechenden Abkühlphasen dazwischen vorsieht.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum thermischen Behandeln von Objekten, insbesondere Halbleitersubstraten in einer Reakti­ onskammer.
Unter thermischer Behandlung versteht man neben der kontrollierten Tempe­ raturänderung zur technischen Bearbeitung eines Objektes auch alle weiteren Prozesse, die im Zuge dieser Behandlung ablaufen, wie beispielsweise che­ mische Reaktionen, Strukturänderungen oder andere Änderungen physikali­ scher Eigenschaften des behandelten Objekts.
Ein Verfahren zum thermischen Behandeln von Halbleitersubstraten ist bei­ spielsweise aus dem US-Patent Nr. 5,935,650 bekannt. Bei diesem Verfahren wird ein zu behandelndes Halbleiterstrubstrat schnell auf eine vorgegebene Temperatur erhitzt, während das Substrat in einer vorgegebenen Gasatmo­ sphäre gehalten wird. Wenn die vorgegebene Temperatur erreicht ist, wird das Substrat für eine festgelegte Zeitspanne auf dieser Temperatur gehalten, und anschließend schnell auf eine niedrigere Temperatur abgekühlt und dort gehalten. Während das Substrat auf dieser niedrigeren Temperatur gehalten wird, findet ein Austausch der Gasatmosphäre statt und anschließend wird das Substrat innerhalb dieser neuen Atmosphäre schnell auf eine vorgegebe­ ne weitere Temperatur erwärmt für eine festgelegte Zeitdauer auf dieser Temperatur gehalten und anschließend schnell wieder abgekühlt. Diese spe­ zielle Prozeßführung mit zwei aufeinanderfolgenden Erwärmungen des Sub­ strats in unterschiedlichen Gasatmosphären wird verwendet, um dünne Oxid­ schichten auf den Halbleitersubstraten auszubilden.
In der auf dieselbe Anmelderin zurückgehenden, nicht vorveröffentlichten DE- A-199 20 871.9 ist ferner beschrieben, Halbleitersubstrate wie zum Beispiel einen GaN III-V-Halbleiter thermisch zu behandeln. Bei diesen Halbleitern er­ gibt sich das Problem, daß z. B. in einer mit Magnesium dotierten Oberflä­ chenschicht die Magnesiumakzeptoren durch Wasserstoff passiviert und somit elektrisch inaktiv sind. Um diese elektrische Inaktivität zu überwinden, müs­ sen die Magnesium-Wasserstoff-Bindungen aufgebrochen, und der dann un­ gebundene Wasserstoff aus dem Halbleiterkristall ausdiffundiert werden, um eine gute p-Leitfähigkeit der dotierten Schicht zu erhalten. Üblicherweise bricht man diese Bindungen auf, indem man das Material thermisch behan­ delt. Bei dem oben genannten mit Magnesium dotierten GaN brechen die Ma­ gnesium-Wasserstoff-Bindungen etwa bei Temperaturen über 400°C auf. Bei diesen Temperaturen besitzt der Wasserstoff allerdings eine kurze Diffusi­ onsfänge und diffundiert somit kaum aus dem GaN-Kristall aus. Bei höheren Temperaturen erhöht sich die Diffusionslänge im Halbleiterkristall. Bei diesen Temperaturen beginnt jedoch der Halbleiterkristall sich zu zersetzen, so daß die Temperatur des Substrats nicht beliebig erhöht werden kann. Bei GaN löst sich beispielsweise der Stickstoff aus dem Kristall, so daß Fehlstellen entste­ hen, die der gewünschten p-Leitfähigkeit des Kristalls entgegenwirken.
Es treten bei der thermischen Behandlung des Substrates bei hohen Tempe­ raturen somit zwei gegenläufige Vorgänge auf, die mit ansteigender Tempe­ ratur des Kristalls stärker werden, wobei der eine die p-Leitfähigkeit erhöht, während der andere sie hemmt.
Dabei ist zu beachten, daß sich der Diffusionseffekt des Wasserstoffes schneller ausbildet als die Zersetzung des Kristalls einsetzt, so daß bei dem in der oben genannten DE-A-199 20 871 beschriebenen Verfahren das Halb­ leiterkristall trotz des unerwünschten Zersetzungsvorgangs mittels eines be­ sonderen Temperaturverlaufs kurzzeitig auf eine sehr hohe Temperatur erhitzt wird, um das Ausdiffundieren von Wasserstoff zu fördern und somit eine ver­ besserte p-Leitfähigkeit zu erzielen.
Neben der Tatsache, daß Temperaturen an oder oberhalb der thermischen Zersetzungstemperatur von Halbleitermaterialien schädlich sein können, ist es wichtig, daß auch die gesamte thermische Belastung des Halbleitermaterials auf einem Minimum gehalten wird.
Ausgehend von den oben genannten Druckschriften liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein einfaches Verfahren vorzusehen, das eine effektive Behandlung von Objekten ermöglicht und deren thermische Belastung verringert.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einem Verfahren der eingangs ge­ nannten Art dadurch gelöst, daß die Behandlung das Erwärmen wenigstens von Teilbereichen des Objekts auf wenigstens drei Temperaturmaxima mit entsprechenden Abkühlphasen dazwischen aufweist. Hierdurch wird erreicht, daß der gewünschte Behandlungserfolg durch abwechselnde hohe und nied­ rige Temperaturen gefördert und beschleunigt wird. Diese Beschleunigung ermöglicht, daß die gesamte thermische Belastung des Objektes auf einem Minimum gehalten wird. Insbesondere bei Halbleitermaterialien der oben ge­ nannten Art wird das Ausdiffundieren von Wasserstoff gefördert und somit eine verbesserte p-Leitfähigkeit erreicht. Da sich der Diffusionseffekt des Wasserstoffs bei hohen Temperaturen schneller erhöht als die Zersetzung des Kristalls einsetzt, wird bei dem obigen Verfahren der gewünschte Diffusi­ onseffekt gefördert, während der nicht erwünschte Zersetzungseffekt nicht oder nur zu einem geringen Maße zugelassen wird.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weisen die Temperaturänderung eine Frequenzmodulation, eine Amplitudenmodulation und/oder eine Tastverhältnismodulation auf, um die thermische Behandlung optimal anzupassen und den gewünschten Erfolg zu erreichen. Beispielsweise kann zunächst ein sehr hohes Temperaturmaximum eingestellt werden, um den gewünschten Prozeß rasch in Gang zu setzen, während die nachfolgen­ den Temperaturmaxima eine geringere Amplitude aufweisen, um den ge­ wünschten Vorgang aufrechtzuerhalten.
Um das Ergebnis der thermischen Behandlung zu steuern, wird vorzugsweise eine in der Reaktionskammer befindliche, das Objekt umgebende Prozeßat­ mosphäre geändert. Dabei wird insbesondere die Zusammensetzung und/ oder der Druck eines Fluids in der Reaktionskammer geändert, um den ge­ wünschten Effekt zu optimieren. Vorzugsweise weist die Änderung der Pro­ zeßatmosphäre eine Frequenzmodulation, eine Amplitudenmodulation und/ oder eine Tastverhältnismodulation auf. Dabei wird die Prozeßatmosphäre vorzugsweise für ein wenigstens zwei aufeinanderfolgende Temperaturmaxi­ ma umfassendes Zeitintervall im wesentlichen konstant gehalten, um kon­ stante Behandlungseffekte zu erzielen.
Vorzugsweise weist die Prozeßatmosphäre wenigstens zu einem Zeitpunkt der thermischen Behandlung einen Unterdruck auf, um ein Ausdiffundieren von Elementen aus dem Objekt zu fördern und das Eindiffundieren von Verun­ reinigungen zu verhindern. Allerdings kann auch ein Überdruck der Prozeß­ gasatmosphäre vorteilhaft sein, wobei der Partialdruck der auszudiffundiere­ nen Substanz in der Prozeßgasatmosphäre so gering wie möglich ist. Da­ durch kann z. B. die Zersetzungrate des Substrats bei einer vorgegebenen Temperatur erheblich reduziert werden. Als Beispiel sei GaN : Mg genannt, das in einer N2-Atmosphäre mit Überdruck produziert wird, wobei der H2-Anteil in der Prozeßgasatmosphäre so gering wie möglich ist.
Für eine gute Steuerung des Prozesses weisen die Temperaturänderung und die Änderung der Prozeßatmosphäre eine kontrollierte Phasenbeziehung, ins­ besondere eine Verschiebung auf. Dabei kann die Phasenverschiebung belie­ big, d. h. zwischen 0 und 2π sein. Für eine flexible Prozeßführung wird die Phasenverschiebung während der Behandlung moduliert.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird die Temperaturänderung durch elektromagnetische Strahlung bewirkt, da diese rasche und gut steuer­ bare Temperaturänderungen, insbesondere von Teilbereichen eines Objekts wie z. B. nur eines Oberflächenbereiches ermöglicht. Zusätzlich oder alternativ hierzu, wird die Temperaturänderung durch Kontakt mit einem Fluid und/oder einem festen Körper bewirkt. Insbesondere während der Abkühlphasen kön­ nen die Temperaturänderungen durch Kontakt mit einem Fluid wie beispiels­ weise einem inerten Gas beschleunigt werden. Das obige Verfahren ist insbe­ sondere für Halbleitersubstrate geeignet. Vorzugsweise wird dabei wenigstens eine Oberflächenschicht, insbesondere eine dotierte Oberflächenschicht des Substrates erwärmt, um Veränderungen dieser Schicht wie beispielsweise das Ausdiffundieren eines Elements oder eine Phasenumwandlung zu erreichen. Bei einer Ausführungsform der Erfindung liegt die Temperatur wenigstens eines Temperaturmaximas über der Zersetzungstemperatur des Substrats, um den gewünschten Effekt rasch in Gang zu setzen. Dabei werden die Tempe­ raturmaxima vorzugsweise so kurz gehalten, daß im wesentlichen keine Zer­ setzung der Kristallstruktur des Substrates auftritt.
Vorzugsweise liegt die Länge der Temperaturmaxima zwischen 0 und 10 Se­ kunden, um die thermische Belastung der Objekte auf einem Minimum zu halten. Um insbesondere bei Halbleiterwafern gute Behandlungsergebnisse zu erreichen, liegt wenigstens ein Temperaturmaximum zwischen 750 und 1050°C. Bei diesen Temperaturen werden beispielsweise die oben genann­ ten Magnesium-Wasserstoff-Bindungen vollständig aufgebrochen und die Diffusionslängen der Wasserstoffatome stark erhöht, um ein Ausdiffundieren des Wasserstoffs aus der dotierten Oberflächenschicht eines Halbleitermate­ rials zu fördern und zu beschleunigen. Vorzugsweise wird die Temperatur zwischen wenigstens zwei Temperaturmaxima auf 300 bis 600°C abgekühlt, was ausreicht, um eine Zersetzung beispielsweise eines Halbleiterwafers zu unterdrücken, und gleichzeitig werden die in Gang gesetzten Vorgänge, wie zum Beispiel das Ausdiffundieren von Wasserstoff, aufrecht erhalten.
Um die Behandlung zu fördern, wird das Objekt vorzugsweise einer UV- Strahlung ausgesetzt. Es ist jedoch auch vorteilhaft, das Objekt einem ma­ gnetischen und/oder elektrischen Feld auszusetzen. Darüber hinaus werden die Intensitäten und/oder Feldstärken gemäß einer weiteren Ausführungsform moduliert.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Figuren näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1A bis C zeitliche Diagramme von Temperaturverläufen gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 ein Diagramm eines weiteren Temperaturverlaufs gemäß der vorliegenden Erfindung, insbesondere für die Prozes­ sierung von GaN : MG-Halbleitersubstrate;
Fig. 3 ein Diagramm welches die Abhängigkeit der Diffusionslän­ ge von H+ in p-GaN in Abhängigkeit von der Anzahl von Temperaturmaxima zeigt;
Fig. 4 ein Diagramm welches die Abhängigkeit der Leitfähigkeit von p-Typ GaN in Abhängigkeit von der Anzahl von Tem­ peraturmaxima zeigt; und
Fig. 5 ein Diagramm, welches einen weiteren Temperaturverlauf gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
Die Fig. 1A bis 1C zeigen Diagramme von Temperaturverläufen gemäß der vorliegenden Erfindung. Die Temperatur T ist in Abhängigkeit von der Zeit t dargestellt. Die dargestellten Diagramme zeigen in idealisierter Form den Temperaturverlauf der behandelten Objekte, insbesondere von Halbleiterwa­ fern. Die Wafer werden innerhalb einer Reaktionskammer und einer vorgege­ benen Prozeßatmosphäre mehrmals zyklisch auf eine erhöhte Temperatur T1 erhitzt und anschließend auf eine niedrigere Temperatur T2 abgekühlt. Bei den in den Fig. 1A bis C gezeigten Diagrammen beschreibt der Tempera­ turverlauf im wesentlichen eine Kastenform, wobei die Länge der Maxima bei der Temperatur T1 sowie die Länge der Minima bei Temperatur T2 eine glei­ che Länge aufweisen. Somit ergibt sich ein Tastverhältnis für den Kurvenver­ lauf von ungefähr 1. Die Abstände zwischen den Temperaturmaxima sowie die Höhe der Temperaturmaxima und der Temperaturminima sind über den gesamten Zyklus hinweg gleichbleibend. Obwohl die Temperaturmaxima und Temperaturminima, das Tastverhältnis sowie die Abstände zwischen den Temperaturmaxima in den Fig. 1A bis C als gleichbleibend dargestellt sind, sei bemerkt, daß die Kurvenform insbesondere beim Aufheizen beliebig gesteuert werden kann, z. B. parabelförmig, und daß alle vorgenannten Para­ meter moduliert werden können, insbesondere auch die Kurvenform, um die Prozeßbedingungen optimal an das zu behandelnde Objekt anzupassen.
Wie in Fig. 1A gezeigt ist, wird die das Objekt umgebende Prozeßatmo­ sphäre während der ersten zwei Zyklen konstant gehalten, während bei den folgenden Zyklen Atmosphärenänderungen möglich sind. Gemäß den Fig. 1B und 1C ist gezeigt, daß eine konstante Prozeßatmosphäre bei zwei mittle­ ren Zyklen (Fig. 1B) bzw. den letzten zwei Zyklen (Fig. 1C) der thermischen Behandlung beibehalten wird. Natürlich ist es auch möglich über mehrere Zyklen eine konstante Prozeßatmosphäre vorzusehen, um eine konstante Be­ handlung während dieser Zyklen vorzusehen.
Fig. 2 zeigt einen Temperaturverlauf für die thermische Behandlung eines GaN : Mg-Halbleitersubstrats. Nach dem Dotieren des Substrats sind die Ma­ gnesiumakzeptoren zunächst durch Wasserstoff passiviert und somit elek­ trisch inaktiv. Daher ist es notwendig, die Magnesium-Wasserstoff-Bindungen aufzubrechen und den Wasserstoff aus dem Substrat heraus zu diffundieren, damit das Material eine gewünschte p-Leitfähigkeit erreicht.
Wie man in Fig. 2 erkennt, wird die Temperatur der dotierten Oberfläche des Substrats ausgehend von einer Temperatur von ca. 220°C rasch auf eine Temperatur von ca. 500°C erhitzt. Das Substrat wird für ca. 10 bis 20 Sekun­ den auf dieser Temperatur gehalten, um eine homogene Temperaturvertei­ lung über das gesamte Substrat hinweg zu erreichen. Die Magnesium- Wasserstoff-Bindungen fangen an, bei diesen Temperaturen aufzubrechen, jedoch besitzt der Wasserstoff bei dieser Temperatur eine relativ geringe Dif­ fusionslänge, so daß der Wasserstoff kaum aus dem Substrat ausdiffundiert. Nach dieser Temperaturstabilisierung wird das Substrat bzw. zumindest die Oberflächenschicht des Substrats rasch auf ca. 950°C erhitzt und anschlie­ ßend ohne wesentliche Verweilzeit sofort abgekühlt. Die Temperatur von 950° C liegt in der Nähe der Zersetzungstemperatur des GaN-Substrats, wenn der Prozeßgasdruck 1 bar entspricht und N2 als Prozeßgas verwendet wird. Bei dieser Temperatur beginnt Stickstoff sich aus dem Kristallverbund des Sub­ strates zu lösen, wodurch Fehlstellen entstehen können, die einer gewünsch­ ten p-Leitfähigkeit des Substrats entgegenwirken. Dieser Zersetzungsvorgang ist jedoch sehr langsam, und da das Substrat sofort nach Erreichen dieser Temperatur wieder abgekühlt wird, kommt es im wesentlichen zu keiner Zer­ setzung des Substrates. Der gewünschte Diffusionseffekt d. h. eine erhöhte Diffusionslänge des Wasserstoffes, bildet sich hingegen schneller aus, so daß sich durch die kurze Temperaturspitze ein stark verbesserter Diffusionseffekt für den Wasserstoff ergibt.
Nach dem Erreichen des Temperaturmaximums wird das Substrat auf eine Temperatur zwischen 400 und 450°C abgekühlt, d. h. auf einen Bereich, in dem noch immer Magnesium-Wasserstoff-Bindungen aufgebrochen werden und eine Diffusion des Wasserstoffs stattfindet. Beim Erreichen des vorgege­ benen Temperaturminimums wird das Substrat wieder rasch erhitzt, und zwar auf eine Temperatur über 800°C und anschließend wieder rasch abgekühlt. Diese abwechselnde rasche Erhitzung auf eine Temperatur von über 800°C und Abkühlung auf eine Temperatur zwischen 400 bis 450°C wird mehrfach wiederholt, so daß insgesamt 9 Temperaturmaxima erzeugt werden, die kurz über 800°C liegen. Insgesamt werden somit 10 Temperaturspitzen erzeugt.
Bei dieser thermischen Behandlung befand sich das GaN-Substrat in einer im wesentlichen konstanten N2-Atmosphäre unter Normaldruck. Alternativ kann aber auch der Druck der Atmosphäre in der Prozeßkammer geändert werden, so kann z. B. ein Überdruck oder ein Unterdruck bis hin zu 5 × 10-3 Milllibar oder darunter an die Prozeßkammer angelegt werden, wobei, wie erwähnt, durch einen Überdruck die Zersetzungsrate des GaN reduziert wird, weshalb sich das Substrat auf höhere Temperaturen erwärmen läßt, was wiederum die Wasserstoffausdiffundierung begünstigt.
Fig. 3 stellt das Ergebnis einer Abschätzung der Diffusionslänge von Was­ serstoff in Abhängigkeit von der Anzahl der Temperaturspitzen bei einem p- GaN-Substrat dar. Dabei betrifft die Abschätzung einen Temperaturverlauf, wie er in Fig. 2 dargestellt wurde. Die Diffusionslängen wurden nach den Angaben von S. J. Pearton für die Diffusionskonstante unter der willkürlichen Annahme einer Diffusionszeit von 0,1 Sekunde ermittelt. Wie in Fig. 3 zu er­ kennen ist, nimmt die Diffusionslänge mit der Anzahl der Temperaturspitzen linear zu. Bei einer dotierten Oberflächenschicht von 1 µm wären somit 6 Er­ wärmungen ausreichend, um im wesentlichen alle in der Schicht befindlichen Wasserstoffionen statistisch gesehen auf der Kristalloberfläche auszudiffun­ dieren.
Dieses Ergebnis wird auch durch die in Fig. 4 dargestellten Meßwerte, wel­ che die gemessene Leitfähigkeit von p-GaN in Abhängigkeit von der Anzahl der Temperaturspitzen darstellt, unterstützt. Wie zu erkennen ist, nimmt die gemessene Leitfähigkeit mit steigender Anzahl der Temperaturspitzen zu. Dies ergibt sich dadurch, daß die Temperaturspitzen effektiv die Diffusions­ länge des Wasserstoffs erhöhen und dadurch mehr Wasserstoff aus dem Substrat ausdiffundiert und aktivierte Mg-Akzeptoren hinterläßt. Eine die p- Leitfähigkeit des Substrat beeinträchtigende Zersetzung der Kristallstruktur des Substrats tritt aufgrund der kurzen Temperaturspitzen nicht oder nur in geringem Maße auf. Durch die oben beschriebene Temperatursteuerung läßt sich somit eine hervorragende p-Leitfähigkeit bei Mg-dotierten GaN-Substra­ ten erreichen.
Abweichend von dem oben dargestellten Temperaturverlauf kann die Tempe­ ratur des Objekts Frequenz-, Amplituden-, oder Tastverhältnismoduliert wer­ den, wobei nicht das ganze Substrat der kontrollierten Temperaturänderung folgen muß. In bestimmten Anwendungen kann es ausreichend sein, daß le­ diglich Teilbereiche des Substrats, insbesondere die obersten Schichten, auf denen sich Bauteile oder Strukturen befinden, dem Temperaturverlauf folgen. Allgemein läßt sich auch der Prozeßgasdruck oder die Zusammensetzung der Prozeßatmosphäre hinsichtlich der Frequenz-, der Amplituden-, oder des Tastverhältnisses modulieren. Die Phasenbeziehung des Temperaturverlaufs sowie des Verlaufs der Prozeßatmosphäre ist steuerbar. Ferner lassen sich die einzelnen Modulationsarten miteinander in beliebiger Art und Weise kom­ binieren z. B. indem man zwei oder mehr Temperaturmodulationen und/oder zwei oder mehr Druckmodulationen durchführt.
Neben dem oben genannten Ausführungsbeispiel läßt sich die Erfindung auch vorteilhaft bei der thermischen Behandlung von Siliziden einsetzen, z. B. bei Phasenumwandlungen von z. B. TiSi2 von der C49 in die C54-Phase, die eine wesentlich höhere Leitfähigkeit aufweist.
Es hat sich gezeigt, daß z. B. die C49-C54 Phasenumwandlungstemperatur mit kleinen Strukturgrößen oder kleinen Schichtdicken der Silizidschicht an­ steigt. Beispielsweise wird die Phasenumwandlungstemperatur von ca. 720°C auf ca. 770°C erhöht, wenn sich die Schichtdicke von 60 Nanometer auf 25 Nanometer reduziert. Dies erhöht nachteilig die thermische Belastung des Wafers. Durch extrem schnelles Hochheizen läßt sich die Phasenumwand­ lungstemperatur wieder etwas reduzieren. Um jedoch eine möglichst vollstän­ dige Phasenumwandlung zu reichen, werden mehrere aufeinander folgende Temperaturspitzen verwendet, wie beispielsweise in Fig. 1 dargestellt ist. Dabei sollten die Temperaturspitzen bei etwa 750°C bis 1000°C und die Tem­ peraturminima bei ca. 300°C bis 600°C liegen. Diese Temperaturbereiche gelten auch für das zuvor beschriebene Ausführungsbeispiel. Die Aufheizra­ ten sind größer als 150°C pro Sekunde und die Abkühlraten betragen ca. 60°C pro Sekunde bis 150°C pro Sekunde. Die Zeit, während der der Wafer auf der Temperatur T1 gehalten wird liegt vorzugsweise im Bereich zwischen einer Sekunde und etwa 10 Sekunden, wobei jedoch auch kürzere bzw. län­ gere Zeiten möglich sind. Die Zeitdauer, in der sich der Temperaturverlauf auf einem Minimum befindet wird dagegen vorzugsweise auf 0 Sekunden redu­ ziert, so daß sich ein Temperaturverlauf ergibt, wie er in Fig. 5 dargestellt ist.
Um die jeweiligen Prozesse während der thermischen Behandlung zu fördern, ist es möglich, das zu behandelnde Substrat bzw. den Wafer mit UV-Licht zu bestrahlen, und/oder das Substrat einem Magnetfeld und/oder elektrischen Feld auszusetzen. Hierbei kann vorteilhaft die UV-Intensität und/oder die Stärke des Magnetfeldes bzw. elektrischen Feldes entsprechend den oben beschriebenen Modulationsarten zusätzlich moduliert werden. Dabei kann die Feldlinienrichtung relativ zum Wafer beliebig einer vordefinierten Richtung folgen, sie sich selbst wiederum zeitlich ändern kann.
Ferner sind die Anwendungen der oben beschriebenen Felder und der UV- Strahlung nicht auf solche Anwendungen beschränkt, bei denen der Wafer einer Temperaturmodulation unterworfen wird. Vielmehr können die Anwen­ dungen auch auf Prozesse, bei denen der Wafer mit beliebigen Temperatur- Zeit-Kurven prozessiert wird, angewandt werden.
In Zusammenhang mit den zuvor beschriebenen Verfahren ist es insbesonde­ re auch möglich oder vorteilhaft, die räumliche Anordnung von die Tempera­ turverteilung beeinflussenden Elementen relativ zum Objekt bzw. Substrat und/oder zur Prozeßkammer zu verändern. Um insofern Wiederholungen zu vermeiden, wird auf die dieselbe Anmelderin und denselben Anmeldetag auf­ weisende DE-A-199 . . . . . . . . . mit dem Titel "Verfahren und Vorrichtung zum thermischen Behandeln von Substraten" verwiesen.

Claims (23)

1. Verfahren zum thermischen Behandeln von Objekten, insbesondere Halbleitersubstraten in einer Reaktionskammer, dadurch gekennzeich­ net, daß die Behandlung das Erwärmen wenigstens von Teilbereichen des Objekts auf wenigstens drei Temperaturmaxima mit entsprechenden Abkühlphasen dazwischen aufweist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Tempe­ raturänderung eine Frequenzmodulation, eine Amplitudenmodulation und/oder eine Tastverhältnismodulation aufweist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Prozeßatmosphäre in der Reaktionskammer geändert wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusam­ mensetzung und/oder der Druck eines Fluids in der Reaktionskammer geändert wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Änderung der Prozeßatmosphäre eine Frequenzmo­ dulation, eine Amplitudenmodulation und/oder eine Tastverhältnismodu­ lation aufweist.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Prozeßatmosphäre für ein wenigstens zwei aufeinan­ derfolgende Temperaturmaxima umfassendes Zeitintervall im wesentli­ chen konstant gehalten wird.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Prozeßatmosphäre wenigstens zu einem Zeitpunkt der thermischen Behandlung einen Unterdruck aufweist.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß für den Temperaturverlauf und den Verlauf der Prozeßat­ mosphäre eine bestimmte Phasenbeziehung, insbesondere eine Ver­ schiebung vorgegeben wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Phasen­ verschiebung zwischen 0 und 2π liegt.
10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Phasenverschiebung moduliert wird.
11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Temperaturänderung durch elektromagnetische Strah­ lung bewirkt wird.
12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Temperaturänderung durch Kontakt des Objekts mit einem Fluid und/oder einem festen Körper bewirkt wird.
13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Objekt ein Halbleitersubstrat ist.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine Oberflächenschicht, insbesondere eine dotierte Oberflächenschicht des Substrats erwärmt wird.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 oder 14, dadurch gekennzeich­ net, daß die Temperatur wenigstens eines Temperaturmaximas über der Zersetzungstemperatur von Kristallstrukturen des Substrats liegt.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeich­ net, daß die Temperaturmaxima so kurz sind, daß im wesentlichen keine Zersetzung der Kristallstruktur des Substrats erfolgt.
17. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die zeitliche Länge der Temperaturmaxima zwischen 0 und 10 Sekunden liegt.
18. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß wenigstens ein Temperaturmaximum zwischen 750 und 1050°C liegt.
19. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Temperatur zwischen wenigstens zwei Temperaturma­ xima auf 300 bis 600°C abgekühlt wird.
20. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Objekt mit UV-Licht bestrahlt wird.
21. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Objekt einem Magnetfeld und/oder elektrischen Feld ausgesetzt wird.
22. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Intensität moduliert wird.
23. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnet­ feldstärke oder die Feldstärke des elektrischen Feldes moduliert wird.
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