DE2023466C3 - Vorrichtung zur kontinuierlichen Bearbeitung von Halbleitermaterial - Google Patents

Vorrichtung zur kontinuierlichen Bearbeitung von Halbleitermaterial

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Description

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenneeichnet, daß in Richtung des Halbleitertransportweges zusätzlich zu der mittleren Gaseinlaßkammer (29) mit den zwei zu ihren beiden Seiten angeordneten Gasauslaßkammern (28, 30) zwei weitere Gaseinlaßkammern (27, 31) an je einem Ende der Prozeßgasisolationszone (20) angeordnet sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Endwände (96, 96A) der Prozeßgasisolationszone entweder an ihren, dem Halbleitertransportweg zugewandten Enden (82) im Wesentlichen parallel hierzu abgebogen sind, oder bei hindurchtransportiertem Rundmaterial (21: Fig.3) röhrenartig verlängerte Halbleiterdurchgangsöffnungen (37) besitzen.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Isoliergas-Zuführungsstutzen (Fig. 16; 86, 86A 86B) am Ende ihres jeweils in die Gaseinlaßkammer (7OA, 7OQ 70E) ragenden Teils abgeschlossen sind und daß jeweils ihre Gasausströmöffnungen durch Wandungsschlitze in den Isoliergas-Zuführungsstutzen (Fig. 11,
Fig. 12) gebildet sind.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche I bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Prozeßkammern (69A mB, 69C; 17', 18', 20') mit der Prozeßgasisolationszone (92) oder den Prozeßgasisolationszonen (16', 80', 19') eine strukturelle Einheit in Form einer Reaktorröhre (52; Fig.8) bilden, indem die Grenzwände der Prozeßkammern gleichzeitig als Enawände (96, 96A) der jeweiligen Prozeßisolationszone ausgebildet sind.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche I bis 5, gekennzeichnet durch eine die Prozeßgasisolationszone (92) umgebende und einen Teil einer Widerstands- oder Induktionsheizung bildende Heizwicklung (53).
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß zur Anwendung mehrerer Prozeßschritte (Fig. 18) bei Bearbeitung von kontinuierlich zugeführten Halbleiterscheiben (64) am Eingangsende und am Ausgangsende der Reaktorröhre (52) jeweils eine fünfkammerige Prozeßgasisolationszone (70, 73) und im Innern der Reaktorröhre (52) zur Isolation mehrerer Prozesse voneinander jeweils eine dreikammerige Prozeßgasisolationszone (101,103,104) angeordnet sind.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine (73) der Prozeßgasisolationszonen gleichzeitig als Abkühlzone und mindestens eine (101) der anderen Prozeßgasisolationszonen (70,101,103,104) gleichzeitig als Vorheizzone dienen.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Halbieitertransportzug aus Transportschlitten (50) mit Ausnehmungen (63) besteht, in die das zu bearbeitende Halbleitermaterial in Form von Halbleiterscheiben (64) einlegbar ist und daß die jeweilige Größe der Ausnehmungen (63) an die Ahtnessungen der Halbleiterscheiben (64) angepaßt ist
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweilige Prozeßgasisolationszone (F i g. 18; 70,73) am Eingangsende und am Ausgangsende der Reaktorröhre (52) über eine in Richtung des Halbleitertransportweges vor- bzw. nachgeschaltete Pufferkammer (69,77) mit dem Material-Ein- bzw. -Ausgang der Reaktorröhre (52) in Verbindung steht, wobei der Pufferkammer (69, 77) jeweils neutraies Gas bzw. gleiches Isoliergas, wie es in der jeweils zugeordneten Prozeßgasisolatioriszone (70,73) Verwendung findet, über einen mit seiner Öffnung (80/I7/ gegen die Trennwandung (79) zur Prozeßgasisolationszone (70) gerichteten Einlaßstutzen (80) zugeführt wird.
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung, wie sie dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 zu entnehmen ist
Eine derartige Vorrichtung ist aus der US 3Ö 86 764 bekannt.
Bei kontinuierlichen Halbleiterbearbeitungsverfahren gilt es, die jeweils angewendete Prozeß-Atmosphäre bzw. angewendeten Prozeß-Atmosphären sowohl gegenüber der Außenluft als auch untereinander zu isolieren. In den verschiedensten Prozeßverfahrensschritten, die unter Anwendung reaktiver Atmosphären stattfinden, ist es von höchster Wichtigkeit, die
Verfälschung dieser Atmosphären aufgrund des Eindringens oder Einschleusens anderer nicht hiermit verträglicher Gase auf ein Minimum herabzudrücken, vorzugsweise aber zu eliminieren. Eine solche Verfälschung kann in Verdünnung, Verunreinigung oder sogar Änderung der chemischen Zusammensetzung der jeweiligen Atmosphäre bestehen. Die jeweilige Beibehaltung einer weitgshend unbeeinflußten Prozeß-Atmosphäre im Einzelfall wird jedenfalls dann von besonderer Bedeutung, wenn ein Vielkammer-Prozeßsystem Anwendung finden soll, bei dem hintereinander angeordnete Prozeßkammern in einem kontinuierlichen Transport von zu behandelndem Halbleitermaterial durchsetzt werden.
Aus der DE-PS 8 96 891 ist eine zwischen zwei Prozeßkammern angeordnete Prozeßgasisolationszone bekannt, bei der der Isoliergas-Zuführungsstutzen in eine mittlere Gaseinlaßkammer führt, die in Richtung eines Materialtransportzuges in Form eines Materialbäisdes zwischen zwei jeweils eine !soüergasaustrittsoffnung aufweisenden Gasauslaßkammern angeordnet ist und bei der die Gaseinlaßkammer mit den beiden angrenzenden Gas-Auslaßkammern über vom Materialtransportzug durchsetzte Isoliergasdurchtrittsöffnungen in Kammertrennwänden strömungsmäßig verbunden ist Aus der US-PS 30 86 764 ist es über den Oberbegriff des Anspruchs 1 hinaus bekannt, daß die Prozeßkammern mit der Prozeßgasisolationszone eine strukturelle Einheit in Form einer Reaktorröhre bilden, indem die Grenzwände der Prozeßkammern gleichzeitig als Endwände der Prozeßgasisolationszone ausgebildet sind. Ferner ist es aus dieser Druckschrift bekannt, am Material-Ein- bzw. -Ausgang der Reaktorröhre Pufferkammern anzuordnen, wobei der Pufferkammer jeweils neutrales Gas bzw. das gleiche Isoliergas, wie es in der Isolationszone Verwendung findet, über einen Einlaßstutzen zugeführt wird. Aus der US-PS 31 79 392 ist eine Vorrichtung zur kontinuierlichen Bearbeitung von Werkstücl Jn bekannt, bei der die Prozeßgasisolationszone gleichzeitig als Abkühlzone dient
Während die oben angegebenen Verfahren aJlgemein für Materialbearbeitung einschließlich Werkstücken wie Transistoren, Photodioden, beschrieben sind, zeigt die französische Patentschrift 14 98 045 einen Diffusionsofen, der speziell für kontinuierliche H^lbleiterbeschikkung eingerichtet ist Hierzu ist zwischen zwei Prozeßstationen ein Gas-Auslaßstutzen in einem kontinuierlichen Transportweg vorgesehen. Mit dem hier gezeigten Verfahren wird bezweckt, die in der ersten Prozeßstation dem Halbleiter als Depot zugeführten Fremuatomanteile in einem Aufheizungsverfahren an der zweiten Prozeßstation einzutreiben, indem gleichzeitig ein geeignetes Gas zur Verhinderung der Halbleiteroxidation zugeführt wird.
Bei allgemein angewendeten Herstellungsverfahren von Halbleiter Bauelementen wird andererseits so vorgegangen, daß die Bearbeitung des Haibleitermaterials chargenweise durchgeführt wird, indem eine Anzahl von Halbleiterscheibchen für eine vorgegebene Zeitdauer, die den speziellen Prozeßerfordernissen entspricht, auf die gewünschten Betriebstemperaturen aufgeheizt wird. Bei dieser chargenweisen Halbleherbe^ arbeitung ergibt sich jedoch der mehr oder weniger unvermeidbare Nachleil einer verhältnismäßig hohen Ausschußrate, einer schlechten Reproduzierbarkeit des Produktes und die Erschwernis, die verschiedenen Verfahrensparameter, wie z. B. Temperatur, Gasatmosphärc, verbunden mit Aussetzungsbedingungen u. dgl.
wiederholen zu müssen. Außerdem sind diese chargenweisen Herstellungsverfahren ganz allgemein auf die Durchführung nur eines einzigen Prozeßschrittes zu einem jeweiligen Zeitabschnitt in einer einzelnen Verfahrensperiode beschränkt
Trotz der oben beschriebenen, bekannten Verfahren und Anordnungen ist jedoch noch keine praktische Anwendung eines Halbleiter-Herstellungsverfahrens bekanntgeworden, wo Halbleiter durch ein Verarbeitungssystem unter Anwendung verschiedener, unterschiedlicher Prozeß-Atmosphären zur kontinuierlichen Verarbeitung bis zum fertigen Wafer transportiert werden können. Die Schwierigkeit in der Entwicklung und Bereitstellung kontinuierlicher Prozeßsysteme für eine derartige Halbleiterbearbeitung nämlich wird weiterhin dadurch erhöht, daß die abso'.ute Erfordernis besteht, jeweils diskrete Prozeß-Atmosphären aufrechtzuerhalten, deren Integrität auf keinen Fall verletzt werden darf, damit eine Verfälschung der Verarbeitungsgase durch Eindringen oder Injt-ktion anderer, nicht verträglicher Gase verhindert wird, aie entweder Prozeß-Atmosphären verdünnen, Verunreinigungen oder Vergiftungen mit sich bringen, oder gar chemische Zusammensetzungen der Gasgemische ändern könnten.
Mit anderen Worten, es sind Reinstraumbedingungen höchster Anforderung einzuhalten, wenn eine zufriedenstellende Halbleiterfertigung in dieser Weise betrieben werden solL
Es sind zwar in der USA-Patentschrift 33 14 393 und in den französischen Patentschriften 14 98 045 und 15 11 289 kontinuierliche Vielstufen-Halbleiter-Bearbeitungsprozesse bekanntgeworden, jedoch ergibt sich hierbei der entscheidende Nachteil, daß eine Vergiftung der Prozeß-Atmosphären in der Größenordnung von einigen ppm nicht verhindert werden kann, so daß die jeweilige Erzielung eines einwandfrei erstellten, betriebszuverlässigen Halbleiterwafer in diesem Falle äußerst kritisch ist und einen dementsprechend großen Aufwand erfordert
We:*erhin sind bereits verschiedene Verfahren zur Isolation und Beibehaltung der Integrität von Prozeß-Atmosphären in verschiedensten Verarbeitungssystemen bekanntgeworden. Unter diesen Verfahren- findet sich der Gebrauch von Luftschleusen, von Verkapsclungen, von Luftsperren, von hydraulischen Verschlüssen, von Gasvorhängen u. dgl., wie sie beispielsweise in den USA-Patentschriften 27 01901, 28 56 312, 29 16 398, 31 79 392, 33 14 393, 33 40 176 beschrieben sind. Die Hauptwirkung dieser Verschlußarten beruht in einer weitgehenden Herabsetzung, wenn nicht gar Verhinderung des Entweichens der Prozeß-Atmosphäre oder des Eindringens von Fremdgasen in die jeweilige Prozeß-Atmospnäre. Es läßt sich jedoch feststellen, daß die Anwendung der genannten Verschlußtechn'ken aujschließlich in solchen Prozeßsystemen stattgefunden hat bei denen nicht unwesentliche Fluktuationen der Prozeß-Atmosphären ohne weiteres noch als zulässig angesehen werden können. Darüber hinaus ist festzuhalten, daß keines dieser Verfahren praktische Anwendung gefunden hat, ganz zu schweigen von kontinuierlichen Verfahren, bei denen Halbleiterscheibe?;en aufeinanderfolgend von einer Prozeßkammer oder -zone in die andere transportiert werden, um dabei jeweils unterschiedlichen VeniibrensEchritten unterzogen zu werden.
Eine andere Lösungsmöglichkeit für das Problem der Isolation von im Zuge des Materialtransportweges aufeinanderfolgenden Prozeßkammern in einem Sy-
stem, bei dem Werkstücke aufeinanderfolgend durch isolierte Prozeßkammern wandern, besteht in der Anwendung möglichst kleiner Eingangs^ und Ausgangsöffnungen, die weitgehend den hindurchwandernden Werkstücken angepaßt sind, so daß das Entweichen der Gase bzw, Eindringen der Gase in andere Prozeßkammern weitgehend verhindert wird und damit steile Druckgradiehten beibehalten werden. Die Nächteile solcher bekannter Systeme sind bereits in der USA-Patentschrift 29*72 330 angeführt, wobei das fortgesetzte Entweichen beträchtlicher Gasmengen und der damit verbundene Pumpenaufwand einerseits und der erheblich gestörte Werkstücktransport von Prozeßstation zu Prozeßstation bei zu engen Eintritts- und Austrittsöffnungen in den Endwänden andererseits besonders hervorzuheben sind.
Eine andere Möglichkeit zur Beibehaltung der Integrität von Halbleiter-Prozeßatmosphären in kontinuierlichen Bearbeitungssystemen wird in der Anwendung einer Hochgeschwindigkeitsströmung zwischen dem offenen Ende einer Reaktorröbre und einer Strömungszone gesehen, die die Prozeßstation vom anderen Röhrenabschnitt trennt. Typische Beispiele dieser Anwendung finden sich in den bereits genannten Patentschriften US-PS 3314 393 und französisches Patent 14 98 045. Bei solchen Systemen wird davon ausgegangen, daß dank der Wirkung einer Hochgeschwindigkeitsströmung in ausreichendem Maße verhindert wird, daß Anteile von Fremdatmosphären in die so geschützte Atmosphäre eindringen können. In der Praxis jedoch, speziell aber bei Halbleiterherstellung, wo Verunreinigungen mit einigen ppm oder Bruchteilen von ppm bedeutsam sind, ist es bekannt, daß unabhängig von der Strömungsrichtung eines ersten Gases in bezug auf ein zweites Gas die Diffusionswirkung in für die Schädlichkeit ausreichendem Maße das Eindringen geringerer Quantitäten des zweiten Gases im Gegenstrom in das erste Gas zur Folge hat, so daß auch die Integrität des ersten Gases nicht unbeachtlich beeinträchtigt werden kann. Tatsächlich zeigt sich unabhängig vom Ausmaß der Strömungsgeschwindigkeit des ersten Gases ein kontinuierliches Eindringen von Anteilen des zweiten Gases in Gegenstromrichtung in das erste Gas.
Bei dieser Sachlage besteht die Aufgabe der Erfindung darin, unter Ausschaltung oben genannter Nachteile, jedoch unter Verwendung von Prozeßgasiso-Iationszonen mit einem in Richtung des Halbleiter-Transportweges von Isolationsgas-Auslaßstutzen eingeschlossenen Isolationsgas-Zuführungsstutzen, ein kontinuierlich ablaufendes Halbleiter-Bearbeitungssystem bereitzustellen, bei dem unter Zur-Einwirkung-Bringen verschiedenster Prozeß-Atmosphären bei höchsten Reinheitsgradanforderungen Prozeßgasverluste auf ein Minimum gehalten werden sollen, indem die vorgegebenen Druckverhältnisse weitgehend beibehalten bleiben, wobei neben Behandlung durch Prozeßgase außerdem, falls und wo erforderlich, gleichzeitig eine Wärmebehandlung anwendbar sein soll, wie es z. B. bei Diffusionsprozessen oder zu Eintreibungsverfahrensschritten erforderlich sein kann.
Erfindungsgemäß ergibt sich die Lösung der gestellten Aufgabe, wie es dem Kennzeichen des Patentanspruchs 1 zu entnehmen ist
Gegenüber der bekannten Anordnung nach der deutschen Patentschrift 8 96 891 ergibt sich bei Anwendung der Erfindung, daß eine äußerst wirksame Vorkehrung dafür getroffp;i ist, daß kein störender Druckabfall und keine den jeweils vorgesehenen Prozeß beeinträchtigenden Verunreinigungen in die Prozeßgase eindringen und dort zu Vergiftungen führen können.
Auch gegenüber der französischen Patentschrift Nf. 14 98 045 ist bei der Erfindung der Vorteil zu verzeichnen, daß eine allen Ansprüchen genügende, höchst wirkungsvolle Unterbindung des Eindringens von Gasreslen dank der erfindungsgemäßen Vorrichtung gewährleistet ist.
Die Anordnung nach der USA-Patentschrift 30 86 764 zeigt zwar eine strukturelle Einheil von Prozeßgasisolationszonen mit Prozeßkammern in Form einer Reaktorröhre, jedoch ist auch hier keine so wirkungsvolle Isolation zwischen den verschiedenen Prozeßgasen zu erreichen, wie es dank der Erfindung zu erzielen ist Eine starke Strömung eines jeweiligen Isolationsgases zwischen zwei verschiedenen Prozeßgasen allein hat nämlich, wie bereits oben ausgeführt, zur Folge, daß infolge Diffusionswirkung unerwünschte Prozeßgasreste mitgerissen werden, die bei anderen Anwendungsarten, als sie mit dieser USA-Patentschrift 30 86 764 beschrieben sind, unvermeidlich zu nachteiligen Wirkungen führen müssen.
Gegenüber allen diesen bekannten Anordnungen zeichnet sich demnach die erfindungsgemäße Anordnung durch relativ einfachen, jedoch äußerst wirksamen Aufbau aus. der es in zuverlässiger Weise gestattet, die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe zu lösen.
Für ein System, bei dem es auf allerhöchste Reinheitsanforderungen der Prozeßgase ankommt, wie bei Halbleiterherstellung, besteht eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung darin, daß Maßnahmen gemäß Patentanspruch 2 vorgesehen sind.
Um in vorteilhafter Weise eine Art Düsenwirkung in den öffnungen der Endwände der Prozeßgasisolationszone herbeizuführen, sind die Maßnahmen gemäß Patentanspruch 3 getroffen.
Um zu verhindern, daß die zugeführten Isoliergase direkt auf das durch die Prozeßgasisolationszonen hindurchtransportierte Halbleitermaterial gelenkt werden, sind die Isoliergas-Zuführungsstutzen in vorteilhafter Weise gemäß Patentanspruch 4 ausgebildet
Eine zweckmäßige und vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ergibt sich dann, wenn in an sich bekannter Weise die erfindungsgemäße Anordnung als strukturelle Einheit gemäß Patentanspruch 5 in Form einer Reaktorröhre ausgebildet wird. Eine solche Reaktorröhre kann für die vorgesehenen Zwecke der Halbleiterherstellung aus Glas bestehen, wobei dann ein rechteckiger Querschnitt bevorzugt wird, wenn zum Halbleitertransport die Transportwegcffnungen in aen Kammertrenn- und Endwänden jeweils den erforderlichen Druckverhältnissen anzupassen sind.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung läßt sich die Prozeßgasisolationszone in vorteilhafter Weise, wie im Patentanspruch 6 vorgesehen, ausgestalten. Dadurch, daß in dieser Weise über die aus der US-Patentschrift 31 79 392 bekannten Maßnahmen hinaus eine Temperatureinstellung möglich ist ergibt sich noch der Vorteil, daß die Halbleiter-Transportgeschwindigkeit bzw. die Halbleiter-Durchsatzrate in einer Vorrichtung gemäß der Erfindung nicht wie sonst unnötig eingeschränkt zu werden braucht Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung hierzu ist dem Patentanspruch 8 zu entnehmen.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist gemäß Patentanspruch 7 zudem vorgesehen, daß zur Anwendung mehrerer Prozeßschritte bei Bearbeitung
von kontinuierlich zugeführten Halbleiterscheiben am Eingangsende und am Ausgangsende der Reaktorröhre jeweils eine fünfka/nmerige Prozeßgasisolationszone und int Innern der Reaktorröhre zur Isolation mehrerer Prozesse voneinander jeweils eine dreikammerige Prozeßgasisolationszone angeordnet sind. Eine solche Reäklorriihre ist für mannigfache Halbleiter-Bearbeituhgszwedäe geeignet, und zwar für aufeinanderfolgende Prozeßschritte in beliebiger Kombination, wie z. B. epitaxiales Aufwachsen mit anschließender Oxidations-Ätzung, Diffusion oder nur Diffusion mit anschließender Oxidation.
Das zu bearbeitende Halbleiter-Material läßt sich durch die erfindungsgemäße Vorrichtung auf mannigfachige Weise hindurchtransportieren, nämlich in Form von Stangen, rechteckigen ode·· runden Querschnitts, Bändern, Schienen; vorzugsweise jedoch in Form von aneinanderstoßenden Werkstücken jeweils gleicher Gestalt, damit auch in diesem Falle ein kontinuierlicher Maerialtransport und damit kontrollierbare Druckverhältnisse gewdl deistet sind bzw. beibehalten werden können.
Zur Bearbeitung von Halbleiterscheiben jedoch, die meistens einen runden Querschnitt besitzen, wird die weitere Ausbildung der Erfindung gemäß Patentanspruch 9 verwendet Auch dies dient wiederum dazu, eine gleichbleibende homogene Oberfläche des Materialtransportzuges durch die Reaktorröhre zu gewährleisten. Je nach Größe können dabei in einen Transportschlitten ein oder mehrere Halbleiterscheiben eingelegt sein.
Während bei sich linear erstreckenden Reaktorröhren die Stirn- und Endseiten der Halbleiter-Transportschlitten geradlinig verlaufen können, kann es in anderen Fällen beispielsweise von Vorteil sein, wenn Stirn- und Endseiten der Halbleiter-Transportschlitten jeweils in gleicher Weise gekrümmt sind, so daß bei etwa erforderlicher Auslenkung des Halbleitermaterial-Transportzuges keine Lücken zwischen den einzelnen Halbleiter-Transportschlitten Waffen können und somit auch in diesem Falle eine gleichmäßige Oberfläche des Halbleitermaterial-Transportzuges durch die Reaktorröhre gewährleistet ist, um vorhersehbare Druckverhältnisse beizubehalten.
Der Transport von aneinanderstoßenden Halbleiter-Transportschlitten läßt sich in einfacher Weise beispielsweise dadurch bewerkstelligen, daß am Eingang der Reaktorröhre ein Antriebsmechanismus vorgesehen ist, bei dem zu beiden Seiten der Halbleiter-Transportschlitten je eine Förderbandeinrichtung vorgesehen ist, deren Endlos-Förderbänder die Halbleiter-Transportschlitten unter Reibungswirkung mitnehmen.
Eine andere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ist in Anspruch 10 beschrieben.
Die erfmdungsgemäße Vorrichtung hat sich in der Praxis bei der Halbleiterbearbeitung bewährt; insbesondere hat sich gezeigt, daß bei ausreichender Werkstück-Durchsatzrate den höchsten Reinheitsanforderungen dank der erfindungsgemäßen Ausbildung der Isolationszonen im vollen Maße Genüge getan werden kann, so daß im Vergleich zu bisher bekannten Anordnungen eine vollautomatisierte Halbleiterbauelement-Herstellung mit zufriedenstellendem Ausstoß bei denkbar geringem Aufwand möglich ist
Ansführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben.
Es zeigt
Fig. 1 die perspektivische Ansicht, teilweise im Schnitt, der Prozeßgasisolationszone einer Vorrichtung gemäß der Erfindung,
F i g. 2 eine Seitenansicht der Prözeßgäsisolationszöne einer Vorrichtung gemäß der Erfindung im Schnitt,
F i g. 3 eine perspektivische Ansicht des Längsschnittes eines weiteren Ausführungsbcispiels der Prozeßgasisolationszone einer Vorrichtung gemäß der Erfindung, Fig.4 den Querschnitt des Ausführungsbeispiels nach Fig.3,
Fig. 5 eine Halbleiter-Zuführungseinrichiung für die Vorrichtung gemäß der Erfindung,
Fig.6 die perspektivische Ansicht eines Halbleiter-Transportschlittcns,
Fig.6A modifizierte Halbleiter-Transportschlitten zur Bildung eines Transportzuges,
F i g. 7 ein anderes Ausführungsbeispiel eines Halbleiter-Transportschlittens der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
F i g. 8 einen Längsschnitt durch eine Vorrichtung gemäß der Erfindung,
F i g. 9 einen Querschnitt durch die Vorrichtung nach Fig. 8 längs der Linie9-9,
Fig. 10 einen Querschnitt durch die Vorrichtung nach Fig. 8 längs der Line 10-10,
Fig. 11 einen Isoliergas-Zuführungsstutzen der Prozeßgasisolationszone,
Fig. 12 ein anderes Ausführungsbeispiel des verwendeten Isoliergas-Zuführungsstutzens,
F i g. 13 und 14 je einen Querschnitt der in F i g. 11 und F i g. 12 gezeigten Isoliergas-Zuführungsstutzen,
Fig. 15 einen Längsschnitt durch ein Ausführungsbeispiel einer Prozeßgasisolationszone einer Vorrichtung gemäß der Erfindung,
Fig. 16 einen Längsschnitt durch ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Prozeßgasisolationszone einer Vorrichtung gemäß der Erfindung,
Fig. 17 einen Längsschnitt durch ein anderes Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung gemäß der Erfindung,
Fig. 18A und B ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung gemäß der Erfindung.
Die in den F i g. 1 und 2 gezeigte Anordnung dient als Prozeßgasisolationszone zwischen schematisch angedeuteten Prozeßkammern 2 und 3 mit den Atmosphären A 1 bzw. A 2. Diese Kammern besitzen jeweils an ihrem unteren Teil der Endwände ebenso wie die End- und Kammertrennwände in der Prozeßgasisolationszone Öffnungen, so daß das transportierte Halbleitermaterial so 4 in kontinuierlicher Weise zugeführt und hindurchgeführt werden kann. Die Atmosphären A 1 und A 2 können dabei reaktionsfreudige Prozeßgasatmosphären sein, wie es bei einer Halbleiter-Verarbeitung erforderlich ist Andererseits kann aber auch eine der Atmosphären, wie z. B. Ai, neutral sein oder auch einfach Außenluft darstellen, von der dann Halbleitermaterial 4 in eine reaktionsfreudige Prozeßgasatmosphäre, wie z. B. A 2, transportiert werden soll.
Wenn die Atmosphären A 1 und A 2 unterschiedliche, reaktionsfreudige Prozeßgasatmosphären in einem kontinuierlichen, mehrstufigen VerarbeitungsprozeE darstellen, wobei das Halbleitermaterial 4 dann abschnittsweise mehrmals durch Außenluft geleitet werden muß, dann müssen entsprechend mehrere es Prozeßgasisolationszonen verwendet werden, und zwar jeweils eine zwischen Prozeßkammern mit unterschiedlichen, reaktionsfreudigen Prozeßgasatmosphären.
Wird bei einem kontinuierlichen Verarbeitungspro-
zeß eine einzige reaktionsfreudige Prozeßgasatmosphäre angewendet, durch die der kontinuierliche Materialfluß des Halbleitermaterials hindurchgeführt werden sollj indem er hierin zunächst von der Außenluft eintritt und schließlich hiuraus wieder in die Außenluft hinausgeführt wird, dann werden zweckmäßigerweise zwei Prozeßgasisolationszonen vorgesehen, und zwar jeweils eine vor Eintritt in die und eine nach Austritt aus der reaktionsfreudigen Prozeßgasattnosphäre.
Nachstehend soll unter dem Begriff Halbleiter^Förderzug jeder kontinuierliche Halbleitermaterialfluß verstanden sein, wie er z. B. in Form von Streifen, Bändern, Draht, Stangen, Ketten und individuell aneinanderliegend verschobener Halbleiterscheiben vorliegt, die in einem kontinuierlichen Fluß durch eine entsprechende Verarbeitungsanlage hindurchtransportiert werden. Wird z. B. eine Kette, gebildet aus einzelnen Halbleiterscheiben, hinHnrrhtransnnrtiert. dann können diese bzw. deren Transportträger in Form von Transportschlitten z. B., an den aneinanderstoßenden Seiten mit ihren Enden ineinandergreifend, jeweils komplementär ausgestaltet sein, um so einen End-an-End-Transport durch die Verarbeitungsanlage durchzuführen. Auf diese Weise ergibt sich ein hindurchtransportiertes Werkstück-Kontinuum mit im wesentlichen konstantem Querschnitt
Wie bereits angeschnitten, kann der Material-Förderzug auch aus geeigneten Transportschlitten zusammengesetzt sein, in die die Halbleiterscheibchen eingelegt sind.
Die in den F i g. 1 und 2 dargestellte Prozeßgasisolationszone 1 liegt wie bereits erwähnt, zwischen den Kammern 2 und 3, die die Atmosphäre A 1 bzw. A 2 enthalten, und ist in eine Mehrzahl von abwechselnd folgenden Gaseinlaß- und -auslaßkammern zur Hindurchführung eines neutralen Gases unterteilt, welches mit dem zu behandelnden Halbleitermaterial und den angewendeten reaktionsfreudigen Prozeßgasen insofern verträglich ist als keine Reaktion mit Halbleitermaterial oder einer der Atmosphären Λ1 und A 2 eingegangen werden kanr, um so z. B. Korrosion, Vergiftung oder Explosivgemisch-Er.u>;chung zu verhindern.
Die Kammern der Prozeßgasisolationszone 1 werden zum einen durch die Endwände 5 und zum anderen durch die Kammertrennwände 6 gebildet, wobei die Endwände 5 gleichzeitig als Grenzwände für anschließende Prozeßkammern dienen können, die hier nur durch strichpunktierte Linien angedeutet sind. In der vorliegenden Anordnung wird so eine Gaseinlaßkammer 7 durch die beiden Kammertrennwände 6 gebildet
Um den Übergang zwischen den der Prozeßgasisolationszone 1 benachbarten Kammern und damit zwischen den Atmosphären A 1 und A 2 so zu gestalten, daß kein Austausch zwischen diesen Atmosphären stattfinden kann, sind die Endwände und die Kannnertrennwände so ausgebildet, daß sie zusammen mit dem Boden 10 der Prozeßgasisolationszone jeweils eine öffnung bilden, deren Querschnitt dem Querschnitt des Halbleiter-Förderzuges bzw. dem des Halbleitermaterials 4 angepaßt ist, so daß die jeweils effektive Öffnung zwischen den Kammern in der Größenordnung von beispielsweise 0,4 cm2 liegt Dieser so gebildete Spielraum gestattet, eine Gasentweichung unter Kontrolle .tu halten, indem sich unter Ausnutzung der Düsenwirkung in Verbindung mit dem jeweils benutzten Gasdruck die Steuerung der Gasströmung zwischen den Kammern und den Gasatmosphären in gewünschter Richtung festlegen läßt.
Eine neutrale Gasatmosphäre wird in die Gaseinlaßkammer 7 über den Isoliergas-Zuführungsstutzen 11 eingelassen, der mit einer entsprechend kontrollierten und unter geeignetem Druck stehenden Gasversorgungsquelle in Verbindung steht.
Diese neutrale Gasatmosphäre in der Gaseinlaßkammer steht unter wesentlich höherem Druck als es den jeweiligen Drücken der Atmosphäre A1 und A 2
ι ο entspricht Hierbei wiederum ist der jeweilige Druck der Gasatmosphären A 1 und A 2 und damit auch der Druck der neutralen Gasatmosphäre in der Gaseinlaßkammer 7 höher als der jeweilige Gasdruck in den zur Gaseintaßkammer benachbarten Gasausiaßkammern 8 und 9.
Stehen die Gasatmosphären A1 und A 2 unter Oberdruck, wobei dann natürlich der Oberdruck in der Gaseinlaßkammer 7 entsprechend höher sein muß, dann ist kein besonderes Gebläsesystem erforderlich, um die Gase aus den Gasauslaßkammern 8 und 9 über die Isoliergasaustrittsöffnungen 12 und 13 abzuziehen. Der Abzug der Gase aus den Gasauslaßkammern 8 und 9 läßt sich vielmehr allein durch die Gasströmung in der Gaseinlaßkammer 7 oder in Verbindung mit den Gasströmungen, bedingt durch die Gasatmosphären A 1 und A 2, durchführen. Es versteht sich jedoch, daß je nach Bedarf der Gasabzug aus den Gasauslaßkammern durch Verwendung zusätzlicher Gebläse gefördert werden kann, insbesondere dann, wenn die Gasatmosphäre A 1 und A 2 unter Atmosphärendruck stehen.
Im wesentlichen bedient sich der Aufbau der Prozeßgasisolationszone der erfindungsgemäßen Vorrichtung der Düsenwirkung zur Richtungssteuerung der Gasströmung, so daß hierdurch ein Gasübergang zwischen zwei benachbarten, mit Prozeßgasen beaufschlagten Kammern wirksam verhindert wird. Wenn so grundsätzlich für eine vorgegebene Werkstück-Fördereinrichtung, d. h. im vorliegenden Fall Halbleitertransportzug, konstante Werte für die Dimensionen der düsenartig wirkenden, effektiven Wandöffnungen, d. h. Gasströmungs-Öffnungen, in den End- und Kammertrennwänden, des jeweiligen Querschnitts der Kammern, des Durchfluß-Koeffizienten und der Dichte der Gasströmung gewährleistet sind, dann läßt sich die Düsengleichung für die Strömung durch diese Gasströmungs-Öffnungen reduzieren zu:
F=KjAP
Hierin ist Fdie Strömungsgeschwindigkeit, K eine für die jeweilige, durch den verbleibenden Spielraum gebildete Düse geltende Konstante und Δ P der Druckunterschied über die düsenartig wirkende Gasströmungsöffnung.
In Anwendung obenstehender Gleichung läßt sich die Funktion der Gasströmung für eine Anordnung nach Fig.2 bei Vermeidung eines Gasübergangs angeben, indem allerdings von der Grundvoraussetzung ausgegangen wird, daß der jeweilige Druck in den Gasausiaßkammern 8 und 9 niedriger als die Drücke in den benachbarten Prozeßkammern 2 und 3 und in der Gaseinlaßkammer 7 ist Wenn so der Druck PA 2 der Gasatmosphäre A 2 höher als der Druck P 9 in der Gasauslaßkammer 9 ist, dann folgt die Gasströmung von Gasatmosphäre A 2 in die Ausauslaßkammer 9 folgender Gleichung:
Ft = Kl1/PA2-P9
Hierin ist demnach der Druck PA 2 so gewählt, daß
sich eine Gasströmung aus der Gasaf./nosphäre A 2 in die Gasauslaßkammer 9, wie durch Pfeil 15 angedeutet, e- gibt.
In gleicher Weise folgt die Gasströmung F2 zwischen der Gasauslaßkammer 9 bei Druck P9 und der Gaseinlaßkammer 7 unter Druck Pl der Gleichung:
Hierbei wird also der Gasdruck Pl auf einen hinreichend hohen Wert über dem jeweiligen Gasdruck P9 und P 3 gehalten, um so sicherzustellen, daß sich eine Gasströmung von der Gaseinlaßkammer 7 zur Gasauslaßkammer 9, wie durch Pfeil 16 angedeutet, ergibt.
Des weiteren 'olgt die Gasströmung F3 zwischen Gaseinlaßkammer 7 bei Druck Pl und Gasauslaßkammer 8 bei Druck PS der Gleichung:
Hierin wird wiederum der Druck Pl auf einen hinreichend hohsn Wert gegenüber PS gehalten, so daß sich eine Gasströmung von der Gaseinlaßkammer P 7 in die Gasauslaßkammer P 8, wie durch Pfeil i7 angedeutet, ergibt
In gleicher Weise genügt die Gasströmung FA 'zwischen der Gasatmosphäre A 1 unter Druck PA 1 und der Gasauslaßkammer unter Druck PS der Gleichung:
Hierin ist der Wert des Druckes PA 1 kleiner als der Druck Pl und außerdem wird der Druck PS hinreichend kleiner gehalten, als der Druck PA 1 (immer in Beziehung zum Druck Pl), um eine Gasströmung von der Atmosphäre Λ1 in die Gasauslaßkammer, wie durch Pfeil 18 angedeutet, sicherzustellen.
Die vorstehenden Druckbeziehungen sind in untenstehender Tabelle I noch einmal zusammengefaßt
Tabelle I
I Druck
Gasatmosphäre Kammern Kammern 9
>- P9		 Gasatmosphäre
Al 8 7
Λ41 S PS < Pl
II Strömungsrichtung		 A2
<PA2
Gasatmosphäre Gasatmosphäre
8-7-9
A2
Hierin sind die Strömungen von 7 nach 8 und von 7 nach 9 stärker als die jeweils benachbarten Strömungen von A 1 nach 8 und von A 2 nach 9.
Es wird hervorgehoben, daß die obenerwähnten Prozeßgasisolationszonen normalerweise zur Trennung von Prozeßgas-Atmosphären dienen, die sich voneinander bis zu einem gewissen Maß in kleineren Konzentrationen unterscheiden. Ein typisches Beispiel für aufeinanderfolgend benutzte, voneinander getrenntzuhaltende, reaktionsfreudige Gasatmosphären ist der Fall, wo zunächst zum epitaxialen Aufwachsen eine Gasatmosphäre verwendet wird, die aus Wasserstoff und einem Siliciuinhalogen besteht, und zum anschließenden Oxidieren eine aus Wasserstoff, Siliciumhalogen und Kohlendioxid bestehende Gasatmosphäre bereitgestellt wird.
An dieser Stelle sei aber nochmals betont, daß eine im absoluten Sinne vollständige Verhinderung eines Gasübergangs zwischen zwei reaktionsfreudigen Gasatmosphären, die durch eine Prozeßgasisolationszone voneinander getrennt sind, unmöglich zu erz'slen ist Jedoch läßt sich die Konzentration eines sich in einem anderen Gas in unerwünschter Weise ausbreitende« Gases unter Anwendung einer Prozeßgasisolationszone der Vorrichtung gemäß der Erfindung in äußerst
ίο wirksamer Weise auf einen solchen Wert reduzieren, daß eindringende Gasspuren einer ersten Gasatmosphäre in eine zweite Gasatmosphäre innerhalb zulässiger und jeweils vorgegebener Grenzen zu halten sind. So wird im oben angeführten Ausführungsbe'spiel die zum epitaxialen Aufwachsen benutzte Gasatmo Sphäre (z. B. AX in F i g. 3) nach Eintritt in die Gasauslaßkammer 8 im Verhältnis 100 :1 verdünnt (also auf 1% in der Volumenkonzentration)·, aus dieser Gasausiaßkammer diffundiert das Gas dann in die Gaseinlaßkammer 7 (also in Gegenstromrichtung zum hieraus ausströmenden tragen Gas), so daß hier wiederum eine Verdünnung, und zwar größenordnungsmäßig im Verhältnis von 10 000:1, eintritt (also im vorliegenden Fall eine Volumenkonzentration von etwa 0,01%); diese sich in Gaseinlaßkammer 7 einstellende Mischung strömt dann in die Gasauslaßkammer 9. Hier wird dann das Gas weiterhin infolge Mischung mit der hereinströmenden Atmosphäre A 2 (z. B. im obigen Fall eine oxidierende Atmosphäre, bestehend aus Wasserstoff, einem Siliciumhalogen und Kohlendioxid) größenordnungsmäßig im Verhältnis von 100 :1 verdünnt, so daß die Volumen-Konzentration hierdurch weiter auf einen Wert von etwa 10-4% herabgesetzt wird. Eine derartig herabgesetzte Fremdgaskonzentration in der Gesamtatmosphäre A 2 läßt sich aber in ihrer Wirkung für das angegebene Beispiel ohne weiteres tolerieren; und dies um so mehr, als hierbei noch die erste Gasatmosphäre Λ 1 ja bereits im Verhältnis von 100 :1 verdünnt ist Hieraus ergibt sL'h, daß die Konzentration des in die Gasatmosphäre A 2 eindringenden Gasanteiils der Gasatmosphäre A 1 nur in einigen wenigen ppm meßbar ist Umgekehrt ergibt sich die gleiche Sachlage für den Übergang von Gasspuren der Gasatmosf häre Λ 2 in die Gasatmosphäre A 1.
Mit den F i g. 3 und 4 wird ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung, nämlich für die Verwendung zur Bearbeitung eines draht- oder stangenförmigen Werkstücks gezeigt Hier läßt sich naturgemäß eine erhöhte Trennungswirkung zweier Gasatmosphären erzielen,
so was besonders für diejenigen Fälle von Nutzen ist in denen es in höchstem Maße erforderlich ist jedwede Art von Gasdiffusion oder -übergang zwischen unterschiedlichen Gasatmosphären wirksam herabzusetzen, wie z.B. bei Halbleiter-Diffusion unter erhöhten Temperaturen, also etwa bei 1000° C
Im Ausführungsbeispiel nach F i g. 3 ist die Prozeßgasisolationszone 20 für die Hindurchführung eines kontinuierlich zwischen zwei unterschiedlichen Gasatmosphären A 11 und A 12 durchgezogenen Drahtes 21 ausgelegt, die in den gestrichelt angedeuteten Kammern 22 und 23 wirksam sind.
Die Prozeßgasisolationszone 20 mit den Endwänden 24 und 25 ist durch die Kammertrennwände 26 in eine Serie von abwechselnd aufeinanderfolgenden Gaseinlaß- und -auslaßkammern unterteilt so daß sich insgesamt drei Gaseinlaßkammern 27, 29 und 31 und zwei Gasauslaßkammern 28 und 30 ergeben. Hierbei sind die Gasemlaßkammern 27 und 31 jeweils einem
Ende der Prozeßgasisolationszone 20 zugeordnet und damit also den entsprechenden, die Gasatmosphären Ali und A 12 enthaltenden Prozeßkammern unmittelbar benachbart Auch hier wiederum können die Endwände 24 und 25 als Grenzwände gleichzeitig einen Teil der Prozeßkammern für die Gasatmosphären AU und A 12 bilden.
Von einer geeigneten Gasversorgungsquelle wird ein träges Gas den Gaseinlaßkammern 27, 29 und 31 über die entsprechenden Isoliergas-Zuführungsstutzen 32,33 und 34 bei einem Druck oberhalb dem der Gasatmosphären Λ 11 und A 12 zugeführt, wobei die mittlere Gaseinlaßkammer 29 wiederum einen höheren Druck aufweisen soll als die beiden außenseitig angebrachten Gas-Einlaßkammern 27 und 31. Die den Gasauslaßkammern 28 und 30 befindlichen Gase werden durch die entsprechenden Isoliergas-Austrittsöffnungen 35 und 36 abgezogen.
Beide Endwände 24 und 25 besitzen je eine Halbleiter Durchgangsöffnung 37, und die Kammertrennwände 26 sind in gleicher Weise jeweils mit einer Halbleiter-Durchgangsöffnung 38 ausgestattet We im oben beschriebenen Ausführungsbeispiel hat auch hier beim Halbleiterdurchgang durch die Prozeßgasisolationszone 20 die jeweils verbleibende freie Öffnung die gleiche Wirkung, so daß sich eine entsprechende Beeinflussung der Querströmung unter der Einwirkung der Drücke in den Gasatmosphären Λ 11 und A 12 in Verbindung mit dem jeweils in den GaseinlaB- und -auslaßkammern 27 bis 31 auftretenden Druck ergibt Weiterhin besitzt jede der Endwände 24 und 25 zur Verlängerung der Öffnung 37 einen Stutzen 40, so daß sich hiermit jeweils ein ausgedehnter Gasdurchgang in Form einer Düse zu wirksamerer Gasströmungsbeeinflussung ergibt, indem sich so nämlich ein entsprechend erhöhter Durchfluß-Koeffizient einstellt dem die Gas-Durchflußrate direkt proportional ist
Die hierfür maßgeblichen Bedingungen lassen sich folgender Tabelle entnehmen:
Tabelle II Kammer Druck
Atmosphäre PAIl
-411 27 P 27
Neutral 28 P 28
Neutral 29 P29
Neutral 30 P30
Neutral 31 P31
Neutral PA 12
-4 12
Die Beziehung der jeweils auftretenden Drücke untereinander, wobei zu berücksichtigen ist, daß der Druck P29 in der Kammer 29 herrscht, lassen sich durch nachstehende Ungleichung wiedergeben:
PA 11<P27>P28«P29>P3O<P31>P4 12.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel für eine maximale Isolation, also Trennung zwischen den Gasatmosphären AU und Λ12, lassen sich die Beziehungen zwischen unterschiedlichen Drücken durch folgende Ungleichungen darstellen:
P27> PA 11
P31> PA 12
P29>P27,P31,PA 11 und PA 12
P28<P27 + ('/2)P29
P30>P31+('/2)P29
Unter sinngemäßer Anwendung der oben bereits erwähnten Düsen-Gleichung auf die Gasströmungen zwischen den unterschiedlichen Atmosphären und Kammern genügt die Gasströmung zwischen der Gasatmosphäre All und der Gaseinlaßkammer 27 nachstehender Gleichung:
Fl=K 1
-PA 11
Hierin ist, wie bereits erwähnt, der Druck P27 gleich oder größer als der Druck PA11, so daß die Gasströmung hierzwischen Null ist bzw. von der Gaseinlaßkammer 27 zur Kammer mit der Gasatmosphäre Λ11, wie durch den Pfeil 41 angedeutet, gerichtet ist Wenn so die Gasatmosphäre All eine vorgegebene Arbeitsbedingung bei einem festgesetzten Druck PA 11 darstellt dann wird der Druck P27 in der Gaseinlaßkammer 27 derart gewählt daß sich die angegebene Gasströmung einstellen kann. Wie sich weiterhin zeigt, wird die Strömungsrate des Gases aufgrund des größeren Reibungskoeffizienten, bedingt durch die Halbleiterdurchgangsöffnungen 37, direkt beeinflußt.
Die Gasströmungen F2 und F3 zwischen den jeweiligen, durch die Kammern 27 und 28 sowie 28 und 29 gebildeten Kammerpaaren gehorchen folgende Gleichungen:
F2=K2j/P27-P28
= KZ /P29- P28
Da in den Gaseinlaßkammern 27 und 29 die entsprechenden Drücke P27 und P29 größer sind als der Druck P 28 in Gas-Auslaßkammer 28, ist die Gasströmung von den Gaseinlaßkammern 27 und 29 in die Gasauslaßkammer 28, wie durch Pfeile 42 bzw. 43 angedeutet gerichtet Auch im Hinblick auf die zusätzliche Erfordernisse, daß der Druck P 29 in der Gaseinlaßkammer 29 oberhalb des Druckes P 27 in Gaseinlaßkammer 27 liegt, muß auch die Gasströmung F3 aus der Gaseinlaßkammer 29 in die Gasauslaßkammer 28 größer sein als die Gasströmung F2 von der Gaseinlaßkammer 27 in die Gasauslaßkammer 28, um so die schädliche Diffusion der Gase zwischen den Gaseinlaßkammern 27 und 29 auf nicht mehr meßbare Werte herabzudrücken.
Die Gasströmungsbeziehung für die Gasströmungen F2 und F3 läßt sich ebenso auf die Gasströmung F4 zwischen Kammer 29 und 30 sowie die Gasströmung F5 zwischen Kammer 31 und 30 entsprechend nachstehenden Gleichungen anwenden:
F"5 = K 5 y P31 - P3Ö und F4 = K 4 /P29^P30
Hierin sind die Drücke so gewählt und in Beziehung zueinander gesetzt, daß sich eine Gasströmung F5 von der Gaseinlaßkammer 31 in die Gasauslaßkammer 30, wie durch Pfeil 44 angedeutet ergibt und eine
ή Gasströmung F4 von der Gaseinlaßkammer 29 in die Gasauslaßkammer 30, wie durch Pfeil 45 angedeutet, stattfindet.
Ähnlich läßt sich die Beziehung für die Gasströmung Fl auf die Gasströmung F6 zwischen Gaseinlaßkammer 31 und der Gasatmosphäre A 12 anwenden, so daß sich folgende Gleichung ergibt:
Hierin sind die Drücke P31 und PA 12 in der Gaseinlaßkammer 31 bzw. in der Kammer mit der Gasatmosphäre A12 so zueinander in Beziehung gesetzt, daß sich eine Strömung von der Gaseinläßkäm-
mer 31 in die Gasatmosphäre A 12 bzw. überhaupt keine einstellt.
Wie ebenfalls bereits im Zusammenhang mit der Erläuterung der F i g. 2 erwähnt, läßt sich eine absolute Verhinderung einer Diffusion zwischen den beteiligten Atmosphären unmöglich erzielen, jedoch wird auch hier wiederum die Konzentration der eindiffundierenden Gase aufeinanderfolgend auf einen solchen Wert reduziert, daß der Spurenübergang in die zweite Gasatmosphäre mit unmeßbaren Konzentrationswerten stattfindet, z. B. nur einige wenige ppm oder sogar noch weniger.
Damit ergibt sich bei der in Fig.3 beschriebenen Anordnung, daß die vorhin erwähnte Gasatmosphäre zum epitaxialen Aufwachsen entgegen dem vorherrschenden Druck in die Gaseinlaßkammer 27 hineindiffundiert, wo sie größenordnungsmäßig im Verhältnis von 100 :1 verdünnt wird, d.h. auf eine Volumenkonzentration von etwa 1%, wobei die sich ergebende Mischung mit Dl bezeichnet wird. Diese erste Verdünnung der Gasatmosphäre All bzw. die Gasmischung Di wird nun in die G^asauslaßkammer 28 abgezogen, worin dann wiederum eine Mischung mit dem einströmenden Gas aus der Gaseinlaßkammer 29 stattfindet, was zu einer weiteren Verdünnung der Atmosphäre A 11 in der Gasmischung D1 führt, d. h. größenordnungsmäßig im Verhältnis von 10 000 :1, um so eine zweite Gasmischung bereitzustellen, worin dann die Konzentration der Anteile der Gasatmosphäre A 11 größenordnungsmäßig etwa 10-*% in bezug auf das Volumen beträgt Diese zweite Gasmischung D 2 diffundiert entgegen dem einströmenden Gas in die Gasein;aßkammer 29, worin die Atmosphäre All weiterhin größenordnungsmäßig im Verhältnis von 100:1 verdünnt wird, so daß sich eine dritte Gasmischung DZ bildet und damit die dritte Verdünnung der Anteile der Gasatmosphäre All auf einen Konzentrationswert von 1 ppm oder weniger eintritt. Andererseits strömt die Gasmischung D3 aus der Gaseinlaßkammer 29 in die Gasauslaßkammer 30, so daß sich eine Mischung des einströmenden Gases mit dem aus der anderen Gaseinlaßkammer 31 strömenden Gas ergibt, um so eine vierte Gasmischung D 4 zu bilden, die einen weiterhin verdünnten Anteil der Atmosphäre A 11 größenordnungsmäßig im Verhältnis von 100 :1 enthält, und zwar bei einer Konzentration von 10 2 ppm. In gleicher Weise diffundiert diese vierte Verdünnungsmischung mit Anteilen der Atmosphäre All in Form der Gasmischung D4 entgegen dem einströmenden Gas in die Gaseinlaßkammer 31. worin sich dann wiederum eine Verdünnung von größenordnungsmäßig im Verhältnis 100 : 1 einstellt, so daß dann der Konzentrationswert geringer ist als 10 * ppm. In dieser so gebildeten Gasmischung DS. bei der die Konzentrationsgrenzen von Anteilen der Gasatmosphäre A 11 auf Werten liegen, die bei Eindiffundieren der Gasmischung D 5 in die Gasatmosphäre A 12 als durchaus zulässig angesehen werden können, wird die Atmosphäre A 11 weiterhin größenordnungsmäßig im Verhältnis 100:1 verdünnt, so daß die in die Gasatmosphäre A 12 hineindiffundierten Anteile der Gasatmosphäre A 11 ohne weiteres auch bei höchsten Reinheitsanforderungen als unschädlich bezeichnet werden können. Eine ähnliche Rechnung läßt sich für den Übergang von Anteilen der Gasatfnosphäre A 12 in die Gasatmosphäre A 11 anstellen.
Anhand der F i g. 5 bis 15 soll nun ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Anordnung beschrieben werden, wobei Siliciumdioxid auf Halbleiterplättchen aufgewachsen werden soll.
In der Darstellung nach F i g. 5 besieht ein Halbleiter-Transportzug aus einzelnen Halbleiter-Transportschlitten 50, die aneinanderstoßend durch einen Fördermechanismus 51 in eine Reaktorröhre 52 (siehe auch Fig.8) aus Quarz transportiert werden, die ihrerseits von Heizwindungen 53 umgeben ist, wobei alles zusammen von einer nur teilweise gezeigten Ofenum-ο mantelung 55 (F i g. 5) umgeben ist
Im weitesten Sinne besteht die Vorrichtung in diesem Ausführungsbeispiel aus einer Vorheizstation, die mit einer Bearbeitungsstation für begrenzte Einwirkung einer Oxidations-Atmosphäre in Verbindung steht, um hierdurch eine Serie von aneinanderstoßenden Halbleiterplättchen durch die Vorheizstation und die Oxidationsstation zu transportieren. In einem sp-iiiellen Anwendungsfall gestattet die Oxidationsstation drei unterschiedliche Oxidationsverfahrensschritte, indem nämlich die Halbleitersubstrate aufeinanderfolgend durch drei unterschiedliche und voneinander scharf abgegrenzte Oxidations-Atmosphären transportiert werden. So besteht in einzelnen der erne Oxidationsverfahrensschritt aus einer Oxidation in trockenem Sauerstoff, gefolgt von einem zweiten Oxidationsverfahrensschritt in Sauerstoff-Wasserdampf-Atmosphäre und einem dritten Oxidationsverfahrensschritt in trokkenem Sauerstoff, wobei die drei genannten Atmosphären im Zuge des Halbleiter-Transportweges aufeinanderfolgend auf die Halbleitersubstrate zur Einwirkung gebracht werden.
Wie bereits erwähnt, werden die Halbleitersubstrate als Halbleiterplättchen in flachen Halbleiter-Transportschlitten transportiert, die ihrerseits nacheinander und aneinander anstoßend durch eine Reihe von unmittelbar aufeinanderfolgenden Kammern transportiert werden, deren Kammertrennwände, Endwände und Grenzwände die oben bereits erwähnten Halbleiter-Durchgangsöffnungen aufweisen, die wie gesagt dem Querschnitt der Halbleiter-Transportschlitten angepaßt sind, so daß lediglich ein beschränkter Spielraum als Gas-Durchgangsöffnung verbleibt wenn die entsprechend geformten Halbleiter-Transportschlitten durch die Halbleiter-Durchgangsöffnungen geschoben werden. Grundsätzlieh bestehen die drei Oxidationskammern aus einer Trockenoxidations-Behandlungskammer, einer Naßoxidationskammer und einer zweiten Trockenoxidations-Behandlungskammer, indem die drei Oxidationskammern unmittelbar aufeinanderfolgend in der Reaktorröhre untergebracht sind.
Am Eingang dieser Reaktorröhre und der ersten Trockenoxidationskammer ist eine Vorheiz- oder Pufferkammer angeordnet, in welche unter niedrigem Druck entweder ein träges Gas oder trockener Sauerstoff eingeführt wird; jedenfalls aber ein solches Gas, das sowohl mit den Prozeßgasen als auch mit der Außenluft verträglich ist. Die erste Trockenoxidations· kammer liegt in Transportrichtung gesehen unmittelbar vor der Naßoxidationskammer, wohingegen die zweite Trockenoxidationskarnmer hinter dieser Naßoxidationskammer liegt. Zwischen der Naßoxidationskanv mer und der zweiten Trockenoxidationskammef ist eine Prozeßgasisolationszone angeordnet. Die Prozeßgasisolationszone dient zur scharfen Abgrenzung benachbarter Prozeßgasatmosphären, so daß sich klar voneinander getrennte Bearbeitungsbedingungen einstellen lassen, indem so jeder Bearbeitungsabschnitt in der Reaktorröhre in bezug auf die angewendeten
Oxidationsverfahren jeweils eigenen, kontrollierbaren und steuerbaren Umgebungseinflüssen unterworfen wird, die mit Hilfe geeigneter Strömungs- und Prozeßsteuerungs-Techniken zu erfassen sind. Durch Anwenden eines mit Hilfe der erfindungsgemäßen Vorrichtung erzielten kontinuierlichen Oxidationssystems lassen sich individuelle und konstante Umgebungseinflüsse einstellen, die die üblichen schädlichen Auswirkungen, die zwangsläufig mit dem bei dem herkömmlich angewendeten Chargenverfahren unvermeidbaren Austausch mit der Außenluft und damit einhergehenden Wechselwirkungen verbunden sind, weitgehend ausschalten.
Die Isolation benachbarter Oxidations-Atmosphären mit Kufe der Prozeßgasisolationszone der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird gewährleistet durch eine Reihe von einander gegenströmenden Gasen, die aus trägem Gas, Sauerstoff oder einem anderen Gas bestehen können, das mit den jeweils verwendeten Oxidations-Atmcsphären verträglich ist. Am Ende der in Transportrichtung gesehenen Reaktorröhre, und zwar nach der zweiten Trockenoxidationskammer, befindet sich eine Abkühlungskammer, in welche ein träges Gas, Sauerstoff oder ein anderes Gas eingeführt wird, das ebenfalls mit der Oxidationskammer-Atmosphäre und der Außenatmosphä.-e verträglich ist Weiterhin ist ein geeignetes Heizsystem, ζ. Β. Widerstandsheizung, vorgesehen, um die transportierten Halbleiterscheiben aufzuheizen und auf Betriebs- oder Bearbeitungstemperatur zu bringen bzw. zu halten.
Das bei Betrieb der erfindungsgemäßen Vorrichtung angewendete Verfahren berteht irr wesentlichen darin, daß die Halbleiterscheiben nnächst in eine Aufarbeitungskammer transportiert werden, in der die Halbleiterscheiben in einer aus Sauerstoff oder irgendeiner anderen tragen Gas-Atmosphäre, die sowohl mit der Außenatmosphäre als auch mit der Reaktionsgas-Atmosphäre in der Vorrichtung verträglich ist, auf Betriebstemperatur aufgeheizt werden und daß dann die Halbleiterscheiben unter Beibehaltung der Betriebstemperatur unmittelbar und aufeinanderfolgend durch eine Trockenoxidations-Atmosphäre, durch eine wasserdampfgeladene Sauerstoff-Atmosphäre, immer unter Beibehaltung der Betriebstemperatur, schließlich in eine trockene Sauerstoff-Isolations-Atmosphäre und dann in eine zweite trockene Oxidations-Atmosphäre transportiert werden. Anschließend werden die weitertransportierten Halbleiterscheiben in einer Abkühlkammer unter Sauerstoffeinwirkung oder unter Einwirkung eines anderen trägen Gases unterhalb reaktionsbegünstigender Temperaturen abgekühlt, bevor sie als Endprodukt die Reaktorröhre verlassen.
Das geschilderte Verfahren zeichnet sich also dadurch aus, daß eine große Reihe von Halbleiterscheiben aneinanderstoßend durch verschiedene Prozeßkammern geführt wird, wobei eine im wesentlichen vollständige Isolation zwischen der Naßoxidationskammer und der End-Trockenoxidationskammer gewährleistet ist.
Dank der Erfindung ergibt sich weiterhin, daß die verschiedenen Prozeß- und !soliergas-Atmosphären im wesentlichen auf konstanter Konzentration und unter gleichbleibenden Umgebungsbedingungen gehalten werden, so daß Prozeß-Atmosphären-Konzentration und Druck keiner nennenswerten Fluktuation unterliegen. Im Ergebnis wird also unter Anwendung der Erfindung Halbleitermaterial aufeinanderfolgend unter stets gleichbleibenden Umwelteinflüssen, wie z.B.
Temperatur, bearbeitet, so daß schädliche Einflüsse, hervorgerufen z. B. durch sonst erforderliches Wechseln im Zuführen unterschiedlicher Gasarten weitgehend ausgeschaltet bleiben. Die Erfindung steht also so im Gegensatz zu üblichen Vorrichtungen, bei denen hierbei zwangsläufig Übergangsvorgänge einem sonst ungestörten System aufgezwungen werden. Weiterhin hält bei Anwendung der Erfindung z. B. jede Prozeökammer ihre einmal vorgegebenen Umweltbedingungen bei, die dann über lange Zeiträume hinweg im Vergleich zur Zeitdauer des Materialdurchgangs durch die betreffende Kammer stabil bleiben.
Wie bereits erwähnt, werden die Halbleiterscheiben rait Hilfe von Halbleiter-Transportschlitten 50 (Fig.5) in die Reaktorröhre 52 transportiert
Die Halbleiter-Transportschlitten 50 bestehen aus geeignetem Material, wie z.B. Quarz oder speziell behandeltem Graphit, das mit den hierauf transportierten Halbleiterscheiben verträglich ist Im allgemeinen bestimmt das Material der Halbleiter-Transportschlitten 50 die Art der Heizspule 55 (F i g. S), die zusammen mit der Reaktorröhre Verwendung finden solL Werden so Halbleiter-Transportschlitten aus Quarz verwendet dann kann die Heizspule 53 aus einer Widerstandsspule bestehen, wohingegen bei Verwendung von speziell behandeltem Graphit für die Halbleiisr-Transportschlitten entweder Widerstandsspulen oder wassergekühlte Induktionsheizspulen verwendat werden sollten. Allgemein aber wird die angewendete Art der Heizung vom speziell anzuwendenden Prozeß abhängig sein.
Die verwendete Reaktorröhre 52 besitzt einen rechteckigen Querschnitt und hat eine Höhe von etwa 33 mm und eine Breite von etwa 89 mm, wobei die Gesamtlänge der Röhre etwa 2 m beträgt die, wie unten
beschrieben, in zweckmäßige Kammern unterteilt ist Ein typischer Halbleiter-Transportschlitten zum Transport von Halbleiterscheibchen von etwa 65 mm Durchmesser ist in Fig.6 gezeigt. Der Halbleiter-Transportschlitten hat im wesentlichen quadratische Form, dessen Breite durch die innere Breite der Reaktorröhre 52 festgelegt ist wobei die Seitenwände der Reaktorröhre 52 als Führungsflächen für den Transport der Halbleiter-Transportschlitten dienen. Das bedeutet daß die Halbleiter-Transportschlitten auf 89 χ 89 mm ausgelegt sind. Obgleich die Halbleiter-Transportschlitten hier als quadratische, im wesentlichen flächenhafte Elemente dargestellt sind, versteht sich von selbst daß auch andere Konfigurationen angewendet werden können, insbesondere im Hinblick auf die Gestaltung der in Transportrichtung gesehenen Stirn- und Endflächen. So ergibt sich z. B. aus der Darstellung nach F i g. 6A. daß Stirn- und Endflächen 60 bzw. 61 der Halbleiter-Transportschlitten Stirn- und Endflächen 60/4 bzw. 61Λ jeweils benachbarter Halbleiter-Transportschlitten angepaßt sind, so daß sich dank der Gestaltung der dadurch bereitgestellten Stoßflächen der Halbleiter-Transportschlitten während , des Transportes durch die Reak'orröhre 52 praktisch ein kontinuierlicher Halbleiter-Förderzug mit im wesentlichen ununterbrochen verlaufender Oberfläche ergibt Dies gilt selbst dann, wenn der Halbleiter-Förderzug von der linear gerichteten Transportrichtung kurvenförmig abgelenkt werden soll.
Zurückkommend auf die Anordnung nach F i g. 6 ist zu erwähnen, daß die Halbleiter-Transportschlitten-Dicke etwa 12£ mm bei Graphit oder 5 mm bei Quarz beträgt, wobei an der Unterseite Gleitschienen 62 von ungefähr 0,4 mm Höhe vorgesehen sind, so daß die
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Gesamthöhe des Halbleiter-Transportschlittens bei Graphit etwa 13 mm und bei Quarz etwa 5,5 mm beträgt Die Gleitschienen 62 dienen zur Reduktion der Reibung, wenn die Halbleiter-Transportschlitten aneinanderstoßend über den Boden der Reaktorröhre 52 geschoben werden, so daß für die Gase ein freier Durchgang von etwa 17,7 cm2 in der Reaktorröhre 52, abgesehen von den Kammerwänden, verbleibt
Weiterhin bei'Ut die nach oben gerichtete Oberfläche des Halbleiter-Transportschlittens 50 eine Ausnehmung 63, die so gestaltet ist, daß ein Halbleiterplättchen 64 hierin seinen Platz findet, ohne sich von der Oberfläche des Halbleiter-Transportschlittens abzuheben. Die Halbleiteroberfläcfie schneidet also bündig mit der Oberfläche des Halbleiter-Transportschiittens ab. Während der in Fig.6 gezeigte Halbleiter-Transportschlitten nur eine einzige Ausnehmung zum Transport eines einzigen Halbleiterplättchens aufweist, ergibt sich aus der F i g. 7, daß ebensogut ein Halbleiter-Transportschlitten 5OB so ausgestaltet sein kann, daß er in einer Vielzahl von Ausnehmungen 635 eine entsprechende Anzahl kleiner, entsprechend dimensionierte: Halbleiterplättchen 64B zum Transport durch die Reaktorröhre 52 aufnehmen kann.
Zurückkommend auf F i g. 5 ist zu erwähnen, daß die Förderstation 51 für die Halbleiter-Transportschlitten ein Endlos-Förderband 65 treibt, das die Halbleiter-Transportschlitten zu den Fördereinrichtungen 66 transportiert Die Fördereinrichtungen 66 bestehen ihrerseits aus zwei an den Seitenflächen der Halbleiter-Transportschlitten angreifenden EndJos-Bandantrieben, um die Halbleiter-Transportschlitten durch die Reaktorröhre 52 drücken zu können. Die Ausrichtplatten 67 dienen mit ihren Gleitflächen 67 A dazu, die Halbleiter-Transportschlitten sicher durch die Eintrittsöffnung der Reaktorröhre 52 zu schieben.
Die in Fig.8 gezeigte Reaktorröhre 52 ist so ausgelegt daß aufeinanderfolgend ein vorbehandeltes Silicium-Halbleiterscheibchen einem trockenen, einem nassen und w.ederum einem trockenen Oxidationsverfahren unterworfen wird, um auf diese Weise eine entsprechende Anzahl von geschichteten Oxidlagen zu erhaltea Wie bekannt ergeben sich aus trockenen Oxidationsverfahren bei langsamen Aufwachsen relativ dichte porenfreie Oxidschichten, wohingegen bei nassen Oxidationsvorfahren eine weniger dichte, aber relativ schnell wachsende Oxidschicht in dickerer Ablagerung erzielt wird.
Grundsätzlich ist so die Reaktorröhre 52 in eine Vorheizkammer oder -zohe 69, in eine erste Trockenoxidationskammer 69/4, in eine Naßoxidationskammer 69ß, in eine Prozeßgasisolauonszone 92, in eine zweite Trockenoxidationskammer 69Cund ;n eine Puffer- oder Abkühlkammer 77 unterteilt
Die Vorheizkammer 69 ist etwa 38 cm lang und ist durch die Endwände 78 und 79 festgelegt, wobei die Endwand 78 als Stirnfläche der Reaktorröhre 52 etwa 0,6 mm Zwischenraum zur Halbleiter-Transportschlitten-Oberfläche läßt Die Vorheizkammer 69 bildet gleichzeitig eine Art Vorschleuse zur Außen-Atmosphäre und wird entweder mit Sauerstoff- oder Neutralatmosphäre bei einem Druck von etwa 6,8Pa beaufschlagt, indem durch einen Umfangsschlitz 8OA eines Ijoliergas-Zuführungsstutzens 80 mit geschlossener Endfläche, eine geeignet gesteuerte Gasströmung aus Sauerstoff, Stickstoff, Helium, Argon, Formierungsgas oder irgendeinem andeitn Gas zugeführt wird, das sowohl mit der Außenatmosphäre als auch mit Sauerstoff verträglich ist Im allgemeinen liegt jedoch für das vorliegende Verarbeitungssystem der Druck in der Vorheizschleusenkammer zwischen etwa 6,8 bis etwa 34 Pa, vorzugsweise aber zwischen etwa 6,8 bis etwa 19 Pa.
Wie gezeigt, besitzt der Isoliergas-Zuführungsstutzen 80 bei einer lichten Weite von etwa 5 mm an seinem Ende eine abschließende Stirnfläche. Das zugeführte Isoliergas strömt aus einem längs des Umfangs über 250° verlaufenden Schlitz 80A (Fig.8) von etwa 0,55mm Höhe (Hi, Fig. 12) seitlich aus, um so zu verhindern, daß das zugeführte Gas direkt auf die Halbleiterplättchen 64 prallt Der Halbleiter-Förderzug wird mit einer Geschwindigkeit von etwa 25 mm pro Minute vorgeschoben und gelangt mit dieser Geschwindigkeit aus der Vorheizkammer 69 aufeinanderfolgend in die drei Oxidationskamtnern 69.A, 69B und 69C, bei einer Betriebstemperatur von etwa 11000C Ganz allgemein kann sich aber die Betriebstemperatur über einen Bereich von etwa 700 bis 11W" C erstrecken, obwohl ?ie vorzugsweise im Bereich von etwa 800 bis 1100° C liegen sollte.
Die Oxidations-Prozeßkammem 69/4, 692? und 69C dienen zur Oxidation der Halbleiterplättchen 64 enter nacheinander einwirkender, trockener, nasser und trockener Sauerstoffumgebung. Die erste Prozeßkammer 69/4 zur Trockenoxidation ist etwa 36 cm lang und liegt zwischen den Grenzwänden 79 und 79A, deren L-förmig umgebogene Endflächen ncch etwa 0,4 mm Zwischenraum zur Oberfläche des Halbleiter-Förderzuges lassen, so daß hierdurch eine Düsenwirkung herbeigeführt wird, gleichzeitig aber für hindurchströmendes Gas ein relativ hoher Widerstand gebildet wird. Die zweite Trockenoxidationskammer 69ß ist etwa 10 cm lang und liegt zwischen den Grenzwänden 96Λ und 79 C Auch diese Grenzwände sind an ihren Enden jeweils L-förmig umgeknickt so daß sich die hierdurch gebildeten, waagrechten Flächen 82 in etwa 0,4 mm Abstand von der Oberfläche des Halbleiter-Förderzuges befinden und so wiederum eine Düsenwirkung für die Gasströmung herbeigeführt wird.
Der trockene Sauerstoff wird in die erste Oxidations-Prozeßkammer 69/4 über den Zuführungsstutzen 89 zugeführt und über die Austrittsöffnung 9<? wieder abgezogen, derart, daß sich eine Gasdurrhfiußrate von etwa 2 l/min bei einer Strömungsgeschwindigkeit von 0,113 l/min cm2, sowie ein Druck von etwa 19 Pa einstellt Grundsätzlich kann die Durchflußrate in einem Bereich zwischen 1 bis 10 l/min, bei Strömungsgeschwindigkeiten zwischen 0,0565 bis 0,565 I/min cm2, liegen; wobei der Daick zwischen etwa 6,8 bis etwa 34 Pa betragen kann.
In gleicher Weise wird trockener Sauerstoff durch die zweite Trockenoxidations-Prozeßkammer 69C zirkuliert, und zwar hier über die Zuführungsstutzen und Auslaßöffnungen 89 bzw. 90, wobei eine dem vorliegenden Fall vergleichbare Durchflußrate und Druckbedingung beibehalten werden, d. h. etwa 2 l/min bei einer Strömungsgeschwindigkeit von etwa 0,113 l/min cm2 und 19 Pa.
Grundsätzlich bestimmen sich die Längen der beiden Trockenoxidations-Prozeßkammern 69A und S9t7nach dem verlangten Ausmaß der Oxidschicht*Dicken, indem der Halbleiter-Durchsatz, die angewendeten Temperatüren direkt und die Parameter der Reaktorröhre, die zunächst den Geschwindigkeitsbereich für den Werkstück-Durchsatz festlegen, indirekt berücksichtigt sind. Die Naßoxidations-Prozeßkammer 69Ö ist 6 cm lang
Und wird über den ZuführungSistutzen 89 mit einem Sauerstoff-Wasserdampf-Gemisch beaufschlagt, das dann über die Austrittsöffnungen 90 wieder abgezogen wird. Die Durchflußrate des Gasgemisches ist dabei So eingestellt, daß sich ein Wert von etwa 2 bis etwa 4 l/min bei Strömungsgeschwindigkeiten von 0,113 bis 0,226 l/min cm2, ergibt, so daß sich im wesentlichen konstante Umgebungsbedingungen bei einem Druck im Bereich von etwa 14,5 bis 34 Pa einstellen, wobei dieser Hereich z. B. auch von 6,8 bis 340 Pa variieren kann. An ι er dieser Stelle sei wiederum betont, daß alle Zuführungsstutzen 89 in gleicher Weise wie der Zuführungsstutzen 80 eingerichtet sein können, d. h, die hierfür zugeführten Gase strömen lateral aus, um eine direkte Beaufschlagung der durchtransportierten Halbleiterscheibchen 64 zu verhindern
Wenn der Halbleiter-Förderzug wie angegeben bei einer Geschwindigkeit von 2,5 cm/min aus der Vorheizkammer 69 zur Temperaturbehandlung durch die Trockenoxidations-Pro:zeßkammer 69Λ gelangt, dann wird die Oberfläche des jeweiligen Halbleiterscheibchens 64 mit einer relativ dichten und festhaftenden Oxidschicht überzogen, deren jeweilige Dicke zwischen 25 bis etwa 60 nm betragen kann. Mit einem solchen Überzug versehen, gelangt der Halbleiter-Förderzug in die Naßoxidations-Proxeßkammer 69& Hierin werden die Halbleiterscheiben einem weiteren Ovidat;onsvorgang ausgesetzt, so daß sich eine zusätzliche Dicke von etwa 350 bis 450 nm einstellt, indem gleichzeitig eine relativ geringere Dichte erzielt wird. Hierauf gelangt der Halbleiter-Förderzug in die Prozeßgasisolationszone 92 und dann anschließend in die Trockenoxidations-Prozeßkammer 69C um die Halbleiterscheiben einem abschließenden Oxidationsvorgang zu unterziehen, indem hier eine weitere Oxidschicht in einer Dicke von etwa 5 bis etwa 15 nm aufgetragen wird.
Nach diesem abschließenden Oxidationsvorgang in der Trockenoxidations-Prozeßkammer 69C gelangt der Halbleiter-Förderzug in und durch die Abkühlkammer 77. die etwa 229 mm lang ist und über einen Transfertisch 98 mittels Endlos-Transportbändern 99 zum Ausstoß.
Wie gezeigt, wird der Abkühlkammer 77 Sauerstoff oder ein neutrales Gas über ihren Zuführungsstutzen zugeführt, wobei das zugeführte Gas über die zwischen der Halbleiter-Transportschlitten-Oberfläche und dem unteren Rand der Grenzwand 78/4 gebildeten öffnung nach außen entweichen kann.
Um die oxidierende Atmosphäre des Gases in der Naßoxidations-Frozeßkammer 69 S und die oxidierende Atmosphäre der zweiten Trockenoxidations-Prozeßkammer 69C zu halten, liegt zwischen beiden, wie beschrieben, die Prozeßgasisolationszone 9Z Diese Prozeßgasisolationszone 92 ist in einer Reihe von abwechselnd vorgesehenen Gasauslaß- und -einlaßkammern eingeteilt, indem Sauerstoff oder ein neutrales, mit Sauerstoff verträgliches Gas, wie oben angegeben, zugeführt bzw. abgeführt wird. Für den vorliegenden Verwendungszweck ist die Prozeßgasisolationszone 92 in eine erste Gasauslaßkammer 92/4, eine Gaseinlaßkammer 925 und eine zweite Gasauslaßkammer 92C eingeteilt, wobei jede Kammer etwa 2ß cm lang ist
Die Gasauslaßkammer 92Λ liegt zwischen der Endwand 96 und der Kammertrennwand 97, um hierin Sauerstoff oder eine neutrale Atmosphäre unter einem Druck von etwa 144 Pa halten zn können.
In der Gasauslaßkarr.mer 92A bildet sich eine Gasmischung aufgrund einströmender Atmosphäre und der Gase von der Naßoxidations-Prozeßkammer 69ß bzv/. der Gaseinlaßkammer 92fi Über difc Isoliergas-Austrittsöffnung 94 werden die Gase allein unter dem Strömungsdruck bei Eintritt in die Gasauslaßkammer 92Λ abgeführt Im allgemeinen besteht die Isoliergas-Austrittsöffnung 94 aus einem Paar offenendiger Auslaßstutzen mit jeweils 15 mm lichter Weite, je nach Bedarf und Verwendungszweck jedoch können auch Gebläse vorgesehen werden, um den Abzug der austretenden Gase zu fördern. Die Kammc-trennwand 97 endet etwa 0,5 mm oberhalb der Oberfläche des Halbleiter-Transportschlittens, so daß die hiermit gebildete Öffnung größer ist als die jeweils durch die Endwände 96 mit der Halbleiter-Transportschlitten-Öberfläche gebildeten Öffnung.
Generell kann der Druck in der Gasauslaßkammer 92A zwischen etwa 6,8 bi* etwa 34 Pa lietje^ Vorzugswelse suii er aber Zwischen etwa 6,8 bis 20 Pa betragen. In jedem Falle jedoch soll der Druck P92A in der der Gasauslaßkammer 92/4 niedriger als der Druck P69B in der Naßoxidations-Prozeßkammer 69ß sein, wobei der hiermit vorgegebene Druckunterschied ΔΡ\ (P69B—P92A) wenigstens nahezu 6.8 Pa betragen sollte.
Die Gaseinlaßkammer 92ß liegt zwischen einer ersten Kammertrennwand 97 und einer zweiten KamrrEi» »trennwand 97 A wobei in beiden Fällen die mit der Halbleiter-Transportschiitten-Oberfläche gebildete öffnung gleich ist. Wie ganz allgemein in F i g. 15 gezeigt, sind die Druckunterschiede AP 1I und Δ P 2 (d. h. P92B—P92A) miteinander unii mit anderen Druckunterschieden zu den übrigen Kammern sowie denen der sonstigen Kammern der Reaktorröhre 52 koordiniert so daß sich eine Gasströmung Fl von der Naßoxidations-Prozeßkammer 69ß in die Gasauslaßkammer 92Λ, eine Gasströmung F2 von der Gaseinlaßkammer 92B in die Gasauslaßkammer 92/4 und die Tatsache ergibt daß die Gasströmung F2 größer ist als die Gasströmung Fl. Ein neutrales Gas oder Sauerstoff (generell das gleiche wie das für die Vorheizkammer 69A benutzte), wird über einen Isoliergas-Zuführungsstutzen 95 zugeführt dessen Aufbau im einzelnen in den Fig. 11 und 14 gezeigt ist Der in diesem speziellen Ausführungsbeispiel beschriebene Isoliergas-Zuführungsstutzen besitzt eine lichte Weite von etwa 5 mm und außerdem diametral gegenüberliegende Umfangsschlitze, deren Höhe H2 (in Fig. 11) etwa 03mm beträgt Die Umfangsschlitze sind allgemein so angeordnet daß sich eine laterale Ausströmung der neutralen Gase ergibt Auch hier wiederum verändern die abschließenden Stirnflächen dieses Isoliergas-Zuführungsstutzens 95 eine direkte Beaufschlagung der Halbleiterscheibchen durch einströmende Gase.
Bei Betrieb wird der Druck P92B in der Gas-Einlaßkammer 92B auf einen wesentlich höheren Wert (etwa 39 Pa) als die Drücke P92A und P92Cgehalten, die in den Gasauslaßkammern 92Λ bzw. 92C (Fig. 15) auftreten. Die zuletzt genannte Gasauslaßkammer 92C liegt zwischen der Kammertrennwand 97Λ und der Endwand 96Λ und entspricht im wesentlichen der Gasauslaßkammer 92Λ, indem die Kammertrennwand 97Λ zur Halbleiter-Transportzug-Oberfläche einen Spielraum von etwa 0,5 mm läßt Demgegenüber beträgt der Spielraum zwischen dem abgebogenen Teil 82 der Endwand 96Λ und der Halbleiter-Transportzug-Oberfläche nur 0,4 mm. Ganz allgemein wird der Druck in der Gaseinlaßkammer 925 in einem Bereich zwischen etwa 29 bis 680 Pa, vorzugsweise aber zwischen etwa 2$
bis 68 Pa gehalten. Jedoch ist, wie bereits gesagt, der Druck in der Gaseinlaßkammer 92D wesentlich höher als der jeweilige Druck in den Gasauslaßkammern 92A und 92C Darüber hinaus ist der Druck in der Gaseinlaßkammer 92.0 nicht nur wesentlich höher als der Dru^k in den Gasauslaßkammern 924 und 92ß, sondern auch noch höher als der Druck in der Naßoxidations-PfozeBkammer 69ß und der in der Trockenoxidations-Prozeßkammer 69C, wie es sich aus der Pfeildarstellung (F1 und F4) ergibt.
Wie bereits erwähnt, ist zur Kontrolle der Gasströmung zwischen benachbarten Kammern der Prozeßgasisolationszone 92 und den Gas-Atmosphären in der Naßoxida'ions-Prozeßkammer 69ß und der Trockenoxidations-Prozeßkammer 69C und zur Verhinderung der Gasdiffusion zwischen diesen beiden Gas-Atmosphären vorgesehen, daß die Endwände der Prozeßgasisolationszone 92 und die Kammertrennwände 97 und 97 4 im Zusammenwirken mit der Halbleiter-Transportschlitten-Oberfläche jeweils düsenartig wirkende Öffnungen bilden, z. B. in der Größenordnung von etwa 034 cm2 bzw. 0,45 cm2. Diese so begrenzten öffnungen gestatten ein kontrolliertes Abströmen der Gase, so daß unter Benutzung der Düsenwirkung in Verbindung mit den angewendeten Gasdrücken die Strömungsrichtung der Gase zwischen den jeweiligen Kammern und Verarbeitungs-Atmosphären einstellbar ist.
Die sich horizontal erstreckenden Teile 82 der Endwände 96 und 96A bilden jeweils einen verlängerten tunnelartigen Durchgang, so daß in vorteilhafter Weise die Trennlinien zwischen benachbarten Halbleiter-Transportschlitten jeweils überlappt werden und damit Zwischenraum-Unstetigkeiten oder zwischen aufeinanderfolgenden Halbleiter-Transportschlitten gebildete Absenkungen, wie sie bei abgerundeten Kanten auftreten können, in ihrer Wirkung ausgeglichen werden.
Wie bereits gesagt, wird über den Isoliergas-Zuführungsstutzen 95 Sauerstoff oder ein neutrales Gas der Gaseinlaßkammer 925 zugeführt Das neutrale Gas wird der Gaseinlaßkammer unter einem wesentlich höheren Druck als die Drücke der Oxidations-Atmosphäre in der Naßoxidations-Prozeßkammer 69B und in der Trockenoxidations-Prozeßkammer 69C zugeführt. Andererseits sind die Drücke P69B, />69Cund P92B\n der Naßoxidations-Prozeßkammer 69B, in der Trockenoxidations-Prozeßkammer 69C bzw. in der Gaseinlaßkammer höher als die Gasdrücke P92A und P92Cin den entsprechend benachbarten Gasauslaßkammern 92Λ und 92C Unter den im Zusammenhang mit F i g. 2 gemachten theoretischen Ausführungen ergibt sich so die Beziehung:
-Ρ92Λ = K 1 )ßPl
10 Hierin ist P1 so gewählt, daß eine Gasströmung aus der Kammer mit der Atmosphäre A 69B in die Gasauslaßkammer, wie durch Pfeil Fl angedeutet, stattfindet.
In gleicher Weise muß die Gasströmung F2 folgender Gleichung genügen:
20 Die Gasströmung F3 läßt sich durch die Gleichung:
F3 = K3]/P92B-P92C=K3]fIP3
die Gasströmung F4
berechnen, wohingegen sich
entsprechend der Gleichung:
verhält.
Um die Wirkungsweise der oben anhand der F i g. 8 beschriebenen Vorrichtung zu verdeutlichen, wird nachstehende Tabelle gebracht, die die Bedingungen Und Resultate einer speziellen, erfindungsgemäß aufgebauten Betriebsvorrichtung zur Oberflächenbehandlung vorbehandelter Silicium-Halbleiterscheiben aufzeigt Die Silicium-Halbleiterscheiben werden hier mit einer Geschwindigkeit von etwa 2$ cm/min transportiert, wobei bei Naßoxidation 1 Volumprozent Sauerstoff und 99 Volumprozent Wasserdampf bzw. 0,92 Molprozent Wasser in Sauerstoff angewendet sind. Für die Trockenoxidation in den ProzeBkammern 69Λ und 69C ist im wesentlichen eine 100%-Sauerstoff-Atmosphäre angewendet worden.
Tabelle III Funktion Atmosphäre Gaszufuhr Temp. Filmdicke
Kammer in I/min in 0C in nm
Vorheizen O2 2 1100
69 Trockenoxidation O2 4 60
69,4 Naßoxidat O2+ H2O 1 450
69B Isolation O2
92Λ Isolation. O2 4
92B Isolation O2
92C Trockenoxidation O2 t 15
69C Ausgangsschleuse O2 2 —
77
An dieser Stelle sei vermerkt, daß im allgemeinen die Atmosphäre für eine Naßoxidation etwa 1 bis etwa 99% Wasserdampf in Sauerstoff enthalten kann; vorzugsweise aber etwa 40 bis etwa 60% Wasserdampf in Sauerstoff angewendet wird.
Anhand der Fig. 16 soll nun eine Prozeßgasisolationszone mit 5 Kammern beschrieben werden, welche zwischen einer Schleusenkammer mit dem Druck P69 und einer Vorheizkammer mit dem Druck P 71 in einer größeren Halbleiter-Verarbeitungsanlage eingegliedert ist Auch hier wiederum sollen die Halbleiterscheiben 64 im Halbleiter-Förderzug 50 mit einer Geschwindigkeit von etwa 2^> cm pro Minute transportiert werden. Die betreffende Prozeßgasisolationszone wird begrenzt einerseits durch die Endwand 79 und andererseits durch die Endwand 81, die sich beide jeweils so weit in die Reaktorröhre erstrecken, daß zwischen der Oberfläche des Halbleiter-Förderungszuges und dem jeweiligen unteren Ende dieser Endwände ein Zwischenraum von etwa 0,4mm verbleibt; d.h. unter Berücksichtigung obenangegebener Maßangaben bis zum Halbleiter-Förderzug beträgt der Bodenabstand etwa 13,5 mm.
Um einen vergrößerten Durchfluß-Koeffizienten für die Gasströmung durch die zwischen der Halbleiter-Förderzug-Oberfläche und den erwähnten Endwänden gebildeten Öffnung zu erhalten, sind die Endwände auch hier in ihren unteren Teilen L-förrnig abgebogen, so daß sich jeweils ein parallel zur Halbleiter-Förderzug-Oberfläche erstreckender Teil 82 ergibt. Die hierdurch erzielte Wirkung ist bereits bei Beschreibung der Fig. 15 näher dargelegt. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel soll die Prozeßgasisolationszone zwischen einer Schleusenkammer 69 und einer Vorheizkammer 71 liegen, um die hierin enthaltene, reaktionsfreudige Atmosphäre im Ganzen beibehalten zu können. Hierbei ist für die Frozeßgasisolationszone eine Mehrzahl von Einzelkammern vorgesehen, die wiederum abwechselnd als Gaseinlaßkammern und Gasauslaßkammern betrieben werden. So ergeben sich im vorliegenden Fall eine erste Gaseinlaßkammer 7OA eine erste Gasauslaßkammer 70/? pine 7weite Gaseinlaßkammer 7OC eine zweite Gasauslaßkammer 7OD und eine dritte Gaseinlaßkammer 7OC wovon jede etwa 2,5 cm lang ist.
Die erste Gaseinlaßkammer 70Λ befindet sich zwischen der Endwand 79 und der Kammertrennwand 85. Die hier zugeführte neutrale Atmosphäre wird unter einem Druck von etwa 19,5 Pa gehalten, wobei als neutrales Gas wiederum Stickstoff, Argon, Helium, Formierungsgas u. dgl. dienen können. Die Gaszufuhr erfolgt über einen doppelgeschlitzten Isoliergas-Zuführungsstutzen 86, mit 5 mm lichter Weite, dessen Aufbau im Zusammenhang mit F i g. 11 beschrieben ist Ganz allgemein kann das hierbei zugeführte Gas unter einem Druck von etwa 1,5 bis etwa 3,5 mm Wassersäule stehen. Jedenfalls muß gewährleistet sein, daß der Druck Ρ70Λ in der Gaseinlaßkammer 70Λ größer ist als der Druck P 69 in der Schleusenkammer 69 bei einem Druckunterschied APi hierzwischen von mindestens 6,8 Pa. Im speziell beschriebenen Ausführungsbeispiel verlaufen die diametral entgegengesetzt angebrachten Umfangschlitze jeweils um 135° und besitzen eine Breite H 2 von etwa 0,9 mm, so daß die Gase hieraus lateral ausströmen und dank der vorgesehenen Endflächen des Isoliergaszuführungsstut^ns 86 eine direkte Beaufschlagung der Halbleiterplättchen 64 verhindert wird. In einer bevorzugten Aufbauweise erstreckt sich die Kammertrennwand 85 bis etwa 0,5 mm oberhalb der Halbleiter-Förderzug-Oberfläche, so daß die hierdurch gebildete Öffnung größer ist als die mit Hilfe der Endwand 79 gebildete In diesem Zusammenhang sei daran erinnert, daß die Strömung gemäß der Düsengleichung direkt proportional dem Öffnungsquerschnitt ist, so daß unter sonst gleichen Bedingungen die Strömung in der größeren öffnung größer als in der kleineren Öffnung ist In der unmittelbar anschließenden Gasauslaßkammer 7OB liegt der Druck zwischen etwa 6,8 bis etwa 195 Pa, vorzugsweise aber zwischen etwa 6,8 bis etwa 19,5 Pa bei einem Druckunterschied ΔΡ2 von wenigstens 6,8 Pa.
Wie ganz allgemein aus Fig. 16 hervorgeht, sind die Druckunterschiede AP1 und APT. aufeinander abgestimmt und darüber hinaus auch mit den weiter unten noch zu behandelnden Druckunterschieden in den übrigen Kammern dieser Prozeßgasisolations- oder Pufferzone. Unter diesen Bedingungen ergibt sich eine Gasströmung F2 von der Gaseinlaßkammer 70Λ zur Gasauslaßkammer 7OfJ und eine zumindest geringe Gasströmung Fi von der GasetniaBkanuner 70Λ zur Schleusenkammer 69, wobei die Gasströmung F2 größer als die Gasströmung Fl ist. Wie weiterhin aus Fig. 16 hervorgeht, wird die Beziehung der Druckunterschiede AF 1 und ΔΡ2 in der Weise aufrechterhalten, daß der Gasdruck P70A in der Gaseinlaßkammer 70A gleich oder größer als der Druck P69 in der Schleusenkammer 69 ist und außerdem noch über dem Druck P 705 in der Gasauslaßkammer 705 liegt
Die Gasauslaßkammer 70S liegt zwischen der bereits obenerwähnten Kammertrennwand 85 und der Kammertrennwand 87, die so weit in die Reaktorröhre 52
ίο hineinragen, daß sich jeweils ein Abstand von 0,8 mm zur Halbleiter-Fördcrzug-Oberfläche ergibt. In dieser Gasauslaßkammer 70S wird ein Druck P705 von etwa 14,7 Pa aufrechterhalten, wobei das Gas durch die isoliergasaustrittsöffnung 88 unter der Einwirkung des
is in die Gasauslaßkammer 70S einströmenden Gases entweicht Im Gegensatz zu dem Isoliergas-Zuführungsstutzen ist die Isoliergas-Austrittsöffnung 88 unten offen und besitzt eine lichte Weite von etwa 14 mm. )e nacrt Erfordernis und Arbeitsbedingung läßt sich hierfür aber auch eine Pumpe an die Gas-Auslaßkammer anschließen.
Weiterhin sei hervorgehoben, daß die Kammertrenn-Wand 87 eine relativ große öffnung für hindurchströmende Gase läßt so daß sich hier ein entsprechend großer Gasdurchfluß einstellt
Zwischen dieser Kammertrennwand 87 und einer weiteren Kammertrennwand 87Λ liegt eine zweite Gaseinlaßkammer 7OC Die Kammertrennwand 87Λ läßt dabei die gleiche öffnung frei wie die Kammertrennwand 87, so daß sich hiermit in beiden Fällen gleiche Strömungsgeschwindigkeiten ergeben. Ein neutrales Gas wird über den Isoliergas-Zuführungsstutzen 86Λ zugeführt, der im Aufbau dem des Isoliergas-Zuführungsstutzens 86 gleicht Es ist Vorsorge dafür getroffen, daß der Druck P7OC wesentlich höher ist als die Drücke P 69 und P70Λ in der Schleusenkammer 69 bzw. in der Gaseinlaßkammer 70Λ mit beispielsweise jeweils etwa 39 Pa. Im allgemeinen kann der Druck PlQC zwischen bei etwa 29 bis etwa 680 Pa liegen, vorzugsweise aber zwischen etwa 29 bis 68 Pa. Wie jedoch bereits angedeutet ist der Druck P 7OC vorzugsweise wesentlich höher, als die jeweiligen Drücke P69 und P 7OA Andererseits ist aber auch der Druck P70C wesentlich höher, als der Druck P70B, so daß sich eine Gasströmung F3 von der Gaseinlaßkammer 70Cin die Gasauslaßkammer 70S ergibt
Die unmittelbar anschließende zweite Gasauslaßkammer 7OD Hegt zwischen den Kammertrennwänden 87 A und 85A, wobei die durch die Kammertrennwand 85Λ
so für das durchströmende Gas gelassene Öffnung von gleicher Größe ist wie die durch die Kammertrennwand 85 gebildete. An diese Gasauslaßkammer 7OD ist die Isoliergas-Austrittsöffnung 88A angebracht, so daß der Druck in dieser Gasauslaßkammer P 7QD wesentlich geringer ist, z. B. etwa 29 Pa, als der Druck P 70 C in der unmittelbar vorangehenden Gaseinlaßkammer 7OC In der Praxis kann der Druck P 7OD in der Gasauslaßkammer 7OD gleich dem Druck P 7OB in der vorhergehenden Gasauslaßkammer 705 sein; im allgemeinen wird dabei der Druckbereich beispielsweise zwischen etwa 6,8 Pa bis 195 Pa, vorzugsweise aber zwischen etwa 6,8 Pa bis etwa 19,5 Pa liegen. Aufgrund der Dnickverhältnisse ergibt sich neben einer Gasströmung in die Gasauslaßkammer 705 auch eine Gasströmung F4 von der Gaseinlaßkammer 7OC in die Gasauslaßkammer
Schließlich enthält die beschriebene Prozeßgasisolationszone an der Ausgangsseite die Gaseinlaßkammer
70£ die zwischen der Kammertrennwand 85Λ und der Endwand 81 liegt Auch die Endwand 81 besitzt an ihrem unteren Ende eine horizontale Erstreckung 82, die parallel im gleichen Abstand wie die der Endwand 79 zur Halbleiter-Förderzug-Oberfläche verläuft Außerdem ist der Druck P7QE\n der Gaseinlaßkammer 7QE von gleicher Stärke wie der Druck P7QA in der ersten GaseinlaUkammer 7OA, so daß sich in dieser Beziehung eine symmetrische Druckverteilung <n der beschriebenen Prozeßgasisolätionszone wie folgt ergibt: P69< P70A> P7QB< P70O P70D< P70E> F71
ι ο
P70B=P70D
Der Druck p70£in der Gaseinlaßkammer 70£wird H durch geeignete Steuerung in der Zuführung des neutralen Gases in die Gaseinlaßkammer aufrechterhalten, wobei der Isoliergas-Zuführungsstutzen 86S im Aufbau dem oben beschriebenen Isoliergas-Zuführungsstutzen 86 und 86/4 (Hg. II und 14) gleicht Die Gasströmungen F5 und F6 entsprechen den Gasströmungen F2 und Fl. Der Einfachheit halber ist das jeweils in den Gaseinlaßkammern 7OA, 7OC und 7OE verwendete neutrale Gas gleich. Jedoch können ohne weiteres auch unterschiedliche, neutrale Gase in diesen verschiedenen Gaseinlaßkammern der Prozeßgasisolätionszone 70 Verwendung finden.
Im im Zusammenhang mit Fig. 16 beschriebenen Ausführungsbeispiel diffundiert das unter Druck P 69 stehende Gas entgegen dem in der Gaseinlaßkammer WA herrschenden Druck in diese Kammer ein und wird dort im Verhältnis von größenordnungsmäßig 100 :1 auf einen Konzentrationsfaktor von etwa 1 Volumprozent verdünnt wobei die sich ergebende Mischung eine Atmosphäre D1 darstellt sozusagen als erste Verdünnung der Atmosphäre A 69. Von der Gaseinlaßkammer 70Λ wird die Atmosphäre oder Gasmischung D1 in die Gasauslaßkammer 70S gedrängt, wo nun wiederum ein Mischvorgang mit dem einströmenden Gas von der Gaseinlaßkammer 7OC stattfindet, so daß eine weitere Verdünnung der Atmosphäre A 69 in der Gasmischung Di größenordnungsmäßig um 10 :1 stattfindet wobei sich eine zweite Gasmischung D 2 ergibt worin der Konzentrationsfaktor der Atmosphäre Λ 69 bei etwa 0,1 Volumprozent liegt Die zweite Gasmischung D 2 diffundiert gegen das einströmende Gas von der Gas-Einlaßkammer 70Cin diese Kammer ein, so daß die Atmosphäre A 69 weiterhin größenordnungsmäßig um 104:1 verdünnt wird. Hiermit ergibt sich dann eine dritte Gasmischung D 3, die die dritte Verdünnung der Atmosphäre A 69 bei einem Konzentrationsfaktor von weniger als 10-5% darstellt Die in Gaseinlaßkammer 7OC enthaltene Gasmischung D 3 nrömt weiterhin in die Gasauslaßkammer 7OA worin dann wiederum eine Mischung mit den einströmenden Gasen von der Gaseinlaßkammer 70£ stattfindet, so daß sich eine vierte Gasmischung D 4 ergibt worin die Atmosphäre Λ 69 weiterhin entsprechend verdünnt ist In gleicher Weise diffundiert diese, die vierte Verdünnung der Atmosphäre 69 enthaltende Gasmischung D 4 gegen die einströmenden Gase in die Gaseinlaßkammer 70E, wo sich dann wiederum eine Verdünnung in der Größenordnung von 102:1 einstellt, so daß also insgesamt der Konzentrationsfaktor der Atmosphäre Λ 69 etwa 10-7% beträgt Die sich endgültig ergebende Gasmischung D 5 enthält Anteile der Atmosphäre Λ 69 mit einem derartig niedrigen Konzentrationsfaktor, der zumal unter weiterer Berücksichtigung des Eindringens der Gasmischung D5 in die Atmosphäre Λ 71 dei Vorheizkammer 71 als ohne weiteres zulässig angesehen werden muß, da hierin die erste Atmosphäre A 69 weiterhin größenordnungsmäßig um 10:1 verdünnt wird, also in der Atmosphäre A 71 mit einem Konzentrattonsfaktor von etwa 10-8% suifiritt. In analoger Weise laßt sich nachweisen, daß das gleiche für ein Eindringen der Atmosphäre A Ti in die Atmosphäre A 69 bei entsprechend umgekehrter Betrachtungsweise gilt
Um die Wirkungsweise des oben beschriebenen Ausführungsbeispiels zu veranschaulichen, wird nachstehende Tafel gebracht aus der die Umgebungsbedingungen und die Ergebnisse eines ■speziellen Betriebssystems für die Verarbeitung von oberflächenvorbehandelten Siliciumhalbleiterscheiben hervorgeht, die auf Halbleitertransportschlitten mit einer Geschwindigkeit von 2,5 cm/min transportiert und unter Anwendung einer Atmosphäre, bestehend aus Wasserstoff mit ö,5 Voiumprozeni SiiiciumieifäCi'iiuHu und 1,0 Volumprozent Sauerstoff für die Siliciumoxid-Ablagerung behandelt worden sind.
Tabelle IV Atmo Gaszufuhr Temp.
Kammer Funktion sphäre l/min "C
N2 4 Raum-
P69 Schleusen temp.
kammer N2 2
P 70 A Prozeßgasiso
lätionszone
P7QB desgl. N2 4
P 70C desgl.
P70D desgl. H2 10
P70E desgl. H2 2 800
P71 Vorheizkammer
Ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird nun im Zusammenhang mit Fig. 17 beschrieben, wo die Reaktorröhre zur Dotierung von Halbleiterscheiben herangezogen wird, indem neben einem Siliciumdioxidfilm ein Leitfähigkeitstyp festlegender Fremdatom-Film auf die Halbleiterscheiben niedergeschlagen wird. In grundlegender Weise ist die Reaktorröhre nach Fig. 17 in eine Pufferkammer 15', eine Prozeßgasisolätionszone 16', eine Vorheizkammer 17', eine zweite Prozeßgasisolätionszone 80', eine Störstellen- und Oxidfilmbildungskammer 18', eine beheizte Prozeßgasisolätionszone 19', eine Diffusionskammer 20' und eine Abkühlungs- und Pufferkammer 21' eingeteilt
Die Pufferkammer 15' beträgt etwa 13 cm in der Länge und liegt zwischen der Grenzwand 22' und der Grenzwand 23', wobei die Grenzwand 22' zwischen ihrem unteren Ende und der Oberfläche der transportierten Halbleiterscheibchen einen Zwischenraum von etwa 0,6 mm läßt Die Pufferkammer 15; dient als Sperre zur Außenluft und wird unter einem Druck von 19.5 Pa einer neutralen Atmosphäre gehalten, die über einen Umfangsschlitz 24' in der Wandung eines am Ende abgeschlossenen Zuführungsstutzens 25' für ein neutrales Gas mit etwa 5 mm lichter Weite zugeführt wird. Das neutrale Gas kann eine kontrollierte Strömung von Stickstoff, Helium, Argon, Formierungsgas und dergleichen sein. Ganz allgemein kann für das vorliegende Verarbeitungssystem der Druck in der fufferkammer 15' zwischen 6,8 bis etwa 34 Pa liegen, wobei aber
vorzugsweise ein Wert zwischen etwa 14,5 bis 34 Pa gewählt wird. Wie bereits erwähnt, ist der Zuführungsstutzen 25' an seinem Ende abgeschlossen, wie es in F i g. 12 gezeigt ist, wobei der Umfangsschlitz etwa 250° und die Schlitzbreitp H1 etwa 03 mm beträgt Aufgrund dieser Konstruktion strömt das Gas seitwärts aus, indem es gegen die Endwand 22' prallt, so daß ein direktes Aufströmen der Gase auf die Halbleiterscheiben 10' vermieden wird.
Auch hier wiederum wird der Halbleiter-Förderzug 1' mit einer Geschwindigkeit von etwa 23 cm/min durch die Verarbeitungsvorrichtung hindurchtransportiert und gelangt von der Pufferkammer 15' durch die P.O-zeßgasisolationszone 16', die sich zwischen der Grenzwand 23' und der Grenzwand 26' befindet, die jeweils zwischen ihrem unteren Ende und der Oberfläche aer Halbleiterscheiben einen Zwischenraum von 0,4mm lassen, d.h. einen Abstand von etwa 13,5 mm vom Boden der Reaktorröhre 3'. Um einen größeren Strömungs- Koeffizienten zu erhalten, sind die sich iaterai erstreckenden Mansche 27' jeweils an den unteren Enden der Grenzwände 23' und 26' angebracht Durch diese Flansche wird jeweils eine verlängerte tunnelförmige Passage gebildet, so daß die Stoßstellen jeweils zweier benachbarter Halbleitertransportschlitten überlappt und die bereits oben erwähnten Nachteile vermieden werden.
Die Prozeßgasisolationszone 16' bildet gewissermaßen eine Auffangzone zwischen der Pufferkammer 15' und der Vorheizkammer 17', um die hierin auftretende reaktive Atmosphäre möglichst vollständig zu isolieren und beizubehalten. Um den zu erzielenden hohen Trenngrad zwischen den Prozeßgasen zu gewährleisten, ist die Prozeßgasisolationszone in einer Reihe von alternierend als Gaseinlaß- und -auslaßkammern betriebenen Kammern unterteilt, wo neutrales Gas zugeführt bzw. abgezogen wird. Im einzelnen ist hier vorgesehen eine erste Gaseinlaßkammer 28', eine erste Gasauslaßkammer 29', eine zweite Gaseinlaßkammer 30', eine zweite Gasauslaßkammer 31' und eine dritte Gaseinlaßkammer 32', wobei jede Kammer etwa 2,5 cm lang ist
Die zwischen der Grenzwand 23' und der Kammertrennwand 33' liegende Gaseinlaßkammer 28' enthält eine neutrale Gasatmosphäre bei einem Druck von etwa 19,5 Pa, indem als neutrales Gas Stickstoff. Argon, Helium, Formierungsgas u. dgl. verwendet wird. Dieses neutrale Gas wird über einen doppeltgeschlitzten Isoliergas-Zuführungsstutzen 34' vo.i etwa 5 mm lichter Weite, wie im einzelnen in F i g. 11 gezeigt, zugeführt Ganz allgemein kann der Druck zwischen etwa 14,5 Pa bis zu etwa 340 Pa betragen, liegt aber vorzugsweise zwischen etwa 143 Pa bis etwa 34 Pa. Auf jeden Fall jedoch liegt der Druck P 28' in der Gaseinlaßkammer 28' über dem Druck P15' in der Pufferkammer 15' oder er ist diesem zumindest gleich, so daß sich ein Druckunterschied ΔΡ\ von etwa 0,0 bis 6,8 Pa ergibt. Wie bereits beschrieben, haben die Isoliergas-Zuführungsstutzen eine lichte Weite von 5 mm, wobei zwei diametral gegenüberliegende Umfangsschlitze mit je 135° Verwendung finden, deren Breite etwa 0,9 mm beträgt Durch diese Anordnung der Ausgangsschlitze strömt das neutrale Gas seitwärts aus und damit wiederum nicht direkt auf die vorbeitransportierten Halbleiterscheiben.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel läßt die Kammertrennwand 33' zwischen ihrem unteren Ende und der Halbleiteroberfläche einen Spielraum von etwa 0,5 mm, der damit etwas größer ist als der bei der Grenzwand 23'. Wie bereits erwähnt, ist gemäß der Düsengleichung die jeweilige Strömung in den Öffnungsbereichen proportional der Fläche der Durchtrittsöffnung, so daß unter sonst gleichen Bedingungen der Durchfluß in einer größeren Öffnung größer ist als in einer kleineren Öffnung. Die Bedeutung dieser Zusammenhänge ergibt sich unter Berücksichtigung des großen Druckbereichs in der anschließenden Gasauslaßkammer 29', welcher in der Größenordnung von
ίο etwa 6,8 bis etwa 195 Pa liegt, vorzugsweise aber etwa 6,8 bis etwa 193 Pa bei einem Druckunterschied ΔΡ2 von wenigstens 6,8 Pa beträgt
Die Gasauslaßkammer 29' liegt zwischen den Kammertrennwänden 33' und 36', deren Enden jeweils einen Spielraum von 03 mm zur Oberfläche der hindurchtransportierten Halbleiterplättchen lassen. Ein Druck P29' von etwa 143 Pa wird in der Gasauslaßkammer 29' durch entsprechende Gaszufuhr über die Isoliergas-Auslaßöffnungen 37' aufrechterhalten. Der zugeordnete Auslaßstutzen ist am Ende offen und besitzt eine lichte Weite von Ϊ2 bis 14 mm. Auch hier wiederum läßt sich ein Gebläse anwenden, um, falls erforderlich, die Gase wirkungsvoller abziehen zu können.
Weiterhin sei darauf hingewiesen, daß dank der durch die Kammertrennwand 36' bis zur Halbleiteroberfläche freigelassenen Öffnung ein relativ großer Gasdurchfluß gewährleistet ist
Eine zweite, ähnliche Kammertrennwand 36/4' bildet mit der oben erwähnten Kammertrennwand 36' die zweite Gaseinlaßkammer 30'. Die Kammertrennwand 364 'entspricht im wesentlichen der Kammertrennwand 36', was insbesondere die jeweils für die Gasströmung zwischen den Kammern freigelassene Öffnung betrifft Ein neutrales Gas, im allgemeinen das gleiche wie das in den vorher beschriebenen Abschnitten der Reaktorröhre verwendete, wird durch den Isoliergas-Zuführungsstutzen 34/4 'zugeführt der den gleichen Aufbau wie der Isoliergas-Zuführungsstutzen 34' besitzt so daß ein Druck P 30' bereitgestellt wird, der wesentlich höher ist als die Drücke P15' und P29' in der Pufferkammer 15' bzw. in der Gaseinlaßkammer 28'. Der Druck P 30' kann z. B. 39 Pa betragen. Ganz allgemein läßt sich sagen, daß der Druck P30' in einem Bereich zwischen etwa 29 bis etwa 680 Pa, vorzugsweise aber zwischen etwa 29 bis etwa 68 Pa aufrechterhalten wird. Jedoch ist wie bereits erwähnt der Druck P 30' wesentlich höher als die Drücke P15' und P28'. Andererseits ist aber auch der Druck P 30' wesentlich höher als der Druck P 29'. so daß sich eine Gasströmung von der Gaseinlaßkammer 30' in die Gasauslaßkammer 29' über die durch die Kammertrennwand 36' freigelassene Öffnung ergibt
Die zweite Gasauslaßkammer 31' liegt zwischen den Kammertrennwänden 36/4'und 33/4', die im wesentlichen gleich dimensioniert sind wie die Kammertrennwand 33' und damit die gleiche Öffnung für die Gasströmung freilassen. Das Gas strömt aus der Gasauslaßkammer 3Γ über der Isoliergas-Austrittsöffnung 37/4' aus, so daß hierdurch ein wesentlich geringerer Druck Ρ3Γ, — von etwa 143 Pa, —, als der Druck P30' in der vorhergehenden Gaseinlaßkammer 30' auftritt Für alle Verwendungszwecke kann der Druck P3V In der Gasauslaßkammer 31' gleich dem in der vorher beschriebenen Gasauslaßkammer 29' sein.
Abgesehen davon kann sich aber der Druckbereich auch von etwa 6,8 bis etwa 195 Pa, vorzugsweise jedoch zwischen etwa 6,8 und etwa 193 Pa4 erstrecken. Unter Berücksichtigung der Dfuckbeziehungen üfid def durch
die Kammertrennwand 36/4' freigelassenen öffnung ergibt sich eine Gasströmung von der Gaseinlaßkammer30' in die Gasauslaßkammer 31'.
Der Aufbau der Prozeßgasisolationszone 16' enthält schließlich noch die zusätzliche Gaseinlaßkammer 32', die zwischen der Kammertrennwand 33Λ' und der Grenzwand 26' angeordnet ist. Auch diese Grenzwand 26' besitzt ein horizontal abgebogenes Ende 27', genau wie die Grenzwand 23'. Die so gebildeten Durchlaßkanäle sind ebenfalls in beiden Fällen gleich. Außerdem ist der Druck P 32' in der zweiten Gaseinlaßkammer gleich dem Druck P 28' in der ersten Gaseinlaßkammer 28', so daß sich eine symmetrische Druckverteilung in der Prozeßgasisolationszone 16' nach folgender Ungleichung ergibt:
F15'< P28'> P7ä'< P30'> P3V < P32> PiT
und
Der Druck P 32' in der Gaseinlaßkammer 32' steht unter geeigneter Kontrolle des über den Isoliergas-Zuführungsstutzen 34ß' in die Kammer einströmenden neutralen Gases, wobei der Isoliergas-Zuführungsstutzen die gleiche Ausführungsform wie die Isoliergas-Zuführungsstutzen 34' und 34 A' in den F i g. 11 und 12 besitzt Der Einfachheit halber lassen sich in den Gaseinlaßkammern 28', 30' und 32' die gleichen neutralen Gase verwenden. Jedoch können ohne weiteres auch, für welche Zwecke auch immer, unterschiedliche neutrale Gase Verwendung finden. Nach dem Austreten der Halbleiterscheiben 10' aus der letzten Gaseinlaßkammer 32' der Prozeßgasisolationszone lt> gelangen sie in die mit neutralem Gas beaufschlagten Vorheizkammer 17', die von der Heizwicklung 5Ά zum Aufheizen der Halbleiterscheiben 10' auf die Prozeßtemperatur von etwa 1500°C — für Silicium — umgeben ist. Der Temperaturbereich kann sich allgemein zwischen etwa 800 bis etwa 1350°C erstrecken, wobei vorzugsweise aber ein Temperaturbereich zwischen etwa 9000C und etwa 1200°C benutzt wird.
Wie bereits gesagt, bewegen sich die Halbleitertransportschlitten mit einer Geschwindigkeit von etwa 2.5 cm/min durch die Vorheizkammer 17', die mit einer Länge von etwa 65 cm zwischen den Grenzwänden 26' und 38' liegt, die jeweils eine öffnung von etwa 0.4 mm Höhe über der Oberfläche der transportierten Halbleiter freilassen. Die Länge der Vorheizkammer 17' ist dabei nicht notwendigerweise auf die oben angegebenen Maße beschränkt. Je nach Verwendungszweck kann die Länge der Vorheizkammer variiert werden, jedoch steht sie in der Regel mit der Transportgeschwindigkeit der Halbleiter und der angewendeten Prozeßtemperatur in Beziehung, die zur Bearbeitung der Halbleiterscheiben erforderlich ist. Ist umgekehrt hingegen die Länge der Vorheizkammer 17' vorgegeben, dann lassen sich offensichtlich die Halbleiterscheiben auf geeignete Bearbeitungstemperaturen durch entsprechende Einstellung der Transportgeschwindigkeit der Halbleitertränspartsehütten bringen: ebenso läßt sieh natürlich auch die durch die Heizwicklung 5Ά erzeugte Temperatur entsprechend einstellen. Die Heizwicklung 5Ά wird in Verbindung mit der Heizwicklung 5'B Verwendet, wobei durch letztere Heizwicklung die Halbleiterscheiben auf derartige Temperaturen aufgeheizt werden, daß die den Leitfähigkeitstyp festlegen* den Fremdatome aus dem Fremdatom-Oxidfilm in die Halbleiterscheiben während dieses Eintreibungsvorgangs eindiffundieren können.
Normalerweise wird die Atmosphäre der Vorheizkammer 17' so gewählt, daß sie mit der Fremdatom-
5 Oxidfilmbildungsatmosphäre in der nachfolgenden Störstellen- und Oxidfilmbildungskammer 18', im folgenden Prozeßkammer genannt, die zwischen den Grenzwänden 3SA 'und 47A 'liegt, verträglich ist Wenn so z. B. die reaktive Atmosphäre in der Prozeßkammer
ίο 18' aus einem Trägergas besteht, das die fremdatom- und oxidfilmbildenden Anteile enthält, dann kann zweckmäßigerweise die Atmosphäre in der Vorheizkammer 17' die gleiche Gaszusammensetzung enthalten. So ließe sich z. B. in einem speziellen Anwendungsfall eine reaktive Gasmischung, bestehend aus Argon, Phosphor, Oxidchlorid und Sauerstoff, in einer im weiteren Transportzugweg angeordneten Prozeßkammer anwenden; dies hätte zur Folge, daß Argon f jr die Atmosphäre in der Vorheizkammer 17' in einem Druckbereich von etwa 6,8 bis etwa 340 Pa, jedoch vorzugsweise zwischen etwa 135 bis etwa 34 Pa zu benutzen wäre. Jedoch wird der Druck P17' auf einem geringeren Wert als der Druck P32' in der vorhergehenden Gaseinlaßkammer 32' der Prozeß^asisolationszone 16' gehalten. Auf diese Weise ergibt sich dann eine Gasströmung von der Gaseinlaßkammer 32' in die Vorheizkammer 17', weiche gleich oder größer Null ist.
Die angezeigten Druckbedingungen in der Vorheizkammer 17' ergeben sich durch Einführen und Abführen einer Wasserstoffatmosphäre über die entsprechenden Zuführungs- bzw. Auslaßstutzen 39' und 40' unter gesteuerter Durchflußrate. so daß eine im wesentlichen ruhende Vorheizatmosphäre bereitgestellt ist deren Durchflußrate zwischen Zuführungsstutzen 39' und Auslaßstutzen 40' nicht größer als etwa 20 l/min ist vorzugsweise aber zwischen etwa 2 bis etwa 6 l/min liegt
Die Konstruktion der Zuführungs- und Auslaßstutzen 39' und 40' ist gleich der der entsprechenden Zuführungs- und Auslaßstutzen 25' und 37', die oben beschrieben sind. So sind speziell die Zuführungsstutzen 25' und 29' im wesentlichen identisch und besitzen den in Fig. 11 und 12gezeigten Aufbau.
Die Ausströmung aus der Öffnung des Zuführungs-Stutzens 39' ist seitlich gegen die Grenzwand 26' gelenkt um so eine bessere Argonverteilung in der Vorheizkammer 17' zu erzielen und weiterhin ein direktes Auftreffen der Argongasströmung auf die Halbleiterscheiben 10' zu vermeiden.
Um sich gegen einen unerwünschten 'Vorab-Diffusionsvorgang in der Vorheizkammer 17' abzusichern, ist eine dreikammerige Prozeßgasisolationszone 80' zwischen der Vorheizkammer 17' und der Prozeßkammer 18' angeordnet Auch hier wiederum besteht die Prozeßgasisolationszone 80' aus einer ersten Gasauslaßkammer SOA'mit der Isoliergas-Austrittsöffnung 90. einer Gaseinlaßkammer 80ß'mit dem Isoliergas-Zuführungsstutzen 83 und einer zweiten Gasauslaßkammer 8OC mit der Isoliergas-Austrittsöffnung 90/4, wobei in die Gaseinlaßkammer 80ß'eine Schutzgas-Atmosphäre eingeführt wird, die aus irgendeinem der trägen Gase wie z. B. Argon, Stickstoff α dgl. besteht; wobei durchaus auch geeignete, sonstige neutrale Gase, die mit der Atmosphäre in der Prozeßkammer verträglich sind, Verwendung finden können. Die erste Gasauslaßkammer 80Λ' die Gaseinlaßkammer SOB' und die zweite Gasauslaßkammer SOC'sind dabei jeweils 2,5 cm lang.
Nach Verlassen der Prozeßgasisolationszone 80'
909 625/96
gelangen die Halbleiterscheiben in die Prozeßkammer 18' mit den Grenzwänden 38A 'und 47 A', die etwa 20 cm lang ist. Hierin befindet sich unter einem nicht größeren Druck als etwa 340 Pa, vorzugsweise jedoch zwischen etwa 6,8 bis etwa 34 Pa, eine im wesentlichen ruhende Atmosphäre, bestehend aus einem Trägergas mit einem den Leitfähigkeitstyp festlegenden Fremdatomgasanteil und einem den Siüciumoxid-Film bildenden Gasanteil, welche vom Zuführungsstutzen 41' zum Auslaßstutzen 42 mit einer nicht größeren Durchflußrate als etwa 10 l/min bei einer Strömungsgeschwindigkeit von ungefähr 0,65 l/min cm2 im freien Durchflußquerschnitt vorzugsweise aber etwa mit 1 bis etwa 6 I/min, also etwa 0,0565 bis etwa 0,339 l/min cm2, hindurchströmt So können z. B. die den Leitfähigkeitstyp bestimmenden Fremdatome als entsprechender Anteil des Trägergases aus hydrolisierbarem Metall-Halogen glasbildenden Metalls der Gruppen IHB und VB des periodischen Systems der Elemente bestehen. Zusammen hiermit ist außerdem Wasserdampf und Silicium-Halogen im Trägergas enthaUen, so daß diese Gasmischung bei entsprechenden Vcrarbeiiungs-Temperaturen zur Bildung eines Dünnschichtfilms führt, der sich auf den Halbleiter-Oberflächen ablagert und so also eine Fremdatomquelle im Siliciumoxid enthält
Die den Leitfähigkeitstyp bestimmenden Fremdatome, die in Verbindung mit dem Siliciumoxid-Filmbildner verwendet werden, können ein Metalloxid, ausgewählt aus den Gruppen HIB und VB des periodischen Systems der Elemente enthalten, wie z. B. Phosphorpentoxid. Dieses Phosphorpentoxid kann in der Dampfphase einem trägen Trä^-;rgas beigemengt werden, indem es dem Zuführungsstutzen 41' der Pro^eßkammer 18' der Reaktorröhre 3' zugeführt wird. Es sei jedoch darauf hingewiesen, daß die Phosphorpentond-Tragergas-Mischung vor Einlaß in die Prozeßkammer 18' mit dem Siliciumoxid-Filmbildnergas gemischt wird. Zweckmäßigerweise enthält das Siliciumoxid-Filmbildnergas Sauerstoff, der zur Oxidation der Silicium-Halbleiter-Oberfläche dient, so daß eine Oberflächenschicht des Siliciumdioxids in Verbindung mit dem eingeschlossenen, den Leitfähigkeitstyp bestimmenden Fremdatomgas als Dünnschicht gebildet wird. Auf diese Weise lassen sich in einem nachfolgenden Eintreibung-Diffusionsvorgang die Fremdatome aus der Dünnschicht in das Siliciumsubstrat hineindiffundieren.
Andererseits kann die für die Bildung oder das Wachstum der Fremdatom-Oxiddünnschicht vorgesehene Atmosphäre dem Trägergas beigemengten Sauerstoff enthalten, wobei der Fremdatomanteil außerhalb der Vorrichtung beigemengt werden kann. Die Trägergas-Fremdatomanteil-Mischung läßt sich bereitstellen, indem das Trägergas über geeignetes Fremdatommaterial geleitet wird, wie z. B. Triäthylborat, Phosphorpentoxid, mit Phosphor dotiertem Silicium, mit Bor dotiertem Silicium, mit Arsen dotiertem Silicium u. dgl, wobei dann die Fremdatome aufgenommen werden, indem entweder eine Auflösung der Fremdatomquelle, eine Verdampfung der Fremdatomquelle oder aber auch, wie bereits angedeutet, eine Vermischung des Sauerstoffs mit einem die Fremdatome enthaltenden Gas stattfindet, wie τ« B. Phosphin, Diboran, Arsin u. dgl, die in geeigneter Auflösung in Trägergasen, wie z. B. Argon, Stickstoff u. dgl. enthalten sein können.
Im bevorzugten Ausführurtgsbeispiel kann die die Fremdatom-Oxiddünnschicht bildende Atmosphäre aus einer Dreikomponentenmischung bestehen, worin die erste Komponente aus einem Trägergas, wie z. B.
Argon, besteht, die zweite Komponente aus Sauerstoff und die dritte Komponente aus einem Oxid-Halogen des den Leitfähigkeitstyp festlegenden Fremdatomgases, wie z. B. Phosphoroxidchlorid. Eine typische Mischung eines solchen, eine Fremdatom-Oxiddünnschicht bildenden Gases kann in Volumprozenten el:wa 70 bis zu etwa 99% Argon, etwa 1 bis etwa 30% Sauerstoff und etwa 100 bis zu etwa 10 000 ppm (Phosphoroxidchlorid POCl3) enthalten. Eine geeignete Oxid-Fremdatomgasmischung läßt sich erzeugen, indem ein Trägergas, wie z. B. Argon, durch Phosphoroxidchlorid geblasen wird, um dann in einem Hauptgasstrom, wie z. B. Argon verdünnt zu werden. Dabei wird im Hauptgasstrom vorzugsweise das gleiche Gas verwendet, wie in der Prozeßgasisolationszone und in dti Vorheizkammer 16' bzw. 17'. Wie bereits angedeutet wird nun die reaktive Atmosphäre, bestehend aus einem die Fremdatome enthaltenen Trägergas, aus einer Hauptströmung trägen Gases und aus Sauerstoff, über den Zuführungsstutzen 41' in die Prozeßkammer 18' mit einer solchen Durchflußrate eingeleitet, daß eiwä 10 !/min nicht überstiegen werden, wobei z. B. eine Strömungsgeschwindigkeit von 0,565 l/min cm2 im freien Querschnitt zwischen den Zwischenwandungen der Reaktorröhre 3' auftritt Normalerweise liegt die Durchflußrate in der Prozeßkammer allgemein im Bereich zwischen etwa 0,5 bis etwa 8 1/niin, entsprechend Strömungsgeschwindigkeiten zwischen 0,028 bis etwa 0,45 l/min cm2 im Freiströmungsquerschnitt, vorzugsweise aber von etwa 1 bis etwa 6 l/min, entsprechend etwa 0 0567 bis etwa 0339 l/min cm2 im Freiströmungsquerschnitt Für dieses spezielle Ausführungsbeispiel, bei dem Phosphoroxidchlorid und Sauerstoff in Verbindung mit Argon verwendet wird, enthält die reaktive Atmosphäre in optimaler Weise in Volumprozent etwa 75 bis etwa 97% Argon, etwa 100 bis zu etwa 8000 ppm Phosphoroxidchlorid und etwa 2 bis etwa 25% Sauerstoff; vorzugsweise jedoch etwa 75 bis etwa 85% Argon, etwa 200 bis etwa 5000 ppm Phosphoroxidchlorid und etwa 3 his etwa 20% Sauerstoff.
Nach Austritt der in der Prozeßkammer 18' behandelten Halbleiterscheiben gelangt der Halbleiter-Förderzug in und durch eine zweite Prozeßgasisolationszone 19', die zwischen den Grenzwänden 47A'und 46' angeordnet ist. und identisch mit der oben beschriebenen Prozeßgasisolationszone 16' ist so daß sich eine nähere Beschreibung erübrigt
Im allgemeinen ist der Druck PiS' in der Prozeßkammer 18' dem Druck P28A'in der Gaseinlaßkammer 28A'der Prozeßgasisolationszone 19' angepaßt, so daß keine Gasströmung hierzwischen oder eine Gasströmung von der Gaseinlaßkammer 28,4'in die Prozeßkammer 18' stattfinden kann.
Eine der grundlegenden Aufgaben der Prozeßgasisolationszone 19' liegt in der Anwendung eines neutralen Gases, um eine höchst wirksame Isolation zwischen Prozeßkammer 18' und Außenluft zu erzielen. Eine zweite ebenso grundlegende Funktion der Prozeßgasisolationszone 19' besteht im Aufheizen der Halbleiterscheiben unter der Wirkung der Heizwicklung 5'fl auf solche Temperaturen, die ausreichend sind, die in der Fremdatom-Oxiddünnschicht enthaltenen Fremdatome In den Halbleiter bei etwa 11000C durch Eintreiben eindiffundieren zu lassen.
Nach Austritt aus der Prozeßgasisolationszone 19' gelangt der Halbleiter-Förderzug in die Diffusionskammer 20', die zwischen den Grenzwänden 46' und 47'
angeordnet ist und in der eine Strömung eines neutralen Gases über den Zuführungsstutzen 72 und den Auslaßstutzen 73 vorhanden ist; wobei die Durchflußrate unterhalb von etwa 20 l/min, entsprechend einer Strömungsgeschwindigkeit von etwa 1,13 I/min cm3 im Freiströmungsquerschnitt, liegt Im allgemeinen wird die Atmosphäre in der Diffusionskammer 20' normalerweise aus einem tragen Gas, wie Stickstoff, Helium, Argon u. dgl. bestehen, wo solche Gase als Trägergas auch in der Pro-i.Bkammer 18' Verwendung finden. In der Regel ist die Diffusionskammer von ausreichender Länge, um in den Halbleiterscheiben die gewünschte Diffusioustiefe zu erhalten; im vorliegenden Ausführungsbeispiel etwa 33 cm. Nach Austritt der Halbleiterscheiben aus der Diffusionskammer 20' gelangen sie in und durch eine Pufferkammer 2Γ, die zwischen Grenzwand 47' und Grenzwand 48' angeordnet ist, um dann über einen Fördertisch in ein Ausgabe-Transportsystem zu gelangen. Die Pufferkammer 21' ist etwa 13 cm lang und wird mit einer neutralen Atmosphäre über den Gaszuführungsstutzen 51' beaufschlagt, wobei freigelassenen öffnung in die freie Atmosphäre ausströmen. Zusätzlich dient die Pufferkammer 21' zum Abkühlen der Substrate unterhalb einer kritischen Temperatur, um so eine ungewollte, verfälschende Abänderung der Substrate weitestgehend auszuschalten.
Da in der vorliegenden Vorrichtung in den verschiedenen Gaseinlaßkammern höhere Drücke herrschen, als in den Gasauslaßkammern 29 und 31' ist kein besonderes Gebläse erforderlich, um die Gase aus den Gasauslaßkammern 29' und 3Γ über die Isoliergas-Auslaßstutzen 37' und 37A' ausströmen zu lassen. Das aus den Gasauslaßkammern 29' und 31' ausströmende Isoliergas wird allein aufgrund der vorhandenen Gasströmung aus den Gaseinlaßkammern 28', 30' und 32' abgezogen. Jedoch kann, falls erforderlich, natürlich auch ein besonderes Gebläse von Fall zu Fall Anwendung Finden.
Nachstehende Tabelle V zeigt ein Beispie! für die in der oben beschriebenen Vorrichtung einzustellenden Arbeitsbedingungen.
Tabelle V Funktion Länge Atmo Gaszu Temp. Filmdicke
Kammer in cm sphäre fuhr in
l/min °C nm
Pufferkammer 38 Ar 4,0 Raumtemp.
15' Prozeßgasiso- 2,5 Ar 2,0
28' Iationszone
desgl. 2,5
29' desgl. 2,5 Ar 4,0
30' desgl. 2,5
31' desgl. 25 Ar 2,0
32' Vorheizkammer 65 Ar 5,0
17' Prozeßgas- 25
80Λ' isolationszone
desgl. 25 Ar 200
80S' desgl. 25 1050
8OC Fremdatom- 21 ArH-O2 1,3 1050
18' Oxid-Dünn
schichtbildung 1050
Prozeßgaszone 25 Ar 2,0 1050
28' mit Vorheizung 1050 +50
desgl. 2,5
29' desgl. 25 Ar 4,0
30' dföjgl. 25
31' desgl. 25 Ar 2,0
32' Diffusionskimmer 33 Ar 75
*0' Pufferkammer 12,5 Ar 2,0
21'
1100
1100
Raumtemp.
Zur Eintreibungsdiffusion wird im oben angeführten Verfahrensgang eine entsprechend dotierte SiO2-Dünnschicht verwendet Bei einer anderen Anordnung jedoch »läßt sich aber ebensogut auch das Halbleitermaterial direkt aus der Dampfphase dotieren. In diesem Falle könnte jeder zweckdienliche Dampf, bestehend z. B. aus Hydriden oder Oxidhalogenen, durch den Zuführungsst.utzen 41' eingelassen werden, wobei dann die Diffusion im betreffenden Halbleiter direkt in der Prozeßkammer 18' erfo.'££n würde. Hierbei besteht dann keine Erfordernis mehr, einen nachträglichen Eintreib-Diffusionsvorgang vorzusehen, so daß auch die Heizwicklungen 5'B in den Abschnitten 19' und 20' Reaktorröhre 3' entfallen können. Bei Dampf-Diffusion kann die Prozeßkammer 18' etwa 20 cm Ian£ sein, wobei die Halbleiterscheiben dann mit einer Geschwindigkeit
von etwa 25 cm/min transportiert werden sollten.'
Nachstehende Tabüls Vl gilt für eine Diffusions-Atmosphäre, die aus Argon besteht und etwa 0,1 Volumprozent Phosphin (PH3) enthält.
37 20 23 466 Gaszu 38
fuhr in
Tabelle VI Funktion 1/min Temp. Zonen
Kammer Länge Atmo 4,0
in cm sphäre 2,0 °C nm
Pufferkammer Raumtemp.
15' Prozeßgas- 12,5 Ar I
28' isolationszone 2,5 Ar 4,0
desgl.
29' desgl. 2,5 2,0
30' desgl. 2,5 Ar 5,0
31' desgl. 2,5
32' Vorheizkammer 2,5 Ar
17' Prozeßgas- 86 Ar 2
8Ο/Γ isolationszone 2,5 2
desgl. 200
80' desgl. 23 Ar 700
80S' desgl. 25 Ar 2,0
8OC Dampfdiffusion 25
18' Prozeßgas- 21 Ar-I-PH3
28' isolationszone 25 Ar 4,0
desgl.
29' desgl. 25 2,0
30' desgl. 25 Ar
31' desgl. 25 2,P
32' Abkühlung 25 Ar 750
20' Pufferkammer 33 Ar 750 1000
21' 12.5 Ar
700
200
Raumtemp.
Weiterhin soll nun eine kontinuierlich betriebene Verarbeitungsvorrichtung mit vier Verarbeitungsstufen im Zusammenhang mit Fig. 18A und 18B beschrieben werden. Eine derartige Vorrichtung läßt sich zum aufeinanderfolgend angewendeten Ätzen unter Dampfeinwirkung sowie Niederschlagen einander überlagerter Schichten, z. B. Epitaxieschichten, Nitrid-Schichten und Metailfilmen, auf Halbleiter-Substraten verwenden, ohne die Substrate zwischen den einzelnen Verfahrensschritten der freien Atmosphäre aussetzen zu müssen. In entsprechender Abänderung läßt sich diese Vorrichtung auch für aufeinanderfolgend angewendetes Ätzen unter Dampfeinwirkung und Ablagern einander überlagerter Schichten, z. B. Epitaxieschichten, Silicium-Oxidschichten und Metallfilmen, auf Halbleiter-Substraten verwenden, ohne daß auch in diesem Falle die Halbleiter-Substrate während der einzelnen Verfahrensschritte der freien Atmosphäre ausgesetzt werden müssen.
Aufgrund der Gleichheit in der Reaktorröhren-Ausführung für beide obengenannten Beispiele wird nachstehend nur eine einzige Reaktorröhren-Konfiguration näher beschrieben, wobei die speziellen Prozeßparameter getrennt für jedes Ausführungsbeispiel angegeben werden sollen. Bei dem in diesem Ausführungsbeispiel angewendeten Ätzen unter Dampfeinwirkung enthält die Äiz-Atmosphäre Wasserstoff mit einem Anteil von etwa 2 bis etwa 12 Volumprozent eines Wasserstoff-Halogens, wie z. B. Wasserstoff-Chlorid, Wasserstoff-Bromid, Wasserstoff-Fluorid und Wasserstoff-Jodid. Im speziellen Ausführungsbeispiel der hier verwendeten Ätz-Atmosphäre enthält der Wasserstoff etwa 6 Volumprozent Wasserstoff-Chiorid.
Die Epitaxieschicht-Aufwachs-Atmosphäre kann aus irgendeiner der bekannten, zu diesem Zweck geeigneten Zusammensetzungen bestehen. Es versteht sich fernerhin, daß die Epitaxieschichl-Aufdanipf-Atniosphäre Fremdatomanteile zur Festlegung des Leitfähigkeitstyps enthalten kann. In bevorzugter Weise lassen sich für die weiter unten beschriebenen speziellen Beispiele folgende Bestandteile für die die Epitaxieschicht bildende Atmosphäre angeben: Wasserstoff mit einem Anteil von etwa 0,1 bis etwa 1,0 Volumprozent Silicium-Tetra-Chlorid in Verbindung mit etwa 0,001 bis etwa 0,5 Volumprozent Arsin als Leitfähigkeitstyp bestimmender Fremdatomanteil. Bevorzugt ist jedoch in den Ausführungsbeispielen dem Wasserstoff 0,5 Volumprozent Silicium-Tetra-Chlorid und 0,05 Volumprozent Arsin beigemengt
Fernerhin wird als bevorzugte Nitrid-Atmosphäre eine solche verwendet, die Silan und Ammoniak im hierfür vorgesehenen Wasserstoffträgergas enthält Eine typische Zusammensetzung dieser Nitrid-Atmo-Sphäre kann in Wasserstoff Silan zwischen etwa 0,005 bis etwa 0,05 Volumprozent und Ammoniak zwischen etwa 0,05 bis etwa 0,5 Volumprozent enthalten. Eine bevorzugte, spezielle Mischung der verwendeten Nitrid-Atmosphäre enthält Wasserstoff mit 0,02 Volumprozent Silan und 02 Volumprozent Ammoniak.
Außerdem kann für den Oxidniederschlag aus der Dampfphase die oxidbildende Zusammensetzung in an sich bekannter Weise vorgenommen werden. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel jedoch kann die oxidbildende Atmosphäre aus einer Dreikomponentenmischung bestehen, worin die erste Komponente aus Wasserstoff, die zweite Komponente entweder aus Sauerstoff oder Kohlendioxid und die dritte Komponente entweder aus einem organischen Silikat bzw. einem
Siliciumhalogen oder aus einem Äthersilan bestehen kann. Eine typische bevorzugte Mischung dieser Oxidfüm bildenden Atmosphäre besteht aus Wasserstoff mit einer Beimengung von etwa 0,92 bis etwa 12 Volumprozent Silicium-Tetra-Chlorid und von etwa 0,4 bis etwa 0,6 Volumprozent Sauerstoff. Für das spezielle Beispiel im vorliegenden Fall besteht die Oxidschicht bildende Atmosphäre aus Wasserstoff, dem etwa 0,5 Volumprozent Silicium-Tetra-Chlorid und
etwa 1,0 Volumprozent Sauerstoff beigemengt sind.
Wie bereits im Zusammenhang mit den vorgehenden Beispielen beschrieben, wird ein Halbleiter-Förderzug 50, der sich aus im wesentlichen rechteckförmigen Halbleiter-Transportschlitten zusammensetzt, mittels eines Förder-Mechanismus 51 durch eine Quarz-Reaktorröhre 52 hindurch transportiert, die von den Hochfrr/;aenz-Heizwiclclungen 53, 53Λ, 53B und 53C umgeben ist, die ihrerseits einen Teil einer geeigneten Ofenkonstruktion üblicher Ausführung bilden.
Die Hochfrequdnz-Heizwicklungen 53, 53 A. 53B und 53Csind wassergekühlt Die Halbleiter-Transportschlitten bestehen aus geeignetem Material, wie Graphit, Kohle, Molybdän u. dgl. Selbstverständlich können die Halbleiter Transportschlitten auch aus anderen geeigneten Materialien bestehen, wenn diese nur mit dem Halbleiter verträglich und den Prozeßbedingungen gewachsen sind. Auf jeden Fall bestimmt das für die
Art der verwendeten Heizwicklungen, die in Verbindung mit der Resiktorröhre verwendet werden sollen. Werden z.B. Halbleiter-Transportschlitten aus Quarz verwendet, dann können die Heizwicklungen aus Widerstandsmaterial bestehen, wo hingegen bei Verwendung von Graphit die Anwendung von entweder Widerstandsspulen oder Induktions-Heizspulen vorzuziehen ist
Die hier verwendete Reaktorröhre hat ebenfalls einen rechteckigen Querschnitt mit einer lichten Höhe von etwa 33 mm und einer lichten Breite von 89 mm. Wie wf 'ter unten noch beschrieben, ist die Reaktorröhre 52 in geeignete Kammern unterteilt und besitzt eine Gesamtlänge von 264 cm.
Die in F i g. 18A und 18B gezeigte Reaktorröhre 52 ist so gestaltet, daß vorbehandelte Siiicium-Halbleiter 64 nacheinander durch Ätzen unter Dampfeinwirkung, gefolgt von aufeinanderfolgend angewendeten Aufdampfverfahren für Epitaxieschichten und Metallfilmen auf die Substrate, bearbeitet werden.
Grundsätzlich ist die Reaktorröhre 52 in folgende Kammern eingeteilt: eine Pufferkammer 69, eine erste fünfkammerige Prozeßgasisolationszone 70, eine Vorheizkammer 71, eine erste Prozeßkammer 71A eine erste dreikammerige Prozeßgasisolationszone 101, eine zweite Prozeßkammer 71B, eine zweite dreikammerige Prozeßgasisolationszone 103, eine Abkühlkammer 100, eine dritte Prozeßkammer 71C, eine dritte dreikammerige Prozeßgasisolationszone 104, eine Abkühlkammer 102, eine vierte Prozeßkammer 71D, eine Abkühlkammer T7C, eine zweite fünfkammerige Prozeßgasisolationszone 73 und eine Pufferkammer 77.
Die Pufferkammer 69 als Gaseinlaßkammer ist etwa 13 cm lang und liegt zwischen Grenzwand 78 und Grenzwand 79, wobei die Grenzwand 78 an ihrem unteren Ende einen Zwischenraum von etwa 0,6 mm zur Halbleiter-Oberfläche läßt Die Pufferkammer 69 stellt eine Eingangsbarriere gegenüber der Außenatmosphäre dar und steht unter dem Druck einer neutralen Schutzgas-Atmosphäre von etwa 6,8 Pa, die über einen Umfangsschlitz 80/4 eines unten geschlossenen Gaszuführungsstutzens 80 von etwa 5 mm lichter Weite eingelassen wird. Als Schutzgas wird träges Gas, wie ζ. B. Stickstoff, Helium, Argon, Formierungsgas u. dgL, zugeführt Ganz allgemein gesehen, kann jedoch für diese Verarbeitungsvorrichtung der Druck in der Pufferkammer 63 zu etwa 6,8 bis etwa 34 Pa gewählt werden; er liegt jedoch vorzugsweise zwischen etwa 6,8 und etwa 20 Pa.
Nach Verlassen der Pufferkammer 69 gelangen die Halbleiter-Transportschlitten in und durch die Prozeßgasisolationszone 70, die im übrigen vom gleichen Aufbau ist, wie die bereits oben beschriebenen fünfkammerigenProzeßgasisolationszonen.
Im einzelnen sind eine erste Gaseinlaßkammer 70/4, eine erste Gäsauslaßkämmer 7QB, eine zweite Gaseiniaßkammer 70C eine zweite Gasauslaßkammer 70Z? und eine dritte Gasauslaßkammer 7QE vorgesehen, wovon jede etwa 2,5 cm lang ist. Im allgemeinen werden auch hier die gleichen Druckbeziehungen, wie in den bereits oben beschriebenen Ausführungsbeispielen beibehalten; dies gilt ebenso für die vorgelagerte Pufferkammer 69, wie auch für die Vorheizkammer 71. Es bestehen also gleiche Strömungs- und Druckverhältnisse, wie sie oben bereits bei anderen Ausführungsbei spielen beschrieben sind.
Nach Verlassen der letzten Kammer der Prozeßgasschlitten in die Vorheizkammer 71, die unter entsprechendem Druck eines neutralen Gases und unter dem Einfluß der Heizwicklungen 53 zur Aufheizung der Halbleiterscheiben 64 auf die Prozeß-Temperaturen steht, z. B. im Bereich von etwa 1000 bis etwa 1300° C für Silicium und von etwa 350 bis etwa 9000C für Germanium. Die Vorheizkammer 71 befindet sich zwischen den Grenzwänden 81 und 91.
Normalerweise wird die Atmosphäre in der Vorheizkammer 71 so gewählt daß sie verträglich mit der Atmosphäre in der anschließenden ersten Prozeßkammer 71Λ ist die zwischen den Grenzwänden 91 und 79B liegt So kann z. B. die Schutzgas-Atmosphäre in der Vorheizkammer 71 nicht nur irgendeines der oben angegebenen tragen Gase enthalten, sondern kann auch Wasserstoff aufweisen, wenn dieses Gas als Komponente in der Atmosphäre der ersten Prozeßkammer 71/4 Verwendung finden sollte. Da nun im vorliegenden Falle Wasserstoff als eine Komponente im Prozeßgas in der ersten Prozeßkammer 71Λ Verwendung findet läßt sich ebensogut auch Wasserstoff als Schutzgas-Atmosphäre in der Vorheizkammer 71 anwenden, womit dann die Bedingung der Verträglichkeit der verwendeten Gase erfüllt ist Unter Betriebsbedingung strömt das Gas in der Vorheizkammer 71Λ vom Gasführungsstutzen 89 zum Auslaßstutzen 90. Die Schutzgas-Atmosphäre in der Vorheizkammer 71 kann allgemein unter einem Druck von etwa 6,8 bis etwa 340 Pa stehen, vorzugsweise aber zwischen etwa 14,5 bis etwa 34 Pa. Es versteht sich, daß der Druck P 71 in der Vorhetzkammer 71 auf einem geringeren Wert gehalten wird, als der Druck .P70.E in der unmittelbar vorhergehenden Gaseinlaßkamiiier 70£der Prozeßgasisolationszone 70. Auch hier wiederum sind die Druckverhältnisse derart, daß entweder keine oder aber eine Strömung von der Gaseinlaßkammer 7OE in die Vorheizkammer 71 stattfindet
Die Halbleiter-Transportschlitten wandern aus der Vorheizkammer 71 durch die erste Prozeßkammer 71A wo eine im wesentlichen ruhende Atmosphäre herrscht indem das Prozeßgas vom Gaszuführungsstutzen 89 zum Auslaßstutzen 80 entsprechend langsam strömt Die Durchflußrate ist nicht größer als etwa 15 l/min und liegt vorzugsweise im Bereich von etwa 5 bis etwa 10 l/min. Ganz allgemein kann in der ersten Prozeßkammer 71/4 ein Drück zwischen etwa 6,8 bis etwa 34 Pa herrschen.
Das Ätzgas z. B. kann aus Wasserstoff bestehen, dem etwa 2 bis etwa 12 Volumprozent Wasserstoff-Halogen,
wie ζ. B. Wasserstoff-Chlorid, Wasserstoff-Bromid, Wasserstoff-Fluöfid und Wasserstoff-Jodid beigemengt ist. Im bevorzugten Ausführungsbeispiel besteht das Halogen in der Ätz-Atmosphäre aus Wasserstoff-Chlorid. Die mit einer Durchflußrate von etwa 6 bis etwa 12 l/min strömende, die Ätz-Atmosphäre darstellende Gasmischung besteht also aus Wasserstoff, dem etwa 2 bis 12 Volumprozent Wasserstoff-Chlorid beigemengt ist.
Von der ersten Prozeßkammer 7iA gelangen die weitertransportierten Halbleiter-Transportschlitten in und durch eine Prozeßgasisolationszone 101, die aus drei Einzelkammern 101-4, 1015, 101C besteht und im übrigen vollständig mit den bereits oben beschriebenen identisch ist. Jedoch ist zu bemerken, daß diese Prozeßgasisolationszone 101 unter dem Einfluß einer Heizwicklung 53/4 steht, die sich auch noch über die benachbarte zweite Prozeßkammer 715 erstreckt Die hierdurch erzielte Aufheizung der Halbleiterscheiben dient zur Vorbereiten" suf di? närhstp Pro/eßstufe. Anstelle dieser dreikammerigen Prozeßgasisolationszone kann, falls erforderlich, ebensogut auch eine fünfkammerige Prozeßgasisolationszone verwendet werden.
Unter der Wirkung der Heizwicklung 53Λ werden die Silicium-Halbleiterscheiben auf eine zwischen etwa 950 bis etwa 1350° C liegende Temperatur gehalten, vorzugsweise aber auf eine solche, die etwa zwischen 1050 bis etwa 1250°C liegt; für Germanium-Halbleiterscheiben wäre im allgemeinen ein Temperaturbereich von 600 bis etwa 920° C, vorzugsweise aber ein solcher zwischen etwa 890 bis etwa 910° C vorzusehen.
Nach Austreten aus der Prozeßgasisolationszone 101 gelangen die Halbleiterscheiben in die zweite Prozeßkammer 715, die zwischen den Grenzwänden 815 und 79C angeordnet ist. Die Prozeßkammer 715 ist etwa 20 cm lang. Hierin werden die Halbleiterscheiben 64 einer im wesentlichen ruhenden Atmosphäre ausgesetzt, die aus einem Ep;*axieschicht bildenden Gas besteht und langsam vom Gaszuführungsstutzen 89 zum Auslaßstutzen 90 mit einer Durchflußrate von etwa 4 bis etwa 25 l/min strömt. Das Epitaxieschicht bildende Gas kann von an sich bekannte- Zusammensetzung sein.
In einer Anwendungsart kann diese Gasmischung aus Wasserstoff mit einer Komponente, gebildet aus einer Halogen-Verbindung mit geeigneter Halbleitersubstanz, wie z. B. Silicium-Tetra-Chlorid, bestehen. Diese Gasmischung wird über die Halbleiterscheiben, wie z. B. im vorliegenden Fall Silicium-Scheiben, bei vorgegebener Temperatur und während eines ausreichend langen Zeitabschnittes geleitet, so daß jeweils eine Epitaxieschicht auf den Halbleiterscheiben aufwachsen kann. Die die Epitaxieschicht bildende Atmosphäre besteht aus einem sich zersetzenden Dampf, enthaltend die gleiche Halbleiter-Substanz wie die für die Halbleiterscheiben verwendete, auf die die Epitaxieschicht aufgewachsen werden soIL Die Begriffe »thermisch zersetzbar«, »thermische Zersetzung«, und in Verbindung hiermit Niederschlag eines Zersetzungs-Produkts, wie sie hier Verwendung finden, sollen andeuten, daß es sich hierbei um einen Wärme-Crack-Vorgang handelt, wie z.B. Zersetzung von Silicium-Tetra-Chlorid mit Freisetzung der Silicium-Atome durch Temperatureinwirkung allein und Hochtemperatur-Reaktionen, wo unter Einwirkung der Hochtemperatur eine Wechselwirkung zwischen verschiedenen Stoffen stattfindet mit dem Ergebnis, daß spezielle Stoffe oder Atome freigesetzt werden, wie es unter anderem bei der Reduktion von Silicium-Tetra-Chlorid oder Trichlorsilart durch Wasserstoff geschieht. Auch hier wiederum kann vorgesehen sein, daß die die Epitaxieschicht bildende Atmosphäre einen einen Leitfähigkeitstyp bestimmenden Flemdatomanteil enthält, der aus der Gruppe IHB und VB des periodischen Systems in Form der Verbindungen, wie z. B. Arsin, Phosphin, Antimon-Wasserstoff, Diboran u. dgl. ausgewählt ist Nach Verlassen der zweiten Prozeßkammer 715
ίο gelangen die Halbleiter-Transportschlitten mit den Halbleiterscheiben 64 in und durch die dreikammerige Prozeßgasisolationszone 103, die aus den drei Einzelkammern 103/4, 1035, 103C besteht und wiederum identisch mit den oben beschriebenen ist, so daß sich auch hier eine nähere Beschreibung erübrigt Jedoch ist zu beachten, daß mit dem Eintreten der Halbleiterscheiben in diese Prozeßgasisolationszone gleichzeitig die Einflußzone der Heizwicklung 53Λ aufhört so daß die Halbleiterscheiben abkühlen können und solche Temperaturen einnehmen, wie sie im darauffolgenden Verfahrensschritt Anwendung finden.
Nach Austreten aus der zwischen den Grenzwänden 96 und 96Λ liegenden Abkühlkammer 100 gelangen die Halbleiterscheiben wiederum in die Einflußzone einer Hochfrequenz-Heizwicklung 535, wenn sie durch die dritte Prozeßkammer 71C zwischen den Grenzwänden 96Λ und 79D transportiert werden, in der wiederum eine im wesentlichen ruhende Atmosphäre, bestehend aus einem geeigneten Prozeßgas, vorherrscht. Dieses Prozeßgas gelangt durch den Gaszuführungsstutzen 89 in diese Kammer und wird durch den Auslaßstutzen 90 abgezogen, wobei die Durchflußrate nicht größer ist als etwa 15 l/min, vorzugsweise aber im Bereich zwischen etwa 6 bis etwa 14 l/min liegt Die Länge der dritten Prozeßkammer 71C ist für beide Anwendungsfälle in Tabelle VII angegeben. Im allgemeinen entspricht unabhängig von der angewendeten Prozeß-Atmosphäre, der Druck in der dritten Prozeßkammer 71C einem Wert, der zwischen etwa 6,8 bis etwa 340 Pa liegt, vorzugsweise aber zwischen etwa 13,5 bis etwa 34 Pa.
Die dritte Prozeßkammer 71 Ckann nun entweder mit einer Silicium-Nitrid-Schicht bildenden Atmosphäre oder mit einer Silicium-Oxid-Schicht bildenden Atmosphäre beaufschlagt werden.
Die Nitridierungs-Atmosphäre kann aus Silan und Ammoniak in Verbindung mit Wasserstoff als Trägergas hierfür bestehen. Diese reaktive Atmosphäre besteht in einer kontinuierlichen Gasströmung vom Zuführungsstutzen 89 zum Auslaßstutzen 90 bei einer
Durchflußrate, die nicht größer ist als etwa 20 l/min bei einer Strömungsgeschwindigkeit von etwa 1,131/ min cm2 im freien Kammerquerschnitt Ganz allgemein gesehen ist die Durchflußrate ausreichend, um eine im wesentlichen konstante Konzentration der reaktiven Gaskomponenten in der ersten Prozeßkammer 71Λ in einem Druckbereich von etwa 6,8 bis etwa 340Pa, vorzugsweise aber zwischen etwa 13,5 bis etwa 34 Pa, aufrechtzuerhalten. Eine typische Zusammensetzung der Nitridierungs-Atmosphäre besteht aus etwa 0,005 bis etwa 0,05 Volumprozent Silan und aus etwa 0,005 bis etwa 0,5 Volumprozent Ammoniak in 101 Wasserstoff. Eine spezielle Mischung dieser Nitridierungs-Atmosphäre, wie sie im speziellen Ausfuhrungsbeispiel verwendet ist, besteht aus 0,02 Volumprozent Silan, 0,2 Volumprozent Ammoniak auf 101 Wasserstoff.
Unter Anwendung dieser bevorzugten speziellen Nitridierungs-Atmosphäre wird ein Silidum-Nitrid-FSin auf der Halbleiter-Oberfläche niedergeschlagen, indem
eine Reaktion von Silan und Ammoniak unter Einwirkung von Überschuß-Stickstoff stattfindet, wodurch eine vorzeitige Zersetzung dei Silans verhindert wird. Die Reaktion findet vorzugsweise an der t ialbleiter-Oberfläche statt, die auf eine Temperatur im Bereich von etwa 700° C bis etwa 11250C aufgeheizt ist, vorzugsweise aber zwischen etwa 800 bis etv/a 1100° C liegt. Obgleich hier eine spezielle Prozeß-Atmosphäre angegeben worden ist, versteht es sich von selbst, daß verschiedene Nitridierungs-Atmosphären in der Pro- ι ο zeßkammer angewendet werden können.
So kann z. B. die Nitridierungs-Atmosphäre ein träges Trägergas, vorzugsweise Stickstoff enthalten, das mit Ammoniak und einem Silicium-Halogen, wie z. B. Silicium-Tetra-Chlorid, in geeigneten Anteilen versetzt ist. Unter Betriebsbedingungen wird diese Atmosphäre dann in die dritte Prozeßkammer 71C unterhalb der reaktiven Temperaturen, z. B. der zwischen Silicium-Halogen mit Ammoniak eingegeben, so daß die Reaktion zwischen Silicium-Halogen und Ammoniak nur an der gebeizten Oberfläche der Substrate stattfindet, unr" damit ein Silicium-Nitrid-Filn auf die Substrat-Oberfläche niedergeschlagen wird.
Weiterhin kann die Nitridierungs-Atmosphäre aus Silan, Ammoniak und Sauerstoff bestehen, um so einen amorphen Film von Silicium-Nitrid mit Silicium-Oxid gemischt auf die Substrate niederzuschlagen. Diese zusammengesetzte, filmbildende Atmosphäre wird außerhalb der Reaktorröhre 52 gemischt und vorgeheizt, und zwar auf Temperaturen, die unterhalb des V/ertes liegen, der für die Reaktion zwischen Silan, Ammoniak und Sauerstoff maßgebend ist In der dritten Prozeßkammer 71C sind die Substrate auf die Verarbeitungs-Temperaturen aufgeheizt Im allgemeinen werden die Halbleiter oder Substrate 64 auf eine derartige Temperatur aufgeheizt, die die Reaktion zwischen Silan, Ammoniak und Sauerstoff einleitet, so daß eine Zersetzung des Silans und die darauffolgende Nitridierung und Oxidierung des dabei freigesetzten Siliciums einsetzt
Eine andere Nitridierungs-Atmosphäre, die in diesem Ausführungsbeispiel Verwendung finden kann, enthält eine Dreikomponenten-Mischung von Silan, Ammoniak und einem Stickstoff-Oxid, so daß Silicium-Oxid-Nitridfilme auf der jeweiligen Halbleiter-Oberfläche niedergeschlagen werden, indem eine Reaktion zwischen Silan, Ammoniak und dem Stickstoff-Oxid bei erhöhter Temperatur einsetzt Hier ebenfalls werden die Komponenten außerhalb der Reaktorröhre 52 gemischt und auf Werte unterhalb der Reaktionstemperaturen vorgeheizt
Für den Oxidschicht-Niederschlag wird Wasserstoff mit einem Anteil eines den Filmniederschlag bewirkenden Gases durch den Gaszuführungsstutzen 89 der Prozeßkammer zugeführt und über den Auslaßstutzen 90 mit einer Durchflußrate abgeführt, die nicht größer ist als etwa 20 l/min und mit einer Strömungsgeschwindigkeit von etwa 1,131/min cm2 im freien Kammerquerschnitt, wobei die Durchflußrate vorzugsweise aber zwischen etwa 8 bis etwa 12 I/min liegt, so daß der Druck in der Kammer nicht den Wert von 340 Pa übersteigt, vorzugsweise aber zwischen etwa 6,8 bis etwa 34Pa liegt Ganz allgemein gesehen, reicht die Durchflußrate aus, um eine im wesentlichen konstante Konzentration des Wasserstoffs und des filmbildenden Gases beizubehalten. Verschiedene filmbildende Gase können in der dritten Prozeßkainnier 71C Anwendung finden.
So kann z. B. die filmbildende Atmosphäre ein Metall-Halogen eines glasbildenden Metalls aus der Gruppe III, IV und V des periodischen Systems der Elemente allein oder zusammen mit Ozon enthalten. Alternativ hierzu kann auch ein organisches Siloxan in Verbindung mit einem trägen Trägergas, wie z. B. Stickstoff, Anwendung finden, indem, falls «"wünscht, ein Oxidationsverfahrensschritt nach Beendigung des Filmniederschlags angeschlossen wird, um Silicium-Carbid auszuscheiden, das sich während des Filmniederschlags gebildet haben kann. Außerdem kann die filmbildende Atmosphäre ein träges Gas mit Wasserdampf-Zusatz enthalten, dem ein verflüchtigbares und hydrolisierbares Halogen eines glasbildenden Metalls, ausgewählt aus der Gruppe III, IV und V des periodischen Systems der Elemente zugesetzt ist Im bevorzugten Ausführungsbeispiel des hier beschriebe nen speziellen Anwendungsfalles kann die filmbildende Atmosphäre aus einer Dreikomponenten-Mischung bestehen, worin die erste Komponente durch Wasserstoff, die zweite Komponente entweder durch Sauerstoff oder Kohlendioxid und die dritte Komponente entweder durch ein organisches Silikat ein Silicium-Halogen oder ein Äthersilan dargestellt ist Eine typische Mischung dieser filmbildenden Atmosphäre enthält etwa 92 bis etwa 99 Volumprozent Wasserstoff, etwa 0,92 bis etwa 1,2 Volumprozent Silicium-Tetra-Chlorid und etwa 0,4 bis etwa 0,6 Volumprozent Sauerstoff.
Enthält die filmbildende Atmosphäre Ozon, dann wird ein dampfförmiges Halogen eines glasbildenden Metalls aus der Gruppe III, IV und V des periodischen Systems der Elemente verwendet; im wesentlichen jedoch kann jedes Metall-Halogen hieraus angewendet werden, wobei das speziell gewählte Metall zumindest teilweise schon dadurch festgelegt ist, daß spezifische Dünnfilm-Charakteristiken gefordert werden. Unter Betrieb werden die Reaktionsstoffe wie Silicium-Tetra-Chlorid und Ozon vorzugsweise in der verdünnten Dampfphase der Reaktionszone zugeführt Da das Ozon in kommerziell zur Verfügung stehenden Ozonisatoren gebildet wird, wird die sich ergebende Mischung von Sauerstoff und Ozon direkt in die dritte Prozeßkammer 71C eingegeben. Das Silicium-Metall-Halogen läßt sich verdünnen, indem Argon oder ein anderes träges Gas hiermit in Kontakt gebracht wird, z. B. durch Blase > von Argon durch flüssiges Silicium-Chlorid.
Die in der Abkühlkammer 100 verwendete Atmosphäre besteht im Falle der Anwendung von Sauerstoff und Ozon in der dritten Prozeßkammer 71C aus einem neutralen Gas, wie z. B. Stickstoff, Helium, Argon u. dgL, vorzugsweise aber vom gleichen Trägergas, wie es in der dritten Prozeßkammer 71C angewendet wird. Das gleiche gilt, wenn die filmbildende Atmosphäre aus einem tragen Gas, Wasserdampf und einem verflüchtigbaren, hydrolisierbaren Halogen eines glasbildenden Metalls, gewählt aus der Gruppe HI, IV und V des periodischen Systems der Elemente, besteht Es gibt eine relativ große Anzahl von Substanzen, die zur Erzeugung von glasartigen oder glasähnlichen Filmen zur Verfügung stehen; z. B. lassen sich so Halogene der Gruppe-rV-Metalle verwenden, ebenso wie Halogene von Metallen der Gruppe III, wie Bor, Aluminium, Gallium und Indium. Von den Metallen der Gruppe V lassen sich die Halogene von Phosphor, Arsen und Zinn ebenfalls verwenden; schließlich sind außerdem noch Legierungen der angegebenen Stoffe anwendbar. Es sei jedoch darauf hingewiesen, da£ der Begriff Halogen in breitestem Sinne verstanden sein soll, so daß nicht nur
Halogensalze von Metallen, sondern auch Halogen enthaltende Verbindungen, wie kovalente Verbindungen, vertreten durch Silicium- und Germanium-Tetra-Chlorid oder -Tetra- Bromid, darunter fallen können.
Außerdem wird eine neutrale Atmosphäre in der Abkühlkammer 100 angewendet, wenn der Niederschlag eines Silicium-Oxids-Films durch pyrolitische Zersetzung organischer Siloxane oder Reduktion einer gasförmigen Halbleiter-Verbindung in der Nähe des Halbleiters erfolgt Ganz allgemein gesagt, läßt sich die gleiche Steuerung der Prozeßparameter, wie oben beschrieben, auch für die Steuerung der Dünnfilmbiidung in der zweiten Prozeßkammer 71B anwenden.
Die Halbleiter-Substrate werden also durch die Dämpfe ohier organischen Siloxan-Verbindung bei Temperaturen unterhalb des Schmelzpunktes des Halbleiters, aber oberhalb der Zersetzungs-Temperatur der Siloxan-Verbindung hindurchgeführt, so daß eine reaküonsirägc, fcstvcrwachscnc Schicht von Silicium dioxid auf der Substratoberfläche gebildet wird. Die Siloxane enthalten eine große Gruppe organischer Abkömmlinge des Siliciums, aus denen Siliciumdioxid durch thermische Zersetzung zu erhalten ist Die Substanzen lassen sich sozusagen vom Silicium-Halogen ableiten, wie z. B. Silicium-Tetra-Chlorid, und zwar durch Ersatz des Halogens durch eine Oxy-Gruppe, mit allgemeiner Struktur Si—O —R, worin R Alkyl, Aryl, Alkaryl oder Mischungen hiervon sein kann. Beispiele derartiger Verbindungen sind: Tetra-Epoxysilan, Äthyltriepoxysilan, Amyldiepoxysilan, Vinyldiepoxysilan, Phenyldiepoxysilan, Dimethyldiepoxysilan, Diphenoldiepoxysilan, Dimethyldiepoxysilan, Äthylsilikat Methylsilikat u. dgl.
Nach Austritt aus der dritten Prozeßkammer 71C gelangen die Halbleiter-Transportschlitten wieder in eine dreikammerige Prozeßgasisolationszone 104 mit den Einzelkammern 104/4, 104B, 104C, die mit den bereits beschriebenen voll identisch ist so daß sich ein näheres Eingehen hierauf erübrigt Auch hier wiederum gelangen die Halbleiter mit dem Eintritt in die Prozeßgasisolationszone 104 aus der Einwirkungszone der Heizwicklung 535, so daß die Halbleiter abgekühlt werden. Die Abkühlung ist derart daß nach Durchgang durch eine zweite Abkühlungskammer 102 die Halbleiterscheiben für den Niederschlag eines Metallfilms auf ihre Oberfläche konditioniert sind; d. h. bei Silicium-Halbleitern muß der Temperaturbereich zwischen etwa 250 bis 7500C liegen, vorzugsweise aber im Bereich von etwa 300 bis etwa 5500C.
Von der Abkühlungskammer 102 gelangen die Halbleiterscheiben 64 in die vierte Prozeßkammer 71D, die zwischen den Grenzwänden 81/? und 79E liegt und ebenfalls unter dem Einfluß einer Heizwicklung 53C steht. Sie dient zur Metallplattierung und ist etwa 20 cm lang. Hierin sind die Halbleiterscheiben 64 einer im wesentlichen ruhenden Atmosphäre unterworfen, die sich aus Wasserstoff und einem Metall-Halogen zusammensetzt, wie z. B. Molybdän-Pentachlorid. Die Durchflußrate vom Gaszuführungsstutzen 89 zum Auslaßstutzen 90 beträgt etwa 1 bis etwa 15 l/min.
Das Metall des Metall-Halogens besitzt einen spezifischen Widerstand, der geringer ist als etwa 100 uilcm bei 180C. Selbstverständlich lassen sich auch hier wiederum verschiedene Metallplattierungs-Atmo-Sphären anwenden.
In typischer Weise läßt sich das Metall auf dem Substrat durch pyrolilische Zersetzung niederschlagen, indem übliche zersetzbare Plattierungs-Metallverbindungen Verwendung finden, wie z. B. Carbonil, Nitroxyl, Hydride, Alkyle, Halogene u. dgL, wie sie sich aus der Dampfphase auf die Substrat-Oberfläche aus den wärmezersetzbaren Verbindungen ablagern. Bezeichnende Verbindungen für den Carboniltyp sind: Nickel, Eisen, Chrom, Molybdän, Kobalt Repräsentative Nitroxyle sind Nickel- und Kupferhydioxyle. Hydrid-Verbindungen solcher Metalle sind beispielsweise Antimon-Hydrid, Penta-Hydrid; wohingegen ein Metall-Alkyl in typischer Weise Aluminium- und Magnesiumalkyl sein kann. Beispiele für Halogene sind Chromylchlorid, Osmtumcarbonyl, Bromid u. dgL
Zur pyrolitischen Zersetzung lassen sich die niederzuschlagenden Metalle in die Reaktorröhre als gasförmige MetafJ-Carbonyle oder verdampfte Lösungen hiervon eingeben, nachdem eine Vorheizung dieser Gas oder Dämpfe auf Temperaturen, die den Zersetzungs-Temperaturen entsprechen, stattgefunden hat Die vorgenCiztcn, inctSiiisCiien τ crvinuUiigen zersetzen siCu tiuCti Kontakt mit den geheizten Substraten an der Oberfläche dieser Substrate, um das Metall freizugeben, das sich hierauf niederschlagen solL Für jede wärmezersetzbare Metallplattierungs-Verbindung ist eine Temperatur vorgegeben, bei welcher die Zersetzung stattfindet So kann z. B. die Zersetzung langsam bei einer geringeren Temperatur stattfinden oder bei Dämpfen erhöhter Temperatur im dafür speziellen Bereich. So zersetzt sich Nickel-Carbonyl vollständig in einem Temperaturbereich von etwa 1900C bis etwa 2100C wohingegen eine langsame Zersetzung bereits bei etwa 800C einsetzt, und sich diese Zersetzung dann während der Zeit der Aufheizung auf eine Temperatur zwischen etwa 960C bis etwa 195° C fortsetzt. Im allgemeinen zersetzt sich eine große Anzahl von Metall-Carbonylen und -Hydriden in einem Temperaturbereich von etwa 175° C bis etwa 2800C, wie es für den vorliegenden Fall zweckdienlich sein kann.
Im bevorzugten Ausführungsbeispiel, wie es speziell hier Verwendung findet enthält die Metallplattierungs-Atmosphäre eine Dreikomponentengasmischung, bei der die erste Komponente aus Wasserstoff, die zweite Komponente aus Argon und die dritte Komponente aus einem Halogen des Plattierungsmetalls besteht dessen spezifischer Widerstand geringer als etwa 100 μΩαη ist:
wie z. B. Wolfram-Pentachlorid und speziell Molybdän-Pentachlorid. Eine typische Mischung dieser Metallplattierungs-Atmosphäre ergibt sich in einer Strömung von 6 I Wasserstoff pro Minute, 3 I Argon pro Minute mit etwa 6 Volumprozent Molybdän-Pentachlorid auf 9 I.
Im hier beschriebenen Prozeß wird die Metallplattierungs-Atmosphäre z. B. Molybdän-Pentachlorid, Argon und Wasserstoff außerhalb der Reakiorröhre 52 aufgeheizt und dann erst hierin eingelassen.
Nach Durchgang der Halbleiter-Substrate durch die vierte Prozeßkammer 71D gelangen die Halbleiterscheiben durch die Prozeßgasisolationszone 73 mit den Einzelkammern 73Λ. 73ß, 73C 73D, 73E, die wiederum in ihrem Aufbau den vorher beschriebenen Prozeßgasisolationszonen gleicht, so daß hier keine nähere Erläuterung erforderlich ist Während des Durchgangs durch diese Prozeßgasisolationszone 73 werden die Halbleiter-Transportschlitten und die darauf befindlichen Halbleiterscheiben auf Raumtemperatur abgekühlt, bis sie in die Pufferkammer 77 mit den Grenzwänden 81A bis 78/4 gelangen, von wo sie dann über einen Fördertisch 98 auf eine Transport-Vorrichtung 99 gebracht werden, um die Verarbeitungsvorrichtung zu verlassen. In der nachstehend gebrachten
47 20 23 VII Tabelle Kammerlänge in cm Oxidierung 20 20 466 I 2 f. 2 300 I 'S
Kammer Nitridierung 2,5 48 j 2 «' I
Tabelle VII sind die Dimensionen der verschiedenen 2,5 ft 2 550 I y ι
Kammern in der Reaktorröhre nach F i g, 18 zusammen
gefaßt.		 69 12 12 in Ar + H + MoCU 9 550 + 150 I 4 4 150 1
Tabelle 7OA 2,5 2,5 15 Kammer Kammerlänge in cm Oxidierung §
Nitridierung §		 Ar <3
verschiedene Parameter eines speziellen Betriebssystems für Dampfätzüng, gefolgt von Nieder- $
70ß 2,5 23 20 104S 2,5 23 § Ar 2 einer Epitaxieschicht, eines Oxid' Und Metalifilrns auf Silicium-Scheiben, die ebenfalls mit einer j
Kammer 7OC 23 23 6,0 104 C 6,0 6,0 1 Geschwindigkeit von 2,5 cm/min durch das System transportiert werden. |
70D 2,5 2,5 102 15 15 I Ar
7OE 2,5 2,5 r. Atmo 71D 20 20 I
69 71 35 35 sphäre 77C 35 45 1 Ar
7OA 71A 10 10 N2 73A 2,5 23 I Ar
70ß 101A 2.5 N2 73ß 23 23 I
7OC 101ß 2,5 73C 2,5 23 I 90Π625.ί"ί I
I
7OD 101C 2,5 N2 73 D 2,5 2J5 |
7OE 71ß 20 73 E 2,5 2,5 I
71 103A 5,0 H2 77 12 12 I
71A 103ß 2.5 H2 I
101A 103C 5.0 HCl+ H2
101ß lOOA 15 Um die Verfahrensschritte des Systems zu erläutern, |
101C 71C 25 H2 sind in der nachfolgenden Tabelle VIII die verschiede- |
71ß 104A 6.0 nen Prozeßparameter aufgeführt, und zwar für ein |
103 A 104ß VIII spezielles Betriebssystem zur Ätzung unter Dampfein- |
103S 104C Aufgabe wirkung, gefolgt von abwechselnd aufeinanderfolgen- |
103C 102 H2 den Niederschlägen von Epitaxieschichten, Nitrid- f
100 71D Puffer schichten und Metallfilmen auf Silicium-Halbleiterschei- B
71C nc Prozeßgasisolation N2 ben, die auf Halbleiter-Transportschlitten 50 mit einer f
104 A 73A desgl. Geschwindigkeit von 2,5 cm/min durch die Verarbei- |
73ß desgl. tungsvorrichtung transportiert werden. |
73 C desgl. I
73 D desgl. Gaszufuhr Temp. Hlmdicke &
73 E Vorheizung in l/min °C nm κ
if
77 Dampfätzung 4 Raumtemp. |
Tabelle IX zeigt Prozeßgasisolation 2 J 1
schlag desgl.
desgl. 4 I I
Epitaxieauftrag I
Prozeßgasisolation ίο * j
desgl. 2 1200 i
desgl. 10 1200 -12000
Abkühlung
Nitridierung 10
Prozeßgasisolation
desgl.
desgl. iisHj 10 1200 +5 000
Abkühlung
Metallisierung 8 ' i
Abkühlung
Prozeßgasisolation 4 850 !
desgl, N2 + NH3+SiH4 10 850 + 200 \
desgl.
desgl. N2
desgl,
Halbleiterauslaß Ar
50
Tabelle IX
Kammer Aufgabe
69 Pufferung
70/4 Prozeßgasisolation
70S desgl.
7OC desgl.
7OD desgl.
70 £ desgl.
71 Vorheizung 71Λ Dampf ätzung 101/4 Prozeßgasisolation
101 θ desgl.
101C desgl.
715 Epitaxieauftrag
103Λ Prozeßgasisolation
1035 desgl.
103C desgl.
100 Abkühlung
71C Oxidierung
104/1 Prozeßgasisolation
1045 desgl.
104C desgl.
102 Abkühlung
71D Metallisierung
77C Abkühlung
73Λ Prozeßgasisolation
735 desgl.
73C desgl.
73D desgl.
73£ desgl.
77 Halbleiterauslaß
Atmosphäre Gaszufuhr Temp, l/min -C
Filmdicke nm
N2 N2
N2
H3 H2 H2+ HCl
H2
H2
H2
H2+ SiCU+O2
H2
H2
Ar+H2+ MoCl5
Ar
Ar
Ar
Ar Ar. 10
10
10
H3 + SiCIi + AsH3 10
4
10
Raumtemp.
1200 1200
1200
800 800
-12
+ 5
+
550
550 + 15G
250
100
Einzelstufen- und Vierstufen-Prozesse in Anwendung zur Dampfätzung, zur thermischen Oxidation, zur Oxidierung oder zur Nitridierung, zum Metall-Niederebenso wie sich auch verschiedene Zweistufen- oder Dreistufen-Prozesse anwenden lassen. Die verwendeten Pufferkammern hängen von den speziellen Prozessen
schlag, zur Epitaxie und/oder zur Diffusion sind oben 40 ab, für die das System ausgelegt sein soll, wobei dann
beschrieben. Es lassen sich jedoch ohne weiteres auch andere Einzel- und Vierstufen-Prozesse anwenden, auch verschiedene Vorheiz- oder Abkühlzonen hinzugefügt werden können, falls dies erforderlich sein sollte.
Hierzu 8 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

Patentansprüche:
1. Vorrichtung zur kontinuierlichen Bearbeitung von Halbleitermaterial mit mindestens einer jeweils über einen Einlaßstutzen mit einem einer Bearbeitungsstufe entsprechenden Prozeßgas beschickten Prozeßkammer, mit einem in Längsrichtung durch die gesamte Vorrichtung geführten Halbleitertransportzug zur kontinuierlichen Beschickung der Prozeßkammer bzw. Prozeßkammern mit dem Halbleitermaterial, sowie mit einer oder mehreren Prozeßgasisolationszonen, die in Richtung des Halbleitertransportweges die Prozeßkammern voneinander trennen, durch Transportwegöffhungen aufweisende Endwände gegen die Prozeßkammern begrenzt sind und jeweils einen Isoliergas-Zuführungsstutzen und eine Isoliergasaustrittsöffhung für ein Isoliergas aufweisen, welches zur Verhinderung tier OürchRiischuitg unterschiedlicher Prozeß^sse durch die jeweilige Prozeßgasisolationszone strömt, dadurch gekennzeichnet, daß der Isoliergas-Zuführungsstutzen (11) jeder Prozeßgasisolalionszone (1; 92; 80'; 101; 103; 104) in eine mittlere Gaseinlaßkammer (7; 925; 805'; XOlB; 103B; 1MB) führt, die in Richtung des Halbleitertransportweges (50) zwischen zwei jeweils eine Isoliergasaustrittsfiffnung (12, 13) aufweisenden Gasauslaßkammern (3,9; 92/4.92QE0A'. 8OC; 101Λ, 101C; 103Λ, 103C; 104/1,104Qanf.»ordnet ist, daß jede Gaseinlaßkammer mit den beiden angrenzenden Gasauslaßkammern über vom Halbieitertransportzug durchsetzte Isoliergasdurchtrittsöffnungen in Kammertrennwänden (6; 97,97A) strömungsmäL«g verbunden ist, daß die Isoliergasdurchtrittsöffnungen in den Kammertrennwänden größer sind als die Halbleitertransportzug-Durchlaßöffnungen in den Endwänden (5; 96, 96/1; 38', 38/1'; 79B, 81B; 79C. 96) der Prozeßgasisolationszonen, daß das zu bearbeitende Halbleitermaterial im Halbleitertransportzug derart untergebracht ist, daß die Oberfläche des zu bearbeitenden Halbleitermaterials bündig mit der Oberfläche des Halbleitertransportzugs ist, so daß bei über die Kammertrennwände und die Endwände erfolgendem Gasdurchtritt die vorgegebenen Druckverhältnisse beibehaltbar sind.
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Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4048955A (en) * 1975-09-02 1977-09-20 Texas Instruments Incorporated Continuous chemical vapor deposition reactor
DE2830589C2 (de) * 1978-07-12 1985-04-18 Ibm Deutschland Gmbh, 7000 Stuttgart Durchlaufofen zum Prozessieren von Halbleiterplättchen
WO1983000773A1 (en) * 1979-02-27 1983-03-03 Takao Nozaki Method of producing semiconductor devices
JPS5862489A (ja) * 1981-10-07 1983-04-13 株式会社日立製作所 ソフトランデイング装置
US4485125A (en) * 1982-03-19 1984-11-27 Energy Conversion Devices, Inc. Method for continuously producing tandem amorphous photovoltaic cells
US4477718A (en) * 1983-01-10 1984-10-16 Radiant Technology Corporation Infrared furnace with controlled environment
FR2543165B1 (fr) * 1983-03-21 1987-08-14 Commissariat Energie Atomique Procede et dispositif d'elaboration de couches composites, par superposition, en continu et en atmosphere controlee
GB8421162D0 (en) * 1984-08-21 1984-09-26 British Telecomm Growth of semi-conductors
JP3461314B2 (ja) * 1998-12-22 2003-10-27 キヤノン株式会社 基板処理方法及び基板処理装置
DE102009003393A1 (de) 2009-01-27 2010-07-29 Schott Solar Ag Verfahren zur Temperaturbehandlung von Halbleiterbauelementen
DE102016110788A1 (de) * 2016-06-13 2017-12-14 Aixtron Se Vorrichtung und Verfahren zur Herstellung von optoelektronischen Bauelementen, insbesondere von Multi-Junction-Solarzellen im Durchlaufverfahren
WO2018162137A1 (en) 2017-03-10 2018-09-13 Zf Friedrichshafen Ag Saildrive arrangement
DE102017221346A1 (de) * 2017-11-28 2019-05-29 Thyssenkrupp Ag Gaskreislauffilter für Vakuumanlagen

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE896891C (de) * 1941-07-24 1953-11-19 Siemens Ag Verfahren zum laufenden UEberziehen band- und drahtaehnlicher Gebilde mittels Schichten durch thermische Bedampfung

Also Published As

Publication number Publication date
CA955155A (en) 1974-09-24
NO128417B (de) 1973-11-12
JPS4916221B1 (de) 1974-04-20
BE749221A (fr) 1970-10-01
DE2023466A1 (de) 1970-11-26
ES378214A1 (es) 1973-01-01
GB1314041A (en) 1973-04-18
NL171471C (nl) 1983-04-05
CH502122A (de) 1971-01-31
DE2023466B2 (de) 1978-11-16
FR2043511B1 (de) 1973-05-25
DK129152C (de) 1975-01-20
SE351370B (de) 1972-11-27
NL7007248A (de) 1970-11-23
DK129152B (da) 1974-09-02
FR2043511A1 (de) 1971-02-19
AT323806B (de) 1975-07-25

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