DE3330865A1

DE3330865A1 - Vorrichtung zum aufbringen von siliziumoxidschichten auf halbleitersubstraten unter anwendung einer cvd-beschichtungstechnik

Info

Publication number: DE3330865A1
Application number: DE19833330865
Authority: DE
Inventors: Albert 8018 Grafing Duna; Jutta 8017 Ebersberg Herbst
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1983-08-26
Filing date: 1983-08-26
Publication date: 1985-03-14

Description

Vorrichtung zum Aufbringen von Siliziumoxidschichten auf
Halbleitersubstrate unter Anwendung einer CVD-Beschichtunastechnik.
Die vorliegende Patentanmeldung betrifft eine Vorrichtung zum Aufbringen von ßiliziumoxidschichten auf Halbleitersubstrate unter Anwendung einer CVD-Beschichtungstechnik, bestehend aus a) einem, mit einem Gaszuführungssystem für das Silizium und Sauerstoff enthaltende Gas und einer, mit einer Absaugung gekoppelten Gasableitung versehenen, sich in horizontaler Richtung erstreckenden rohrförmigen Reaktor, und b) einem, im Reaktor angeordneten, in horizontaler Richtung beweglichen, Äus einem rohrförmigen Ober- und Unterteil bestehenden Träger, in welchem die scheibenförmigen Substrate senkrecht stehend aufgehordet sind, wobei das Unterteil des Trägers für den Gasdurchtritt mit Perforationen versehen und das Oberteil als-Deckel ausgebildet ist.
Eine solche Vorrichtung ist zum Beispiel aus einem Manual der Firma Advanced Semiconductor Materials, Netherlands, July 7979; zu entnehmen.
In der Halbleitertechnologie werden als Isolationsschichten zu verwendende dotierte und undotierte Siliziumdioxid-Schichten durch das sogenannte CVD-Verfahren (= chemical vapor deposition) hergestellt. Dabei werden durch thermische Zersetzung eines Silizium und .Sauerstoff enthaltenden Gases im Strömungsverfahren auf den erhitzten Halbleitersubstraten Si02-Schichten abgeschieden. Das Substrat selbst nimmt bei der pyrolytischen Oxidation am Reaktionsprozeß nicht teil. Man unterscheidet bei den pyrolytisch hergestellten Siliziumoxiden aus verfahrenstechnischen Gründen zwischen Niedertemperaturoxiden und Hochtemperaturoxiden.
Die Niedertemperaturoxide werden bei Abscheidungstemperaturen um 400"C hergestellt. Die Siliziumoxidschicht wird dabei durch Zersetzung von Silan in Gegenwart von Sauerstoff gemäß der Reaktionsgleichung erzeugt.
Die gewünschten SiO2-Schichten werden aber nicht nur auf den zur Beschichtung vorgesehenen Siliziumsubstratscheiben, sondern auch auf den die Substratscheiben .gehordet enthaltenden metallischen Trägeroberflächen niedergeschlagen.
Bedingt durch die unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten von SiO2-Schicht und metallischem Substratträger löst sich die auf der Oberfläche des Substratträgers abgeschiedene SiO2-Schicht durch die beim Entnehmen der Substratscheiben erfolgende Abkühlung ab, wodurch Partikel auf die Substratscheibenoberfläche gelangen.
Diese Staubpartikel bedeuten eine erhebliche Störquelle bei der Herstellung von integrierten Schaltungen. Sie bedingen Ausfallzeiten der CVD-Anlage, da der Substratträ ger abgeätzt werden muß und anschließend wieder eine Vorbeschichtung erfolgten muß. Außerdem werden Prozesse beeinträchtigt, die in benachbarten Rohröfen durchgeführt werden.
Ein weiterer Nachteil ist,'daß durch das häufige EntSernen de.r ab.geschiedenen Schichten vom Substratträger mit chemischen Mitteln die Oberfläche des Substratträgers angegriffen wird.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art so zu verbessern, daß ein Abplatzen von Siliziumoxidschichtteilen vom Substratträger sicher vermieden wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß an dem, mit einem Deckel während der Abscheidung verschlossenen Ende des Reaktors eine Wärmekammer angeschlossen ist, bestehend aus einem in horizontaler Richtung sich erstreckenden, beheizbaren Quarz- oder Glaszylinder, der in Richtung Reaktor eine', an die Öffnung des Reaktors angepaßte Öffnung aufweist und in seinem oberen Teil mit einer'Entladeluke und an seinem, der Reaktoröffnung gegenüberliegenden Ende mit Öffnungen versehen ist, durch die die Transport- und Öffnungs-Vorrichtungen für den Substratträger, sowie für Thermoelemente und Gaszuleitungen in die Wärmekammer eingeführt werden können. Durch diese Wärmekammer soll der Temperaturabfall des Scheibenträgers bei der Entnahme des bestückten Trägers aus dem Reaktor so vermindert werden, daß ein Unterschreiten der zum Abplatzen der Siliziumoxid-Schicht führenden Temperatur sicher vermieden wird.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Im folgenden sollen anhand der Beschreibung der in der Zeichnung befindlichen Figuren 1 und 2 weitere Einzelheiten der erfindurigsgemäßen Vorrichtung erläutert werden.
Dabei zeigt die Figur 1 in perspektivischer 'Darstellung den mit den Siliziumscheiben bestückten Träger im Beschichtungsrohr und die Figur 2 die erfindungsgemäße Wärmekammer, die in Richtung Pfeil A an das Reaktionsrohr angeschlossen wird und aus der die Scheiben dann entommen werden.
Figur 1: Der aus V2A-Stahl bestehende'Reaktor 1 ist an seinem rechten Ende mit einer Deckplatte 2 verschließbar ausgebildet. An seinem linken Ende ist eine Absaugung 3 vorhanden. Außerdem werden von dieser Seite aus vakuumdicht die GaszuführungsleitLIngen 4 (für Silan) und 5 (für Sauerstoff) in das Innere des Reaktionsrohres 1 geführt.
In diesem befindet sich auf Rollen horizontal verschiebbar der aus zwei Teilen bestehende Träger 6 aus V2A-Stahl, in dem die Substratscheiben 7 senkrecht stehend aufgehordet sind. Der untere Teil.des Trägers 6 enthält für den Durchtritt-der Gase Perforationen 8; der obere Teil ist als Deckel ausgebildet.
Figur 2: Die Wärmekammer 14, die an dem mit dem Deckel (2) versehenen Ende (Pfeil A) an den Reaktor (1) angeschlossen wird, besteht aus einem, in horizontaler Richtung sich erstreckenden, beheizbaren Quarz- oder Glaszylinder 15, der in Richtung Reaktor eine, an die Öffnung des Reaktors (Pfeil A) angepaßte Öffnung 16 aufweist.
Durch eine Entladeluke 17 mit Deckel 18 können die in der Wärmekammer 14 abgekühlten Scheiben aus dem Quarzzylinder 15 entnommen werden. Der Quarzzylinder 15 wird durch eine Widerstandsheizung in Form von Heizmatten 19 beheizt. Ein Fahrgestell 20 sorgt für die Bewegung der Wärmekammer 15 in horizontaler Richtung.
An seinem der Reaktoröffnung angepaßten Öffnung 16 gegenüberliegenden Ende ist der Quarzzylinder 15 mit einer Deckplatte 21 versehen, durch welche Gaszuführungsleitun- gen 22 für vorgewärmtes Schutzgas (Argon, Stickstoff) in das Innere geführt werden. Außerdem sind Öffnungen 23 für Thermoelemente, sowie Öffnungen 24 und 25 für das Bewegen des Scheibenträgers und das Öffnen des Scheibenträgers vorhanden.
4 Patentansprüche 2 Figuren

Claims

Patentansprüche (1,. Vorrichtung zum Aufbringen von Siliziumoxidschichten auf-Hal-bleitersubstrate unter Anwendung einer CVD-Beschichtungstechnik, bestehend aus a) einem, mit einem Gaszuführungssystem (4, 5) für das Silizium und Sauerstoff enthaltende Gas und einer, mit einer Absaugung (3) gekoppelten Gasleitung versehenen, sich in horizontaler Richtung erstreckenden rohrförmigen Reaktor (1), b) einem, im Reaktor (1) angeordneten, in horizontaler Richtung beweglichen, aus einem rohrförmigen Ober-und Unterteil bestehenden Träger (6), in welchem die scheibenförmigen Substrate (7) senkrecht stehend aufgehordet sind, wobei das Unterteil des Trägers (6) für den Gasdurchtritt Perforationen (8) versehen und das Oberteil als Deckel ausgebildet ist, d a d u r c h g-e k e n n z e i c h n e t , daß c) an dem, mit einem Deckel (2) während der Abscheidung verschlossenen Ende des Reaktors (1) eine Wärmekammer (14) angeschlossen ist, bestehend aus einem in horizontaler Richtung sich erstreckenden, beheizbaren (19) Quarz- oder Glaszylinder (15), der in Richtung Reaktor (A) eine, an die Öffnung des Reaktors (1) angepaßte Öffnung (16) aufweist und in seinem oberen Teil mit einer Entladeluke (17, 18) und an seinem der Reaktoröffnung gegenüberliegenden Ende (21) mit Öffnungen (22, 23, 24, 25) versehen ist, durch die die Transport-und Offnungs-Vorrichtungen (24, 25) für den Substratträger, sowie für Thermoelemente (23) und Gaszuleitungen (22) in die Wärmekammer (14) eingeführt werden können.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n t, t , daß die Wärmekammer (14) mit einer fahrbaren Haltung (20) versehen ist.
3. Vorrichtung nach anspruch 1 und/oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e-t , daß zur Beheizung eine den Glas- oder Quarzzylinder (15) umgebende Widerstandsheizung in Form von Heizmatten (19) vorgesehen ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1 und/oder 2, d a -durch g e k e n n z e i c h n e t , daß zur Beheizung ein Strahlungsheizkörper angeordnet ist.