DE3739528A1

DE3739528A1 - Cvd-rohrofenreaktor

Info

Publication number: DE3739528A1
Application number: DE19873739528
Authority: DE
Inventors: Roger Dipl Ing Weber; Robert Dipl Phys Dr Huber; Ralf Faber
Original assignee: BBC Brown Boveri AG Switzerland; BBC Brown Boveri AG Germany
Current assignee: BBC Brown Boveri AG Switzerland; BBC Brown Boveri AG Germany
Priority date: 1987-11-21
Filing date: 1987-11-21
Publication date: 1989-06-01

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen CVD-Rohrofenreaktor nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

In der Halbleitertechnik werden seit längerer Zeit CVD- Rohrofenreaktoren verwendet, insbesondere zur Herstel lung von Passivierungsschichten auf Siliziumscheiben (Wafer). In derartigen Öfen können bis zu 200 Wafer gleichzeitig durch Materialabscheidung aus der Gasphase (CVD = chemical vapor devosition) beschichtet werden. Eine solche Einrichtung zur Wafer-Verarbeitung ist z.B. in der Zeitschrift "e" Nr. 18 vom 15. Sept. 1987 auf Seite 45 dargestellt.

Üblicherweise sind CVD-Rohrofenreaktoren horizontal an geordnet und besitzen ein Quarzglasrohr mit einer tempe raturkonstanten Zone, in welcher zu beschichtende Wafer senkrecht in einer Horde oder Kassette innerhalb des Quarzglasrohres aufgestellt sind. Durch das Quarzglas rohr wird ein Gasgemisch geleitet, das das abzuscheiden de Material enthält.

Es ist bekannt, daß in solchen CVD-Rohrofenreaktoren nicht alle Wafer in gleicher Weise beschichtet werden, bedingt durch die sich einstellenden Strömungsverhält nisse. Man trägt dem z.B. dadurch Rechnung, daß man üb licherweise etwa 10 Dummyscheiben den eigentlichen Wa fern voranstellt und außerdem in Kauf nimmt, daß auch von den Wafern, insbesondere im letzten Teil der Wafer- Reihe, nicht alle gleichmäßig beschichtet werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen CVD- Rohrofenreaktor anzugeben, der eine höhere Ausbeute an gleichmäßig beschichteten Wafern erwarten läßt.

Diese Aufgabe wird bei einem CVD-Rohrofenreaktor nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 durch dessen kennzeich nende Merkmale gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in Unteransprüchen angegeben.

Die mit bekannten CVD-Rohrofenreaktoren erzielte unbe friedigende Homogenität der Abscheidung über die Länge der Kassette gesehen ist darauf zurückzuführen, daß im Quarzglasrohr der Strömungsquerschnitt im Bereich der Wafer-Reihe wesentlich kleiner ist als in den Bereichen vor und hinter den aufgestellten Wafern. Dadurch steigt die Strömungsgeschwindigkeit in der temperaturkonstanten Zone mit den Wafern erheblich an. In den Bereichen vor und hinter den Wafern kommt es aufgrund der langen Ver weildauer des Gases zu einer starken Beschichtung des heißen Quarzglasrohres. Die am Quarzglasrohr abgeschie denen Filme oder auch feine Stäube können aufgrund un terschiedlicher Ausdehnungseigenschaften sich von der Rohrwand lösen und auf Wafer herabfallen und diese ver unreinigen. Die Quarzglasrohre müssen deshalb häufig gereinigt werden. Außerdem bedeutet eine hohe Abschei dung an den Rohrwänden, daß das Gas verarmt und dadurch Wafer im letzten Teil der Reihe unzureichend beschichtet werden.

Diese Nachteile werden durch Anordnung der erfindungsge mäßen Gasverdrängungskörper im Quarzglasrohr vermieden. Bei dieser Anordnung ist die Strömungsgeschwindigkeit im gesamten Reaktor hoch und die unerwünschte Abscheidung am Quarzglasrohr ist verringert. Andererseits führt die im gesamten Bereich erhöhte Strömungsgeschwindigkeit zu einer erhöhten Peclet-Zahl P _e = v × d/D (v = Gasge schwindigkeit, d = Rohrlänge, D = Diffusionskonstante), wodurch die Homogenität der Abscheidung über die Länge der Kassette wesentlich verbessert wird.

In der Zeichnung ist die vorgeschlagene Anordnung von Gasverdrängungskörpern schematisch dargestellt. In einem Quarzglasrohr 1 ist in einem mittleren Bereich mit kon stanter Temperatur eine Kassette 2 mit Wafern 3 angeord net. In Gasströmungsrichtung vor und hinter der Kassette 2 sind Gasverdrängungskörper 4 angeordnet. Die Gasströ mungsrichtung ist durch Pfeile angedeutet. Die Gasver drängungskörper 4 können beispielsweise aus Quarzglas, Edelstahl oder Silizium-Carbid (SiC) bestehen. Diese Körper können leicht aus dem Reaktor entfernt und ge reinigt werden. Sie füllen einen Raum aus, der wegen nicht konstanter Temperatur nicht für die Bestückung mit Wafern genutzt werden kann.

Durch die Anordnung der Gasverdrängungskörper 4 wird die Strömung bereits vor den ersten in Richtung des Gasflus ses aufgestellten Wafern so stabilisiert, daß auf Dummy scheiben verzichtet werden kann und somit eine größere Zahl von Wafern gleichzeitig beschichtet werden kann. Andererseits ist es auch möglich, nur einen kleinen Teil der temperaturkonstanten Zone mit Wafern zu bestücken und trotzdem eine gleichmäßige Beschichtung zu erzielen.

Als vorteilhaft ist schließlich anzusehen, daß die er forderliche Gasmenge gegenüber den bekannten Anordnungen verringert ist und die Prozeßdauer aufgrund der hohen Gasgeschwindigkeit verkürzt ist.

Claims

1. CVD-Rohrofenreaktor zur Materialabscheidung aus der Gasphase auf Siliziumscheiben (Wafer) in einem mit einem Quarzglasrohr versehenen Ofen, wobei in einer im Quarzglasrohr angeordneten Kassette hintereinander mehr ere Wafer aufgestellt sind und mit einem Gasgemisch an geströmt werden, dadurch gekennzeichnet, daß in Gasströ mungsrichtung vor und hinter der mit Wafern (3) bestück ten Kassette (2) Gasverdrängungskörper (4) im Quarzglas rohr (1) angeordnet sind.

2. CVD-Rohrofenreaktor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasverdrängungskörper (4) aus Quarzglas, Edelstahl oder Siliziumcarbid bestehen.

3. CVD-Rohrofenreaktor nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das verwendete Gas gemisch entweder allein aus Silizium-Wasserstoffen oder aus einer Mischung von Silizium-Wasserstoffen und Sauer stoff bzw. stickstoffhaltigen Gasen und Dotiergasen, z.B. Phosphin, Arsin oder Diboran besteht zur Herstel lung von Passivierungsschichten.