DE3837584C2 - - Google Patents
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- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
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- C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
- C23C16/458—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for supporting substrates in the reaction chamber
- C23C16/4581—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for supporting substrates in the reaction chamber characterised by material of construction or surface finish of the means for supporting the substrate
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Description
Die Erfindung betrifft einen Aufnehmer für Aufdampfaufwachs
vorrichtungen mit einem Kohlenstoffbasismaterial und mit einer
zumindest auf einer oberen und einer unteren Fläche des Kohlen
stoffbasismaterials aufgebrachten SiC-Schicht, wobei die obere
und untere Fläche in der Aufdampfaufwachsvorrichtung horizontal
ausgerichtet sind, und wobei die obere Fläche so angeordnet
ist, daß sie zumindest ein Halbleitersubstrat aufnehmen kann.
Die Erfindung betrifft ferner die Verwendung eines derartigen
Aufnehmers sowie ein Verfahren zur Herstellung eines solchen
Aufnehmers.
Ein derartiger Aufnehmer ist aus der EP 02 35 570 A1 bekannt.
Ein Verfahren zum Aufdampfaufwachsen sowie eine Vorrichtung,
in der ein derartiges Verfahren durchgeführt werden kann, ist
aus der US 34 24 628 bekannt.
Die Vorrichtung wird zum Herstellen eines Trägersubstrates eines
dielektrischen Isolationssubstrates verwendet, das wiederum
ein Halbleitersubstrat, zum Beispiel einen oder mehrere Wafer,
trägt.
Bei einer bekannten Vorrichtung zum vertikalen Aufdampfaufwachsen
wird ein Aufnehmer, der die Halbleitersubstrate (einen oder
mehrere Wafer) trägt, horizontal ausgerichtet in einen Reaktions
ofen gebracht. Unterhalb des Aufnehmers wird eine Hochfrequenzspule
zum Erwärmen des Aufnehmers samt der darauf aufgenommenen
Wafer in Stellung gebracht.
Der Aufnehmer weist ein Kohlenstoffbasismaterial auf, das mit
einer SiC-Schicht versehen ist, die auf der gesamten Oberfläche
desselben eine gleiche Dicke von 20-200 µm aufweist.
Bei der Verwendung von großen Aufnehmern hat sich in jüngster
Zeit ein Problem dahin ergeben, daß die umfänglichen Bereiche
der Aufnehmer nach unten gerichtet deformiert werden. Wafer,
die auf dem verformten Aufnehmer angeordnet sind, werden dadurch
nachteilig beeinflußt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist daher, die zuvor erwähnten
Probleme des Standes der Technik zu überwinden und einen
Aufnehmer zu schaffen, der eine verminderte Neigung zur Verfor
mung in einer Aufdampfaufwachsvorrichtung aufweist bzw. ein
Verfahren zur Herstellung eines solchen Aufnehmers zu schaffen.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch einen Aufnehmer gelöst,
bei dem das Verhältnis der Dicke der SiC-Schicht auf der oberen
Fläche zur Dicke der SiC-Schicht auf der unteren Fläche im
Bereich zwischen 1 : 1,1 und 1 : 1,5 liegt.
Die Aufgabe wird ferner erfindungsgemäß durch eine Verwendung
eines derartigen Aufnehmers in einer Vorrichtung zum Aufdampf
aufwachsen gelöst, die zur Herstellung eines Trägersubstrates
eines dielektrischen Isolationssubstrates derart verwendet wird,
daß auf eine Oberfläche des Halbleitersubstrates, die mit einer
Isolierschicht bedeckt ist, mittels einer Aufdampfaufwachsmethode
eine dicke polykristalline Aufwachsschicht aufgebracht wird.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe ferner durch ein Verfahren
der eingangs genannten Art gelöst, bei dem auf eine obere Fläche
des Aufnehmers eine SiC-Schicht einer ersten Dicke und auf einer
unteren Fläche des Aufnehmers eine SiC-Schicht einer zweiten
Dicke aufgebracht wird, und zwar derart, daß das Verhältnis
der ersten und zweiten Dicken 1 : 1,1 bis 1 : 1,5 ist.
Das bedeutet, die Dicke der SiC-Schicht auf der unteren Seite
(z. B. 90 µm) ist 1,1- bis 1,5mal dicker als die SiC-Schicht auf
der oberen Seite (z. B. 60 µm), wobei der Unterschied in den
Dicken ein Verformen des Aufnehmers verhindert.
Falls das Verhältnis der Dicke der SiC-Schicht auf der oberen
Seite des Aufnehmers zur Dicke der SiC-Schicht auf der unteren
Seite des Aufnehmers größer als 1:1,1 ist, so wird das gewünsch
te Ergebnis nicht erreicht.
Ist das Verhältnis kleiner als 1:1,5, so neigt der Aufnehmer
dazu, in unbekannte Richtungen verformt zu werden.
Die SiC-Schicht kann durch CVD (Chemical Vapor Deposition),
PVD (Physical Vapor Deposition) od. dgl. auf das Kohlenstoff
basismaterial gebracht werden.
Das Kohlenstoffmaterial wird vorzugsweise aus speziellen
Kohlenstoffmaterialien hergestellt, die einen Wärmeausdeh
nungskoeffizienten von 4,4×10-6/°C ±30%, eine Biegefestigkeit
von 35 MPa oder mehr, und eine Porosität von 12% oder weniger
aufweisen.
Liegt der Wärmeausdehnungskoeffizient des Kohlenstoffmaterials
außerhalb des Rahmens von 4,4×10-6/°C ±30%, so neigt die
SiC-Schicht zum Abblättern oder zum Reißen.
Die SiC-Schicht kann aus einem β-SiC bestehen, das ein isometri
sches oder kubisches Kristallsystem aufweist. Die SiC-Schicht
kann eine Zersetzungstemperatur von 2700°C, eine Dichte von
3,21 g/cm3 und keine wirksamen Poren aufweisen. Die SiC-Schicht
weist höchst vorzugsweise eine Wärmeleitzahl von 200 W/m°K in
Richtung der Dicke und von 250 W/m°K in seitlicher Richtung
auf.
Es können beliebige Bauweisen an Aufdampfaufwachsvorrichtungen
verwendet werden, sofern sie mit einem derartigen Aufnehmer
ausgestattet sind. Vorzugsweise ist eine Trägerleitung konzen
trisch um eine Gasleitung angeordnet. Zumindest ein Flanschbe
reich der Trägerleitung, der den Aufnehmer berührt, ist aus
einem Basismaterial, wie z.B. ein gesinterter Si3N4-Körper oder
aus einem Material hergestellt, das einen Wärmeausdehnungs
koeffizienten aufweist, der gleich dem des gesinterten Si3N4-
Körpers ist, und wobei auf der Oberfläche des Basismaterials
ferner eine Si3N4-Überzugsschicht gebildet ist. Vorzugsweise
ist die gesamte Trägerleitung, die den Flanschbereich enthält,
aus einem Basismaterial, wie z.B. ein gesinterter Si3N4-Körper
oder aus einem Material hergestellt, das einen Wärmeausdehnungs
koeffizienten gleich dem des gesinterten Si3N4-Körpers aufweist,
und wobei ferner auf der gesamten Oberfläche des Basismaterials
eine Si3N4-Überzugschicht gebildet ist.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines ausgewählten
Ausführungsbeispiels näher beschrieben.
In der einzigen Figur ist ein vertikaler Schnitt dargestellt,
der schematisch einen Hauptteil einer vertikalen
Aufdampfaufwachsvorrichtung mit einem erfindungsgemäßen
Aufnehmer zeigt.
Da eine SiC-Schicht auf der unteren Seite eines Aufnehmers 12
dicker ist als die SiC-Schicht auf der oberen Seite des Aufneh
mers 12, ist der umfängliche Bereich des Aufnehmers 12 gehin
dert, sich nach unten abzubiegen. Daraus ergibt sich das
Ergebnis, daß die obere Seite des Aufnehmers 12 jederzeit in
einem ausgezeichneten ebenen Flächenzustand aufrechterhalten
wird, so daß Wafer 5 unter hervorragenden Bedingungen gehalten
werden.
Eine Vorrichtung zum vertikalen Aufdampfauf
wachsen enthält insbesondere einen verbesserten Aufbau eines
Aufnehmers, der ansonsten mit konventioneller Bauweise verwendet
werden kann.
Erfindungsgemäß wird auf der oberen Seite des aus einem Kohlen
stoffbasismaterial hergestellten Aufnehmers 12 eine dünne
SiC-Schicht, beispielsweise mit einer Dicke von etwa 60 µm
geformt, wohingegen auf der unteren Seite des Aufnehmers 12
eine dicke SiC-Schicht, beispielsweise mit einer Dicke von
etwa 90 µm geformt wird. Das Verhältnis der Dicke der SiC-
Schicht auf der oberen Seite zur Dicke der SiC-Schicht auf
der unteren Seite ist etwa 1:1,5. Das Kohlenstoffbasismaterial
weist einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten von 4,4×
10-6/°C ±10%, eine Biegefestigkeit von 35 MPa und eine Porosi
tät von 12% auf.
Die SiC-Schicht ist β-SiC mit einem kubischen Kristallsystem
und weist eine Zersetzungstemperatur von 2700°C, eine Dichte
von 3,21 g/cm³ und keine Poren auf. Die SiC-Schicht weist eine
Wärmeleitzahl von 200 W/m°K in Richtung der Dicke und von 250
W/m°K in der seitlichen Richtung auf.
Eine Trägerleitung 11 ist konzentrisch um eine Gasleitung 14
angeordnet. Die gesamte Trägerleitung 11 ist aus einem Basis
material, das aus einem gesinterten Si3N4-Körper besteht,
hergestellt, und auf der Oberfläche des Basismaterials ist
ferner eine Si3N4-Überzugsschicht geformt. Die Dicke der Si3N4-
Überzugsschicht ist derart, daß die Si3N4-Überzugsschicht
verhindert, daß sich im Basismaterial enthaltene Verunreini
gungen von diesem ablösen.
Die Form des Flanschbereiches 11a ist in der Figur dargestellt.
Der Aufnehmer 12 weist in seinem mittigen Abschnitt eine
durchgehende Öffnung auf. Ein innerer Kantenbereich der durch
gehenden Öffnung des Aufnehmers 12 wird durch den Flanschbereich
11a der Trägerleitung 11 getragen. Der Aufnehmer 12 wird in
einer horizontalen Ausrichtung gehalten, währenddessen er mit
der Trägerleitung 11 gedreht wird. Die Gasleitung 14 befindet
sich in ortsfestem Zustand.
Unterhalb des Aufnehmers 12 ist eine Hochfrequenzspule 13
angeordnet, um den Aufnehmer 12 zu erwärmen.
Auf der oberen Seite des Aufnehmers 12 sind in an sich
bekannter Weise Wafer 5 angeordnet.
Durch das Innere der Gasleitung 14 strömt ein epitaxiales
Siliciumgas und tritt durch kleine Öffnungen hindurch, die am
oberen Abschnitt der Gasleitung 14 eingeformt sind. Das Gas
kommt somit in Berührung mit den Wafern 5, so daß ein an sich
bekanntes Aufdampfaufwachsen erfolgen kann.
Die Ergebnisse stellen sich wie folgt dar:
Bei einem gebräuchlichen Verfahren beträgt die Anzahl der
nicht korrekten Silicium-Wafer 3 bis 5 pro 1000 Silicium-Wafer.
Entsprechend einer Ausführung der vorliegenden Erfindung beträgt
die Anzahl der nicht korrekten Silicium-Wafer 0 bis 1, wie
dies in Tabelle 1 dargestellt ist.
Tabelle 1 zeigt die Ergebnisse von zwei gebräuchlichen Aufneh
mern und zwei, entsprechend der Erfindung, verbesserten Aufneh
mern:
Der Flanschbereich 11a ist nicht auf die dargestellte Form
beschränkt, sondern kann verschiedene Formen aufweisen. So
kann z. B. der Flanschbereich 11a nicht mit einem bestimmten
Teil des Trägers 11 fest verbunden sein, sondern er kann, falls
gewünscht, so ausgestaltet sein, daß er längs einer vertikalen
Richtung in verschiedenen Positionen einstellbar ist.
Das Material der Trägerleitung 11 ist nicht auf Si₃N₄ be
schränkt, sondern es können verschiedene Materialien verwendet
werden, sofern ihre thermische Ausdehnungskoeffizienten sich
in der Nähe des von Si3N4 befinden.
Obwohl nur ein spezielles Ausführungsbeispiel der Erfindung
beschrieben wurde, so ist es selbstverständlich, daß Modifi
kationen und Variationen im Rahmen der zuvor gegebenen Lehre
möglich sind.
Claims (7)
1. Aufnehmer für Aufdampfaufwachsvorrichtungen, mit einem
Kohlenstoffbasismaterial und mit einer zumindest auf einer
oberen und einer unteren Fläche des Kohlenstoffbasis
materials aufgebrachten SiC-Schicht, wobei die obere und
untere Fläche in der Aufdampfaufwachsvorrichtung horizontal
ausgerichtet sind, und wobei die obere Fläche so angeordnet
ist, daß sie zumindest ein Halbleitersubstrat aufnehmen
kann, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Dicke
der SiC-Schicht auf der oberen Fläche zur Dicke der SiC-
Schicht auf der unteren Fläche im Bereich zwischen 1 : 1,1
und 1 : 1,5 liegt.
2. Aufnehmer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
das Kohlenstoffbasismaterial eines aus der Gruppe der
speziellen Kohlenstoffmaterialien ist, die einen thermischen
Ausdehnungskoeffizienten von 4,4×10-6/°C ±30%, eine
Biegefestigkeit von 35 MPa oder mehr und eine Porosität
von 12% oder weniger aufweisen.
3. Aufnehmer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die SiC-Schicht β-SiC mit isometrischem oder kubischem
Kristallsystem ist.
4. Aufnehmer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichet, daß die SiC-Schicht eine Zersetzungs
temperatur von 2700°C, eine Dichte von 3,21 g/cm³ und
keine effektiven Poren aufweist.
5. Aufnehmer nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß die SiC-Schicht eine Wärmeleitzahl
von 200 W/m°K in Richtung der Dicke und von 250 W/m°K
in seitlicher Richtung aufweist.
6. Verwendung eines Aufnehmers nach einem der Ansprüche 1
bis 5 in einer Vorrichtung zum Aufdampfaufwachsen, die
zur Herstellung eines Trägersubstrates eines dielektrischen
Isolationssubstrates derart verwendet wird, daß auf eine
Oberfläche des Halbleitersubstrates, die mit einer Isolier
schicht bedeckt ist, mittels einer Aufdampfaufwachsmethode
eine dicke polykristalline Aufwachsschicht aufgebracht
wird.
7. Verfahren zur Herstellung eines Aufnehmers mit verminderter
Neigung zur Verformung in einer Aufdampfaufwachsvorrichtung,
bei dem auf ein Basismaterial eine SiC-Schicht aufgebracht
wird, dadurch gekennzeichnet, daß auf einer oberen Fläche
des Aufnehmers eine SiC-Schicht einer ersten Dicke und
auf einer unteren Fläche des Aufnehmers eine zweite SiC-
Schicht einer zweiten Dicke aufgebracht wird, und zwar
derart, daß das Verhältnis der ersten und zweiten Dicken
1:1,1 bis 1:1,5 ist.
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