DE3889735T2

DE3889735T2 - Chemischer dampfniederschlagsreaktor und dessen verwendung.

Info

Publication number: DE3889735T2
Application number: DE3889735T
Authority: DE
Inventors: Mark A Logan; Joseph R Monkowski
Original assignee: MONKOWSKI RHINE Inc
Current assignee: Lam Research Corp
Priority date: 1988-12-21
Filing date: 1988-12-21
Publication date: 1994-09-08
Anticipated expiration: 2008-12-22
Also published as: EP0449821A4; JPH04504442A; EP0449821A1; KR910700360A; EP0449821B1; KR960015377B1; WO1990007019A1; DE3889735D1

Description

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft chemische Dampfniederschlags-(CVD)- Reaktoren, sowie Verfahren zum Niederschlagen von Material auf festen Substraten wie kristallinen Wafern mittels CVD:

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Chemische Dampfniederschlagung ist ein Verfahren, das in den letzten Jahren in der Halbleiterindustrie zur Herstellung integrierter und diskreter Halbleitervorrichtungen entwickelt wurde. Bei einem typischen Herstellungsverfahren wird eine große (2-8 in; 50-200 mm) Wafer aus Silizium, Germanium oder ähnlichem Material in extrem reiner Form aufeinanderfolgend mit zahlreichen Materialschichten überzogen, die als Leiter, Halbleiter oder Isolatoren wirken. Jede nachfolgende Schicht wird derart geordnet und als Muster angeordnet (üblicherweise durch fotolithographische Verfahren), daß die Folge der Schichten eine komplexe Anordnung einer elektronischen Schaltung bildet. Jede Vorrichtung auf einer Wafer ist viel kleiner (im allgemeinen in der Größenordnung von einem Zentimeter) als die Wafer. Demzufolge besteht am Ende des Herstellungsablaufes ein Verfahrensschritt darin, die Wafer entlang einer gegebenen Linie in eine Vielzahl von einzelnen Vorrichtungen zu zerschneiden, die üblicherweise als "Chips" bezeichnet werden. Die Vorrichtungen werden geprüft (üblicherweise vor dem Trennen der Wafer) und sodann zu elektronischen Elementen verdrahtet. Solche Elemente sind Schlüsselkomponenten elektronischer Vorrichtungen, vom Spielzeug über Waffensysteme bis zu Supercomputern.
Alles Obenstehende ist bestens bekannt und natürlich stark vereinfacht. Die Herstellungsschritte des Aufbringens einzelner Schichten von Materialien wie Silizium, Siliziumdioxid, gedopter Gläser oder anderer Materialschichten sind hochkomplex. Da die Chips sehr klein und ihre Schaltung so komplex sind, kann bereits ein geringfügiger Makel oder eine Unregelmäßigkeit in einer Schicht die Schaltungsmuster unterbrechen und den Chip wertlos machen. In der Tat ist es geläufig, daß ein erheblicher Prozentsatz der Chips einer Wafer beim Prüfen aus solchen Gründen mangelhaft ist.
CVD-Verfahren arbeiten auf der Basis von Zwei-Flächen- Reaktionsstufen. Zunächst läßt man ein oder mehrere Reaktionsgase, aus welchen die niederzuschlagende Verbindung oder das niederzuschlagende Element erhalten werden, über die Fläche der Wafer streichen unter Reaktionsbedingungen, bei welchen die Waferfläche das Freisetzen des Niederschlagsmateriales katalysiert. (In manchen Fällen wird ein Reaktionsgas direkt in den Reaktor eingeführt, während es in anderen Fällen an Ort und Stelle in der Gasphase im Reaktor durch Reaktion aus anderen eingeführten Gasen gebildet wird. Die Freisetzungsreaktion der Waferfläche kann eine Kombinationsreaktion sein, bei welcher die beiden Gase miteinander reagieren, um das Niederschlagsmaterial zu erzeugen sowie üblicherweise wenigstens ein Gas als Nebenprodukt, oder es kann sich um eine Niederschlagsreaktion handeln, bei welcher ein einziges Reaktionsgas abgebaut wird, um das Niederschlagsmaterial sowie ein oder mehrere Gase als Nebenprodukte zu erzeugen. Der Freisetzungsreaktion folgt eine zweite Flächenreaktion, bei welcher sich das Niederschlagsmaterial chemisch mit der Fläche der Wafer verbindet, um eine integrale Verbindung einzugehen und eine Schicht (oder einen "Film") von Niederschlagsmaterial zu bilden. Da Gas kontinuierlich über die Waferfläche strömt, verlaufen die beiden Arten von Reaktionen üblicherweise gleichzeitig, derart, daß zuvor freigesetztes Niederschlagsmaterial an die Fläche in einigen Bereichen der Wafer gebunden wird, während in anderen Bereichen die Freisetzungsreaktion auftritt. Bei der herkömmlichen Chipherstellung wird dieses Verfahren mehrere Male wiederholt unter Zwischenschaltung von Schicht-Musterungs- Verfahrensschritten, um mehrere Schichten von Schaltungen und Isolierungen aufzubauen, die ein Teil des Endelementes darstellen. Die CVD-Reaktionsbedingungen und die Reaktor- Parameter müssen innerhalb gewisser enger Grenzen liegen, wenn die notwendige Kinetik der Flächenreaktion eingehalten und ein befriedigendes Ergebnis gleichförmiger, gut gebundener Schichten von Niederschlagsmaterial erzielt werden sollen.
Es hat sich gezeigt, daß zahlreiche Probleme häufig während des CVD-Prozesses auftreten. Bei vielen CVD-Reaktoren ist es schwierig oder unmöglich, einen gleichförmigen Gasstrom durch den ganzen Reaktor hindurch zu erzielen, so daß Wafern an verschiedenen Stellen innerhalb des Reaktors unterschiedliche Niederschlagswerte abbekommen. Demgemäß hat eine Charge von Wafern eines einzelnen Reaktor- Durchlaufes keine gleichförmige Stärke der niedergeschlagenen Schicht auf allen Wafern. Selbst im Bereich einer einzigen Wafer können die Strömungsunregelmäßigkeiten derart sein, daß die auf der Wafer niedergeschlagene Schicht nicht gleichförmig ist. Da die Endprodukteigenschaften üblicherweise stark von der Stärke und der Zusammensetzung der Schichten abhängen, ist deren Gleichförmigkeit über die Wafer hinweg sowie von Wafer zu Wafer entscheidend.
Ferner herrscht bei vielen Reaktoren eine erhebliche Turbulenz in der Gasströmung, was dazu führen kann, daß die Reaktionsgase an anderer Stelle als an der Waferfläche reagieren, was dazu führt, daß Niederschlagsmaterial im Gasstrom gebildet wird und sich anschließend als unregelmäßige Partikel auf Waferflächen niederschlägt. Derartige Turbulenz beinhaltet häufig eine Umwälzung von Gasströmen über den Wafern, die zuvor durch Niederschlagung beschichtet wurden, was wiederum zu Problemen führt, wie zu Film-Ungleichförmigkeiten und Verschmutzung der Waferflächen.
Selbst bei zahlreichen Reaktoren, bei welchen der Gasstrom im wesentlichen laminar ist (durch die Reynolszahl definiert), wurden keine Vorkehrungen getroffen, um die Bildung von Rezirkulations-Zellen in der Gasphase zu verhindern. Die Anwesenheit derartiger Zellen führt dazu, daß die Gase in der Reaktionskammer während unkontrollierter Zeitspannen verbleiben. Da zahlreiche Reaktionsgase Vorausreaktionen eingehen, um entsprechende Reaktionsarten zu bilden, bevor sie die Waferfläche berühren, und da die Gase weiterhin solche und andere Reaktionen eingehen, solange sie sich in der erhitzten Kammer befinden, ist es wichtig, die Gasströmung zu kontrollieren, bevor und nachdem sie die Wafer berührt, wenn die Schichtengleichförmigkeit und die Freiheit von Verschmutzung beibehalten werden sollen. Die Rezirkulation macht diese Kontrolle sehr schwierig.
Außer den Betriebsproblemen von CVD-Verfahren gibt es eine Reihe geläufiger Beschränkungen des CVD, was verhindert, daß derartige Verfahren für gewisse Arten der Filmniederschlagung gern verwendet werden. Während es manchmals möglich ist, Metallegierungen mittels CVD auf einem Wafersubstrat niederzuschlagen, so kann dies beispielsweise nur in solchen Fällen angewandt werden, in welchen die gemischten, metall-enthaltenden Gase gleichzeitig reagieren, um die Metallelemente unter denselben Reaktionsbedingungen freizusetzen.
Es wurde erkannt, daß CVD auch durch Massentransferüberlegungen beschränkt ist. Lassen sich genügend Reaktionsgase auf die Fläche einer Wafer verbringen, so liegt der begrenzende Faktor in der Kinetik oder dem Umfang der katalysierten Flächenreaktion. Da die Kinetik mit der Temperatur ansteigt, läßt sich Reaktion durch Temperatursteuerung kontrollieren, und die Niederschlagsmenge läßt sich durch Steigern der Temperatur steigern. Bei vorbekannten Reaktoren gibt es jedoch eine Übergangstemperatur, oberhalb welcher die katalysierte Oberflächenniederschlagungsreaktion derart rasch verläuft, daß die reagierenden Bestandteile mit der Oberfläche nicht schnell genug in Kontakt gebracht werden können, so daß der Massentransfer der reagierenden Stoffe (d.h. die Zufuhr von reagierenden Stoffen zur Oberfläche) der begrenzende Faktor der Niederschlagsmenge ist. Der Massentransfer hängt jedoch von der Temperatur weit weniger ab als die Oberflächenreaktion, und deswegen führt eine Temperaturanhebung über die Übergangstemperatur zu einem viel geringeren Anstieg der Niederschlagsmenge. Da hohe Niederschlagsmengen natürlich eine raschere Chipsproduktion bedeuten, sind die derzeitigen Herstellungsverfahren bezüglich des Ausstoßes durch die Massentransferbeschränkungen bei vorbekannten Reaktoren stark begrenzt.
Herkömmliche vorbekannte Reaktoren (außer jener nur begrenzt verwendeten Bauart bei atmosphärischem Druck mit Förderbändern) erlauben es nicht, mehr als eine Art von Schichten während eines einzigen Durchlaufs durch den Reaktor aufzubringen. Eine Schicht aus verschiedenen Materialien kann nur bei sorgfältigem Reinigen des Reaktors von vorausgehenden Reaktionsgasen und anschließendes Einführen der zweiten Reaktionsgase aufgebracht werden. Die vorbekannten Reaktoren müssen zweimal gefahren werden, um zwei Schichten zu bilden.
Bestehende Reaktoren sind üblicherweise bezüglich der Betriebsarten begrenzt, die sie ausführen können, sowie der Bereiche von Parametern, mit denen sie abweisen können. Viele sind z.B. auf einen engen Druckbereich begrenzt, manche können nur bei atmosphärischem Druck arbeiten, und andere können nur bei niedrigen Drücken arbeiten (häufig unter 10 torr). Einige Reaktoren sind auf plasma-gestützte Niederschlagung begrenzt, wobei sie ein lokalisiertes Plasma über den Wafern anwenden, um die Energie für die chemischen Niederschlagungsreaktionen zu schaffen, statt die thermische Energie der Wafer zu verwenden. Ein typischer dieser letztgenannten Reaktoren ist in US-A-3 757 733 beschrieben. Bei solchen Reaktoren berühren die Gase den Boden der erhitzten Wafertragplatte, bevor sie um die Platte herumströmen, um die Wafer zu berühren. Wird Wärme allein für die Niederschlagungsreaktionen verwendet, statt einer kleinen Menge Wärme in Verbindung mit Plasmaunterstützung (d.h. herkömmliche thermische CVD statt plasma-gestützte CVD), so gäbe es eine starke Niederschlagung des Niederschlagsmaterials auf der Platte, statt auf den Wafern, wobei ein Großteil der Niederschlagungsreaktion stattfinden würde, bevor die Gase überhaupt zu den Wafern gelangen. In der Plasmaumgebung ist es außerdem bestens bekannt, daß elektrische Schäden im Halbleiterelement häufig auftreten, und daß häufig unerwünschte Einschlüsse von Wasserstoff oder anderen Elementen im Film auftreten.
Weiterhin sind zahlreiche Reaktoren (einschließlich jener, die in der erwähnten US-A-3 757 733 beschrieben sind) bezüglich der Chemikalienquelle, die sie verwenden können, sehr begrenzt, und häufig können sie keine hochreaktiven Gasgemische verwenden, da die Reaktorbedingungen und -parameter derart sind, daß die Gase reagieren, bevor sie die Wafern erreichen, oder sie reagieren stärker an einer Stelle der Wafer als an einer anderen. Ein weiteres typisches Beispiel dieser Bauarten von Reaktoren ist der in US-A-4 430 149 beschriebene, wobei die Wafer- Gleichförmigkeit davon abhängt, daß sich die Wafer durch eine gleichförmige Umgebung bewegt. Sofern nicht die Verarmungsrate und Zusammensetzung des Gases über den Bewegungsweg der Wafer durch den Reaktor hindurch gleichförmig bleibt, erfolgt keine gleichförmige Filmniederschlagung. In einer Situation, in welcher zwei oder mehrere Komponenten aus zwei oder mehreren Gasen im Reaktionsgemisch kommen, verändert sich nicht nur die Konzentration des Gases, sondern auch seine Zusammensetzung als Funktion des Ortes innerhalb des Reaktors, so daß die Wafer in Abhängigkeit von der Tiefe durch die Filmschicht eine nicht-gleichförmige Filmzusammensetzung erhält.
Eine weitere Beschränkung besteht in der Anzahl der Wafern, die ein Reaktor gleichzeitig handhaben kann. In vielen Fällen kann der Reaktor nur eine einzige Wafer handhaben.
Das Ergebnis dieser Beschränkungen besteht darin, daß die einzelnen vorbekannten Reaktoren für eine große Vielzahl von Typen von CVD-Operationen nicht verwendet werden kann, womit die Kosten des Betreibers, der mehrere unterschiedliche Bauarten von Reaktoren haben muß, um verschiedene Typen von Filmen zu erzeugen, erheblich ansteigen. Der Betreiber vermag häufig nicht den Chemismus und die Prozeßbedingungen innerhalb des Bereiches zulässiger Betriebsbedingungen für seine speziellen Filmeigenschaften zu optimieren.
Es wäre daher vorteilhaft, einen CVD-Reaktor zu haben, der rasch und gleichförmig eine Schicht hoher Reinheit auf einem Wafersubstrat niederschlagen könnte. Außerdem wäre es vorteilhaft, wenn ein solcher Reaktor dazu in der Lage wäre, eine Vielzahl von Materialien auf der Wafer in einem einzigen Durchgang niederzuschlagen, insbesondere dann, wenn derartige individuelle Materialien nicht anderweitig beim CVD-Prozeß kombiniert werden können. Schließlich wäre es vorteilhaft, wenn der Reaktor dazu in der Lage wäre, eine Anzahl verschiedener Filmtypen in einem weiten Bereich von Betriebsbedingungen bei wenig oder keiner Abwandlung von einer Betriebsart zu der anderen niederschlagen könnte.
Die vorliegende Erfindung gibt einen CVD-Reaktor zum Niederschlagen wenigstens einer Materialschicht auf eine Wafer von Substraten an, umfassend:
a. eine im wesentlichen kreisförmige Reaktionskammer mit Gaskanälen in die Kammer und aus der Kammer;
b. eine horizontale obere Fläche innerhalb der Kammer, die sich im wesentlichen quer über die Kammer erstreckt, und die auf einer gewünschten Temperature gehalten werden kann;
c. eine horizontale Wafertragplatte zum Tragen der genannten Wafersubstrate, die innerhalb der Kammer angeordnet sind, montiert unterhalb der genannten oberen Fläche und in einem Abstand hiervon, und die auf einer gewünschten Temperatur gehalten werden kann und in Verbindung mit der genannten oberen Fläche eine Waferniederschlagszone oberhalb der Wafertragplatte definiert;
d. Mittel zum Zuführen wenigstens eines Reaktionsgases, aus welchem die genannte Materialschicht auf dem genannten Wafersubstrat niederzuschlagen ist, zu der genannten Waferniederschlagszone sowie Mittel zum Abziehen von Überschußgas und gasförmigen Reaktionsprodukten von der Waferniederschlagszone;
e. Heizmittel zum Aufheizen der Wafersubstrate, die auf der genannten Wafertragplatte angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die genannten Gaskanäle in die genannte im wesentlichen kreisförmige Reaktionskammer und aus dieser heraus an deren Umfang und in deren Zentrum angeordnet sind, daß Strömungskontrollmittel am Umfang und im Zentrum der Reaktionskammer vorgesehen sind zwischen den Gaszuführmitteln und den Gasabführmitteln und der Waferniederschlagszone, um Reaktionsgas radial durch die Waferniederschlagszone sowie über die Wafersubstrate in einer laminaren Strömung streichen zu lassen, um die Rezirkulation jeglichen Reaktionsgases oder gasförmiger Reaktionsprodukte über jegliches Wafersubstrat oder durch jeglichen Teil der genannten Reaktionskammer zu verhindern, was das Wafersubstrat beeinträchtigen könnte, wobei das Reaktionsgas beim Gebrauch über die genannten Wafersubstrate einmal während einer vorgegebenen Verweildauer streicht.
Die vorliegende Erfindung gibt auch ein Verfahren zum Niederschlagen wenigstens einer Materialschicht auf einem Wafersubstrat aus einem Gas an, umfassend das Positionieren wenigstens eines Wafersubstrates horizontal innerhalb einer im wesentlichen kreisförmigen Niederschlagszone, Hindurchtretenlassen von Reaktionsgas radial durch die genannte Zone und quer über die Fläche des Wafersubstrates in einem einzigen Durchgang; Aufheizen des Wafersubstrates auf einen Wert, bei welchem das gewünschte Niederschlagsmaterial aus dem Reaktionsgas durch Reaktion auf der genannten Fläche des genannten erhitzten Wafersubstrates gebildet wird und sich anschließend mit der genannten Fläche verbindet, gekennzeichnet durch Verhindern der Rezirkulation jeglichen Reaktionsgases oder gasförmiger Reaktionsprodukte über jeglichem Wafersubstrat oder durch irgendeinen Teil der Reaktionskammer, was das Wafersubstrat beeinträchtigen könnte, sowie durch ein im wesentlichen gleichförmiges Niederschlagen des Materiales auf der genannten Fläche durch Aufrechterhalten der Radialströmung des Gases mit einer Strömungsgeschwindigkeit, um über jedem Wafersubstrat eine vorgegebene Verweildauer zu erzeugen, die genügend gering ist, um eine nennenswerte seitliche Diffusion oder Verarmung des Gases über das genannte Wafersubstrat zu verhindern.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform werden zusätzliche Zonen oberhalb der oberen Fläche und/oder unterhalb der Wafertragplatte vorgesehen, durch welche inerte Gase hindurchtreten, und die zum Regulieren des Aufheizens der Wafern beitragen.
Die Wafersubstrate werden am besten um die Mittelachse des Reaktors kontinuierlich oder intermittierend während des Niederschlagsprozesses umlaufen gelassen, um ein Niederschlagen einer Vielzahl von Materialien oder Schichten auf den Wafersubstraten zu erlauben, ohne Entfernung eines Substrates vom Reaktor.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Figur 1 ist eine schematische Halbschnitt-Draufsicht des Reaktors gemäß der Erfindung.
Figur 2 ist eine schematische Teilschnitt-Draufsicht auf die mittlere und die untere Zone des Reaktors gemäß der Erfindung.
Figur 3 ist eine schematische Ansicht, die die Niederschlagung zweier getrennter Materialien veranschaulicht unter Verwendung des Reaktors gemäß der Erfindung.
Figur 4 ist eine halblogarithmische graphische Darstellung, die die Reaktionskinetik der CVD-Reaktionen veranschaulicht, eingeschlossen die verbesserten Reaktionen unter Anwendung des Reaktors gemäß der Erfindung.

EINZELBESCHREIBUNG UND BEVORZUGTE AUSFÜHRUNGSFORM

Der Grundaufbau des CVD-Reaktors gemäß der Erfindung ist in den Figuren 1 und 2 dargestellt. Reaktor 2 ist zylindrisch um seine vertikale Achse 4 und im allgemeinen wesentlich breiter als hoch. Die Proportionen sind nicht entscheidend; im allgemeinen beträgt die Gesamtgröße 60-200 cm Breite und 15-60 cm Höhe. Der Reaktor hat ein oberes Gehäuse 6 und ein unteres Gehäuse 8, die üblicherweise bei Betrieb des Reaktors zusammengeschraubt oder zusammengeklammert sind mittels eines externen Ringes aus Schrauben oder Klemmen in gegenseitigen Abständen rund um den Umfang der Gehäuseteile 6 und 8. Es gibt zahlreiche herkömmliche Verfahren, um dies zu verwirklichen; üblicherweise kann man einen Flansch 10 an Gehäuse 6 und einen entsprechenden Flansch 10' an Gehäuse 8 verwenden, miteinander verbunden durch Schrauben 12, die durch fluchtende Bohrungen in den entsprechenden Flanschen hindurchgeführt und durch Muttern 14 gesichert sind.
Der hohle Innenraum des durch die Gehäuseteile 6 und 8 gebildeten Reaktors ist eine Reaktionskammer, die bei der bevorzugten dargestellten Ausführungsform in drei Zonen unterteilt ist: eine obere Zone 16, eine mittlere oder Waferniederschlagszone 18 sowie eine untere Zone 20, deren jede ihre eigene Gaszufuhrleitung 22 bzw. 24 bzw. 26 aufweist. Innerhalb der Reaktionskammer sind zentral ein Mischabschnitt 28 und eine Abzugsleitung 30 vorgesehen. Der Reaktor ist gasdicht, so daß er evakuiert werden kann, da die CVD-Reaktion über einen weiten Druckbereich in der Größenordnung von 1.33 10&supmin;&sup5; Pa bis 4 10&sup4; Pa betrieben werden können.
Innerhalb der Reaktionskammer ist eine ringförmige Wafertragplatte 32 montiert, die die Unterlage darstellt, auf welcher Wafersubstrate 34 angeordnet sind, oder in welche diese eingelassen sind, derart, daß die obere Fläche der Wafer in derselben Ebene wie die Ebene der Wafertragplatte 32 liegt. Die Wafertragplatte 32 erstreckt sich radial von der Mittelachse 36 aus nach außen zu der Innenwand 38 der von Gehäuse 8 gebildeten Reaktionskammer. Da die Wafertragplatte 32 bei den bevorzugten Ausführungsformen des Reaktors in Umdrehungen versetzt soll, wie unten beschrieben werden wird, herrscht ein kleiner Zwischenraum 40 zwischen Wand 38 und Wafertragplatte 32. Während eine Dichtung im Zwischenraum 40 eingesetzt werden könnte, falls gewünscht, so ist dies normalerweise nicht notwendig, da bei typischen Betriebsbedingungen lediglich eine unbedeutende Gasmenge durch Raum 40 zwischen den Zonen 18 und 20 hindurchdiffundiert. Eine solche Diffusion, falls sie auftritt, ist für den Prozeß nicht nachteilig, da inertes Gas (z.B. Argon) aus Zone 20 in die mittlere Zone 18 diffundieren würde und weiter nichts als einen geringfügigen Verdünnungseffekt auf die Reaktionsgase hätte. Jegliche aus Zone 18 in die untere Zone 20 diffundierende Reaktionsgase werden ganz einfach aus dem Reaktor abgeführt. Die Menge des diffundierenden Reaktionsgases ist nicht derart, daß sie die in der mittleren Zone 18 eintretende Reaktion entscheidend beeinträchtigt.
(Es versteht sich, daß gasdichte Dichtungen an den Übergangsstellen verwendet werden, wann immer notwendig, veranschaulicht durch einen O-Ring 42, der in zugehörenden Nuten 44 und 44' in den Gehäuseteilen 6 bzw. 8 sitzt. Der Einfachheit halber sind hier nicht alle der zahlreichen Dichtungen gezeigt. Dem Fachmann ist es jedoch klar, wo derartige Dichtungen notwendig oder wünschenswert sind. Irgendwelche konventionellen Dichtungsmaterialien, die den Betriebstemperaturen, -drücken und -gasen standhalten, können hierbei verwendet werden.)
Die Oberseite der Waferniederschlagszone 18 ist durch die untere Fläche der Oberplatte 46 definiert. Es ist möglich, diese obere Platte direkt im Bereich der Unterseite des Gehäuseteiles 6 anzuordnen, lediglich durch eine Isolationsschicht getrennt. Es ist jedoch zu bevorzugen, daß die obere Zone 16 vorhanden ist, und daß die ringförmige Platte 46 an ihrem Außenumfang an der Wand 38 und an ihrem inneren Umfang am Abzugskanal 48 anliegt.
Am Innenumfang und am Außenumfang der Wafertragplatte 32 sind Gasströmungs-Stabilisatorflügel 50 bzw. 52 vorgesehen. Diese Flügel 50 und 52 sind eine Mehrzahl von horizontalen, ringförmigen Führungen, die die Gasströmung auf dem Wege durch die Waferniederschlagszone 18 laminar machen. Ungeachtet, welcher der beiden Satz von Flügeln 50 und 52 sich am Ausgang der Zone 18 befindet, so dienen diese auch dazu, jegliche Rezirkulation (Rückströmung) von Überschuß- Reaktionsgas zu verhindern, von gasförmigen Reaktionsprodukten sowie von inertem Trägergas. In Figur 1 ist die Gasströmung als radial nach innen durch die Pfeile dargestellt. Man erkennt, daß die Gasströmung auch radial nach außen verlaufen kann, wenn entsprechende Abwandlungen bezüglich der Konstruktion im Zentrum der Einheit vorgenommen werden, um entsprechende Gase zu den einzelnen Zonen 16, 18 und 20 zu leiten. Hierbei wären die Gaszufuhrleitungen zentral anzuordnen, wobei sich die Abzugsleitung am Außenumfang befindet.
Es ist möglich, Heizmittel in die Wafertragplatte 32 einzubauen oder anderweitig entfernt von der Waferniederschlagszone 18 anzuordnen. Am besten ist jedoch die untere Zone 20 vorhanden und enthält abstrahlende Heizschlangen 54, die konzentrisch um den Reaktor herum angeordnet sind. Jegliche geeignete Anzahl von Schlangen läßt sich verwenden. (Die Heizschlangen sind in der unteren Zone 20 dargestellt, was der bevorzugte Ort ist. Falls gewünscht, könnten jedoch auch in der oberen Zone 16 Schlangen sein, getrennt oder gleichzeitig betrieben.) Die Fähigkeit, die Wafertragplatte 32 und die obere Platte 46 auf gewünschten Temperaturen zu halten, ist wichtig für das genaue Aufheizen der Wafern und des Gases sowie zum Verhindern des Bildens von Rezirkulationszellen in der Kammer. Typischerweise hat die obere Platte 46 eine Temperatur von zwischen 100 bis 200 ºC unter der Temperatur der Wafertragplatte 32. Diese Differenz ist groß genug, um die thermisch induzierte Niederschlagung auf der oberen Platte 46 unbedeutend an Menge zu halten, verglichen mit der Niederschlagung auf den Wafern 34, jedoch typischerweise weniger als 200 ºC zwischen der Wafertragplatte 32 und der oberen Platte 46, um sicherzustellen, daß keine Rezirkulation, Wirbelbildung oder Rückströmung jeglicher Art auftritt. Über jede Wafer strömt somit Reaktionsgas nur ein einziges Mal, so daß die radiale Niederschlagung des Materiales aus dem Gas gleichförmig ist. Die Gasströmungsmenge wird auf einem solchen Wert gehalten, daß die optimale Verweildauer des Reaktionsgases über einer Wafer hergestellt wird. Typische lineare Gasströmungsmengen liegen im Bereich von zwischen 0,1 bis etwa 10 m/s. Jede Wafer empfängt somit im wesentlichen gleiche Mengen Reaktionsgas wie irgendeine andere Wafer und wird einer Oberflächenreaktion zum Niederschlagen während gleicher Verweildauern unterworfen, was zu gleichförmig niedergeschlagenen Schichten bei allen Wafern führt. Dies ist ein entscheidender Gegensatz gegenüber vorbekannten Reaktoren vom Tunneltypus, wobei jene Wafern, die dem Gaseinlaß am nächsten liegen, im wesentlichen mehr Reaktionsmaterial erhalten als stromabwärts befindliche Wafern.
Dies ist eine entscheidende Verbesserung gegenüber der Handhabung des Standes der Technik des Plazierens von Wafern vertikal hochkant in dicht gedrängten Anordnungen, was es erforderlich machte, daß die Reaktionsgase zwischen den Wafern hinabdiffundierten und somit zu entscheidend größeren Niederschlagsmengen am Außenumfang einer jeden Wafer führten als im Zentrum. Es ist ferner eine wesentliche Verbesserung gegenüber solchen Reaktoren, die es erforderlich machten, daß das Gas die Strömungsrichtung rund um die Ecken in der Reaktionskammer selbst ändert, was zu ungleichförmigen Gas-Verweildauern und zu Rezirkulation führt.
Ablagerungsmengen im vorliegenden Reaktor, so wie bei vorbekannten Reaktoren, hängt von den spezifischen auftretenden Reaktionen sowie von dem niedergeschlagenen Material ab. Betracht man als Beispiel die Niederschlagung von SiO&sub2;, so betragen vorbekannte Niederschlagsmengen 15 -20 nm/min, mit Ungleichförmigkeiten in der Größenordnung von 5 % der Niederschlagung, gemessen als Bereich der Filmstärke in Bezug auf die durchschnittliche Filmstärke. Der Reaktor gemäß dieser Erfindung kann leicht eine Niederschlagsmenge von SiO&sub2; von 500 nm/min oder mehr erreichen, bei einer Ungleichförmigkeit von weniger als 1 %. Ähnliche Verbesserungen lassen sich beim Niederschlagen anderer Materialien feststellen.
Gewisse vorbekannte Reaktoren wie jene, die in US-A-3 757 733 und 4 430 149 dargestellt sind, haben entweder radiale oder laminare oder beide Strömungsarten. Während laminare und radiale Strömung Elemente gemäß der vorliegenden Erfindung sind, sind sie nur ein Teil des erfindungsgemäßen Konzepts. Für eine maximale Filmgleichförmigkeit und Freiheit von Verschmutzung über einen sehr großen Bereich von Reaktionsbedingungen des Gasdruckes, des Gaschemismus, der Gasgeschwindigkeit und der Wafertemperatur ist es notwendig, einen einmaligen Durchgang der Strömung des Gases bei gut kontrollierter Verweildauer über den Wafern und in der Reaktionskammer sowie ein gut kontrolliertes Gasaufheizen zu schaffen. Während verschiedene vorbekannte Reaktoren unterschiedliche Konstruktions- und Betriebsmerkmale aufweisen, so daß sie diese Kriterien nicht erreichen, soll eine kurze Beschreibung des Reaktors gemäß US-A-3 757 733 die Vorzüge des Reaktors gemäß der Erfindung veranschaulichen. Ist beispielsweise der Druck beim vorbekannten Reaktor einmal auf den Bereich von 1.33 10³ - 13,3 10³ Pa gebracht, und überschreitet die Wafertemperatur 400 ºC, so bilden sich thermische Rezirkulationszellen, teilweise in Ecken und dort, wo die Gasströmung scharfe Krümmungen macht; siehe Houtman et al., "CVD in Stagnation Point Flow," J. Electrochem. Soc., 133, 5, 961 (May, 1986). Steigt der Druck weiter an, so findet Rezirkulation über den Wafern selbst statt; siehe Van de Ven et al., "Gas Phase depletion and Flow Dynamics in Horizontal MOCVD Reactors," J. Crystal Growth, 76, 352 (1986). Bei den Reaktoren gemäß der Erfindung lassen sich derartige Reaktionsbedingungen jedoch leicht erreichen, da die einwandfrei erfaßte, zeitkontrollierte, laminare Gasströmung eines einzigen Durchganges die Bildung von Rezirkulationszellen zu jedem Zeitpunkt in der Reaktionskammer verhindert. Außerdem ist von dem vorbekannten Reaktor angegeben, daß er bis zu 10 % Ungleichförmigkeiten aufweist; beim vorliegenden Reaktor unter entsprechenden Bedingungen beträgt die Ungleichförmigkeit weniger als 1 %. Die Aussagen jenes Patentes sind beispielhaft für die Tatsache, daß es bisher verkannt wurde, daß ein hohes Maß an Gleichförmigkeit der Materialniederschlagung und des Verhinderns der Verschmutzung der niedergeschlagenen Schicht dadurch erreicht wird, daß das Gas in einem einzigen Durchgang über die Wafern strömt bei definierter Verweildauer und bei Verhinderung jeglicher Rezirkulation über einem Teil der Wafern oder in irgendeinen Teil der Reaktionskammer, was die Wafern beeinträchtigen könnte (wie z.B. die Rezirkulation in den Bereich unterhalb der Oberplatte 46, wo Gasphasenreaktionen stattfinden könnten, welche Partikel bilden, die auf die Waferfläche fallen). Daß diese optimalen Bedingungen erreichbar sind, während Mehrschichten-Strukturen in einem einzigen Reaktordurchlauf gebildet werden, war im Stande der Technik in gleicher Weise unbekannt.
Die aus den Zonen 16, 18 und 20 austretenden Gase strömen durch Kanäle 55 bzw. 56 bzw. 58 in eine Mischzone 28 und werden von dort durch Leitung 30 abgezogen.
Der Effekt des hochwirksamen Betriebes des Reaktors gemäß der Erfindung ist in Figur 4 veranschaulicht, die eine halblogarithmische graphische Darstellung ist, wobei der Reziprok-Wert der Reaktortemperatur (in ºK) aufgetragen ist über dem Logarithmus der Niederschlagsmenge des niederzuschlagenden Materiales. Man betrachtet zunächst eine Reaktion, deren Kinetik durch die Linie A in der Graphik veranschaulicht ist. Steigt die Temperatur an, so verläuft die Reaktion schneller, solang Oberflächenreaktionen geschwindigkeitskontrolliert sind.
Wie im Kapitel über den Hintergrund oben erwähnt, wird bei vorbekannten Reaktoren der Übergangstemperaturpunkt P schnell erreicht, bei welchem der Massentransport der reagierenden Substanzen zur Oberfläche eine begrenzende Funktion hat. Die Niederschlagsrate divergiert sodann entlang Kurve B, wobei die Reaktionskinetik durch die Temperatur nicht stark beeinflußt wird. Der Reaktor gemäß der Erfindung arbeitet typischerweise derart effizient, daß der Übergangspunkt P deutlich angehoben wird (z.B. auf P'), so daß der Massentransfer zur Fläche bei gehobenen Temperaturen rasch vonstatten geht und die Oberflächenreaktionen die Geschwindigkeitskontrollfunktion über einen viel größeren Bereich von Temperaturen behalten. Hieraus ergeben sich zahlreiche vorteilhafte Wirkungen. Die direkteste besteht darin, daß die Prozeß-Bedienungsperson den Reaktor über einen weiteren Temperaturbereich bei der ersten Reaktion betreiben kann (Linie A), was es ihm ermöglicht, die optimale Temperatur T&sub1; und die Reaktionsgeschwindigkeit R&sub1; für die Reaktion und die Reaktorbedingungen auszuwählen, basierend auf der Niederschlagsgeschwindigkeit und der gewünschten Gesamtmenge an niederzuschlagendem Material. Will man eine zweite Niederschlagsreaktion im Reaktor herbeiführen (deren Kinetik durch die Linie C angedeutet ist), so kann man außerdem dieselbe Reaktionstemperatur T&sub1; beibehalten und erhält eine höhere Reaktionsgeschwindigkeit R&sub2; für die zweite Reaktion, oder die Bedienungsperson kann eine gleichwertige Reaktionsgeschwindigkeit R&sub1; bei geringerer Temperatur T&sub2; erreichen als beispielsweise mit neuen Chemikalien.
Die oben beschriebene Betriebsweise ist die einfachste Art von Betriebsweisen, bei welcher der Reaktor eingesetzt werden kann. Der Reaktor ist jedoch entscheidend vielseitiger und ist nicht nur auf jenem Basistypus von CVD-Reaktion beschränkt.
Wie oben erwähnt, ist der Reaktor am besten derart konstruiert, daß die Wafertragplatte 32 um eine zentrale hohle Welle 36 drehbar ist. Die jeweilige Art des Drehantriebes ist nicht entscheidend, sondern jeglicher herkömmliche Antrieb, der die gasdichte Unversehrtheit der Einheit gewährleistet, kann verwendet werden. Das untere Ende von Welle 36 kann beispielsweise einen Zahnkranz 60 tragen, der mit einem Antriebsritzel 62 kämmt, das auf einer Motorwelle 64 sitzt. Welle 64 wird von einem Elektromotor angetrieben (nicht dargestellt). Die Drehzahl der Wafertragplatte 32 ist eine Funktion der Gasströmungsgeschwindigkeit in Zone 18. Die Drehzahl des Waferbereiches sollte wenigstens annähernd eine Größenordnung kleiner als die Gasströmungsgeschwindigkeit sein (d.h. in der Größenordnung von nicht mehr als 0,1 m/s), um scherwirkungsbehaftete Turbulenz der Reaktionsgase im Bereich der oberen Fläche der Wafertragplatte 32 und der Wafern 34 zu vermeiden. Größere Drehzahlunterschiede können natürlich ebenfalls angewandt werden.
Die Vorteile der Rotation sind in Figur 3 schematisch veranschaulicht. Da die Reaktionsgase in einem einzigen Durchgang radial durch die Reaktionszone 18 strömen, und da eine laminare Strömung ohne Wirbel oder Rückströmung aufrechterhalten wird, ist eine seitliche Diffusion des Gasstromes sehr gering, im allgemeinen in der Größenordnung von nur etwa 4 cm bei einer Gasströmung von 1 m/s. Es ist deshalb nötig, ein erstes Reaktionsgas A lediglich innerhalb eines bestimmten Segmentes des Reaktors einzuführen; werden die Wafern langsam durch dieses Segment in Umlauf versetzt, so wird das erste Material aus Gas A niedergeschlagen. Laufen die Wafern durch ein anderes Segment des Reaktors, so schlägt ein zweites Reaktionsgas B eine zweite Chemikalie auf der Wafer nieder. Die Segmente A und B sind durch Zwischenzonen inerter Reinigungsgase voneinander getrennt, so daß kein Mischen der Gase A und B in den Grenzbereichen der Segmente stattfindet. Mittel, um dieses zu verwirklichen, sind in Figur 2 gezeigt, wobei der Strömungskanal 24 in drei Segmente 24A, 24B und 24P durch Sperren 66 unterteilt ist. Gas A strömt in Zone A, Gas B in Zone B und das Reinigungsgas in Zone P. In der Darstellung von Figur 3 sind die Segmente unterteilt dargestellt, wobei die Segmente A und B jeweils 40 % des Umlaufkreises und die beiden Reinigungszonen jeweils 10 % einnehmen. Die tatsächlichen Unterteilungen bei einem bestimmten System hängen von der Gasströmungsgeschwindigkeit, der Drehzahl, dem Maß der seitlichen Diffusion der Gase A und B sowie der Leichtigkeit ab, mit welcher die Gase A und B in Zone P über der Wafertragplatte 32 und den Wafern 34 weggespült werden können, bevor die nächste Reaktionsgaszone erreicht wird. Es ist auch möglich, mit drei (oder sogar mehr) Gaszonen zu arbeiten, die durch Reinigungszonen voneinander getrennt sind.
Weitere Vorteile gehen auf die Rotation der Einheit zurück. Sind die Wafern z.B. alle in einem Segment der Einheit konzentriert, so ist es möglich, ein erstes Gas über die Wafern in diesem Segment strömen zu lassen, bis die gewünschte Schicht aufgebaut ist. Die Einheitswafertragplatte und die Wafern können sodann in ein vollständig anderes Segment verschwenkt werden (z.B. in das um 180º gegenüberliegende) und dort einem zweiten Reaktionsgas unterworfen werden, während das vorausgegangene Segment mit einem inerten Gas gespült wird. Ist der Spülvorgang vollendet und die zweite Schicht richtig aufgebaut, so können die Wafertragplatte 32 und die Wafern 34 zurück zum Ausgangssegment verbracht werden zwecks Kontaktes mit einem dritten Gas, um eine dritte Schicht aufzubauen, während das zweite Segment gereinigt wird. Dies läßt sich natürlich nach Wunsch viele Male wiederholen.
Die Rotation erlaubt außerdem die Bildung von Schichten, so wie gedopte Metallschichten, was bisher mittels CVD nicht möglich war. So ist es beispielsweise häufig wünschenswert, eine Bimetallschicht (wie Aluminium gedopt mit Kupfer) auf Chips aufzubringen. Derzeit wird dies üblicherweise mit physikalischen Verfahren wie Zerstäuben eines jeden Metalles aus einer Feststoffquelle. CVD ist selten brauchbar, da Bimetallquellen nicht in Gasform existieren. Deswegen müssen getrennte Gase als Quellen der einzelnen Metallelemente verwendet werden, und CVD ist lediglich akzeptabel in jenen seltenen Fällen, in welchen alle Gase unter denselben Reaktionsbedingungen reagieren, so daß verschiedene Metalle sich gleichzeitig niederschlagen. Bei dem vorliegenden Reaktor ist es unter Anwendung der in Figur 3 gezeigten Zwei-Zonen-Technik möglich, das erste Metall von einem ersten Reaktionsgas oder Gasen in der Zone A unter optimalen Reaktionsbedingungen für diese Reaktion niederzuschlagen, sodann die Wafern in die Zone B zu verdrehen zwecks Niederschlagung des zweiten, an einem zweiten Reaktionsgas bzw. Reaktionsgasen unter den optimalen Reaktionsbedingungen für die Reaktion. Alternativ könnte das zweite Metall mittels eines Nicht-CVD- Niederschlagsverfahrens wie Sprühen, Verdampfen oder mittels Plasma abgelagert werden. Ein Nicht-CVD- Niederschlagsverfahren ist insbesondere dann wichtig, wenn eine Materialquelle mit geeignetem Dampfdruck für das zweite Metall nicht vorhanden ist. Durch Einstellen der Drehzahl auf den richtigen Wert zwecks Erhaltens besonderer Niederschlagsbedingungen der beiden Metalle ist es möglich, eine dünne erste Metallschicht (z.B. Aluminium) zu erhalten, auf welche eine zweite Metallschicht (z.B. Kupfer) niedergeschlagen wird, um eine kombinierte Bimetallschicht zu erzeugen. Dies läßt sich viele Male wiederholen, bis die gesamte gewünschte Bimetallschichtdicke erreicht ist und die Schicht eine gleichförmige Zusammensetzung hat. In manchen Fällen ist es wünschenswert, die Rotation periodisch abzubrechen, um es zu ermöglichen, dickere Bereiche der Schicht aufzubauen oder eine Metalldiffusion oder -vergütung zu ermöglichen. Während die obige Diskussion anhand einer Bimetallschicht ausgeführt wurde, ist es weiterhin klar, daß dasselbe Verfahren dazu angewandt werden kann, irgendeine Mehrmetallschicht zu schaffen, wobei zwei, drei oder mehrere Elemente miteinander kombiniert werden können.
Dasselbe Verfahren läßt sich dazu verwenden, um das Niederschlagen von Materialien aufeinanderfolgend aus Quellen von Reaktionsmaterialien zu erzeugen, die miteinander nicht kompatibel sind. Zum Beispiel bei der Bildung von Boron und phosphorgedopten Glasfilmen werden die Elemente normalerweise aus Tetraäthylorthosilicat (TEOS), Trimethylphosphit und Trimethylborat niedergeschlagen. Bei zahlreichen Reaktionsbedingungen sind jedoch Borat und Phosphit nicht kompatibel. Beim vorliegenden Reaktor können Borat und Phosphit in unterschiedlichen Segmenten des Reaktors reagieren.
Die Waferniederschlagszone kann periodisch dadurch gereinigt werden, daß der Innenraum herkömmlichen Plasmaflächen-Reinigungsverfahren unterworfen wird.
Typische Wafertragplatten-Durchmesser liegen in der Größenordnung von 0,6 - 1,2 m. Die Reaktoren können Wafern in der Größe von 5 - 30 cm Durchmesser aufnehmen, wobei 5, 7,5, 10, 12,5 und 15 cm Durchmesser in der Industrie als üblich angesehen werden.
Während die Wafern von Hand eingesetzt werden können, durch Öffnen der Einheit bei einwandfreien Umwälzbedingungen, empfiehlt es sich, ein herkömmliches "load and lock"- Waferbestückungs- und -entnahmesystem zu verwenden. Derartige Einheiten bestehen im wesentlichen aus einer Kammer, die an einem Ende in die Reaktionszone 18 geöffnet und nach außen an einem anderen Ende geöffnet werden kann. Normalerweise wird das Öffnen in die Reaktionszone 18 geschlossen und abgedichtet. Zu beschichtende Wafern werden in die Bestückungskammer eingesetzt, und die Außenöffnung wird geschlossen und abgedichtet. Die Bestückungskammer wird sodann mit inertem Gas ausgespült oder evakuiert (und falls gewünscht auf einen vorgegebenen Wert erhitzt). Ist das Spülen oder Evakuieren oder irgendein Aufheizen vollendet, so wird der innere Kanal geöffnet, und es werden die Wafern in die Reaktionszone eingeführt und auf die Wafertragplatte 32 an den entsprechenden Stellen eingesetzt. Normalerweise geschieht dies mit einer automatischen, mechanischen Bestückungsvorrichtung, die sich innerhalb der Bestückungskammer befindet. Sind die Wafern 34 allesamt in die Reaktionszone 18 eingebracht, sowie die Öffnung des Bestückungsgerätes wiederum geschlossen und abgedichtet und der Niederschlagsprozeß durchgeführt. Ist das Niederschlagen sämtlicher Materialien auf den Wafern vollendet, so wiederholt der Entladevorgang den Ladevorgang in umgekehrter Reihenfolge. Dies bedeutet, daß der Hauptreaktor und die Reaktionszone 18 niemals dem Kontakt mit der Umgebung unterworfen sind. Falls gewünscht, läßt sich der Reaktor bei konstanter Temperatur und unter Atmosphäre halten, indem man die Bestückungskammer unter einer solchen Temperatur und solchen atmosphärischen Bedingungen hält, wann immer die innere Öffnung der Bestückungskammer zwecks Ladens oder Entladens der Wafer geöffnet wird.

Claims

1. Chemischer Dampfniederschlags-Reaktor (CVD-Reaktor) zum Niederschlagen wenigstens einer Materialschicht auf Wafersubstraten, umfassend:

(a) eine im wesentlichen kreisförmige Reaktorkammer mit Gaskanälen (22, 24, 20, 28) in die Kammer und aus der Kammer heraus;

(b) eine horizontale obere Fläche (46) innerhalb der genannten Kammer, die sich im wesentlichen über die Kammer hinweg erstreckt, und die auf einer gewünschten Temperatur gehalten werden kann;

(c) eine horizontale Wafertragplatte (32), die die genannten Wafersubstrate trägt, innerhalb der genannten Kammer unterhalb der genannten oberen Fläche (46) in einem Abstand angeordnet ist und auf einer gewünschten Temperatur gehalten werden kann, und die in Verbindung mit der genannten oberen Fläche (46) eine Waferniederschlagszone (18) oberhalb der Wafertragplatte (32) bildet;

(d) Mittel (24) zum Zuführen wenigstens eines Reaktionsgasees, aus welchem die genannte Schicht des Materiales auf dem genannten Wafersubstrat niederzuschlagen ist, zu der genannten Waferniederschlagszone (18), und Mittel (30) zum Abziehen von überschüssigem Gas sowie gasförmigen Reaktionsprodukten von der Waferniederschlagszone (18);

(e) Heizmittel (54) zum Aufheizen der genannten Wafersubstrate, die auf der Wafertragplatte angeordnet sind,

dadurch gekennzeichnet, daß die Gaskanäle (22, 24, 26, 28) zu der im wesentlichen kreisförmigen Reaktionskammer und aus dieser heraus an deren Umfang und in deren Zentrum angeordnet sind, und daß Strömungsbeeinflussungsmittel (50, 52) am Umfang und im Zentrum der Reaktionskammer zwischen der Gaszufuhreinrichtung (24) und der Gasabzugseinrichtung (30) sowie der Waferniederschlagszone (18) vorgesehen sind, um das Reaktionsgas radial durch die Waferniederschlagszone (18) und über die Wafersubstrate in einer laminaren Strömung zu leiten und um eine Rezirkulation jeglichen Reaktionsgases oder jeglicher gasförmiger Reaktionsprodukte über jeglichem Wafersubstrat oder durch irgendeinen Teil der genannten Reaktionskammer zu verhindern, wodurch die Wafersubstrate beeinträchtigt werden könnten, wobei beim Betrieb das Reaktionsgas über die genannten Wafersubstrate während einer bestimmten Verweildauer einmal hinwegstreichen.

2. Reaktor nach Anspruch 1, wobei die Wafertragplatte (32) drehbar koaxial zu der genannten Kammer gelagert ist und der Reaktor außerdem Mittel (60, 62, 64) aufweist, um die Tragplatte (32) um die zentrale Achse der genannten Kammer in Umlauf zu versetzen.

3. Reaktor nach Anspruch 1, wobei die genannten Strömungsbeeinflussungsmittel (50, 52) Mittel beinhalten, um das Reaktionsgas und die gasförmigen Produkte in einer laminaren Strömung radial über die Tragplatte (46) zu halten.

4. Reaktor nach Anspruch 3, wobei die Strömungsbeeinflussungsmittel (50, 52) Begradigungsflügel aufweisen, die am Gaseinlaß und am Gasauslaß der Waferniederschlagszone (18) angeordnet sind.

5. Reaktor nach Anspruch 4, wobei die Begradigungsflügel (52), die am Einlaß angeordnet sind, die laminare Strömung erzeugen.

6. Reaktor nach Anspruch 4, wobei die Begradigungsflügel (50), die am Auslaß angeordnet sind, Gas daran hindern, zurück zur Waferniederschlagszone (18) und über jegliches Wafersubstrat zu strömen.

7. Reaktor nach Anspruch 3, wobei die Temperatur der oberen Fläche (46) und der Abstand zwischen oberer Fläche (46) und Wafertragplatte (32) derart bemessen sind, daß sich keine Rezirkulationszellen im Reaktor bilden.

8. Reaktor nach Anspruch 1, wobei die Aufheizungsmittel (54) Heizschlangen aufweisen, die unterhalb der Wafertragplatte (32) angeordnet sind.

9. Reaktor nach Anspruch 1, wobei die Aufheizungsmittel (54) Heizschlangen aufweisen, die innerhalb der Wafertragplatte (32) angeordnet sind.

10. Reaktor nach Anspruch 1, wobei getrennte Zonen (16, 20) oberhalb der oberen Fläche (46) oder unterhalb der Wafertragplatte (32) angeordnet sind, durch welche inerte Gase hindurchgeleitet werden können.

11. Reaktor nach Anspruch 10, wobei die Aufheizungsmittel (54) in der Zone (20) unterhalb der Wafertragplatte (32) angeordnet sind.

12. Reaktor nach Anspruch 11, wobei die Aufheizungsmittel (54) Heizschlangen umfassen.

13. Reaktor nach Anspruch 2, wobei Gasströmungs- Leiteinrichtungen (66) vorgesehen sind, um Gasströme zu verschiedenen radialen Segmenten der Waferniederschlagszone (18) voneinander zu trennen.

14. Reaktor nach Anspruch 13, wobei die Gasströmungs- Leiteinrichtungen (66) die abgetrennten Gasströme daran hindern, sich in nennenswerter Weise miteinander zu vermischen, während sie durch die Waferniederschlagszone (18) hindurchtreten.

15. Reaktor nach Anspruch 14, wobei die Gasströmungs- Leiteinrichtungen (66) zwei voneinander getrennte Reaktionsgase erzeugen, und zwar jeweils an einem anderen radialen Segment (24A, 24B, 24P) der genannten Waferniederschlagszone (18), und wobei der Antrieb (60, 62, 64) die Wafertragplatte (32) und die Wafersubstrate zwischen den genannten Segmenten in Umlauf versetzt, derart, daß zwei voneinander getrennte Materialien aufeinanderfolgend auf den Wafersubstraten niedergeschlagen werden.

16. Reaktor nach Anspruch 14, wobei die Gasströmungs- Leiteinrichtungen die Gase jeweils in einer laminaren Strömung halten, um die gegenseitige Trennung aufrechtzuerhalten.

17. Reaktor nach Anspruch 13, wobei ein oder mehrere Segmente (24A, 24B, 24P) der genannten Waferniederschlagszone derart gestaltet sind, daß sie einen nicht-chemischen Dampf-Niederschlagsprozeß ausführen, und daß eines oder mehrere der Segmente derart gestaltet sind, daß sie einen chemischen Dampf- Niederschlagsprozeß ausführen.

18. Reaktor nach Anspruch 1, wobei Mittel vorgesehen sind, um das Reaktionsgas radial einwärts durch die Waferniederschlagszone von deren Umfang her strömen zu lassen, und um Überschußgas sowie gasförmige Reaktionsprodukte von der genannten Zone aus deren Zentrum abzuziehen.

19. Reaktor nach Anspruch 1, wobei Mittel vorgesehen sind, um das Reaktionsgas durch die Waferniederschlagszone von deren Zentrum aus radial nach außen strömen zu lassen, und um Überschußgas und gasförmige Reaktionsprodukte von der genannten Zone aus deren Umfangsbereich abzuziehen.

20. Verfahren zum Niederschlagen wenigstens einer Materialschicht auf einem Wafersubstrat aus einem Gas, mit den folgenden Schritten:

horizontales Anordnen wenigstens eines Wafersubstrates innerhalb einer im wesentlichen kreisförmigen Waferniederschlagszone (18);

Leiten von Reaktionsgas in radialer Richtung durch die genannte Zone und über die Fläche des Wafersubstrates in einem einzigen Durchgang; und

Aufheizen des Wafersubstrates auf einen Wert, bei welchem das gewünschte Niederschlagsmaterial aus dem Reaktionsgas durch Reaktion auf der genannten Fläche des erhitzten Wafersubstrats gebildet und anschließend an die genannte Fläche gebunden wird;

gekennzeichnet durch

Verhindern der Rezirkulation jeglichen Reaktionsgases oder jeglicher gasförmiger Reaktionsprodukte über jeglichem Wafersubstrat oder durch jeglichen Teil der genannten Reaktionskammer, wodurch das Wafersubstrat beeinträchtigt werden könnte; und

Herbeiführen des Niederschlagens von Material auf der genannten Fläche, damit dieses im wesentlichen gleichförmig ist, durch Halten der genannten radialen Gasströmung auf einem solchen Durchsatzwert, daß eine vorgegebene Verweildauer des Gases über jedem Wafersubstrat erzeugt wird, die genügend klein ist, um eine nennenswerte seitliche Diffusion oder Verarmung des Gases über dem Wafersubstrat zu verhindern.

21. Verfahren nach Anspruch 20, wobei das Reaktionsgas und die gasförmigen Reaktionsprodukte in einer laminaren Strömung radial über die genannte Zone gehalten werden.

22. Verfahren nach Anspruch 20, wobei eine Mehrzahl von Reaktionsgasen der Reaktionszone zugeführt wird, wobei jedes Gas einem anderen radialen Segment der genannten Zone zugeführt wird und sich die Gase innerhalb der Zone nicht mischen, und wobei die Wafersubstrate aufeinanderfolgend von einem Segment zum nächsten bewegt werden, so daß verschiedene Materialien in jedem Segment auf dem Wafersubstrat niedergeschlagen werden.

23. Verfahren nach Anspruch 22, wobei verschiedene niedergeschlagene Materialien die metallischen Elemente einer polymetallischen Schicht sind.

24. Verfahren nach Anspruch 22, wobei ein nicht-chemischer Dampf-Niederschlagungsprozeß bei wenigstens einem der genannten Segmente durchgeführt wird.

25. Verfahren nach Anspruch 24, wobei der genannte nicht- chemische Dampf-Niederschlagsprozeß eine Sprühablagerung, eine Evaporationsniederschlagung oder eine Plasmaniederschlagung ist.

26. Verfahren nach Anspruch 21, wobei eine Zeitspanne zwischen der Bewegung der Wafersubstrate von einem Segment zum nächsten vorgesehen wird.

27. Verfahren nach Anspruch 26, wobei während der Zeitspanne der Diffusion ein Ausglühen oder ein Schichtaufbau stattfindet.

28. Verfahren nach Anspruch 20, wobei die Waferniederschlagszone periodisch durch Plasma- Oberflächenreaktionstechniken gereinigt wird.

29. Verfahren nach Anspruch 21, wobei die Radialströmung der genannten Reaktionsgase radial einwärts durch die Waferniederschlagszone von deren Umfang her stattfindet, und Überschußgas sowie gasförmige Reaktionsprodukte von der Waferniederschlagszone aus deren Zentrum abgezogen werden.

30. Verfahren nach Anspruch 21, wobei die Radialströmung der genannten Reaktionsgase in radial auswärtiger Richtung durch die Waferniederschlagszone aus deren Zentrum heraus erfolgt, und wobei Überschußgase und gasförmige Reaktionsprodukte von der Waferniederschlagszone von deren Umfang her abgezogen werden.