DE3927726A1 - Anlage fuer epitaktische beschichtung von halbleiterwafern - Google Patents

Anlage fuer epitaktische beschichtung von halbleiterwafern

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DE3927726A1
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Peter Dipl Phys Speier
Ulf Dipl Ing Koerner
Gert Dr Rer Nat Laube
Peter Dipl Ing Wiedemann
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Alcatel Lucent Deutschland AG
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Standard Elektrik Lorenz AG
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/677—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for conveying, e.g. between different workstations
    • H01L21/67739—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for conveying, e.g. between different workstations into and out of processing chamber
    • H01L21/67748—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for conveying, e.g. between different workstations into and out of processing chamber horizontal transfer of a single workpiece
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • 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
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • 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
    • C23C16/54—Apparatus specially adapted for continuous coating
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B25/00—Single-crystal growth by chemical reaction of reactive gases, e.g. chemical vapour-deposition growth
    • C30B25/02—Epitaxial-layer growth

Description

Die Erfindung betrifft eine Anlage für die epitaktische Beschichtung von Halbleiterwafern, umfassend: einen Epitaxiereaktor, eine Be- und Entladestation für den Epitaxiereaktor, die von diesem durch eine Wand hermetisch abtrennbar ist, Quellen für diejenigen Substanzen, mit denen die Halbleiterwafer beschichtet werden, sowie Quellen für Träger- bzw. Inertgase, Pumpen für die Gase, eine Heizung des Epitaxiereaktors und eine elektrische Versorgungseinrichtung.
Eine derartige Anlage ist bekannt aus der Druckschrift "MOVPE" der Firma AIXTRON GmbH, Aachen, 1989. Diese Anlage befindet sich in einem Reinraum und vereint in sich Teile, die unterschiedlichen Bedingungen genügen müssen: Auf der einen Seite darf der Innenraum des Epitaxiereaktors keinerlei Staubpartikel enthalten, um verunreinigungsfreie Schichten auf den Halbleiterwafern zu erzeugen. Auf der anderen Seite müssen die Pumpen für die Gase, die als Ätzgase dienen oder in denen die Beschichtungssubstanzen als chemische Verbindungen enthalten sind, extrem dicht sein. Denn diese Verbindungen, wie z.B. Dimethylzink, Triethylindium, Phosphin oder die Ätzgase wie Chlorwasserstoff, Bromwasserstoff sind für den Menschen sehr giftig.
Um den Kontakt mit den Menschen zu vermeiden, wird der Reinraum, in dem sich das Bedienungspersonal und die Anlage befinden im Abluftbetrieb beständig mit frischer Luft versorgt werden. Dazu sind Abzüge mit einer Absaugleistung von z.B. mehr als 4000 m3 Luft je Stunde erforderlich.
Es ist die Aufgabe der Erfindung, den Aufbau der Anlage so zu gestalten, daß möglichst wenige ihrer Bestandteile den Reinheitsbedingungen eines Reinraumes genügen müssen.
Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Be- und Entladestation sich in einem Reinraum befindet und daß sich der Epitaxiereaktor zusammen mit den Quellen für die Substanzen, die Träger- und Inertgase, den Pumpen und der elektrischen Versorgungseinrichtung in einem Installationsraum befindet, der nicht den Bedingungen des Reinraumes unterworfen ist.
Die Unteransprüche enthalten Weiterbildungen der Erfindung.
Die Erfindung weist folgende Vorteile auf: Das Bedienungspersonal, das in dem Reinraum arbeitet, kann durch Giftgase nicht gefährdet werden. Teurer Platz im Reinraum wird eingespart, weil sich alle Peripheriegeräte, wie etwa die Pumpen oder die Gasquellen, in einem Installationsraum befinden. Die Pumpen müssen nicht reinraumtauglich sein. Die Anlage wird außerhalb des Reinraumes in dem Installationsraum gewartet, so daß die Arbeit im Reinraum während der Wartung nicht unterbrochen zu werden braucht.
Gemäß dem Unteranspruch 2 hat die Anlage darüberhinaus den Vorteil, daß anstelle des Abluftbetriebes der Umluftbetrieb tritt, bei dem die Luft nur von Staubpartikeln gereinigt zu werden braucht, während der Abluftbetrieb zusätzlich dazu dient, die Konzentrationen toxischer Gase so niedrig wie möglich zu halten.
Die Erfindung wird anhand der einzigen Figur nachstehend erläutert.
Ein Reinraum 1 ist von einem Installationsraum 2 durch eine Wand 12 getrennt. Dieser enthält einen Epitaxiereaktor 20, während sich in dem Reinraum 1 eine Be- und Entladestation 10 befindet. An der Stelle, an der sie und der Epitaxiereaktor 20 aufeinanderstoßen, sind sie durch eine Abdichtung 31, z.B. einen Flansch, zu dem Reinraum 1 hermetisch abgedichtet. Untereinander sind sie ebenfalls durch eine Abdichtung 121, die z.B. ein Torventil ist, verbunden; stattdessen kann auch eine Schleuse vorhanden sein, die sich mit einem Inertgas be- und entlüften läßt.
Auf einem Substrathalter 10 befinden sich Halbleiterwafer 111. Die Halbleiterwafer 111 lassen sich auf dem Substrathalter 110 in den Epitaxiereaktor 20 hineinschieben. Dort werden sie durch eine Heizung 28 erhitzt.
Die Substanzen, die epitaktisch aufgetragen werden sollen, befinden sich in gasförmigen Verbindungen in den Gasquellen 21, 22, 23. Mittels der Pumpen 28, 29 werden die Substanzen in einem Trägergas gelöst und dem Epitaxiereaktor 20 zugeführt. Nach erfolgter Beschichtung wird überschüssiges Gas durch die Pumpen 28, 29 abgesaugt und mit Inertgas gespült. Der Epitaxiereaktor 20 läßt sich ebenfalls mit Inertgas spülen.
Eine elektrische Versorgungseinheit 27 dient dazu, die Heizung 25 und die Pumpen 28, 29 mit Strom zu versorgen sowie Steuer- und Überwachungsvorgänge auszuführen.
Der Reinraum 1 ist an eine (hier nicht dargestellte) Umluftanlage angeschlossen, die dazu dient, die Luft von Staubpartikeln zu filtern. Die Luft des Installationsraums 2 wird über eine Abluftanlage ausgetauscht.
Das Bedienungspersonal gelangt ausschließlich über die Be- und Entladestation 10 mit der gesamten Anlage in Berührung, während sich Wartungs- und Überwachungsfunktionen, wie z.B. das Auswechseln der Quellen 21, 22, 23 für die Substanzen, die Träger- und Inertgase oder das Warten der Pumpen 28, 29 und anderer Anlageteile, in dem Installationsraum 2 ausführen lassen.

Claims (6)

1. Anlage für die epitaktische Beschichtung von Halbleiterwafern, umfassend:
  • - einen Epitaxiereaktor,
  • - eine Be- und Entladestation für den Epitaxiereaktor, die von diesem durch eine Wand hermetisch abtrennbar ist,
  • - Quellen für diejenigen Substanzen, mit denen die Halbleiterwafer beschichtet werden, sowie Quellen für Träger- bzw. Inertgase,
  • - Pumpen für die Gase,
  • - eine Heizung des Epitaxiereaktors und
  • - eine elektrische Versorgungseinrichtung,
dadurch gekennzeichnet,
  • - daß die Be- und Entladestation (10) sich in einem Reinraum (1) befindet und
  • - daß sich der Epitaxiereaktor (20) zusammen mit den Quellen (21, 22, 23) für die Substanzen, die Träger- und Inertgase, den Pumpen (28) und der elektrischen Versorgungseinrichtung (27) in einem Installationsraum (2) befindet, der nicht den Bedingungen des Reinraumes (1) unterworfen ist.
2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich in dem die Be- und Entladestation (10) und den Epitaxiereaktor (20) verbindenden Bereich eine Abdichtung (31) befindet, die beide Räume hermetisch gegenüber dem Reinraum (1) abdichtet.
3. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich zwischen der Be- und Entladestation (10) und dem Epitaxiereaktor (20) eine zusätzliche Abdichtung (121) befindet, die diese untereinander abdichtet.
4. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Reinraum (1) eine Luftversorgung im Umluftbetrieb aufweist.
5. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Installationsraum (2) an eine Abluftanlage angeschlossen ist.
DE19893927726 1989-08-23 1989-08-23 Anlage fuer epitaktische beschichtung von halbleiterwafern Withdrawn DE3927726A1 (de)

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