DE3943360A1 - Aufnehmer - 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
    • C23C16/4582—Rigid and flat substrates, e.g. plates or discs
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Description

Die Erfindung betrifft einen verbesserten Aufnehmer zur Ver­ wendung in einer Vorrichtung zum vertikalen Aufdampfaufwachsen zum Herstellen von Halbleiterwafern.
Es sind schon verschiedene Vorrichtungen zum Aufdampfaufwachsen bekannt geworden, zum Beispiel eine solche, wie sie in der offengelegten japanischen Patentanmeldung Nr. 60-1 60 611 beschrieben ist.
Eine gebräuchliche Vorrichtung zum vertikalen Aufdampfaufwachsen weist einen Glockenofen aus Quarzglas oder Edelstahl und einen im Ofen angeordneten scheibenförmigen Aufnehmer aus Graphit auf. Unterhalb des Aufnehmers ist, zum Erwärmen desselben eine spiralförmige Hochfrequenzspule angeordnet. Auf der oberen Seite des Aufnehmers sind eine Vielzahl an Wafer angeordnet, so daß diese durch den Aufnehmer erwärmt werden. Durch den Glockenofen strömt zusammen mit einem Trägergas ein epitaxiales Siliziumgas und treffen dann auf die obere Seite des Aufnehmers, so daß diese zu Zwecken des Aufdampfaufwachsens mit den Wafern in Berührung treten, währenddessen sich der Aufnehmer um seine mittige Achse dreht.
Bei dem gebräuchlichen Aufnehmer sind, falls die Wafer auf der oberen Seite des Aufnehmers aufgelegt sind, die oberen Flächen der Wafer und die obere Fläche des Aufnehmers auf verschiedenen Höhenniveaus angeordnet. Normalerweise sind die oberen Flächen der Wafer auf einem höheren Niveau angeordnet als die obere Fläche des Aufnehmers.
In diesen Fällen, bei denen die oberen Flächen der Wafer und die des Aufnehmers in der Nähe der Wafer stufenförmig ange­ ordnet sind, neigt die während des epitaxialen Aufwachsschrittes gebildete Überzugsschicht dazu, verschiedene oder nicht regel­ mäßige Dicken einzunehmen. Es ist insbesondere schwierig die Schichtdicke der Überzugsschicht am Rand jedes Wafers genau zu steuern.
Es ist Ziel der vorliegenden Erfindung, einen Aufnehmer für eine Vorrichtung zum vertikalen Aufdampfaufwachsen zu schaffen bei dem die Dicke einer auf einem Wafer gebildeten Überzugs­ schicht genau gesteuert werden kann.
Bei einem Aufnehmer zur Verwendung in einer Vorrichtung zum vertikalen Aufdampfaufwachsen wie er in Anspruch 1 definiert ist, sind die oberen Flächen des Aufnehmers und die der Wafer im wesentlichen auf demselben Höhenniveau angeordnet. Daher kann die Dicke einer Halbleiterüberzugsschicht, die auf jedem Wafer ausgebildet wird, in gleichbleibender Art und Weise genau gesteuert werden.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand einiger ausgewählter Ausführungsbeispiele in Zusammenhang mit den beiliegenden Zeichnungen näher beschrieben und erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 schematisch einen Längsschnitt eines wesentlichen Teils einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum vertikalen Aufdampfaufwachsen;
Fig. 2 einen Teilschnitt eines weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels, und
Fig. 3 eine Draufsicht auf einen abgewandelten Plattenteil eines erfindungsgemäßen Aufnehmers.
Eine in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung zum vertikalen Auf­ dampfaufwachsen enthält einen verbesserten Aufnehmer. Mit Ausnahme des Aufnehmers 12 kann die Vorrichtung einen gebräuch­ lichen Aufbau aufweisen.
Der Aufnehmer weist einen Aufnehmerkörper 12 auf, der aus einem Kohlenstoffbasismaterial hergestellt ist, und auf dem eine feine (nicht dargestellte) SiC-Überzugsschicht gebildet ist. Die Dicke der SiC-Überzugsschicht beträgt 60µ.
Die SiC-Überzugsschicht auf dem Aufnehmer kann eine unregel­ mäßige Dicke aufweisen. So kann beispielsweise die obere Fläche des Aufnehmers eine relativ dünne SiC-Überzugsschicht mit einer Schichtdicke von 60µ aufweisen, wohingegen die untere Fläche des Aufnehmers eine dicke SiC-Überzugsschicht mit einer Schichtdicke von 90µ aufweisen kann. Vorzugsweise beträgt das Verhältnis zwischen der Schichtdicke auf der unteren Fläche und der oberen Fläche 1,1-1,5.
Der Aufnehmer 12 weist eine Vielzahl an Einsetzbereichen 17 für Wafer auf, auf denen Wafer 5, wie dies in Fig. 1 dargestellt ist, montiert werden. Jeder Einsetzbereich 17 für Wafer ist in Form einer konkaven Ausnehmung ausgebildet, die in Draufsicht kreisförmig ist. Die Oberfläche des Einsetzbereiches ist glatt. Die Einsetzbereiche 17 für die Wafer sind zwei Reihen mit regelmäßigen Abständen um die mittige Achse des Aufnehmers 12 angeordnet. In der Nähe der Einsetzbereiche 17 für die Wafer sind eine Vielzahl an Platten 16 aus Quarzglas oder schmelz­ geformtem Siliziumdioxid angeordnet. Die Platten 16 sind in dem Aufnehmerkörper 12 eingebettet. Das bedeutet, auf der oberen Fläche des Aufnehmers 12 sind Ausnehmungen oder Nuten geformt, und die Platten 16 sind in den Ausnehmungen oder Nuten be­ festigt. Die Platten 16 können an dem Aufnehmerkörper 12 mittels Klebemittel befestigt sein.
Die Platten 16 aus Quarzglas oder schmelzgeformtem Silizium­ dioxid sind bezüglich der Wafer bei Temperaturen für ein epi­ taxiales Aufwachsen stabil und weisen eine hervorragende chemische Widerstandsfähigkeit gegen HCl-Gas beim Reinigen sowie eine hohe Reinheit auf.
Die Platten 16 sind derart geformt und derart angeordnet, daß die oberen Flächen der Wafer 5 und die des Aufnehmers 12 sich im wesentlichen auf demselben horizontalen Höhenniveau befinden, falls die Wafer 5, wie dies in Fig. 1 dargestellt ist, exakt in den Einsetzbereichen 17 für die Wafer montiert sind. Unter dieser Bedingung befinden sich die obere Fläche des Aufnehmers und die oberen Flächen sämtlicher in den Einsetzbereichen 17 befindlichen Wafern 5 in einer gemeinsamen horizontalen Ebene.
Werden auf den Platten 16 Halbleiterkristalle, wie beispiels­ weise Si gebildet, so können diese über ein Ätzverfahren entfernt werden. Vorzugsweise werden diese in jedem epitaxialen Aufwachszyklus mittels HCl einer Ätzbehandlung unterworfen.
Um ein Gasleitungsrohr 14 ist konzentrisch ein Trägerrohr 11 angeordnet. Das gesamte Trägerrohr 11 und zumindest dessen Flanschabschnitt 11 a enthält ein Basismaterial, das aus einem gesinterten Si3N4-Keramikmaterial oder anderen geeigneten Materialien hergestellt, die jeweils denselben thermischen Ausdehnungskoeffizient aufweisen. Auf der Oberfläche des Basis­ materials ist ferner eine Si3N4-Überzugsschicht gebildet. Die Schichtdicke der Si3N4-Überzugsschicht ist so ausgewählt, daß verhindert wird, daß im Basismaterial enthaltene Verunreini­ gungen sich aus diesem heraus bewegen können.
Der Flanschbereich 11 a des Trägerrohrs 11 kann andersartig geformt sein und ist nicht auf die dargestellte Form beschränkt. So kann beispielsweise in einer modifizierten Form der Erfindung der Flanschbereich 11 a nicht in konstanter Stellung am Träger­ rohr 11 befestigt sein, sondern er kann in vertikalen Stellungen längs des Trägerrohrs 11 justiert werden.
Der Aufnehmer 12 weist mittig eine durchgehende Öffnung auf, deren Innenkante vom Flanschbereich 11 a des Trägerrohrs 11 getragen wird. Der Aufnehmer 12 kann zusammen mit dem Trägerrohr 11 in gebräuchlicher Art und Weise gedreht werden, währenddessen die horizontale Stellung des Aufnehmers 12 aufrecht erhalten wird. Die Gasleitung 14 ist jeweils in einer festen Position gehalten und dreht sich nicht.
Unterhalb des Aufnehmers 12 ist eine Hochfrequenzspule 13 angeordnet, um diesen zu erwärmen. Die Wafer 5 sind auf den sich auf der oberen Fläche des Aufnehmers 12 befindlichen Einsetz­ bereichen 17 montiert.
Im Betrieb strömt ein epitaxiales Siliziumgas durch die Gasleitung 14, und strömt anschließend durch kleine Öffnungen, die an einem oberen Endbereich der Gasleitung 14 geformt sind, auf die Wafer 5. Das Gas tritt demzufolge in Berührung mit den Wafern 5, so daß das an sich bekannte Aufdampfaufwachsen bewerkstelligt werden kann.
Mit der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung zum vertikalen Aufdampfaufwachsen wurde eine epitaxiale Überzugsschicht mit einer Dicke von 12µ aufwachsen gelassen. Als Ergebnis wurde ein Prozentsatz von 0,5% an Wafern mit defekten Überzugsschich­ ten erhalten. Dieses Versuchsergebnis ist hervorragend im Hinblick auf die Tatsache, daß mit Vorrichtungen nach dem Stand der Technik dieser prozentuale Anteil 30% betragen hat.
Erfindungsgemäß kann die Schichtdicke von Waferüberzugsschichten in einer gleichbleibenden Art und Weise präzise kontrolliert werden, so daß die Ausbeute an einwandfreien Wafern erhöht wird.
Die Erfindung ist nicht nur auf die zuvor erwähnten Ausfüh­ rungsbeispiele beschränkt. So kann beispielsweise der Aufneh­ merkörper 12 lediglich aus SiC hergestellt sein.
In Fig. 2 ist ein weiteres erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel dargestellt. Die obere Fläche 12 a des Aufnehmerkörpers 12 liegt etwas höher als die oberen Flächen der Wafer 5 und die der Platten 16.
In Fig. 3 ist eine abgewandelte Platte 16 A aus Quarzglas oder schmelzgeformten Siliziumdioxid dargestellt, die aus einer einzigen kreisförmigen Platte besteht, die eine Vielzahl an lochförmigen Einsetzbereichen 17 für die Wafer aufweist. Die lochförmigen Einsetzbereiche 17 sind in zwei Reihen mit jeweils regelmäßigen Abständen angeordnet, wobei in Fig. 3 andeutungs­ weise nur fünf Bereiche 17 dargestellt sind. In der Mitte der Platte 16 A ist eine durchgehende Öffnung vorgesehen.

Claims (9)

1. Aufnehmer zur Verwendung in einer Vorrichtung zum vertikalen Aufdampfaufwachsen, mit einem Aufneh­ merkörper (12), der eine obere Fläche aufweist, in der eine Vielzahl an Einsetzbereichen (17) für Wafer (5) geformt sind, und mit Plattenmittel (16), die in der Nähe der Einsetzbereiche (17) für die Wafer an der oberen Fläche des Aufnehmerkörpers (12) befestigt sind, wobei die Plattenmittel (16) eine solche obere Fläche aufweisen, daß, falls Wafer (5) in den Einsetzbereichen (17) für die Wafer montiert sind, sich die obere Fläche der Plattenmittel (16) und die obere Fläche der Wafer (15) im wesentlichen auf gleicher Höhe befinden.
2. Aufnehmer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einsetzbereiche (17) für die Wafer in Form einer konkaven Ausnehmung ausgebildet sind.
3. Aufnehmer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Plattenmittel (16) aus Quarzglas bestehen.
4. Aufnehmer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Plattenmittel (16) aus schmelzge­ formtem Siliziumdioxid bestehen.
5. Aufnehmer nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Plattenmittel (16) in dem Aufnehmerkörper (12) eingebettet sind.
6. Aufnehmer nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufnehmerkörper (12) ein Basismaterial aufweist, auf dem eine SiC-Über­ zugsschicht gebildet ist.
7. Aufnehmer nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Oberflächen der oberen Fläche des Aufnehmers (12) und die obere Fläche aller Wafer (5), die in den Einsetzbereichen (17) für die Wafer montiert sind, in einer gemeinsamen horizontalen Ebene befinden.
8. Aufnehmer nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Plattenmittel (16) in Form einer kreisförmigen Platte (16 A) ausgebildet sind, in der Einsetzbereiche (17) für die Wafer ausgeformt sind.
9. Aufnehmer nach Anspruch 5 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vielzahl an Platten in den Aufnehmerkörper eingebettet sind.
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