NL1015550C2

NL1015550C2 - Werkwijze voor het vervaardigen van een uit een kern opgebouwde susceptor, aldus verkregen susceptor en een werkwijze voor het aanbrengen van actieve lagen op een halfgeleidersubstraat onder toepassing van een dergelijke susceptor.

Info

Publication number: NL1015550C2
Application number: NL1015550A
Authority: NL
Inventors: Johannes Gerardus Maria Mulder; Marcel Maria Michorius
Original assignee: Xycarb Ceramics B V
Priority date: 2000-06-28
Filing date: 2000-06-28
Publication date: 2002-01-02
Also published as: WO2002000968A1; AU2001264411A1

Description

4

Korte aanduiding: Werkwijze voor het vervaardigen van een uit een kern opgebouwde susceptor, aldus verkregen susceptor en een werkwijze voor het aanbrengen van actieve lagen op een halfgeleidersubstraat onder toepassing van een 5 dergelijke susceptor.

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het vervaardigen van een uit een kern opgebouwde susceptor. Verder heeft de onderhavige uitvinding betrekking op een dergelijke 10 susceptor, alsmede op een werkwijze voor het aanbrengen van actieve lagen op een halfgeleidersubstraat waarbij een halfgeleidersubstraat op een susceptor in een depositiereactor wordt geplaatst en één of meer reactieve gassen aan de depositiereactor worden toegevoerd ter vorming van één of meer actieve lagen op het halfgeleidersubstraat.

15 Een dergelijke susceptor is op zich bekend uit bijvoorbeeld de Amerikaanse octrooi schriften 3.980.854 en 4.047.496. Dergelijke susceptors zijn met name geschikt voor de depositie van epitaxiale lagen van halfgeleidermateriaal op substraatwafers, zoals voor het vervaardigen van halfgeleiderinrichtingen, bijvoorbeeld geïntegreerde 20 schakelingen. Bij het vervaardigen van dergelijke halfgeleiderinrichtingen wordt als uitgangsmateriaal een epitaxiale laag van silicium op een substraatwafer van bijvoorbeeld silicium toegepast. De epitaxiale siliciumlaag wordt op de siliciumwafer in een chemisch dampdepositieproces (CVD) aangebracht waarbij de wafer wordt verwarmd en de siliciumlaag uit 25 het reactieproduct van een chemische reactie wordt afgezet. In dergelijke reactorovens worden de siliciumwafers op susceptors van grafiet geplaatst en de susceptors worden door middel van hoog frequentie energie of infrarood lampen verwarmd waarna silicium uit de damptoestand niet alleen op de wafers maar ook op de susceptors wordt aangebracht. Andere 30 halfgeleiderfabricageprocessen waarbij susceptors worden toegepast zijn diffusie- en oxidatieprocessen en chemische dampprocessen (CVD) voor het aanbrengen van polysilicium en diëlektrische lagen, zoals Si02, Si3N4, SiOxNy en geleidende lagen zoals WSix, TiN, TaN en TaO. Uit de praktijk is gebleken dat de zuiverheid van de susceptor een grote rol speelt bij de 35 kwaliteit van de te vervaardigen substraatwafers. In het algemeen worden dergelijke susceptors op een andere plaats vervaardigd dan waar zij in 0 2 een dergelijke depositiereactor worden toegepast zodat in de periode tussen het vervaardigen en toepassen hiervan sprake is van een aanzienlijke kans op verontreiniging van het susceptoroppervlak. Het oppervlak kan aldus ongewenst worden verontreinigd in de verschillende stappen van het 5 productieproces, zoals tijdens het afkoelen, tijdens het ontladen, tijdens het interne transport, tijdens de kwaliteitscontrole, tijdens het inpakken, tijdens de opslag en het transport in de verpakking, alsmede gedurende het monteren van de susceptor in de reactor waar deze moet worden toegepast ter vervaardiging van de halfgeleiderinrichtingen.

10 Het doel van de onderhavige uitvinding is derhalve het vervaardigen van een uit een kern opgebouwde susceptor, welke susceptor ongevoelig is voor verontreinigingen van buitenaf, met name gedurende de periode tussen het vervaardigen van de susceptor en het daadwerkelijk positioneren van de susceptor in een productieproces ter vervaardiging 15 van halfgeleiderinrichtingen, zoals substraatwafers.

Een ander doel van de onderhavige uitvinding is het verschaffen van een susceptor die zonder beschermende maatregelen eenvoudig kan worden toegepast voor het vervaardigen van halfgeleiderinrichtingen.

Een ander doel van de onderhavige uitvinding is verder 20 het verschaffen van een werkwijze voor het aanbrengen van actieve lagen op een halfgeleidersubstraat waarbij een halfgeleidersubstraat wordt verkregen dat voldoet aan de op dit moment gestelde hoge kwaliteitseisen ten aanzien van verontreinigingen.

De in de aanhef vermelde werkwijze wordt volgens de 25 onderhavige uitvinding gekenmerkt doordat in een depositiereactor de kern wordt voorzien van een deklaag, gekozen uit de groep van SiC en A1N, welke deklaag vervolgens wordt voorzien van een beschermingslaag, waarvan de chemische samenstelling een of meer van de elementen Si, 0, C en N omvat, anders dan de chemische samenstelling van de deklaag, ter vervaardiging 30 van de susceptor.

Het verdient in het bijzonder de voorkeur dat de onderhavige werkwijze zodanig wordt uitgevoerd dat de kern niet uit de depositie-reactor wordt verwijderd tussen het aanbrengen van de deklaag en de beschermingslaag.

35 Het is voor de onderhavige werkwijze in een dergelijke bijzondere uitvoeringsvorm met name van belang dat gedurende het mi RRsn 3 depositieproces ter vervaardiging van de susceptor de stap van het aanbrengen van de deklaag en de stap van het aanbrengen van de beschermingslaag zonder onderbrekingen worden uitgevoerd, hetgeen met name betekent dat de kern niet uit de depositiereactor wordt verwijderd tussen 5 het aanbrengen van de deklaag en de beschermingslaag. Doordat in een dergelijke situatie de kern in de depositiereactor aanwezig blijft, is de kans op tussentijdse vervuiling van buitenaf tot een minimum gereduceerd. In een bepaalde uitvoeringvorm is het daarentegen ook mogelijk de deklaag en de beschermingslaag in een aparte reactor aan te brengen. 10 De onderhavige uitvinders vermoeden dat door het aanbrengen van de beschermingslaag eventueel aanwezige verontreinigingen in de deklaag ten gevolge van diffusie uit de deklaag naar de beschermingslaag worden getransporteerd zodat onder toepassing van de onderhavige uitvinding zelfs een "schonere" deklaag wordt verkregen dan bij de volgens de stand van 15 de techniek bekende susceptor. Doordat bij de volgens de stand van de techniek bekende susceptor de onderhavige beschermingslaag ontbreekt, zullen de eventuele verontreinigingen, die zich aan het oppervlak van de deklaag bevinden, in de richting van de kern diffunderen zodat volgens de huidige stand van de techniek een "vervuilde" susceptor wordt verkregen, 20 hetgeen voor het vervaardigen van halfgeleidersubstraten ongewenst is.

Als geschikte beschermingslaag kunnen worden genoemd: Si02, Si3N4, Si0xNy of Si, of een combinatie van een of meer hiervan.

De kern wordt bij voorkeur gekozen uit de groep van grafiet, SiC en SiC met siliciumtoevoeging, of een combinatie hiervan. 25 Het verdient de voorkeur dat de deklaag wordt aangebracht onder toepassing van chemisch opdampen, waarbij in het bijzonder op de kern een deklaag van SiC wordt verkregen door het bij een temperatuur van 1000-1500 °C en een druk van 10-1000 mbar in reactie brengen van een siliciumhoudende precursor, eventueel aangevuld met een 30 koolwaterstofverbinding, waarbij de laagdikte van SiC ligt in het gebied van 1-4000 /vm. Als geschikte precursor wordt in het bijzonder methyltri-chloorsilaan toegepast, in aanwezigheid van argon en/of waterstof.

Voor het op de kern aanbrengen van een deklaag van A1N verdient het de voorkeur dat bij een temperatuur van 600-1000 °C en een 35 druk van 10-1000 mbar aluminiumtrichloride en ammoniak, eventueel in 101 5550 m 4 aanwezigheid van argon, waterstof en/of stikstof, in reactie worden gebracht, waarbij de laagdikte van AlN ligt in het gebied van 1-4000 pm.

Het verdient met name de voorkeur dat de beschermingslaag wordt aangebracht onder toepassing van chemisch opdampen, waarbij 5 ter verkrijging van een dergelijke beschermingslaag een siliciumhoudende precursor, eventueel aangevuld met een koolstofhoudende precursor, waterstof en/of chloor, bij een temperatuur van 1000-1500 °C en een druk van 10-1000 mbar op de reeds aanwezige deklaag wordt aangebracht in een laagdikte tot 100 pm.

10 De onderhavige uitvinding heeft verder betrekking op een uit een kern opgebouwde susceptor, welke susceptor volgens de onderhavige uitvinding wordt gekenmerkt doordat de kern achtereenvolgens is voorzien van een deklaag, gekozen uit de groep van SiC en A1N, en een zich op de deklaag bevindende beschermingslaag, waarvan de chemische 15 samenstelling een of meer van de elementen Si, 0, C en N omvat, anders dan de chemische samenstelling van de deklaag, ter vervaardiging van de susceptor. Het verdient met name de voorkeur dat de kern niet uit de depositiereactor is verwijderd tussen het aanbrengen van de deklaag en de beschermingslaag.

20 Het verdient met name de voorkeur dat de dikte van de deklaag zich bevindt in het gebied van 1-4000 pm, waarbij de dikte van de beschermingslaag zich bij voorkeur bevindt in een gebied tot 100 pm. Een dikte hoger dan de bovengrens zorgt niet voor een aanvullende werking.

De onderhavige uitvinding heeft verder betrekking op 25 een werkwijze voor het aanbrengen van actieve lagen op een halfgeleidersub-straat, waarbij een halfgeleidersubstraat op een susceptor in een depositiereactor wordt geplaatst en één of meer reactieve gassen aan de depositiereactor worden toegevoerd ter vorming van één of meer actieve lagen op het halfgeleidersubstraat, welke werkwijze volgens de onderhavige 30 uitvinding wordt gekenmerkt doordat deze de volgende stappen omvat: i) Het in de depositiereactor positioneren van de onderhavige susceptor, of de susceptor verkregen volgens de onderhavige werkwijze, ii) Het door middel van etsen verwijderen van de 35 beschermingslaag van de susceptor, 1 n1ςςςη 9 5 iii) Het op de van de beschermingslaag ontdane susceptor plaatsen van het halfgeleidersubstraat, en iv) Het aan de depositiereactor toevoeren van één of meer reactieve gassen ter vorming van één of meer actieve lagen op het 5 halfgeleidersubstraat, waarbij stappen i)-iv) zonder onderbrekingen in dezelfde depositiereactor worden uitgevoerd.

Doordat de hiervoorgenoemde stap i)-i v) zonder onderbrekingen in dezelfde depositiereactor worden uitgevoerd, is de kans 10 op verontreinigingen geminimaliseerd zodat de kwaliteit van het aldus vervaardigde halfgeleidersubstraat hoog is. Met de term "zonder onderbrekingen" wordt in de onderhavige beschrijvingsinleiding bedoeld dat tussen de stap van het door middel van etsen verwijderen van de beschermingslaag van de susceptor en het vervolgens hierop plaatsen van 15 het halfgeleidersubstraat geen contact met de omgeving buiten de depositiereactor mogelijk is. Een dergelijk contact wordt namelijk als nadelig ervaren voor de zuiverheid van het na het etsen verkregen schone oppervlak van de susceptor.

Het verdient met name de voorkeur dat stap ii) wordt 20 uitgevoerd onder toepassing van een halogeen bevattend gas, bij een temperatuur in het gebied van 100-1300 °C, eventueel onder activering met behulp van een plasma.

Het moet duidelijk zijn dat de onderhavige uitvinding met name moet worden gezien in het direct op een kern achtereenvolgens 25 aanbrengen van een deklaag en een beschermingslaag waardoor eventuele verontreinigingen op het oppervlak van de deklaag worden geminimaliseerd, welke beschermingslaag tenslotte van de susceptor wordt verwijderd op een moment dat het gewenste halfgeleidersubstraat wordt vervaardigd.

101 5550

Claims

1. Werkwijze voor het vervaardigen van een uit een kern opgebouwde susceptor, met het kenmerk, dat in een depositiereactor de kern 5 wordt voorzien van een deklaag, gekozen uit de groep van SiC en A1N, welke deklaag vervolgens wordt voorzien van een beschermingslaag, waarvan de chemische samenstelling een of meer van de elementen Si, 0, C en N omvat, anders dan de chemische samenstelling van de deklaag, ter vervaardiging van de susceptor.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de kern niet uit de depositie-reactor wordt verwijderd tussen het aanbrengen van de deklaag en de beschermingslaag.

3. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat als beschermingslaag Si02, Si3N4, Si0xNy of Si, of een combinatie van een 15 of meer hiervan wordt toegepast.

4. Werkwijze volgens conclusies 1-3, met het kenmerk, dat de kern wordt gekozen uit de groep van grafiet, SiC en SiC met silicium-toevoeging, of een combinatie hiervan.

5. Werkwijze volgens conclusies 1-4, met het kenmerk, dat 20 de deklaag wordt aangebracht onder toepassing van chemisch opdampen.

6. Werkwijze volgens conclusie 5, met het kenmerk, dat op de kern een deklaag van SiC wordt verkregen door het bij een temperatuur van 1000-1500 °C en een druk van 10-1000 mbar in reactie brengen van een sil iciumhoudende precursor, eventueel aangevuld met een koolwaterstofver- 25 binding, waarbij de laagdikte van SiC ligt in het gebied van 1-4000 μιη.

7. Werkwijze volgens conclusie 6, met het kenmerk, dat als precursor methyl trichloorsilaan wordt toegepast in aanwezigheid van argon en/of waterstof.

8. Werkwijze volgens conclusie 5, met het kenmerk, dat 30 op de kern een deklaag van A1N wordt verkregen door het bij een temperatuur van 600-1000 °C en een druk van 10-1000 mbar in reactie brengen van aluminiumtrichloride en ammoniak, eventueel in aanwezigheid van argon, waterstof en/of stikstof, waarbij de laagdikte van A1N ligt in het gebied van 1-4000 μπι. 1015550 *

9. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de beschermingslaag wordt aangebracht onder toepassing van chemisch opdampen.

10. Werkwijze volgens conclusie 9, met het kenmerk, dat 5 ter verkrijging van de beschermingslaag een siliciumhoudende precursor, eventueel aangevuld met een koolstofhoudende precursor, waterstof en/of chloor, bij een temperatuur van 1000-1500 °C en een druk van 10-1000 mbar op de reeds aanwezige deklaag wordt aangebracht in een laagdikte tot 100 |Um.

11. Susceptor, opgebouwd uit een kern, met het kenmerk, dat de kern achtereenvolgens is voorzien van een deklaag, gekozen uit de groep van SiC en AlN en een zich op de deklaag bevindende beschermingslaag, waarvan de chemische samenstelling een of meer van de elementen Si, O, C en N omvat, anders dan de chemische samenstelling van de deklaag, ter 15 vervaardiging van de susceptor.

12. Susceptor volgens conclusie 11, met het kenmerk, dat de kern niet uit de depositie-reactor is verwijderd tussen het aanbrengen van de deklaag en de beschermingslaag.

13. Susceptor volgens conclusie 11-12, met het kenmerk, 20 dat als beschermingslaag Si02, Si3N4, Si0xNy of een combinatie van een of meer hiervan is toegepast.

14. Susceptor volgens conclusies 11-13, met het kenmerk, dat de kern is gekozen uit de groep van grafiet, SiC en SiC met silicium-toevoeging, of een combinatie hiervan.

15. Susceptor volgens conclusies 11-14 met het kenmerk, dat de dikte van de deklaag zich bevindt in het gebied van 1-4000 μτη.

16. Susceptor volgens conclusies 11-15, met het kenmerk, dat de dikte van de beschermingslaag zich bevindt in een gebied tot 100 μπι.

17. Werkwijze voor het aanbrengen van actieve lagen op een 30 halfgeleidersubstraat waarbij een halfgeleidersubstraat op een susceptor in een depositiereactor wordt geplaatst en één of meer reactieve gassen aan de depositiereactor worden toegevoerd ter vorming van één of meer actieve lagen op het halfgeleidersubstraat, met het kenmerk, dat de werkwijze de volgende stappen omvat: 1 n1ςςςη i) Het in de depositiereactor positioneren van de susceptor volgens conclusies 11-16, of de susceptor verkregen volgens de werkwijze beschreven in conclusies 1-10, ii) Het door middel van etsen verwijderen van de 5 beschermingslaag van de susceptor, iii) Het op de van de beschermingslaag ontdane susceptor plaatsen van het halfgeleidersubstraat, en iv) Het aan de depositiereactor toevoeren van één of meer reactieve gassen ter vorming van één of meer actieve lagen op het 10 halfgeleidersubstraat, waarbij stappen i)-iv) zonder onderbrekingen in dezelfde depositiereactor worden uitgevoerd.

18. Werkwijze volgens conclusie 17, met het kenmerk, dat stap ii) wordt uitgevoerd onder toepassing van een halogeenbevattend gas.

19. Werkwijze volgens conclusies 17-18, met het kenmerk, dat stap ii) wordt uitgevoerd onder activering met behulp van een plasma.

20. Werkwijze volgens conclusies 17-19, met het kenmerk, dat stap ii) wordt uitgevoerd bij een temperatuur liggend in het gebied van 100-1300 °C. 1Π1Rzzn SAMENWERKINGSVERDRAG (PCT) RAPPORT BETREFFENDE NIEUWHEIDSONDERZOEK VAN INTERNATIONAAL TYPE IDENTIFICATIE VAN DE NATIONALE AANVRAGE KENMERK VAN DE AANVRAGER OF VAN DE GEMACHTIGDE 41939/AB/mvl Nederlands aanvraag nr. Indieningsdatum 1015550 28 juni 2000 Ingeroepen voorrangsdatum Aanvrager (Naam) Xycarb Ceramics B.V. Datum van het verzoek voor een onderzoek van Door de Instantie voor Internationaal Onderzoek (ISA) aan internationaal type het verzoek voor een onderzoek van internationaal type toegekendnr-SN 35726 NL I. CLASSIFICATIE VAN HET ONDERWERP (bij toepassing van verschillende classificaties, alle dassificatiesymbolen opgeven) Volgens de internationale classificatie (IPC) lnt.CI.7: Q30B25/12 C23C16/458 II. ONDERZOCHTE GEBIEDEN VAN DE TECHNIEK Onderzochte minimum documentatie Classificatiesysteem dassificatiesymbolen lnt.CI.7: C23C C30B Onderzochte andere documentatie dan de minimum documentatie, voor zover dergelijke documenten in de onderzochte gebieden zijn opgenomen III. □ GEEN ONDERZOEK MOGELIJK VOOR BEPAALDE CONCLUSIES (opmerkingen op aanvullingsblad)_ IV. □ GEBREK AAN EENHEID VAN UITVINDING (opmerkingen op aanvullingsblad) Form PCT/ISA 201 a (11/2000)