TW202240023A - 在沉積室中生產具有由氣相沉積的磊晶層的半導體晶圓的方法 - Google Patents
在沉積室中生產具有由氣相沉積的磊晶層的半導體晶圓的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- TW202240023A TW202240023A TW111112669A TW111112669A TW202240023A TW 202240023 A TW202240023 A TW 202240023A TW 111112669 A TW111112669 A TW 111112669A TW 111112669 A TW111112669 A TW 111112669A TW 202240023 A TW202240023 A TW 202240023A
- Authority
- TW
- Taiwan
- Prior art keywords
- deposition
- gas
- deposition chamber
- epitaxial layer
- substrate wafer
- Prior art date
Links
- 230000008021 deposition Effects 0.000 title claims abstract description 123
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 title claims abstract description 76
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 39
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 23
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 52
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims abstract description 43
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims abstract description 42
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 30
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims abstract description 10
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims abstract description 6
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 124
- 238000000151 deposition Methods 0.000 claims description 114
- 239000012159 carrier gas Substances 0.000 claims description 18
- 239000002243 precursor Substances 0.000 claims description 7
- 239000012808 vapor phase Substances 0.000 claims description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 description 3
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 3
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 2
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 125000004435 hydrogen atom Chemical class [H]* 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 229910021421 monocrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- NJPPVKZQTLUDBO-UHFFFAOYSA-N novaluron Chemical compound C1=C(Cl)C(OC(F)(F)C(OC(F)(F)F)F)=CC=C1NC(=O)NC(=O)C1=C(F)C=CC=C1F NJPPVKZQTLUDBO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000010926 purge Methods 0.000 description 2
- 238000007665 sagging Methods 0.000 description 2
- ZDHXKXAHOVTTAH-UHFFFAOYSA-N trichlorosilane Chemical compound Cl[SiH](Cl)Cl ZDHXKXAHOVTTAH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000005052 trichlorosilane Substances 0.000 description 2
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N Silane Chemical compound [SiH4] BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000003491 array Methods 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000003628 erosive effect Effects 0.000 description 1
- 230000007717 exclusion Effects 0.000 description 1
- IXCSERBJSXMMFS-UHFFFAOYSA-N hydrogen chloride Substances Cl.Cl IXCSERBJSXMMFS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000041 hydrogen chloride Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 1
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 1
- 229910000077 silane Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- 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
- C23C16/4401—Means for minimising impurities, e.g. dust, moisture or residual gas, in the reaction chamber
- C23C16/4405—Cleaning of reactor or parts inside the reactor by using reactive gases
-
- 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
- C23C16/448—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 generating reactive gas streams, e.g. by evaporation or sublimation of precursor materials
- C23C16/4481—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 generating reactive gas streams, e.g. by evaporation or sublimation of precursor materials by evaporation using carrier gas in contact with the source material
-
- 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
- C23C16/455—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 introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
- C23C16/45502—Flow conditions in reaction chamber
-
- 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
- C23C16/455—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 introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
- C23C16/45563—Gas nozzles
-
- 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
- C23C16/458—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
- C23C16/4583—Rigid and flat substrates, e.g. plates or discs the substrate being supported substantially horizontally
- C23C16/4584—Rigid and flat substrates, e.g. plates or discs the substrate being supported substantially horizontally the substrate being rotated
-
- 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
- C23C16/52—Controlling or regulating the coating process
-
- 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
- C30B25/14—Feed and outlet means for the gases; Modifying the flow of the reactive gases
-
- 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
- C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
- C30B29/02—Elements
- C30B29/06—Silicon
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
Abstract
一種在沉積室生產具有由氣相沉積的磊晶層的半導體晶圓的方法，包含：對沉積室蝕刻，以去除之前塗覆操作過程中沉積在沉積室的材料；連續進行塗覆操作，且每個均涉及在沉積室之基板晶圓上沉積磊晶層，包括將第一沉積氣體的第一氣體流從基板晶圓上方通過，形成具磊晶層的半導體晶圓；在連續進行的各塗覆操作之前、期間或之後，第二沉積氣體的第二氣體流通過各基板晶圓邊緣區域或各具磊晶層半導體晶圓的邊緣區域，改變至少一製程參數，效果為藉第二沉積氣體的通過，邊緣區域的材料沉積隨從沉積室去除材料後所執行的塗覆操作次數而增加。
Description
本發明涉及一種在沉積室中生產具有由氣相沉積的磊晶層的半導體晶圓的方法，包含從沉積室中去除在之前的塗覆操作過程中已經沉積在沉積室中的材料。
為了生產電子元件，需要具有由氣相沉積的磊晶層的半導體晶圓。通常在以單晶圓反應器的形式的沉積室中沉積磊晶層。待塗覆的基板晶圓放置在基座上，並且在沉積溫度下，沉積氣體在隨著基座旋轉的基板晶圓上方通過沉積室。
已知能夠建立第二氣體流的沉積室，該第二氣體流的方向與第一氣體流的方向不同，這主要用於磊晶層的形成。
根據US 2014 0 137 801 A1，這種沉積室可用於建立第二沉積氣體流。
US 2015 0 368 796 A1提出了這種用於使蝕刻氣體與沉積氣體反應的沉積室。
JP 2019 114 699 A 描述了一種為了影響第一氣體流的效果而採用第二氣體流的方法。
WO 2017 102 597 A1特別致力於改善具有磊晶層的半導體晶圓的邊緣幾何形狀的問題。已經發現，在沉積室中定期地進行典型蝕刻（腔室蝕刻）以去除在之前的塗覆操作過程中沉積在沉積室中的材料之後，連續的後續塗覆操作導致隨後在沉積室中生產的具有磊晶層的半導體晶圓的邊緣塌邊（edge roll-off）增加。提出的建議是，在沉積磊晶層之前，在待塗覆的各個基板晶圓存在的情況下進行蝕刻，以補償在磊晶層沉積期間邊緣區域中材料沉積的減少，這種減少的結果是就是增加邊緣塌邊。影響該提議的一個缺點是蝕刻可能導致材料的過度腐蝕，可能會導致基板晶圓中的晶體缺陷暴露出來，並且可能會產生顆粒，這些顆粒會污染具有磊晶層的半導體晶圓。
本發明的目的是克服在腔室蝕刻之後增大邊緣塌邊的現象，而不存在上述缺點。
本發明的目的藉由一種在沉積室中生產具有由氣相沉積的磊晶層的半導體晶圓的方法來實現，該方法包含：
藉由對沉積室的蝕刻，從沉積室去除在之前的塗覆操作過程中沉積在沉積室中的材料；
連續進行塗覆操作，且每個均涉及在沉積室中的基板晶圓上沉積磊晶層，包括第一沉積氣體的第一氣體流在基板晶圓上通過，以形成具有磊晶層的半導體晶圓；
在連續進行的每個塗覆操作之前、期間或之後，第二沉積氣體的第二氣體流通過各個基板晶圓的邊緣區域或各個具有磊晶層的半導體晶圓的邊緣區域，其中改變至少一個製程參數，其效果是藉助於第二沉積氣體的通過，邊緣區域中的材料沉積隨著從沉積室去除材料後所執行的塗覆操作的次數而增加。
根據本發明，建立第二沉積氣體的第二氣體流，藉由一次又一次的塗覆操作來增加邊緣區域中的材料沉積，其在很大程度上補償一次又一次的塗覆操作而造成的被預期的邊緣區域內材料沉積的減少。
由第二沉積氣體引起的材料沉積可以在基板晶圓上產生磊晶層的塗覆操作之前、期間或之後進行。因為第一和第二氣體流可以相互影響，所以藉助於沉積氣體的材料沉積較佳係在基板晶圓上沉積磊晶層之前進行。然而，也可以在已完成的具有磊晶層的半導體晶圓上進行由第二沉積氣體引起的材料沉積，換言之，即是在由第一沉積氣體引起的磊晶層的沉積之後。儘管不排除在磊晶層沉積期間藉由第二沉積氣體沉積材料，但是在沉積磊晶層之前或之後，將這種材料沉積作為單獨的製程步驟進行是有利的。在這些情況下，對於生產磊晶層的塗覆操作以及導致在邊緣區域中沉積材料的製程步驟，控制方法被完全且彼此獨立地保留。表現單獨製程步驟的應用，下面假設藉由第二沉積氣體的材料沉積發生在各個塗覆操作之前。在適當的情況下，該單獨的製程步驟還可以包括提供在基板晶圓上方通過的載氣的第一氣體流，載氣例如是氫氣，以及提供第二沉積氣體的第二氣體流。各個單獨的塗覆操作還可以包含提供載氣的第二氣體流，以及提供第一沉積氣體的第一氣體流，該第二氣體流被傳送到基板晶圓的邊緣，以淨化進料管線。對於這種情況，這種載氣的第二氣體流的體積速度較佳係小於5 slm，更佳係小於3 slm。
第二沉積氣體或載氣的第二氣體流被傳送到位於基座上的基板晶圓的邊緣區域。因此，第二氣體流具有方向分量，該方向分量垂直地指向第一沉積氣體或載氣的第一氣體流的方向。
第一沉積氣體和第二沉積氣體各自含有前驅氣體，該前驅氣體包含待沉積的半導體：例如，矽烷，如三氯矽烷。此外，第一沉積氣體和第二沉積氣體還可以包含載氣，例如氫氣，並且視情況地可包含摻雜氣體，例如二硼烷。這些氣體分別與第一沉積氣體和第二沉積氣體的氣體流混合。摻雜氣體包含將要與半導體材料一起沉積的摻雜劑。第一沉積氣體和第二沉積氣體的成分可以相同，也可以不同。
在製程步驟期間將第二沉積氣體傳送到基板晶圓的製程條件彼此不同，具體地取決於自上次腔室蝕刻以來已經執行的使用第一沉積氣體的塗覆操作的次數。這個次數越多，由第二沉積氣體在基板晶圓的邊緣區域沉積的材料的量就越大。調整製程條件，使得沉積在邊緣區域中的材料的厚度在很大程度上補償了邊緣塌邊，在隨後的塗覆操作之後，如果沒有該製程步驟，邊緣塌邊就會發生。
由於預期的邊緣塌邊隨著一次次的塗覆操作而增加，因此對於製程步驟，至少要改變一個製程參數，其效果是，與之前的製程步驟相比，對應於預期的邊緣塌邊的增加，更大量的材料被沉積在基板晶圓的邊緣區域中。合適的製程參數例如是第二沉積氣體通過基板晶圓的邊緣區域的時間，或第二沉積氣體的第二氣體流通過基板晶圓的邊緣區域的速度。例如，第二沉積氣體通過基板晶圓的邊緣區域的時間越長，將在那裡沉積的材料的量就越大。其他合適的製程參數是沉積氣體的第二氣體流中的前驅氣體和載氣的體積比、前驅氣體和載氣在混合形成沉積氣體的第二氣體流之前的體積速度比、沉積室中的溫度或基板晶圓旋轉的速度。在本發明的意義上，製程參數的最佳協調還取決於所使用的沉積室，並且如果在單獨的製程步驟中，載氣除了用作沉積氣體的第二氣體流之外，還用做載氣的第一氣體流，則製程參數的最佳協調還可能取決於載氣的體積速度。這種協調可以藉由試驗來實現。
為了從沉積室中去除在之前的塗覆操作過程中沉積在沉積室中的材料，蝕刻氣體被通過沉積室，蝕刻氣體例如是氯化氫。這種腔室蝕刻較佳定期進行，例如，當沉積室的內表面上的材料的沉積達到或超過預定厚度時，或者在已經執行預定次數的塗覆操作之後。在腔室蝕刻之後，可以藉由例如在沉積溫度下使三氯矽烷通過沉積室來進行腔室塗覆。這也可以在位於基座上的基板晶圓存在的情況下發生，該晶圓作為遮蔽基座的假體。
下面參照附圖進一步描述本發明。
圖1中所示的用於在基板晶圓上沉積磊晶層的裝置包含沉積室3，該沉積室3具有上蓋1和下蓋2，以及包圍反應空間的上襯套7和下襯套8。未示出存在於沉積室3外部的上燈陣列和下燈陣列。燈的輻射能使沉積室達到氣相（蒸汽）沉積所需的溫度。
為了塗覆操作，基板晶圓4放置在基座5上，基座5由托架的臂從下方可旋轉地保持。圍繞基座佈置的是預熱環6。基板晶圓4可以放置在基座5上，並在塗覆之後藉由穿過基座5的提升杆從基座5上提升。
在基板晶圓4的塗覆過程中，第一沉積氣體通過設置在上襯套7中的第一氣體進入孔9，沿著第一流動方向從基板晶圓上方進入沉積室3，到達第一氣體出口11。此外，在下襯套中存在一個或多個第二氣體進入孔，在單獨的製程步驟期間或在塗覆操作期間，沉積氣體沿第二流動方向通過該第二氣體進入孔到達基板晶圓4的邊緣區域或具有磊晶層的半導體晶圓的邊緣區域。最後，作為一種選擇，可以提供下部氣體進入孔12和下部氣體出口13，以使吹掃氣體在基座5下方通過，到達下部氣體出口13。
圖2以平面圖示出了第一氣體流14從基板晶圓4上通過，以及第二氣體流15從基板晶圓4的邊緣區域通過。第二氣體流15具有垂直於第一氣體流14的流動方向的方向分量。兩個流動方向具有較佳為45°至90°的夾角α。在沉積氣體藉由第二氣體流15以單獨製程步驟的形式進入的情況下，較佳的是由載氣組成的第一氣體流14同時通過基板晶圓4或具有磊晶層的半導體晶圓。在單獨的製程步驟之前或之後進行的塗覆操作期間，沉積氣體僅藉由第一氣體流14從基板晶圓上通過，並且視情況地，載氣藉由第二氣體流15通過基板晶圓的邊緣。在沒有單獨的製程步驟的情況下，第一氣體流14和第二氣體流15都含有沉積氣體。
實施例：
在第一個試驗中，單晶矽的磊晶層沉積在25個由單晶矽製成並且直徑為300毫米的基板晶圓的每一個上。在沉積室的腔室蝕刻之後，在單晶圓反應器的沉積室中進行塗覆操作。單晶圓反應器的設計使得第一氣體流從基板晶圓上方通過，並且第二氣體流通過基板晶圓的邊緣區域。
對於每一個第二基板晶圓，在塗覆操作之前有一個單獨的製程步驟，在該製程步驟期間，載氣的第一氣體流從基板晶圓上方通過，並且沉積氣體的第二氣體流通過基板晶圓的邊緣區域。自腔室蝕刻以來執行的塗覆操作的次數越多，用於供應沉積氣體的第二氣體流的選定時間就越長。在具有偶數序號的塗覆操作之前，省略了塗覆操作之前的單獨的製程步驟。
在接下來的塗覆操作之後，以 ESFQD_AVG_Δ（Edge Site Front surface least squares site Deviation，ESFQD）的形式對生產的具有磊晶層的半導體晶圓的邊緣幾何形狀進行了研究和量化。在72個邊緣位置進行ESFQD測量（具有長度為30毫米且邊緣排除法為2毫米的扇區（sector），在半徑為147.5毫米和148毫米之間的扇區區域上進行測量），並且針對這些測量中的每一個，計算每個基板晶圓和每個所得的具有磊晶層的半導體晶圓的平均值（AVG），並將二個平均值中的一個從另一個中減去（Δ）。
圖3繪製了相減結果的ESFQD_AVG_Δ，與作為自腔室蝕刻以來執行的塗層操作的次數N的函數關係。次數中的奇數被分配給根據本發明塗覆的那些基板晶圓，偶數被分配給沒有單獨的製程步驟而被塗覆的那些基板晶圓，換句話說，在沒有沉積氣體的第二氣體流的情況。此外，在根據本發明實施的製程的情況下，沉積氣體的第二氣體流通過基板晶圓的邊緣區域的時間比之前根據本發明實施的製程期間的相應時間長一個固定的量。
以偶數次數下降的數據點反映了在沒有干預的情況下腔室蝕刻後邊緣塌邊增加的影響。次數中以奇數上升的數據點表明，本發明的干預在某些情況下超過了對邊緣塌邊的補償，並且比預期更多的材料沉積在邊緣區域中。
在進一步的試驗中，對於根據本發明進行的具有奇數次數的塗覆操作，省略了單獨的製程步驟；換言之，在塗覆操作期間，第二沉積氣體的第二氣體流通過基板晶圓的邊緣區域，在前驅氣體和載氣混合形成沉積氣體的第二氣體流之前，選擇前驅氣體和載氣的不同的體積速度比，並且與第一次試驗相比，塗覆操作的時間縮短了。
圖4表明，藉由製程參數所選擇的組合，可以實現具有磊晶層的半導體晶圓的相對均勻的邊緣幾何形狀。
1:上蓋
2:下蓋
3:沉積室
4:基板晶圓
5:基座
6:預熱環
7:上襯套
8:下襯套
9:第一氣體進入孔
10:用於第二氣體流的氣體進入孔
11:第一氣體出口
12:下氣體進入孔
13:下氣體出口
14:第一氣體流
15:第二氣體流
圖1示出了適用於實施本發明方法的沉積室的元件。
圖2以平面圖示出了第一氣體流和第二氣體流通過基板晶圓。
圖3和圖4示出了邊緣幾何形狀作為腔室蝕刻後磊晶層沉積的序列的函數而變化。
無
Claims (2)
- 一種在沉積室中生產具有由氣相沉積的磊晶層的半導體晶圓的方法，包含： 藉由對該沉積室的蝕刻，從該沉積室去除在之前的塗覆操作過程中沉積在該沉積室中的材料； 連續進行塗覆操作，且每個均涉及在該沉積室中的基板晶圓上沉積磊晶層，包括將第一沉積氣體的第一氣體流從基板晶圓上方通過，以形成具有磊晶層的半導體晶圓； 在該連續進行的每個塗覆操作之前、期間或之後，第二沉積氣體的第二氣體流通過各個基板晶圓的邊緣區域或各個具有磊晶層的半導體晶圓的邊緣區域，其中使至少一個製程參數進行改變，其效果是藉助於該第二沉積氣體的通過，該邊緣區域中的材料沉積隨著從該沉積室去除材料後所執行的塗覆操作的次數而增加。
- 如請求項1所述的方法，其中該至少一個製程參數係選自涵蓋以下之群組：該第二沉積氣體的第二氣體流通過該基板晶圓的時間、該第二沉積氣體通過該基板晶圓的邊緣區域的速度、該第二氣體流中的前軀氣體和載氣的體積比、該前軀氣體和該載氣在混合形成該第二氣體流之前的體積速度比、該沉積室內的溫度、以及該基板晶圓旋轉的速度。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EP21168168.9A EP4074861A1 (de) | 2021-04-13 | 2021-04-13 | Verfahren zum herstellen von halbleiterscheiben mit aus der gasphase abgeschiedener epitaktischer schicht in einer abscheidekammer |
| EP21168168 | 2021-04-13 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| TW202240023A true TW202240023A (zh) | 2022-10-16 |
| TWI840780B TWI840780B (zh) | 2024-05-01 |
Family
ID=
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN117178075A (zh) | 2023-12-05 |
| JP2024518032A (ja) | 2024-04-24 |
| IL307320A (en) | 2023-11-01 |
| WO2022218738A1 (de) | 2022-10-20 |
| EP4074861A1 (de) | 2022-10-19 |
| KR20230169277A (ko) | 2023-12-15 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101149383B1 (ko) | 반도체 장치의 제조 방법 및 기판 처리 장치 | |
| JP5155070B2 (ja) | 半導体装置の製造方法、基板処理方法及び基板処理装置 | |
| CN108474133B (zh) | 外延涂布半导体晶片的方法和半导体晶片 | |
| JP7024087B2 (ja) | 半導体装置の製造方法、基板処理装置、プログラム及び基板処理方法 | |
| KR20110009581A (ko) | 수평 흐름 증착 장치 및 이를 이용한 증착 방법 | |
| TW201900919A (zh) | 矽氮化膜之成膜方法及成膜裝置 | |
| CN104805415A (zh) | 基板处理方法和基板处理装置 | |
| KR20180121828A (ko) | 성막 방법 및 성막 장치 | |
| JP6707827B2 (ja) | 成膜装置 | |
| CN116825609A (zh) | 半导体器件的制造方法、衬底处理装置及记录介质 | |
| KR20180053242A (ko) | 성막 장치 및 성막 방법 | |
| JP6812961B2 (ja) | エピタキシャル成長装置およびそれを用いた半導体エピタキシャルウェーハの製造方法 | |
| JP5341358B2 (ja) | 半導体装置の製造方法及び基板処理装置及び基板処理方法 | |
| TWI840780B (zh) | 在沉積室中生產具有由氣相沉積的磊晶層的半導體晶圓的方法 | |
| TW202240023A (zh) | 在沉積室中生產具有由氣相沉積的磊晶層的半導體晶圓的方法 | |
| JP6772300B2 (ja) | コーティングされた半導体ウエハを製造するための方法および装置 | |
| JP2005142355A (ja) | 基板処理装置及び半導体装置の製造方法 | |
| JP6809392B2 (ja) | 成膜方法、成膜装置及び記憶媒体 | |
| CN112391607A (zh) | 成膜方法和成膜装置 | |
| JP2012248664A (ja) | 気相成長装置及び気相成長方法、並びにエピタキシャルウェハ | |
| KR101804127B1 (ko) | 박막 증착 방법 | |
| JPH1050615A (ja) | 枚葉式気相成長装置 | |
| WO2024034172A1 (ja) | 基板処理装置、基板支持具、基板処理方法、半導体装置の製造方法及びプログラム | |
| WO2023037452A1 (ja) | 半導体装置の製造方法、基板処理方法、基板処理装置および記録媒体 | |
| WO2007035041A1 (en) | Method of and apparatus for fabricating thermal oxide film using single chamber-type cvd apparatus |