本方法的特征在于，工件上能涂覆符合外延质量的涂层，而且淀积速度明显增加。为此目的，本发明专利技术采用ＤＣ等离子体放电的ＰＥＣＶＤ方法代替ＵＨＶ－ＣＶＤ或ＥＣＲ－ＣＶＤ方法。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及依据权利要求1总概念的制备涂层工件的方法、依据权利要求28-35的应用、依据权利要求36总概念的实施该方法的装置以及依据权利要求51-54的应用。本专利技术从以CVD-和PECVD方法制造薄涂层时出现的问题作为出发点，本专利技术积累的知识可具体套用到半导体层的制造上，例如太阳能电池的制造或调制掺杂场效应晶体管或异质结双极型晶体管的制造上。半导体薄膜或者以单晶形式，即外延式淀积到同样是单晶的衬底如硅衬底上，或者以多晶的形式或无定形的形式淀积到多晶或无定形衬底如玻璃上。虽然本专利技术下面的叙述主要针对硅和/或锗的涂层衬底的制造，但如上所述，它亦可应用于其它工件或用其它材料涂层的工件的制造。已知的外延半导体膜的淀积方法是-分子束外延法，MBE(Molecular Beam Epitaxy)-热化学气相淀积法，CVD(Chemical Vapour Deposition)-具有直流(DC)放电或高频(Hf)放电的远距离等离子体增强CVD法，RPECVD(Remote-Plasma-Enhanced CVD)-微波-等离子体增强的化学气相淀积法和电子回旋共振等离子体补助的CVD法，ECRCVD(Electron-Cyclotron-Resonance-Plasma-Assisted CVD)CVD方法涉及大量热淀积方法的总概念，这些方法的区别在于或者附属设备的结构不同，或者运行方式不同。例如，CVD方法在标准大气压下进行，或者可在压力很小的情况下直至超高真空下运行，为此可参见(1)和(2)。制备外延型硅层的工业方法毫无例外地都采用CVD法。方法所用的反应气体为含硅气体，例如氯硅烷、SiCl4、Si3HCl和Si2H2Cl2以及硅烷，例如SiH4或Si2H6。标准CVD方法的特征是淀积温度高，数量级为1000℃或更高，典型的压力为20mbar-1000mbar，即达到标准大气压。根据不同的工艺条件，涂覆速率可达每分钟几个μm，即几百/sec，参见(1)。低压化学气相淀积(LPCVD，Low Pressure ChemicalVapour Deposition，亦用LPVPE表示，Low-Pressure VapourPhase Epitaxy)却在压力低于1mbar下进行，而且过程温度较低，典型的达700℃，可参见(1)、(3)和(6)。至于LPCVD可参见(6)，其淀积温度为650℃时，生长速率(growth rate)为GR＝50/min。其反应性气体硅烷的流量为F＝14sccm由此得出一个与气体利用率有关的参数，即单位反应性气体流量F的增长速率GRFGRF＝3.6/(sccm·min)从2″-晶片的实际面积A2换算的5″-晶片的面积相应为A5＝123cm3，由此得到淀积量(growth amount)GAGA＝5.2·1016Si-原子/sec再将这个值与单位反应性气流量关联，得到参数“单位反应性气流量的淀积量”，以下称为“气体利用数”， GAFGAF＝8.4·10-3相应为8.4‰。在650℃下生成一外延层。如果淀积温度降至600℃，则生成一多晶层，其参数为GR＝3/min。F＝28sccm硅烷GRF＝0.11/(sccm/min)GA＝3.1·1015Si-原子/sec/A5GAF＝2.5·10-4，相应0.25‰。对于无缺陷的外延涂层生长，原则上要求符合下列准则-用电子发射显微镜对一截面切片进行观测，通过电子衍射和高分辨率提供外延证据。-一般在沿底板晶界面可穿射的10-15μm范围内不容许任何可见缺陷。缺陷分析的典型放大倍数为110000-200000。另一新进展是超高真空化学气相淀积法(UHV-CVD)，其工作压力范围为10-4-10-2mbar，典型压力为10-3mbar左右，参见(4)、(5)和(7)。这种方法允许非常低的工作温度，当然生长速率，即涂覆速率亦极小，例如，根据(5)，在550℃下纯硅的生长速度约为3/min。生长速率小的原因在于，反应性分子，例如SiH4的吸收速率和分解速率随工件表面被氢占据的位置的增加而减小。因此层生长受H2的解吸速率所限制，而氢的解吸随温度的增加呈指数增加。这可参见(8)。由于Ge-H键的键能比Si-H键的键能低，因此Si-Ge合金表面的氢解吸较大，这样在相同的衬底温度下，其生长速度比纯Si大，例如在550℃下Ge含量为10％，其因子约为25(5)。在较低的衬底温度下，达到具有外延质量的高淀积速率的另一种可能性在于借助μ-波-等离子体分解反应性气体的方法(ECRCVD)(9)。利用基于电子-回旋-共振原理的等离子体源，可避免高能离子对衬底的轰击。这类源通常在10-3-10-4mbar的压力范围内操作，这可使自由途径的长度增加，电容耦合的高频-Hf-等离子体的情况。这仍可能使衬底受到不希望的离子轰击，从而产生缺陷，如(10)所述。冲击衬底的离子的能量可通过从外部控制衬底板电位来加以限制，从而可基本上避免离子的危害。利用ECRCVD方法，纯硅的生长速率在低淀积温度≤600℃时通常只有10/min。总的说来，可得出如下结论迄今，在淀积温度≤600℃的条件下，高质量涂层，亦即适于作外延涂层的高质量的涂覆可借助下列方法·UHV-CVD方法，其生长速率GR约为3/min或者·ECRCVD方法，其生长速度GR约高1个数量级(30/min)。PECVD法，其等离子体经DC-放电产生，该法不能用来制作具有外延质量的涂层，即是缺陷密度小的涂层(参见上述)，它既不能用来生成外延涂层，亦不能用来生成无定形的或多晶涂层，至少不能确保工业制作所要求的生长速率GR、可靠性和有效性或效率。另一方面，很早以前曾经报导过应用电容耦合高频场来产生PECVD方法所需的Hf-等离子体，参见(11)。这种过程的困难在于，在这种Hf-等离子体中不仅反应性气体遭到破坏，同时衬底表面亦会受高能离子的轰击，这种现象具体利用在反应性喷雾或高频蚀刻。一方面对氢的解吸有利，但同时却使生长的涂层中产生缺陷。一种由此派生的方法，RPCVD(Remote Plasma Chemical VapourDeposition)考虑到这一现象，该法使要被涂覆的衬底不直接经受Hf-等离子体，从而改善了结果(12)。当然，所得到的生长速率小，大多数情况下远小于nm/min，最高也只有几个nm/min，参见(13)。本专利技术的目的在于，提出一种可用于工业制作的方法，该方法能使涂层具有外延质量，且其生长速率比迄今所知的方法高得多。达到此目的的措施是采用本文开头所提及的方法，即权利要求1的特征部分所表述的方法，以及采用一种装置，该装置是权利要求36特征部分所表述的装置。该方法的优选实施方式由权利要求2-27规定，而该装置的优选实施方式则由权利要求37-50规定。本专利技术的方法特别适用于制造具有外延的、无定形的或多晶涂层的半导体涂层衬底，而且特别适用于Si-、Ge-或Si/Ge-合金-涂层以及Ga-或Ga-化合物涂层。而且特别能涂覆掺杂的半导体涂层。含硅和/或锗的涂层，宜用周期表III或V族的至少一种元素掺杂，或者含镓涂层用周期表中II、III、IV或VI族中的一种元素，例如Mg或Si掺杂。由开头论述的产生本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种制备符合外延质量的涂覆工件的方法，其特征在于，该工件借助一种应用ＤＣ放电的ＰＥＣＶＤ方法涂覆。
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：H冯凯内尔，C罗森布拉德，J拉姆，
申请(专利权)人：尤纳克西斯贸易公司，
类型：发明
国别省市：CH[瑞士]
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