用于生产经涂布的半导体晶片的方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及用于生产经涂布的半导体晶片的方法，其包括：将工艺气体经由第一气体入口沿着第一流动方向引入反应器腔室中并流经半导体材料的衬底晶片，以便在所述衬底晶片上沉积层，所述衬底晶片位于基座上，其中来自所述工艺气体的材料沉积在预热环上，所述预热环围绕所述基座布置；和包括从所述反应器腔室中取出经涂布的衬底晶片；特征在于，在从所述反应器腔室取出经涂布的衬底晶片之后，经由第一气体入口沿着第一流动方向将蚀刻气体引入所述反应器腔室中，并经由第二气体入口沿着与所述第一流动方向相交的另外的流动方向将蚀刻气体引入所述反应器腔室中，蚀刻气体流经所述预热环，由此从所述预热环去除所述材料沉淀，所述第一气体入口布置在所述第二气体入口之间。

Method and device for producing coated semiconductor wafers

The invention relates to a method for producing coated semiconductor wafers, which includes: introducing process gas into the reactor chamber along the first flow direction through the first gas inlet and flowing through the substrate wafer of the semiconductor material to deposit a layer on the substrate wafer, which is located on the base, in which the material from the process gas is deposited on the preheating ring; The preheating ring is arranged around the base; and includes removing the coated substrate wafer from the reactor chamber; the feature is that after removing the coated substrate wafer from the reactor chamber, etched gas is introduced into the reactor chamber along the first flow direction through the first gas inlet, and along the first flow direction through the second gas inlet. Another intersecting flow direction introduces etched gas into the reactor chamber, and the etched gas flows through the preheating ring, thereby removing the material precipitation from the preheating ring. The first gas inlet is arranged between the second gas inlet.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于生产经涂布的半导体晶片的方法和装置本专利技术涉及用于生产经涂布的半导体晶片、优选具有外延层的半导体晶片的方法，以及用于实施所述方法的装置。现有技术/问题半导体晶片的生产经常涉及在反应器腔室中的衬底晶片上沉积层，其中衬底晶片借助于气相沉积(CVD)被单个地涂布。此类反应器腔室包括衬垫以及上盖和下盖，它们也被称为上部圆顶和下部圆顶。在层的沉积期间，衬底晶片位于基座上，并被来自上部灯阵列和下部灯阵列的辐射加热，所述灯阵列布置在上部圆顶和下部圆顶的上方和下方。工艺气体借助于气体注入器通过气体入口进给至反应器腔室中并流经(over)衬底晶片，所述工艺气体被分解并部分沉积在所述衬底晶片的暴露于所述工艺气体的表面上作为材料层。此外，材料也可在反应器腔室内部沉淀，特别是在包围基座的预热环上沉淀。并非所希望的此类材料沉淀必须通过清洁工艺以特定的时间间隔消除。这通常是通过所谓的腔室蚀刻，通过借助气体入口将蚀刻气体而不是工艺气体进给至反应器腔室中来完成的，所述蚀刻气体与材料沉淀反应以形成气体反应产物。反应产物随后通过气体出口从反应器腔室中除去。US2015/0368796A1描述了用于外延反应器中的气体注入器。它给第一和第二气体入口连续或同时供应工艺气体和蚀刻气体，以便进行选择性外延工艺以改善外延层的沉积。US6245149公开了用外延层(例如硅的外延层)涂布衬底晶片的装置和方法。所述方法还涉及借助于氯化氢作为蚀刻气体的腔室蚀刻。腔室蚀刻导致生产率损失，因为不得不因此中断衬底晶片的涂布。由于预热环紧邻基座的位置，因此预热环上的意外材料沉淀最大。因此，腔室蚀刻的持续时间基本上由从预热环去除具有特定厚度的材料沉淀所需的时间决定。本专利技术的目的是使这一时间尽可能短。本专利技术的目的通过用于生产经涂布的半导体晶片的方法来实现，所述方法包括:将工艺气体经由第一气体入口沿着第一流动方向引入反应器腔室中，并流经半导体材料的衬底晶片，以便在所述衬底晶片上沉积层，所述衬底晶片位于基座上，其中来自所述工艺气体的材料沉积在预热环上，所述预热环围绕所述基座布置；和从所述反应器腔室中取出所述经涂布的衬底晶片；其特征在于，在从所述反应器腔室取出所述经涂布的衬底晶片之后：通过经由第一气体入口沿着第一流动方向将蚀刻气体引入所述反应器腔室中，并经由第二气体入口沿着与所述第一流动方向相交的另外的流动方向流经所述预热环，从所述预热环去除所述材料沉淀，所述第一气体入口布置在所述第二气体入口之间。本专利技术提供了腔室蚀刻过程中预热环上材料沉淀的去除，以及在这种情况下另外通过为此目的而提供的第二气体入口对蚀刻气体的进给。第二气体入口对于衬底晶片的处理并不重要，对于衬底晶片的涂布不重要，对于衬底晶片的蚀刻也不重要。因此，第二气体入口仅在从预热环去除材料沉淀期间使用。在从预热环去除材料沉淀期间从第一气体入口中流出的蚀刻气体具有在气体出口方向上的流动方向。以这种方式产生的蚀刻气流具有横向于该流动方向的宽度，该宽度不大于预热环内径的长度。这与第一气体入口的实际目的有关：经由第一气体入口进给至反应中的气流主要用于处理衬底晶片，而不管处理是否涉及使工艺气体和/或蚀刻气体通过。为了完全覆盖衬底晶片，所产生的气流必须在宽度不小于衬底晶片直径的通道中移动。然而，该通道也不会明显宽于衬底晶片的直径，以便限制最终进给至待处理衬底晶片的气体的作用。本专利技术的专利技术人已发现，通过借助第一气体入口引入蚀刻气体来从预热环去除材料沉淀并不特别有效。本专利技术通过提供第二气体入口来补救这一点，第一气体入口布置在所述第二气体入口之间，并且蚀刻气体另外通过所述第二气体入口并沿着另外的流动方向被进给，所述流动方向指向在预热环上的材料沉淀。该措施的结果是可在更短的时间内完成从预热环去除材料沉淀。节省了相当多的时间。从预热环去除材料沉淀涉及在从反应器腔室中取出经涂布的衬底晶片之后，经由第一气体入口沿着第一流动方向并且经由第二气体入口沿着另外的流动方向将蚀刻气体引入反应器腔室中。第一流动方向从第一气体入口开始指向反应器腔室的气体出口。蚀刻气体以蚀刻气体流的形式从第一气体入口中流出，所述蚀刻气体流的横向于第一流动方向的宽度不大于预热环内径的长度。另外，蚀刻气体经由第二气体入口进给至反应器腔室中，并沿着与第一流动方向相交的另外的流动方向流动。因此，另外的流动方向具有垂直于第一流动方向定向的方向分量。半导体材料的衬底晶片的选择原则上不受任何限制。优选地，选择含有待涂布的单晶半导体材料的衬底晶片，例如单晶硅的半导体晶片、SOI(绝缘体上硅)晶片或接合的半导体晶片。代替硅，待涂布的半导体材料可以是另一半导体或化合物半导体，例如SiGe或III/V化合物半导体。同样，原则上对于待沉积层的选择没有限制。它优选由多晶硅或单晶硅或单晶化合物半导体(例如SiGe或III/V化合物半导体)组成。特别优选在半导体材料的衬底晶片上沉积单晶硅外延层。关于蚀刻气体的选择，同样没有特别限制。在沉积含有硅或由硅组成的层的情况下，优选使用含有氯化氢或由氯化氢组成的蚀刻气体。在涂布之后，涂布的衬底晶片从反应器腔室中被取出，并且材料沉淀开始从预热环中被去除，或者又一衬底晶片开始在反应器腔室中被涂布。优选地，在开始从预热环去除材料沉淀之前，连续涂布半导体材料的多个衬底晶片。如果半导体材料的衬底晶片涂布有含有硅或由硅组成的层，则优选直至预热环上的材料沉淀已达到50μm的最小厚度之后，才开始从预热环去除材料沉淀。应当避免在开始从预热环去除材料沉淀之前，允许超过70μm的此类材料沉淀生长。在从预热环去除材料沉淀之前，可将替代晶片(dummywafer)置于基座上，以保护基座的表面。然而，这一措施并非绝对必要。本专利技术还涉及用于在衬底晶片上沉积层的装置，其包括反应器腔室，其具有衬垫，并具有上盖和下盖；用于保持衬底晶片的基座；包围所述基座的预热环；第一气体入口，用于沿着第一流动方向将气体引入所述反应器腔室中并流经所述基座；和第二气体入口，所述第一气体入口布置在所述第二气体入口之间，所述第二气体入口用于沿着与所述第一流动方向相交的另外的流动方向将蚀刻气体引入所述反应器腔室中并流经所述预热环。优选地，第二气体入口相对于作为对称轴的第一流动方向轴对称地布置，并且与预热环的沿着第一和第二圆弧的圆周同心地布置。第一和第二圆弧分别优选具有由不小于70°且不大于100°的中心角α确定的长度。优选地，数目为15至20个第二气体入口分别沿着第一和第二圆弧等分布地(equallydistributed)布置。第二气体入口优选具有直径优选5mm至7mm的圆形横截面。第一和/或第二气体入口可被再分为一组或多组。气体注入器将气体进给至第一和第二气体入口，即在涂布衬底晶片期间将工艺气体进给至第一气体入口，并且在从预热环去除材料沉淀期间将蚀刻气体进给至第一和第二气体入口。气体注入器优选被构造成使得至少第一和第二气体入口可彼此独立地控制，即在供应气体的类型和/或温度和/或压力和/或流速方面彼此不同的气体供应分别是可能的。在将第一和/或第二气体入口再分为组的情况下，同样可提供独立控制各自组的这种可能性。关于根据本专利技术的方法的上述实施方案所指定的特征可相应地应用于根据本专利技术的装置。反之，关于根据本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.生产经涂布的半导体晶片的方法，其包括：将工艺气体经由第一气体入口沿着第一流动方向引入反应器腔室中，并流经半导体材料的衬底晶片，以便在所述衬底晶片上沉积层，所述衬底晶片位于基座上，其中来自所述工艺气体的材料沉积在预热环上，所述预热环围绕所述基座布置；和从所述反应器腔室中取出经涂布的衬底晶片；在从所述反应器腔室取出经涂布的衬底晶片之后，包括：经由第一气体入口沿着第一流动方向将蚀刻气体引入所述反应器腔室中，以及经由第二气体入口沿着与所述第一流动方向相交的另外的流动方向将蚀刻气体引入所述反应器腔室中，蚀刻气体流经所述预热环，由此从所述预热环去除所述材料沉淀，所述第一气体入口布置在所述第二气体入口之间。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.06.28 DE 102016211614.21.生产经涂布的半导体晶片的方法，其包括：将工艺气体经由第一气体入口沿着第一流动方向引入反应器腔室中，并流经半导体材料的衬底晶片，以便在所述衬底晶片上沉积层，所述衬底晶片位于基座上，其中来自所述工艺气体的材料沉积在预热环上，所述预热环围绕所述基座布置；和从所述反应器腔室中取出经涂布的衬底晶片；在从所述反应器腔室取出经涂布的衬底晶片之后，包括：经由第一气体入口沿着第一流动方向将蚀刻气体引入所述反应器腔室中，以及经由第二气体入口沿着与所述第一流动方向相交的另外的流动方向将蚀刻气体引入所述反应器腔室中，蚀刻气体流经所述预热环，由此从所述预热环去除所述材料沉淀，所述第一气体入口布置在所述第二气体入口之间。2.根据权利要求1所述的方法，在将所述蚀刻气体引入所述反应器腔室中之前，包括：重复在半导体材料的衬底晶片上沉积层的步骤，以及重复从所述反应器腔室取出经涂布的衬底晶片的步骤，直至所述预热环上的材料沉淀已达到最小厚度。3.根据权利要求2所述的方法，其中所述蚀刻气体含有氯化氢，并...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·哈贝雷希特，
申请(专利权)人：硅电子股份公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE