用于在衬底晶圆上沉积半导体材料层的设备和方法技术

本发明专利技术涉及一种用于在衬底晶圆上沉积半导体材料层的设备，所述设备包括：位于上穹顶与下穹顶之间的基环；在所述层的沉积期间用作所述衬底晶圆的支撑件的基座；气体入口和气体出口；排出气体管线以及用于在所述衬底晶圆的上侧表面上方传送工艺气体的气体供应管线；狭缝阀通道和狭缝阀门；以及用于提升和转动所述基座和所述衬底晶圆的提升和旋转装置，其特征在于，由不锈钢构成的所述设备的一个或多个组件被包含硅和氢的非晶层覆盖。件被包含硅和氢的非晶层覆盖。件被包含硅和氢的非晶层覆盖。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于在衬底晶圆上沉积半导体材料层的设备和方法


[0001]本专利技术的主题是一种用于通过气相沉积在衬底晶圆(晶片)上沉积半导体材料层的设备。本专利技术的另一主题是一种利用该设备的方法。

技术介绍

[0002]在用于电子工业的基础材料的生产领域中的高需求应用包括在衬底晶圆上沉积半导体材料层，特别是在衬底晶圆上沉积外延层。
[0003]在层的沉积期间，衬底晶圆在基座上处于沉积温度。工艺气体在衬底晶圆的上侧面上方通过，并且包含在所述气体中的化合物(前体)的裂解产物在该侧面上结晶为材料层。
[0004]诸如例如在US 2009 314 205A1中描述的单晶圆反应器的设备特别适合于所述目的。所述反应器具有基环，该基环设置在上穹顶与下穹顶之间。它们一起形成反应室，该反应室容置基座，该基座在半导体材料层的沉积期间承载衬底晶圆。衬底晶圆通过狭缝阀门(slit valve door)和狭缝阀通道(slit valve tunnel)被输送到反应室中。工艺气体由气体供应管线从气体入口通向(传送至)气体出口。衬底晶圆借助于热辐射被带到沉积温度。
[0005]用于电子工业的基础材料必须含有非常低水平的可能影响电子部件的功能的外来(不相干)物质。这种物质尤其包括金属杂质。为了即使在诸如沉积温度的普遍沉积条件下也满足这一要求，诸如基环、气体入口、气体出口、气体供应管线、排出气体管线(包括波纹管和锥体)、狭缝阀门和狭缝阀通道的设备组件通常由不锈钢构成。
[0006]尽管不锈钢被认为是特别耐腐蚀的，但期望在很大程度上防止诸如来自不锈钢的铁的金属杂质进入沉积在衬底晶圆上的半导体材料层的可能性。

技术实现思路

[0007]本专利技术设法解决的问题借助于一种用于在衬底晶圆上沉积半导体材料层的设备来解决，所述设备包括：
[0008]位于上穹顶与下穹顶之间的基环；
[0009]在所述层的沉积期间作为衬底晶圆的承载件(载体)的基座；
[0010]气体入口和气体出口以及用于使工艺气体在衬底晶圆的上侧面上方通过的气体供应管线；
[0011]狭缝阀通道和狭缝阀门；以及
[0012]用于提升和转动基座和衬底晶圆的提升和旋转装置，
[0013]其特征在于，由不锈钢构成的一个或多个设备组件覆盖有包括硅和氢的非晶层。
[0014]已经发现，用于不锈钢的某些非晶涂层特别适合用于带有半导体材料沉积层的衬底晶圆关于杂质方面的预定保护(防止杂质出现)。这些涂层是其自身借助于热致化学气相沉积生成并且包括硅和氢的用于不锈钢的涂层。
[0015]由不锈钢构成的至少一个设备组件优选地至少在半导体材料层在衬底晶圆上沉
积期间暴露于工艺气体的面上涂覆有用于不锈钢的涂层。优选地，诸如基环、气体入口、气体出口、气体供应管线、狭缝阀门、狭缝阀通道以及用于提升和转动基座和衬底晶圆的提升和旋转装置的至少一个组件涂覆有该涂层。如果由不锈钢制成并且在沉积条件下与工艺气体接触的所有或几乎所有设备组件均覆盖有用于不锈钢的涂层，则更为优选。
[0016]所述涂层优选地包括氢化非晶硅(a
‑
Si:H)或(a
‑
Si
x
C1‑
x
:H)，更优选地为功能化硅石类涂层(a
‑
SiO
x
:CH
y
)。例如，不锈钢上的氢化非晶硅涂层可从来自SilcoTek Corp的品牌名称和来自PT&B SILCOR GmbH的品牌名称SiC(的产品)获得，以及可以为类似地来自SilcoTek Corp的品牌名称的功能化硅石类涂层。不锈钢优选地通过CVD(化学气相沉积)或PCVD(等离子体激活CVD)进行涂覆。例如，在EP 2 988 327A1中描述了这种用于在不锈钢上布设这种涂层的方法。
[0017]本专利技术的另一主题是一种用于在衬底晶圆上沉积半导体材料外延层的方法，其中所述衬底晶圆在具有上述特性的设备中被涂覆外延层。
[0018]衬底晶圆优选地为单晶硅半导体晶圆，单晶硅层在标准压力下被外延沉积在所述单晶硅半导体晶圆上。沉积温度优选地为1000℃至1300℃。衬底晶圆和/或外延层可以掺杂有电活性掺杂剂。掺杂剂的类型(p型、n型)可以相同或不同。衬底晶圆优选地具有至少200mm、更优选至少300mm的直径。
附图说明
[0019]在下面的描述中，参考了附图。
[0020]图1以剖视图的形式示出了本专利技术所涉及的设备的一些特征。
[0021]图2示出了借助于μPCD测量(微波光导衰减)对少数电荷载流子进行寿命测量的结果。
[0022]符号列表：
[0023]1 上穹顶
[0024]2 下穹顶
[0025]3 设备
[0026]4 衬底晶圆
[0027]5 基座
[0028]6 灯
[0029]7 基环
[0030]8 工艺气体的气体入口
[0031]9吹扫(净化)气体的气体入口
[0032]10 工艺气体的气体出口
[0033]11 吹扫气体的气体出口
[0034]μPCD通过μPCD测量所测得的寿命值
[0035]N带有沉积外延层的被测衬底晶圆的数量
具体实施方式
[0036]图1以剖视图的形式示出了本专利技术所涉及的设备的一些特征。该设备3包括基环7、上穹顶1和下穹顶2。灯6设置在上穹顶1上方和下穹顶2下方，用于将衬底晶圆加热至沉积温度。在层的沉积期间，衬底晶圆4位于(搁置于)基座5上，基座5自身由基座承载臂承载。基座承载臂是用于提升和转动基座和衬底晶圆的提升和旋转装置的一部分。工艺气体经由气体供应管线并通过气体入口8被引入设备3，并通过气体出口10排出(离开)设备。此外，所示实施例包括另一气体入口9和另一气体出口11，用于在将所述层沉积在衬底晶圆上的工艺期间使吹扫气体通过基座下方的区域。
[0037]示例性实施例：
[0038]示例性实施例显示出(表明)，即使在被涂覆的不锈钢组件的使用仅限于被涂覆的气体供应管线和被涂覆的排出气体管线的使用时，也可以观察到有用的效果。在应用材料公司的设备中，在直径为300mm的单晶硅衬底晶圆上沉积单晶硅外延层。在一实验系列期间，气体供应管线的与工艺气体接触的面以及第一米的排出气体管线(包括波纹管和锥体)被涂覆层，而在第二实验系列中被涂覆二氧化硅，并且在第三实验系列中，不锈钢表面未被涂覆而处于原始状态。在每个实验系列开始时，设备处于最新维护状态。
[0039]在沉积外延层之后，少数电荷载流子的寿命借助于对于成品晶圆的μPCD来确定。
[0040]在图2中，针对(相对于)带有沉积外延层的被测衬底晶圆的数量N对测量的μPCD值进行绘图。在根据本专利技术生产的带有外延层的衬底晶圆的情况下，测得更长的寿命，而且更快地达到应用阈值(虚线)，这给出更少的诸如铁的杂质被释放并吸收到外延层中的结论。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于在衬底晶圆上沉积半导体材料层的设备，包括：位于上穹顶与下穹顶之间的基环；在所述层的沉积期间作为所述衬底晶圆的承载件的基座；气体入口和气体出口、排出气体管线以及用于使工艺气体在所述衬底晶圆的上侧面上方通过的气体供应管线；狭缝阀通道和狭缝阀门；以及用于提升和转动所述基座和所述衬底晶圆的提升和旋转装置，其特征在于，由不锈钢构成的一个或多个设备组件覆盖有包括硅和氢的非晶层。2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述不锈钢组件是所述基环、所述气体入口、...

【专利技术属性】
技术研发人员：H，
申请(专利权)人：硅电子股份公司，
类型：发明
国别省市：