本发明专利技术涉及用于制造经外延涂覆的半导体晶片的方法，其中制备多个至少在其正面上抛光的半导体晶片，并且均依次单独通过化学气相沉积法在外延反应器内于800至1200℃的温度下将外延层施加到其经抛光的正面上而通过以下步骤进行涂覆：分别将一片所制备的半导体晶片支撑在根据本发明专利技术的装置上，从而使该半导体晶片位于该环上，该半导体晶片的背面朝向具有透气性结构的基座的底部，但是不接触该基座，从而通过气体扩散使气态物质从该半导体晶片的背面上方的区域透过该基座导入基座的背面上方的区域内，此外该半导体晶片仅在其背面的边缘区域内与该环相接触，其中在半导体晶片内完全不会产生利用光弹性应力测量法（“SIRD”）可测的应力。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及具有通过化学气相沉积法(CVD)涂覆的正面的半导体晶片以及用于制造该半导体晶片的方法。本专利技术还涉及用于在通过化学气相沉积法(CVD)在半导体晶片的正面上沉积一层时支撑该半导体晶片的装置。
技术介绍
在化学气相沉积法(CVD)期间，尤其是在经抛光的半导体晶片上沉积一层外延层期间，产生两种称作“自动掺杂”和“晕圈(halo ) ”的现象。在“自动掺杂”的情况下，掺杂剂从该半导体晶片的背面经气相进入沉积气体，该沉积气体被送至该半导体晶片正面的上方。这些掺杂剂随后主要在该半导体晶片正面边缘的范围内被引入该外延层内，由此导致该外延层的电阻率沿径向变化，这或多或少是非常不期望的。“晕圈”是指通过光散射结构在该半导体晶片背面上产生的散射光效应，该效应在照射该半导体晶片背面时由准直光线显现出。该结构在该半导体晶片背面的表面上标记转变情况，此处具有天然氧化物层的区域与不存在或不再存在此类氧化物层的区域相邻。若在实际的外延沉积之前，在氢气氛中预处理(“预焙”)期间，没有将该天然氧化物层完全去除，则会发生该转变情况。一种对该效应加以量化的方法是，例如用KLA Tencor公司的SPl型光散射测量装置在所谓的DNN (暗场窄法线DarkField Narrow Normal)或DWN通道(暗场宽法线DarkField Wide Normal)中实施光雾(haze，浑浊度，不透明度)的散射光测量。为避免“自动掺杂”的问题，US6，129，047中建议，在基座的接受该半导体晶片的凹槽(“ 口袋”)的底部设有缝隙，这些缝隙置于底部的外边缘。由该半导体晶片的背面扩散出的掺杂剂，没有预先到达该半导体晶片的正面，而是可以利用通过基座中的缝隙送至该晶片背面上的清洗气体从该反应器去除。根据US6，596，095B2，对于相同的目的，在基座的整个底部内存在小孔。在此也通过清洗气体从旁边经过而将由该半导体晶片的背面扩散出的掺杂剂输送出。因为在消除天然氧化物时产生的气态反应产物同样通过底部的孔洞以及旁边流过的清洗气体被输送出，这些措施使天然氧化物层的消除更加容易，所以对于“晕圈”的形成也是有效的。DE10328842公开了一种基座，其具有孔隙率至少为15%且密度为0.5至1.5g/cm3的透气性结构。通过使用该多孔基座，将在通过消除天然氧化物层而进行预处理时形成的气态反应产物以及从待涂覆的半导体晶片扩散的掺杂剂通过基座的孔释放至基座的背面，被清洗气流吸收并从反应器除去。通过使用所述的基座，还避免了在带有孔的基座的情况下产生的半导体晶片的背面上的非期望的纳米形貌效应。待涂覆的半导体晶片的正面和背面上的温度场受基座中的孔影响，这导致局部不同的沉积速率，并最终导致所述的纳米形貌效应。术语“纳米形貌”是指在0.5至10毫米的横向范围上测量的纳米范围内的高度变化。外延涂覆半导体晶片时的另一个问题涉及经外延涂覆的半导体晶片中的应力，这会导致位错及滑移。已知许多表征半导体晶片内的滑移的方法:一方面是通过利用检查半导体晶片的表面的装置或者用适合于测定纳米形貌的装置在平行光下进行直观的检查。但此处最灵敏的方法是SIRD (“扫描红外线去极化作用”)，因为利用SIRD不仅可以检测滑移，而且可以测量光弹性应力。例如US6，825，487B2描述了用于通过引入光学双折射而表征应力场、滑移、滑移线、外延缺陷的SIRD法。通过降低在氢气氛中预处理步骤(烘焙)期间以及在添加氯化氢至氢气氛(HCl蚀亥IJ)以及在实际的涂覆步骤中的温度，从而可以在外延涂覆半导体晶片时避免经外延涂覆的半导体晶片内的热诱导应力。但更低的涂覆温度导致产生更多非期望的晶体缺陷，如堆垛层错或典型的外延缺陷，称作术语“小丘”、“小堆”或“小坑”。在非常低的温度下，甚至可能发生多晶生长。另一个缺点是外延层的变差的边缘下降现象(“Edge Roll-off”)以及半导体晶片的局部平坦度(几何形状，SFQR)变差。此外，生长速率随着沉积温度的降低而下降，这会使该方法不经济。因此，预处理温度及沉积温度的降低由于相关的缺点而完全不可接受。 目前现有技术并没有揭示如上所述迫切需要的有关在高的预处理温度及沉积温度下减少经外延涂覆的半导体晶片内的应力、位错及滑移的解决方案。
技术实现思路
因此，本专利技术的专利技术人的目的在于提供避免了非期望的晶体缺陷、背面晕圈、自动掺杂及纳米形貌效应的无应力的经外延涂覆的具有良好的边缘下降值以及良好的局部平坦度的半导体晶片。该目的是通过本专利技术加以解决的。本专利技术涉及用于在外延反应器内通过化学气相沉积法于半导体晶片的正面上沉积一层时支撑半导体晶片的装置，其包括具有透气性结构的基座以及位于该基座上的用作基座与所支撑的半导体晶片之间的热缓冲器的环。优选为孔隙率(孔体积/总体积)至少为15%且密度为0.5至1.5g/cm3的基座。基座所需的孔隙率及密度是通过在制造基座时适当地压缩纤维或颗粒而进行调节的。该基座优选包含石墨或石墨纤维。该基座优选用碳化娃涂覆。根据本专利技术的装置包括位于基座上的环，其中该环优选在其厚度及其材料特性方面加以选择，从而使其用作基座与所支撑的半导体晶片之间的热缓冲器。该环的内径优选小于待接收的半导体晶片的直径。该环的外径优选大于待接收的半导体晶片的直径，并且优选对应于基座的直径。该环的外径特别优选比基座的直径大几毫米。该环的厚度优选为至少0.5毫米，特别优选为0.5至1.5毫米，最优选为I毫米。此外，该环特别优选具有同样为环状的凹槽以接收半导体晶片。该环状凹槽的深度优选为0.3至0.7毫米，特别优选为0.5毫米，宽度为3至15毫米，特别优选为6毫米。该环优选为碳化硅环。优选还使用由碳化硅涂覆的石墨环。该环优选包含1000°C下的热导率为5至100W/m.Κ，特别优选为5至50W/m.Κ，最优选为10至30W/m.K的材料。根据本专利技术的装置优选用于单晶片反应器中。特别优选用于ASM及Applied Materials (AMAT Centura Epi)的单晶片反应器中。根据本专利技术的装置优选被设定为接收直径为150毫米、200毫米、300毫米及450毫米的半导体晶片。本专利技术的目的还通过用于制造经外延涂覆的半导体晶片的方法加以解决，其中制备多个至少在其正面上抛光的半导体晶片，并且均依次单独通过化学气相沉积法在外延反应器内于800至1200°C的温度下将外延层施加到其经抛光的正面上而通过以下步骤进行涂覆:分别将一片所制备的半导体晶片支撑在包括具有透气性结构的基座以及位于该基座上的用作基座与所支撑的半导体晶片之间的热缓冲器的环的装置上，从而使该半导体晶片位于该环上，该半导体晶片的背面朝向具有透气性结构的基座的底部，但是不接触该基座，从而通过气体扩散使气态物质从该半导体晶片的背面上方的区域透过该基座导入基座的背面上方的区域内，此外该半导体晶片仅在其背面的边缘区域内与该环相接触，其中在半导体晶片内完全不会产生利用光弹性应力测量法(“SIRD”)可测的应力。在根据本专利技术的方法中，首先制备多个至少于其正面上经抛光的半导体晶片。为此，利用已知的切割方法，优选通过具有自由研磨剂(“浆料”)或粘结研磨剂(金刚砂线)的钢丝锯，将依照现有技术，优选通过Czochralski坩埚拉伸法制得的本文档来自技高网...
【技术保护点】
用于在外延反应器内通过化学气相沉积法于半导体晶片的正面上沉积一层时支撑该半导体晶片的装置，其包括具有透气性结构的基座以及位于该基座上的用作该基座与所支撑的半导体晶片之间的热缓冲器的环。
【技术特征摘要】
2006.11.22 DE 102006055038.21.用于在外延反应器内通过化学气相沉积法于半导体晶片的正面上沉积一层时支撑该半导体晶片的装置，其包括具有透气性结构的基座以及位于该基座上的用作该基座与所支撑的半导体晶片之间的热缓冲器的环。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，位于所述基座上的环由碳化硅构成。3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，位于所述基座上的环由用碳化硅涂覆的石墨构成。4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，位于所述基座上的环由在1000°C的温度下的热导率为5至100W/m.K的材料构成。5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，位于所述基座上的环由在1000°C的温度下的热导率为5至50W/m.K的材料构成。6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，位于所述基座上的环由在1000°C的温度下的热导率为10至30W/m.K的材料构成。7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述基座及所述环的尺寸被设计为用于接收直径选自150毫米、200毫米、300毫米及450毫米的半导体晶片。8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述基座及所述环被设计为所述环的内径小于所述半导体晶片的直径。9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述环在其内径方向上具有宽...
【专利技术属性】
技术研发人员：R·绍尔，N·维尔纳，
申请(专利权)人：硅电子股份公司，
类型：发明
国别省市：
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