DE3888736T2 - Verfahren zur Epitaxieabscheidung von Silizium. - Google Patents
Verfahren zur Epitaxieabscheidung von Silizium.Info
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Description
- Die Erfindung bezieht sich auf den epitaxialen Abscheidungsreaktor gemäß einer U.S.-Patentanmeldung, eingereicht am 15. Oktober 1987 mit dem Aktenzeichen 108 771, von R. Crabb et al., mit dem Titel "Chemisches Dampfphasen-Abscheidesystem" und eine U.S.-Patentanmeldung, eingereicht am 24. Juni 1987 mit dem Aktenzeichen 065 945, von Albert Ozias, mit dem Titel "Verbesserte Reaktionskammer für chemische Dampfphasen-Abscheidungssysteme".
- Die Erfindung betrifft ein Verfahren für die epitaxiale Abscheidung von Silizium. Die Erfindung betrifft insbesondere ein epitaxiales Abscheidungsverfahren für Einzelkristalle mit hohem Durchsatz, das eine vergrößerte Gleichförmigkeit, sowohl von Wafer zu Wafer und über die Waferoberfläche ermöglicht.
- Übliche epitaxiale Verfahren sind durch Zykluszeiten in der Größenordnung von 30 bis 60 Minuten charakterisiert. Wie sich aus dem U.S.-Patent 3 177 100 mit dem Titel "Abscheidung von epitaxialen Schichten von Silizium aus einem Dampfgemisch von SiH&sub4; und H&sub2;", erteilt an A. Mayer et al., ergibt, sind die langen Zykluszeiten von üblichen Verfahren im wesentlichen dadurch begründet, daß ein Bedürfnis für ein ausgedehntes Abkühlen vor der Entfernen des Wafers nach der Abscheidungsreaktion besteht. Eine weitere Verzögerung tritt durch das sich daraus ergebende Erfordernis des Wiedererhitzens des Suszeptors auf, um mit dem anschließenden Abscheidungszyklus zu beginnen. Wiederholte Veränderungen in der Temperatur des Suszeptors zwischen jedem Zyklus ergeben sich aus dem Erfordernis, den Suszeptor vor der Entfernung aus der Reaktionskammer abzukühlen. Es ist bekannt, daß diese Temperaturveränderungen physikalische Beanspruchungen verursachen, die das Kristallgitter sowohl in dem Suszeptor als auch in dem Substrat devitrifieren. Diskontinuitäten und Schuppenbildungen können ebenfalls eintreten und den Erhalt einer gleichförmigen Abscheidung weiterhin stören.
- Der Durchsatz ist selbstverständlich durch die langen Zykluszeiten begrenzt. Da die üblichen Verfahren unter einem niedrigen Durchsatz und langen Zykluszeiten leiden, wird die Reaktorreinigung lediglich dann durchgeführt, nachdem die Abscheidungsansätze fertig sind und der Reaktor abgeschaltet werden kann.
- Epitaxiale Schichten auf Halbleiterwafern sind hergestellt worden, indem man eine Halogenverbindung des Halbleiters herstellt, z. B. Germanium, Silizium oder dergleichen und anschließend ihre Dämpfe in eine Reaktionskammer einführt und das Halogen mit Wasserstoff reduziert. Wie in dem Patent Nr. 3 177 100 erläutert, wird bei üblichen Verfahren der Wafer auf einen Suszeptor innerhalb des Reaktionsgefäßes gesetzt; nach dem Evakuieren wird die Reaktionskammer mit Wasserstoff gereinigt, und der Suszeptor und der Wafer werden durch RF-Induktion auf etwa 1200ºC erhitzt. Diese Temperatur wird für etwa 15 Minuten in dem umgebenden Wasserstoffstrom beibehalten, um die Oberfläche des Wafers von jeglichen restlichen Oxiden zu säubern. Die elektrische Energie der RF-Spule wird anschließend verringert, wodurch die Temperatur des Wafers und Suszeptors auf innerhalb des Bereiches von 1000ºC bis 1150ºC verringert wird. Silan, SiH&sub4;, vermischt mit Wasserstoff, wird anschließend in die Reaktionskammer eingeführt. Die Zersetzung des Silans erfolgt gemäß der Gleichung
- SiH&sub4; → Si + 2H&sub2;
- wodurch eine epitaxiale Schicht von Silizium auf dem Wafer abgeschieden wird. Die Geschwindigkeit der Abscheidung hängt selbstverständlich von der Konzentration des Silans in dem Reaktionsgefäß und der Temperatur des Suszeptors ab. Da die Abscheidungsgeschwindigkeit temperaturabhängig ist, ist es wichtig, daß der Wafer während des Abscheidungsansatzes einem im wesentlichen gleichförmigen Temperaturprofil ausgesetzt wird. Das N- oder P-Dotieren des Siliziums kann erreicht werden, indem man das Dotierungsmittel in den Gasstrom des Reaktanten eingibt.
- Alternative konventionelle Verfahren werden von E.O. Ernst et al. in dem U.S.-Patent Nr. 3 424 629 mit dem Titel "High Capacity Epitaxial Apparatus and Method" und von V. Y. Doo und E.O. Ernst in "A Survey of Epitaxial Growth Processes and Equipment", SCP and SOLID STATE TECHNOLOGY, Oktober 1967, Seiten 31-39, beschrieben. In einem alternativen Verfahren wird Siliziumtetrachlorid, SiCl&sub4;, als Reaktant in einem Wasserstoffstrom eingesetzt. Siliziumtetrachlorid zersetzt sich gemäß der folgenden Reaktionsgleichung:
- SiCl&sub4; + 2H&sub2; → Si + 4 HCl
- wobei Produkte von Nebenreaktionen entstehen können, und zwar in Abhängigkeit von der Konzentration, der Temperatur, dem Druck und der Geometrie des Reaktors. Dieses Verfahren ist durch tatsächlich identische Zeit-, Temperatur- und Druckprofile gekennzeichnet wie das Reaktionsverfahren mit Silan.
- Eine Zusammenfassung des Zyklus eines Abscheidungsansatzes ist gemäß dem U.S.-Patent Nr. 3 424 629 wie folgt:
- 1. Die Wafer werden in die Reaktionskammer gegeben;
- 2. eine Argonspülung erfolgt mit 10 Standardlitern/Minute (slm) für 9 Minuten (min.);
- 3. Wasserstoffspülung bei 25 slm für 10 min.;
- 4. RF-Erhitzen des Suszeptors auf 1200ºC;
- 5. Wasserstoffätzung für 15 min. zur Entfernung von Oxiden;
- 6. Siliziumabscheidung für 6-14 min., abhängig von der Solldicke bei einer Abscheidungsgeschwindigkeit von 0,8 · 10&supmin;&sup6; m/min.;
- 7. Beibehalt der Wafertemperatur von 1200ºC für 3 min.;
- 8. Wasserstoffspülung;
- 9. Kühlen der Wafer in Wasserstoff für 10 min.;
- 10. Kühlen der Wafer in Argon, bis die Wafer für die weitere Handhabung die Umgebungstemperatur erreichen;
- 11. Entfernung der Wafer aus dem Reaktor.
- Die Gesamtlaufzeit für einen typischen Ansatz betrug 75 Minuten. Andere Reaktanten wie SiHCl&sub3;, SiCl&sub2; oder ähnliche, halogenierte Siliziumverbindungen können verwendet werden.
- Es ist daher für den Fachmann offensichtlich, daß verlängerte Zykluszeiten für die Abscheidungsansätze charakteristisch für die üblichen Abscheidungsverfahren sind. Faktoren, die zu den langen Zykluszeiten beitragen, schließen das Erfordernis ein, daß die Wafer auf Umgebungstemperatur vor der weiteren Handhabung abgekühlt werden, und es dementsprechend erforderlich ist, die Reaktionskammer für einen nachfolgenden Abscheidungsansatz erneut zu erhitzen.
- Es erwies sich daher, daß ein neues Verfahren erforderlich ist, um diese Beschränkungen der üblichen Verfahren zu beseitigen. Das epitaxiale Abscheidungsverfahren der vorliegenden Erfindung verwendet Kühlperioden auf niedrigem Niveau, um Temperaturveränderungen zwischen den Abscheidungszyklen und dem Reinigen zwischen den Zyklen auf ein Minimum zu reduzieren, so daß jeder neue Wafer mit einer im wesentlichen äquivalenten Abscheidungsumgebung konfrontiert wird. Durch Begrenzung des Erfordernisses für ein langwieriges Abkühlen, durch Ermöglichen des Reinigens zwischen den Zyklen und durch die Modulation des Gaseinsatzes wird mit dem Verfahren der Erfindung höhere Einzelkristall-Epiwachstumsphasen erreicht als bei üblichen Verfahren (die Bezeichnung epi ist eine Abkürzung des Wortes "epitaxial", welches-einen bekannten Begriff aus dem Halbleiterwesen darstellt und ein Einzelkristallwachstum von Halbleitermaterial auf einer Halbleiteroberfläche oder einem Substrat bedeutet). Der dadurch hergestellte Einzelkristall ist durch ein gleichmäßigeres Kristallgitter in jedem Wafer und zwischen den Wafern gekennzeichnet.
- Die vorliegende Erfindung ist somit auf ein Verfahren für die epitaxiale Abscheidung von Silizium gerichtet, das zu kürzeren Abscheidungszykluszeiten als bei üblichen Verfahren führt.
- Die Erfindung ist weiterhin auf ein Verfahren für die epitaxiale Abscheidung von Silizium gerichtet, durch das die Temperaturveränderungen in dem Suszeptor und in dem Wafer während der Abkühlzeitspanne vor der Entfernung aus dem Reaktor verringert wird.
- Die Erfindung ist weiterhin auf ein Verfahren für die epitaxiale Abscheidung von Silizium gerichtet, bei dem eine interzyklische Reaktorreinigung erfolgt.
- Die Erfindung ist weiterhin auf ein Verfahren für die epitaxiale Abscheidung von Silizium gerichtet, mit dem höhere Wachstumsgeschwindigkeiten als bei üblichen Verfahren erreicht werden.
- Diese und weitere Vorteile, die im folgenden offenbart werden, ergeben sich für den Fachmann aus der folgenden eingehenden Beschreibung und den bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung. In der Zeichnung sind gleiche Merkmale mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
- Fig. 1 ist ein Flußdiagramm des Zyklus des Abscheidungsverfahrens der Erfindung und zeigt auf eine X&sub1;-Achse die Stufenzeit, auf einer X&sub2;-Achse die Gesamtzykluszeit, auf der Y&sub1;-Achse den Gaseinsatz und auf der Y&sub2;-Achse die Temperatur.
- Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren für aufeinanderfolgende wiederholende Zyklen der epitaxialen Abscheidung von Silizium in der Abscheidungskammer einer Reaktionskammer, enthaltend einen erhitzten Suszeptor, zur Verfügung gestellt, das die folgenden Schritte umfaßt:
- Halten des erhitzten Suszeptors bei Temperaturen oberhalb 600ºC während oder zwischen jedem der genannten aufeinanderfolgenden, repetitiven Zyklen;
- Laden eines Halbleitersubstrats auf den erhitzten Suszeptor bei einer Beladungstemperatur innerhalb des Bereichs von etwa 600ºC bis 1000ºC;
- Erhitzen des Suszeptors und des Substrats auf eine Temperatur oberhalb der Beladungstemperatur;
- Strömen eines gasförmigen Stroms eines Reaktanten in Form einer Halbleiterverbindung in die Reaktionskammer, um ein epitaxiales Wachstum der Halbleiterverbindung als Reaktanten auf dem Halbleitersubstrat zu erreichen;
- Abkühlen des Suszeptors und des Substrats;
- Entfernen des Halbleitersubstrats, auf dem die Reaktantenverbindung abgeschieden worden ist, von dem erhitzten Suszeptor und Entfernung aus der Abscheidungskammer in eine nicht-oxidierende Umgebung in eine Zwischenschleusenregion, um das Abkühlen des Halbleitersubstrats zu ermöglichen; und
- Reinigung des Suszeptors und der Abscheidungskammer zwischen aufeinanderfolgenden Zyklen der epitaxialen Abscheidung.
- Das Verfahren betrifft ein Einzelwaferverfahren, bei dem jeder Wafer von Ansatz zu Ansatz im wesentlichen der gleichen Reaktionsumgebung ausgesetzt wird. Nach dem Abscheiden in einem Reaktor, wie er in den U.S.-Patentanmeldungen von R. Crabb et al., Nr. 108 771, und Albert Ozias, Nr. 065 945 beschrieben worden ist, erfolgt ein kontrolliertes Kühlen der Reaktionskammer auf niedrigem Niveau, und der umgesetzte Wafer wird entfernt. Nach der Entfernung des umgesetzten Wafers von dem Suszeptor und der Reaktionskammer wird dieser für die Abkühlung in einer nicht-oxidierenden Umgebung von Stickstoff oder Wasserstoff zu einer Zwischenschleuse (interlock) gebracht. Während der umgesetzte Wafer abkühlt, wird der epitaxiale Reaktor erneut für eine Ätzung des Suszeptors und eine nachfolgende Ätzung der Kammer erhitzt. Nach dem Reinigen des Suszeptors und der Kammer wird die Reaktionskammer erneut einem Kühlen auf niedrigem Niveau zum Beladen mit einem weiteren Wafer für einen anschließenden Abscheidungsansatz unterworfen.
- Das Verfahren gestattet sowohl das Entladen als auch das Beladen von Wafern, während die Reaktionskammer und der Suszeptor auf erhöhte Temperaturen erhitzt sind. Durch die Einführung des Wafers in die erhitzte Reaktionskammer wird die Energie, die für das Erhitzen der Kammer auf die Abscheidungstemperatur erforderlich ist, auf ein Minimum reduziert. Das Entladen der Wafer bei erhöhter Temperatur und das kontrollierte Abkühlen in einer Zwischenschleuse minimalisiert die thermischen Belastungen und die Devitrifikation des Kristallgitters der abgeschiedenen epitaxialen Schicht und des darunterliegenden Substrats. Verringerte Zykluszeiten stellen einen zusätzlichen Vorteil dar, der sich daraus ergibt, daß die Reaktionskammer aus der Handhabungszone des Wafers isoliert wird.
- Weiterhin wurde gefunden, daß das interzyklische Ätzen sowohl des Suszeptors als auch der Reaktionskammer die Reaktionsumgebung, der jeder Wafer ausgesetzt ist, in ein Gleichgewicht bringt. Eine größere Gleichförmigkeit der Abscheidung, sowohl von Wafer zu Wafer und innerhalb eines jeden Wafers, wurde gefunden, wenn die Abscheidung gemäß der vorliegenden Erfindung durchgeführt wird. Weiterhin wurde mit dem Verfahren der Erfindung eine erhebliche Verringerung der Zykluszeit, des Gaseinsatzes und des Energieeinsatzes erreicht.
- Eine bevorzugte Ausführungsform des Verfahrens ist in der beiliegenden Fig. 1 erläutert. Für den Fachmann ist offensichtlich, daß das durch die bevorzugte Ausführungsform erläuterte Verfahrensprofil beispielhafter Natur ist und den Umfang der vorliegenden Erfindung weder beschränkt noch beschränken soll. Es ist vielmehr die Folge der Schritte in dem Verfahren, die in einem wesentlichen Teil die Vorteile des Verfahrens über bekannte Epiverfahren bedingt. In der Fig. 1 sind die Temperatur 10, der H&sub2;-Strom 20 und der HCl-Strom 25 gemäß den Bezeichnungen der Fig. 1 gezeigt.
- Das tägliche Verfahren 30 zum Anlassen des Reaktors schließt das Spülen des Reaktors mit Stickstoff, der bei 4 slm 15 Sekunden strömt, ein, gefolgt von einer Spülung mit Stickstoff mit 30 slm N&sub2; für 90 Sekunden. Die Kammer wird anschließend von Stickstoff befreit, indem man Wasserstoff in die Kammer bei 30 slm für eine Zeitspanne von 90 Sekunden einströmen läßt. Während der Spülung mit Wasserstoff wird durch Anfangs-RF-Heizen die Suszeptortemperatur von etwa 50ºC auf etwa 900ºC gesteigert. Es wurde gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung gefunden, daß die Anfangsheizung am besten durch eine anfängliche Einwirkung von Energie erfolgt, gefolgt von abwechselnder Verringerung der Energie und Anwendung derselben mit einer langsam kleinerwerdenden Größe. Durch Schwankungen in dem Energieeinsatz während des anfänglichen Erhitzens des Reaktors wird ein gleichförmiger Temperaturgradient in der Reaktionskammer und in dem Suszeptor erzeugt.
- Nach Beendigung des Reaktoranlassens 30 wird der Reaktor in seinem Autoloop-Modus 40 betrieben, indem ununterbrochen Wafer durch das Abscheidungsverfahren zirkuliert werden, bis der Tagesansatz vollständig ist.
- Ein Wafer, der vorzugsweise zuvor in der Zwischenschleuse gegeben wurde, der in der Patentanmeldung von R. Crabb et al, Nr. 108 771, offenbart wurde, wird auf den Suszeptor bei 900ºC gegeben. Nach einer Wasserstoffspülung bei 30 slm für 15 Sekunden werden der Wafer und der Suszeptor einem Erhitzungsanstieg von 45 Sekunden ausgesetzt, wodurch ihre Temperatur von 900ºC auf 1190ºC gesteigert wird. Wiederum wird ein gleichförmiger Temperaturanstieg erreicht, indem man die Energie an die RF-Spulen fluktuieren läßt. Ein 60 Sekunden langes Ausheizen mit Wasserstoff bei 20 slm wird verwendet, wonach der Wafer mit HCl für eine Zeitspanne von 30 Sekunden geätzt wird, um Halbleiteroxide von der Waferoberfläche zu entfernen.
- Nach dem Ätzen des Wafers wird die Kammer mit Wasserstoff gespült, während die Energie verringert wird, um die Temperatur des Suszeptors und des Wafers von 1190ºC bis 1135ºC innerhalb von 30 Sekunden herabzusetzen. Unter fortwährendem HCl-Gasstrom wird SiHCl&sub3; in den Reaktor bei einer Geschwindigkeit von etwa 12-20 g/min. eingeführt. Das epitaxiale Einzelkristallwachstum schreitet mit einer Geschwindigkeit von etwa 5,0 · 10&supmin;&sup6; m/min. fort. Das epitaxiale Wachstum wird für eine bestimmte Zeitspanne bis zum Erreichen der Solldicke durchgeführt. In einem Versuchslauf wurde ein epitaxiales Wachstum 2 min. lang durchgeführt, was 10 auf Einzelkristall-Silizium ergab.
- Die Abscheidungsreaktion wird unterbrochen, indem man die Reaktionskammer mit Wasserstoff für 20 Sekunden spült und den Wafer und den Suszeptor von 1130ºC auf 900ºC in einer Wasserstoffatmosphäre für 40 Sekunden abkühlt. Wenn der Wafer 900ºC erreicht hat, wird er von dem Suszeptor entfernt und aus der Reaktionskammer in die Zwischenschleuse entladen. Nach dem Entfernen des Wafers aus der Reaktionskammer wird die Kammer abgedichtet, wobei die Reaktionskammer von der Handhabungszone des Wafers isoliert wird. Nach dem Entladen des Wafers von der Reaktionskammer wird die Kammer mit einem Wasserstoffstrom gereinigt, dem ein starker Strom eines Ätzgases wie HCl bei etwa 20 slm zugesetzt wird, und zwar für die Ätzung des Suszeptors. Nach der Suszeptorätzung wird ein Verdünnungs/Strom-Anstieg erzeugt, wobei der HCl-Strom fortgesetzt und der Wasserstoffstrom von 20 slm auf 100 slm über 20 Sekunden gesteigert wird, um die Reaktorkammer von angesammelten Rückständen durch Ätzung zu befreien. Nach dem Reinigen des Suszeptors und des Reaktors wird der Reaktor mit Wasserstoff bei 100 slm gespült.
- Die Schlußspülung mit Wasserstoff bei 100 slm ist die letzte Stufe des Ansatzzyklus und bereitet den Reaktor für einen nachfolgenden Abscheidungsansatz und die Wiederholung des Autoloop 40 vor. Die epitaxiale Abscheidung von Silizium, durchgeführt gemäß der vorliegenden Erfindung, ermöglicht eine größere Dicke und Gleichförmigkeit des Widerstandes. Das folgende Beispiel wird zum Zwecke der Erläuterung gegeben und soll die Erfindung nicht beschränken.
- Bei der Verarbeitung von mehr als 2000 150 mm-Wafern gemäß dem Verfahren der Erfindung und in den epitaxialen Reaktoren, die in den U.S.-Patentanmeldungen von R. Crabb et al, Nr. 108 771, und Albert Ozias, Nr. 065 945 beschrieben worden sind, wird eine erhebliche Gleichförmigkeit des Kristallgitters erhalten. Insbesondere P+-Substrate (Substrate, die stark mit p-Typ-Verunreinigungen dotiert worden sind) waren zum 100% slipfrei, wogegen N+-Substrate (d. h. Substrate, die stark mit n-Typ-Verunreinigungen dotiert sind) überwiegend slipfrei waren, mit Sliplinien, die sich auf eine äußere 3 mm-Ausschlußzone aus dem Substrat beschränkten.
- Die Wirksamkeit des Verfahrens der Erfindung, insbesondere bezüglich der Handhabung des Wafers bei hohen Temperaturen und des interzyklischen Ätzens, wurde untersucht, und zwar im Hinblick auf die Gleichförmigkeit von Ansatz zu Ansatz und der Gleichförmigkeit über die Oberfläche. Die Gleichförmigkeit von Ansatz zu Ansatz wurde untersucht, indem Dickenschwankungen von Ansatz zu Ansatz untersucht wurden. 50 Ansätze wurden untersucht, und Dickenschwankungen beschränkten sich auf zwischen etwa ± 0,9% bis ± 1,6% über die gesamten 50 Ansätze. Schwankungen im Widerstand und in der Dicke von einem einzelnen Ansatz wurden ebenfalls untersucht. Der Widerstand wurde bei unterschiedlichen Abständen von der Mitte des Wafers gemessen und schwankte um nicht mehr als ± 1,5%. In ähnlicher Weise wurden ebenfalls Dickenschwankungen über der Waferoberfläche gemessen, und zwar bei unterschiedlichen Abständen von dem Zentrum des Wafers, und die Waferdicke schwankte um nicht mehr als ± 1,5%.
- Wenn die Reaktionskammer mit doppelter Höhe, offenbart in der U.S.-Patentanmeldung von Albert Ozias, Nr. 065 945, in dem vorliegenden Verfahren verwendet wurde, wurde die Abreicherung der Reaktanten aus dem Gasstrom des Reaktanten bei etwa 20% oder darunter über die Waferoberfläche bei zunehmenden Wachstumsgeschwindigkeiten gehalten. Somit wurde die Reaktantenabreicherung innerhalb dessen gehalten, das mit üblichen Reaktoren erreicht wird, jedoch bei gesteigerter epitaxialen Wachstumsgeschwindigkeit. Weiterhin wurde eine signifikante Verringerung bei Wandabscheidungen beobachtet, wodurch die interzyklischen Ätzungen erleichtert wurden. Es ist für den Fachmann offensichtlich, daß die zunehmende epitaxiale Wachstumsgeschwindigkeit in Verbindung mit dem hohen Durchsetzvermögen und dem Beibehalt einer konstanten Umgebung bei Ansatz zu Ansatz, wie dies mit dem vorliegenden Verfahren erreicht wird, einen bedeutenden Vorteil bei der epitaxialen Abscheidung darstellt.
Claims (11)
1. Verfahren für aufeinanderfolgende, dich wiederholende
Zyklen der Epitaxieabscheidung von Silicium in einer
Abscheidungskammer einer Reaktionskammer, die einen beheizten
Suszeptor enthält, umfassend die Schritte, daß:
- der beheizte Suszeptor während und zwischen jedem der
aufeinanderfolgenden, sich wiederholenden Zyklen bei
Temperaturen oberhalb von 600ºC gehalten wird;
- ein Halbleitersubstrat auf dem beheizten Suszeptor bei
einer Beschickungstemperatur im Bereich von etwa 600ºC
bin 1000ºC beschickt wird;
- dem Suszeptor und das Substrat auf eine Temperatur
oberhalb von der Beschickungstemperatur aufgeheizt werden;
- ein Gasstrom einer Reaktand-Halbleitersorte in die
Reaktionskammer strömt, um ein epitaktisches Aufwachsen der
Reaktand-Halbleitersorte auf dem Halbleitersubstrat
auszuführen;
- der Suszeptor und das Substrat gekühlt werden;
- das Halbleitersubstrat, auf dem die Reaktand-Sorte
abgeschieden ist, von dem beheizten Suszeptor und der
Abscheidungskammer in eine nichtoxidierende Umgebung und in
einen Interlock-Bereich entnommen werden, um das Abkühlen
des Halbleitersubstrats zu gestatten; und
- der Suszeptor die Abscheidungskammer zwischen
aufeinanderfolgenden Epitaxieabscheidungszyklen gereinigt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Reinigen des
Suszeptors und der Abscheidungskammer den Schritt umfaßt, daß
zwischen den aufeinanderfolgenden Zyklen ein gasförmiges
Ätzmittel in die Abscheidungskammer eingeführt wird, um
jegliches der Reaktand-Halbleitersorte zu entfernen, die auf
den Suszeptor und der Abscheidungskammer abgeschieden worden
ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1, bei der der Schritt, den
aufgeheizten Suszeptor bei Temperaturen oberhalb von 600ºC zu
halten, den Schritt umfaßt, daß der Suszeptor und das
Substrat auf eine Temperatur im Bereich von etwa 1150ºC bis
etwa 1200ºC aufgeheizt werden.
4. Verfahren nach Anspruch 1, umfassend den Schritt, daß
das Halbleitersubstrat mit einem Ätzgas geätzt wird, um
durch strömen von mit durch HCl dotiertem Wasserstoffgas
über das Halbleitersubstrat mit einer Rate von etwa 60 bis
etwa 100 Standardlitern pro Minute Verunreinigungen auf dem
Halbleitersubstrat zu entfernen.
5. Verfahren nach Anspruch 4, bei dem der Schritt dem
Ätzens des Substrats weiter den Schritt umfaßt, daß
Wasserstoffgas vorgesehen wird, in dem etwa 0,3 bis etwa 1,5
Volumenprozent HCl eindotiert sind.
6. Vorfahren nach Anspruch 1, bei dem der Schritt dem
Strömens eines Gasstroms einer Reaktand-Halbleitersorte in die
Abscheidungskammer weiter den Schritt umfaßt, daß SiHCl&sub3; in
die Abscheidungskammer und über die
Halbleitersubstratoberfläche strömt.
7. Verfahren nach Anspruch 6, bei dem der Schritt des
Strömens von SiHCl&sub3; in die Abscheidungskammer weiter den Schritt
umfaßt, daß SiHCl&sub3; bei einer Rate von etwa 12 bis etwa
20 g/Minute in die Abscheidungskammer strömt.
8. Verfahren nach Anspruch 1, weiter umfassend die
Schritte, daß:
- die Abscheidungskammer gegen einen
Halbleitersubstratbehandlungsbereich der Reaktionskammer verschlossen wird;
- ein Ätzgas in die Abscheidungskammer in einem Tragergas
strömt, während die Abscheidungskammer auf eine
Temperatur größer als die Abscheidungstemperatur aufgeheizt
wird;
- der Suszeptor und die Abscheidungskammer mit dem Ätzgas
geatzt werden, um im wesentlichen die gesamte darauf
abgeschiedene Reaktand-Halbleitersorte zu entfernen; und
- die Abscheidungskammer von dem Umgebungsätzgas gereinigt
wird, während der Suszeptor und die Abscheidungskammer
gleichzeitig abgekühlt werden, wodurch die
Abscheidungskammer für einen nachfolgenden Abscheidungslauf
vorbereitet wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, bei dem der Schritt des
Strömens eines Ätzgases weiter den Schritt umfaßt, daß mit HCl
dotiertes Wasserstoffgas bei einer Rate von etwa 20
Standardlitern pro Minute in die Abscheidungskammer strömt.
10. Verfahren nach Anspruch 9, bei dem der Schritt des
Atzens des Suszeptors und der Abscheidungskammer weiter den
Schritt umfaßt, daß Wasserstoffgas vorgesehen wird, in dem
etwa 0,3 bin etwa 1,5 Volumenprozent HCl eindotiert sind.
11. Verfahren nach Anspruch 10, bei dem der Schritt dem
Strömens eines Ätzgases weiter die Schritte umfaßt, daß der
Suszeptor mit mit HCl dotiertem Wasserstoffgas, das mit etwa
20 Standardlitern pro Minute strömt, geätzt wird und
anschließend die Strömung von mit HCl dotiertem Wasserstoffgas
auf etwa 100 Standardliter pro Minute erhöht wird, um die
Abscheidungskammer zu ätzen.
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