專利名稱：器件的制造方法和超高真空cvd反應(yīng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件或其中間產(chǎn)品或概括地說(shuō)器件的制造方法，對(duì)于這些器件的制造提出了同樣高的要求，尤其是關(guān)于處理單元，如在半導(dǎo)體器件制造中的處理單元。
背景技術(shù)：
在這里和以下，術(shù)語(yǔ)“器件”是指一個(gè)即可使用的且可在市場(chǎng)上買到的構(gòu)件，例如，這樣的器件可以是半導(dǎo)體芯片。
在制造中，“元件”接受處理，它們最后導(dǎo)致上述的器件。一個(gè)元件如晶片在經(jīng)過(guò)處理后最終導(dǎo)致制成一個(gè)或多個(gè)器件，例如，由經(jīng)過(guò)處理的晶片制造出一個(gè)或多個(gè)作為器件的芯片。
所述器件尤其是光電器件、光學(xué)器件或微機(jī)械元件或其中間產(chǎn)品。
為了在上述制造方法的范圍里淀積薄層，出現(xiàn)了PVD法(物理蒸氣淀積法)與CVD法(化學(xué)蒸氣淀積法)的競(jìng)爭(zhēng)。
因此，本發(fā)明從在借助CVD法的上述類型的覆層淀積中已出現(xiàn)的問(wèn)題出發(fā)。
已知的CVD覆層淀積法可以按照余氣分壓(UHV)和工作壓力(APCVD，LPCVD)來(lái)區(qū)分，這種工作壓力是在待反應(yīng)氣體即工作氣體被供給處理作業(yè)之前或當(dāng)中完成的。在這里，可以分為·APCVD(大氣壓CVD)，其中，工作壓力Pp基本等于大氣壓，·LPCVD(低壓CVD)，其中，工作壓力Pp在0.1-100毫巴的范圍里進(jìn)行調(diào)節(jié)，·UHV-CVD(超高真空CVD)，其中，余氣分壓最高為10-8毫巴，工作氣壓一般為10-1-10-5毫巴。
為了制造其質(zhì)量即便在半導(dǎo)體制造時(shí)也足夠高的器件/中間產(chǎn)品，在某些領(lǐng)域中且尤其是在SiGe技術(shù)中，UHV-CVD法和LPCVD法在競(jìng)爭(zhēng)。
例如，US5181964公開了一種UHV-CVD法，其中，成批的盤形元件各自垂直定位并且在一批內(nèi)相互水平取向，成批元件被送入U(xiǎn)HV-CVD反應(yīng)器中并在那里被涂覆，一個(gè)水平的“層疊”。關(guān)于UHV-CVD反應(yīng)器，可以繼續(xù)參見US5607511，關(guān)于已知的UHV-CVD法，參見US5298452、US5906680。此外，參見B.S.Meyerson的IBM J.Res.Develop.，第34卷6版，1990年11月。此外，關(guān)于元件的批量處理，參見申請(qǐng)人的以下文獻(xiàn)US-A-6177129，US-A-5515986，US-A-5693238。
在此要指出，在本申請(qǐng)中提到CVD處理時(shí)，這是指未得到等離子體輔助的處理，除非指明等離子體輔助。
盡管在UHV-CVD法如借助如US5181964所述反應(yīng)器的方法的范圍里公開了批量處理，即其中多個(gè)元件同時(shí)接受CVD處理的方法，但在LPCVD法中通?？偸侵皇挂粋€(gè)元件同時(shí)經(jīng)受CVD處理。這兩種方法因所需的較低處理溫度(保護(hù)元件處理)而只允許較低的涂覆速率，所以，與允許進(jìn)行批量CVD處理的UHV-CVD法相比，一個(gè)當(dāng)時(shí)只同時(shí)對(duì)一些元件進(jìn)行CVD處理的系統(tǒng)在生產(chǎn)量方面是不利的。但另一方面，單獨(dú)元件處理在LPCVD法中允許在真空下自動(dòng)把元件送往CVD處理作業(yè)或者LPCVD反應(yīng)器中和從中取出元件，并送往前置的或后置的其它處理作業(yè)或處理站或從中取出。
在UHV-CVD處理中，處于制造中的成批元件在凈室環(huán)境氣氛下被送往UHV-CVD反應(yīng)器或從中被取出，從一個(gè)前置或后置的處理作業(yè)中被取出或被送入其中。
在工業(yè)化制造中，生產(chǎn)量當(dāng)然在遵守質(zhì)量要求的情況下是決定性因素，對(duì)于工業(yè)化制造，上述這兩種彼此競(jìng)爭(zhēng)的方法不是最佳的。

發(fā)明內(nèi)容
現(xiàn)在，本發(fā)明提出以下任務(wù)，即提出制造器件或多個(gè)中間產(chǎn)品的方法，所述方法起決定性地消除了上述缺陷并且保證了上述的為制造半導(dǎo)體器件而提出的質(zhì)量要求，尤其是關(guān)于處理單元。
根據(jù)本發(fā)明，在第一方面里通過(guò)一種器件或其中間產(chǎn)品的制造方法來(lái)完成該任務(wù)，其中，正在制造的器件作為元件地(a)接受一個(gè)處理作業(yè)，并且作為下個(gè)元件地(b)使多個(gè)元件同時(shí)在超高真空條件下接受一個(gè)共同的CVD作業(yè)，其中，該處理作業(yè)是真空作業(yè)，元件在真空下從該處理作業(yè)中被送往CVD作業(yè)。
對(duì)所提出的任務(wù)的解決方案來(lái)說(shuō)，本發(fā)明的出發(fā)點(diǎn)是上述相互競(jìng)爭(zhēng)的方法中的一種方法即UHV-CVD方法，其中，元件成批地接受UHV條件下的CVD作業(yè)。但現(xiàn)在，也以真空處理形式實(shí)施一個(gè)在CVD作業(yè)之前的元件處理作業(yè)，并且元件從該處理作業(yè)中也在真空下地被送往CVD作業(yè)。
因此獲得了UHV-CVD作業(yè)的優(yōu)點(diǎn)即批量處理，而且吸納了只從LPCVD中知道的、因元件單獨(dú)處理而也易于實(shí)現(xiàn)的優(yōu)點(diǎn)，就是說(shuō)，不僅在所述處理作業(yè)之前的處理作業(yè)也成真空處理的形式，此外，從上述在前的處理作業(yè)到覆層淀積作業(yè)的輸送也在真空下完成?，F(xiàn)在，尤其取消了在已知的UHV-CVD作業(yè)中在前進(jìn)行的、在凈室環(huán)境氣氛下的關(guān)鍵的元件輸送階段，其潔凈程度即便在注意了最嚴(yán)格的章程時(shí)也幾乎不能讓人滿意。
但是，在本發(fā)明的第二方面中，上述任務(wù)也通過(guò)一種制造器件或其中間產(chǎn)品的方法來(lái)完成，其中，多個(gè)元件同時(shí)接受一個(gè)在超高真空條件下的共同的CVD作業(yè)，在這里，這些元件成盤狀，因此，它們?cè)谒饺∠虻那闆r下接受在超高真空條件下的CVD作業(yè)。
就是說(shuō)，在本發(fā)明的第二方面中假定了，從上述類型的兩個(gè)競(jìng)爭(zhēng)方法中建議了UHV-CVD方法來(lái)完成上述任務(wù)。還知道了，原則上在已知的進(jìn)行批量元件處理的UHV-CVD方法中，成批盤形元件的一般垂直取向(見US5181964)在元件向前和/或向后運(yùn)輸方面是不利的，并且在所提出任務(wù)的意義上非常有礙于自動(dòng)化元件制造。
因此，也已經(jīng)如此來(lái)完成上述任務(wù)，即在元件的UHV-CVD成坯處理中，只要元件成盤狀，它們就水平定向地接受上述在超高真空條件下的CVD作業(yè)。
在根據(jù)本發(fā)明第一方面的、本發(fā)明方法的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施形式中，第一方面的特征與第二方面的規(guī)定結(jié)合。由此最好提供這樣一種方法，其中，一方面，在前的處理作業(yè)是一個(gè)真空作業(yè)并且元件從這個(gè)處理作業(yè)起在真空下被送入在UHV條件下的CVD作業(yè)，但在這里，這些成盤狀的元件還水平取向地接受上述處理作業(yè)以及CVD作業(yè)，并且也在水平取向的情況下從該處理作業(yè)中被送入CVD作業(yè)。
當(dāng)制造上述類型的器件時(shí)，根據(jù)需要，一般緊接在CVD覆層淀積作業(yè)前有一個(gè)元件清理作業(yè)。在已知的UHV-CVD方法中，如此從隨后要進(jìn)行CVD處理的表面上除去臟物和自然生成的氧化物，即使用或許包括多個(gè)處理步驟的清潔方法，它通常以在稀釋酸液中清洗元件而結(jié)束，即所謂的HF-浸漬。在該清理方法的結(jié)尾步驟之后，這些元件在盡可能短的時(shí)間里被送入CVD作業(yè)室，以便在通過(guò)凈室氣氛的輸送過(guò)程中不出現(xiàn)重新弄臟要涂覆的元件表面。在本發(fā)明方法的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施形式里，這些元件在一個(gè)在CVD之前的清理作業(yè)和該CVD作業(yè)之間保持在真空條件下。
但是，根據(jù)本發(fā)明的后一方面，因?yàn)樵斔妥詈笤诘紺VD作業(yè)之前都是真空進(jìn)行的，所以，在CVD作業(yè)前進(jìn)行的處理作業(yè)不一定再是清理作業(yè)，只要不離開真空條件，就完全可以在清理作業(yè)和UHV-CVD作業(yè)之間加入一個(gè)例如中間存儲(chǔ)作業(yè)或者一個(gè)恒溫處理作業(yè)。
在這兩個(gè)方面的本發(fā)明方法的另一優(yōu)選實(shí)施形式中建議，只要成盤狀，則這些元件一方面水平定位地且另一方面垂直重疊地同時(shí)接受CVD作業(yè)。因此，得到了成批的、水平定位且上下重疊的盤狀元件。
盡管完全可以使這些成批的元件接受一個(gè)在CVD作業(yè)之前的處理作業(yè)，但尤其是它們已經(jīng)成批地被送往CVD作業(yè)，還最好建議，這些元件通過(guò)單獨(dú)輸送被堆疊起來(lái)以便進(jìn)行CVD作業(yè)并最好也通過(guò)單獨(dú)輸送從堆疊中被取出來(lái)。因此得到了優(yōu)點(diǎn)，即在元件的相應(yīng)輸送操作中，還采用了單獨(dú)輸送，并且盡管如此，也能在覆層淀積中充分利用批量處理。
因而，這尤其是最有利的，因?yàn)橛糜诎雽?dǎo)體器件加工的晶片目前已達(dá)到200×200毫米見方或者200毫米直徑，因此，成批輸送最費(fèi)事。
可是，利用本發(fā)明方法的迄今尚待說(shuō)明的實(shí)施形式以及利用本名提出的CVD反應(yīng)器或者本發(fā)明提出的帶有該CVD反應(yīng)器的處理設(shè)備，確實(shí)能夠自動(dòng)加工盤形元件如尤其是大于200毫米見方的晶片或者有相應(yīng)直徑的晶片，甚至是尺寸至少為300毫米見方的元件或直徑至少是300毫米的元件。有關(guān)元件越大，與成批輸送相比進(jìn)行元件單獨(dú)輸送越有利。這些優(yōu)選提出的方法實(shí)際上對(duì)增大晶片尺寸沒(méi)有限制。
在本發(fā)明方法的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施形式里，這些元件接受兩個(gè)或多個(gè)處理操作，在超高真空下的CVD作業(yè)是其中一個(gè)，這些元件真空下沿著至少分段成直線的和/或圓弧形的輸送軌道連續(xù)地從一個(gè)操作被送往另一操作。
因此，現(xiàn)在在超高真空條件下的CVD作業(yè)作為一個(gè)工站地被整合到一個(gè)多工序加工方法中，即一個(gè)真正的成套加工過(guò)程。在這里，這些元件通?？梢栽谝粋€(gè)真空中央輸送室中被自動(dòng)編程或者按照預(yù)定次序從一個(gè)工站被送往另一工站并在那里進(jìn)行處理。除了上述的UHV-CVD作業(yè)外，隨后進(jìn)行的一些操作例如可以是引入和排出操作、清理操作、其它涂覆操作、蝕刻操作、注入操作、調(diào)節(jié)操作如用于獲得預(yù)定溫度、中間存儲(chǔ)操作。
在本發(fā)明的另一個(gè)最優(yōu)選的實(shí)施形式里，在本發(fā)明所用的UHV-CVD作業(yè)中的至少一個(gè)作業(yè)的后面和/或前面是這些元件的等離子體輔助型反應(yīng)處理作業(yè)。在這里，在最有利的實(shí)施形式中，等離子體輔助型反應(yīng)處理作業(yè)借助各自的低能等離子體放電來(lái)工作，在當(dāng)時(shí)接受處理的元件表面上的離子能E為0eV≤E≤15eV。
在這里，這個(gè)最好與本發(fā)明所用的CVD作業(yè)聯(lián)合實(shí)施的低能等離子體輔助型反應(yīng)作業(yè)不僅可以是等離子體輔助型CVD作業(yè)，而且尤其可以是等離子體輔助型反應(yīng)清理作業(yè)。這種優(yōu)選組合方案的顯著優(yōu)點(diǎn)是，在UHV作業(yè)之前的低能等離子體作業(yè)在其表面效果方面最佳地協(xié)調(diào)于用于UHV-CVD作業(yè)的表面條件。
象特別優(yōu)選的那樣，如果在UHV-CVD作業(yè)之前直接或者中間插入其它作業(yè)如調(diào)節(jié)作業(yè)地設(shè)有一個(gè)或多個(gè)低能等離子體輔助型清理作業(yè)，尤其是在氫氣和/或氮?dú)鈿夥障?，則在直到UHV-CVD之前，其已知的鈍化作被充分用來(lái)最可靠地保持有關(guān)表面清潔。
關(guān)于所提到的清理作業(yè)，參見本申請(qǐng)人的申請(qǐng)WO97/39472和WO00/48779以及美國(guó)專利申請(qǐng)09/792055。
因此，這種清理方法甚至允許經(jīng)過(guò)清理的表面在復(fù)合前讓空氣沉積，在這種情況下，它們?cè)试S最佳的UHV-CVD涂覆，盡管這些表面在UHV條件之前只遇到低壓真空條件。
在特別優(yōu)選的實(shí)施形式中，就在CVD作業(yè)前接入一個(gè)這樣的低能等離子體輔助型反應(yīng)清理作業(yè)。
在本發(fā)明方法的另一優(yōu)選實(shí)施形式里，在給反應(yīng)室裝載和/或卸載要在那里進(jìn)行CVD作業(yè)的元件時(shí)，在反應(yīng)室中保持一種氣流且最好是含氫的氣體。這樣就保證了，當(dāng)對(duì)反應(yīng)室進(jìn)行裝載和/或卸載而必須開啟反應(yīng)室時(shí)，沒(méi)有污染反應(yīng)室。
對(duì)于在真半導(dǎo)體器件范圍內(nèi)的層的CVD生長(zhǎng)或者如上所述地使具有與半導(dǎo)體器件一樣的質(zhì)量要求的器件的CVD生長(zhǎng)來(lái)說(shuō)，在涂覆過(guò)程中的均勻涂覆溫度分布是相當(dāng)重要的。在已知的超高真空條件下的CVD方法中，這是如此做到的，即在UHV反應(yīng)器外即在凈室正常氣氛下，沿反應(yīng)室外壁分布地設(shè)有分段的加熱件。通過(guò)加熱件數(shù)量及其各自加熱功率的協(xié)調(diào)，在反應(yīng)室里的溫度均勻性得到最佳化。
因此，也在本發(fā)明方法的優(yōu)選實(shí)施形式中，測(cè)量并控制且最好是測(cè)量并調(diào)節(jié)在一個(gè)要進(jìn)行CVD作業(yè)的反應(yīng)室中的均勻溫度和溫度分布。
但在這里，這些參數(shù)即平均溫度和分度分布在要進(jìn)行CVD作業(yè)的元件上是非常有意義的。因此，另一優(yōu)選實(shí)施形式規(guī)定，在CVD作業(yè)中測(cè)量并控制且最好是測(cè)量和調(diào)節(jié)在元件本身上的平均溫度和最好是溫度分布。
如上所述，已知的UHV-CVD反應(yīng)器的反應(yīng)室借助一些加熱件來(lái)加熱，這些加熱件沿外壁布置。在本發(fā)明方法的一個(gè)優(yōu)選得多的實(shí)施形式中，借助在一包圍出反應(yīng)室的真空容器中處于真空下的加熱件來(lái)調(diào)節(jié)在一個(gè)要進(jìn)行CVD作業(yè)的反應(yīng)室中的溫度。
在本發(fā)明方法的另一優(yōu)選實(shí)施形式中，一個(gè)用于CVD作業(yè)的反應(yīng)室首先被抽空到至少10-8毫巴的超高真空，隨后通過(guò)把工作氣體或混合工作氣體吹入反應(yīng)室里，反應(yīng)室里的總壓力被提高到工作壓力，其中，反應(yīng)室被真空包圍住并且總壓力在工作壓力范圍里并最好更低。
由此實(shí)現(xiàn)了，反應(yīng)室相對(duì)周圍的真空不必是真空密封的，如果已存在這樣的條件，則剩下的氣體幾乎不影響反應(yīng)室內(nèi)的情況地從反應(yīng)室擴(kuò)散到周圍的真空中。
在這里，最好對(duì)反應(yīng)室和周圍的真空不同地進(jìn)行抽排。
在本發(fā)明方法的另一優(yōu)選實(shí)施形式中，反應(yīng)室及其周圍的真空設(shè)置在一個(gè)處于環(huán)境氣氛下的外部容器里，為了裝載和/或卸載這些元件，反應(yīng)室通過(guò)包圍反應(yīng)室的真空與容器的一個(gè)裝卸開口連通。
在本發(fā)明方法的另一優(yōu)選實(shí)施形式中，在這些元件被送入一反應(yīng)室中以便進(jìn)行CVD作業(yè)且反應(yīng)室關(guān)閉后，在將一種氣體且最好是含氫氣和/或工作氣體或混合工作氣體的氣體吹入反應(yīng)室中的情況下使這些元件熱平衡。
通過(guò)吹入一種氣體并按照其導(dǎo)熱能力，加速獲得了這些元件的熱平衡狀態(tài)。
在開始提出的、本發(fā)明的所有方面所基于的任務(wù)的范圍內(nèi)，一次送入CVD作業(yè)的反應(yīng)室中的元件盡可能快速而無(wú)干擾地處于其熱平衡中也是很重要的。也滿足這樣的要求對(duì)提高這樣的作業(yè)的生產(chǎn)量并非是無(wú)關(guān)緊要的。因此，在本發(fā)明的第三方面中提出了一種上述類型的器件或其中間產(chǎn)品的制造方法，其中，多個(gè)元件同時(shí)接受一個(gè)在超高真空條件下的共同的CVD作業(yè)，這些元件借助多個(gè)加熱件被加熱，現(xiàn)在，這些加熱件通過(guò)真空與這些元件出熱作用連接中。
此外，在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施形式中，這些元件在CVD作業(yè)過(guò)程中保持在一個(gè)支架上，并且在支架上設(shè)有一些加熱件，它們最好分屬于各元件。
因此，在這些加熱件和元件之間的熱作用最佳地直接完成，這些加熱件可以作為伺服機(jī)構(gòu)地被用于在各自元件的溫度平均值調(diào)節(jié)和最好是溫度分布調(diào)節(jié)范圍中的在這些元件上的平均溫度或溫度分布。尤其是對(duì)于在各元件上的平均溫度和/或沿該元件的溫度分布的可控調(diào)節(jié)來(lái)說(shuō)，盡可能直接在各元件上測(cè)量各自的實(shí)際值、實(shí)際溫度或?qū)嶋H溫度分布。尤其是當(dāng)溫度調(diào)節(jié)件即加熱件也與各自元件在熱方面緊密關(guān)聯(lián)時(shí)，情況更是如此，在各有多個(gè)加熱件時(shí)，也應(yīng)控制溫度分布。因此，在本發(fā)明第三方面的本發(fā)明方法的另一優(yōu)選實(shí)施形式中建議，這些元件在CVD作業(yè)中保持在一個(gè)支架上，最好分別配屬于這些元件地在支架上設(shè)置熱傳感器。
在本發(fā)明方法的最優(yōu)選實(shí)施形式中，聯(lián)合采用在第一方面、第二方面和第三方面中的本發(fā)明解決方案。
此外，為了完成上述任務(wù)，在第一方面中提出了一種具有一超高真空CVD反應(yīng)器的真空處理設(shè)備，在該反應(yīng)器設(shè)有一個(gè)用于同時(shí)要在反應(yīng)器中進(jìn)行處理的多個(gè)元件的支架，在這里，反應(yīng)器具有至少一個(gè)裝卸開口，其中，上述開口與一個(gè)用于元件的真空輸送室相通。
此外，在上述第二方面中，提出了一種超高真空CVD反應(yīng)器，它具有一個(gè)用于多個(gè)同時(shí)要在反應(yīng)器中進(jìn)行處理的盤形元件的支架，其中，該支架被設(shè)計(jì)用于在水平放置和垂直堆疊的狀態(tài)下容納盤形元件。
對(duì)于技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，從隨后對(duì)實(shí)施例的說(shuō)明中得到了本發(fā)明的真空處理設(shè)備以及本發(fā)明的超高真空CVD反應(yīng)器的其它優(yōu)選實(shí)施例，尤其是也在權(quán)利要求23-45中規(guī)定了這些實(shí)施例。
關(guān)于本發(fā)明的真方法，特別優(yōu)選的實(shí)施例涉及到將CVD作業(yè)用于淀積單原子層或?qū)酉?，即所謂的原子層淀積，和/或用于涂覆有較深結(jié)構(gòu)的表面，例如其寬深比為1∶5或更小(1∶10，1∶20...)的溝槽形或孔形結(jié)構(gòu)，即所謂的深溝，和/或用于淀積外延層或異質(zhì)外延層。


以下，例如結(jié)合附圖來(lái)描述本發(fā)明，其中圖1簡(jiǎn)單示意地表示在本發(fā)明第一方面中的、按照本發(fā)明方法工作的本發(fā)明真空處理設(shè)備的原理；圖2以類似于圖1的視圖表示在本發(fā)明第二方面中的、按照本發(fā)明方法工作的本發(fā)明UHV-CVD反應(yīng)器；圖3以類似于圖1或圖2的視圖表示一個(gè)按照本發(fā)明方法工作的帶有如圖2所示的本發(fā)明UHV-CVD反應(yīng)器的真空處理色后備的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例；圖4以縱截面圖表示一個(gè)被用于執(zhí)行本發(fā)明方法的本發(fā)明UHV-CVD反應(yīng)器的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例；圖5簡(jiǎn)單示意地表示如圖4所示的本發(fā)明UHV-CVD反應(yīng)器的局部，其中用于溫度參量的控制環(huán)路和加熱件安置在反應(yīng)器反應(yīng)室里；圖6簡(jiǎn)單示意地表示一個(gè)裝在本發(fā)明的UHV-CVD反應(yīng)器上的器件支架的局部，該支架直接對(duì)元件進(jìn)行溫度測(cè)量和溫度調(diào)節(jié)；圖7以俯視示意圖表示按照本發(fā)明方法工作的本發(fā)明真空處理設(shè)備，它成成套設(shè)備的形式并且最好裝備有至少一個(gè)本發(fā)明的UHV-CVD反應(yīng)器。
具體實(shí)施例方式
在圖1中示意示出了尤其是用于執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明第一方面的制造方法的本發(fā)明的真空處理設(shè)備。一個(gè)UHV-CVD反應(yīng)器1具有一個(gè)用于一批多個(gè)要處理元件的支架3。借助一個(gè)真空泵裝置5，反應(yīng)器1的反應(yīng)室5被抽空到超高真空狀態(tài)，最好是最高達(dá)到10-8毫巴的壓力。如CVD作業(yè)所需要的那樣，在反應(yīng)器1中，由氣罐裝置7吹入工作氣體或混合工作氣體G，為了激活工作氣體或混合工作氣體G，借助一個(gè)示意所示的加熱機(jī)構(gòu)9將安置在支架3上的元件加熱到所需的反應(yīng)溫度。
UHV-CVD反應(yīng)器1具有一個(gè)通常借助一閥來(lái)關(guān)閉或打開的裝卸開口11。根據(jù)本發(fā)明，在本發(fā)明的第一方面中，開口11將UHV-CVD反應(yīng)器1的反應(yīng)室R與真空輸送室13連通起來(lái)，該真空輸送室如用真空泵裝置15示意表示的那樣保持在真空下工作。在真空輸送室中，一個(gè)用雙箭頭T示意表示的輸送裝置輸送元件到反應(yīng)器1中從反應(yīng)器中輸出元件。此外，至少另一個(gè)處理室17與輸送室13相連，該處理室可以是一個(gè)隔離室、另一真空輸送室、一涂覆室、一個(gè)清理室、一蝕刻室、一加熱室、一中間存儲(chǔ)室、一注入室。
在本發(fā)明的第一方面中重要的是，UHV-CVD反應(yīng)器1的批量支架3通過(guò)一個(gè)真空輸送室13來(lái)裝載或卸載，在本發(fā)明制造方法的第一方面中，這些元件就在其被送往反應(yīng)器1中的在超高真空條件下的CVD作業(yè)之前已處于真空下。
按照優(yōu)選得多的方式，另一個(gè)與輸送T有關(guān)地緊接在反應(yīng)器1之前的室17可以是一個(gè)真空室，如在圖1中用泵裝置19所示的那樣，尤其是一個(gè)實(shí)際上就地安置的清理室。在不中斷真空的情況下，這些元件從室17中被送入反應(yīng)器里(T)。在那里，這些元件成批地在支架3上同時(shí)接受處理。
在圖2中，以與圖1相似的視圖即非常簡(jiǎn)單示意地示出了本發(fā)明的制造方法和一個(gè)按照本發(fā)明第二方面的相應(yīng)的UHV-CVD反應(yīng)器。
在一個(gè)根據(jù)本發(fā)明的UHV-CVD反應(yīng)器1b中，如用真空泵裝置5示意所示的那樣，它按照最好最高為10-8毫巴的余氣分壓PR被抽空到超高真空狀態(tài)，這些元件21成批地同時(shí)保持在一個(gè)批量支架3a上并接受CVD處理。這些元件21成盤狀。就象已結(jié)合圖1所述的那樣，工作氣體或混合工作氣體G從一個(gè)氣罐裝置7中被送入反應(yīng)器1b并且這些元件21借助一個(gè)加熱機(jī)構(gòu)9被加熱到所希望的工作溫度。
根據(jù)本發(fā)明，在UHV-CVD作業(yè)過(guò)程中，盤狀元件21如圖2所示地成批地、水平定位且垂直重疊地保持在批量支架3a上。
在圖3中，又以與圖1或圖2相似的視圖示出了本發(fā)明真空處理設(shè)備或本發(fā)明制造方法的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，所述實(shí)施例聯(lián)合實(shí)施了本發(fā)明的第一方面和第二方面。UHV-CVD反應(yīng)器1b具有如結(jié)合圖2所示和所述的結(jié)構(gòu)。它通過(guò)一個(gè)真空輸送室13a裝備一些按順序送入的盤形元件21，這些元件按照所述的方式方法堆疊在批量支架3a上。這樣，避免了在輸送室13a中笨拙復(fù)雜地搬運(yùn)整批元件。
在其中一個(gè)或多個(gè)處理室17a中，如虛線所示，這些最好也水平定位的元件21接受處理并隨后通過(guò)輸送室13a被單獨(dú)送往UHV-CVD反應(yīng)器，在這里，它們?cè)谥Ъ?a上水平取向且垂直堆疊地同時(shí)接受處理。但在這里，完全可以以多個(gè)元件為一批地將它們堆疊在一些或所有的處理室17a中，但它們被單獨(dú)送往反應(yīng)器1b和/或一個(gè)室17a。
在圖4中以局部縱剖圖示出了本發(fā)明的UHV-CVD反應(yīng)器的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，如優(yōu)選地被用于執(zhí)行本發(fā)明制造方法的或被用作本發(fā)明真空處理設(shè)備的一部分的UHV-CVD反應(yīng)器。
本身根據(jù)本發(fā)明的UHV-CVD反應(yīng)器包括一個(gè)反應(yīng)器容器41，它最好由不銹鋼制成。該容器被強(qiáng)烈冷卻，為此，其壁41a在熱量方面至少在局部上與冷卻機(jī)構(gòu)緊密關(guān)聯(lián)。最好如圖4所示地，壁41a至少局部是雙層壁結(jié)構(gòu)，即具有一個(gè)冷卻間隙43。在冷卻間隙中整合入一個(gè)冷卻介質(zhì)管系(未示出)。
盡管圖4的壁41a是一體的并且成圓柱形，但它可以是由多個(gè)部分構(gòu)成的逼供內(nèi)切或許也成不同于圓柱形的形狀。反應(yīng)器內(nèi)室I的上下用也被強(qiáng)烈冷卻的凸緣45o、45u被真空密封地封閉。在圖4中示出了一個(gè)用于冷卻凸緣45ou的冷卻介質(zhì)管系47o或47u。
在反應(yīng)器內(nèi)室I中，一反應(yīng)容器48包圍出用于UHV-CVD方法的真正的反應(yīng)室R。至少真空容器48的壁48a的內(nèi)表面由這樣的材料構(gòu)成，即它就在UHV-CVD作業(yè)中用在反應(yīng)室R里的工作氣體而言是惰性的。
在反應(yīng)容器48中的反應(yīng)室R通過(guò)一個(gè)泵吸接頭49被抽真空到超高真空條件。余下的反應(yīng)器內(nèi)室I本身通過(guò)一個(gè)泵吸接頭51被抽真空到一個(gè)基本上等于反應(yīng)室R內(nèi)部的工作壓力的壓力。盡管用泵吸接頭49將反應(yīng)室R抽空到一個(gè)最好最大為10-8毫巴的余氣分壓下或者在作業(yè)中被抽空到10-1毫巴-10-5毫巴的工作壓力下，但余下的內(nèi)室I被抽空到一個(gè)余氣壓力下，該余氣壓力基本上也等于在UHV-CVD作業(yè)中的反應(yīng)室R內(nèi)的總壓力，即在吹入工作氣體后，根據(jù)工作壓力的不同被調(diào)整到10-1毫巴-10-5毫巴。
根據(jù)圖4，同一泵裝置53使用兩個(gè)泵吸接頭51、49。各自的抽吸作用通過(guò)相應(yīng)確定泵吸接頭49或51的泵吸橫截面來(lái)確定，這通常也是借助一個(gè)閥55且最好是一個(gè)蝶閥而實(shí)現(xiàn)的。不過(guò)，當(dāng)然也可以借助獨(dú)立的泵裝置來(lái)抽空反應(yīng)室R和反應(yīng)器內(nèi)室I的余下空間。
由于在工作中即在UHV-CVD作業(yè)中在反應(yīng)室R中存在著基本上與反應(yīng)器內(nèi)室I的余下部分中一樣的總壓力，所以，不一定絕對(duì)真空密封地使反應(yīng)室R相對(duì)反應(yīng)器內(nèi)室I的余下部分隔開。但這種分隔是如此緊密，結(jié)果在處理工作中幾乎沒(méi)有氣體從反應(yīng)室R擴(kuò)散到反應(yīng)器內(nèi)室I的余下部分中。在這里，在反應(yīng)器內(nèi)室I的余下部分中的總壓力最好能略小于在CVD作業(yè)中的反應(yīng)室R內(nèi)的總壓力。在反應(yīng)室R中安裝有一個(gè)元件支架57，它在如圖4所示的優(yōu)選實(shí)施例中例如水平定位且垂直疊置地接納成晶片形狀的盤形元件。如用雙箭頭W表示的那樣，支架57被垂直驅(qū)動(dòng)地可控地上下運(yùn)動(dòng)。這樣的運(yùn)動(dòng)原則上參照?qǐng)D3，這樣做是為了能夠接納圖3的成批元件21中的一些元件或能夠交付這樣的元件，這分別是穿過(guò)一個(gè)類似于圖3的開口11a的裝卸開口實(shí)現(xiàn)的。根據(jù)圖4的優(yōu)選實(shí)施例，一個(gè)裝卸開口必須允許不僅穿過(guò)反應(yīng)容器48壁48a而且穿過(guò)反應(yīng)器容器41壁地實(shí)現(xiàn)從反器外到反應(yīng)室R的相互訪問(wèn)。在圖4的優(yōu)選實(shí)施例中，反應(yīng)容器48被分成上部48o和下部48u。支架57固定在上部48o上。借助一個(gè)升降機(jī)構(gòu)59，反應(yīng)容器48的上部48o被提起，以便也提起支架57。在壁41a中設(shè)有一個(gè)借助一滑閥61被關(guān)閉的裝卸開口63，確切地說(shuō)它有一個(gè)對(duì)稱平面E，該對(duì)稱叛逆感面至少近似地與在容器48關(guān)閉狀態(tài)下形成的、在反應(yīng)容器48的上部48o和下部48u之間的接合線65。
反應(yīng)器的裝載和卸載這樣進(jìn)行反應(yīng)容器48的上部48o借助升降機(jī)構(gòu)59被提起，進(jìn)而支架57也被提起。通過(guò)可控的步進(jìn)驅(qū)動(dòng)，在支架57上的待卸載或待裝載的元件容座56被定位在裝卸開口63的高度上。因此，穿過(guò)所述開口63地，如在圖4中用盤形元件65表示的那樣，借助一個(gè)用法蘭連接在開口63上的輸送機(jī)構(gòu)按順序地裝載或卸載該支架57或其容座56。
如果支架57完全裝滿待處理的元件且尤其是晶片，則上部48o隨支架57降低并因而關(guān)閉了反應(yīng)容器48。
當(dāng)然，例如為了分開裝載和卸載，可以設(shè)置兩個(gè)開口63。
在裝載和卸載過(guò)程中，反應(yīng)室R保持在所需的工作溫度上。為此，在圍繞反應(yīng)容器48的余室I中安裝著一個(gè)加熱機(jī)構(gòu)67，也在真空條件下。加熱機(jī)構(gòu)67最好成多區(qū)輻射加熱器形式。另外，為了改善溫度均勻性，在加熱機(jī)構(gòu)67和反應(yīng)容器48之間設(shè)有一個(gè)熱擴(kuò)散件69，它例如由石墨構(gòu)成。代替設(shè)置成獨(dú)立部件形式的擴(kuò)散件69，也可以將擴(kuò)散功能與反應(yīng)容器48的壁48a統(tǒng)一起來(lái)，其做法是，反應(yīng)容器壁在內(nèi)側(cè)和/或外側(cè)上涂有擴(kuò)散材料，最好是石墨?；蛟S，容48壁甚至可以起到擴(kuò)散機(jī)構(gòu)的作用，其做法是，它由擴(kuò)散材料如尤其是石墨制成，其內(nèi)側(cè)涂覆有如象硅或碳化硅這樣的材料，該材料為了直接限定出反應(yīng)室R邊界而相對(duì)被加熱的工作氣體是惰性的。
另外，最好在加熱機(jī)構(gòu)67和壁41a的內(nèi)表面之間如圖4所示地裝有一個(gè)熱絕緣件71，它例如由多孔石墨材料構(gòu)成。
如果反應(yīng)容器48被關(guān)閉，則可以開始進(jìn)行將覆層淀積在保持于支架57上的元件56上的真正作業(yè)。通過(guò)一個(gè)氣體輸入系統(tǒng)73，工作氣體或混合工作氣體G從一個(gè)氣罐裝置52中被輸入反應(yīng)室R。在目的明確地調(diào)節(jié)出元件溫度和最好是溫度分布的情況下，進(jìn)行所希望的按規(guī)定的覆層淀積，這是根據(jù)吹入工作氣體類型和時(shí)間的不同來(lái)進(jìn)行的，在上述時(shí)間中這些元件遇到當(dāng)時(shí)的氣體。
如上所述，對(duì)于借助UHV-CVD并且其質(zhì)量即便是在半導(dǎo)體器件的情況下也足夠高地淀積覆層來(lái)說(shuō)，這些元件在CVD作業(yè)中具有均勻一致的分布工作溫度是重要的。如結(jié)合圖4所述地，在真空下設(shè)置一個(gè)加熱機(jī)構(gòu)67。
現(xiàn)在如圖5示意所示，這在圖4中因清楚起見而看不到，沿反應(yīng)容器48壁48a分布著多個(gè)輻射加熱器67a、b、c...。最好在反應(yīng)室R內(nèi)安裝多個(gè)熱傳感器75a、75b等。熱傳感器的輸出信號(hào)最好經(jīng)過(guò)數(shù)字化地被送入一計(jì)算單元77，在計(jì)算單元中，就象在單元77框中所示的那樣由熱傳感器75a、b、c...的輸出信號(hào)求出在反應(yīng)室R中的溫度分布θ(x，y)，此外，求出平均溫度水平θ′。計(jì)算單元還從如圖5示意所示的預(yù)定單元68中接受在預(yù)定的或可預(yù)定水平θ′上的額定溫度分布W，該額定溫度分布在計(jì)算單元77中與實(shí)際分布進(jìn)行比較。從調(diào)節(jié)意義上講，在計(jì)算單元77的輸出側(cè)最好也組裝上數(shù)字式計(jì)算單元79，在該輸出側(cè)上為每個(gè)預(yù)定加熱件67a、b、c...發(fā)出一個(gè)伺服信號(hào)Sa、b、c...，從而通過(guò)在時(shí)間和數(shù)值方面不同地調(diào)節(jié)起到伺服機(jī)構(gòu)作用的加熱件67a、b...，就可以把在反應(yīng)室R中的溫度分布θ(x，y)及其溫度水平θ′調(diào)節(jié)到預(yù)定的額定分布和預(yù)定的額定水平上。
除了根據(jù)圖5最好設(shè)置在反應(yīng)室R的反應(yīng)容器48壁48a上的熱傳感器75a、b、c之外或代替這些熱傳感器地，現(xiàn)在最好也直接在有關(guān)的地點(diǎn)上即在元件表面或晶片表面區(qū)域里布置熱傳感器，但最好是加熱件。
根據(jù)圖6，在根據(jù)圖4的、放大示意地示出局部的支架57上安裝著多個(gè)元件容座或晶片容座77a、77b。在容座77a、b...上，這些待處理的盤形元件21例如放置在突起的支柱79上。在容座77a、b的因此面向這些元件21的表面上，分別最好分布有多個(gè)加熱件81a、b，因此，它們?cè)跓岱矫媸乖c其表面緊密關(guān)聯(lián)。此外，也直接分布在所安置的元件21區(qū)域里地裝有熱傳感器83。一方面，用所述熱傳感器83在每個(gè)元件21本身上求出溫度分布，另一方面，可以用最好設(shè)置的多個(gè)加熱件81a、b、c...來(lái)作用于該溫度分布及其絕對(duì)值和/或通過(guò)圖4的加熱機(jī)構(gòu)67的多區(qū)輻射加熱器來(lái)施加上述作用。
來(lái)自或通向熱傳感器83或加熱件81的測(cè)量信號(hào)線路和伺服信號(hào)線路例如穿過(guò)支架57的垂直臂57a(未示出)。
例如，隨后應(yīng)該描述一個(gè)在一個(gè)如結(jié)合圖4所述的反應(yīng)器中進(jìn)行的UHV-CVD作業(yè)。在這里，特別要描述如用于異質(zhì)雙極性晶體管的優(yōu)選的p型摻雜的SiGe層的生長(zhǎng)，其中，該方法過(guò)程也可以順利地建議用于淀積其它層。
·反應(yīng)室R被加熱到所需的工作溫度Tp，為了淀積所述SiGe層而加熱到550℃。
·在吹洗氣且最好是氫氣如經(jīng)過(guò)氣體入口73從氣罐裝置52(它為此也儲(chǔ)備有吹洗氣)的氣體儲(chǔ)備中流入反應(yīng)室R的情況下，裝載開口63通過(guò)打開閥61而對(duì)一真空輸送室13a開啟。同時(shí)，在根據(jù)圖4的優(yōu)選實(shí)施例中，通過(guò)驅(qū)動(dòng)裝置59使上部48o和支架57上升。
·在保持吹吸氣流的情況下，這些元件且尤其是如圖4所示的晶片被裝到支架57中，其中，支架(與上部48o一起)通過(guò)驅(qū)動(dòng)裝置59被逐步提起，以便當(dāng)時(shí)使如圖6所示的一個(gè)空閑容座77對(duì)準(zhǔn)裝載開口63和裝載機(jī)械手。
·在給支架57裝上元件后，用閥61關(guān)閉裝載開口63并且也通過(guò)降低上部48o并同時(shí)降低支架57到如圖4所示的處理位置中而關(guān)閉反應(yīng)室R。
·這些元件或者晶片在達(dá)到熱平衡前一直最好處于同時(shí)吹入的提高反應(yīng)室氣氛的導(dǎo)熱能力的氣體下，為此最好還使用氫氣和/或硅烷來(lái)制造上述SiGe層。
·只要導(dǎo)熱氣體不是工作氣體，則停止其流動(dòng)，現(xiàn)在，通過(guò)輸入機(jī)構(gòu)73從氣罐裝置52中將工作氣體或混合工作氣體G吹入關(guān)閉的反應(yīng)室R。在元件表面或者晶片表面上淀積上第一層。當(dāng)制造基于這些具有p型摻雜硅鍺層的元件或晶片的器件時(shí)，在這里，作為工作氣體地吹入硅烷。
·為了結(jié)束第一次涂覆，只要不應(yīng)淀積上其它層，則可以將晶片或者元件從反應(yīng)室R中取出來(lái)。為此，·又重新接入吹洗氣流，最好是氫氣流，通過(guò)打開閥61并提起上部48o，置在真空輸送室13a中的輸送機(jī)械手就能自由接近了。支架57又逐步提高或降低，以便使處理過(guò)的晶片對(duì)準(zhǔn)裝卸開口63以便拿取。
·但如果還要淀積其它層，則在第一層淀積后采取以下行動(dòng)，以下以用于淀積上述p型SiGe層為例來(lái)說(shuō)明。
·在淀積Si層后，如上所述地淀積一個(gè)未摻雜的SiGe層，其做法是，給硅烷流添加鍺和氦，最好是約接近硅烷流的5％。
·隨后，接入一個(gè)含氦乙硼烷流并淀積一個(gè)摻雜的SiGe層。在這個(gè)作業(yè)步驟中，還與硼摻雜同時(shí)地實(shí)現(xiàn)了碳摻雜。
·隨后，又在只吹入硅烷和含氦的鍺的情況下淀積一個(gè)未摻雜的SiGe層，接著，·在只吹入硅烷的情況下淀積一個(gè)未摻雜的硅層。
·如上所述，進(jìn)行最后的支架57卸載。
結(jié)合圖3所示的本發(fā)明第一、第二方面的組合在所提出的發(fā)明任務(wù)的范圍里得到了最有利的可行方案，即UHV-CVD反應(yīng)器通過(guò)一個(gè)或多個(gè)真空輸送室與其它作業(yè)單元組合，而當(dāng)在這些作業(yè)單元和其中一個(gè)或多個(gè)設(shè)置的UHV-CVD反應(yīng)器之間輸送元件時(shí)，沒(méi)有出現(xiàn)所存在的真空條件的中斷。包括上述UHV-CVD反應(yīng)器在內(nèi)地，可以將以下裝置用作作業(yè)單元-其它輸送單元，-隔離單元，-用于PVD涂覆法、CVD涂覆或者PECVD(等離子體增強(qiáng)型CVD)法的其它涂覆單元，-清理單元，-存儲(chǔ)單元，-注入單元。
在這里，這樣的多工站設(shè)備可以成直線狀，就是說(shuō)，在一些工站之間的元件輸送至少大部分是直線完成的。但是，最好所設(shè)工站的至少一部分環(huán)繞一個(gè)真空輸送室成組布置，以便形成一個(gè)循環(huán)設(shè)備或者循環(huán)設(shè)備部分。在這樣的設(shè)備上在真空下通過(guò)直線和/或循環(huán)進(jìn)行的輸送路線使用多個(gè)工站，這樣的設(shè)備總體被稱為所謂的“成套工具設(shè)備”。
在圖7中簡(jiǎn)單示意地示出了本發(fā)明的成套工具設(shè)備，它是在結(jié)合圖3所述的原理上構(gòu)建的并且例如成循環(huán)設(shè)備形式。該設(shè)備在所示例子中包括一個(gè)在正常氣氛側(cè)的盒裝載部件93(稱為FOUP，F(xiàn)ront OpeningUnified Pod Modul)。該盒裝載部件93用于容納至少一個(gè)晶片盒或元件盒93a，如果處理的是晶片的話，該晶片盒具有容納如25個(gè)垂直堆疊的水平安放的晶片的能力。通過(guò)一個(gè)本來(lái)就在正常氣氛下工作的晶片操作機(jī)構(gòu)95，將一些晶片從晶片盒93a中送入一個(gè)第一隔離室97中。在抽空該隔離室97后，繼續(xù)將有關(guān)晶片送入一個(gè)清理單元99中。這是通過(guò)一個(gè)真空輸送室101和在其中真空工作的晶片操作機(jī)構(gòu)101a完成的。在清理單元99中，或是在氫氣氣氛下進(jìn)行高溫清理，或是進(jìn)行另一個(gè)氣相清理，或者最好進(jìn)行利用低能等離子體的以下要描述的清理。
此外，根據(jù)所選清理方法的不同，當(dāng)然可以有利地前后配備多個(gè)清理單元并在這些單元中進(jìn)行各自的清理步驟。此外，最好設(shè)有一個(gè)存儲(chǔ)室103以及一個(gè)第二清理單元99a。因此，晶片就能夠從隔離室97中被平行地即同時(shí)地在兩個(gè)清理單元99、99a中進(jìn)行清理并且隨后通過(guò)在真空下工作的操作機(jī)構(gòu)101a被放入存儲(chǔ)室103的存儲(chǔ)盒中。直到這些可通過(guò)支架容納在一所設(shè)的UHV-CVD反應(yīng)器105里的多個(gè)晶片被清理完后，這些晶片在存儲(chǔ)室103提供給UHV-CVD作業(yè)。最好這兩個(gè)室97、103形成有作為隔離室的盒容槽。
隨后，即在所需數(shù)量的干凈晶片被安放在存儲(chǔ)室103中后，借助在真空下工作的操作機(jī)構(gòu)101a很快速地將這些晶片送入最好如結(jié)合圖4所述地構(gòu)成的UHV-CVD反應(yīng)器105的支架57中。
在CVD作業(yè)結(jié)束后，把晶片從UHV-CVD反應(yīng)器105支架57中回送到這兩個(gè)隔離室之一97或103中，就是說(shuō)送入盒中，并且隨后繼續(xù)從相應(yīng)的隔離室97或103中被送入盒卸載單元93的盒中。
借助上述的如圖1-3所示的原理性方法以及如圖4所示的優(yōu)選的UHV-CVD反應(yīng)器，晶片可以被輸送、清理并最后成批地接受UHV-CVD處理，這些晶片大于200毫米見方或者具有200毫米以上的直徑Φ，它們甚至有至少300毫米見方的尺寸或者300毫米以上的直徑Φ。因此，尤其是除了在UHV-CVD作業(yè)中的批量級(jí)、輸送和或許其它處理步驟外，這些尤其也可以在單個(gè)晶片上完成。
隨后，關(guān)于如圖7所示的循環(huán)成套工具設(shè)備，描述一個(gè)典型的操作順序。
具有至少200毫米直徑Φ或200毫米見方尺寸或甚至至少300毫米直徑Φ或300毫米見方尺寸的晶片被裝入如圖7所示的大氣壓側(cè)的盒裝載單元93中，如裝入25件。接著借助晶片操作機(jī)構(gòu)95把這些晶片逐個(gè)地從盒裝載單元93里送入其中一個(gè)隔離室97或103的盒中。
借助在真空輸送室101中工作的操作機(jī)構(gòu)101a，單個(gè)晶片從在相應(yīng)隔離室97或103中的盒中被裝入清理單元99、99a中并在那里進(jìn)行清理，典型的清理時(shí)間為每個(gè)晶片約有1-10分鐘。
經(jīng)過(guò)清理的晶片從清理單元99、99a中被送入迄今未使用的隔離室103或93的盒中，該隔離室現(xiàn)在起到中間存儲(chǔ)室的作用。這利用在真空輸送室101中的操作機(jī)構(gòu)101a來(lái)完成。清理25件晶片和迄今完成的輸送所需的典型作業(yè)時(shí)間為65分鐘。
現(xiàn)在，在隔離室103的盒中的25件干凈晶片借助操作機(jī)構(gòu)101a被裝入U(xiǎn)HV-CVD反應(yīng)器105里。25件干凈晶片從中間存儲(chǔ)室103到在UHV-CVD反應(yīng)器105中的成批晶片用支架57的裝載一般在5分鐘內(nèi)完成。
現(xiàn)在，開始在UHV-CVD反應(yīng)器中進(jìn)行涂覆作業(yè)，對(duì)于p型摻雜的SiGe層系來(lái)說(shuō)，該涂覆作業(yè)的一般作業(yè)時(shí)間為2-3小時(shí)。在此期間內(nèi)，一個(gè)裝有未經(jīng)處理的晶片的新盒被送入盒裝載單元93里，這些晶片按照上述的方式方法在清理單元99、99a中進(jìn)行清理并暫時(shí)存儲(chǔ)在其中一個(gè)隔離室盒中。在UHV-CVD作業(yè)結(jié)束后，經(jīng)過(guò)處理的晶片借助晶片操作機(jī)構(gòu)101a被單獨(dú)從支架57上卸下并被放到空閑的隔離室盒97或103中。從那里開始，利用在大氣壓下工作的操作機(jī)構(gòu)95a將晶片回送到盒卸載單元93的一個(gè)空閑的盒里。
根據(jù)用于預(yù)計(jì)的作業(yè)的時(shí)間狀況的不同，完全可以在一個(gè)成套設(shè)備上聯(lián)合實(shí)施兩個(gè)或更多個(gè)上述UHV-CVD作業(yè)并且相應(yīng)地也采用其它作業(yè)單元的不同配置形式。
尤其優(yōu)選的是上述UHV-CVD作業(yè)或UHV-CVD反應(yīng)器與低能等離子體輔助型CVD涂覆法且尤其是低能等離子體輔助型反應(yīng)清理法的結(jié)合。在這里，最好如借助熱離子陰極來(lái)產(chǎn)生DC等離子體，最好是低電壓等離子體，它在當(dāng)時(shí)要涂覆的或要清理的表面上產(chǎn)生這樣的離子能E，即0eV≤E≤15eV。
作為用于所述低能等離子體輔助型清理方法的反應(yīng)氣體，特別優(yōu)選地使用氫氣和/或氮?dú)猓蛘吆猩鲜鰵怏w中的至少一種的氣體。更優(yōu)選地且與如圖7所示設(shè)備相關(guān)地，實(shí)現(xiàn)緊接在UHV-CVD作業(yè)之前的清理方法或用于低能等離子體輔助型反應(yīng)清理方法反對(duì)相應(yīng)工站。
利用本發(fā)明的方法、本發(fā)明的真空處理設(shè)備或者本發(fā)明的UHV-CVD反應(yīng)器，這些元件尤其是通過(guò)淀積原子層(原子層淀積)來(lái)制造，或者通過(guò)淀積外延層或通過(guò)涂覆帶有深層結(jié)構(gòu)的表面如具有所謂深溝的表面來(lái)制造。
權(quán)利要求
1.一種器件或其中間產(chǎn)品的制造方法，其中，正在制造的器件作為元件地(a)接受一個(gè)處理作業(yè)，并且作為下個(gè)元件地(b)使多個(gè)元件同時(shí)在超高真空條件下接受一個(gè)共同的CVD作業(yè)，其特征在于，該處理作業(yè)是真空作業(yè)，元件在真空下從該處理作業(yè)中被送往CVD作業(yè)。
2.如權(quán)利要求1的特征(b)所述的器件或其中間產(chǎn)品的制造方法，其中，這些元件成盤狀，其特征在于，它們?cè)诔哒婵諚l件下水平地接受CVD作業(yè)。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，這些元件成盤狀并且水平地不僅接受該處理作業(yè)，而且接受CVD作業(yè)，并且也水平地從該處理作業(yè)被送入該CVD作業(yè)。
4.如權(quán)利要求1-3之一所述的方法，其特征在于，這些元件在一位于該CVD作業(yè)前的清理作業(yè)和該CVD作業(yè)之間保持在真空下。
5.如權(quán)利要求1-4之一所述的方法，其特征在于，這些元件成盤狀并且水平定位而垂直重疊堆放地同時(shí)接受該CVD作業(yè)。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，這些元件通過(guò)單獨(dú)輸送被堆疊起來(lái)以便進(jìn)行該CVD作業(yè)和/或又從該CVD作業(yè)中卸出來(lái)。
7.如權(quán)利要求1-6之一所述的方法，其特征在于，這些元件接受兩個(gè)或更多個(gè)處理操作，其中，該CVD作業(yè)是其中一個(gè)操作，這些元件在真空下沿至少分段成直線狀的和/或成圓弧形的輸送軌道從一個(gè)操作被送往另一個(gè)操作。
8.如權(quán)利要求1-7之一所述的方法，其特征在于，這些元件在該CVD作業(yè)之前和/或之后接受一個(gè)反應(yīng)型低能等離子體輔助處理作業(yè)，在當(dāng)時(shí)接受處理的元件的表面上的離子能E為0eV≤E≤15eV。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，這些元件在CVD處理作業(yè)之前接受一個(gè)低能等離子體輔助型反應(yīng)清理，最好是在含氫和/或氮的氣氛下進(jìn)行。
10.如權(quán)利要求1-9之一所述的方法，其特征在于，在給一個(gè)反應(yīng)室裝載和/或卸載要在那里進(jìn)行UHV-CVD作業(yè)的元件時(shí)，在該反應(yīng)室中保持一股氣流，最好是含氫的氣體。
11.如權(quán)利要求1-10之一所述的方法，其特征在于，測(cè)量并控制且最好是測(cè)量并調(diào)節(jié)在該CVD作業(yè)的反應(yīng)室中的平均溫度和溫度分布。
12.如權(quán)利要求1-11之一所述的方法，其特征在于，在CVD作業(yè)中測(cè)量并控制且最好是測(cè)量并調(diào)節(jié)在元件上的平均溫度和最好是溫度分布。
13.如權(quán)利要求1-12之一所述的方法，其特征在于，一個(gè)在其中進(jìn)行CVD作業(yè)的反應(yīng)室借助一些加熱件被加熱，這些加熱件在真空下被安置在一個(gè)包圍出該反應(yīng)室的容器里。
14.如權(quán)利要求1-13之一所述的方法，其特征在于，一個(gè)用于CVD作業(yè)的反應(yīng)室先被排氣到超高真空狀態(tài)，隨后通過(guò)將工作氣體或混合工作氣體吹入該反應(yīng)室中，在該反應(yīng)室中，總壓力被一直提高到工作壓力，其中，該反應(yīng)室被真空封閉起來(lái)并具有在工作壓力范圍里的且最好小于工作壓力的總壓力。
15.如權(quán)利要求13或14所述的方法，其特征在于，分別不同地抽空該反應(yīng)室和抽排出包圍反應(yīng)室的真空。
16.如權(quán)利要求13-15之一所述的方法，其特征在于，在一個(gè)位于環(huán)境氣氛下的外容器中設(shè)置反應(yīng)室和包圍它的真空，為了卸載和/或裝載元件，該反應(yīng)室通過(guò)保衛(wèi)該反應(yīng)室的真空與該容器的一個(gè)裝卸開口相通。
17.如權(quán)利要求1-16之一所述的方法，其特征在于，在元件被送入用于CVD作業(yè)的反應(yīng)室中后，在往該反應(yīng)室中吹入氣體且最好是含氫氣和/或含工作氣體或混合工作氣體的氣體的情況下，給這些元件輸入其熱平衡。
18.一種器件或其中間產(chǎn)品的制造方法，其中，多個(gè)正在制造中的器件作為元件地同時(shí)接受一個(gè)在超高真空條件下的共同的CVD作業(yè)，這些元件借助一些加熱件被加熱，其特征在于，這些加熱件在真空下工作。
19.如權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，這些元件為進(jìn)行CVD作業(yè)而被保持在一個(gè)支架上，這些最好各自配屬于這些元件的加熱件設(shè)置在該支架上。
20.最好如權(quán)利要求18或19所述的方法，其特征在于，這些元件在CVD作業(yè)中保持在一個(gè)支架上，最好各自配屬于這些元件地在支架上設(shè)置多個(gè)熱傳感器。
21.一種帶有一超高真空CVD反應(yīng)器的真空處理設(shè)備，在該反應(yīng)器中有一個(gè)用于多個(gè)要同時(shí)在該反應(yīng)器中進(jìn)行處理的元件的支架，其中，該反應(yīng)器具有至少一個(gè)裝卸開口，其特征在于，所述的至少一個(gè)裝卸開口與一個(gè)用于元件的真空輸送室相通。
22.一種超高真空-CVD反應(yīng)器，它具有一個(gè)用于多個(gè)要在該反應(yīng)器中同時(shí)進(jìn)行處理的盤狀元件的支架，其特征在于，該支架被設(shè)計(jì)用于在水平位置上且垂直重疊地接納這些元件。
23.如權(quán)利要求21的用于處理盤狀元件的真空處理設(shè)備，其特征在于，在該反應(yīng)器中的一個(gè)支架被設(shè)計(jì)用于在水平位置上且垂直重疊地接納這些元件。
24.如權(quán)利要求21或23所述的真空處理設(shè)備，其特征在于，該真空輸送室具有一個(gè)輸送裝置，該輸送裝置輸送這些元件中的個(gè)別元件或單獨(dú)地輸送這些元件中的多個(gè)元件，在這里就是最好在水平位置上的盤狀元件。
25.如權(quán)利要求21、23或24所述的真空處理設(shè)備，其特征在于，該真空輸送室與其它真空輸送室的一個(gè)或多個(gè)連通，這些其它的真空輸送室選自隔離室、涂覆室、清理室、蝕刻室、UHV-CVD處理室、調(diào)節(jié)室如加熱室、中間存儲(chǔ)室、注入室。
26.如權(quán)利要求25所述的真空處理設(shè)備，其特征在于，在該真空輸送室中設(shè)有一個(gè)輸送裝置，該輸送裝置被驅(qū)動(dòng)繞一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)軸線轉(zhuǎn)動(dòng)。
27.如權(quán)利要求25所述的真空處理設(shè)備，其特征在于，在該真空輸送室中設(shè)有一個(gè)輸送裝置，它具有至少一個(gè)被驅(qū)動(dòng)的直線運(yùn)動(dòng)部件。
28.如權(quán)利要求21-27之一所述的真空處理設(shè)備或者UHV-CVD反應(yīng)器，其特征在于，一個(gè)反應(yīng)容器包圍出該反應(yīng)室，一個(gè)反應(yīng)器容器至少局部與該反應(yīng)容器間隔開地包圍該反應(yīng)容器，其中，該反應(yīng)容器和反應(yīng)器容器都各有一個(gè)抽吸接頭。
29.如權(quán)利要求28所述的真空處理設(shè)備或者UHV-CVD反應(yīng)器，其特征在于，在反應(yīng)容器上的該抽吸接頭具有比在該反應(yīng)器容器上的抽吸接頭大得多的抽吸橫截面，這兩個(gè)抽吸接頭被引向同一個(gè)泵裝置。
30.如權(quán)利要求28或29所述的真空處理設(shè)備或者UHV-CVD反應(yīng)器，其特征在于，該反應(yīng)器容器與一冷卻裝置有效連接。
31.如權(quán)利要求30所述的真空處理設(shè)備或者UHV-CVD反應(yīng)器，其特征在于，該反應(yīng)器容器的壁至少在局部上成雙層壁形式并且該冷卻裝置安置在該雙層壁的間隙里。
32.如權(quán)利要求28-31之一所述的真空處理設(shè)備或者UHV-CVD反應(yīng)器，其特征在于，該反應(yīng)器容器具有至少一個(gè)元件裝卸開口并且該反應(yīng)容器被分成兩個(gè)可通過(guò)電動(dòng)機(jī)相對(duì)運(yùn)動(dòng)的容器部分，這些容器部分可通過(guò)電動(dòng)機(jī)被組合成容器或者為打開容器而被分開，其中，在組合狀態(tài)下的這兩個(gè)部分的接合線對(duì)準(zhǔn)該裝卸開口。
33.如權(quán)利要求32所述的真空處理設(shè)備或者UHV-CVD反應(yīng)器，其特征在于，該裝卸開口水平取向并且，在組合狀態(tài)下的這兩個(gè)部分的接合線也水平地經(jīng)過(guò)其長(zhǎng)度的大部分，這段長(zhǎng)度部分接近該裝卸開口。
34.如權(quán)利要求33所述的真空處理設(shè)備或者UHV-CVD反應(yīng)器，其特征在于，在該反應(yīng)器容器的兩部分之一上固定著一個(gè)用于多個(gè)盤形元件的支架，它有多個(gè)分別用于至少一個(gè)水平取向的且在反應(yīng)容器部分的相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向上堆疊的盤形元件的容座，從而通過(guò)所述部分的相對(duì)運(yùn)動(dòng)施加控制地分別使其中一個(gè)容座對(duì)準(zhǔn)該裝卸開口。
35.如權(quán)利要求32-34之一所述的真空處理設(shè)備或者UHV-CVD反應(yīng)器，其特征在于，這些部分可通過(guò)直線的相對(duì)運(yùn)動(dòng)分開或又合成一體。
36.如權(quán)利要求32-35之一所述的真空處理設(shè)備或者UHV-CVD反應(yīng)器，其特征在于，該反應(yīng)容器的這兩個(gè)可分開部分中的一個(gè)部分不能運(yùn)動(dòng)地安裝在反應(yīng)器容器上。
37.如權(quán)利要求28-36之一所述的真空處理設(shè)備或者UHV-CVD反應(yīng)器，其特征在于，一個(gè)氣體輸送機(jī)構(gòu)從裝有工作氣體的氣罐裝置通入該反應(yīng)容器里，至少該反應(yīng)容器壁的內(nèi)表面由這樣的材料構(gòu)成，即該材料耐受施加于預(yù)定工作溫度下的工作氣體，它最好由石墨構(gòu)成。
38.如權(quán)利要求28-37之一所述的真空處理設(shè)備或者UHV-CVD反應(yīng)器，其特征在于，在反應(yīng)容器和反應(yīng)器容器之間有一個(gè)加熱裝置。
39.如權(quán)利要求38所述的真空處理設(shè)備或者UHV-CVD反應(yīng)器，其特征在于，在該加熱裝置和該反應(yīng)容器的內(nèi)室之間有一個(gè)熱擴(kuò)散裝置。
40.如權(quán)利要求28-40之一所述的真空處理設(shè)備或者UHV-CVD反應(yīng)器，其特征在于，在該反應(yīng)容器中有一個(gè)用于多個(gè)元件的支架，在該支架上安裝有至少一個(gè)且最好是多個(gè)熱傳感器。
41.如權(quán)利要求40所述的真空處理設(shè)備或者UHV-CVD反應(yīng)器，其特征在于，所述的至少一個(gè)熱傳感器是一溫度調(diào)節(jié)環(huán)路的實(shí)際值測(cè)量?jī)x，一個(gè)作為其伺服機(jī)構(gòu)的加熱裝置設(shè)置在反應(yīng)器容器和反應(yīng)容器之間和/或設(shè)置在反應(yīng)容器里，最好也至少部分在支架上。
42.一種UHV-CVD反應(yīng)器，它具有一個(gè)用于多個(gè)元件的支架，其特征在于，在該支架上有至少一個(gè)熱傳感器。
43.如權(quán)利要求42所述的UHV-CVD反應(yīng)器，其特征在于，在該支架上設(shè)有一個(gè)加熱件。
44.如權(quán)利要求43或44所述的UHV-CVD反應(yīng)器，其特征在于，所述的至少一個(gè)熱傳感器是一個(gè)用于該支架的溫度調(diào)節(jié)環(huán)路的實(shí)際值測(cè)量?jī)x。
45.如權(quán)利要求41-44之一所述的UHV-CVD反應(yīng)器，其特征在于，該支架具有多個(gè)分別用于一個(gè)元件的容座，所述的至少一個(gè)熱電耦如此安置在其中一個(gè)容座上，即它與一個(gè)安置于容座上的元件緊密地?zé)狁詈稀?br> 46.如權(quán)利要求1-20之一所述的UHV-CVD方法，其特征在于，在CVD作業(yè)中采取原子層淀積(ALD)。
47.如權(quán)利要求1-20之一所述的UHV-CVD方法，其特征在于，在CVD作業(yè)中采取深溝層淀積。
48.如權(quán)利要求1-20之一所述的UHV-CVD方法，其特征在于，在CVD處理中采取外延層淀積。
全文摘要
為了在保持超高真空的情況下經(jīng)濟(jì)地對(duì)元件進(jìn)行CVD處理，這些元件成批地從真空輸送室(13)中被送入一個(gè)CVD反應(yīng)器(1)里，它滿足了上述條件，該真空輸送室將上述UHV－CVD反應(yīng)器(1)與一個(gè)在前的處理室(17)連接起來(lái)。該處理室(17)可以是一個(gè)閘室、另一真空輸送室、一涂覆室、一清理室、一蝕刻室、一加熱室、一中間存儲(chǔ)室或一注入室。
文檔編號(hào)C23C16/458GK1568379SQ02820218
公開日2005年1月19日 申請(qǐng)日期2002年8月28日 優(yōu)先權(quán)日2001年10月12日
發(fā)明者H·M·布施貝克, P·巴托萊特, S·維爾特舍, J·拉姆 申請(qǐng)人:尤納克西斯巴爾策斯公司