專(zhuān)利名稱(chēng)：高溫晶片的傳送的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體處理設(shè)備領(lǐng)域，具體而言，本發(fā)明提供迄今為止不可實(shí)現(xiàn)的允 許高溫加載和卸載氣相外延生長(zhǎng)室的設(shè)備和方法。具體而言，本發(fā)明提供用于移動(dòng)晶片或 襯底的裝置，該裝置可以將移動(dòng)的襯底浸浴在任選地溫度受控的活性氣體中。
背景技術(shù)：
在已知的臨界溫度以上時(shí)，化合物半導(dǎo)體的表面可能會(huì)由于例如一種或者更多種 更易揮發(fā)的物質(zhì)從該表面蒸發(fā)而被損壞或者破壞。該蒸發(fā)點(diǎn)的一種形式被稱(chēng)為“升華”，特 別是“相容升華”。例如，在氮化鎵的情況下，在高于大約800°C的溫度時(shí)開(kāi)始發(fā)生表面分解， 主要是損失氮，參見(jiàn)Mastro etal.，J. of Crystal Growth 274:38。保護(hù)表面和防止分解 的一種方法包括在包含更易于從化合物材料表面蒸發(fā)的組成物質(zhì)的足夠供應(yīng)的環(huán)境中加 熱這種襯底。因此，在大約800°C或者更高的溫度時(shí)，GaN表面應(yīng)該保持在具有活性氮物質(zhì) (例如NH3)的環(huán)境中。此外，在砷化鎵的情況下，表面分解在大約640°C以上時(shí)開(kāi)始(參見(jiàn) 美國(guó)專(zhuān)利US5，659，188)，因此，在達(dá)到該分解溫度之前(通常高于400°C 450°C )，GaAs應(yīng) 該保持在包含胂的環(huán)境中。高產(chǎn)量反應(yīng)器，例如ASM Epsilon. ，利用伯努利棒將晶片從傳送室加載和卸載到 高溫反應(yīng)器中。專(zhuān)利US5，080, 549公開(kāi)了伯努利棒，該伯努利棒適于傳送高溫材料，因?yàn)檫@ 種棒的使用使該棒自身和晶片之間的物理接觸最小。伯努利棒(伯努利原理之后的稱(chēng)謂) 利用多個(gè)定位在晶片上方的氣體噴嘴來(lái)在晶片的表面和下側(cè)之間產(chǎn)生壓力差。與下側(cè)相 比，減小了晶片正上方的壓力，并且隨后的壓力差在晶片上產(chǎn)生向上的力。有利的是，由于 晶片被抬高，晶片也從棒的氣體出口經(jīng)受向下的力。因此，獲得了平衡位置，其中晶片“漂 浮”，既不與地面接觸，也不與伯努利棒的表面接觸。(總之，這些相關(guān)的力在這里稱(chēng)為“氣 動(dòng)力”)。將伯努利棒用于晶片傳送是已知的。但是，迄今為止，這種棒最先用于硅片的傳 送，硅晶片不能經(jīng)受相容升華型分解，因此遵從更不嚴(yán)格的反應(yīng)器傳送協(xié)議。相反，受到這 種損壞的化合物半導(dǎo)體晶片通常需要高度受控的加熱和冷卻過(guò)程，以確保在將晶片加載到 過(guò)程反應(yīng)器/從過(guò)程反應(yīng)器卸載之前晶片溫度低于相容升華溫度。盡管冷卻過(guò)程對(duì)于保護(hù) 化合物半導(dǎo)體的高質(zhì)量表面是很有意義的，但所花的時(shí)間表明產(chǎn)量損失嚴(yán)重，并導(dǎo)致隨之 而來(lái)的財(cái)務(wù)后果。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明包括用于限制或防止在處理溫度(該處理溫度可以高達(dá)1000°C以上)從處 理反應(yīng)器(例如生長(zhǎng)室)加載和卸載平面型化合物半導(dǎo)體材料(這里也稱(chēng)為“晶片”)期間 該平面型化合物半導(dǎo)體材料的表面分解或升華(相容升華或其他升華)(這里統(tǒng)稱(chēng)為“表面 變化”或“表面損壞”)。晶片表面的分解或升華會(huì)導(dǎo)致晶片質(zhì)量降低或損壞，因而顯然需要 限制或防止這種變化。期望以處理溫度進(jìn)行加載和卸載，以使半導(dǎo)體處理期間溫度升高和
4降低所用的時(shí)間最少。這些處理由此可具有提高的產(chǎn)量，并且處理設(shè)備系統(tǒng)可具有更高的 利用效率。具體而言，本發(fā)明包括用于在半導(dǎo)體處理設(shè)備的不同環(huán)境之間傳送晶片(特別是 包括化合物半導(dǎo)體材料的晶片)的方法和裝置，這些環(huán)境特別是處于不同溫度并具有不同 環(huán)境條件的環(huán)境。本發(fā)明的方法和裝置因此提供活性氣體(或者活性/非活性氣體的組 合)流，用于限制或防止在這些傳送期間或者在低溫滯留期間或者在溫度升高所需的時(shí)間 段內(nèi)晶片表面分解或者晶片表面的升華。例如，已知當(dāng)化合物半導(dǎo)體材料從高溫、促進(jìn)生長(zhǎng) 的環(huán)境(例如存在前體氣體)傳送到低溫中性環(huán)境(例如沒(méi)有前驅(qū)氣體)時(shí)，這些材料的 表面會(huì)分解(變成其前體或者其他)或者升華(相容或者非相容)。還已知可以通過(guò)將表 面浸浴在有利地改變?cè)摫砻娴南嚓P(guān)熱動(dòng)力或者動(dòng)力學(xué)條件以利于材料形成且不利于材料 分解的氣體中，來(lái)限制或者防止材料表面的這種分解或者升華。這些氣體，這里公知為“活 性氣體”，根據(jù)具體的化合物材料和期望的溫度范圍來(lái)選擇，并且可包括例如自身用作前體 的氣體，或者在相關(guān)溫度范圍分解成用作前體的材料的氣體。通常，活性氣體能夠與化合物 半導(dǎo)體相互作用，以基本上限制或者防止高溫傳送/滯留期間的表面變化。另一方面，“非 活性氣體”是不會(huì)改變表面的相關(guān)熱動(dòng)力學(xué)或動(dòng)力學(xué)條件的氣體，并且可包括諸如N2、Ar等 “傳統(tǒng)的”惰性氣體。包括這些活性氣體和這些非活性氣體的混合物在這里也可以被看作是 “活性氣體”。還應(yīng)當(dāng)注意，術(shù)語(yǔ)“晶片”在一些實(shí)施方式中不僅可以包括平面型化合物半導(dǎo) 體材料，而且還可以包括用于支撐多個(gè)這種化合物半導(dǎo)體晶片的載體晶片，例如氮化鎵通 常在具有2至3英寸直徑的藍(lán)寶石襯底上生長(zhǎng)，在一些實(shí)施方式中，多個(gè)這種晶片可以同時(shí) 通過(guò)將這種晶片放置在具有足夠直徑尺寸(例如12英寸直徑)的石英晶片的載體晶片上 而加載到沉積反應(yīng)器。因此，術(shù)語(yǔ)“晶片”不限于單個(gè)化合物半導(dǎo)體，而是還可以包括在合 適載體上的多個(gè)化合物半導(dǎo)體晶片。簡(jiǎn)而言之，本發(fā)明的設(shè)備包括可控制晶片的裝置，例如，這些裝置可以可控制地從 表面拾起晶片，可以可控制地懸浮晶片，可以可控制地移動(dòng)懸浮的晶片，并且可以可控制地 將懸浮的晶片放置在表面上。這種設(shè)備可采用已知的力例如機(jī)械力、氣動(dòng)力、電磁力等來(lái)懸 浮晶片，并且該設(shè)備可以通過(guò)已知的手動(dòng)或者自動(dòng)裝置來(lái)移動(dòng)。用于這種晶片控制和移動(dòng) 的部件在本領(lǐng)域是已知的，這里僅作簡(jiǎn)要描述。但是，本發(fā)明的設(shè)備還可包括用活性氣體浸浴晶片表面的部件。例如與活性氣體 源(也可以是任選的非活性氣體源)連接的連接件，用于引導(dǎo)活性氣體到懸浮的晶片附近 的管道以及用于排放活性氣體而使得被排放的氣體浸浴晶片表面的端口或者其他機(jī)構(gòu)。本 發(fā)明還提供在高溫晶片傳送期間限制表面變化的方法。這些方法包括選擇在特定溫度范圍 適合于特定半導(dǎo)體材料(特別是化合物半導(dǎo)體材料)的活性氣體(或者活性和非活性氣體 的組合)，在高溫傳送期間以一定壓力和流速提供選擇的活性氣體，從而限制或者防止表面 變化。任選地，這些方法和設(shè)備可包括加熱所選擇的氣體的元件。在優(yōu)選實(shí)施方式中，該設(shè)備能夠控制晶片，而不需要物理接觸受控的晶片。在更優(yōu) 選的實(shí)施方式中，該設(shè)備包括伯努利棒。這種棒利用氣動(dòng)力控制晶片，并且因此已經(jīng)包括至 少一個(gè)用于傳導(dǎo)氣體的管道和多個(gè)用于向受控晶片的整個(gè)表面上排放氣體的端口。例如參 見(jiàn)美國(guó)專(zhuān)利US5，659，188。用來(lái)產(chǎn)生所需氣動(dòng)力的氣體在之前已經(jīng)是惰性或者非活性的，例 如隊(duì)或吐。
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然而，為了限制或者防止高溫傳送期間表面變化，本發(fā)明采用包括活性氣體組分 的氣體流來(lái)產(chǎn)生控制晶片的氣動(dòng)力?；钚詺怏w組分的濃度根據(jù)晶片表面的成分和期望的傳 送溫度來(lái)選擇。氣體流也可以根據(jù)反應(yīng)器中指定的生長(zhǎng)而包括選擇的惰性或非活性組分， 并且可以包括增加的載體物質(zhì)，以改進(jìn)處理的靈活性。因此，從本發(fā)明的伯努利棒裝置發(fā)射 的活性氣體使得晶片能夠在特定化合物半導(dǎo)體可能發(fā)生表面劣化的溫度(分解溫度或者 相容或非相容升華溫度)以上進(jìn)行加載和卸載，而不會(huì)發(fā)生表面劣化。此外，本發(fā)明提供半導(dǎo)體晶片傳送裝置的各種實(shí)施方式，這些實(shí)施方式能夠有利 地與具有氣相外延生長(zhǎng)的生長(zhǎng)室的半導(dǎo)體處理設(shè)備結(jié)合使用。本發(fā)明的晶片傳送裝置包 括支撐構(gòu)件，其具有至少一個(gè)氣體入口，用于從一個(gè)或者更多個(gè)外部氣體源接收一種或者 更多種氣體；多個(gè)氣體出口，用于排出氣體；以及從所述入口到所述出口的、用于傳導(dǎo)氣體 的至少一個(gè)通道。本發(fā)明的一個(gè)關(guān)鍵特征在于，特別是在高溫時(shí)，從傳送裝置排出的氣體針 對(duì)一種或者更多種半導(dǎo)體材料具有化學(xué)反應(yīng)性，從而使得包括這種半導(dǎo)體材料的晶片表面 的分解或升華(包括相容升華)受到限制。任選地，該傳送裝置可包括一個(gè)或者更多個(gè)加 熱元件，其尺寸和布置適于加熱流過(guò)傳送裝置的氣體，并且所述支撐構(gòu)件可被構(gòu)造成具有 窄的頸部，用于支撐并且終止于具有多個(gè)出口的擴(kuò)大的平面型頭部。因此，當(dāng)這種半導(dǎo)體晶片通過(guò)本發(fā)明的排放這種活性氣體的傳送裝置傳送時(shí)，晶 片表面被保護(hù)而不會(huì)劣化，即使在高溫下也是如此。此外，由排放的氣體產(chǎn)生的氣動(dòng)力可用 于將晶片懸浮在傳送裝置下方(特別在傳送裝置的頭部下方)。因此，在各個(gè)實(shí)施方式中， 本發(fā)明還可包括晶片傳送裝置，其中，半導(dǎo)體晶片懸浮在該裝置下方并且被用于保護(hù)晶片 即使在高溫下也不會(huì)劣化的活性氣體浸浴。從晶片排放的氣體可包括化學(xué)活性部分和任選的化學(xué)非活性部分。氣體的活性部 分可以在其環(huán)境溫度或者在僅閾值溫度以上或者在存在等離子體源的情況下與懸浮的晶 片的表面材料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。如果晶片表面包括III族氮化物半導(dǎo)體材料，則活性氣體可 包括活性氮物質(zhì)或者可在存在等離子體源的情況下或者閾值溫度以上的情況下熱解成包 括活性氮物質(zhì)，該閾值溫度低于大約1000°c。特別是，活性部分可包括氨、胼、二甲基胼、包 含胼半族的化合物、磷化氫或砷化三氫。本發(fā)明的構(gòu)件可用伯努利棒實(shí)施。在這些實(shí)施方式中，本發(fā)明包括伯努利棒，氣體 通過(guò)伯努利棒流動(dòng)，至少一部分氣體針對(duì)一種或者更多種半導(dǎo)體材料具有化學(xué)反應(yīng)性，以 便限制晶片表面的分解或升華。優(yōu)選地，這些實(shí)施方式還包括排放活性氣體和懸浮半導(dǎo)體 晶片的傳送裝置，這些半導(dǎo)體晶片的表面通過(guò)活性氣體而得到保護(hù)。本發(fā)明還提供半導(dǎo)體晶片傳送方法的各種實(shí)施方式，這些實(shí)施方式可以有利地應(yīng) 用于在生長(zhǎng)環(huán)境和傳送環(huán)境之間傳送半導(dǎo)體晶片，該生長(zhǎng)環(huán)境例如是CVD反應(yīng)器室，所述 晶片在外延生長(zhǎng)期間處于所述生長(zhǎng)環(huán)境中，所述晶片在外延生長(zhǎng)之前、之間或者之后的時(shí) 間段處于所述傳送環(huán)境中。根據(jù)所提供的方法，在晶片在這兩種環(huán)境之間傳送期間，用氣體 對(duì)晶片的至少一個(gè)表面浸浴，所述氣體包括活性部分，所述活性部分針對(duì)晶片表面具有化 學(xué)反應(yīng)性，以便限制所述表面的分解或升華。任選地，所述晶片繼續(xù)浸浴在傳送后的環(huán)境中 一定的時(shí)間段，直到在新的環(huán)境中幾乎沒(méi)有表面分解或者升華的危險(xiǎn)，或者晶片可以浸浴 在傳送前的環(huán)境中一定時(shí)間，以便準(zhǔn)備傳送。優(yōu)選地，通過(guò)由浸浴所述晶片表面的氣體產(chǎn)生 的氣動(dòng)力懸浮所述晶片。
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該方法優(yōu)選包括加熱傳送裝置，因此加熱流過(guò)該裝置并浸浴晶片的氣體，以便至 少在一定程度上控制晶片溫度。由于傳送環(huán)境通常比生長(zhǎng)環(huán)境溫度低，優(yōu)選地，在從生長(zhǎng)環(huán) 境傳送到傳送環(huán)境之后，用活性氣體浸浴晶片，直到晶片溫度低于在不存在活性氣體的情 況下所述晶片表面明顯分解或者升華的溫度。此外，優(yōu)選地，浸浴氣體的溫度可以通過(guò)加熱 而得到控制，使得晶片溫度下降率足夠低而使晶片不可能發(fā)生明顯的熱損壞。此外，如果晶片要回傳到更熱的生長(zhǎng)環(huán)境，優(yōu)選地，通過(guò)加熱浸浴氣體來(lái)準(zhǔn)備這種 隨后的回傳，使得晶片溫度保持傳送環(huán)境溫度以上，但不會(huì)發(fā)生表面分解或者升華。優(yōu)選 地，回傳時(shí)的晶片表面溫度足夠高，使得不可能對(duì)晶片發(fā)生明顯熱損壞。這些方法可以重 復(fù)，以便反復(fù)在兩個(gè)環(huán)境之間傳送晶片。由于生長(zhǎng)環(huán)境通常比傳送環(huán)境熱，優(yōu)選地，在從傳送環(huán)境傳送到生長(zhǎng)環(huán)境之后，晶 片可以通過(guò)活性氣體浸浴，直到晶片溫度高于在不存在所述氣體的情況下所述晶片表面在 生長(zhǎng)環(huán)境中會(huì)明顯分解或者升華的溫度。此外，優(yōu)選地，在傳送室中并且在傳送到生長(zhǎng)環(huán)境 之前，晶片可以通過(guò)被加熱的活性氣體浸浴，使得其溫度朝向所述生長(zhǎng)環(huán)境的溫度增加。浸浴氣體優(yōu)選被加熱成使得晶片溫度的增加率不可能使晶片發(fā)生明顯熱損壞，并 且優(yōu)選繼續(xù)進(jìn)一步在生長(zhǎng)環(huán)境中通過(guò)加熱氣體浸浴，直到晶片溫度足夠高，使得不可能由 于暴露于生長(zhǎng)環(huán)境溫度而使晶片發(fā)生明顯熱損壞。從下面的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其他方面和細(xì)節(jié)以及元件的替代組合將變得明顯， 并且它們都落入本發(fā)明的范圍。


通過(guò)參照下述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式、本發(fā)明的具體實(shí)施方式
的示例實(shí)施例的詳 細(xì)描述和附圖，可以更全面地理解本發(fā)明，其中圖1A-B示出了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式；圖2A-B示出了本發(fā)明的方法的優(yōu)選實(shí)施方式；以及圖3是示出了本發(fā)明的方法的另一優(yōu)選實(shí)施方式。
具體實(shí)施例方式下面描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式。應(yīng)當(dāng)理解，采用伯努利棒的優(yōu)選實(shí)施方式不是 限制性的，本發(fā)明的其他實(shí)施方式可以不采用伯努利棒。這里采用的標(biāo)題僅僅是用于清楚 的目的，不希望進(jìn)行限制。術(shù)語(yǔ)“明顯”和“可能”(和類(lèi)似的程度用詞)這里用來(lái)指處于可接受的且期望的 限度，通常是商業(yè)上可接受的限度內(nèi)。例如，在短語(yǔ)“在該過(guò)程中是不太可能發(fā)生明顯的晶 片損壞”中，短語(yǔ)“明顯的晶片損壞”是指限制或者阻止晶片的預(yù)期(通常在商業(yè)上)應(yīng)用 的損壞。短語(yǔ)“在該過(guò)程中是不太可能的”是指盡管可能發(fā)生明顯損壞，但這種情況極少 發(fā)生，從而不會(huì)阻止或者防止該過(guò)程的商業(yè)用途。這些術(shù)語(yǔ)所表示的范圍取決于商業(yè)需求 (或者研究需求等)，并且可以改變，但是絕不應(yīng)解釋為強(qiáng)加超過(guò)現(xiàn)有技術(shù)水平當(dāng)前可實(shí)現(xiàn) 的需求。應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明不限于商業(yè)應(yīng)用，預(yù)期的應(yīng)用包括研究應(yīng)用、特殊目的的應(yīng)用等。本發(fā)明的設(shè)備的優(yōu)選實(shí)施方式采用伯努利棒來(lái)根據(jù)將要描述的傳送協(xié)議來(lái)傳送 晶片。已知的傳送協(xié)議通常僅考慮由于熱應(yīng)力帶來(lái)的機(jī)械損壞的可能性，而不考慮由于分
7解和升華導(dǎo)致的表面損壞的可能性。這種限制起因于伯努利棒主要用于傳送基礎(chǔ)半導(dǎo)體晶 片，例如硅(Si)晶片。這種材料當(dāng)然不會(huì)分解，并且也已知在相關(guān)的處理溫度下不會(huì)經(jīng)受 明顯的升華。但是，用于化合物半導(dǎo)體材料的傳送協(xié)議優(yōu)選不僅考慮機(jī)械損壞的可能性，還考 慮化學(xué)表面損壞的可能性。在更高的溫度下，許多化合物半導(dǎo)體會(huì)通過(guò)分解或者通過(guò)相容 升華或非相容升華來(lái)從其表面釋放揮發(fā)性物質(zhì)(“表面變化”)。保護(hù)半導(dǎo)體表面質(zhì)量是最 重要的，因此限制或者防止這種破壞性表面變化是最重要的。在本發(fā)明中，這點(diǎn)通過(guò)如下 方式實(shí)現(xiàn)提供包含限制、防止或者逆轉(zhuǎn)導(dǎo)致表面變化的反應(yīng)的一種或者更多種化學(xué)物質(zhì) (“活性氣體”)的足夠供應(yīng)的周?chē)h(huán)境。砷化鎵(GaAs)和氮化鎵(GaN)是已知經(jīng)受這種表面變化的兩種商業(yè)上重要的化 合物半導(dǎo)體。GaAs在大致640°C開(kāi)始分解/升華，因此在高于該溫度范圍時(shí)，GaAs應(yīng)當(dāng)處 于包含活性氣體的環(huán)境中，該活性氣體例如是包括活性As化合物(例如砷化三氫，AsH3)的 氣體。例如參見(jiàn)US5659188。對(duì)于GaN，在大致800°C開(kāi)始分解/升華，因此GaN也應(yīng)當(dāng)處于 包含活性氣體的環(huán)境中，該活性氣體例如是包括活性N化合物(例如氨，AsH3)的氣體。例 如參見(jiàn) Mastro etal. , Journal of Crystal Growth 274,38?；钚曰衔锟梢栽谑覝叵率腔钚缘幕蛘咴谑覝厥欠腔钚缘模欠腔钚曰衔锟?以在相關(guān)的分解/升華溫度下轉(zhuǎn)化成活性物質(zhì)。換句話(huà)說(shuō)，活性物質(zhì)僅僅在一定的溫度范 圍或者僅僅在高于一定的溫度范圍等情況下存在于非活性氣體中。因此，活性氣體優(yōu)選不 僅根據(jù)待傳送的晶片的具體類(lèi)型來(lái)選擇，還根據(jù)晶片傳送/滯留期間采用的預(yù)期溫度范圍 來(lái)選擇。在GaN的情況下，在N源生長(zhǎng)期間通常采用氨(NH3)，因?yàn)镚aN生長(zhǎng)通常在高于 1000°C的溫度下進(jìn)行，并且NH3在大致950°C已經(jīng)分解了 15%。但是，低于大致900_950°C 時(shí)，NH3可能沒(méi)有被足夠分解成活性N物質(zhì)的足夠的源，在更低的溫度分解成活性N物質(zhì)的 另選活性氣體對(duì)于這種更低的溫度范圍是優(yōu)選的。例如，二甲基胼(DMHy)在大致320°C時(shí) 開(kāi)始熱分解，并且在800°C完全分解，因此二甲基胼可以作為低于大約800-900°C的溫度范 圍的合適的活性氣體。參見(jiàn) Takizawa etal.，2007，Journal of Electronic Materials 36 403。此外，胼自身或者包含可熱分解的胼半族的化合物也可以作為低溫范圍的合適活性氣 體。在其他實(shí)施方式中，可以通過(guò)加熱之外的方式，例如通過(guò)產(chǎn)生等離子體來(lái)使得氣 體具有活性，該等離子體可以在進(jìn)入傳送裝置之前，或者在傳送裝置自身中，或者在襯底附 近在流動(dòng)的氣體中形成。等離子體可以如傳統(tǒng)上那樣通過(guò)由線圈等產(chǎn)生的RF電磁場(chǎng)形成。在GaN的情況下，還應(yīng)當(dāng)注意，盡管通常以異質(zhì)外延方式在GaN生長(zhǎng)溫度下穩(wěn)定的 藍(lán)寶石襯底(熔點(diǎn)大于2000°C )上生長(zhǎng)，其也通常以同質(zhì)外延方式在具有GaN表面的襯底 上(GaN自支撐或者“偽襯底”)生長(zhǎng)。在自支撐襯底或者偽襯底上同質(zhì)外延生長(zhǎng)已知產(chǎn)生 高質(zhì)量的材料，但是GaN襯底表面會(huì)在高溫傳送期間受損。因此，這種化合物襯底優(yōu)選通 過(guò)本發(fā)明的活性氣體伯努利棒(或其他實(shí)施方式)來(lái)保護(hù)，以在傳送期間保護(hù)襯底表面質(zhì) 量。保護(hù)表面質(zhì)量是重要的，因?yàn)樵诩虞d期間形成在襯底上的表面缺陷會(huì)導(dǎo)致在其上生長(zhǎng) 的外延層中出現(xiàn)缺陷。本發(fā)明的優(yōu)選的活性氣體伯努利棒的實(shí)施方式可以根據(jù)不同襯底所 需的或者容許的要求來(lái)適應(yīng)低的或者高的移除/更換的傳送溫度，從低至250°C直到高達(dá) 900 °C。
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現(xiàn)在轉(zhuǎn)到本發(fā)明的設(shè)備，圖1A和1B分別示意性示出了本發(fā)明的設(shè)備的優(yōu)選伯努 利棒的實(shí)施方式的平面圖和正視圖。由于本發(fā)明的設(shè)備通常用作被設(shè)計(jì)用于化學(xué)氣相沉積 (“CVD”)處理，特別是CVD處理的商業(yè)或者高容量設(shè)備應(yīng)用的設(shè)備的一部分，這些附圖示 出了這種環(huán)境中的本發(fā)明的裝置。首先考慮本發(fā)明的所示的傳送裝置的環(huán)境，示例性CVD設(shè)備的一般特征包括傳送 室(或加載室)5，其通過(guò)隔離閥(或加載鎖)7與生長(zhǎng)室17連通。隔離閥7例如在CVD處 理進(jìn)行時(shí)密封生長(zhǎng)室17，并且能夠打開(kāi)以允許傳送裝置1自由運(yùn)動(dòng)到生長(zhǎng)室中并且從生長(zhǎng) 室中移出。隔離閥可以自動(dòng)或者手動(dòng)操作。傳送室可以包括襯底支撐件33，襯底支撐件33 在襯底位于傳送室中時(shí)支撐襯底，傳送室還包括機(jī)械手31，用于使襯底傳送裝置1在加載 室和生長(zhǎng)室之間運(yùn)動(dòng)。在其他實(shí)施方式中，傳送裝置1可以手動(dòng)操縱。隨后將描述傳送室 中的具體與本發(fā)明的傳送裝置有關(guān)的其他部件?；钚詺怏w可以是反應(yīng)性的并且危險(xiǎn)的。因此設(shè)備的會(huì)與活性氣體接觸的部分優(yōu)選 是耐久材料，并且活性氣體會(huì)釋放的位置優(yōu)選配備有緩和系統(tǒng)。在本發(fā)明的大多數(shù)實(shí)施方 式中，傳送裝置會(huì)釋放活性氣體到生長(zhǎng)室中。大多數(shù)已知的生長(zhǎng)室由足夠耐久的材料形成， 并且連接有適當(dāng)?shù)木徍拖到y(tǒng)。在本發(fā)明的許多實(shí)施方式中，傳送裝置也會(huì)釋放至少一些活 性氣體到傳送室中。如果傳送室沒(méi)有由耐久材料形成，不具有緩和系統(tǒng)，則優(yōu)選對(duì)這種傳送 室進(jìn)行升級(jí)或者重新設(shè)計(jì)而使其具有這些特征，以能夠安全地處理計(jì)劃的活性氣體。生長(zhǎng)室17通常包括用于新鮮處理氣體的有閥入口 37和用于用過(guò)的處理氣體的排 氣口 39。在CVD處理過(guò)程中，襯底通過(guò)任選的基座9支撐，該基座9緊密地配合在支架11的 開(kāi)口中。該平面布置用于促進(jìn)期望的處理氣體流過(guò)基座，并限制不期望的氣體在基座下方 流動(dòng)。生長(zhǎng)室內(nèi)的部件以及生長(zhǎng)室自身可以通過(guò)各種加熱元件41(基座上方)和41'(基 座下方)加熱。這些元件可以包括阻抗元件、輻射IR的燈、可見(jiàn)光、UV光、RF線圈等。例 如，在加熱元件包括燈的情況下，生長(zhǎng)室優(yōu)選包括可至少部分透過(guò)由燈發(fā)射的輻射的材料， 例如石英，并且內(nèi)部部件優(yōu)選包括至少部分吸收輻射的材料，例如SiC。所示的實(shí)施方式基于伯努利效應(yīng)，并且可能(但是不一定)包括已知的伯努利棒 裝置或者其改進(jìn)裝置。傳送裝置1包括細(xì)長(zhǎng)支撐件，用于支撐該裝置；一個(gè)或者更多個(gè)管 道，用于引導(dǎo)一種或者更多種氣體；以及多個(gè)端口 2，用于釋放襯底3附近的氣體。圖1A中 沒(méi)有示出所述管道，但是圖1B示出了位于支撐件內(nèi)的單個(gè)管道，其通向端口 2。圖1B也示 出了襯底3支撐在傳送裝置下方，位于襯底支撐件33上方，并且準(zhǔn)備好進(jìn)行傳送。襯底通 過(guò)從端口 2流動(dòng)的氣體產(chǎn)生的氣動(dòng)力而被懸浮。支撐件連接到用于使傳送裝置1在加載室 5和生長(zhǎng)室17之間移動(dòng)的手動(dòng)或者自動(dòng)裝置上。圖1B示出了該移動(dòng)裝置為機(jī)械手31。圖 1A中用實(shí)輪廓線示出了處于傳送腔室5中合適位置的傳送裝置和襯底為裝置1和晶片3， 并且還用虛輪廓線示出了處于生長(zhǎng)室中的適當(dāng)位置的傳送裝置和襯底為傳送裝置13和晶 片15。傳送裝置可從一外部氣體源接收單種氣體，例如AsH3或DMHy之類(lèi)的活性氣體；或 者可以從兩個(gè)外部氣體源接收兩種氣體，例如AsH3或者DMHy之類(lèi)的活性氣體和例如Ar、N2 之類(lèi)的非活性氣體；或者可以從三個(gè)或者更多個(gè)外部氣體源接收三種或者更多種氣體，例 如一種活性氣體和兩種非活性氣體等。因此，具有本發(fā)明的傳送裝置的系統(tǒng)可以包括用于 一種或更多種活性氣體的供應(yīng)源以及用于多種非活性氣體的供應(yīng)源或者不包括非活性氣
9體的供應(yīng)源。示例性實(shí)施方式示出為接收兩種氣體第一氣體通過(guò)有閥的連接件23供應(yīng)， 第二氣體通過(guò)有閥的連接件25供應(yīng)。如果傳送裝置包括兩個(gè)或者更多個(gè)管道，則不同的氣 體可以連通到不同的管道，并且運(yùn)送到多個(gè)不同的端口 2。在傳送裝置包括僅一個(gè)管道時(shí)， 多種氣體在進(jìn)入該裝置之前或者在該裝置中混合。這里，不同的氣體通過(guò)部件21耦合，該 部件21執(zhí)行類(lèi)似壓力通風(fēng)系統(tǒng)的功能，不同的氣體在其中混合(使得類(lèi)似組分的氣體從不 同的輸出端口流出)。圖1A和1B示出了不同的耦合部件，這些耦合部件可具有各種長(zhǎng)度和 形狀。優(yōu)選但任選地，流過(guò)傳送裝置的氣體的溫度可以獨(dú)立于環(huán)境溫度例如傳送室或者 生長(zhǎng)室的溫度而被控制。這種溫度控制為確保晶片完整性提供了額外的靈活性。例如，在傳 送裝置中可以到達(dá)足夠高的溫度，使得氣體可能變成活性，例如順3可分解成活性氮物質(zhì)。 此外，這種溫度控制可允許至少部分控制懸浮的晶片的溫度。因此，晶片可以在接近于處理 溫度時(shí)被移除，并且在傳送室中可以以選擇成避免物理?yè)p壞的速度冷卻，同時(shí)浸浴在活性 氣體中，以限制或者防止表面變化(例如分解或者升華)。流過(guò)傳送裝置的氣體可以采用與該傳送裝置關(guān)聯(lián)的加熱元件加熱，所述加熱元件 包括(但不限于)加熱燈(其中通過(guò)燈絲或者固態(tài)部件發(fā)出輻射)、由例如電感產(chǎn)生的RF 場(chǎng)、阻抗加熱元件等。圖1A和1B示意性和總體上示出了與傳送裝置1關(guān)聯(lián)的加熱元件35。 該加熱元件35示出為位于傳送裝置1的外部且位于該傳送裝置的平面上方。例如，加熱元 件35可以是直接加熱在傳送裝置中流動(dòng)的氣體的燈或者是通過(guò)產(chǎn)生等離子體間接加熱流 動(dòng)的氣體的電感。在燈的情況下，傳送裝置的一部分或者全部可以包括輻射吸收材料，例如 SiC。加熱元件示出為位于傳送室5中，因?yàn)樵诖蠖鄶?shù)情況下當(dāng)傳送裝置位于生長(zhǎng)室17中 時(shí)在傳送裝置中流動(dòng)的氣體通過(guò)生長(zhǎng)室的環(huán)境溫度而被充分加熱。在其他實(shí)施方式中，與傳送裝置關(guān)聯(lián)的加熱元件可以物理地連接到該裝置，例如 位于傳送裝置的外部但是附連到該傳送裝置，或者部分或全部的包封在傳送裝置中等。例 如，加熱燈絲可以位于傳送裝置內(nèi)或者附連到傳送裝置上。加熱燈絲的電流可以通過(guò)外部 連接件供應(yīng)，或者通過(guò)磁場(chǎng)變化而感應(yīng)出(即，燈絲用作變壓次級(jí)件)。這種元件優(yōu)選被構(gòu) 造成將大多數(shù)熱量傳送到傳送裝置，而避免加熱其環(huán)境。傳送裝置可以根據(jù)用于機(jī)加工、蝕刻、結(jié)合等已知方法由足夠耐久的材料制成，例 如石英、SiN、BN等。本發(fā)明還提供采用本發(fā)明的傳送裝置在更高溫度下將晶片傳送到生長(zhǎng)室和從生 長(zhǎng)室傳送出來(lái)的方法和協(xié)議，所述更高溫度在某些實(shí)施方式中甚至高達(dá)生長(zhǎng)溫度。通常，襯 底可以在不同溫度的環(huán)境之間傳送，從更高的溫度環(huán)境傳送到更低的溫度環(huán)境，或者從更 低的溫度環(huán)境傳送到更高的溫度環(huán)境。例如，襯底和晶片可以以高于大約600°C或者高于 大約70(TC或者高于大約850°C或者更高的溫度(但是低于生長(zhǎng)溫度)在生長(zhǎng)室(反應(yīng)器 室)中被移除或者替換。通過(guò)被加熱的傳送裝置，襯底和晶片溫度可以在傳送室中(通常 為低溫環(huán)境)而不是在生長(zhǎng)室中(通常為高溫環(huán)境)上升和下降。因此，更高熱質(zhì)量的生 長(zhǎng)室的溫度升降所消耗的更長(zhǎng)時(shí)間可以由用于更低熱質(zhì)量的傳送裝置的更短時(shí)間替代。更 優(yōu)選地，生長(zhǎng)室中的溫度升降可以完全避免。由此，生長(zhǎng)室和整個(gè)處理設(shè)備可以實(shí)現(xiàn)更高的 晶片產(chǎn)出和更高的系統(tǒng)效率。圖2A和2B分別示出了用于將晶片(或者襯底)放置到更高溫度的生長(zhǎng)室或者用
10于從更高溫度的生長(zhǎng)室移除晶片(或襯底)的示例性基本方法和協(xié)議。為了清楚但不限制， 這些圖(和圖3)示出了使用優(yōu)選傳送裝置在生長(zhǎng)室和傳送室之間進(jìn)行的傳送，該優(yōu)選傳送 裝置利用氣流來(lái)產(chǎn)生使晶片懸浮的氣動(dòng)力。應(yīng)當(dāng)理解，可以采用類(lèi)似的方法利用本發(fā)明的 傳送裝置的其他實(shí)施方式在生長(zhǎng)室于其他傳送室之間進(jìn)行傳送，所述其他實(shí)施方式可以采 用其他力來(lái)控制襯底。參照?qǐng)D2A，為了傳送當(dāng)前位于(通常是低溫的)傳送室內(nèi)的晶片(或者襯底) (101)，首先，將傳送裝置的出口定位在晶片上方，在傳送裝置中啟動(dòng)氣流(103)，以便在傳 送裝置的出口下方拾起并懸浮晶片。任選但優(yōu)選的是，將晶片的溫度控制成(通常是增加) 到足以接近生長(zhǎng)室溫度(通常是高溫)的溫度范圍，使得晶片可以被安全地移動(dòng)到生長(zhǎng)室 中，而不會(huì)由于熱應(yīng)力而受到損壞。采用與傳送裝置關(guān)聯(lián)的加熱元件控制晶片溫度，所述加 熱元件加熱傳送裝置，并由此加熱在該裝置中流動(dòng)的氣體(105)。當(dāng)晶片溫度達(dá)到表面開(kāi)始 發(fā)生變化的溫度附近時(shí)，活性氣體流可以在步驟103期間啟動(dòng)，或者在步驟105期間啟動(dòng)。 在任何情況下，在傳送裝置移動(dòng)到(通常是高溫的)生長(zhǎng)室中之前，活性氣體流啟動(dòng)。接著，懸浮有晶片的傳送裝置移入生長(zhǎng)室(在打開(kāi)隔離閥子后)(107)，并且定位 成使得晶片位于基座上方。然后停止氣流(109)，使得晶片在該室中釋放到基座上。在停 止氣流(包括活性氣體流)之前，平衡時(shí)間可以任選地優(yōu)選成使得晶片達(dá)到接近基座溫度 的溫度(并且使得生長(zhǎng)室的化學(xué)環(huán)境達(dá)到不會(huì)對(duì)高溫襯底或晶片導(dǎo)致表面變化的生長(zhǎng)條 件)。最后，傳送裝置從生長(zhǎng)室111移回到傳送室中(并且關(guān)閉隔離閥)。晶片或者襯底 現(xiàn)在處于生長(zhǎng)室113中，準(zhǔn)備用于處理。參照?qǐng)D2B，將當(dāng)前位于生長(zhǎng)室131中的晶片或者襯底移到傳送室中(即從通常的 高溫環(huán)境移到通常的低溫環(huán)境)的方法至少在初始步驟中基本上與之前的方法和協(xié)議相 反。傳送裝置從傳送室移動(dòng)(133)至生長(zhǎng)室(在打開(kāi)隔離閥之后)，并且其出口定位在晶 片上方，接著，啟動(dòng)氣體流(包括活性氣體)(135)以拾取并懸浮晶片；接著，從生長(zhǎng)室移除 (137)具有懸浮晶片的傳送裝置(并且隔離閥關(guān)閉)。繼續(xù)供給氣流(139)，使得高溫晶片 保持懸浮成不與低溫傳送室部件接觸，并且還繼續(xù)供給活性氣體(任選與惰性氣體混合) 流，從而限制或者防止由于高溫晶片引起的表面變化。如果傳送裝置具有關(guān)聯(lián)的加熱元件， 則這些加熱元件加熱傳送裝置和在該裝置內(nèi)流動(dòng)的氣體，使得晶片的溫度保持接近生長(zhǎng)室 溫度，以防止熱沖擊和損壞。進(jìn)一步的協(xié)議步驟取決于是否將晶片即刻放回到生長(zhǎng)室中用于進(jìn)一步處理，或者 是否將晶片保持在傳送室中(例如處理完成，要將晶片從設(shè)備移除)。在第一種情況下，傳 送裝置和氣流保持不變(153)，并且繼續(xù)被加熱，使得晶片保持接近生長(zhǎng)室溫度。晶片可 以另選地被加熱到這樣的低溫，即使得在傳送回到高溫生長(zhǎng)室時(shí)，不可能發(fā)生明顯的熱損 壞。然后可以例如根據(jù)圖2A的處理將晶片移回到生長(zhǎng)室中。在第二種情況下，降低氣流溫度和晶片溫度。一旦晶片溫度低于任何升華(相容 和不相容)溫度(145)和任何分解溫度，活性氣體可以任選地被停止。溫度降低率也被控 制(147)，使得不會(huì)熱沖擊晶片，因?yàn)檫@會(huì)導(dǎo)致晶片破裂或者甚至粉碎，特別是如果襯底和 生長(zhǎng)材料具有明顯不同的熱膨脹系數(shù)。當(dāng)晶片溫度足夠低時(shí)，可以停止所有氣體流(149)， 并且將晶片釋放到傳送室中的支撐件上。晶片現(xiàn)在處于通常為低傳送室溫度的傳送室151
11中。應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明允許晶片和襯底移入高溫環(huán)境的生長(zhǎng)室中合從該生長(zhǎng)室中移出 (到低溫環(huán)境)，同時(shí)保持表面質(zhì)量并避免熱損壞。因此本發(fā)明在晶片多次移出和放回到生 長(zhǎng)室的過(guò)程中特別有利。例如，在長(zhǎng)外延生長(zhǎng)過(guò)程中，晶片可能需要從生長(zhǎng)室移出，使得生 長(zhǎng)室可以進(jìn)行維護(hù)(例如清潔)，補(bǔ)給前體源等。圖3更詳細(xì)地示出了這種有利應(yīng)用。參照?qǐng)D3，所示的多傳送協(xié)議和方法開(kāi)始于半導(dǎo)體處理設(shè)備的傳送室中的晶片或 襯底(171)，該晶片或襯底也許剛剛放入該處理設(shè)備中。接著，優(yōu)選使用本發(fā)明的傳送裝置 并且優(yōu)選根據(jù)圖2的協(xié)議和方法或者類(lèi)似的協(xié)議和方法將晶片傳送到生長(zhǎng)室中(173)。如 上所述，本發(fā)明允許晶片在生長(zhǎng)室接近或者處于處理溫度(高達(dá)大約850-1100°C的最大溫 度)時(shí)從低溫傳送室移動(dòng)到該生長(zhǎng)室中，而不會(huì)發(fā)生表面變化或者熱損壞。接著，在生長(zhǎng)室中進(jìn)行對(duì)晶片的預(yù)定處理(175)。這 通常是利用半導(dǎo)體制造中使 用的材料的氣相前體進(jìn)行的外延生長(zhǎng)。本發(fā)明應(yīng)用的領(lǐng)域中已知幾種這樣的處理過(guò)程。在 處理期間，從生長(zhǎng)室移除晶片可能是有用或者必要的。這種移除可能是由于處理的需求， 例如為了準(zhǔn)備下一處理步驟；晶片的狀態(tài)，例如為了允許在低溫下穩(wěn)定；生長(zhǎng)室和處理設(shè) 備總體上的狀態(tài)，例如為了允許清潔或者其他維護(hù)。因此，可以進(jìn)行是否移除晶片的決定 (177)。如果不需要或者不優(yōu)選移除，則可以繼續(xù)進(jìn)行處理(175)。如果移除是必要的或者是優(yōu)選的，則可以?xún)?yōu)選使用本發(fā)明的傳送裝置并且優(yōu)選根 據(jù)圖2B的協(xié)議和方法或者類(lèi)似的協(xié)議和方法從生長(zhǎng)室將晶片移除到傳送室(179)。本發(fā)明 允許當(dāng)生長(zhǎng)室和晶片或襯底保持接近或者處于處理溫度(高達(dá)大約850-1100°C的最大溫 度)時(shí)將晶片移動(dòng)到低溫傳送室中，而且不會(huì)發(fā)生表面變化或者熱損壞?？梢韵拗苹蛘弑?免生長(zhǎng)室的溫度下降。如參照?qǐng)D2B所述，移除協(xié)議的隨后步驟取決于是否將晶片立刻放回到生長(zhǎng)室中。 因此，核實(shí)晶片和處理的狀態(tài)，并確定該晶片的處理是否完成(183)。如果處理完成，則傳送裝置通過(guò)可控地降低傳送裝置內(nèi)的氣流的溫度并且因此可 控地降低晶片的溫度，并保持活性氣體直到晶片溫度相對(duì)于傳送室中的環(huán)境溫度足夠低， 而使晶片與傳送室中的狀態(tài)相稱(chēng)(185)。如果處理沒(méi)有完成，則傳送室可控地控制氣流溫 度，使得晶片優(yōu)選保持接近或者處于處理溫度，并且繼續(xù)活性氣體流，以便保護(hù)處于這些高 溫的晶片的表面(181)。(另選的使，晶片可以被加熱到這樣的低溫，即在傳送回到高溫生 長(zhǎng)室時(shí)，不可能發(fā)生明顯的熱損壞)。當(dāng)處理重新開(kāi)始時(shí)，優(yōu)選使用本發(fā)明的傳送裝置并且 優(yōu)選根據(jù)圖2A的方法和協(xié)議或者類(lèi)似的方法和協(xié)議將晶片傳送到生長(zhǎng)室中(173)。例如當(dāng) 設(shè)備維護(hù)或者清潔完成時(shí)，處理再次開(kāi)始(175)。上面描述的本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式不限制本發(fā)明的范圍，因?yàn)檫@些實(shí)施方式是本 發(fā)明的多個(gè)優(yōu)選方面的示例。任何等同實(shí)施方式也意圖落入本發(fā)明的范圍內(nèi)。實(shí)際上，本領(lǐng) 域技術(shù)人員根據(jù)說(shuō)明書(shū)，將清楚地了解除了這里示出和描述的本發(fā)明的各種變型，例如所 描述的元件的替代性的有用組合。這些變型也旨在落入所附權(quán)利要求書(shū)的范圍。下面(在 整個(gè)申請(qǐng)中)，標(biāo)題和圖例僅用于清楚和方便的目的。這里引用了多個(gè)對(duì)比文獻(xiàn)，這些文獻(xiàn)的全部?jī)?nèi)容為了各種目的而通過(guò)引用并入本 說(shuō)明書(shū)。此外，所引用的對(duì)比文獻(xiàn)不管以上如何用特征定義，都不是承認(rèn)是在這里要求保護(hù) 的本發(fā)明之前做出的。
權(quán)利要求
一種在半導(dǎo)體處理設(shè)備中使用的半導(dǎo)體晶片傳送裝置，所述半導(dǎo)體處理設(shè)備具有用于氣相外延淀積的生長(zhǎng)室，所述半導(dǎo)體晶片傳送裝置包括支撐構(gòu)件；位于所述支撐構(gòu)件中的多個(gè)氣體出口，所述多個(gè)氣體出口用于排出氣體；位于所述支撐構(gòu)件中的至少一個(gè)氣體入口，所述至少一個(gè)氣體入口用于從一個(gè)或更多個(gè)外部氣體源接收一種或更多種氣體；以及從所述入口到所述出口的至少一個(gè)通道，氣體在所述至少一個(gè)通道中流動(dòng)，所述氣體包括針對(duì)一種或更多種半導(dǎo)體材料具有化學(xué)反應(yīng)性的活性氣體，以便限制包含這種材料的晶片表面分解或升華。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，該裝置還包括半導(dǎo)體晶片，該半導(dǎo)體晶片通過(guò)由從所 述出口排出到所述晶片上的氣體產(chǎn)生的氣動(dòng)力而懸浮在所述傳送裝置的下方，并且被定位 成使得從所述出口排出的氣體浸浴所述晶片的至少一個(gè)表面，其中，所述活性氣體在閾值 溫度以上時(shí)或者在存在等離子體源的情況下具有化學(xué)反應(yīng)性。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其中，所述氣體的活性部分針對(duì)被浸浴的所述晶片的 表面材料具有化學(xué)反應(yīng)性。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，流動(dòng)的所述氣體包括氨、胼、二甲基胼、包含胼半 族的化合物、磷化氫、砷化三氫中的一種或更多種。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述晶片表面包括III族氮化合物，其中，所述氣 體包括活性部分，所述活性部分在閾值溫度以上時(shí)或者在存在等離子體源的情況下熱解成 活性氮物質(zhì)，該閾值溫度小于大約1000°C。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，流動(dòng)的所述氣體還包括在化學(xué)上非活性的承載 氣體，并且所述裝置還包括一個(gè)或更多個(gè)加熱元件，所述一個(gè)或更多個(gè)加熱元件的尺寸和 布置被設(shè)置成適于加熱流動(dòng)的所述氣體。
7.一種伯努利棒，其改進(jìn)之處包括在所述棒中形成流動(dòng)氣體，所述流動(dòng)氣體包括活性氣體，所述活性氣體針對(duì)一種或者 更多種半導(dǎo)體材料具有化學(xué)反應(yīng)性，以便限制包含這種材料的晶片表面的分解或升華。
8.一種用于在第一外延生長(zhǎng)環(huán)境和第二傳送環(huán)境之間傳送半導(dǎo)體晶片的方法，所述晶 片在外延生長(zhǎng)期間處于所述第一外延生長(zhǎng)環(huán)境中，所述晶片在其他階段處于所述第二傳送 環(huán)境中，所述方法包括用一種或更多種氣體對(duì)晶片的表面浸浴選定的時(shí)間段，然后將晶片從所述第一環(huán)境和 第二環(huán)境中的一個(gè)傳送到另一個(gè)，其中所述氣體包括針對(duì)晶片表面具有化學(xué)反應(yīng)性的活性 氣體，以便限制所述表面的分解或升華；其中，所述晶片初始處于所述第一環(huán)境中，然后被從所述第一環(huán)境傳送到所述第二環(huán) 境；或者所述晶片初始被從所述第一環(huán)境傳送到所述第二環(huán)境中，然后被所述一種或者更多種 氣體浸浴。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，該方法還包括通過(guò)由浸浴所述晶片表面的氣體產(chǎn)生的 氣動(dòng)力使所述晶片懸浮，并且其中所述浸浴和傳送步驟重復(fù)一次或者更多次。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中，所述晶片在所述第二環(huán)境中被浸浴，所述第二環(huán)境的溫度低于所述第一環(huán)境的溫度，所述方法還包括繼續(xù)用所述氣體浸浴所述晶片表 面，直到所述晶片表面的溫度低于在不存在所述氣體的情況下所述晶片表面明顯分解或者 升華的溫度。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，該方法還包括在所述浸浴之后，將所述晶片從所述 第二環(huán)境傳送回所述第一環(huán)境，其中，所述氣體被加熱而使所述晶片表面的溫度為這樣， 即在所述晶片傳送回所述第一環(huán)境中時(shí)所述晶片不可能發(fā)生明顯的熱損壞。
12.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，該方法還包括對(duì)浸浴所述晶片表面的氣體進(jìn)行加熱 而使得晶片表面的溫度下降率為這樣，即所述晶片不可能發(fā)生明顯的熱損壞。
13.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中，所述晶片在所述第一環(huán)境中被侵浴，所述第一 環(huán)境的溫度低于所述第二環(huán)境的溫度，所述方法還包括對(duì)浸浴所述晶片表面的氣體進(jìn)行加 熱，使得所述表面溫度向所述第二環(huán)境的溫度降低，同時(shí)防止所述晶片表面明顯分解或者 升華。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，該方法還包括繼續(xù)用所述氣體浸浴所述晶片表面， 直到所述晶片表面的溫度使得在所述第二環(huán)境中所述晶片不可能發(fā)生明顯的熱損壞。
全文摘要
本發(fā)明提供了允許在高溫下在氣相外延生長(zhǎng)室中加載和卸載晶片的設(shè)備、協(xié)議和方法。具體而言，本發(fā)明提供了一種用于移動(dòng)晶片或者襯底的裝置，該裝置能夠?qū)⒄灰苿?dòng)的襯底浸浴在活性氣體中，任選地對(duì)該活性氣體的溫度進(jìn)行控制?；钚詺怏w可用于限制或者防止晶片表面發(fā)生升華或分解，并且可對(duì)活性氣體進(jìn)行溫度控制，以限制或者防止熱損壞。因此，可以減小或者消除生長(zhǎng)室之前必要的溫度升降，從而提高晶片生產(chǎn)量和系統(tǒng)效率。
文檔編號(hào)H01L21/683GK101868853SQ200880116791
公開(kāi)日2010年10月20日 申請(qǐng)日期2008年11月12日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月20日
發(fā)明者羅納德·托馬斯·小伯特倫, 邁克爾·艾伯特·蒂施勒 申請(qǐng)人:硅絕緣體技術(shù)有限公司