[发明专利]用于在沉积室中生产具有外延层的半导体晶片的方法、用于生产具有外延层的半导体晶片的设备和具有外延层的半导体晶片

说明书

本发明涉及一种方法，其包括将衬底晶片以所述衬底晶片的背面的边缘区域放置至基座的承载面上；通过以下方式用所述基座和位于所述基座上的所述衬底晶片装载所述沉积室：接触所述基座，并且将所述基座和位于所述基座上的所述衬底晶片从装载锁定室运输至所述沉积室中；在所述衬底晶片上沉积外延层；通过以下方式卸载所述沉积室：接触所述基座，并将所述基座和具有外延层的半导体晶片从所述沉积室运输至所述装载锁定室中，所述半导体晶片已在沉积所述外延层的过程中被生产并且位于所述基座上。

本发明涉及用于在沉积室中生产具有外延层的半导体晶片的方法、用于生产具有外延层的半导体晶片的设备和具有外延层的半导体晶片。

通常通过汽相沉积(化学汽相沉积，CVD)生产具有外延层的半导体晶片。此类方法包括将衬底晶片放置于基座上并在高温下引导沉积气体通过沉积室。外延层生长在被沉积气体扫过的衬底晶片的表面上。所述表面通常是水平设置的衬底晶片的正面。除了包括被设计用于加工单个衬底晶片的沉积室之外，常规沉积系统还包括至少一个装载锁定室(load lock chamber)，在沉积外延层之前从所述装载锁定室将衬底晶片运输至所述沉积室中，并且在沉积外延层之后将具有外延层的半导体晶片运输至所述装载锁定室中，以允许其在此处冷却。使用计算机控制的运输工具方便地实现运输过程。此类沉积系统描述于例如EP 0 800 203 A2中。

US 2008/0 118 712 A1描述了用于生产具有外延层的半导体晶片的方法，其中使用两部件基座。一个部件是通过具有放置区域的环形成的，所述放置区域用于以衬底晶片的背面的边缘区域放置衬底晶片。另一部件是通过底板形成的，所述环在沉积外延层期间位于该底板上。US 6 316 361描述了提供无底板作为基座的环的实施方案。

用于在沉积室中生产具有外延层的半导体晶片的已知方法面临一系列问题。所述问题涉及例如衬底晶片的背面。衬底晶片的背面是衬底晶片的面向基座的下部表面。在将衬底晶片放置于基座上的过程中，衬底晶片的背面同时位于抬升销(lift pin)上，所述抬升销通常由热膨胀行为不同于衬底晶片的硬质热稳定材料组成。如果抬升销的温度不同于衬底晶片的温度，这是例如当在前一沉积之后对沉积室装载衬底晶片时的情况，则可发生抬升销和衬底晶片之间的相对移动。因此，衬底晶片可相对于基座从同心位置移位，和/或衬底晶片的背面可能受损和/或产生干扰粒子。即使此类相对移动未能发生，在涂覆衬底晶片之后，也可能检测到指示在具有外延层的半导体晶片上的基座的结构的痕迹。可在具有外延层的半导体晶片的背面上或正面上，或在具有外延层的半导体晶片的背面和正面上检测到此类痕迹。外延层的表面也是具有外延层的半导体晶片的正面的表面。所提到的结构包括基座中允许抬升销接入衬底晶片的孔，和抬升销自身。由此引起的痕迹可被检测为销痕(pin-mark)缺陷。孔和抬升销布置在衬底晶片下方的事实影响在沉积外延层期间衬底晶片上的温度场。在温度场中存在温度低于和/或高于温度场中平均温度的位置，结果是在所述位置处沉积比预期分别更少和/或更多的材料。温度场中的梯度是由孔和抬升销引起的，所述孔和抬升销比围绕它们的基座材料更好地或不太好地耗散热。

WO 97/14 179 A1描述了用于加工半导体晶片的系统，所述系统在无抬升销的情况下操控。基于伯努利原理(Bernoulli principle)操作的处置工具被用于运输衬底晶片或具有外延层的半导体晶片。其缺点在于具有外延层的半导体晶片在边缘区域中受到此类处置工具损坏。由于此类损坏而使得半导体晶片在受损位置破裂的风险增加。导致该损坏的原因是在处置工具和具有外延层的半导体晶片之间流动的气流将具有外延层的半导体晶片的边缘压靠在处置工具的边界上。所造成的损坏可例如通过使用共焦显微镜或在AFM(原子力显微镜)显微照片上检查来鉴别。WO 2010/015 694 A1描述了例如用于检测半导体晶片的边缘的适合设备。