[发明专利]用于在由半导体材料制成的衬底晶片上沉积外延层的方法和装置

说明书

一种用于在由半导体材料制成的衬底晶片上沉积外延层的方法和装置。该方法包括：在沉积设备中布置衬底晶片和基座，使得该衬底晶片搁置在该基座上并且该基座由支撑轴的臂保持；监测是否存在该基座关于其相对于围绕该基座的预热环位置的位置的未对准；监测是否存在该支撑轴关于其相对于该预热环位置的位置的未对准；如果出现该未对准中的至少一种，则消除相应的该未对准；以及在该衬底晶片上沉积该外延层。

技术领域

本发明的主题是一种用于在由半导体材料制成的衬底晶片上沉积外延层的方法，以及用于实施该方法的装置。

背景技术

具有外延层的半导体晶片是这种方法的产物，是电子工业中特别苛刻的应用所必需的。因此，对于外延层的厚度均匀性和外延层中掺杂剂分布的均匀性的要求尤其具有挑战性。因此，有强烈的动机来创造生产条件，允许以高产量生产具有满足严格要求的外延层的半导体晶片。

在半导体晶片衬底上沉积外延层通常使用CVD(化学气相沉积)在可以接收衬底晶片的沉积设备中进行。在外延层的沉积期间，衬底晶片位于基座上，基座由支撑轴的支撑臂支撑并由支撑轴旋转，沉积气体被导向到衬底晶片的前表面、自由上表面上。沉积设备通常还具有预热环，该预热环设置在基座周围，并由间隙隔开。上圆顶和下圆顶限定反应室，在反应室内外延层被沉积在衬底晶片上。来自灯组的辐射热通过圆顶照射，以提供必要的沉积温度。具有这些特性的沉积设备是可商业上获得的。此外，如US2018 0 282 900 A1中所述，可提供将衬底晶片加载到沉积设备内并将其放置在基座上，或将放置有衬底晶片的基座加载到沉积设备内。

人们早就知道，衬底晶片相对于基座的位置的未对准会对产量产生不利影响。通常，衬底晶片应被居中地定位在基座上，以使衬底晶片与基座的圆周线形成同心圆。

JP2017-69 414 A描述了如何借助于摄像机系统监控基座上的衬底晶片的位置，并且如果需要，水平地移动基座支撑轴以使衬底晶片在基座上居中。

US2009 0 314 205 A1涉及可以监控预热环的位置以及其他功能的观察系统的细节。

US2016 0 125 589 A1描述了一种可用于探测未对准的方法。

本发明的发明人已经发现，由于颗粒的存在、由于外延层的不均匀厚度以及由于外延层中的不均匀掺杂剂分布，都可能发生产量损失，这不能归因于衬底晶片关于其相对于基座位置的位置未对准。

发明内容

本发明的目的是指出这种产量损失的原因并表明如何补救它们。

本发明的目的通过一种用于在半导体材料的衬底晶片上沉积外延层的方法来实现，该方法包括在沉积设备中布置衬底晶片和基座，使得衬底晶片搁置在基座上并且基座由支撑轴的臂保持；监测是否存在基座关于其相对于围绕基座的预热环位置的位置的未对准；监测是否存在支撑轴关于其相对于预热环位置的位置的未对准；如果出现未对准中的至少一种，则消除相应的未对准；以及在衬底晶片上沉积外延层。

本发明的目的另外通过一种用于在由半导体材料制成的衬底晶片上沉积外延层的装置来实现，包括：基座；预热环；带有基座支撑臂的支撑轴；摄像机系统，用于监测基座与预热环之间的一部分间隙的宽度以及从摄像机系统到基座的距离；图像处理设备，用于确定存在基座关于其相对于预热环位置的位置的未对准和/或存在支撑轴关于其相对于预热环位置的位置的未对准；驱动单元，用于移动和倾斜基座支撑轴；和控制设备，用于在未对准的情况下产生信号，其中该信号使驱动单元以纠正存在的未对准的方式移动。

发明人已经发现，所提到的产量损失可归因于关于基座的位置和/或关于其支撑轴的位置相对于预热环位置的位置存在未对准。在预热环与基座之间通常设有间隙，该间隙具有沿预热环的内周的相同宽度。预热环与基座被彼此同心设置，并且基座被水平设置。支撑轴沿通过预热环的中心的竖直轴线被对齐。