1978 · Vapour Phase Epitaxy Rig · Werk 868 von 1.871
A crystal-growth laboratory with white tiled walls, a white-painted steel frame cabinet 120 centimetres wide, its front of pale blue-grey instrument drawers with three temperature controllers showing small dark display windows and a row of black knobs, in front a horizontal tube furnace 71 centimetres long, a white-wrapped tube between two brass flanges glowing orange at its centre, enclosed in a clear acrylic box with a perforated lid, above it a bundle of coloured wires and thin stainless steel tubes, on the bench beside it a glass tube mirrored gold inside, a hand in a white lab coat sleeve turning a black knob, cold fluorescent light from above.
Wofür es benutzt wurde
In der Epitaxieanlage wächst auf dem polierten Wafer eine neue, einkristalline Siliziumschicht aus der Gasphase. Eine Produktionsübersicht zur Siliziumepitaxie beschreibt die Chlorsilan-Reduktion bei etwa 900 bis 1150 Grad Celsius mit Wasserstoff als Träger- und Reduktionsgas; bevorzugte Siliziumquelle ist Trichlorsilan, das bei Raumtemperatur flüssig ist, daneben Dichlorsilan und Silan, das bei rund 900 Grad abscheidet. Dotiert wird im selben Gang mit Diboran, Phosphin oder Arsin. Barrel-Reaktoren nehmen Chargen von Wafern bis 150 Millimeter und erreichen 5 Prozent Dickengleichmäßigkeit und 7 Prozent Widerstandsgleichmäßigkeit.
Was daran neu war
Kennzeichnend für das Verfahren ist das Autodoping: ungewollte Dotierung aus der Anlage selbst - aus anderen Wafern, dem Suszeptor und der Reaktorwand - sowie durch Ausdiffusion aus dem hochdotierten Substrat und über die Gasphase von Waferrückseite und -rand. Sie verschmiert den Übergang und verschlechtert die radiale Widerstandsgleichmäßigkeit. Der Widerhaken steckt im Zweck selbst: Die epitaktische Schicht wird in CMOS-Logik und -Speichern auch deshalb auf ein hochdotiertes Substrat gelegt, weil das Latch-up unterdrückt - und genau dieses Substrat vergiftet die Schicht von unten. Gegengehalten wird mit einer Rückseitenversiegelung aus 0,3 bis 1 Mikrometer CVD-Siliziumdioxid oder 15 bis 20 Mikrometer Epitaxie auf der Rückseite.
Was die Quellen offenlassen: Die geöffnete Quelle ist eine Übersicht von 2017 und beschreibt das Verfahren, nicht eine bestimmte Anlage von 1978; die Rückseitenversiegelung nennt sie als Maßnahme des Waferherstellers, Änderungen am Suszeptor für beidseitig polierte 200- und 300-mm-Wafer. Schichtdicken der Vorderseite und Preise nennt sie nicht; Abscheideraten zeigt sie nur in einem übernommenen Diagramm (Runyan/Bean 1994). Ein Hersteller oder Typ einer Anlage von 1978 ist hier nicht belegt.