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(loadlockchamber)，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ep0800203a2中。
us2008/0118712a1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。us6316361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(liftpin)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。
wo97/14179a1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(bernoulliprinciple)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。wo2010/015694a1描述了例如用于检测半导体晶片的边缘的适合设备。
wo99/27577a1描述了用于加工半导体晶片的设备，该设备包括两部件基座单元，该两部件基座单元不具有用于升高具有外延层的半导体晶片的抬升销，并且包括衬底转移系统，该衬底转移系统省去根据伯努利原理操作的处置工具。在基座单元的外部区段和内部区段之间存在间隙。以与基座中的上述孔类似的方式，间隙表示基座中对衬底晶片上的温度场具有干扰作用的结构。因此，两部件基座单元的间隙在具有外延层的半导体晶片上产生使所述间隙成像的痕迹，其可被检测到。
各种方法可用于检测具有外延层的半导体晶片的正面和/或背面上的上述痕迹。举例来说，描述于us2012/0177282a1和us2012/0179419a1中的检测方法基于通过干涉测量术获得的表面形貌(topography)数据的评价，所述评价被称为局部特征度量学(lfm)。因此可产生关于具有外延层的半导体晶片的正面和背面的纳米形貌(nanotopography)的局部轮廓图(contourmap)。可将轮廓曲线(contourprofile)中的最大值和最小值(峰值和谷值)分配给上述痕迹。
还可例如借助于评价基于激光散射的数据来检测上述痕迹。使用该测量方法的设备描述于例如us2010/0195097a1中。
此外，借助于sird(扫描红外去极化)进行检测也是可能的，这是可用于测量具有外延层的半导体晶片中的应力的方法。us2004/0021097a1描述了借助sird检测半导体晶片上的缺陷的方法。
本发明的所述目的从所描述问题引出。
借助于用于在沉积室中生产具有外延层的半导体晶片的方法来实现本发明的目的，所述方法包括：
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放置区域上；
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。
此外借助于用于生产具有外延层的半导体晶片的设备来实现所述目的，所述设备包括
沉积室；
装载锁定室；
基座，其具有放置区域，用于以衬底晶片的背面的边缘区域放置所述衬底晶片；
抬升元件，用于通过从下方接触所述基座来升高和降低所述基座以及位于所述基座上的衬底晶片或具有外延层的半导体晶片；和
运输工具，其接触所述基座，用于将所述基座和位于所述基座上的衬底晶片从所述装载锁定室运输至所述沉积室中，并且用于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，所述半导体晶片位于所述基座上。
最后，借助于具有外延层的半导体晶片来实现所述目的，所述半导体晶片具有正面、背面和边缘，其中销痕缺陷和表示间隙成像的缺陷在所述正面和所述背面上在1mm的边缘排除之外均检测不到，并且在所述边缘处不存在具有大于100nm的深度的损坏(damage)。
优选地，在具有外延层的半导体晶片的边缘不存在具有大于50nm的深度的损坏。
因此，具有外延层的半导体晶片的正面和背面没有痕迹，证实半导体晶片在沉积外延层期间被布置于具有抬升销的孔上方和/或基座中的间隙上方，并且具有外延层的半导体晶片的边缘没有处置工具的压痕。
衬底晶片和基座的不同热膨胀行为可具有当衬底晶片和基座被加热至沉积温度时衬底晶片和基座开始相对移动的作用。然而，所述相对移动是微小的，并且在具有外延层的半导体晶片的背面上的相对移动的可能可检测的痕迹保持在1mm的边缘排除区域内，也就是说，与具有外延层的半导体晶片的边缘的距离不大于1mm。
销痕缺陷或表示间隙成像的缺陷具有不大于15mm的径向范围和相对于其周围环境的至少±5nm的高度偏差。
此类缺陷的存在可例如通过对来自klatencor的waferscient2型计量系统的测量数据的lfm评价来检测，或者可在来自klatencor的
图7以示意性的方式显示堆叠纳米形貌图，在该图上可见到在每种情况下三个销痕缺陷的几组，其中一组的销痕缺陷与各自的近邻相距大约120°的径向距离。
由根据伯努利原理操作的处置工具引起的在具有外延层的半导体晶片的边缘处的损坏的存在可例如通过借助于afm或借助于共焦显微镜进行的检查来验证。根据图8的显微照片显示了此类损害。
根据本发明的具有外延层的半导体晶片优选由单晶硅构成的半导体晶片，其具有由单晶硅构成的外延层。它是由于外延层沉积于由单晶硅构成的衬底晶片上而产生的，所述衬底晶片具有优选抛光的正面和抛光的背面。衬底晶片优选通过同时抛光其正面和背面，即通过双面抛光(dsp)来抛光。具有外延层的半导体晶片的直径优选不小于200mm，特别优选不小于300mm。
本发明带来一些优点。在沉积室中，不需要提供用于升高衬底晶片或具有外延层的半导体晶片的抬升销，并且不需要在基座中提供为此所需的孔。实际上排除了衬底晶片从设想的相对于基座的同心位置的相当大的滑移(预料外情况，out-of-pocketsituation)。根据所述方法生产的具有外延层的半导体晶片的特征在于正面、背面和边缘的特定性质。
这些优点特别是由这样的事实产生的，即衬底晶片和基座或具有外延层的半导体晶片和基座通过运输工具作为一个单元从装载锁定室运输至沉积室中或从沉积室运输至装载锁定室中。运输工具在运输过程期间仅在基座上保持所述单元。衬底晶片或具有外延层的半导体晶片在单元运输期间仅与基座有接触。基座被体现为环，并且在基座的内部边缘处具有放置区域，衬底晶片或具有外延层的半导体晶片以其相应背面的边缘区域承载在该放置区域上。环优选具有描述于us2008/0118712a1中的形式并且具有描述于其中的尺寸和材料性质。还优选将沉积室中的环放置至底板上，使得环和底板形成两部件基座。底板优选具有描述于us2008/0118712a1中的尺寸和材料性质。
衬底晶片通过处置工具布置在装载锁定室中使得其可被放置于环上。在其已被放置于环上之后，位于环上的衬底晶片通过运输工具从装载锁定室运输至沉积室中。在运输期间，运输工具与环有接触，但与衬底晶片没有接触。在沉积室中，将环放置至抬升销上，并且将与环有接触但与衬底晶片没有接触的抬升销降低至沉积位置中。在沉积位置处，环优选位于底板上并且与后者形成两部件基座。
在外延层已沉积在衬底晶片上之后，所得具有外延层的半导体晶片通过抬升销与环一起升高并转移至运输工具。抬升销再次仅接触环，而不接触位于环上的具有外延层的半导体晶片，并且在将环和位于环上的具有外延层的半导体晶片从沉积室运输至装载锁定室中的期间，运输工具再次与环有接触，但与具有外延层的半导体晶片没有接触。在卸载沉积室的过程期间，具有外延层的半导体晶片的温度优选不小于650℃，特别优选不小于700℃。
由于所概述的程序，在沉积室中，衬底晶片或具有外延层的半导体晶片的温度与环的温度之间的温差不大于50℃，优选不大于20℃。
使包括环和位于其上的具有外延层的半导体晶片的单元在装载锁定室中分离。在这一时间点，具有外延层的半导体晶片的温度显著低于紧随沉积外延层之后的时间点的温度。因此，与抬升销的接触不太严格。由于较低的温度，关于被允许与具有外延层的半导体晶片有接触的材料，还可考虑仅在相对较低的温度下稳定的此类材料，如例如塑料。此类材料通常还具有相对低的硬度。此类材料的使用是优选的，因为这样可接触具有外延层的半导体晶片的背面，并且仍然可靠地防止机械损伤。
在装载锁定室中，具有外延层的半导体晶片通过抬升销从环升高，并且在运输工具和由后者保持的环已离开装载锁定室之后，所述具有外延层的半导体晶片优选地通过降低抬升销而被放置于位于装载锁定室底部的冷却块上，并且被进一步冷却。还优选在这一时间点，在装载锁定室中，已制备用于新沉积循环的衬底晶片。在这方面，带有环的运输工具可再次进入装载锁定室，并且新的沉积循环可通过将所制备的衬底晶片放置于环上来开始，以供随后将环和位于环上的衬底晶片联合运输至沉积室中。
在所制备的衬底晶片上沉积外延层期间，将具有外延层的冷却半导体晶片通过抬升销从冷却块升高，转移至处置工具，并从装载锁定室输送至运输容器中，以便为在新的沉积循环中出现的具有外延层的半导体晶片留出空间。
下文参照附图描述本发明的特别优选的特征。
关于根据本发明的方法的上述实施方案所指定的特征可相应地应用于根据本发明的设备。相反，关于根据本发明的设备的上述实施方案所指定的特征可相应地应用于根据本发明的方法。在附图说明和权利要求书中解释了根据本发明的实施方案的这些和其它特征。单个特征可作为本发明的实施方案单独地或组合地实现。此外，它们可描述独立可保护的有利实施方案。
附图说明
图1显示用于生产具有外延层的半导体晶片的根据本发明的设备。
图2显示具有根据本发明的特征的装载锁定室。
图3以平面图显示装载锁定室。
图4显示与本发明有关的沉积室的特征。
图5在有衬底晶片的情况下以横截面显示装载锁定室。
图6在有具有外延层的半导体晶片的情况下以透视图显示装载锁定室。
图7显示具有外延层的半导体晶片的背面上的销痕缺陷。
图8显示具有外延层的半导体晶片的边缘处的损坏，该损坏是由根据伯努利原理操作的抬升工具引起的。
所用附图标记列表
1具有外延层的半导体晶片
2沉积室
3装载锁定室
4衬底晶片
5环
7运输工具
8末端执行器
9进入槽
10机器人
11处置工具
12上部保持夹具
13下部保持夹具
14冷却块
15内部抬升销
16外部抬升元件
17头部
18抬高部
19支撑装置
20底板
21抬升销
22头部的深区
23放置区域
根据本发明的示例性实施方案的详细描述
图1显示用于生产具有外延层的半导体晶片的根据本发明的设备。所述图示显示包括围绕运输工具7成组的两个装载锁定室3和两个沉积室2的示例性的实施方案。运输工具7基本上是固定至机器人10的末端执行器8。末端执行器8具有用于承载基座的指。机器人10被配置成使得末端执行器8可引入装载锁定室3中并且于此处升高和降低。
根据图2的装载锁定室3具有用于彼此相对安置的运输工具7和处置工具11的进入槽9，以及作为水平可移动的特殊特征的上部和下部保持夹具12、13。上部和下部保持夹具12、13分别形成一对彼此相对布置的保持夹具。每对保持夹具均可从释放位置移动至保持位置。在释放位置处，一对保持夹具处于待用状态并且远离彼此向外抽出。在保持位置，它们呈活动状态。它们朝向彼此移动并且彼此相距一定距离，这使得它们能够以置于中心的方式接纳和保持从上方放置的晶片。上部保持夹具12被提供用于接纳和保持衬底晶片，并且下部保持夹具13被提供用于接纳和保持具有外延层的半导体晶片。图2还显示运输工具7的其上放置有基座的末端执行器8，所述基座被体现为环5，以及具有勺形的处置工具11，晶片可以居中方式放置于处置工具11上。具有优选圆柱形形状的冷却块14形成装载锁定室的基部。
冷却块14可以在图3的平面图中看到。为了冷却的目的，在冷却块14的上侧放置具有外延层的半导体晶片。冷却块14具有用于接纳外部抬升元件16和内部抬升销15的孔。用于内部抬升销15的孔距冷却块14的中心的距离小于用于外部抬升元件16的孔距冷却块14的中心的距离。它们布置得离冷却块14的边缘足够远，以排除当内部抬升销15升高时与环5、处置工具11或运输工具7接触。关于它们的径向位置，用于内部抬升销15的孔优选以相对于用于外部抬升元件16的孔偏移的方式布置，也就是说，所述孔位于不同的半径上。优选地，存在至少三个外部抬升元件16和至少三个内部抬升销15。此外，图3显示其上放置有衬底晶片4的处置工具11和其上放置有环5的运输工具7，所述环具有用于放置衬底晶片4的放置区域23。
沉积室包括用于汽相沉积的常规单晶片反应器的特征，所述反应器优选来自制造商appliedmaterials的epi
下面描述用于生产具有外延层的半导体晶片的方法的顺序。
首先，用衬底晶片4和体现为基座的环5装载所述装载锁定室3，其中在装载期间产生图5中以横截面所示的布置。首先，装载锁定室3的上部保持夹具12被带至保持位置，并且随后或同时，位于处置工具11上的衬底晶片4借助于处置工具11移动至上保持夹具12上方的放置位置，其中衬底晶片4通过进入槽9进入装载锁定室3中远至放置位置。然后，通过将处置工具11降低至上部保持夹具12的水平面以下，将衬底晶片4放置于上部保持夹具12上。在衬底晶片4位于上部保持夹具12上之后，处置工具11通过进入槽9从装载锁定室3中退出。外部抬升元件16是可旋转的，并且每个都具有头部17，头部17成角度以形成钩，并且头部17可通过外部抬升元件16的枢转而在切向位置和径向位置之间变化。成角度的头部17的端部通过销状抬高部18向上延长。在头部17的径向位置中，抬高部18比头部17的深区22更向内定位，所述深区22邻接抬高部18。抬高部18用于升高和降低衬底晶片4，并且头部17的邻接深区22用于升高和降低用作基座的环5。
环5位于其上的运输工具7通过进入槽9移动至装载锁定室3中，其中环5同心地位于衬底晶片4下方。然后升高外部抬升元件16，并且外部抬升元件16的每个头部17从切向位置枢转至径向位置。然后进一步升高外部抬升元件16，直至衬底晶片4已从上部保持夹具12抬升，并且稍后，环5已从运输工具7抬升，其中外部抬升元件16的头部17利用头部17的相应深区22升高环5，并且利用头部17的相应抬高部18升高衬底晶片4。上部保持夹具12随即退回至释放位置中。图5以横截面显示随后获得的布置。
此后，降低外部抬升元件16，并且在其过程中，将环5放回至运输工具7上，并且通过衬底晶片4的背面的边缘区域将衬底晶片4放置于环5的放置区域23上。然后，外部抬升元件16的头部17枢转回至切向位置，并且外部抬升元件16降至静止位置中，在该静止位置，头部17被接入冷却块14中。运输工具7与环5和位于环5上的衬底晶片4一起通过装载锁定室3的进入槽9从装载锁定室3运输至沉积室2中。运输工具7与衬底晶片4无直接接触。
在沉积室2中，环5被带至一个位置，环5可从该位置被抬升销21升高。在图4中所示出的示例性的实施方案中，环5通过运输工具7保持在底板20上方，底板20与环5一起形成两部件基座。环5相对于底板20同心布置。引导通过基板20的抬升销21从静止位置垂直地升高，直至它们已将环5和位于其上的基板晶片4从运输工具7抬升为止。抬升销21从下方接触环5，并且体现为使得它们不能与衬底晶片4接触。图4以透视图显示布置。
接下来从沉积室2中抽出运输工具7并且降低抬升销21直至环5位于底板20上为止。此后，将外延层沉积于衬底晶片4的正面上。然后再次升高抬升销21。它们接触环5的下侧并且从底板20抬升环5以及位于其上的具有外延层的半导体晶片。有放置的具有外延层的半导体晶片的环5的移动相对于有放置的衬底晶片4的环5的先前移动以镜反向(mirror-reversed)的方式发生。
环5被升高，并且运输工具7被带回至沉积室2中，并且以相对于环5的同心位置布置在环5下方。抬升销21移回至它们的静止位置，并且在该过程中，将环5和具有外延层的半导体晶片放置于运输工具7上的环5上。在衬底晶片上沉积外延层期间的时间被用于用另外待涂覆的衬底晶片4装载装载锁定室3。
运输工具7将具有位于其上的具有外延层的半导体晶片1的环5输送至装载锁定室3中，具体地并且相对于待涂覆的所制备的衬底晶片4同心地输送至下部保持夹具13下方的垂直位置中。然后内部抬升销15被升高，直至它们在具有外延层的半导体晶片1的背面上接触该半导体晶片1并且将其抬离环5。此后，下部保持夹具13从释放位置移位至保持位置，并且内部抬升销15移回至其初始位置。在这一过程中，将具有外延层的半导体晶片1放置于下部保持夹具13上。接下来，使运输工具7与放置于其上的环5一起移出装载锁定室3。然后再次升高内部抬升销15直至它们从下部保持夹具13抬升具有外延层的半导体晶片1为止。图6以透视图显示所得布置，其中所制备的待涂覆衬底晶片已出于简化原因被省略。此后，下部保持夹具13返回至释放位置并且内部抬升销15再次降回至它们的初始位置，具有外延层的半导体晶片1因此被放置于冷却块14上。
内部抬升销15还用于在冷却之后，从冷却块14抬升具有外延层的半导体晶片1并将其转移至处置工具11，以便因此随后将其运送至运输容器中。
示例性实施方案的以上描述应当被理解为以举例方式给出。由此实现的公开首先使本领域技术人员能够理解本发明和与其相关的优点，其次在本领域技术人员的理解范围内还涵盖所描述的结构和方法的显而易见的改变和修改。因此，所有此类改变和修改以及等同物均意在由权利要求的保护范围所覆盖。