专利名称：用于减少半导体材料中杂质的装置和方法
技术领域：
本发明涉及半导体材料的处理。更具体的是，本发明涉及用于减少半导体材料中杂质和/或缺陷的装置和方法。
背景技术：
一个半导体集成电路(IC)形成在一个半导体衬底上，例如一个晶片上。晶片内和接近晶片表面的晶体性质的质量起着重要的作用。特别是，电特性对于IC器件来说是至关重要的，且这种电特性受衬底内和接近衬底表面的晶体缺陷和/或杂质影响。例如，在光电IC应用中使用的半导电砷化镓(“GaAs”)材料，以及在超高速数字电路中使用的半绝缘GaAs材料，需要严格控制混入的杂质和缺陷的均匀分布。
在半导体材料中，不希望出现的杂质和缺陷的存在，例如在主体材料中的砷沉淀物，会导致衬底中高密度的亮点缺陷(Light PointDefects，LPDs)。这些砷沉淀物的尺寸在500-2000的范围内。在表面、接近表面和界面中，由主体材料中的杂质/缺陷形成的高密度LPDs，是在晶片处理的各种步骤中产生的。特别地，明显的LPDs是形成在经晶片处理制成的晶片切片的抛光表面上。LPDs引起了晶片切片表面上的微观不均匀。这些表面和接近表面的缺陷导致外延层上微观表面缺陷的形成。例如，以位错的方式吸去砷和杂质可能导致一个严重无序的核心区域，该区域被无缺陷和杂质的大区域以及晶片切片上的大大小小的砷团环绕。这些严重无序的核心区域以各种尺寸存在于晶片切片中，且构成了高密度LPDs的主要成分。这些晶片切片上的LPDs易于通过各种激光散射技术和高强度光照设备检测到。杂质/缺陷影响由晶片切片制成的成品IC器件的性能、特性和产量。
锭的晶体生长之后，通过高温热处理进行的锭退火，已经成为晶片生产工艺的一个标准部分。然而，晶锭退火在降低LPDs密度或者提高由晶锭制成的晶片切片的材料均匀性方面并没有什么效果。事实上，晶锭退火由于高热应力，具有增加位错密度的内在缺点。高温热处理具有使晶体化学计量比降级和增加由于高热应力产生位错密度的可能。此外，晶锭退火在提高微观均匀性是没有效果的，因为高温热处理主要涉及这些砷沉淀物和杂质团的重新分布。由上文所描述的晶锭制成的衬底，例如晶片切片，仍旧含有高密度杂质/缺陷。因此，需要有一个装置和方法，其可以在提高电特性均匀性的同时，减少高密度LPDs。
发明内容
本发明的内容涉及一种减少半导体材料中杂质的装置和方法，半导体材料例如晶片切片和其他类型的衬底。本发明的一个实施例涉及GaAs晶片切片的多晶片热处理(MWTT)方法，以降低LPDs的密度，同时通过降低热应力来提高衬底电特性的一致性。
处理过程包括化学处理晶片切片和热处理晶片切片的连续步骤，所述热处理是在密封的安瓿中，在砷超压下，利用可控制的热分布进行的。MWTT方法在一方面包括溶解晶片切片中砷的沉淀物和其他杂质，以及控制溶解的砷沉淀物和其他杂质扩散到晶片切片的表面和接近表面的区域，或者外区部分。
具体地，本发明包括处理多个具有杂质的晶片切片的方法，所述晶片切片包括内区部分和外区部分，至少一部分的杂质位于内区部分上，该方法包括将预定量的砷加到包含多个晶体切片的反应管中；将所述反应管装到可以具有多个区域的炉中；利用热分布控制炉内区域的温度，以使所述多个晶片切片中的杂质从所述多个晶片切片的内区部分扩散到外区部分；将所述多个晶片切片从所述反应管中取出；并抛光所述多个晶片切片，以除去含有杂质的所述多个晶片切片的外区部分。
在本发明的另一个方面，一种处理多个衬底的方法，所述衬底在衬底表面区域下具有杂质，包括化学处理所述衬底；将所述多个衬底装到衬底支架上；将所述衬底支架装到反应管中；将预定量的砷加到所述反应管中；抽空所述反应管，以除去任何残留水气和气体中的至少一种；在真空下密封所述反应管；将所述密封的反应管装到炉中，其中，所述炉具有多个加热区域，用来在所述反应管的不同位置控制温度；利用特定的温度分布加热所述密封的反应管，以溶解杂质并扩散被溶解的杂质到所述衬底的表面区域；冷却所述密封的反应管；从所述反应管取出所述多个衬底；并抛光所述多个衬底，以去除含有杂质的表面区域部分。
在本发明的又一个方面，一种用于处理多个晶片切片以减少亮点缺陷的装置，包括一个区域炉；在所述区域炉内的一个反应管；在所述反应管内的砷容器(arsenic repository)，该容器可以使预定量的砷被加入所述反应管中；在所述反应管内的晶片切片支架，所述晶片切片支架使多个晶片切片可以被固定以便处理；和环绕所述反应管的多个加热元件，所述加热元件利用热分布来控制所述区域炉内不同区域的温度。
最后，在本发明的另一个方面，一种处理半导体材料的方法包括将预定量的砷加入到含有所述半导体材料的反应管中，所述砷提供高温下的砷超压；将所述反应管装到炉中；利用热分布控制所述炉内不同区域的温度，使得所述半导体材料的杂质被向外扩散到所述半导体材料的外区部分；将所述半导体材料从所述反应管取出；并抛光所述半导体材料，以去除含有杂质的半导体材料的外区部分。
为了下文中详细的描述可以被更好的理解，以及为了本发明对本技术领域的贡献可以更好的被接受，一些与本发明相符的特征在这里已经做了相当广泛的概述。当然，这里还有与本发明相符的附加特征，这些特征将在下文中进行描述，并且构成所附的权利要求的主题。
基于这点考虑，在详细说明与本发明相符的至少一个实施例之前，应该了解的是，本发明在其申请中并不局限于，在下文所描述或者图中介绍中提出的结构细节和组件布置。与本发明相符的方法和装置能够适用于其他实施例，并能以各种不同的方式被实施和执行。同样应该了解的是，本文中所使用的措辞和术语，以及下面所包括的摘要，是为了描述的目的，而不应被当作限制的意义。
同样的，那些本领域的普通技术人员应该理解的是，本发明的公开内容所基于的概念可以容易地被使用，作为设计其它结构、方法和系统的基础，从而实现本发明的几个目的。因此，重要的是权利要求应被视为包括这些等同的结构，只要它们不背离与本发明相符合的方法和装置的精神和范围。
图1所示为根据本发明一个实施例的一种装置的横截面图，该装置用于处理多个晶片切片以溶解和重新分布晶片切片内的杂质；图2是流程图，其示出了根据本发明的一个实施例减少多个晶片切片内的杂质的过程；图3是流程图，其示出了根据本发明的一个实施例装有多个晶片切片以在炉内被处理的过程；图4是流程图，其示出了根据本发明的一个实施例利用热分布控制炉内的温度以溶解和重新分布晶片切片内的杂质。
具体实施例方式
本发明的每个实施例都涉及一种降低半导体材料中杂质的装置和方法。在一个实施例中，半导体材料是许多个衬底，例如晶片切片，而且该实施例涉及对III-V族(Group III-V)或II-VI族(Group II-VI)单晶化合物的晶片处理。电阻率通常在1×10-3到109欧姆-厘米(ohm-cm)的大范围内的单晶II-VI和III-V族化合物可以称为半导体。电阻率大于大约1×107欧姆-厘米的II-VI和III-V族单晶化合物被称为半绝缘体。根据II-VI和III-V族化合物，单晶形式可以是呈未掺杂或本征状态、或掺杂状态的半绝缘形态。呈掺杂状态的单晶形式实例包括以铬或碳为掺杂剂的GaAs或以铁为掺杂剂的磷化铟(InP)。
根据本发明的一个实施例，用以减少晶片切片中杂质的方法可以称作多晶片热处理(MWTT)工艺。MWTT工艺包括在密封的反应管内在真空状态下对晶片切片的化学处理和对晶片切片的热处理。在一个实施例中，反应管是石英安瓿。为描述起见，术语石英、熔融石英和熔融硅石可以互换使用，都指由熔融硅石(SiO2)制成的整组材料。在该实施例中，晶片切片以特定的方式置于反应管内。在砷超压下以预定的热分布程序对晶片切片进行热处理，以溶解砷沉淀物和杂质从而减少LPDs。术语LPDs可以指衬底表面或表面上的明亮散射点，这些散射点可以通过激光散射装置(例如Tencor Surfscan)或通过用照度大于例如50,000勒克司的高强度漫射光照来进行照射就可以检测到。
图1示出根据本发明一个实施例的一种处理许多个晶片切片105的装置的横截面图，以减少晶片切片105内的杂质和/或缺陷。该装置包括炉100、衬里102、炉盖114、炉100内的反应管103、许多个加热元件101、砷容器108和具有晶片缝109的晶片切片支架106。晶片切片支架106可以固定晶片切片来进行处理。在一个实施例中，被处理的晶片切片105固定在竖直的空挡中，与晶片缝109有最少的接触。这些晶片缝109的特定的内建半径使它们可以与晶片切片105的晶片边缘轮廓的曲率匹配。晶片切片支架106可以制有用以加固的多个支撑点107。
在操作期间，预定量的元素砷120需要与晶片切片105一道被装到反应管103内。在一个实施例中，加入反应管103内的预定量的砷120足以维持足够的砷蒸气压，从而保持组成晶片切片105的半导体材料的化学计量组成。在一个优选的实施例中，预定量的砷120被放到反应管103内的砷容器108内或砷容器108上，其中砷容器108邻近反应管103的开口端设置，或者邻近任何能够在一个不同于炉100其它位置处温度的温度下被控制的位置设置。在另一个实施例中，砷容器108可连到反应管103，并根据所需的砷向反应管103提供砷蒸气。
反应管103优选地是石英管，在晶片切片105和元素砷120被装到反应管103内后，反应管需要被密封。在一个实施例中，反应管被抽空到～1×10-5托的真空级，真空下石英管103的密封是通过用高温火焰来熔化石英塞104来完成的。然后，密封的反应管103和内部的晶片切片105以及元素砷120被装到具有衬里102的炉100内，放置到石英支撑110上。炉盖114然后被放置到炉100的端部。
加热元件101环绕反应管103，并用热分布来控制炉100内不同区域的温度。根据本发明的一个实施例，这些加热元件101邻近密封的反应管103成组排列为三个温度区111、112、113。为简单起见，这里只示出三个温度区111、112、113。应该注意的是，可以使用超过三个的温度区以满足格外精确的温度控制要求。在一个实施例中，向不同的温度区111、112、113供应功率从而为热处理工艺升高温度。通常，在初始加热阶段和冷却阶段控制温度，其控制方式使得在热处理工艺期间不会有过量的砷沉积在晶片切片105的晶片表面的任何部分。砷的冷凝是通过保持温度区的温差来控制的，例如温度区112包含晶片切片105的一部分，温度区113包含晶片切片105的另一部分，而温度区111包含元素砷120。
能够通过图1所示的装置以及与之类似的那些装置执行的MWTT工艺，克服了常规高温处理所固有的化学计量比降低和高热应力缺陷。MWTT工艺包括对晶片切片的化学处理和对晶片切片的热处理，以引起砷沉淀物和杂质团的溶解，并使溶解的物质离开晶片切片的核心扩散到晶片切片的表面和近表面部分。然后，在接下来的晶片处理步骤中除去晶片切片的外部区域。
图2所示为根据本发明的一个实施例的MWTT工艺，该工艺用于溶解和重新分布许多个衬底例如晶片切片内的杂质/缺陷。在步骤P200，晶锭被切成许多个晶片切片，每个晶片切片具有合适的预定晶片切片厚度。在一个实施例中，合适的晶片切片在500微米到1200微米的范围内。在步骤P210，在晶片切片上进行边磨，将晶片切片磨到要求的直径，根据本发明的实施例该直径的范围在50毫米到150毫米。
然后在步骤P220对晶片切片进行化学处理，在这个步骤只有晶片切片的顶表面状态被扰动。化学处理是重要的，它不仅消除了可能影响主体性质的任何外部/表面污染物，而且准备了能够在高温处理机制下吸收溶解杂质的表面条件。这样就可以除去具有潜在危害的表面杂质，并保持了切割态表面和近表面的状态。在一个实施例中，用化学物质进行成批化学蚀刻，该化学物质包括氧化剂和络合剂。例如，可以使用NH4OH∶H2O2∶H2O之比为1∶1∶1的化学物质。
在步骤230，经过化学处理的晶片切片被装到反应管内，然后将反应管装到炉中。装载晶片切片的过程将在下文参考图3更详细地描述，该过程也包括加入预定量的砷以提供在后续的热处理工艺中的砷超压。晶片切片被合适地装入后，在步骤P240，在具有合适量的砷的密封反应管内，利用预定的热分布完成对晶片切片的热处理。下文将会参考图4更详细地描述一个利用示例性热分布的热处理的示意性实例。
在步骤P240的晶片切片热处理中，热处理工艺的时间和温度对于减少LPDs和提高主体材料均匀性是重要的。在一个实施例中，LPDs的减少依赖于在内部区域对溶解物质重新分布的控制，该内部区域包括晶片切片的核心区域。另外，热处理工艺的时间和温度也依赖于晶片切片的厚度。因为在高温下溶解的杂质离开晶片切片的核心向外扩散到一端(即，邻近晶片的表面)，就形成了溶解物质的浓度梯度。通过控制区域内的热分布和表面状态，溶解物质就可以聚集在晶片切片的外部区域，该外部区域包括晶片切片的表面和晶片切片的近表面。
为了减少以缺陷和严重无序区域的形式存在的杂质，设计具有特定参数的热处理分布来溶解和重新分布主体衬底中的杂质/缺陷，衬底是用不同的半导体材料制成的。通常，热处理分布不能高于材料的转变温度(即，熔化温度)。热处理工艺不仅要求设计出有效的热分布以重新分布小尺寸或形态以及在不同位置的这些杂质/缺陷，而且要求控制不同的过程和衬底参数，这些过程和衬底参数对这些杂质/缺陷从衬底的全部清除具有主要影响。已经开发出不同的热分布来达到减少LPDs和提高主体材料的电均匀性的目的。热分布使得在炉内的不同区产生不同的温度，以在砷超压下有效地溶解砷沉淀物和杂志团。溶解砷沉淀物和其它杂质后，热分布进一步控制晶片切片的冷却，使得过量的砷和其它杂质从晶片切片的内区部分向外扩散到晶片切片的外区部分。
在步骤P250，将经过利用特定热分布的热处理的晶片切片，从炉中卸载。在步骤P260，利用化学蚀刻和抛光工艺的组合，除去晶片切片的外区部分，即，晶片切片的前后表面区域。在这个工艺中，可以利用常规抛光浆来除去预定量的材料直到达到规定的晶片厚度范围。在一个实施例中，晶片切片的初始厚度范围是最终要求的晶片切片厚度的1.2-1.5倍。在步骤P270，清洁晶片切片以除去任何残留的抛光液。这样就会产生具有镜面光滑晶片表面的晶片切片，且具有很低的LPDs。
在步骤P280，可以利用激光散射技术来执行晶片切片上的检测。下面的表1示出了经过MWTT和未经过MWTT的抛光晶片切片的LPDs数目。这些数据显示出由MWTT工艺生产的镜面光滑抛光晶片的优点。晶片切片上的检测是通过TENCOR Surfscan6220、利用0.11平方微米和0.3平方微米的阈值来进行的。在0.11平方微米的阈值下，经过MWTT工艺的晶片切片的LPD数小于300，而未经过MWTT工艺的晶片切片的LPD数大于1000。在0.3平方微米的阈值下，经过MWTT工艺的晶片切片的LPD数小于100，而未经过MWTT工艺的晶片切片的LPD数大于500。
表1.抛光晶片的LPD数
虽然本发明的上述实施例涉及从内区部分，例如晶片切片的核心，扩撒杂质到外区部分，例如晶片切片的表面或近表面，应该注意的是可以改变炉中部件的排列和晶片切片的位置以及热分布，从而将杂质从晶片切片的内圆代表的内区部分扩散到晶片切片的边缘代表的外区部分。在这种情况下，不用抛光晶片切片的前侧和后侧，接下来可以进行边磨以从晶片切片除去杂质。
图3示出根据本发明的一个实施例装入晶片切片以在炉内被处理的过程。在步骤P300，晶片切片在洁净的环境下被装到晶片切片支架或托架上，晶片切片支架或托架优选地由石英制成。在一个实施例中，晶片支架设计成能够消除任何诱发热应力。在该实施例中，晶片切片支架具有低热膨胀系数，从而提供了在热处理循环期间的尺寸稳定性。根据本发明的一个实施例，晶片切片支架的结构设计成能够用最少的接触将晶片固定在竖直位置，从而降低由于晶片切片和晶片支架材料之间热膨胀的不匹配而产生的应力。晶片缝也应该具有充分的厚度公差，从而可以甚至在高温下保持空挡。
然后在步骤P310，石英晶片切片支架被装到反应管/舟内，反应管也优选地由石英制成。在一个实施例中，石英管设计成能够在热处理期间提供均匀的热分布。在步骤P320，预定量的元素砷被放到石英管内以提供高温下的砷超压。在高温下，砷变成蒸气从而在石英管内施加压强，当在特定的温度下加入一定量的砷时就能获得超压。这个超压防止晶片切片中的砷原子缺失，从而保持化学计量比，如果处理的是砷化镓衬底，即，镓对砷的比值基本为1∶1。
在步骤P330，具有晶片切片和砷的石英管被真空泵抽空，从而除去任何残余的水气和气体。在一个实施例中，石英管被抽空到大约1×10-5托的真空级。在步骤P340，石英管由石英盖密封从而保持真空级。最后，在步骤P350，密封的石英管组合件被装到区域炉。区域炉能够在炉的不同区域进行精确的温度控制。因此，可以控制石英管不同位置处的温度。
图4示出根据本发明的实施例用热分布(例如，从350-800或1000摄氏度)来控制炉内温度以溶解和分布晶片切片内的杂质的过程。利用特定的温度分布来加热密封的石英管从而控制热处理期间的砷蒸汽压。在步骤P400，炉被加热到峰值温度，在步骤P410，保持该峰值温度一段特定的时间。在一个实施例中，密封的石英管被加热到950和1,100℃之间的温度，并保持1到50小时范围内的特定的一段时间，从而引起溶解和向外扩散。例如，在砷超压下，晶片切片在密封的石英管例如石英安瓿内被加热到大约1,000℃，从而溶解主体衬底内的杂质，使得过量的杂质向外扩散到晶片切片的外部区域。
在另一个实施例中，输入功率被施加到炉的加热元件上，从而将炉加热到低于半导体材料熔点的峰值温度，所述半导体材料构成晶片切片，例如GsAs(Tm≈1238℃)。然后保持峰值温度超过2小时。在一个实施例中，峰值温度是半导体材料熔点的0.8-0.9倍。
在步骤P420，在预定的一段时间内炉被冷却到中间温度，例如，通过仅仅关闭电源而使炉冷却到该中间温度。在一个实施例中，密封的石英管被缓慢地冷却从而减小对晶片切片的热应力和热冲击。该中间温度保持特定的一段时间，例如，超过2个小时，以达到温度平衡。该中间温度可以，例如，是峰值温度的0.35到0.8倍。在一个实施例中，当炉达到室温时，就将石英管从炉中取出，并将晶片切片从石英管取出以进行后续处理。
应该强调的是上述本发明的实施例仅仅是可能的实施实例，给出这些实例是为了清楚地理解本发明的原理。它们并不是彻底的，也不是将本发明局限于所述的精确形式。在不背离本发明的精神和原理的前提下，可以对本发明的上述实施例进行改变和改进。例如，MWTT工艺的同样的概念可以适用到n型衬底、p型衬底、和半绝缘衬底。所有的这些改进和变型都被包括到本发明的范围内，并由所附的权利要求来保护。
权利要求
1.一种处理多个晶片切片的方法，所述晶片切片具有均匀分布在晶片切片内的杂质，该方法包括将预定量的砷装到包含所述多个晶体切片的反应管中；将晶片装到所述反应管内，并在真空下密封所述反应管；将所述反应管装到可以具有多个区域的炉中；通过预定的热分布控制炉内区域的温度，以使所述多个晶片切片中的杂质从所述多个晶片切片的内部扩散到外部；将所述多个晶片切片从所述反应管中取出；并抛光所述多个晶片切片，以除去含有杂质的所述多个晶片切片的外部。
2.如权利要求1所述的方法，进一步包括在处理所述多个晶片切片前化学蚀刻所述多个晶片。
3.如权利要求2所述的方法，其中，所述化学蚀刻通过氧化剂和络合剂中的至少一种来完成。
4.如权利要求1所述的方法，进一步包括将所述多个晶片切片装到晶片切片支架上；和将所述晶片切片支架装到所述反应管中。
5.如权利要求4所述的方法，其中，所述晶片切片支架包括多个缝，每个缝将一个晶片切片固定在竖直位置。
6.如权利要求5所述的方法，其中，所述晶片切片具有弯曲的晶片边缘，所述缝具有内建的半径，从而形成与晶片切片的所述弯曲晶片边缘的曲率匹配的匹配。
7.如权利要求1所述的方法，其中，所述多个晶片切片来源于n型砷化镓(GaAs)、p型GaAs、和半绝缘GaAs中的至少一种。
8.如权利要求1所述的方法，其中，所述温度分布包括在多个区域的一个中将炉保持在第一温度持续第一时间段，所述第一温度低于半导体材料的熔点，在多个区域中的另一个将炉保持在第二温度持续第二时间段，所述第二温度低于所述第一温度。
9.如权利要求8所述的方法，其中，所述第一温度是构成所述多个晶片切片的半导体材料的熔点的0.8到0.9倍。
10.如权利要求9所述的方法，其中，所述第二温度是所述第一温度的0.35到0.80倍。
11.如权利要求8所述的方法，其中，所述第一时间段是1到50小时。
12.如权利要求8所述的方法，其中，所述第二时间段是1到50小时。
13.如权利要求1所述的方法，其中，所述反应管内所述多个晶片切片中的每个切片的厚度范围是抛光后晶片切片厚度的1.2到1.5倍。
14.如权利要求1所述的方法，其中，装到所述反应管内的预定量的砷足以维持足够的砷蒸气压，从而保持组成所述多个晶片切片的半导体材料的化学计量组成。
15.如权利要求1所述的方法，其中所述反应管是石英管。
16.如权利要求1所述的方法，进一步包括将砷装到所述反应管后，并在将所述反应管装到所述炉之前，抽空所述反应管，以除去残留水气和气体中的至少一种；和在上述抽空步骤后密封所述反应管。
17.如权利要求16所述的方法，其中，在所述抽空步骤，将所述反应管抽空到大约1×10-5托的真空级，而且通过所述的密封步骤来维持该真空级。
18.一种处理多个衬底的方法，所述衬底在衬底表面区域下具有杂质，该方法包括化学处理衬底；将所述多个衬底装到衬底支架上；将所述衬底架装到反应管中；将预定量的砷装到所述反应管中；抽空所述反应管，以除去残留水气和气体中的至少一种；在真空下密封所述反应管；将密封的反应管装到炉中，其中，所述炉具有多个加热区域，用来在石英安瓿的不同位置控制温度；利用特定的温度分布加热所述密封的反应管，以溶解杂质并扩散溶解的杂质到衬底的表面区域；冷却所述密封的反应管；从所述反应管取出所述多个衬底；并抛光所述多个衬底，以去除含有杂质的表面区域部分。
19.如权利要求18所述的方法，其中，所述密封的反应管被加热到950到1,100℃之间的温度，并保持1到50小时范围内的特定的一段时间。
20.如权利要求18所述的方法，其中，所述多个衬底是多个晶片切片。
21.如权利要求18所述的方法，其中，所述多个衬底来源于n型砷化镓(GaAs)、p型GaAs、和半绝缘GaAs中的至少一种。
22.如权利要求18所述的方法，其中装入所述反应管内的预定量的砷足以维持适当的砷蒸气压，从而保持组成所述多个衬底的半导体材料的化学计量组成。
23.一种用于处理多个晶片切片以减少亮点缺陷的装置，包括一个区域炉；在所述区域炉内的一个反应管；在所述反应管内的砷容器，该容器可以使预定量的砷被放入到所述反应管中；在所述反应管内的晶片切片支架，所述晶片切片支架使多个晶片切片可以被固定以便处理；和环绕所述反应管的多个加热元件，所述加热元件利用热分布来控制所述区域炉内不同区域的温度。
24.如权利要求23所述的装置，其中，所述多个加热元件的每个实质上是环形的。
25.如权利要求23所述的装置，其中，被放置到所述反应管内的预定量的砷可以在高温下提供砷超压，并且足以维持适当的砷蒸气压，从而保持组成要被处理的所述多个晶片切片的半导体材料的化学计量组成。
26.如权利要求23所述的装置，其中，产生所述热分布，使得促成多个要被处理晶片切片内亮点缺陷的杂质被扩散到多个晶片切片的外部。
27.如权利要求23所述的装置，其中，所述晶片切片支架包括多个缝，每个缝将一个晶片切片固定在竖直位置。
28.如权利要求27所述的装置，其中，所述要被处理晶片切片具有弯曲的晶片边缘，所述缝具有内建的半径，从而形成与所述弯曲晶片边缘的曲率匹配的曲率。
29.如权利要求23所述的装置，其中，所述装置被用于处理多个晶片切片，所述晶片切片来源于n型砷化镓(GaAs)、p型GaAs、和半绝缘GaAs中的至少一种。
30.如权利要求23所述的装置，其中，所述反应管具有可密封的开口端和封闭端，而且所述砷容器邻近所述反应管的所述开口端。
31.如权利要求23所述的装置，其中，所述反应管是石英管。
32.一种处理半导体材料的方法，该方法包括将预定量的砷加入到含有所述半导体材料的反应管中，所述砷提供高温下的砷超压；将所述反应管装到炉中；利用热分布控制所述炉内不同区域的温度，使得所述半导体材料的杂质被向外扩散到所述半导体材料的外部；将所述半导体材料从所述反应管取出；和抛光所述半导体材料，以去除含有杂质的半导体材料的外区部分。
33.如权利要求32所述的方法，其中，所述半导体材料是晶片。
34.如权利要求32所述的方法，进一步包括通过化学蚀刻处理所述半导体材料以除去表面污染物。
35.如权利要求32所述的方法，进一步包括将所述半导体材料装到支架上；将所述支架装到所述反应管内；和密封所述反应管。
36.如权利要求35所述的方法，其中，所述支架包括多个缝，每个缝将半导体材料固定在竖直位置。
全文摘要
一个处理多个晶片的装置和方法，其用于减少杂质的密度，同时提高衬底电特性的均匀性，且没有任何的热应力。对晶片进行化学处理，并在密闭反应管中，在砷超压下，利用可控制的热分布来对晶片进行热处理以加热晶片。热分布控制炉内的不同区域的温度，该炉包含密封反应管。晶片的杂质被溶解，且从晶片的内部向外扩散到晶片的外部。
文档编号H01L21/42GK1765006SQ200480007799
公开日2006年4月26日 申请日期2004年3月2日 优先权日2003年3月4日
发明者C·梁, D·张, M·杨 申请人:Axt公司