CN111261502A - SiC外延生长装置 - Google Patents
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Abstract
本发明的SiC外延生长装置具备载置SiC晶片的载置台和覆盖所述载置台的炉体，所述炉体具备原料气体供给口、第1吹扫气体供给口和第2吹扫气体供给口，所述原料气体供给口位于与所述载置台相对的位置，向所述生长空间供给原料气体，所述第1吹扫气体供给口包围所述原料气体供给口的周围，向所述生长空间供给吹扫气体，所述第2吹扫气体供给口包围所述第1吹扫气体供给口的周围，向所述生长空间供给吹扫气体。
Description
技术领域
本发明涉及SiC外延生长装置。
本申请基于2018年11月30日在日本提出的专利申请2018-225520号主张优先权，将其内容引用于此。
背景技术
碳化硅(SiC)具有与硅(Si)相比绝缘击穿电场大1个数量级，并且带隙大3倍，而且热传导率高3倍左右等特性。因此，期待碳化硅(SiC)应用于功率器件、高频器件、高温工作器件等。
要促进SiC器件的实用化，确立高品质的SiC外延晶片和高品质的外延生长技术是不可缺少的。
SiC器件是使用SiC外延晶片制作的，所述SiC外延晶片是从采用升华再结晶法等生长出的SiC的体单晶加工得到SiC晶片，并采用化学气相生长法(Chemical VaporDeposition：CVD)等在上述得到的SiC晶片上生长成为器件活性区域的外延膜而得到的。再者，本说明书中，SiC外延晶片是指外延膜形成后的晶片，SiC晶片是指外延膜形成前的晶片。
专利文献1记载了一种碳化硅半导体的制造装置，其具有朝向生长室侧逐渐展开的导入口。专利文献1所记载的碳化硅半导体的制造装置，能够通过扩展各种气体的导入范围，来抑制SiC半导体基板中的载流子密度的面内分布差。
现有技术文献
专利文献1：日本特开2017-11182号公报
发明内容
原料气体在生长室内分解之后反应，变为SiC。Si系原料气体和C系原料气体在气体的供给口附近分解并反应时，在气体的供给口附近产生SiC的附着物。SiC的附着物扰乱原料气体等的流动。原料气体等的流动是决定SiC外延膜品质的主要原因之一。为了提高生产效率，SiC外延生长装置难以每形成1枚膜就进行清扫。SiC的附着物在刚清扫后的状态和形成多枚膜后的状态不同。要求无论在刚清扫后还是形成多枚膜后生长条件的变动都少的SiC外延生长装置。
本发明是鉴于上述问题而完成的，其目的在于得到生长条件的变动少的SiC外延生长装置。
本发明人专心研究，结果发现，通过在原料气体的供给口周围双重地设置吹扫气体的供给口，能够实现生长条件变动少的SiC外延制造装置。
即，本发明为了上述课题，提供以下手段。
(1)第1方案的SiC外延生长装置，具备载置台和炉体，所述载置台用于载置SiC晶片，所述炉体遮盖所述载置台，并在内部具有生长空间，所述炉体具备：原料气体供给口，其位于与所述载置台相对的位置，向所述生长空间供给原料气体；第1吹扫气体供给口，其包围所述原料气体供给口的周围，向所述生长空间供给吹扫气体；第2吹扫气体供给口，其包围所述第1吹扫气体供给口的周围，向所述生长空间供给吹扫气体。
(2)上述方案的SiC外延生长装置中，可以是：从所述第2吹扫气体供给口供给的吹扫气体的流速比从所述第1吹扫气体供给口供给的吹扫气体的流速慢。
(3)上述方案的SiC外延生长装置中，可以是：所述第1吹扫气体供给口以10m/s以上且100m/s以下的流速向所述生长空间供给吹扫气体，所述第2吹扫气体供给口以0.1m/s以上且10m/s以下的流速向所述生长空间供给吹扫气体。
(4)上述方案的SiC外延生长装置中，可以是：所述第2吹扫气体供给口位于距离所述第1吹扫气体供给口的外周为0.5mm以上的外侧。
(5)上述方案的SiC外延生长装置中，可以是：所述第1吹扫气体供给口连续地包围所述原料气体供给口的外周，所述第2吹扫气体供给口散布在所述第1吹扫气体供给口的周围。
(6)上述方案的SiC外延生长装置中，可以是：所述原料气体供给口是向所述生长空间供给原料气体的原料气体供给管的第1端，第1吹扫气体供给口是向所述生长空间供给吹扫气体的第1吹扫气体供给管的第1端，所述第2吹扫气体供给口是在将生长空间与预处理室隔开的隔壁上形成的贯穿孔。
(7)上述方案的SiC外延生长装置中，可以是：具有多个所述原料气体供给口，多个所述原料气体供给口具有Si系气体供给口和C系气体供给口，所述第2吹扫气体供给口位于所述Si系气体供给口的周围。
本发明一方案的SiC外延生长装置中，生长条件的变动少。
附图说明
图1是第1实施方式的SiC外延生长装置的截面图。
图2是将第1实施方式的SiC外延生长装置的气体供给部附近放大了的截面图。
图3是从生长空间侧观察第1实施方式的SiC外延生长装置的隔壁的平面图。
图4是第1实施方式的SiC外延生长装置的变形例的截面图。
图5是将第1实施方式的SiC外延生长装置的变形例中的气体供给部附近放大了的截面图。
图6是从生长空间侧观察第1实施方式的SiC外延生长装置的变形例的顶棚部的平面图。
图7是从生长空间侧观察第1实施方式的SiC外延生长装置的变形例的隔壁的平面图。
附图标记说明
10 炉体
10A 第1孔
10B 第2孔
10C 第3孔
11 顶棚部
12、42、52 气体供给部
13 隔壁
13A、48A 第2吹扫气体供给口
14 侧壁部
14A 第1部分
14B 第2部分
14C 第3部分
15 底部
15A 孔部
16、46 原料气体供给管
16A、46A 原料气体供给口
17、47、56、58 第1吹扫气体供给管
17A、47A、56A、58A 第1吹扫气体供给口
16a、17a、46a、47a 第1端
20 载置台
20a 载置面
21 支持体
22 支持轴
30 加热器
31 第1加热器
32 第2加热器
48A 第2吹扫气体供给口
53 Si系气体供给部
54 C系气体供给部
55 Si系气体供给管
55A Si系气体供给口
57 Si系气体供给管
57A Si系气体供给口
100、101 SiC外延生长装置
G 原料气体
G2 第2原料气体
K 生长空间
p1、p2 吹扫气体
P 预处理室
W SiC晶片
具体实施方式
以下，一边适当参照附图，一边对本实施方式的SiC外延生长装置进行详细说明。为了容易理解本发明的特征，以下说明中使用的附图有时方便起见地将成为特征的部分放大表示，各构成要素的尺寸比率等有时与实际不同。以下说明中例示的材质、尺寸等为一例，本发明不限定于此，在不变更其主旨的范围能够适当变更地实施。
对于方向进行定义。+z方向是在与载置晶片的载置面20a垂直的方向上，朝向后述的顶棚部11的方向。-z方向是与+z方向相反的方向。在不对它们加以区别的情况下，简单地记为“z方向”。另外，有时将+z方向称为“上”，将-z方向称为“下”。x方向是与z方向正交的任意一个方向。y方向是与x方向和z方向正交的方向。
“第1实施方式”
图1是第1实施方式的SiC外延生长装置100的截面示意图。图1同时图示了形成SiC外延膜的SiC晶片W。
SiC外延生长装置100具有炉体10、载置台20和加热器30。
(炉体)
炉体10具有顶棚部11、气体供给部12、隔壁13、侧壁部14和底部15。炉体10在内部具有生长空间K和预处理室P。生长空间K和预处理室P用隔壁13区分。炉体10具有第1孔10A、第2孔10B和第3孔10C。第1孔10A是后述的气体供给部12插入的贯穿孔。第2孔10B是向预处理室P供给吹扫气体的供给口。第3孔10C是从生长空间K排出气体的排气口。
顶棚部11位于载置台20的上方，是与载置台20的载置面20a大致平行的部分。顶棚部11与载置面20a相对。顶棚部11具有多个插入气体供给部12的第1孔10A。
气体供给部12在载置台20的上方，位于与载置面20a相对的位置。气体供给部12分别插入多个第1孔10A。气体供给部12的第1端面向生长空间K，第2端与气体配管(省略图示)连接。
图2是将SiC外延生长装置100的气体供给部12附近放大了的截面图。气体供给部12具有原料气体供给管16和第1吹扫气体供给管17。
原料气体供给管16在内部流通原料气体G。原料气体供给管16向生长空间K供给原料气体G。原料气体供给管16中，第1端16a面向生长空间K。原料气体供给管16的用第1端16a包围的部分是原料气体供给口16A。
原料气体供给口16A与载置台20相对。原料气体供给管16的第1端16a向下方扩径。
原料气体G在SiC晶片W上反应，形成外延膜。原料气体G是例如Si系气体和C系气体。Si系气体是例如硅烷(SiH4)、二氯硅烷(SiH2Cl2)、三氯硅烷(SiHCl3)、四氯硅烷(SiCl4)。C系气体是例如丙烷(C3H8)、乙烯(C2H4)。原料气体G可以在Si系气体和C系气体以外，还包含蚀刻气体(例如HCl)、载气(例如Ar)、掺杂剂气体(例如N2、三甲基铵(TMA))。
原料气体供给管16的第1端16a位于例如比第1吹扫气体供给管17的第1端17a靠上方。原料气体供给管16的截面积与生长空间K的截面积不同，因此原料气体G的流速在原料气体供给管16的第1端16a的附近大大变化。
流速大的变化成为湍流的原因。在到达生长空间K的时间点，通过用吹扫气体p1包围原料气体G的周围，能够抑制原料气体G的湍流。
第1吹扫气体供给管17在其与原料气体供给管16之间流通吹扫气体p1。第1吹扫气体供给管17向生长空间K供给吹扫气体p1。第1吹扫气体供给管17中，第1端17a面向生长空间K。第1吹扫气体供给管17的用第1端17a包围的部分是第1吹扫气体供给口17A。第1吹扫气体供给管17包围原料气体供给管16的周围。第1吹扫气体供给口17A包围原料气体供给口16A的周围。第1吹扫气体供给口17A是例如将原料气体供给口16A的外周以同心圆状连续包围的开口部。
吹扫气体p1是例如包含H2的具有蚀刻作用的气体、Ar、He等的稀有气体所代表的惰性气体。
从第1吹扫气体供给口17A供给的吹扫气体p1抑制原料气体G沿xy方向扩散。在SiC晶片W上成膜的SiC外延膜要求面内均匀。如果原料气体供给口16A与载置面20a的距离远，则SiC外延膜的面内均匀性提高。另一方面，如果原料气体供给口16A与载置面20a的距离远，则原料气体G扩散，原料气体G的利用效率下降。如果增加原料气体G的流量，提高原料气体G向生长空间K供给时的流速，则原料气体G的利用效率提高。但是，如果原料气体G的流量增加，则使用的气体量增加，从而成本增大。如果在原料气体G的周围流动吹扫气体p1，则原料气体G的流动沿着吹扫气体p1变为层流。结果，不用增大原料气体G的流量就能够使原料气体G高效地到达SiC晶片W。
第1吹扫气体供给口17A优选以10m/s以上且100m/s以下的流速向生长空间K供给吹扫气体p1，更优选以20m/s以上且50m/s以下的流速向生长空间K供给吹扫气体p1。如果从第1吹扫气体供给口17A供给的吹扫气体p1的流速为上述范围，则能够进一步抑制原料气体G的扩散。
第1吹扫气体供给口17A的径向的宽度优选为0.5mm以上且10mm以下，更优选为1.0mm以上且3.0mm以下。第1吹扫气体供给口17A的径向的宽度是从原料气体供给管16的第1端16a的外周的任意点向第1吹扫气体供给管17下垂的垂线的距离。
隔壁13处于炉体10的内部(参照图1)。隔壁13将生长空间K与预处理室P隔开。隔壁13具有多个贯穿孔。预处理室P从第2孔10B供给吹扫气体p2。被供给到预处理室P的吹扫气体p2从隔壁13的贯穿孔向生长空间K供给。设置在隔壁13的贯穿孔成为第2吹扫气体供给口13A。吹扫气体p2可以使用与吹扫气体p1同样的气体，原则上是与吹扫气体p1相同的气体。
图3是从生长空间K侧观察SiC外延生长装置100的隔壁13的平面图。第2吹扫气体供给口13A位于原料气体供给管16和第1吹扫气体供给管17的径向外侧。第2吹扫气体供给口13A包围第1吹扫气体供给口17A的周围。第2吹扫气体供给口13A散布在第1吹扫气体供给口17A的周围。第2吹扫气体供给口13A例如以假想圆，所述假想圆以同心圆状位于第1吹扫气体供给口17A的径向外侧。隔壁13例如在与第1吹扫气体供给管17的切点被支持。
从第2吹扫气体供给口13A供给的吹扫气体p2抑制SiC的附着物形成于原料气体供给管16的附近。SiC的附着物是Si系气体和C系气体在原料气体供给口16A的附近分解并反应时产生的。例如，从某一原料气体供给口16A供给第1原料气体G(例如Si系气体)，从相邻的原料气体供给口16A供给第2原料气体G2(例如C系气体)。第2原料气体G2的一部分向相邻的原料气体供给口16A流动(参照图2)。
当隔壁13不具有第2吹扫气体供给口13A的情况下，第2原料气体G2直到到达第1吹扫气体供给口17A的附近为止向下方流动。在第1吹扫气体供给管17的第1端17a附近，有时第1原料气体G和第2原料气体G2反应，在第1端17a附近形成SiC的附着物。附着在第1端17a的附着物成为扰乱原料气体G和从第1吹扫气体供给口17A供给的吹扫气体p1的流动的原因。原料气体G和从第1吹扫气体供给口17A供给的吹扫气体p1向生长空间K的供给状况的变化对SiC外延膜的成膜条件造成重大影响。
相对于此，当隔壁13具有第2吹扫气体供给口13A的情况下，第2原料气体G2直到到达第2吹扫气体供给口13A的附近为止向下方流动。因此，SiC的附着物附着于第2吹扫气体供给口13A的径向外侧的角部E1。在此，“径向外侧”是以原料气体供给管16的中心为轴时的径向外侧。第2吹扫气体供给口13A使SiC的附着物形成的位置与原料气体供给口16A远离。
附着在角部E1的附着物成为扰乱从第2吹扫气体供给口13A供给的吹扫气体p2的流动的原因。但是，从第2吹扫气体供给口13A供给的吹扫气体p2没有控制原料气体G的流动。因此，从第2吹扫气体供给口13A供给的吹扫气体p2向生长空间K的供给状况的变化不会对SiC外延膜的成膜条件造成重大影响。
如果SiC的附着物没有在原料气体供给口16A的附近形成，则SiC外延膜的生长条件稳定化。为了提高生产效率，SiC外延生长装置100难以每形成1枚膜就进行清扫。通过使SiC的附着物形成的位置与原料气体供给口16A远离，即使不进行清扫也能够抑制SiC外延膜的生长条件的变动。
第2吹扫气体供给口13A位于例如从第1吹扫气体供给口17A的外周起为0.5mm以上的外侧。在此，第2吹扫气体供给口13A与第1吹扫气体供给口17A的距离是沿以原料气体供给管16的中心为轴的径向，第1吹扫气体供给口17A的外周与第2吹扫气体供给口13A的中心的距离。通过第2吹扫气体供给口13A与第1吹扫气体供给口17A的外周远离，能够使SiC的附着物形成的位置从原料气体供给口16A远离。
从第2吹扫气体供给口13A供给的吹扫气体p2的流速比例如从第1吹扫气体供给口17A供给的吹扫气体p1的流速慢。从第2吹扫气体供给口13A供给的吹扫气体p2优选以0.1m/s以上且10.0m/s以下的流速向生长空间K供给，更优选以0.3m/s以上且3.0m/s以下的流速向生长空间K供给。如果从第2吹扫气体供给口13A供给的吹扫气体p2的流速快则会成为湍流的原因，如果慢则在第1端17a附近形成SiC的附着物的可能性提高。另外，从第2吹扫气体供给口13A供给的吹扫气体p2的供给量会增加，成为成本上升的原因。
优选第2吹扫气体供给口13A的直径比第1吹扫气体供给口17A的径向宽度大。这容易控制从第2吹扫气体供给口13A供给的吹扫气体p2的流速。
侧壁部14是围绕中心轴的周围的部分(参照图1)。中心轴是穿过SiC晶片W的中心沿z方向延伸的轴。图1所示侧壁部14具有第1部分14A、第2部分14B和第3部分14C。
第1部分14A位于比载置面20a所载置的SiC晶片W靠上方的位置。第1部分14A的内径比载置面20a的外径大一点。原料气体G沿着第1部分14A的内径，向SiC晶片W以层流供给。第2部分14B是将第1部分14A与第3部分14C之间连接的部分。第2部分14B向-z方向扩径。未反应的原料气体G等沿着第2部分14B向下方流动。第3部分14C位于比载置面20a所载置的SiC晶片W靠下方的位置。第3部分14C的内径比第1部分14A的内径大。第3部分14C具有第3孔10C。未反应的原料气体G等从第3孔10C排出。
底部15位于夹持顶棚部11和SiC晶片W的位置。底部15由例如不锈钢、铝合金、黄铜构成。底部15具有载置台20的支持轴贯穿的孔部15A。
(载置台)
载置台20具有用于载置SiC晶片W的载置面20a。载置台20具有支持体21和支持轴22。支持体21支持SiC晶片W。支持轴22从支持体21的中心向下方延伸。支持轴22与例如未图示的旋转机构连结。支持轴22通过旋转机构旋转，由此能够使支持体21旋转。在支持体21的内部纳入后述的第2加热器32。
(加热器)
加热器30具有第1加热器31和第2加热器32。第1加热器31沿周向包围侧壁部14的外周。第1加热器31沿着侧壁部14在z方向上延伸。
第2加热器32被纳入支持体21的内部。第1加热器31和第2加热器32可以使用公知产品。
如上所述，第1实施方式的SiC外延生长装置100抑制在原料气体供给口16A的附近形成SiC的附着物的情况。SiC的附着物成为扰乱原料气体G的流动的原因。例如，SiC的附着物未形成的状态和形成了的状态下，SiC外延膜的生长条件不同。第1实施方式的SiC外延生长装置100能够通过使SiC附着物形成的位置与原料气体供给口16A的附近远离，来抑制SiC外延膜的生长条件变动。并且，制作的SiC外延膜的再现性提高。
以上，对本发明的优选实施方式进行了详细说明，但本发明不限定于特定的实施方式，在专利请求保护的范围内所记载的本发明主旨的范围内，可以进行各种变形和变更。
(变形例1)
图4是变形例1的SiC外延生长装置101的截面图。变形例1的SiC外延生长装置101在不具有隔壁13和预处理室P这点上以及气体供给部42的形状不同这点上与图1所示SiC外延生长装置100不同。对于与图1所示SiC外延生长装置100相同的结构附带同一标记并省略说明。
图5是将变形例1的SiC外延生长装置101的气体供给部42的附近放大了的截面图。另外，图6是变形例1的SiC外延生长装置101的顶棚部11的从生长空间K侧观察的平面图。
气体供给部42具有原料气体供给管46、第1吹扫气体供给管47和第2吹扫气体供给管48。原料气体供给管46在第1端46a具有原料气体供给口46A，原料气体G在内部流动。第1吹扫气体供给管47在第1端47a具有第1吹扫气体供给口47A，吹扫气体p1在内部流动。第2吹扫气体供给管48在第1端48a具有第2吹扫气体供给口48A，吹扫气体p2在内部流动。
原料气体供给口46A、第1吹扫气体供给口47A和第2吹扫气体供给口48A为同心圆状。第1吹扫气体供给口47A是例如将原料气体供给口46A的外周连续包围的开口部。第2吹扫气体供给口48A是将第1吹扫气体供给口47A的外周连续包围的开口部。
在变形例1的SiC外延生长装置101中，从第2吹扫气体供给口48A供给的吹扫气体p2防止第2原料气体G2到达原料气体供给口46A的附近。因此，变形例1的SiC外延生长装置101与SiC外延生长装置100同样地能够抑制SiC外延膜的生长条件变动。
(变形例2)
图7是变形例2的SiC外延生长装置的隔壁13的从生长空间K侧观察的平面图。变形例2的SiC外延生长装置中，气体供给部52的结构与图1所示SiC外延生长装置100不同。对于与图1所示SiC外延生长装置100相同的结构附带同一标记并省略说明。
原料气体大体上分为Si系气体和C系气体。迄今为止对于从原料气体供给口供给的原料气体G的种类没有特别区别，原料气体供给口可以分为供给Si系气体的Si系气体供给口和供给C系气体的C系气体供给口。
变形例2的SiC外延生长装置具有Si系气体供给部53和C系气体供给部54。Si系气体供给部53具有Si系气体供给管55和第1吹扫气体供给管56。Si系气体供给管55的第1端是Si系气体供给口55A。第1吹扫气体供给管56的第1端是第1吹扫气体供给口56A。C系气体供给部54具有C系气体供给管57和第1吹扫气体供给管58。C系气体供给管57的第1端是C系气体供给口57A。第1吹扫气体供给管58的第1端是第1吹扫气体供给口58A。
第2吹扫气体供给口13A设置在Si系气体供给部53的周围。第2吹扫气体供给口13A防止从C系气体供给口57A供给的C系气体到达Si系气体供给口55A的附近。SiC的附着物是Si系气体和C系气体在原料气体供给口16A的附近分解并反应时生成的。若能防止C系气体到达Si系气体供给口55A的附近，则能够充分抑制SiC的附着物生成。因此，变形例2的SiC外延生长装置与SiC外延生长装置100同样地能够抑制SiC外延膜的生长条件变动。
再者，也可以是与变形例2相反，第2吹扫气体供给口13A不设置在Si系气体供给部53的周围，而是仅设置在C系气体供给部54的周围的结构。
Claims (7)
1.一种SiC外延生长装置，具备载置台和炉体，所述载置台用于载置SiC晶片，所述炉体遮盖所述载置台，并在内部具有生长空间，
所述炉体具备：
原料气体供给口，其位于与所述载置台相对的位置，向所述生长空间供给原料气体，
第1吹扫气体供给口，其包围所述原料气体供给口的周围，向所述生长空间供给吹扫气体，
第2吹扫气体供给口，其包围所述第1吹扫气体供给口的周围，向所述生长空间供给吹扫气体。
2.根据权利要求1所述的SiC外延生长装置，
从所述第2吹扫气体供给口供给的吹扫气体的流速比从所述第1吹扫气体供给口供给的吹扫气体的流速慢。
3.根据权利要求1或2所述的SiC外延生长装置，
所述第1吹扫气体供给口以10m/s以上且100m/s以下的流速向所述生长空间供给吹扫气体，
所述第2吹扫气体供给口以0.1m/s以上且10m/s以下的流速向所述生长空间供给吹扫气体。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的SiC外延生长装置，
所述第2吹扫气体供给口位于距离所述第1吹扫气体供给口的外周为0.5mm以上的外侧。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的SiC外延生长装置，
所述第1吹扫气体供给口连续地包围所述原料气体供给口的外周，
所述第2吹扫气体供给口散布在所述第1吹扫气体供给口的周围。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的SiC外延生长装置，
所述原料气体供给口是向所述生长空间供给原料气体的原料气体供给管的第1端，
第1吹扫气体供给口是向所述生长空间供给吹扫气体的第1吹扫气体供给管的第1端，
所述第2吹扫气体供给口是在将生长空间与预处理室隔开的隔壁上形成的贯穿孔。
7.根据权利要求1～6中任一项所述的SiC外延生长装置，
具有多个所述原料气体供给口，
多个所述原料气体供给口具有Si系气体供给口和C系气体供给口，
所述第2吹扫气体供给口位于所述Si系气体供给口的周围。
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Citations (7)
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|---|---|---|---|---|
| EP0228910A1 (en) * | 1985-12-28 | 1987-07-15 | Canon Kabushiki Kaisha | Apparatus for forming deposited film |
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| US4800173A (en) * | 1986-02-20 | 1989-01-24 | Canon Kabushiki Kaisha | Process for preparing Si or Ge epitaxial film using fluorine oxidant |
| JP2004288982A (ja) * | 2003-03-24 | 2004-10-14 | Tokyo Electron Ltd | 処理装置 |
| US20060021574A1 (en) * | 2004-08-02 | 2006-02-02 | Veeco Instruments Inc. | Multi-gas distribution injector for chemical vapor deposition reactors |
| CN103484829A (zh) * | 2013-09-29 | 2014-01-01 | 西安超码科技有限公司 | 一种管内化学气相沉积制备薄膜的方法及装置 |
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