CS216389B1 - Depoziční komora na' přípravu epitaxních vrstev AIIIBV látek z plynné fáze transportními metodami - Google Patents

Abstract

Depoziční komora podle vynálezu na přípravu epitaxních vrstev AIIIBV látek z plynné fáze transportní metodou je vyhřívána odporovým ohřevem a obsahuje uvnitř ochranný plášt s přívody aktivní složky, přídavného plynu a dotační látky. Ve spodní části ochranného pláště je umístěn zásobník s vývodem, směřujícím ke vstupu přídavného plynu a dotační látky. Podložky z AIIIBV látek jsou umístěny kolmo na osu pláště v bezprostřední blízkosti vrchu komory a jsou vyhřívány čelně i z boku.

Description

Vynález ee týká us-iořádání denoziční komory na přípravu epitaxních vrstev AIIIBV látek transportními metodami, která umožňuje dokonalou homogenizaci plynné směsi, vyhřívání podložek u obou Sel a zkrácení cesty plynných složek k podložkám.

Pro přípravu řady polovodičových prvků se používá epitaxních vratev AIIIBV látek, íezi nejrozšířenKjří způsoby jejich přípravy patří chemická transportní metody z plynné fáze, při kterých ee aktivní aložkou plsobí na zdroj materiálu zn teploty T^, Po smíchání zplodin reakce s přídavným plynem a dotační látkou se >měs plynů vede na podložky zahřáté na teplotu Tg Tg), dochází k depozici epitaxní vrstvy AIIIBV, Elektrické parametry epitaxní vrstvy ee podle notřeby řídí změnou přídavku dotační látky.

Příprava epitaxních vrstev ae provádí v depozičním zařízení. Jeho hlavní součástí jedepoziční komora, vytápěná obvykle odporovým ohřevem. Jednotlivé typy komor popisované v literatuře mají v podstatě stejné uspořádání a podle polohy komory je lze rozdělit na typ horizontální a vertikální. V obou přípsdeoh je základem komory ampule, vyhřívaná obvykle dvouzónovou odporovou pecí. K přední části horizontálního typu nebo k dolní části u vertikálního typu jsou připojeny přívody aktivní složky, přívod přídavného plynu a dotační látky. Vývod přídavného plynu a dotační látky zasahuje na zásobník ve eměru toku plynu. Uvnitř ampule je umístěn zdroj materiálu. V zadní části u horizontálního typu nebo ve spodní části u vertikálního typu jsou umístěny podložky. Jejich poloha je nejčastěji kolmá na osu komory. Komory jsou ukončeny uzávěrem s přípojem na odtah.

Vlastní procee probíhající uvnitř komory lze rozdělit do tří fází. První fáze probíhá v zóně sycení, ve které je umístěn zásobník zdroje materiálu. Na zdroj se přivádí při teplotě T^ plynná aktivní složka a tím dochází k reakoi. Druhá fáze probíhá v zóně směšování, kde se produkty reakce, vycházející ze zásobníku směrem k podložkám,' mísí s přídavným plynem a a dotační látkou. Třetí fáze probíhá v zóně depozice, kde při teplotě Tg Sást plynné fáze zkondenzuje a vyloučí ee na podložce ve formě epitaxní vrstvy.

Zbytek zplodin reakce se při průchodu chladnějším koncem komory zčásti usadí na její stěně a plynný zbytek ee odvede do odtahu.

Základní podmínkou úspěšné depozice je, aby epitaxní vrstva vznikala na podložce stejnoměrně a rozložení dotační příraěay bylo po oelé ploše homogenní. Toho lze dósíci za předpokladu, že plynná fáze směřující k podložce má homogenní složení a její proud je laminární a podložka je stejnoměrně prohřátá, tj. gradient teploty od krajů ke středu je zanedbatelně malý, v ideálním případě nulový.

Nevýhodou stávajících depozičních komor je, že směšovací zóna je za zónou sycení. Aby došlo k dokonalému promísení plynné fáze a současně k zachování laminárního proudění, musí být směšovací zóna dostatečně dlouhá (běžně řádově 10”! m). Protože ao však v závislosti na vzdálenosti zdroje od podložky nekontrolovatelně mění složení plynné fáze, má každé prodloužení směšovací zóny za následek zhoršení kontroly depozičního procesu. Další nevýhodou jo, že podložky, uložené na držácích a umístěné jak u horizontálního,

216 389 tak i u vertikálního typu převážně kolmo na směr proudění plynné fáze, jsou vyhřívány sálavým teplem z boků. Tímto ohřevem vzniká v podložkách od kraje ke středu gradient teploty, který je tím větší, čím větší je průměr podložky. Úpravou sklonu podložky lze sice tento negativní jev částečně eliminovat, vyžaduje to však úpravu podélného gradientu teploty elektrické odporové pece, a to tak, aby byl sladěn s danou rychlostí proudění plynné fáze v komoře, což je značně obtížné a nákladné.

Uvedené nevýhody odstraňuje konstrukce depoziční komory podle vynálezu, jejíž podstatou je, že uvnitř komory je uložen ochranný plást s přívody aktivní složky, přídavného plynu a dotašní látky, v je/iož spodní části je umístěn zásobník s vývodem, směřující ke vstupu přídavného plynu a dotační látky, přičemž v horní části, končící v bezprostřední blízkosti vrchu komory, jsou umístěny kolmo na osu pláště podložky z AIIIBV látek, vyhřívané čelně i z boku.

Vyšší účinek proti známému stavu techniky je spatřován v kompaktnosti depoziční komory o malém objemu, kde je možno vyhřívat podložky z boků a obou čel jednoduchou odpoΛ rovou pecí, přičemž je dosaženo dokonalé homogenizace a zkrácení cesty plynné směsi k podložkám. Tím je zaručeno homogenní ukládání vrstev o požadovaných parametrech na podložkách o průměru až 7,5 . 10“ m (plocha 4 . 10“ m ), a to ve více pozicích.

Podložky umístěné kolmo na tok plynné fáze mohou být vyhřívány odporovým ohřevem jak z boků, tak i ze strany obrácené k zatavené částí komory. Vzhledem k malé vzdálenosti podložek od sytící zóny (řádově 10” m) je i čelní strana vyhřívána- sálavým teplem, vycházejícím z této zóny. Prohřívání podložek z boků i z obou čel má za následek, že i o o při relativně velkýoh průměrech podložek (5 . 10“ až 7,5 . 10” m) je příčný gradient teploty zanédbatelný a nárůst dotace epitaxní vrstvy je homogenní.

Umístěním zásobníku a podložek do ochranného pláště umožňuje, aby byly neustále oplachovány proudem přídavného plynu přiváděným přívodem. Při otevření komory jsou tak ochráněny před stykem se vzduchem a znečištěnými odpadními produkty reakce, usazenými na stěně komory. Protože v komoře podle vynálezu jsou chemicky aktivní čela podložek obrácená směrem dolů k zásobníku, zmenšuje se pravděpodobnost jejich znečištění prachem na minimum.

Výhodou depoziční komory podle vynálezu je kompaktnost, malý objem a jednoduchá konstrukce, která umožňuje vyhřívání podložek z boků i obou čel relativně jednoduchou odporovou pecí, umožňuje dokonalou homogenizaci plynné směsi a zkrácení cesty k podložkám, což zaručuje homogenní ukládání vrstev o požadovaných parametrech na podložkách o průměru až 7,5 · 10 m (plocha 4 . 10 m ), a to i ve více pozicích.

Konstrukce depoziční komory na přípravu epitaxníeh vrstev podle vynálezu bude dále popsána se zřetelem k připojenému vyobrazení, znázorňujícímu depoziční komoru.

V komoře 1 je zabudován ochranný plášt 2, v jehož spodní části js přívod aktivní

216 3B9 složky £ a přívod přídavného plynu a dotační látky 2· Uvnitř ochranného pláště £ v dolní části umístěn zásobník 6 zdroje materiálu a v horní části podložky 8. Aktivní složka je vedena do zásobníku 6 zdroje materiálu. Odtud plynné zplodiny vycházejí vývodem £ směrem pod zásobník proti proudu přídavného plynu a dotační látky směřují vzhůru k podložkám 8. V relativně malém prostoru pod zásobníkem v zóně směšování doohází při styku dvou proudů opačného směru při rychlosti řádově 10 m/s k silnému turbulentnímu proudění a tím k dokonalému promísení plynů, což dovoluje zkrácení směšovací zóny II na —2

2.10 ni a méně. Dokonale zhomogenizovaná plynné fáze je pak vedena mezi stěnou zásobníku 6 a pláště 2 ůo dspozičního prostoru III. kde se proudění plynů zpomalí na rychlost —3 řádově 10“ m/s a změní opět na laminární.

Přemístění směšovací zóny II před zónou sycení £ umožňuje umístit podložky, které jsou upevněny v horní otevřené části pláště, k čící těsně pod zataveným vrchem komory, blíže k sytioí zóně I, takže vzdálenost zásobrχκ od. podložek činí řádově jen 10“^ m. Tímto uspořádáním se zkrátí vzdálenost, kterou mus nlynná fáze urazit k podložkám, oproti dosud používaným systémům komor o 1 řád. Tí <s 'menší pravděpodobnost změny složení plynné fáze a zlepší se kontrola depozice.

Umíetění zdroje a podložky systémem spodek - vrch do ochranného pláště, kterým prochází neustále proud přídavného plynu, chrání zdroj i podložky před stykem se vzduchem, odpadními produkty, zachycenými na stěnách komory, usazováním prachu a umožňuje jednoduchou a rychlou výměnu podložek.

Claims (1)

1. Depoziční komora na přípravu epitaxních vrstev AIIIBV látek z plynné fáze transport· nimi metodami, vyznačující se tím, že uvnitř komory (l) je uložen ochranný plášt (3) s přívody aktivní složky (4), přídavného plynu a dotační látky (5), v jehož spodní části je uložen zásobník (6) s vývodem ,(7), směřující ke vstupu přídavného plynu a dotační látky (5), přičemž v horní části, končící v bezprostřední blízkosti vrchu komory (l), jsou umístěny kolmo na osu pláště (3) podložky (θ) z AIIIBV látek, vyhřívané.čelně i z boku.