DE2300021A1 - DEVICE FOR EPITACTIC DEPOSITION OF CRYSTALLINE MATERIAL, IN PARTICULAR SEMICONDUCTOR MATERIAL - Google Patents
DEVICE FOR EPITACTIC DEPOSITION OF CRYSTALLINE MATERIAL, IN PARTICULAR SEMICONDUCTOR MATERIALInfo
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Description
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VEB jäleirtromat Dresden, den 22.11.1972 VEB jäleirtromat Dresden, November 22nd, 1972
"Vorrichtung zum epitaktischen Abscheiden von kristallinem Material, insbesondere Halbleitermaterial" "Apparatus for the epitaxial deposition of crystalline material, especially semiconductor material "
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum epitaktischen Abscheiden von kristallinem Material» insbesondere Halbleitermaterial aus der Gasphase mit einer in einem Reaktionsrohr angeordneten, einen rechteckigen querschnitt aufweisenden &cheibenunterlase, die vorzugsweise mittelsThe invention relates to a device for the epitaxial deposition of crystalline material, in particular semiconductor material from the gas phase, with one in a reaction tube arranged, a rectangular cross-section having & disc lower bladder, which is preferably by means of
• 2 · 309847/1010• 2 · 309847/1010
Hochfrequenz energie beheizt wird* Dazu wird die Scheibenunterlage aus einem leitenden mit den Halbleiterscheiben nicht reagierenden Idaterial, vorzugsweise Graphit ausgebildet und im. v/ochs elf eld einer das Reaktionsrohr unl·- faussenden Induktionsspule angeordnet· Bei der Herstellung von kristallinen Schichten auf kristallinem Trägermaterial, insbesondere von dotierten oder undotierten Halbleiter schicht en auf ein- oder polykristallinen Halbleiterscheiben! werden bezüglich der Gleichmäßigkeit der Dicke und des spezifischen elektrischen iViderstandes hohe Forderungen gestellt. Um diese Parameter an allen in einer Charge au beschichtenden Halbleiterscheiben einzuhalten, müssen die Abscheidung sbedingungen in dem mit Halbleiterscheiben zu belegenden Bereich der Scheibenunterlage gleich gehalten werden. Aus ökonomischen Gründen geht das Bestreben dahin, durch die Vergrößerung der Fläche, in der annähernd gleiche Abscheidungsbedingungen herrschen, die Chargenstückzahl zu erhöhen«High-frequency energy is heated * For this purpose, the target pad formed from a conductive material which does not react with the semiconductor wafers, preferably graphite and in. v / ochs eleven eld one the reaction tube unl - faussenden induction coil arranged When producing crystalline layers on crystalline carrier material, in particular doped or undoped semiconductor layers on monocrystalline or polycrystalline Semiconductor wafers! are related to the uniformity of thickness and specific electrical iViderstandes made high demands. To these parameters at all in one batch au coating To adhere to semiconductor wafers, the deposition conditions in the one with semiconductor wafers must be met occupying area of the target pad are kept the same. For economic reasons, the aim is to by increasing the area in which approximately the same deposition conditions prevail, the number of batches to increase "
Zur Lösung dieses Problems sind Vorrichtungen bekannt», die neben Maßnahmen die den Verarmungserscheinungen des fieaktionsgaseo entgegenwirken, Mittel aufweisen, die eine gleichmäßige iCemperaturverteilung auf der zu belegenden Heizerfläche, bzw. auf den zu beschichtenden Halbleiterscheiben gewahrleisten.To solve this problem, devices are known, which, in addition to measures to reduce the impoverishment of the fieaktionsgaseo counteract, have means that have a even temperature distribution on the to be covered Ensure heater surface or on the semiconductor wafers to be coated.
So sind Vorrichtungen bekannt, bei denen die Scheibenunterlage in einem weite stgehend rechteckigen oder rundenDevices are known in which the disk base is continuously rectangular or round in a wide area
- 3' -309847/1010- 3 '-309847/1010
iteaktionsrohr angeordnet ist.iteaktionsrohr is arranged.
Die induktiv beheizbare Scheibenunterlage waist einen rechteckigen ^aerschnitt auf. Zur Verbesserung der Teiopöraturvertoilunn; ist die Scheibenunterlage so Gestaltet, daß die zu beschichtenden Halbleiterscheiben nur im peripheren Bereich auf der ocheibenunterlage aufliegen» Dadurch ist im Iiandbereich neben der Wärmeübertragung duroh iär me strahlung auch Wärmeübertragung durch Wärmeleitung möglich« Das auf der Soheibenunterlage in den Randzonen auftretende ieniperatursefälle wird dadurch ausgeglichen. Nachteilig wirkt sich bei dieser Vorrichtung aus, daß es nicht möglich ist mehrere Keinen au beschichtender Halbleiterscheiben nebeneinander anzuordnen, da dann die i'eo— peraturverteilung nicht mehr isotherm gestaltet werden kann. Ein weiterer Nachteil dieser Vorrichtung besteht darin» daß größere Wärmeverluste dadurch auftreten, daß die ϊ/ärmeübertragung vorwiegend durch Wärmestrahlung erfolgt. The inductively heated target pad gives you a waist rectangular section on. To improve the Teiopöraturvertoilunn; is the target pad designed so that the semiconductor wafers to be coated only rest on the wafer support in the peripheral area is in the area next to the heat transfer duroh Thermal radiation also allows heat transfer through thermal conduction «That on the sole plate in the edge zones Any occurrences of ambient temperature will be compensated for. A disadvantage of this device is that it It is not possible to arrange several semiconductor wafers that are to be coated next to one another, since then the i'eo— temperature distribution can no longer be designed isothermally can. Another disadvantage of this device is that greater heat losses occur because the ϊ / heat transfer occurs mainly through thermal radiation.
weiterhin ist eine Vorrichtung bekannt, bei der eine als Scheibenunterläge ausgebildete 2rennwand den Reaktionsraum vom Heizerraum trennt» Der Heizer ist unmittelbar unter der I'rennv/and angeordnet und beheizt diese durch Wärmeleitung und iiärmestrahlung.Furthermore, a device is known in which a dividing wall designed as disk supports separates the reaction space from the heater space. The heater is immediate arranged under the separator and heated it through Thermal conduction and thermal radiation.
Zur Steigerung der Warmeausbeute und zur Verbesserung der Seiaperaturverteilung auf der 3cheibenunterlage ist dar iieizerrauBi als ^Reflektor ausgebildet.To increase the heat yield and improve it is the distribution of the sieve temperature on the 3-disc base dar iieizerrauBi designed as a ^ reflector.
309847/1010 « 4 „309847/1010 "4"
Ungünstig auf eine gleichmäßige V/ärmeverteilung wirkt eich bei dieser Vorrichtung aus, da'J die Wärme strahlung, die vom. .Reflektor kommt, im wesentlichen nur den Heizer trifft und somit eine Gesaiatsrhöhung der !Temperatur bewirkt, aber nicht unmittelbar auf eine bessere isotherme !'eaperaturverteilung auf der Seheibenuntsrlage üLnfluß nimmt.Has an unfavorable effect on an even distribution of heat calibrate with this device that the heat radiation, the ones from. .Reflector comes, essentially just the heater hits and thus causes an overall increase in the! temperature, but not directly on a better isothermal! takes.
Sin weiterer Nachteil ergibt sich daraus, daß der reflektierende Belag unmittelbar im Heizerraum angeordnet ist und somit eine Beeinflussung der epitaktisch wachsenden Schicht nicht ausgeschlossen werden kann.A further disadvantage arises from the fact that the reflective covering is arranged directly in the boiler room and thus influencing the epitaxially growing layer cannot be ruled out.
Zweck der Erfindung ist es, die Anzahl der in einer Ohcirge epitaktisch zu beschichtenden Halbleiterscheiben bei geringerem Energieaufwand wesentlich zu erhöhen.The purpose of the invention is to determine the number of in a Ohcirge To increase epitaxially to be coated semiconductor wafers with lower energy consumption significantly.
libr läcfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum epi taktischen Abscheiden von kristallinem Material, insbesondere Halbleitermaterial aus der Gasphase mit einer in einem aus Quarzglas bestehenden .Reaktionsrohr angeordneten einen rechteckigen querschnitt aufweisenden Scheibenunterlage zu schaffen, die vorzugsweise mit lochfrequenzenergie beheizt wird und eine nahezu isotherme iesipera— turverteilung über der .öcheibenunterlage aufweist. The object of the invention is to create a device for the epi-tactical deposition of crystalline material, in particular semiconductor material from the gas phase, with a disk support arranged in a reaction tube made of quartz glass and having a rectangular cross-section, which is preferably heated with hole-frequency energy and is almost isothermal has a circular distribution over the window support.
Erfindungsgeaäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß Bereiche der äußeren Reaktionsrohroberfläche, mit einen an sich bekannten VJär nie strahlen reflektierenden Belag vorsehen sind, welcher auf dem v^Jrbionsx'ohroborteil angeordnet ist,According to the invention, the object is achieved in that areas the outer reaction tube surface, with one on known VJär never use a reflective surface are, which is arranged on the v ^ Jrbionsx'ohroborteil,
30 98 47/1010 _ K _30 98 47/1010 _ K _
der die liandzonen der Soheibenunterlage umschließt und der sich wenigstens über die Länge der Scheibenunterläge erstreckt. which encloses the land zones of the Soheibenunterlage and the extends at least over the length of the disk supports.
Damit wird erreicht, daß die Handbereiche der Scheibenunterlage, die sonst einem Semperaturabfall unterliegen, durch die reflektierte Wärmestrahlung auf ein gleichmäßig verteiltes iitemperaturniveau angehoben werden» Gleichzeitig tritt durch die ßeflektion der Wärmestrahlung ein jäiergiegewinn auf, der durch die Vergrößerung der zu belegenden Scheibenunterlage im Sinne der Erfindung genutzt v/erden kann.This ensures that the hand areas of the target pad, which are otherwise subject to a drop in temperature, due to the reflected thermal radiation on a uniform basis distributed temperature level can be raised »at the same time there is a gain in energy due to the reflection of the thermal radiation on, which can be used in the sense of the invention by enlarging the pane underlay to be covered.
ü'ine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, daß die tfärme strahlen reflektierenden Beläge auf der der besiegbaren Fläche der Scheibenunterlage entgegengesetzten äußeren ßeaktionsrohroberf lache ineinander übergehen. Mit dieser vorteilhaften Ausbildung wird ohne wesentliche Störung der durch die Erfindung erzielten isothermen Sem— peraturverteilung über der Scheibenunterlage eine bessere Ausnutzung der Wärmeenergie erreicht« Zweckmäßigerweise wird die reflektierende Schicht zur Erzielung eines hohen Reflektionsgrades und zur Erhöhung der .ViderStandsfähigkeit als dünne Goldschicht ausgeführt, die zur Unterdrückung der Vi/irbeIstrombildung in Längsrichtung des .Reaktionsrohres mehrfach quer unterbrochen ist«An advantageous embodiment of the invention provides that the heat radiating reflective coatings on the opposed to the defeatable surface of the target base outer reaction tube surface merge into one another. With this advantageous design, the isothermal semi- temperature distribution over the pane underlay a better utilization of the thermal energy achieved « The reflective layer is expediently used to achieve a high degree of reflection and to increase the .Resistance designed as a thin gold layer, the to suppress the formation of transient currents in the longitudinal direction of the .reaction tube is interrupted several times across "
Die Erfindung wird nnbaivi eines Ausführungsbeispieles näher erläutert. In der Zeichnung zeigernThe invention is explained in more detail in an exemplary embodiment explained. Point in the drawing
KLg. 1 t Bine Vorrichtung nach der Erfindung im Schnitt, sc~*ematisch dargestelltKLg. 1 t Bine device according to the invention in section, schematically shown
309847/1010 _ , _309847/1010 _, _
3?ig# 2 ι Sine Vorrichtung nach der Srfindung perspektivisch gezeichnet und aufgebrochen 3? Ig # 2 ι your device after the invention drawn in perspective and broken open
Fig. 3 t Eine graphische Darstellung des ICemperaturverlaufes über der Scheibenunterlage, Fig. 3 is a graphical representation of the temperature curve above the target pad,
In der Fig. 1 ist ein ,querschnitt durch eine Vorrichtung ■ zum epitalcbisehen Abscheiden von Halbleitermaterial aus der Gasphase dargestellt» Sie besteht aus dem Reaktionsrohr 1, das aus 3tromungstechnisehen Gesichtspunkten dem Querschnitt der rechteckig ausgeführten Scheibenunterlage 2 angepaßt ist. Jedoch wäre auch eine Ausführung des Keak— tionsrohres Diit rundem querschnitt möglich. Me Scheiben· unterlage 2 wird aibtels liochfrequenzenergie aufgeheizt» die von der Induktionsspule 3 abgestrahlt wird." Auf der Scheibenunterlage 2t die zumeist aus elektrisch sehr gut leitendem ßeinstgraphit gefertigt ist, sind die au beschichtenden Halbleiterscheiben 4 in mehreren Reihen nebeneinander angeordnet« LIe Wärmeübertragung von der Schei— benunterlage 2 auf die Halbleiterscheiben 4- erfolgt durch Wärmeleitung und Wärmestrahlung· Die Bedingungen dafür sind über die gesamte Breite der Scheibenunterlage 2 die gleichen, so daß die i'emperaturverteilung auf der öcheibenunterlage 2 maßgebend für die '2eTsperaturverteilung auf den Halbleiterscheiben 4 ist.1 shows a cross-section through a device for epitalizing deposition of semiconductor material from the gas phase. It consists of the reaction tube 1, which is adapted to the cross-section of the rectangular disk support 2 from a flow technology point of view. However, a design of the reaction tube with a round cross-section would also be possible. Me discs · pad is aibtels liochfrequenzenergie heated 2 »radiated from the induction coil 3". On the slice support 2 t which is usually made of highly electrically conductive ßeinstgraphit, the au semiconductor wafers coated 4 are arranged in several rows next to each other "Lie heat transfer from The conditions for this are the same over the entire width of the wafer base 2, so that the temperature distribution on the wafer base 2 is decisive for the temperature distribution on the semiconductor wafers 4 .
309847/1010 ~7~ 309847/1010 ~ 7 ~
Das Reaktionsrohr 1 ist von einen v/eiteren der Kiihlwassorleitung dienenden iiohr 5 uneben. Auf der äußeren Oberfläche des Hoaktionsrohres 1 ist ein Jär&o strahlen reflektierender iSelag 6 aufgebracht, der aus einer GoIdauflage besteht. Der Belag 6 ist so angeordnet;, da3 er die liandzonon 7 der ocheibenuntorlage 2 umfasst. Dabei kann der I3elag 6 die bolegbar© Oberfläche 8 der Jcheibenunterlage 2 und die der belegbareii Oberfläche 8 entgogen-.gesetzt befindliche Oberfläche 9 u.m etwa 15 ϊΜ- überdecken. in der länge überragt der Belag 6 die 8caeibenunterlabe 2 etv/a 10—30 0^ auf jeder Seite. Zur Voroeidun^ der i/irbelstrosibildung die den Belag 6 zerstören kann, ist dieser in Abständen von ca.100 ma quer zu seiner Läng sau sdelinung durch Fugen 10 getrennt. .Diese irennmc ist in der lic 2 gab au erkennen. In dieser Barste llung wurde auf eine Abbildung der Induktionssxjule 3 zur besseren ./iedergabe des ■Vär as strahlen reflektierenden Belage s 6 ver sichtet».The reaction tube 1 is uneven from a further tube 5 serving the cooling water line. On the outer surface of the action tube 1, a jar & o rays reflecting iSelag 6 is applied, which consists of a gold layer. The covering 6 is arranged in such a way that it encompasses the horizontal zone 7 of the ocheibenuntorlage 2. In this case, the layer 6 can cover the collapsible surface 8 of the pane support 2 and the surface 9 that is opposite to the occupable surface 8 by about 15 ° . The length of the covering 6 protrudes beyond the 8caeibenunterlabe 2 etv / a 10-30 0 ^ on each side. To prevent the formation of eddy currents, which can destroy the covering 6, it is separated by joints 10 at intervals of about 100 ma across its longitudinal line. .This irennmc is seen in the au lic 2 was. In this figure, a picture of the induction tube 3 was seen to better reproduce the ■ Väras ray-reflecting covering 6 ».
In Sig· 3 ist der '.reaperäturverlauf über der ocheibenunt or läse 2 dargestellt. Die .Kurve 11 gib* den Teaperaturverlauf über der £Jcheibenunfcerlage 2 an, wenn die Maßnahme nach der Erfindung; nicht angewandt v/ird« Die Kurve 12 da-QeGQH stellt den ieiaperaturve-rlauf dar, wenn die Vorrichten'/; genäß dor ^irfindung ausgebildet ist. Der üJemperaturabfall über den iiandzonen der Scheibenunterlage 2 in deren vtuerausdehnung xvird durch die Heflektion der von der Scheibonunterlage 2 ausgehenden Jarmestrahlung am Belag 6 kom-The course of the reaction is shown in Sig · 3 above the ocheibenunt or läse 2. The curve 11 gives * the temperature curve over the £ Jcheibenunfcerlage 2, if the measure according to the invention; not used v / ird «The curve 12 da-QeGQH represents the course of the temperature when the devices'/; is trained according to the invention. The drop in temperature over the edge zones of the disc base 2 in the extent of its door extension is caused by the yeast radiation of the thermal radiation emanating from the disc base 2 on the base 6.
M ο M o
309847/1010309847/1010
pausiert. Das Kiveau der Temperatur kann mit geringerer HF-Heizleistung erreicht werden, wenn nach einer Weiterbildung der Erfindung die, die Bandzonen 7 umfassenden Wärmestrahlen reflektierenden Beläge 6 auf der Seite des .Reaktionsrohr s 1 ineinander übergehen, die der Oberfläche 9 der Scheibenunterlage 2 zugeordnet ist. Dabei wird das in der Kurve 12 wiedergesehene !!temperatur« profil im wesentlichen beibehalten» Das in der Fig. 3 angegebene Maß "b stellt die "belegbare Heizerbreite dar. Biese ist bei der Vorrichtung nach der !^findung wesentlich breiter·paused. The level of the temperature can be achieved with a lower HF heating power if, according to a further development of the invention, the coverings 6, which reflect the band zones 7, merge into one another on the side of the reaction tube 1 that is assigned to the surface 9 of the pane base 2. The temperature profile shown in curve 12 is essentially retained. The dimension "b" shown in FIG. 3 represents the "verifiable heater width".
3098^7/10103098 ^ 7/1010
Claims (1)
Applications Claiming Priority (1)
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| DD162824A DD96852A1 (en) | 1972-05-09 | 1972-05-09 |
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| DE2300021A Pending DE2300021A1 (en) | 1972-05-09 | 1973-01-02 | DEVICE FOR EPITACTIC DEPOSITION OF CRYSTALLINE MATERIAL, IN PARTICULAR SEMICONDUCTOR MATERIAL |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3525870A1 (en) * | 1984-07-19 | 1986-01-23 | LPE S.p.A., Ospiate di Bollate, Mailand/Milano | Epitaxical reactor |
Families Citing this family (1)
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|---|---|---|---|---|
| GB2136937A (en) * | 1983-03-18 | 1984-09-26 | Philips Electronic Associated | A furnace for rapidly heating semiconductor bodies |
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- 1972-05-09 DD DD162824A patent/DD96852A1/xx unknown
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- 1973-03-08 FR FR7308398A patent/FR2183678A1/en active Granted
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3525870A1 (en) * | 1984-07-19 | 1986-01-23 | LPE S.p.A., Ospiate di Bollate, Mailand/Milano | Epitaxical reactor |
Also Published As
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| DD96852A1 (en) | 1973-04-12 |
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