DE3634130A1 - DEVICE AND METHOD FOR CHEMICAL VAPOR DEPOSITION - Google Patents
DEVICE AND METHOD FOR CHEMICAL VAPOR DEPOSITIONInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich allgemein auf das chemische Aufdampfen oder die chemische Dampfabscheidung von Materialien auf ein Substrat und insbesondere auf die Anwendung einer axial symmetrischen Gasströmung zwecks Verbesserung der Abscheidung eines von dem Gas getragenen Materials auf ein Substrat.The invention relates generally to the chemical Evaporation or chemical vapor deposition of materials on a substrate and in particular on the application an axially symmetrical gas flow for the purpose of improvement the deposition of a material carried by the gas on a substrate.
Auf dem Gebiet der chemischen Abscheidung eines Materials auf ein Substrat ist es bekannt, einen Suszeptor oder eine Aufnahmeeinrichtung in einem abgeschlossenen Behälter vorzusehen, der typischerweise eine Vielzahl von Substraten trägt. In der Nähe der Aufnahmeeinrichtung wird in den Behälter ein Trägergas, das die auf dem Substrat abzuscheidenden oder niederzuschlagenden Atome in Gasform enthält, eingeführt. Die Gasströmung, die durch die Geometrie des Behälters und der Aufnahmeeinrichtung bestimmt ist, wird im allgemeinen gezwungen, parallel zu den Substraten zu fließen. Aufgrund einer Kombination von Transport und chemischer Reaktion haften die Atome des Abscheidematerials bei hohen Temperaturen an den Substratoberflächen und bilden die gewünschte Niederschlagsschicht. Diese Abscheidetechnik hat sich in der Vergangenheit als zufriedenstellend erwiesen, doch als größere Materialvolumina benötigt und Materialien von höherer Qualität verlangt wurden, wurden die Grenzen dieser Technik erreicht. Die Abscheidetechnik hat vier Probleme. Das erste Problem besteht darin, daß sich durch die Abscheidung des Materials auf die Oberfläche die Konzentration des Abscheidematerials in dem Trägergas ändert, wenn das Gas über die Oberfläche des Substrats und der Aufnahmevorrichtung strömt. Demzufolge findet man über die Länge der Aufnahmevorrichtung und auch über die Länge eines jeden Substrats eine unterschiedliche Wuchsrate der Materialschicht. Das zweite Problem besteht darin, daß in den großen, für die Abscheidung benutzten Reaktionsbehältern neues Abscheidematerial über verhältnismäßig lange Strecken hinweg transportiert werden muß, wenn das Abscheidematerial in der Abscheideregion erschöpft ist. Diese vom Transport gesteuerte Abscheidung begrenzt die Rate oder Geschwindigkeit, mit welcher die Abscheidung oder das Aufdampfen stattfinden kann und steht daher in Beziehung zu den Herstellungskosten der Materialien, z. B. in dem epitaxialen Prozess. Ein drittes Problem wird gewöhnlich als Selbstdotierung (autodoping) bezeichnet. Beim Vorgang der Selbstdotierung können Fremdatome aus dem hoch dotierten Substrat aus der Substratoberfläche gelöst und über die Gasphase in die schwächer dotierte Materialschicht, die abgeschieden wird, eingebracht werden. Bisher mußten spezielle Schritte unternommen werden, um die Selbstdotierung zu verringern, wie z. B. das Aufbringen eines gesonderten Überzuges auf die Rückseite des Substrats. Ein weiteres Problem ist schließlich die Verunreinigung mit Partikeln (particulate contamination). Mit wachsenden Kammern für die chemische Dampfabscheidung nahm der Flächeninhalt der Kammerwand zu. Unerwünschte Abscheidungen, die sich auf diesen Wänden bilden, stellen Quellen für Partikel dar, die unbeabsichtigt in das Abscheidematerial eingebracht werden können.In the field of chemical deposition of a material on a substrate it is known, a susceptor or a receiving device to be provided in a closed container, the typically carries a variety of substrates. In the Close to the pick-up device is in the container Carrier gas that is to be deposited on the substrate or contains atoms to be deposited in gaseous form. The gas flow caused by the geometry of the container and the receiving device is determined, in general forced to flow parallel to the substrates. Because of a combination of transportation and chemical The atoms of the deposition material stick at high reaction Temperatures on the substrate surfaces and form the desired precipitation layer. This separation technique has proven satisfactory in the past, but needed as larger volumes of material and Higher quality materials have been requested reached the limits of this technique. The separation technology has four problems. The first problem is that by depositing the material on the surface the concentration of the deposition material in the carrier gas changes when the gas over the surface of the substrate and of the receiving device flows. Accordingly, one finds over the length of the cradle and also over the length a different growth rate of each substrate Material layer. The second problem is that in the large reaction vessels used for the separation new separation material over a relatively long time Routes must be transported when the separation material is exhausted in the separation region. These deposition controlled by transport limits the rate or speed at which the deposition or the evaporation can take place and is therefore related at the cost of manufacturing the materials, e.g. B. in the epitaxial process. A third problem will arise usually referred to as self-doping (autodoping). In the process of self-doping, foreign atoms can escape the highly doped substrate from the substrate surface solved and over the gas phase in the less doped Layer of material that is deposited can be introduced. So far, special steps have had to be taken to reduce self-doping, e.g. B. the application a separate cover on the back of the Substrate. Another problem is pollution with particles (particulate contamination). With growing chambers for chemical vapor deposition the area of the chamber wall too. Unwanted deposits, that form on these walls Sources for particles that are inadvertently in the deposition material can be introduced.
Es bestand daher ein Bedürfnis für eine Technik der Dampfabscheidung oder des Aufdampfens, bei der die Wuchsrate des auf das Substrat abgeschiedenen Materials über die ganze Fläche des Substrats überaus gleichmäßig ist, bei der die Wuchsrate des abgeschiedenen Materials vergrößert werden kann, bei der die Selbstdotierung des abgeschiedenen Materials ohne zusätzliche Verfahrensschritte verhindert werden kann und bei der die Verunreinigung mit Partikeln vermindert werden kann.There was therefore a need for a vapor deposition technique or vapor deposition at which the growth rate of the material deposited on the substrate via the entire surface of the substrate is extremely uniform which increases the growth rate of the deposited material can be the self-doping of the deposited Prevents material without additional process steps can be and where the contamination with particles can be reduced.
Demgemäß besteht ein Ziel der Erfindung darin, ein Verfahren und eine Vorrichtung für eine verbesserte chemische Dampfabscheidung eines Materials auf ein Substrat zu schaffen.Accordingly, an object of the invention is a method and an apparatus for improved chemical Vapor deposition of a material to create a substrate.
Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Bewirken einer verbesserten chemischen Dampfabscheidung von Materialien zu schaffen, bei denen die Konzentration des Abscheidematerials im Trägergas über die gesamte Fläche des Substrats im wesentlichen gleichmäßig ist.Another object of the invention is a method and an apparatus for effecting an improved one to create chemical vapor deposition of materials where the concentration of the separation material in the carrier gas over the entire surface of the substrate is substantially uniform.
Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, eine chemische Dampfabscheidung eines Materials auf ein Substrat zu erreichen, bei der das Substrat und die Strömung des Trägergases eine axiale Symmetrie aufweisen.Another object of the invention is to provide a chemical vapor deposition of a material on a substrate to achieve, in which the substrate and the flow of the Carrier gas have an axial symmetry.
Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, eine chemische Dampfabscheidung eines Materials auf ein Substrat bereitzustellen, die von einer Staupunkt-Strömung des Trägergases Gebrauch macht. Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, eine gleichmäßige Strömung von Dampf direkt gegen ein Substrat zum Zwecke der chemischen Dampfabscheidung von Materialien, die im Dampf enthalten sind oder von diesem getragen werden, zu schaffen.Another object of the invention is to provide a chemical vapor deposition of a material on a substrate provide by a stagnation point flow makes use of the carrier gas. Another object of the invention is a steady flow of Steam directly against a substrate for chemical purposes Vapor separation of materials contained in the steam are or are borne by it.
Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, in einer Reaktionskammer für den Wuchs durch chemisches Aufdampfen eine gleichmäßige axial symmetrische Gasströmung gegen ein kreisförmiges Substrat dadurch bereitzustellen, daß eine Vielzahl von Öffnungen vorgesehen wird, durch welche das Trägergas mit dem Abscheidematerial hindurchgehen kann.Another object of the invention is to provide a Reaction chamber for growth by chemical vapor deposition a uniform axially symmetrical gas flow against one provide circular substrate in that a A plurality of openings is provided through which the Carrier gas can pass through with the separating material.
Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, gleichmäßige Wuchsraten von Material in einer chemischen Dampfreaktionskammmer zu erreichen, in dem ein axial symmetrischer Gasfluß auf ein Substrat angewendet und das Substrat gedreht wird.Another object of the invention is to be uniform Growth rates of material in a chemical vapor reaction chamber to achieve an axially symmetrical gas flow applied to a substrate and rotated the substrate becomes.
Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, in einer Reaktionskammer für die chemische Dampfabscheidung eine gleichmäßige Entfernung der der Abscheidung folgenden gasförmigen Produkte zu erreichen.Another object of the invention is to provide a Reaction chamber for chemical vapor deposition uniform removal of the gaseous substances following the deposition Products.
Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, in einer Reaktionskammer für die chemische Dampfabscheidung eine passende Technik zum Steuern der Rate oder Geschwindigkeit der Abscheidung des Abscheidematerials auf ein Substrat bereitzustellen.Another object of the invention is to provide a Reaction chamber for chemical vapor deposition suitable technique for controlling the rate or speed to provide the deposition of the deposition material on a substrate.
Die vorstehenden und weitere Ziele werden gemäß der Erfindung durch eine Reaktionskammer für die chemische Dampfabscheidung erreicht, in der ein in einem vorbestimmten Abstand von einem kreisförmigen Substrat eingeführtes Gas eine anfänglich gleichmäßige Geschwindigkeit zum Substrat hin aufweist. Wenn das Gas an das Substrat herankommt, wird es radial auswärts in einen axial symmetrischen Fluß umgelenkt. Das Gas wird durch eine Vielzahl von Öffnungen, eine Reihe von Leitplatten oder anderweitige Mittel, die die axiale Symmetrie der Gasströmung im wesentlichen bewahren, aus der Kammer abgezogen. Das kreisrunde Substrat kann gedreht werden, um eine größere Gleichmäßigkeit der Abscheidung durch Mitteln von Ungleichförmigkeiten in der Gasströmung zu erreichen. Der Abstand zwischen dem Substrat und der das Gas einbringenden Vorrichtung kann verändert werden. Zudem vermindert die axiale Symmetrie der Gasströmung die Selbstdotierung des abgeschiedenen Materials. Die radiale Gasströmung und die kleine Wandfläche der Abscheidekammer bewirken zusammen eine Herabsetzung der Verschmutzung des wachsenden Films mit Partikeln.The above and other objects are achieved according to the invention through a chemical vapor deposition reaction chamber reached in which one in a predetermined Gas introduced from a circular substrate an initially uniform velocity to the substrate has. When the gas gets to the substrate it becomes radially outward in an axially symmetrical flow redirected. The gas is passed through a variety of openings, a series of baffles or other means that essentially preserve the axial symmetry of the gas flow, withdrawn from the chamber. The circular substrate can be rotated for greater uniformity of the Deposition by averaging irregularities in the To reach gas flow. The distance between the substrate and the gas introducing device can be changed will. In addition, the axial symmetry of the gas flow is reduced self-doping of the deposited material. The radial gas flow and the small wall area of the separation chamber together reduce pollution of the growing film with particles.
Diese und andere Merkmale der Erfindung ergeben sich in näheren Einzelheiten aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung.These and other features of the invention appear in further details from the following description of Exemplary embodiments with reference to the drawing.
In der Zeichnung zeigt:The drawing shows:
Fig. 1a-1c - jeweils in schematischer Ansicht - die Strömung des das Abscheidematerial enthaltenden Gases über Substrate gemäß den typischen Gestaltungen nach dem Stande der Technik, Fig. 1a-1c - in each case in schematic view, - the flow of the deposition material gas containing on substrates according to the typical arrangements according to the prior art,
Fig. 2 eine schematische Darstellung, bei der die Gasströmung erfindungsgemäß anfänglich gleichmäßig gegen ein kreisrundes Substrat gerichtet ist, Fig. 2 is a schematic representation in which the gas flow is according to the invention initially directed uniformly to a circular substrate,
Fig. 3 eine Querschnitts- oder Seitenansicht der erfindungsgemäßen Gasströmung, die Abscheidematerial zu dem Substrat bringt, Fig. 3 is a cross-sectional or side view of the gas flow according to the invention, brings the deposition material to the substrate,
Fig. 4 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zum Schaffen der Anfangsbedingungen für die Gasströmung nach Fig. 3, Fig. 4 is a schematic representation of a device for providing the initial conditions for the gas flow according to Fig. 3,
Fig. 5a eine Querschnittsansicht der Vorrichtung von oben, die die Position von Leitplatten zur Aufrechterhaltung der axialen Symmetrie der Gasströmung gemäß der Erfindung wiedergibt, und Fig. 5a is a cross-sectional view of the device from above, showing the position of baffles to maintain the axial symmetry of the gas flow according to the invention, and
Fig. 5b eine horizontale Querschnittsansicht eines Teils der Vorrichtung, die die Position der Leitplatten nach Fig. 5a in Bezug auf das Halbleitersubstrat zur Schaffung einer gleichförmigen Gasströmung darstellt. Fig. 5b is a horizontal cross-sectional view of a portion of the device showing the position of the baffles of Fig. 5a with respect to the semiconductor substrate to create a uniform gas flow.
Die Fig. 1a zeigt eine Vielzahl von Substratmaterialien 10, die auf einem Aufnahme- oder Suszeptor-Material 15 angeordnet sind. Eine gasförmige Substanz 11 überquert das Substratmaterial und scheidet vorbestimmte Komponenten des Dampfes auf dem Substrat ab. Die Fig. 1b zeigt eine Suszeptor-Geometrie, bei der eine Vielzahl von Flächen 13 jeweils mehrere Substrate 10 so zu tragen vermag, daß diese dem über die Oberflächen strömenden Gas 11 ausgesetzt werden. Die Fig. 1c zeigt eine Geometrie, bei der ein Suszeptor 15 eine Vielzahl von Substraten 10 trägt. Das das Abscheidematerial mit sich führende Gas wird durch eine Öffnung 14 in der Mitte des Suszeptors eingebracht. FIG. 1 a shows a multiplicity of substrate materials 10 , which are arranged on a receiving or susceptor material 15 . A gaseous substance 11 crosses the substrate material and deposits predetermined components of the vapor on the substrate. FIG. 1b shows a susceptor geometry in which a plurality of areas 13 are each a plurality of substrates 10 can bear so that these are exposed to the flowing gas 11 over the surfaces. Fig. 1c shows a geometry in which a susceptor 15 supports a plurality of substrates 10. The gas carrying the separation material is introduced through an opening 14 in the middle of the susceptor.
Die Fig. 2 zeigt in schematischer Darstellung, daß das das Aufdampfmaterial bzw. die Aufdampfmaterialien tragende Gas 11 gemäß der Erfindung direkt auf ein im wesentlichen kreisrundes, von einem Suszeptor 15 getragenes Substrat 10 gerichtet oder geleitet wird. Das Gas strömt erst gegen die Oberfläche und dann in einer Richtung radial auswärts weg von der Achse der Suszeptor/Substrat-Kombination. FIG. 2 shows in a schematic representation that the gas 11 carrying the vapor deposition material or materials is directed or directed directly onto a substantially circular substrate 10 carried by a susceptor 15 . The gas first flows against the surface and then in a radially outward direction away from the axis of the susceptor / substrate combination.
Die Fig. 3 zeigt eine Querschnittsansicht in einer Ebene, die die Symmetrieachse der Strömung des sich dem Substrat 10 nähernden Gases 11 enthält. Das Gas 11 hat anfänglich eine im wesentlichen gleichmäßige Geschwindigkeit senkrecht zu der gesamten Oberfläche des Substrats 10. Wenn das Gas 11 an das Substrat herankommt, bewirkt das massive Substrat, daß der Geschwindigkeitsvektor parallel zur Oberfläche des Substrats 20 zu liegen kommt und von der Symmetrieachse wegweist. An einem gewöhnlich als Staupunkt bezeichneten Punkt 21 auf der Symmetrieachse existiert theoretisch keine Gasströmung. Der axial symmetrische Gasfluß, der sich aus dem gleichmäßigen Gasfluß gegen oder auf eine Oberfläche ergibt, wird im allgemeinen als eine Staupunkt-Strömung bezeichnet. FIG. 3 shows a cross-sectional view in a plane that contains the axis of symmetry of the flow of the gas 11 approaching the substrate 10 . The gas 11 initially has a substantially uniform velocity perpendicular to the entire surface of the substrate 10 . When the gas 11 comes to the substrate, the solid substrate causes the velocity vector to lie parallel to the surface of the substrate 20 and point away from the axis of symmetry. At a point 21 on the axis of symmetry, usually referred to as a stagnation point, there is theoretically no gas flow. The axially symmetrical gas flow resulting from the uniform gas flow against or onto a surface is generally referred to as a stagnation point flow.
Die Fig. 4 zeigt eine praktische Ausführung einer Vorrichtung zum Schaffen der Anfangsbedingungen eines Gases mit gegen das Substrat gerichtetem Geschwindigkeitsvektor von gleichmäßiger Größe. Das Gas 11 wird einem Bereich oberhalb einer Fläche 71 zugeführt, die entweder eine Fläche eines Gehäuses oder eine von zwei im wesentlichen parallelen Platten sein kann. Das Gas 11 wird durch Öffnungen 74 in der Fläche 71 gegen das Halbleitersubstrat 10 getrieben. Der Anfangsvektor der Geschwindigkeit ist somit gegen das Substrat bzw. zu diesem hin gerichtet. Da die Öffnungen 74 eine verhältnismäßig kleine Größe haben, ist die Gasgeschwindigkeit unter all den Öffnungen 74 im wesentlichen gleichmäßig, wenn das Gas zur Ebene des Substrats hindurchgeht. Um den Effekt einer jeglichen "Körnigkeit" zu vermindern, der sich aus der Verwendung diskreter Öffnungen ergeben kann, und um jegliche Unregelmäßigkeiten in der Gasverteilung auszuglätten, kann das Substrat 10 während der Periode des Gasflusses gedreht werden. Es wurde gefunden, daß eine im wesentlichen gleichmäßige Gasströmung erhalten werden kann, wenn die Öffnungen 74 auf den Scheiteln von gleichseitigen Dreiecken angeordnet und gleichmäßig über den Bereich der Fläche 71 von etwa derselben Größe wie das Substrat 10 und damit axial symmetrisch verteilt sind. Fig. 4 shows a practical embodiment of a device for creating the initial conditions of a gas with a velocity vector of uniform size directed against the substrate. The gas 11 is supplied to an area above a surface 71 which can either be a surface of a housing or one of two substantially parallel plates. The gas 11 is driven against the semiconductor substrate 10 through openings 74 in the surface 71 . The initial vector of the speed is thus directed towards or towards the substrate. Because the openings 74 are relatively small in size, the gas velocity across all of the openings 74 is substantially uniform as the gas passes to the plane of the substrate. To reduce the effect of any "granularity" that may result from the use of discrete orifices and to smooth out any irregularities in gas distribution, the substrate 10 can be rotated during the gas flow period. It has been found that a substantially uniform gas flow can be obtained if the openings 74 are located on the apexes of equilateral triangles and are evenly distributed over the area of surface 71 of approximately the same size as the substrate 10 and thus axially symmetrical.
Die Fig. 5a zeigt in Draufsicht die Mittel zum Entfernen des Gases aus der Kammer ohne Änderung der axialen Symmetrie in der Nähe des Substrats 10. Bei einer Ausführungsform sind viele, verhältnismäßig große Öffnungen 53 in im wesentlichen gleichen Abstand von der Symmetrieachse der Gasströmung entfernt angeordnet, und das Gas wird durch diese Öffnungen hindurch entfernt. Diese Gestaltung kann ohne zusätzliche Mittel eine große Strukturierung in der Gasströmung in der Nähe des Substrats 10 ergeben. Um diese Strukturierung zu vermindern, können zwischen das Substrat und die Öffnungen 53 Leitplatten 51 und 52 eingefügt werden. Dieser Aufbau bewirkt infolge der Umlenkung der Gasströmung eine Glättung und begünstigt daher die axiale Symmetrie des Gasflusses. Es ist offenbar, daß die tatsächliche Abweichung von der axialen Symmetrie in der Nähe des Substrats 10 auch ohne Leitplatten 51 und 52 weitgehend vermindert werden kann, wenn eine Vielzahl von sich rund um das Halbleitersubstrat herum erstreckenden Öffnungen 53 eingesetzt werden kann und die Anzahl dieser Öffnungen genügend groß ist. Die Fig. 5b ist im wesentlichen eine horizontale partielle Querschnittsansicht, die die Beziehung der Leitplatten 52 und 51 und der Öffnungen 53 zum Substrat 10 und zum Suszeptor oder der Aufnahmevorrichtung 15 wiedergibt. FIG. 5 a shows a top view of the means for removing the gas from the chamber without changing the axial symmetry in the vicinity of the substrate 10 . In one embodiment, many relatively large openings 53 are located at substantially the same distance from the axis of symmetry of the gas flow and the gas is removed through these openings. This design can result in a large structuring in the gas flow in the vicinity of the substrate 10 without additional means. In order to reduce this structuring, guide plates 51 and 52 can be inserted between the substrate and the openings 53 . As a result of the deflection of the gas flow, this structure smoothes and therefore favors the axial symmetry of the gas flow. It is apparent that the actual deviation from the axial symmetry in the vicinity of the substrate 10 can be largely reduced even without baffles 51 and 52 if a plurality of openings 53 extending around the semiconductor substrate can be used and the number of these openings is big enough. FIG. 5b is substantially a horizontal partial cross-sectional view 52 and 51 and the openings 53 represents the relationship of the guide plates to the substrate 10 and the susceptor or the holding device 15.
Die chemische Dampfabscheidung oder das Aufdampfen von Material auf das Halbleitersubstrat ist das Ergebnis einer Gasströmung entlang der Oberfläche des Halbleitersubstrats 10, wobei die Gasströmung im wesentlichen zu einer axialen Symmetrie gezwungen wird. Diese Strömungsgestaltung ist im allgemeinen als Staupunkt-Strömung bekannt. Die Dichte von von dem Gas mitgeführtem und auf dem Substrat niedergeschlagenen Abscheidematerial ist unter diesen Bedingungen über die gesamte Oberfläche hinweg im wesentlichen gleichmäßig. Dieses Ergebnis ist von der Untersuchung dieser Strömungskonfiguration bei anderen Anwendungen bekannt, und die Ergebnisse wurden durch Computersimulationstudien bestätigt, die von den Erfindern unter den durch die Parameter des Abscheidereaktors bestimmten Bedingungen durchgeführt wurden. Gas, welches die ursprüngliche Dichte von Abscheidematerialien aufweist, kann wegen der expandierenden Fläche, die man vorfindet, wenn man sich von der Symmetrieachse entfernt, mit der Oberfläche sowohl infolge von Konvektion als auch infolge von Diffusions-Vorgängen in Kontakt kommen. Weiterhin ist es aus Studien in anderen physikalischen Bereichen bekannt und durch Computersimulationsuntersuchungen bestätigt, daß das Temperaturprofil des auftreffenden Gases in radialer Richtung im wesentlichen gleichmäßig ist. Dies bedeutet, daß die Isothermen über das Substrat in konstantem Abstand von der Substratoberfläche sind. Gleichermaßen ist für in dem Gas auftretende chemische Reaktionen der Molanteil oder das Molverhältnis der Gaskomponenten in einem gegebenen Abstand von der Substratoberfläche im wesentlichen radial gleichförmig.Chemical vapor deposition or vapor deposition of material onto the semiconductor substrate is the result of a gas flow along the surface of the semiconductor substrate 10 , which gas flow is essentially forced to be axially symmetrical. This flow design is commonly known as stagnation point flow. Under these conditions, the density of deposition material carried by the gas and deposited on the substrate is essentially uniform over the entire surface. This result is known from the study of this flow configuration in other applications and the results have been confirmed by computer simulation studies carried out by the inventors under the conditions determined by the parameters of the deposition reactor. Gas, which has the original density of deposition materials, can come into contact with the surface due to both the convection and diffusion processes due to the expanding area found when moving away from the axis of symmetry. Furthermore, it is known from studies in other physical areas and confirmed by computer simulation studies that the temperature profile of the impinging gas is essentially uniform in the radial direction. This means that the isotherms across the substrate are at a constant distance from the substrate surface. Similarly, for chemical reactions occurring in the gas, the mole fraction or ratio of the gas components at a given distance from the substrate surface is substantially radially uniform.
Da es praktisch nötig ist, das Gas durch eine Reihe von Öffnungen einzubringen, um die erforderlichen Anfangsbedingungen herbeizuführen, und da es schwierig ist, das kreisrunde Halbleitersubstrat bezüglich des eintretenden und abströmenden Dampfes genau zu zentrieren, kann das Substrat gedreht werden, um sich für das Substrat darstellende ungleichmäßige Strukturen im Trägergas zu vermindern.Since it is practically necessary to pass the gas through a series of Make openings to meet the required initial conditions bring about, and since it’s difficult to do that circular semiconductor substrate with respect to the entering and centering the outflowing steam can do that Substrate are rotated to represent the substrate to reduce uneven structures in the carrier gas.
Die Diskussion richtete sich bisher auf die besondere Gasströmung bezüglich des Substrats, doch ist es offensichtlich, daß bestimmte weitere Merkmale bedeutsam sind.So far, the discussion has focused on the special one Gas flow with respect to the substrate but it is obvious that certain other characteristics are significant.
Wenn beispielsweise das Substrat erhitzt werden muß und insbesondere, wenn das Substrat durch optische Strahlung zu erhitzen ist, wird die die Öffnungen, durch die das Gas eingeführt wird, enthaltende Vorrichtung im wesentlichen aus einem passenden transparenten Material, z. B. geschmolzenem Quarz, hergestellt. Es ist auch offensichtlich, daß, obzwar die Vorrichtung mit in horizontaler Ebene liegendem Substrat und von oben her auftreffendem Dampf dargestellt wurde, diese Orientierung variiert werden kann, ohne daß die Arbeitsweise der bevorzugten Ausführungsform geändert wird.For example, if the substrate needs to be heated and especially when the substrate is exposed to optical radiation To be heated is the openings through which the Gas is introduced, essentially containing the device made of a suitable transparent material, e.g. B. fused quartz. It is also obvious that, although the device is in horizontal Flat substrate and impinging from above Steam was shown, this orientation can be varied can without the operation of the preferred embodiment will be changed.
Ein bedeutender Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Fähigkeit, den Abstand gemäß Fig. 4 zwischen der das Gas einbringenden Vorrichtung und dem Substrat zu steuern. Die Fähigkeit, diesen Abstand zu bestimmen, ist ein wesentliches Mittel zur Steuerung des Wuchses des abgeschiedenen Materials auf dem Substrat 10. Die axial symmetrische Strömung des Gases (von der Achse weg) hat den wesentlichen Vorteil der Verminderung einer Selbstdotierung durch Erzeugen einer Gasströmung in einer Richtung bezüglich des Substrats, die der die Selbstdotierung hervorrufenden Materialströmung entgegengesetzt ist. Dieser Effekt kann dadurch begünstigt und die Selbstdotierung dadurch weiter herabgesetzt werden, daß dem Boden des Substrates ein Spülgas zugeleitet wird.An important aspect of the present invention is the ability to control the distance, as shown in FIG. 4, between the gas introducing device and the substrate. The ability to determine this distance is an essential means of controlling the growth of the deposited material on the substrate 10 . The axially symmetrical flow of the gas (away from the axis) has the significant advantage of reducing self-doping by generating a gas flow in a direction with respect to the substrate that is opposite to the flow of material causing self-doping. This effect can be promoted and the self-doping can be further reduced in that a flushing gas is fed to the bottom of the substrate.
Diese Technik der chemischen Dampfabscheidung ist insbesondere für die epitaxiale Abscheidung und speziell für die Abscheidung von epitaxialem Silizium auf ein Substrat vonnutzen. Die vorstehende Beschreibung gibt nur ein Ausführungsbeispiel wieder und soll den Rahmen der Erfindung nicht beschränken. Der Fachmann kann vielerlei Abwandlungen vornehmen, ohne daß der Rahmen der Erfindung überschritten wird.This technique of chemical vapor deposition is special for epitaxial deposition and especially for the deposition of epitaxial silicon on a substrate of benefit. The above description only provides one Embodiment again and is intended to be within the scope of the invention not restrict. The person skilled in the art can make many modifications make without departing from the scope of the invention is exceeded.
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