JP2010519753A - Mocvd法またはhvpe法を選択的に用いて結晶層を堆積させるための装置および方法 - Google Patents
Mocvd法またはhvpe法を選択的に用いて結晶層を堆積させるための装置および方法 Download PDFInfo
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Abstract
【解決手段】反応装置(1)のプロセスチャンバー(2)内のサセプタ(3)の上に配置された1以上の基板(特に結晶基板)(6)上に1以上の層(特に結晶層)を堆積させる。プロセスチャンバー壁加熱デバイス(12)によって積極的に加熱されるプロセスチャンバー天井(4)が、サセプタ加熱デバイス(11)によって積極的に加熱されるサセプタ(3)に対向するように位置する。プロセスチャンバー壁加熱デバイス(12)は冷却液流路を持つ。プロセスチャンバー天井(4)が加熱されるとき、プロセスチャンバー壁加熱デバイス(12)はプロセスチャンバー天井(4)の表面(18)から少し離れて配置される。プロセスチャンバー天井(4)が冷却されるとき、プロセスチャンバー壁加熱デバイス(12)の面(17)はプロセスチャンバー天井(4)の表面(18)に接触する。
【選択図】図6
Description
ここで、プロセスチャンバー壁加熱デバイスによって積極的に加熱されるプロセスチャンバー壁(プロセスチャンバー天井)が、サセプタ加熱デバイスによって積極的に加熱されるサセプタに対向するように位置する。そして、ガス吸気口エレメントがプロセスチャンバー内にプロセスガスを供給するために与えられる。プロセスチャンバー壁加熱デバイスは冷却液流路を持ち、プロセスチャンバー壁が積極的に加熱されている間、プロセスチャンバー壁の表面から少し離れて配置される。
サセプタは、1000℃より高いサセプタ温度に積極的に加熱される。そして、HVPEプロセスによって層を堆積させるために、サセプタに対向するように位置するプロセスチャンバー壁は、サセプタ温度の+/−200℃の範囲にあるプロセスチャンバー壁温度に積極的に加熱され、ガス吸気口エレメントによって少なくとも水素化物と金属ハロゲン化物を含むプロセスガスがプロセスチャンバー内に供給される。更に、HVPEプロセスによる層の堆積の前後に、同じプロセスチャンバー内でMOCVDプロセスによって層が一度に堆積される。このとき、プロセスガスは少なくとも水素化物と有機金属化合物を含んでいる。
好ましくは、サセプタ加熱デバイスはRF加熱コイルである。RF加熱コイルはグラファイトから成るサセプタに渦電量を生じさせるRFフィールドを作り上げる。結果として、サセプタは熱くなり、それと一緒に基板も熱くなる。
このHVPEモードでは、送り込まれるエネルギーの適切な選択によって、サセプタの温度に対して±200℃の範囲でプロセスチャンバー壁の温度を変えることができる。サセプタの温度は400℃と700℃の間の範囲で変えることができる。
Claims (14)
- 反応装置(1)のプロセスチャンバー(2)内のサセプタ(3)の上に配置された1以上の基板(6)、特に結晶基板の上に、1以上の層、特に結晶層を堆積させるための装置であって、
プロセスチャンバー壁加熱デバイス(12)によって積極的に加熱され、サセプタ加熱デバイス(11)によって積極的に加熱される前記サセプタ(3)に対向するように位置するプロセスチャンバー壁と、
前記プロセスチャンバー内にプロセスガスを供給するために設けられるガス吸気口エレメント(7)と、
冷却液流路(13)を持ち、前記プロセスチャンバー壁が積極的に加熱されている間、前記プロセスチャンバー壁の表面(18)から離れて配置される前記プロセスチャンバー壁加熱デバイス(12)と、
を備え、
選択に応じて前記プロセスチャンバー壁を積極的に加熱し、積極的に冷却することができ、前記冷却液流路(13)がプロセスチャンバー壁冷却デバイスを形成し、持ち上げデバイスの形である移動デバイスによって前記プロセスチャンバー壁冷却デバイスと前記プロセスチャンバー壁の間の距離を間隔があいた加熱位置から冷却位置に変えることができることを特徴とする装置。 - 前記冷却位置における前記プロセスチャンバー壁冷却デバイスと前記プロセスチャンバー壁の間の距離が0あるいはほとんど0であり、前記冷却液流路の下側の面(17)が前記プロセスチャンバー壁の上側の表面(18)と面接触することを特徴とする請求項1に記載の装置。
- 前記プロセスチャンバー壁加熱デバイス(12)が、加熱−冷却コイルを含むことを特徴とする請求項1又は2に記載の装置。
- 前記移動デバイスが、前記プロセスチャンバー壁加熱デバイス(12)に対して前記プロセスチャンバー壁を移動させるか、または前記プロセスチャンバー壁に対して前記プロセスチャンバー壁加熱デバイス(12)を移動させることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の装置。
- 前記プロセスチャンバー壁が、前記プロセスチャンバー壁加熱デバイス(12)の方向に移動することができ、プロセスチャンバー天井(4)を含み、
前記持ち上げデバイスが、前記プロセスチャンバー天井(4)を運ぶ天井キャリア(16)を含む、
ことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の装置。 - 前記プロセスチャンバー壁の上側の表面(18)に対する前記冷却液流路の下側の面(17)の面接触を維持するように、前記プロセスチャンバー壁加熱デバイス(12)を前記プロセスチャンバー壁の方向に弾性的に押しやるために、前記プロセスチャンバー壁加熱デバイス(12)に作用するばねエレメント(22)を備えることを特徴とする請求項2に記載の装置。
- 前記基板(6)が、前記サセプタ(3)に対して回転自在に、基板ホルダ(5)の上に配置されることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載の装置。
- 反応装置(1)のプロセスチャンバー(2)内のサセプタ(3)の上に配置された1以上の基板(6)、特に結晶基板の上に、1以上の層、特に結晶層を堆積させるための装置であって、
プロセスチャンバー壁加熱デバイス(12)によって積極的に加熱され、サセプタ加熱デバイス(11)によって積極的に加熱される前記サセプタに対向するように位置するプロセスチャンバー壁と、
前記プロセスチャンバー内にプロセスガスを供給するために設けられるガス吸気口エレメント(7)と、
プロセスチャンバー壁の中に配置され、冷却液として最も高いプロセスチャンバー壁温度より上の蒸発温度を持つ液体金属が流れる冷却液流路(14)と、
を備えることを特徴とする装置。 - 反応装置(1)のプロセスチャンバー(2)内のサセプタ(3)の上に配置された1以上の基板(6)、特に結晶基板の上に、1以上の層、特に結晶層を堆積させるための方法であって、
前記サセプタ(3)が、1000℃より高いサセプタ温度に積極的に加熱され、HVPEプロセスによって層を堆積させるために、前記サセプタ(3)に対向するように位置するプロセスチャンバー壁が、前記サセプタ温度の+/−200℃の範囲にあるプロセスチャンバー壁温度に積極的に加熱され、ガス吸気口エレメント(7)によって少なくとも水素化物と金属ハロゲン化物を含むプロセスガスがプロセスチャンバー(2)内に供給されるステップと、
前記HVPEプロセスによる層の堆積の前後に、同じプロセスチャンバー内でMOCVDプロセスによって層が堆積され、プロセスガスが少なくとも水素化物と有機金属化合物を含むステップと、
を備え、
前記MOCVDプロセスを実行するとき、プロセスチャンバー壁が前記サセプタ温度より200℃を超えて低いプロセスチャンバー壁温度に冷却され、この冷却のために、冷却液流路(13)を持ち、前記プロセスチャンバー壁が積極的に加熱されている間、前記プロセスチャンバー壁の上側の表面(18)から離れて配置されていた前記プロセスチャンバー壁加熱デバイス(12)が、持ち上げデバイスによって間隔があいた加熱位置から冷却位置に下げられるか、または最も高いプロセスチャンバー壁温度より上の蒸発温度を持つ液体金属が、プロセスチャンバー壁の中に配置された冷却液流路(14)を通って流れる、
ことを特徴とする方法。 - 前記プロセスガスが、少なくともII族またはIII族の元素、およびV族またはVI族の元素を含むことを特徴とする請求項9に記載の方法。
- 前記MOCVDプロセスの場合には、前記II族またはIII族の元素は有機金属化合物であり、前記V族またはVI族の元素は水素化物であり、前記HVPEプロセスの場合には、同一の出発物質が使われ、更に、有機金属化合物がプロセスチャンバー(2)の高温区域に入るとき分解する有機金属化合物の元素のための輸送媒体としてHClが使われることを特徴とする請求項10に記載の方法。
- 前記プロセスチャンバー壁が、前記プロセスチャンバー壁加熱デバイス(12)に含まれる加熱−冷却コイルによって加熱され、前記プロセスチャンバー壁を当該加熱−冷却コイルと接触させることにより当該加熱−冷却コイルの冷却液流路(13)を通って流れる冷却液によって冷却されることを特徴とする請求項9乃至11のいずれか1項に記載の方法。
- 多数のばねエレメント(22)が、円周の周方向において離間して配置され、上方からはマウント(20)により支持され、下方では前記加熱−冷却コイルに対して作用することを特徴とする請求項12に記載の方法。
- 前記プロセスチャンバー壁が加熱または冷却されるプロセスチャンバー天井(4)を含み、III族の元素の有機金属成分とともに、ハロゲン化物、特にHClが前記プロセスチャンバーに供給され、前記ハロゲン化物の濃度が非常に小さいので前記有機金属成分から金属塩化物への完全な変換が起こらないことを特徴とする請求項9乃至13のいずれか1項に記載の方法。
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