JP2013503464A - Cvd方法およびcvd反応炉 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】プロセスガスは、ガス注入エレメント(8)の流路を通ってプロセスチャンバー(1)の中にキャリアガスとともに導入される。キャリアガスは、実質的にサセプタ(2)に並行にプロセスチャンバー(1)を通って流れて、ガス排出エレメント(7)を通って排出される。分解生成物が、少なくとも基板(21)の表面上と、サセプタ(2)の下流の端(2’)から間隔(D)でサセプタ(2)の下流に配置されたガス排出エレメント(7)の表面上との領域において被膜を形成するために成長する。間隔(D)は、ガス排出エレメント(7)の被膜から第2のプロセス温度で蒸発する分解生成物が対向流拡散によって基板(21)に到達することを防ぐために十分に大きい。
【選択図】図1
Description
Claims (14)
- サセプタ(2)に支持される1つ以上の基板(21)の上に特に複数の成分から成る半導体層を堆積する半導体層堆積方法であって、
前記サセプタ(2)が、プロセスチャンバー(1)の壁の部分を形成し、
前記壁の部分が、プロセス温度に加熱デバイス(5)によって加熱され、
プロセスガスが、II族またはIII族の有機金属成分とV族またはVI族の水素化物を含み、ガス混合システム(22)によって供給され、ガス注入エレメント(8)の流路(15、16;18)を通って前記プロセスチャンバー(1)の中にキャリアガスとともに導入され、
前記キャリアガスが、実質的に前記サセプタ(2)に並行に前記プロセスチャンバー(1)を通って流れて、ガス排出エレメント(7)を通って排出され、
前記プロセスガスが、少なくとも加熱された前記基板(21)の表面上で分解生成物に熱分解され、
前記分解生成物が、少なくとも前記基板(21)の表面上と、前記サセプタ(2)の下流の端(2’)から間隔(D)で下流に位置する前記ガス排出エレメント(7)の表面上とのある領域において被膜を形成するために成長し、
第1のプロセスステップが第1のプロセス温度で実行され、当該第1のプロセスステップの後で、分解生成物の成長によってコーティングされた前記ガス排出エレメント(7)のクリーニングまたは交換を間に挟むことなく、第2のプロセスステップが第2のプロセス温度で実行され、
前記第2のプロセス温度が、前記第1のプロセス温度より少なくとも500℃高く、
前記ガス排出エレメント(7)の被膜から前記第2のプロセス温度で蒸発する分解生成物、または分解生成物の断片や塊が逆拡散や逆循環によって前記基板(21)に到達することを防ぐために前記間隔(D)が十分に大きく、
前記2つのプロセスステップの間における前記ガス排出エレメント(7)の表面温度がお互いに最大で100℃のみ異なるように、前記ガス排出エレメント(7)の加熱が前記2つのプロセスステップの間で制御される、
ことを特徴とする半導体層堆積方法。 - MOCVD法であって、前記プロセスガスが、III族とV族の元素、またはII族とVI族の元素を含むことを特徴とする請求項1に記載の半導体層堆積方法。
- 前記2つのプロセスステップにおいて、特に異なる材料の組成を使って、異なる層を前記基板(21)上に堆積させることを特徴とする請求項1または2に記載の半導体層堆積方法。
- 前記間隔(D)が、少なくとも拡散長の3倍に相当することを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1項に記載の半導体層堆積方法。
- 前記ガス排出エレメント(7)が巻き線(5‘)によって積極的に加熱され、前記2つのプロセスステップの間の表面温度が前記2つのプロセスステップに対する付加物の形成温度より上であるようにのみ変化することを特徴とする請求項1ないし4のいずれか1項に記載の半導体層堆積方法。
- 前記第1のプロセスステップが堆積プロセスであり、前記第2のプロセスステップが前記基板(21)の交換の後で付加的に実行される熱処理ステップであることを特徴とする請求項1ないし5のいずれか1項に記載の半導体層堆積方法。
- 1つ以上の基板(21)の上に特に複数の成分から成る半導体層を堆積する半導体層堆積装置であって、
前記基板(21)を支持し、プロセスチャンバー(1)の壁の部分を形成するサセプタ(2)を含み、
前記壁の部分が、プロセス温度に加熱デバイス(5)によって加熱され、
ガス供給ライン(27、28)によってガス混合システム(22)に接続されるガス注入エレメント(8)を含み、
前記ガス混合システム(22)によって供給されるプロセスガスが前記ガス注入エレメント(8)の流路(15、16;18)を通って前記プロセスチャンバー(1)の中にキャリアガスとともに導入されることが可能であり、
前記プロセスガスが、II族またはIII族の有機金属成分とV族またはVI族の水素化物を含み、前記ガス混合システム(22)のタンク(23、25)に蓄えられ、
前記キャリアガスが実質的に前記サセプタ(2)に並行に前記プロセスチャンバー(1)を通って流れるように、前記流路(15、16;18)と、前記プロセスガスとキャリアガスが前記プロセスチャンバー(1)から排出されるときに通るガス排出エレメント(7)とが、前記プロセスチャンバー(1)に配置され、
前記プロセスガスが少なくとも前記基板(21)の表面上で分解生成物に分解し、前記分解生成物が、前記基板(21)と前記ガス排出エレメント(7)の熱い表面上の少なくともある領域において熱分解の方法で被膜を形成するために成長するように、前記サセプタ(2)と、前記サセプタ(2)の下流の端(2’)から間隔(D)を隔てて前記サセプタ(2)の下流に位置する前記ガス排出エレメント(7)とが、前記加熱デバイス(5)によって直接的にまたは間接的に加熱可能であり、
前記ガス排出エレメント(7)の被膜から蒸発する分解生成物、または分解生成物の断片や塊が逆拡散や逆循環によって前記基板(21)に到達することを防ぐために前記間隔(D)が十分に大きく、
2つのプロセスステップの間における前記ガス排出エレメント(7)の表面温度がお互いに最大で100℃のみ異なるように、少なくとも500℃異なるプロセス温度を持つ前記2つのプロセスステップの間で前記ガス排出エレメント(7)の加熱が制御されることが可能である、
ことを特徴とする半導体層堆積装置。 - 前記サセプタ(2)が支持プレート(13)に支持され、当該支持プレート(13)の端の領域が前記ガス排出エレメント(7)の所まで前記サセプタ(2)の下流の端(2’)を超えて外側に延びることを特徴とする請求項7に記載の半導体層堆積装置。
- 拡散境界を形成する前記支持プレート(13)がクオーツで構成され、前記サセプタ(2)がグラファイトで構成されることを特徴とする請求項7または8に記載の半導体層堆積装置。
- 前記支持プレート(13)の下に配置される分配器プレート(14)が同様にクオーツで構成されることを特徴とする請求項8または9に記載の半導体層堆積装置。
- 前記加熱デバイス(5)が前記サセプタ(2)の下に、特に前記支持プレート(13)と前記分配器プレート(14)の下に配置された1つ以上のRF加熱コイルによって形成され、最も外側の巻き線(5‘)が前記ガス排出エレメント(7)を積極的に加熱することを特徴とする請求項7ないし10のいずれか1項に記載の半導体層堆積装置。
- 前記ガス排出エレメント(7)が、円形の前記プロセスチャンバー(1)を取り囲み、多数の開口(9)を備え、当該開口(9)を通って前記キャリアガスと前記プロセスガスの反応生成物とが前記ガス排出エレメント(7)の収集ボリューム(10)に到達し、当該収集ボリューム(10)が排出チャネル(11)によって真空ポンプに接続されることを特徴とする請求項7ないし11のいずれか1項に記載の半導体層堆積装置。
- 前記ガス供給ライン(27、28)がマスフローコントローラ(26)とバルブを経由してタンク(23、24、25)に接続され、前記タンク(23)がキャリアガスを蓄え、前記タンク(24)が有機金属物質を蓄え、前記タンク(25)が水素化物を蓄えることを特徴とする請求項7ないし12のいずれか1項に記載の半導体層堆積装置。
- 前記ガス排出エレメント(7)が、水平面に延びる前記サセプタ(2)より垂直方向に下に位置することを特徴とする請求項7ないし13のいずれか1項に記載の半導体層堆積装置。
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