KR100229949B1 - 가스소스분자선 에피택시장치 - Google Patents

가스소스분자선 에피택시장치 Download PDF

Info

Publication number
KR100229949B1
KR100229949B1 KR1019920006245A KR920006245A KR100229949B1 KR 100229949 B1 KR100229949 B1 KR 100229949B1 KR 1019920006245 A KR1019920006245 A KR 1019920006245A KR 920006245 A KR920006245 A KR 920006245A KR 100229949 B1 KR100229949 B1 KR 100229949B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
substrate
vacuum chamber
gas
molecular beam
beam epitaxy
Prior art date
Application number
KR1019920006245A
Other languages
English (en)
Other versions
KR930018646A (ko
Inventor
기야마히로미
오쿠무라겐지
오쿠히데히코
Original Assignee
아오키 히로시
다이도산소가부시키가이샤
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 아오키 히로시, 다이도산소가부시키가이샤 filed Critical 아오키 히로시
Publication of KR930018646A publication Critical patent/KR930018646A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100229949B1 publication Critical patent/KR100229949B1/ko

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B25/00—Single-crystal growth by chemical reaction of reactive gases, e.g. chemical vapour-deposition growth
    • C30B25/02—Epitaxial-layer growth
    • C30B25/14—Feed and outlet means for the gases; Modifying the flow of the reactive gases
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/20—Deposition of semiconductor materials on a substrate, e.g. epitaxial growth solid phase epitaxy
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/48—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating by irradiation, e.g. photolysis, radiolysis, particle radiation
    • C23C16/481—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating by irradiation, e.g. photolysis, radiolysis, particle radiation by radiant heating of the substrate
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B25/00—Single-crystal growth by chemical reaction of reactive gases, e.g. chemical vapour-deposition growth
    • C30B25/02—Epitaxial-layer growth
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B25/00—Single-crystal growth by chemical reaction of reactive gases, e.g. chemical vapour-deposition growth
    • C30B25/02—Epitaxial-layer growth
    • C30B25/10—Heating of the reaction chamber or the substrate
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
    • C30B29/02—Elements
    • C30B29/04—Diamond

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
  • Physical Deposition Of Substances That Are Components Of Semiconductor Devices (AREA)

Abstract

본 발명은 진공실내를 기판가열 스페이스와 결정성장 스페이스로 나누고 기판가열 스페이스측을 Si의 형성압력보다 낮게 설정하고 결정형성 스페이스측을 Si의 형성압력에 해당하는 진공도로 설정할 수 있게한 가스소스 분자선 에피택시 장치에 관한 것으로서, 장기간에 걸쳐 재현성이 좋은 Si계의 반도체를 형성시킬 수 있으며, 또 가열수단의 상면 및 측면부를 열차단체로 둘러싸고 기판에 대한 열효율을 높일 수 있어서 에너지비용을 줄일 수 있는 것을 특징으로 한다.

Description

가스소스 분자선 에피택시장치
제1도는 본 발명의 한 실시예를 표시한 종단면도,
제2도는 상기 실시예의 주요부분의 확대도,
제3도는 상기 실시예에 대한 관찰용 관찰기구를 설치한 상태의 설명도,
제4도는 종래의 가스소스 MBE 위치를 표시한 종단면도,
제5도는 매니홀드의 천정에 분포형성되는 다수의 개구의 설명도.
＜도면의 주요부분에 대한 부호의 설명＞
1 : 진공실 4 : 트레이
7 : 매니홀드 11 : 분리판
12,13 : 진공배기배관 Ｐ : 기판가열 스페이스
Ｑ : 결정형성 스페이스 21 : 석영링
26 : 열차단체 40a : 카본판
40b : 몰리브덴판 42 : 원료가스 공급배관
본 발명은 초 고진공 하에서 기판에 대해서 결정의 구성원자 또는 구성분자를 가스상태에서 공급하고, 기판표면에 흡착시켜 열분해시킴에 따라 결정박막을 형성시키도록한 가스소스분자선 에피택시 장치로서 특히 Si계의 결정막의 제조에 적합한 것에 관한 것이다.
반도체소자의 제법으로서 종래부터 스텐레스제의 초 고진공 실내에서 고체원료를 히터, 전자빔등에 의해 증발시켜 기판에 증착시키는 것에 의해 결정을 성장시키는 분자선 에피택시법(MBE법)이 행해지고 있다.
그러나 이 방법은 고체원료를 이용하므로 원료가 비게되는 시점에서 일일이 진공실의 진공을 해제하여 원료를 보충하지 않으면 안되고, 다시 진공실안을 초 고진공으로 돌리는데 장시간을 필요로함과 동시에 결정막의 형성이 단속적 되기 때문에 품질이 불균일하게 되는 결점을 갖고 있다.
그래서 상기와 같은 결점을 극복하기 위해 최근에는 결정구성 원료를 가스상태로 공급하는 방법(가스소스 MBE)가 시도되고 있다.
이 방법에서는 예를들면 제4도에 표시한것 같은 원리의 장치를 이용한다.
즉 이 장치의 진공실(1)내의 중앙부에는 그 위쪽에서 히터(6)가 끌어올려지고 이 히터(6)의 하면에 인듐등에 의해 기판(2)이 붙게된 기판홀더(5)가 설치되어있다.
그리고 상기 히터(6)에 의해 상기 기판홀더(5) 및 기판(2)에 대해 복수 가열을 하면서 아래쪽 원료가스 공급배관(9)(10)에서 복수의 원료가스를 동시에 공급하고 기판(2)의 표면(2ａ)에 부착시켜 결정을 형성시키는 것이다.
이 반응은 보통, 10-4∼10-6Torr정도의 고진공하에서 행해지고, 진공배관(8)에 연통되는 진공펌프(도시되지 않음)에 의해 진공이 행해진다.
이 방법에 의하면 원료를 연속공급할 수 있기 때문에 종래와 같이 진공 상태를 해제하여 원료보충을 할 필요없이 단시간에 고품질의 결정박막을 얻을 수 있다.
그렇지만, 상기 가스소스 MBE의 방법을 GaAs, InP등의 화합물 반도체의 제조에 적용할 경우에는 문제가 없지만, Si, SiGe등의 Si계 반도체의 제조에 적용하는 경우에는, 진공실(1)내에 있어 성장압력이 10-5Torr정도되면 Si가 히터(6) 및 기판홀더(5)에 퇴적하기 시작하고, Si의 결정형성에 최적한 10-4Torr 전후에서 급격히 퇴적하여 히터에서의 열복사가 방해받아 결정형성의 재현성이 나빠지는 것이 판명되었다.
또 Si는 막형성 온도를 1100℃ 이상으로 설정할 필요가 있고 Ga(막형성온도 700℃ )에 비해서 대량의 열량을 요한다.
특히 실리콘와이어는 열투과율이 높기 때문에 열효율이 더욱 나쁘다.
이 때문에 장치의 열효율을 종래의 것보다 대폭으로 향상시킬 것이 강하게 요구되고 있다.
본 발명은 이와같은 상황으로 미루어보아 Si계 반도체를 제조하는 경우에 Si가 히터등에 퇴적하지 않고 또 열효율이 뛰어난 가스소스 분자선 에피택시 장치의 제공을 그 목적으로 한다.
상기의 목적을 달성하기 위해 이 발명의 가스소스 분자선 에피택시 장치는, 고도로 진공을 이룰 수 있는 진공실과 상기 진공실내의 대략 중앙에 장착되는 기판과 상기 장착된 기판의 한쪽면측에서 기판으로 복사열을 주는 가열수단과, 상기 기판의 다른면측에서 기판으로 향하여 결정막 형성용의 가스를 공급하는 가스공급 수단을 구비한 가스소스 분자선 에피택시장치로, 상기 기판의 주변에 진공실내를 기판가열 스페이스와 결정형성 스페이스의 두공간으로 나누는 분리판과 상기 두공간을 각각 진공배기하는 진공배기 수단과, 상기 가열수단의 상부 및 측면부를 둘러싸는 열차단체와, 상기 열차단체를 기판에 대해 진퇴시키는 진퇴수단등이 설치되어 있다.
즉 본 발명자들은 진공실내의 진공도가 10-4Torr 전후로 되면 히터에 Si가 퇴적하는 원인을 살펴보았고, 그 결과 결정성장 온도(500∼1000℃정도)에 있어 Si의 증기압이 GaAs, InP 등에 비해 낮기 때문에, 진공도가 낮아지면 Si의 분압이 지게되어 Si가 퇴적하는 것이 판명되었다.
그래서 Si의 결정형성에 최적인 10-4Torr 전후의 진공도를 유지하면서 다른 부분의 Si의 퇴적을 방지하기에는, 히터주변을 Si가 퇴적하지 않도록 고진공으로 설정하고, 기판의 결정형성 부분을 10-4Torr 전후로 설정하면 좋다는 착상에서 진공실을 기판주변에 설치한 분리판에 의해 두공간으로 나누고 각각의 공간을 별개로 진공배기 할 수 있는 장치를 개발했다.
그리고 이 장치에 있어서 히터의 상부 및 측면부를 열차단체로 둘러싸게하면 히터에 의한 가열을 기판으로 향하여 집중시킬 수 있고 대폭적으로 열효율을 향상시킬 수 있음을 알고 본 발명에 도달했다. 제1도는 본 발명의 한 실시예의 종단면도를 나타내고 있다.
이 가스소스 분자선 에피택시장치는 원통형의 스텐레스제 진공실(1)을 구비하고, 그 진공실(1)내에 원판상의 기판(2)이 중앙에 가스투과용의 중앙구멍을 가지는 링모양의 실리콘판(도면에는 생략하고 있다)을 통하여 수평으로 설치된 기판유지용의 트레이(4)의 중앙개구연(3)에 수평으로 배치되고, 착탈이 자유롭게 장착된다.
상기 실리콘판에 의해 기판(2)의 전체 균일가열이 가능해진다.
진공실(1)의 대략 중앙에 설치된 이 기판(2)은 사용후에는 진공실(1)의 주변의 개폐부(도시되지 않음)에 설치된 기판교환용치구(도시되지 않음)에 의해 새로운 기판과 교환된다.
그리고 이 트레이(4)의 외주연(4a)과 진공실(1)의 주벽(1a)에서 안쪽으로 수평하게 돌출한 스텐레스제의 가이드링(1b)의 사이에 그 간격을 메우는 대략 링모양의 분리판(11)이 설치되어 있다.
상기 대략 링모양의 분리판(11)은 그 내주측의 링부분과 외주측의 링부분으로 이루어지고 내주측 부분이 카본링(20)으로 형성되어 외주부분이 석영링(21)으로 형성되어 있다.
상기 석영링(21)은 열차단효과가 높기 때문에 막형성시의 가열에 의해 기판보다도 외주에 위치한 부분이 기판(2)의 중심측에서 바깥쪽으로 향하는 열에 의해, 과도하게 가열되는 것을 방지하고 진공실(1)의 주벽(1a)에 대한 전열을 차단한다.이 종의 장치에서는 막형성 상태를 그곳에서 관찰하기 위해 제3도(제1도와는 다른 각도의 종단면도)에 표시한 것처럼 진공실(1)에 RHEED등의 관찰용기(23)를 설치하고, 기판(2)의 표면(도시의 하측면)에 전자빔을 조사하고 그 괘적을 반사측에 설치한 스크린(도시되지 않음)위에 투영해 그 투영상을 판독하는 것이 행해지지만, 이때 상기 분리판(11)의 석영링(21)은 절연성이고 정전기를 띠어 대전되기 쉽다.
그리고 이와같은 대전부분이 존재하면 전자빔은 지향성을 잃고, 괘적스크린에서 크게 벗어나고 스크린위에는 투영되지 않게 된다.
그래서 이 장치에서는 석영링(21)에의 대전을 방지하기 위해, 석영링(21)의 하면에 얇은 막의 카본판(22)을 설치하여 정전기를 진공실(1)의 주벽(1a)으로 움직이고 있다.
또 분리판(11)의 카본링(20)과 기판(2)과는 상기 석영링(21)에서 진공실(1)의 주벽(1a)과 차단되어 있어 대전하기 쉽기 때문에 카본링(20)을 탄탈선(25)에 의해 가이드링(1b)에 어스하여 정전기를 진공실(1)의 주벽(1a)으로 놓아주고 있다.
상기 진공실(1)은 전술한 분리판(11), 트레이(4) 및 기판(2)에 의해 기판가열 스페이스(P)와 결정형성 스페이스(Q)를 구분하고, 상기 기판가열 스페이스(P)와 결정형성 스페이스(Q) 각각에는 진공펌프(도시되지 않음)에서 이어진 진공배기배관(12), (13)이 연통되어 있다.
따라서 상기 스페이스(P)(Q)는 각별히 각각 다른 진공도로 설정하도록 되어 있다.
이 기판가열 스페이스(P)에 있어서 상기 기판(2)의 위쪽에는 히터(6)(예를들면 판자모양 카본그래화이트에 힘살모양 절단면을 엇갈리게 설치하고 그 양단에 전극을 설치하여 구성한 판자모양 히터등)이 설치되어 있고 그 밑에 균열판(6a)가 설치되어 있다.
이들은 진공실(1)의 천장에서부터 치켜올려 유지되어 있다.
이 히터(6)은 면모양으로 균일가열이 가능하고 특히 상기 균열판(6a)과의 조합에 의해 매우 균일하게 면형상의 가열을 할수 있게 되어있다.
그리고 상기 히터(6) 및 균열판(6a)은 개구를 아래쪽으로 향한 상태에서 설치된 컵모양의 열차단체(26)로 둘러싸여 있다.
이 열차단체(26)는 제2도에 표시한 것처럼 8층구조의 적층판으로 이루어지고 내측의 4층(27)이 몰리브덴제로 형성되고, 외측의 4층(28)이 스텐레스제로 형성되어 있다.
이 구조에 의하면 매우 보온성과, 가열시 열의 지향성을 높일 수 있어서, 히터(6)의 가열영역을 한정하고, 기판(2)에 대한 열효율을 크게 향상시킬수 있다.
또 상기 열차단체(26)(제1도로 되돌아감)는 그 상면이 진공실(1)의 상면에 설치된 실린더(29)의 피스톤로드에 연결되어 있고, 화살표 X로 표시한 것처럼 승강이 자유롭게 되어있다.
이것은 상기 열차단체(26)에 의한 열효율을 높이기 위해 그 하단을 분리판(11) 근방까지 근접시켜 놓고 있어서, 기판(2)의 장착, 분리(로딩, 언로딩)시에, 분리판(11)위를 측면방향에서 진퇴하는 기판유지용치구(도시되지 않음)와 닿지 않게 고려한 것으로, 기판(2)의 장착, 분리시에는 상기 실린더(29)의 작동에 의해 상기 열차단체(26)가 점선으로 표시한 위치까지 상승하여 치구의 진퇴가 방해받지 않게 되어있다.
또 상기 기판가열 스페이스(P)에는 기판(2)의 가열면에 대해 항온 H2가스를 분사할 수 있는 노즐(30)이 설치되어 있고, 기판(2)의 아래면에 원하는 두께로 막을 형성한 후, 그 자리에 기판(2)을 급냉하여 기판(2)의 주위에 잔존하는 재료가스에 의한 여분의 결정형성을 억제할 수 있게 되어있다.
또 상기 결정형성 스페이스(Q)에는 가운데가 빈 원주상의 매니홀드 ( manifold) ( 7)가 설치되어 있다.
이 매니홀드(7)는 내부가 중판(40)으로 상하 두개의 방으로 구분되어 있다.
이 중판(40)은 SiC(탄화규소)코팅이된 카본판(40a)과 몰리브덴판(40b)의 2층구조로 되어있다.
몰리브덴판(40b)은 열차단성이 풍부하고 매니홀드(7)의 밑방으로의 열침입을 방지한다.
매니홀드(7)의 하층방은 스텐레스제의 제2의 반응이 가스확산실(41)에 형성되고 그 저부에는 스텐레스제의 제2의 원료가스 공급배관(42)이 연통되어 있다.
그리고 상기 제2의 원료가스 공급배관(42)의 앞부분은 개구로 형성되어 헤더부(46)로 되어있고 이 부분에서 바깥방향으로 제2의 원료가스가 분사되게 되어있다.
또 상기 헤더부(46)의 주위에는 대략 중간이 빈 반구모양의 스텐레스제의 반사판(47)이 설치되어 있고, 상기 제2의 원료가스는 그 곡면에 따라 화살표시처럼 미끄러지게 균일하게 확산하면서 상승하게 되어있다.
매니홀드(7)의 상층방은 SiC코팅된 카본제의 제1반응 가스확산실(43)에 형성되어 그 내부에는 측면방향에서부터 탄탈제의 제1의 원료가스 공급배관(44)이 도입되어 있다.
이 원료가스 공급배관(44)의 앞부분은 닫혀져있고, 선단주벽부에는 원주방향으로 소정간격으로 여러 흡출구(44b)가 형성되어 있다.
또 상기 흡출구(44b)의 윗쪽에는 탄탈제의 수평확산판(48)이 설치되어 있다.
이것에 의해 제1의 원료가스가 파선화살표시 처럼 바깥둘레로 향하여 균일하게 확산하면서 상승하게 되어있다.
그리고 상기 제1의 반응가스 확산실(43)의 천정부, 즉 매니홀드(7)의 천정판에는 제5도에 나타난것처럼, 한면에 균일한 간격(예를들면 피치 18mm)으로 다수의 개구(직경 4.5mm)(43a)가 분포형성(기판면의 거리35mm) 되어있다. 제5도에 있어서 개구(43a)는 각 개구(43a)를 결합하고 횡방향으로 이어지는 선 X에 대해서 각 개구(43a)를 결합하여 비스듬히 이어지는 선 Y가 대강 60도의 각도가 되도록 형성되어 있다.
부호2는 기판을 표시하고 있다.
그리고 각 개구(43a)의 대략 중심에 제1도에 표시한 바와같이 제2의 확산실(41)의 천정부에서 윗쪽으로 이어지는 탄탈제의 연통관(40c)의 선단이 위치하고, 각 개구(43a)의 개구벽과의 사이에 공백을 두고 있다.
제1의 반응이 가스확산실(43)에 도입된 제1의 원료가스는 상기 공간을 통해 기판(2)으로 향하여 호출하고 제2의 확산실(41)에 도입된 제2의 원료가스는 연통관(40c)을 통하여 호출하게 되어있다.
보통은 2종류의 원료가스는 매니홀드(7)의 상부공간에서 균일하게 혼합하면서 기판(2)의 결정형성면에 이끌린다.
또 이 장치에 있어서 진공실(1)의 주벽(1a)의 안쪽에는 상기 열차단체(26)와 동일재질의 적층판으로 이루어진 열차단통(50)이 설치되어 있고 히터(6)의 열이 주벽(1a)에 전달하지 않게 고안되어 있다.
또 매니홀드(7)의 측면방향에는 제2의 원료가스를 열분해할 목적의 크래커(44a)가 설치되어 있지만, 이 크래커(44a)의 주위도 같은 적층판으로 이루어진 열차단통(51)으로 덮여있고, 원료가스의 열이 진공실(1)의 주벽(1a)에 전달하기 어렵게 되어있다.
그런데 이 장치에 있어서 상기 분리판(11)과 트레이(4)와의 접촉부분 및 트레이(4)와 기판(2)과의 접촉부분은 완전한 기밀상태로하는 것은 곤란하고 상기 기판가열 스페이스(P) 및 결정성장 스페이스(Q)를 완전히 분리할 수는 없다.
그러나 이들의 간격에 기인한 양스페이스 사이의 컨덕턴스(진공끎저항)를 기판(2)의 직경, 처리매수등에 의해 대략 0.5∼5ℓ/sec 정도로 제어할 수 있기 때문에 각각의 진공배기관(12), (13)에서의 배기속도를 500ℓ/sec로하면, 하부의 결정형성 스페이스(Q)와 상부의 기판가열 스페이스(P)와의 압력차를 100∼1000배로 설정할 수 있다.
따라서 이 장치를 사용하는 때에는 하부의 결정성장 스페이스(Q)의 성장 압력을 Si의 결정형성에 최적의 10-4Torr 정도로 하고, 상부의 기판가열 스페이스(P)의 압력을 10-6∼10-7Torr 정도로 설정한 상태에서 매니홀드(7)에서 제1의 원료가스로서 SiH4, Si2H6등의 Si계 가스를 공급함과 동시에 소정의 제2의 원료가스를 공급하면, 상기 기판가열 스페이스(P)에서는 Si가 퇴적하는 일이 없으며 또한 상기 결정형성 스페이스(Q)에서는 장기간에 걸쳐서 재현성 좋은 결정의 성장이 행해진다.
이것이 본 발명의 제1의 특징이다.
또 히터(6)의 주위에 열차단체(26)를 설치하고 있기 때문에 기판(2)에 대한 열효율이 크고 막형성 온도가 높은 Si등의 막형성을 한경우에 가열전력 소비량을 대폭으로 감소할 수 있다.
이것이 본 발명의 제2의 특징이다. 더구나 이 장치는 진공실(1)을 상하로 나누는 분리판(11)의 재질을 부분적으로 석영링(21)으로 하고 진공실(1)의 안측에 열차단통(50)을 설치하고, 또 석영링(21)의 안측에 유지되는 기판(2) 및 카본링(21)의 대전을 피하는 구조를 설치하고 있기 때문에, 진공실(1)의 외주면이 내부의 열로 따뜻해지는 일없고 또 관찰기구등의 사용에도 적합하다.
또 종래처럼 기판홀더(제4에 있어서 5)에 직접기판(2)을 차지하지 않고 기판(2)을 트레이(4)에 설치하여 장착하게 되어서 대면적의 기판처리, 또는 다수판의 기판의 동시처리를 할 수 있는 이점을 갖는다.
또 이 장치에서는 막형성 종료시에 노즐(30)에 의해 그 자리에 상온의 H2가스를 분사하고 기판(2)의 가열면을 급냉할 수 있고 여분의 막성장을 억제 할 수 있어서 목적하는 막두께를 정밀하게 얻을 수 있다.
또 상기 실시예에 있어서 각 진공스페이스(P),(Q)의 진공배기를 하는 진공펌프로서는 어떤 것을 이용해도 좋지만 예를들면 터보분자 펌프와 확산펌프가 적합하다.
또 상기 실시예는 분리판(11)에 트레이(4)를 연결하고 트레이(4)에 기판(2)을 설치하고 있지만, 분리판(11)과 트레이(4)를 일체물로 해도 지장은 없다.
그리고 상기 실시예에서는 기판(2)을 수평하게 장착하게하고 있지만, 기판(2)을 수직으로 장착하고 수평방향에서 가스를 공급하는 형태의 MBE 장치에 본 발명을 적용해도 좋다.
이 경우에는 분리판(11), 히터(6), 균열판(6a), 열차단체(26)등의 일련의 것을 수직방향으로 설치하고, 진공실(1)을 좌우로 잘라 각각의 공간의 진공배기를 독립하여 행하게 한다.
이처럼 본 발명은 종래의 하나의 공간이었던 진공실내를 분리판에 의해 기판가열 스페이스와 결정형성 스페이스 2개의 스페이스로 나누고 각 스페이스를 개별로 진공배기하여 상호 다른 진공도를 설정하게 하고 있다.
따라서 본 발명에 의하면 증기압이 낮기 때문에 히터균열판등의 표면에 퇴적하기 쉬운 Si계의 반도체를 기판위에 성장시킬 경우에도 기판가열 스페이스 가장자리만을 Si의 형성압력 보다도 낮은 고진공으로 설정하고 Si을 퇴적되지 않게하는 한편 결정성장 스페이스 가장자리에는 Si의 성장압력에 해당하는 진공도로 설정하고 최적의 조건으로 결정성장을 행하게 할수 있기 때문에 장기간에 걸쳐서 재현성 좋은 Si계의 반도체를 성장시킬 수 있다.
더구나 기판에 가열수단의 상면 및 가장자리부를 열차단체로 둘러싸고, 가열수단의 기판에 대한 열효율을 높이고 있다.
따라서 막형성 온도가 높은 Si등의 막형성에 있어서 가열전력 소비량을 대폭적으로 감소할 수 있고, 에너지비용을 줄일 수 있다.

Claims (4)

  1. 고도로 진공을 이룰 수 있는 진공실, 상기 진공실내의 대략 중앙에 장착된 기판, 상기 장착된 기판의 한쪽면측에서부터 기판으로 복사열을 주는 가열수단, 상기 기판의 다른면측에서 기판으로 향하여 결정막 형성용의 가스를 공급하는 가스공급 수단을 구비한 가스소스 분자선 에피택시 장치에 있어서, 상기 기판의 주위에 진공실내를 기판가열 스페이스와 결정성장 스페이스의 두공간으로 나누는 분리판, 상기 두공간을 각각 별개로 진공배기한 진공배기수단, 상기 가열수단의 상부 및 가장자리부를 둘러싸는 열차단체, 상기 열차단체를 기판에 대해 진퇴시키는 진퇴수단이 설치된 것을 특징으로하는 가스소스 분자선 에피택시장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 분리판의 내부가장자리 부분이 카본링으로 형성되고 바깥가장자리 부분이 석영링으로 형성된 것을 특징으로하는 가스소스 분자선 에피택시장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 분리판의 카본부분이 진공실벽면에 어스되고, 분리판의 석영부분 아래면에 카본판이 설치되어 있는 것을 특징으로하는 가스소스 분자선 에피택시장치.
  4. 제1항에 있어서, 성막종료와 동시에 기판으로 향하여 냉각가스를 분사할 수 있는 분사장치를 설치한 것을 특징으로하는 가스소스 분자선 에피택시장치.
KR1019920006245A 1992-02-27 1992-04-15 가스소스분자선 에피택시장치 KR100229949B1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP92-078243 1992-02-27
JP4078243A JPH0811718B2 (ja) 1992-02-27 1992-02-27 ガスソース分子線エピタキシー装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR930018646A KR930018646A (ko) 1993-09-22
KR100229949B1 true KR100229949B1 (ko) 1999-11-15

Family

ID=13656581

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1019920006245A KR100229949B1 (ko) 1992-02-27 1992-04-15 가스소스분자선 에피택시장치

Country Status (6)

Country Link
US (2) US5252131A (ko)
EP (1) EP0573707B1 (ko)
JP (1) JPH0811718B2 (ko)
KR (1) KR100229949B1 (ko)
DE (1) DE69226520T2 (ko)
TW (1) TW198128B (ko)

Families Citing this family (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3604706B2 (ja) * 1992-07-23 2004-12-22 キヤノン株式会社 成膜方法
JPH06244269A (ja) * 1992-09-07 1994-09-02 Mitsubishi Electric Corp 半導体製造装置並びに半導体製造装置におけるウエハ真空チャック装置及びガスクリーニング方法及び窒化膜形成方法
US5800686A (en) * 1993-04-05 1998-09-01 Applied Materials, Inc. Chemical vapor deposition chamber with substrate edge protection
KR950020993A (ko) * 1993-12-22 1995-07-26 김광호 반도체 제조장치
US5562947A (en) * 1994-11-09 1996-10-08 Sony Corporation Method and apparatus for isolating a susceptor heating element from a chemical vapor deposition environment
JP3360098B2 (ja) * 1995-04-20 2002-12-24 東京エレクトロン株式会社 処理装置のシャワーヘッド構造
FR2734284B1 (fr) * 1995-05-19 1997-06-13 Commissariat Energie Atomique Dispositif de traitement chimique superficiel d'un echantillon plat au moyen d'un gaz actif
US6002109A (en) 1995-07-10 1999-12-14 Mattson Technology, Inc. System and method for thermal processing of a semiconductor substrate
US6090211A (en) * 1996-03-27 2000-07-18 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Apparatus and method for forming semiconductor thin layer
US6046439A (en) * 1996-06-17 2000-04-04 Mattson Technology, Inc. System and method for thermal processing of a semiconductor substrate
US6198074B1 (en) 1996-09-06 2001-03-06 Mattson Technology, Inc. System and method for rapid thermal processing with transitional heater
US5914050A (en) * 1997-09-22 1999-06-22 Applied Materials, Inc. Purged lower liner
US6210483B1 (en) 1997-12-02 2001-04-03 Applied Materials, Inc. Anti-notch thinning heater
US6148761A (en) * 1998-06-16 2000-11-21 Applied Materials, Inc. Dual channel gas distribution plate
US6499425B1 (en) * 1999-01-22 2002-12-31 Micron Technology, Inc. Quasi-remote plasma processing method and apparatus
DE10024710A1 (de) * 2000-05-18 2001-12-20 Steag Rtp Systems Gmbh Einstellung von Defektprofilen in Kristallen oder kristallähnlichen Strukturen
US6500737B1 (en) 2000-06-08 2002-12-31 Wafermasters, Inc. System and method for providing defect free rapid thermal processing
US7017514B1 (en) * 2001-12-03 2006-03-28 Novellus Systems, Inc. Method and apparatus for plasma optimization in water processing
US20050037521A1 (en) * 2003-08-15 2005-02-17 Uwe Wellhausen Methods and apparatus for processing semiconductor devices by gas annealing
WO2005093120A1 (ja) * 2004-03-29 2005-10-06 Tokyo Electron Limited 成膜装置および成膜方法
US20060021703A1 (en) * 2004-07-29 2006-02-02 Applied Materials, Inc. Dual gas faceplate for a showerhead in a semiconductor wafer processing system
US9574268B1 (en) 2011-10-28 2017-02-21 Asm America, Inc. Pulsed valve manifold for atomic layer deposition
US9614026B2 (en) * 2013-03-13 2017-04-04 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration High mobility transport layer structures for rhombohedral Si/Ge/SiGe devices
US10662527B2 (en) 2016-06-01 2020-05-26 Asm Ip Holding B.V. Manifolds for uniform vapor deposition
US11492701B2 (en) 2019-03-19 2022-11-08 Asm Ip Holding B.V. Reactor manifolds
KR20210048408A (ko) 2019-10-22 2021-05-03 에이에스엠 아이피 홀딩 비.브이. 반도체 증착 반응기 매니폴드

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4492852A (en) * 1983-02-11 1985-01-08 At&T Bell Laboratories Growth substrate heating arrangement for UHV silicon MBE
JPS60140774U (ja) * 1984-02-27 1985-09-18 富士通株式会社 分子線エピタキシヤル成長装置
US4838201A (en) * 1986-12-12 1989-06-13 Daido Sanso K. K. Apparatus and process for vacuum chemical epitaxy
US4751372A (en) * 1986-12-12 1988-06-14 Daido Sanso K.K. Vacuum chamber heater apparatus
FR2621930B1 (fr) * 1987-10-15 1990-02-02 Solems Sa Procede et appareil pour la production par plasma de couches minces a usage electronique et/ou optoelectronique
JP2612602B2 (ja) * 1987-12-17 1997-05-21 東洋インキ製造 株式会社 連続蒸着フィルムの製造方法および装置
JPH01278715A (ja) * 1988-05-02 1989-11-09 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 膜製造装置
JP2731855B2 (ja) * 1989-02-14 1998-03-25 アネルバ株式会社 減圧気相成長装置
US4979465A (en) * 1989-04-03 1990-12-25 Daidousanso Co., Ltd. Apparatus for producing semiconductors
JPH0650539Y2 (ja) * 1990-04-24 1994-12-21 富士通株式会社 スパッタ装置の基板冷却構造
JP2510340B2 (ja) * 1990-08-01 1996-06-26 大同ほくさん株式会社 Ｓｉ系結晶薄膜の製法
US5284521A (en) * 1990-09-21 1994-02-08 Anelva Corporation Vacuum film forming apparatus

Also Published As

Publication number Publication date
US5252131A (en) 1993-10-12
US5399199A (en) 1995-03-21
DE69226520D1 (de) 1998-09-10
DE69226520T2 (de) 1999-01-07
JPH05238881A (ja) 1993-09-17
EP0573707B1 (en) 1998-08-05
JPH0811718B2 (ja) 1996-02-07
EP0573707A3 (en) 1995-01-18
KR930018646A (ko) 1993-09-22
EP0573707A2 (en) 1993-12-15
TW198128B (ko) 1993-01-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100229949B1 (ko) 가스소스분자선 에피택시장치
US4082865A (en) Method for chemical vapor deposition
JP5613680B2 (ja) 円筒状のガス入口部品を有するｍｏｃｖｄ反応装置
US7128785B2 (en) Method for depositing especially crystalline layers from the gas phase onto especially crystalline substrates
KR950000509B1 (ko) 반도체 제조장치
US4951603A (en) Apparatus for producing semiconductors
KR20000069146A (ko) 화학 기상 증착 장치
US4651674A (en) Apparatus for vapor deposition
US20060118043A1 (en) Method for producing coated workpieces, uses and installation for the method
KR950000511B1 (ko) 반도체 제조장치
KR20090037576A (ko) 화학 기상 증착 장치용 서셉터
US5951774A (en) Cold-wall operated vapor-phase growth system
JP2001250783A (ja) 気相成長装置及び気相成長方法
JPH0779088B2 (ja) 半導体薄膜気相成長装置
JP2642829B2 (ja) 半導体製造装置
JP2510340B2 (ja) Ｓｉ系結晶薄膜の製法
JPH05275679A (ja) 半導体デバイスの製法
JP3168275B2 (ja) 半導体結晶成長装置
KR950014605B1 (ko) 반도체의 제조방법
KR950008842B1 (ko) 반도체 제조장치
JP2721077B2 (ja) 半導体デバイスの製法
KR930002318B1 (ko) 반도체 증착장치
KR950008843B1 (ko) 반도체 제조장치
KR940007175Y1 (ko) 웨이퍼의 저압 증착장치
JPH053161A (ja) 真空成膜装置

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20110720

Year of fee payment: 13

EXPY Expiration of term