KR100642646B1 - 고진공 화학기상증착 기술을 사용하여 에피택시얼반도체층을 선택적으로 형성하는 방법들 및 이에 사용되는배치형 고진공 화학기상증착 장비들 - Google Patents

고진공 화학기상증착 기술을 사용하여 에피택시얼반도체층을 선택적으로 형성하는 방법들 및 이에 사용되는배치형 고진공 화학기상증착 장비들 Download PDF

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Abstract

고진공 화학기상증착 기술을 사용하여 에피택시얼 반도체층을 형성하는 방법들 및 이에 사용되는 배치형 고진공 화학기상증착 장비들이 제공된다. 상기 방법들은 절연막 패턴들을 갖는 기판들을 반응로 내로 로딩시키는 것을 구비한다. 상기 반응로 내의 대기를 배출시킴과 동시에 상기 반응로 내의 상기 기판들을 550℃ 내지 700℃의 온도로 가열시킨다. 상기 반응로 내로 반도체 소스 가스를 제1 기간 동안 주입시키어 상기 가열된 기판들의 소정영역들 상에 에피택시얼 반도체층을 형성한다. 상기 반응로 내에 잔존하는 상기 반도체 소스 가스를 제2 기간 동안 퍼지시킨다. 상기 반도체 소스 가스가 퍼지된 상기 반응로 내로 선택적 식각 가스를 제3 기간 동안 주입시키어 상기 절연막 패턴들의 표면들 상에 흡착된 반도체 원자들을 선택적으로 제거한다. 상기 반응로 내에 잔존하는 상기 선택적 식각 가스를 제4 기간 동안 퍼지시킨다. 상기 제1 내지 제4 기간들 중 적어도 상기 제2 내지 제4 기간들 동안 상기 반응로 내로 운송가스를 지속적으로 주입시킨다. 상기 에피택시얼 반도체층의 형성에 사용되는 배치형 고진공 화학기상증착 장비 역시 제공된다.

Description

고진공 화학기상증착 기술을 사용하여 에피택시얼 반도체층을 선택적으로 형성하는 방법들 및 이에 사용되는 배치형 고진공 화학기상증착 장비들{Methods of selectively forming an epitaxial semiconductor layer using a ultra high vacuum chemical vapor deposition technique and batch-type ultra high vacuum chemical vapor deposition apparatus used therein}
도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 배치형 고진공 화학기상증착 장비를 도시한 개략도이다.
도 2a 및 도 2b는 도 1의 장비를 사용하여 선택적 에피택시얼 반도체층을 형성하는 방법을 설명하기 위한 공정 흐름도(process flowchart)이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 선택적 에피택시얼 공정을 설명하기 위한 타이밍 다이아그램(timing diagram)이다.
도 4a 내지 도 4d는 본 발명의 실시예에 따른 선택적 에피택시얼 성장 공정 동안 발생하는 반응 메카니즘들을 설명하기 위한 단면도들이다.
도 5는 본 발명의 실시예들에 따른 선택적 에피택시얼 성장 공정들의 식각 균일도 및 운송가스들 사이의 관련성(relationship)을 도시한 그래프이다.
도 6은 본 발명의 실시예들에 따라 제작된 에피택시얼 실리콘층들의 웨이퍼별 성장 균일도(wafer to wafer growth uniformity) 및 공정온도 사이의 관련성 (relationship)을 보여주는 그래프이다.
도 7은 본 발명의 실시예들에 따라 제작된 에피택시얼 실리콘층들의 웨이퍼 내 성장 균일도(growth uniformity within wafer) 및 웨이퍼 위치 사이의 관련성을 도시한 그래프이다.
본 발명은 반도체 소자의 제조에 채택되는 선택적 에피택시얼 성장 공정 및 이에 사용되는 화학기상증착 장비에 관한 것으로, 특히 고진공 화학기상증착 기술을 사용하여 선택적 에피택시얼 반도체층을 형성하는 방법들 및 이에 사용되는 배치형 고진공 화학기상증착 장비들에 관한 것이다.
반도체 소자들은 여러 가지의 단위 공정들을 사용하여 제작된다. 상기 단위 공정들 중에 선택적 에피택시얼 성장 공정이 고집적 반도체 소자의 제조에 널리 사용되고 있다. 상기 선택적 에피택시얼 성장 공정은 실리콘 기판과 같은 반도체 기판의 소정영역 상에 반도체층을 선택적으로 형성하는 공정이다. 이러한 선택적 에피택시얼 성장 공정은 반도체 소자의 콘택 플러그, 모스 트랜지스터의 상승된 소오스/드레인 영역 또는 단결정 박막 트랜지스터의 바디층을 형성하는 데 널리 사용되고 있다.
상기 선택적 에피택시얼 성장 공정을 사용하여 상승된 소오스/드레인 영역들을 형성하는 방법이 미국특허 제6,429,084 B1호에 "높여진 소오스들 및 드레인들을 갖는 모스 트랜지스터들(MOS transistors with raised sources and drains)"라는 제목으로 박 등(Park et al.)에 의해 개시된 바 있다. 박 등에 따르면, 상기 선택적 에피택시얼 성장 공정은 750℃ 내지 850℃의 고온에서 진행된다.
지금까지 널리 알려진 선택적 에피택시얼 성장 공정은 주로 저압 화학기상증착 기술(LPCVD technique)을 사용하여 진행되어왔다. 이러한 저압 화학기상증착 선택적 에피택시얼 성장 공정(LPCVD SEG process)은 상기 미국특허 제6,429,084 B1호에 개시된 바와 같이 750℃ 내지 850℃의 고온에서 실시된다. 따라서, 상기 저압 화학기상증착 선택적 에피택시얼 성장 공정이 고집적 반도체 소자의 제조에 사용되면, 상기 모스 트랜지스터들의 단채널 효과를 억제시키는 데 한계가 있을 수 있다.
더 나아가서, 상기 저압 화학기상증착 선택적 에피택시얼 성장 공정은 10 내지 20 Torr의 압력 하에서 진행된다. 이 경우에, 상기 저압 화학기상증착 선택적 에피택시얼 성장 공정에 사용되는 반도체 소스 가스 및 선택적 식각 가스로부터 열적으로 분해된 원자들은 10 내지 20 Torr의 압력 하에서 수 ㎜ 또는 그 이하의 짧은 평균자유항로(short mean free path)를 보인다. 그 결과, 에피택시얼 성장률 및 선택적 식각률이 반응로 내에 로딩된 모든 반도체 기판들에 걸쳐서 또는 각 반도체 기판의 전면(entire surface)에 걸쳐서 불균일할 수 있다. 따라서, 상기 저압 화학기상증착 선택적 에피택시얼 성장 공정에 있어서, 상기 반도체 소스 가스 및 선택적 식각 가스는 수소 가스와 같은 운송 가스와 함께 공급되어야 한다.
상기 저압 화학기상증착 선택적 에피택시얼 성장 공정이 매엽식 챔버(single wafer type chamber)를 사용하여 진행될지라도, 상기 운송가스(수소 가스)는 상기 매엽식 챔버 내로 적어도 20,000 sccm(standard cubic centimeter per minute)의 높은 유량(high flow rate)으로 주입된다. 이 경우에, 상기 수소 가스로부터 분해된 수소 원자들은 상기 반도체 기판의 표면의 댕글링 본드들과 결합하여 에피택시얼 성장률 및/또는 에피택시얼 성장률의 균일도를 오히려 저하시킬 수 있다.
최근에, 상술한 저압 화학기상증착 선택적 에피택시얼 성장 공정의 문제점들을 개선하기 위하여, 매엽식 고진공 화학기상증착 에피택시얼 성장 공정이 제안된 바 있다. 그러나, 상기 매엽식 고진공 화학기상증착 에피택시얼 성장 공정은 낮은 공정온도에 의한 에피택시얼 성장률의 저하로 인하여 낮은 생산성을 보이는 단점을 보인다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 700℃ 이하의 저온에서 높은 생산성(high throughput)과 함께 에피택시얼 성장률의 균일도를 개선시킬 수 있는 고진공 화학기상증착 선택적 에피택시얼 성장 공정들 제공하는 데 있다.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 700℃ 이하의 저온에서 높은 생산성(high throughput)과 함께 에피택시얼 성장률의 균일도를 개선시키기에 적합한 배치형 고진공 화학기상증착 장비들을 제공하는 데 있다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 고진공 화학기상증착 선택적 에피택시얼 성장 공정들이 제공된다. 이 공정들은 복수개의 반도체 기판들 상에 상기 반도체 기판들의 소정영역들을 노출시키는 절연막 패턴들을 형성하는 것을 포함한다. 상기 절연 막 패턴들을 갖는 기판들을 반응로 내로 로딩시킨다. 상기 반응로 내의 대기를 배출시킴과 동시에 상기 반응로 내의 상기 기판들을 550℃ 내지 700℃의 온도로 가열시킨다. 상기 반응로 내로 적어도 반도체 소스 가스를 제1 기간 동안 주입시키어 상기 가열된 기판들의 상기 소정영역들 상에 선택적으로 에피택시얼 반도체층을 형성한다. 상기 반응로 내에 잔존하는 상기 반도체 소스 가스를 제2 기간 동안 퍼지시킨다. 상기 반도체 소스 가스가 퍼지된 상기 반응로 내로 선택적 식각 가스를 제3 기간 동안 주입시키어 상기 절연막 패턴들의 표면들 상에 흡착된 반도체 원자들을 선택적으로 제거한다. 상기 반응로 내에 잔존하는 상기 선택적 식각 가스를 제4 기간 동안 퍼지시킨다. 상기 제1 내지 제4 기간들 중 적어도 상기 제2 내지 제4 기간들 동안 상기 종형로 내로 운송 가스를 지속적으로 주입시킨다.
본 발명의 다른 양태에 따르면, 상기 고진공 화학기상증착 선택적 에피택시얼 성장 공정들은 복수개의 반도체 기판들 상에 상기 반도체 기판들의 소정영역들을 노출시키는 절연막 패턴들을 형성하는 것을 포함한다. 상기 절연막 패턴들을 갖는 상기 기판들을 종형로(vertical furnace) 내로 로딩시킨다. 상기 종형로의 하부에 설치된 배기관(exhaust line)을 통하여 상기 종형로 내의 대기를 배출시킴과 동시에 상기 종형로 내의 상기 기판들을 550℃ 내지 700℃의 온도로 가열시킨다. 상기 종형로 내에 서로 다른 높이를 갖도록 설치된 복수개의 노즐들을 통하여 반도체 소스 가스를 제1 기간 동안 주입시키어 상기 가열된 반도체 기판들의 상기 소정영역들 상에 선택적으로 에피택시얼 반도체층을 형성한다. 상기 종형로 내에 잔존하는 상기 반도체 소스 가스를 제2 기간 동안 퍼지시킨다. 상기 반도체 소스 가스가 퍼지된 상기 종형로 내로 선택적 식각 가스를 제3 기간 동안 주입시키어 상기 절연막 패턴들의 표면들 상에 흡착된 반도체 원자들을 선택적으로 제거한다. 상기 선택적 식각 가스는 상기 복수개의 노즐들을 통하여 주입된다. 상기 종형로 내에 잔존하는 상기 선택적 식각 가스를 제4 기간 동안 퍼지시킨다. 상기 제1 내지 제4 기간들 중 적어도 상기 제2 내지 제4 기간들 동안 상기 종형로 내로 운송가스를 지속적으로 주입시키고, 상기 운송가스는 상기 복수개의 노즐들중 적어도 최상부 노즐(topmost nozzle)을 통하여 주입된다.
본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 선택적 에피택시얼 성장 공정에 사용되는 배치형(batch-type) 고진공 화학기상증착 장비들이 제공된다. 이 장비들은 종형로를 포함한다. 상기 종형로 내에 제1 그룹의 노즐들이 제공된다. 상기 제1 그룹의 노즐들은 서로 다른 높이들을 갖는 복수개의 가스 노즐들을 포함한다. 상기 종형로 내에 상기 제1 그룹의 노즐들에 대향하는 제2 그룹의 노즐들이 제공된다. 상기 종형로의 하부에 플랜지(flange)가 부착된다. 상기 종형로의 외부에 제1 및 제2 그룹들의 가스 공급관들이 제공된다. 상기 제1 그룹의 가스 공급관들은 각각 상기 제1 그룹의 노즐들에 연결되고, 상기 제2 그룹의 가스 공급관들은 각각 상기 제2 그룹의 노즐들에 연결된다. 상기 제1 그룹의 가스 공급관들중 적어도 하나의 가스 공급관에 운송가스 탱크가 연결된다. 상기 운송가스 탱크에 연결된 상기 적어도 하나의 가스 공급관은 상기 제1 그룹의 노즐들중 최상부 노즐에 연결된 가스 공급관을 포함한다. 상기 제1 그룹의 가스 공급관들 및 상기 제2 그룹의 가스 공급관들중 적어도 한 그룹의 가스 공급관들에 반도체 소스 가스 탱크가 연결된다. 상기 제1 그룹 의 가스 공급관들 및 상기 제2 그룹의 가스 공급관들중 적어도 한 그룹의 가스 공급관들에 선택적 식각 가스 탱크가 연결된다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되어지는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되어지는 것이다. 도면들에 있어서, 층 및 영역들의 두께는 명확성을 기하기 위하여 과장되어진 것이다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
도 1은 본 발명에 따른 선택적 에피택시얼 성장 공정들에 사용되는 배치형 고진공 화학기상증착 장비를 도시한 개략도이다.
도 1을 참조하면, 상기 배치형 고진공 화학기상증착 장비는 반응로(reaction furnace; 1), 예를 들면 종형로(vertical furnace)를 구비한다. 상기 종형로(1)는 선택적 에피택시얼 성장 공정이 진행되는 공간을 제공한다. 상기 종형로(1)의 하부에 플랜지(flange; 3)가 부착될 수 있다. 상기 플랜지(3)는 원통형의 모양을 가질 수 있다. 상기 플랜지(3)에 의해 둘러싸여진 공간을 통하여 상기 종형로(1)의 내부로 보트(boat; 5)가 로딩될 수 있다. 상기 보트(5)는 복수개의 슬롯들을 가지며, 상기 슬롯들 내에 복수개의 반도체 기판들, 즉 복수개의 반도체 웨이퍼들(W)이 삽입된다. 상기 보트(5)는 일반적으로 복수개의 배치영역들(batch zones)로 나뉘어질 수 있다. 예를 들면, 상기 보트(5)는 상부 영역(top zone), 중간 영역(center zone) 및 하부 영역(bottom zone)으로 나뉘어질 수 있다. 상기 배치영역들의 각각은 약 10장 내지 70장의 반도체 웨이퍼들이 삽입되는 슬롯들을 구비할 수 있다.
상기 보트(5)의 하부에 보트 지지판(boat supporting plate; 7)이 부착되고, 상기 보트 지지판(7)의 하부에 모터(M)가 설치될 수 있다. 상기 모터(M)는 상기 종형로(1) 내에서 에피택시얼 성장 공정이 진행되는 동안 상기 보트(5)를 회전시킬 수 있다.
상기 보트(5)가 상기 종형로(1) 내로 로딩되면, 상기 보트 지지판(7)은 상기 플랜지(3)의 하부에 부착된 실링부재(sealing member; 9)와 접촉하여 상기 종형로(1) 내부의 공간을 외부의 대기로부터 격리시킨다.
상기 종형로(1) 내에 복수개의 가스 노즐들이 설치된다. 상기 복수개의 가스 노즐들은 상기 종형로(1) 내로 로딩된 상기 보트(5) 내의 반도체 웨이퍼들(W)을 향하여 공정 가스들, 운송 가스들 및/또는 퍼지 가스들을 분사시킨다. 상기 복수개의 가스 노즐들은 제1 그룹의 가스 노즐들 및 제2 그룹의 가스 노즐들을 포함할 수 있다.
상기 제1 그룹의 가스 노즐들은 서로 다른 높이들을 갖는 적어도 2개의 가스 노즐들을 포함할 수 있고, 상기 제2 그룹의 가스 노즐들 역시 서로 다른 높이들을 갖는 적어도 2개의 가스 노즐들을 포함할 수 있다. 그러나, 이하에서는 설명의 편의를 위하여 상기 제1 그룹의 가스 노즐들은 서로 다른 높이들을 갖는 제1 내지 제3 가스 노즐들(11n, 13n, 15n)을 포함하고 상기 제2 그룹의 가스 노즐들 역시 서로 다른 높이들을 갖는 제4 내지 제6 가스 노즐들(17n, 19n, 21n)을 포함하는 것으로 가정한다. 상기 제1 내지 제3 가스 노즐들(11n, 13n, 15n)은 각각 상기 제4 내지 제6 가스 노즐들(17n, 19n 21n)에 대향하도록 설치될 수 있다.
본 실시예에서, 상기 제1 가스 노즐(11n)은 상기 제2 가스 노즐(13n)보다 높은 레벨에 위치할 수 있고, 상기 제2 가스 노즐(13n)은 상기 제3 가스 노즐(15n)보다 높은 레벨에 위치할 수 있다. 이와 마찬가지로, 제4 가스 노즐(17n)은 상기 제5 가스 노즐(19n)보다 높은 레벨에 위치할 수 있고, 상기 제5 가스 노즐(19n)은 상기 제6 가스 노즐(21n)보다 높은 레벨에 위치할 수 있다. 또한, 상기 제1 내지 제6 가스 노즐들(11n, 13n, 15n, 17n, 19, 21n)은 상기 종형로(1) 내에 로딩된 반도체 웨이퍼들(W)중 최상부 웨이퍼(topmost wafer) 및 최하부 웨이퍼(lowermost wafer) 사이의 레벨들을 갖도록 배치될 수 있다.
상기 종형로(1)의 외부에 제1 및 제2 그룹들의 가스 공급관들이 설치된다. 상기 제1 그룹의 가스 공급관들은 상기 제1 내지 제3 가스 노즐들(11n, 13n, 15n)에 각각 연결된 제1 내지 제3 가스 공급관들(11p, 13p, 15p)을 포함하고, 상기 제2 그룹의 가스 공급관들은 상기 제4 내지 제6 가스 노즐들(17n, 19n, 21n)에 각각 연결된 제4 내지 제6 가스 공급관들(17p, 19p, 21p)을 포함한다. 상기 제1 내지 제6 가스 공급관들(11p, 13p, 15p, 17p, 19p, 21p)은 상기 플랜지(3)를 관통하여 상기 종형로(1)의 하부 영역으로 연장한다.
상기 제1 내지 제3 가스 공급관들(11p, 13p, 15p)중 적어도 하나의 가스 공급관을 통하여 상기 종형로(1) 내로 운송가스(23)가 주입될 수 있다. 상기 운송가스(23)는 수소 가스, 헬리윰 가스, 질소 가스 및 아르곤 가스중 적어도 하나의 가 스일 수 있다. 또한, 상기 수소 가스, 헬리윰 가스, 질소 가스 및 아르곤 가스중 적어도 하나의 가스는 상기 종형로(1) 내에 잔존하는 공정 가스를 퍼지시키기 위하여 사용될 수도 있다. 즉, 상기 수소가스, 헬리윰 가스, 질소가스 및 아르곤 가스중 적어도 하나는 퍼지가스들(23a, 23b)로 사용될 수도 있다.
상술한 바와 같이 상기 운송가스(23)가 수소가스, 헬리윰 가스, 질소가스 및 아르곤 가스중 적어도 어느 하나를 포함하는 경우에, 상기 제1 내지 제3 가스 공급관들(11p, 13p, 15p)중 적어도 하나의 가스 공급관은 운송가스 탱크에 연결될 수 있다. 상기 운송가스 탱크에 연결된 상기 적어도 하나의 가스 공급관은 상기 제1 내지 제3 가스 노즐들(11n, 13n, 15n)중 최상부 가스 노즐에 연결된 가스 공급관을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 운송가스 탱크가 수소 가스 탱크 및 헬리윰 가스 탱크중 적어도 하나를 포함하는 경우에, 상기 수소가스 탱크 및/또는 상기 헬리윰 가스 탱크는 상기 제1 가스 공급관(11p)에 연결될 수 있다. 이와는 달리, 상기 수소가스 탱크 및 상기 헬리윰 가스 탱크의 각각은 상기 제1 그룹의 가스 공급관들, 즉 상기 제1 내지 제3 가스 공급관들(11p, 13p, 15p)에 연결될 수도 있다.
더 나아가서, 상기 운송가스 탱크가 질소가스 탱크 및 아르곤 가스 탱크중 적어도 하나를 포함하는 경우에, 상기 질소가스 탱크 또는 상기 아르곤 가스 탱크는 상기 제1 내지 제3 가스 공급관들(11p, 13p, 15p)에 연결될 수 있다. 또한, 상기 운송가스 탱크가 질소가스 탱크 및 아르곤 가스 탱크 모두를 포함하는 경우에, 상기 질소가스 탱크 및 상기 아르곤 가스 탱크의 각각은 상기 제1 내지 제3 가스 공급관들(11p, 13p, 15p)에 연결될 수 있다.
상술한 바와 같이, 상기 운송가스가 수소가스 및/또는 헬리윰 가스와 같이 상대적으로 작은 원자량 또는 작은 분자량(light atomic weight or light molecular weight)을 갖는 가스인 경우에, 상기 운송가스는 상기 최상부 노즐(즉, 상기 제1 가스 노즐(11n))에 연결된 상기 제1 가스 공급관(11p) 만을 통하여 공급될 수도 있다. 이는, 상기 운송가스의 원자량이 작은 경우에, 상기 운송가스는 상기 최상부 노즐만을 통해서도 상기 종형로(1) 내에 균일하게 공급될 수 있기 때문이다. 그러나, 상기 운송가스가 질소가스 및/또는 아르곤 가스와 같이 상대적으로 큰 원자량 또는 큰 분자량(heavy atomic weight or heavy molecular weight)을 갖는 가스인 경우에, 상기 운송가스는 상기 제1 내지 제3 가스 노즐들(11n,13n, 15n)에 연결된 상기 제1 내지 제3 가스 공급관들(11p, 13p, 15p)을 통하여 공급되는 것이 바람직하다.
계속해서, 상기 제1 및 제2 그룹들의 가스 공급관들중 적어도 한 그룹의 가스 공급관들을 통하여 상기 종형로(1) 내로 반도체 소스 가스가 주입될 수 있다. 상기 반도체 소스 가스는 실리콘 소스 가스(25a) 및 게르마늄 소스 가스(25b)중 적어도 하나의 가스일 수 있다. 상기 실리콘 소스 가스(25a)는 모노 사일레인(mono silane; SiH4) 가스 및 다이사일레인(Si2H6) 가스중 적어도 하나를 포함할 수 있고, 상기 게르마늄 소스 가스는 GeH4 가스일 수 있다. 상기 반도체 소스 가스는 상술한 운송가스와 함께 상기 종형로(1) 내로 주입될 수 있다. 이 경우에, 상기 운송가스는 상기 종형로(1) 내의 전체 공간에 걸쳐서 상기 반도체 소스 가스를 균일하게 공 급시키는 역할을 한다.
상기 반도체 소스 가스가 모노 사일레인(SiH4) 가스 및 다이 사일레인(Si2H6) 가스중 적어도 어느 하나를 포함하는 경우에, 상기 제1 내지 제3 가스 공급관들(11p, 13p, 15p)은 반도체 소스 가스 탱크에 연결될 수 있다. 즉, 상기 제1 내지 제3 가스 공급관들(11p, 13p, 15p)은 모노 사일레인 가스 탱크는 물론 다이 사일레인 가스 탱크에도 연결될 수 있다. 다른 실시예에서, 상기 반도체 소스 가스가 상기 실리콘 소스 가스(25a) 및 상기 게르마늄 소스 가스(25b)를 포함하는 경우에, 상기 제4 내지 제6 가스 공급관들(17p, 19p, 21p)에 게르마늄 소스 가스 탱크가 추가로 연결될 수 있다. 상기 종형로(1) 내로 상기 실리콘 소스 가스 및 상기 게르마늄 소스 가스가 동시에 공급되는 경우에, 에피택시얼 실리콘 게르마늄층이 형성된다.
이에 더하여, 상기 제1 및 제2 그룹들의 가스 공급관들중 적어도 한 그룹의 가스 공급관들을 통하여 상기 종형로(1) 내로 선택적 식각 가스가 주입될 수 있다. 상기 선택적 식각 가스는 실리콘 원자들 및/또는 게르마늄 원자들과 반응하는 할로겐 원소를 함유하는 가스인 것이 바람직하다. 예를 들면, 상기 선택적 식각 가스는 염소가스 또는 염화수소(HCl) 가스와 같은 염소 함유 가스(chlorine based gas; 27a)일 수 있다. 그러나, 상기 염화수소 가스는 700℃ 이하의 저온에서 염소 원자들과 수소 원자들로 분해되지 않을 수 있다. 따라서, 700℃ 이하의 저온에서 상기 염화수소 가스를 선택적 식각 가스로 사용하기 위해서는 GeH4 가스와 같은 촉매 가 스(27b)가 추가로 주입될 수 있다. 상기 선택적 식각 가스는 상술한 운송가스와 함께 상기 종형로(1) 내로 주입될 수 있다. 이 경우에, 상기 운송가스는 상기 종형로(1) 내의 전체 공간에 걸쳐서 상기 선택적 식각 가스를 균일하게 공급시키는 역할을 한다.
상기 선택적 식각 가스가 염소가스인 경우에, 상기 제4 내지 제6 가스 공급관들(17p, 19p, 21p)에 염소가스 탱크가 연결될 수 있다. 다른 실시예에서, 상기 선택적 식각 가스가 염화수소 가스인 경우에, 상기 제4 내지 제6 가스 공급관들(17p, 19p, 21p)에 염화수소 가스 탱크가 연결될 수 있고 상기 제1 내지 제3 가스 공급관들(11p, 13p, 15p)에 상기 염화수소 가스의 열분해를 촉진시키기 위하여 촉매가스 탱크, 즉 GeH4 가스 탱크가 연결될 수 있다.
더 나아가서, 상기 제1 및 제2 그룹들의 가스 공급관들중 적어도 한 그룹의 가스 공급관들을 통하여 상기 종형로(1) 내로 도우펀트 가스가 주입될 수 있다. 예를 들면, 상기 도우펀트 가스는 상기 제4 내지 제6 가스 공급관들(17p, 19p, 21p)을 통하여 주입될 수 있다. 상기 도우펀트 가스는 상기 반도체 소스 가스와 함께 주입되어 인시투 도우프트 에피택시얼 반도체층을 형성한다. 상기 도우펀트 가스는 BCl3 가스 및 PH3 가스중 어느 하나일 수 있다. 상기 도우펀트 가스는 상기 제4 내지 제6 가스 공급관들(17p, 19p, 21p)에 연결된 BCl3 가스 탱크 또는 PH3 가스 탱크로부터 제공될 수 있다.
상술한 모든 가스 탱크들로부터 제공되는 공정 가스들, 운송 가스들 및 퍼지 가스들의 각각은 단일 유량제어기(a single mass flow controller; MFC) 또는 3개의 유량제어기들(MFC)을 통하여 균일한 유량(uniform flow rate)으로 공급될 수 있다. 구체적으로, 상기 가스 탱크들의 각각이 3개의 분기된 가스관들(3 branched conduits)을 통하여 상기 제1 내지 제3 가스 공급관들(11n, 13n, 15n) 또는 상기 제4 내지 제6 가스 공급관들(17n, 19n, 21n)에 연결되는 경우에, 상기 유량제어기들(MFCs)은 각각 상기 분기된 가스관들에 설치될 수 있다.
상기 종형로(1) 내의 대기 및/또는 상기 종형로(1) 내의 공정 가스들(또는 반응 부산물(byproduct))은 상기 플랜지(3)의 일부분으로부터 분기된(branched) 배기관(exhaust line; EL)을 통하여 배출된다(vented). 상기 배기관(EL)은 배기펌프에 연결되고, 상기 배기펌프는 고진공을 위하여 터보 분자 펌프(turbo molecular pump; TMP) 및 드라이 펌프(dry pump; DP)를 포함할 수 있다.
도 2a 및 도 2b는 도 1의 장비를 사용하여 선택적 에피택시얼 반도체층을 형성하는 방법들을 설명하기 위한 공정 흐름도(process flowchart)이고, 도 3은 본 발명의 실시예들에 따른 선택적 에피택시얼 성장 공정들을 설명하기 위한 타이밍 다이아그램(timing diagram)이다. 또한, 도 4a 내지 도 4d는 본 발명의 실시예들에 따른 선택적 에피택시얼 성장 공정 동안 발생하는 반응 메카니즘들을 설명하기 위한 단면도들이다. 도 4a 내지 도 4d에 있어서, 참조부호 "C"로 표시된 영역은 반도체 웨이퍼의 중심 영역을 나타내고, 참조부호 "E"로 표시된 영역은 반도체 웨이퍼의 가장자리 영역을 나타낸다.
도 1, 도 2a, 도 2b, 도 3 및 도 4a를 참조하면, 복수개의 기판들(W)을 준비 한다(도 2a의 단계 31). 상기 기판들(W)은 반도체 웨이퍼들과 같은 반도체 기판들(61) 상에 절연막(63)을 형성하고 상기 절연막(63)을 패터닝하여 상기 각 반도체 기판들(61)의 소정영역들을 노출시키는 개구부들을 형성함으로써 제작될 수 있다.
상기 개구부들을 갖는 기판들(W)을 보트(도 1의 5)를 사용하여 상기 종형로(도 1의 1) 내로 로딩시킨다(도 2a의 단계 33). 그 결과, 상기 종형로(1) 내의 공간은 외부의 대기로부터 격리된다. 이어서, 도 1에 보여진 장비의 제어부(controller)의 제1 레지스터(register)에 할당된(allocated) N값을 "0"으로 초기화시킴과 동시에 제2 레지스터에 할당된 K값을 원하는 사이클 수로 설정한다(도 2a의 단계 35).
계속해서, 상기 종형로(1) 내의 대기를 배기펌프(도 1의 TMP 및 DP)를 사용하여 배출시키어 상기 종형로(1) 내부의 압력을 약 1×10-8 Torr 내지 1×10-5 Torr의 낮은 베이스 압력(low base pressure)으로 조절한다(도 2a의 단계 37). 다음에, 상기 종형로(1) 내의 상기 기판들(W)을 소정의 공정온도, 예컨대 550℃ 내지 700℃의 온도로 가열시킨다(도 2a의 단계 39). 다른 실시예에서, 상기 기판들(W)은 상기 종형로(1) 내의 압력을 상기 베이스 압력으로 낮추는 동안 가열될 수도 있다.
상기 종형로(1) 내로 적어도 반도체 소스 가스(semiconductor source gas; 25)를 제1 기간(first duration; T1) 동안 주입한다(도 2b의 단계 41). 상기 제1 기간(T1)은 10초 내지 120초일 수 있다. 상기 반도체 소스 가스(25)는 실리콘 소스 가스(25a) 및 게르마늄 소스 가스(25b)중 적어도 하나일 수 있다. 상기 실리콘 소 스 가스(25a)는 모노 사일레인(SiH4) 가스 및 다이 사일레인(Si2H6) 가스중 적어도 하나일 수 있고, 상기 게르마늄 소스 가스는 GeH4 가스일 수 있다. 상기 반도체 소스 가스(25)가 모노 사일레인(SiH4) 가스 및/또는 다이 사일레인(Si2H6) 가스와 같은 실리콘 소스 가스인 경우에, 상기 실리콘 소스 가스는 도 1에 보여진 바와 같이 제1 그룹의 가스 노즐들, 즉 제1 내지 제3 가스 노즐들(도 1의 11n, 13n 및 15n)을 통하여 상기 종형로(1) 내의 공간 전체에 걸쳐서 균일하게 공급될 수 있다. 이와는 달리, 상기 반도체 소스 가스(25)가 상기 실리콘 소스 가스(25a) 및 상기 게르마늄 소스 가스(25b)를 포함하는 경우에, 상기 실리콘 소스 가스(25a) 및 상기 게르마늄 소스 가스(25b)는 각각 도 1에 보여진 바와 같이 상기 제1 내지 제3 가스 노즐들(11n, 13n, 15n) 및 상기 제4 내지 제6 가스 노즐들(17n, 19n, 21n)을 통하여 상기 종형로(1) 내의 공간 전체에 걸쳐서 균일하게 공급될 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 제1 그룹의 가스 노즐들은 설명의 편의를 위하여 3개의 가스 노즐들만으로 구성되는 것으로 가정한다. 그러나, 본 발명에 있어서, 상기 제1 그룹의 가스 노즐들의 수량은 "3"에 한정되지 않고 상기 종형로(1)의 형태 및 상기 종형로(1) 내로 로딩되는 기판들(W)의 배치 사이즈(batch size)에 따라 2개 또는 4개 이상일 수도 있다. 이와 마찬가지로, 상기 제2 그룹의 가스 노즐들의 수량 역시 2개 또는 4개 이상일 수도 있다. 여기서, 상기 배치 사이즈는 상기 종형로(1) 내로 로딩될 수 있는 기판들(W)의 최대 수량을 의미한다.
상기 반도체 소스 가스(25)가 상기 종형로(1) 내로 주입되면, 상기 반도체 소스 가스는 상기 종형로(1) 내의 열적 에너지(thermal energy)에 의해 분해되어(decomposed) 반도체 원자들을 생성시킨다. 예를 들어, 상기 종형로(1) 내로 모노 사일레인 가스가 주입되면, 상기 모노 사일레인 가스는 실리콘 원자들 및 수소 원자들로 분해된다. 상기 반도체 소스 가스로부터 분해된 상기 반도체 원자들은 상기 노출된 반도체 기판(61) 및 상기 절연막(63)의 표면들에서의 댕글링 본드들과 결합하여 흡착된다. 일반적으로, 절연막 상에 흡착되는 반도체 원자들의 본딩 에너지는 반도체막 상에 흡착되는 반도체 원자들의 본딩 에너지보다 작고, 상기 절연막 상에서의 상기 반도체 원자들의 배양 시간(incubation time)은 상기 반도체막 상에서의 상기 반도체 원자들의 배양 시간보다 길다. 따라서, 상기 반도체 소스 가스가 상기 제1 기간(T1) 동안 주입되면, 상기 절연막(63)의 표면 상에 제1 반도체 원자들(65a)이 흡착되어 반도체 씨드들 또는 반도체 씨드층을 형성할 수 있고 상기 노출된 반도체 기판(61) 상에 수 Å 내지 수십 Å의 얇은 두께를 갖는 에피택시얼 반도체층들(65c)이 형성될 수 있다. 이에 더하여, 상기 종형로(1) 내에 상기 절연막들(63)의 표면들 상부에 미반응된 반도체 원자들(unreacted semiconductor atoms), 즉 제2 반도체 원자들(65b)이 존재할 수 있다.
상기 반도체 소스 가스(25)가 모노 사일레인 가스인 경우에, 상기 제1 내지 제3 가스 노즐들(11n, 13n, 15n)을 통하여 주입되는 상기 모노 사일레인 가스의 전체 유량은 50 sccm 내지 600 sccm일 수 있다. 또한, 상기 반도체 소스 가스(25)가 다이 사일레인 가스인 경우에, 상기 제1 내지 제3 가스 노즐들(11n, 13n, 15n)을 통하여 주입되는 상기 다이 사일레인 가스의 전체 유량 역시 50 sccm 내지 600 sccm일 수 있다. 이와는 달리, 상기 반도체 소스 가스(25)가 모노 사일레인 가스 및 다이 사일레인 가스를 포함하는 경우에, 상기 제1 내지 제3 가스 노즐들(11n, 13n, 15n)을 통하여 주입되는 상기 모노 사일레인 가스 및 상기 다이 사일레인 가스의 전체 유량은 50 sccm 내지 1000 sccm일 수 있다.
다른 실시예에서, 상기 반도체 소스 가스(25)는 모노 사일레인 가스 및 GeH4 가스를 포함할 수 있다. 이 경우에, 상기 모노 사일레인 가스 및 상기 GeH4 가스는 각각 상기 제1 내지 제3 가스 노즐들(11n, 13n, 15n) 및 상기 제4 내지 제6 가스 노즐들(17n, 19n, 21n)을 통하여 주입될 수 있고, 상기 제1 내지 제6 가스 노즐들(11n, 13n, 15n, 17n, 19n, 21n)을 통하여 주입되는 상기 모노 사일레인 가스 및 상기 GeH4 가스의 전체 유량은 50 sccm 내지 1500 sccm일 수 있다.
또 다른 실시예에서, 상기 반도체 소스 가스(25)는 다이 사일레인 가스 및 GeH4 가스를 포함할 수 있다. 이 경우에, 상기 다이 사일레인 가스 및 상기 GeH4 가스는 각각 상기 제1 내지 제3 가스 노즐들(11n, 13n, 15n) 및 상기 제4 내지 제6 가스 노즐들(17n, 19n, 21n)을 통하여 주입될 수 있고, 상기 제1 내지 제6 가스 노즐들(11n, 13n, 15n, 17n, 19n, 21n)을 통하여 주입되는 상기 다이 사일레인 가스 및 상기 GeH4 가스의 전체 유량은 50 sccm 내지 1500 sccm일 수 있다.
또 다른 실시예에서, 반도체 소스 가스(25)는 모노 사일레인 가스, 다이 사일레인 가스 및 GeH4 가스를 포함할 수 있다. 이 경우에, 상기 모노 사일레인 가스 및 상기 다이 사일레인 가스는 상기 제1 내지 제3 가스 노즐들(11n, 13n, 15n)을 통하여 주입될 수 있고, 상기 GeH4 가스는 상기 제4 내지 제6 가스 노즐들(17n, 19n, 21n)을 통하여 주입될 수 있다. 상기 제1 내지 제6 가스 노즐들(11n, 13n, 15n, 17n, 19n, 21n)을 통하여 주입되는 상기 모노 사일레인 가스, 상기 다이 사일레인 가스 및 상기 GeH4 가스의 전체 유량은 50 sccm 내지 1500 sccm일 수 있다.
더 나아가서, 상기 제1 기간(T1) 동안 상기 반도체 소스 가스(25)는 운송가스(23)와 함께 주입될 수 있다. 상기 운송가스(23)는 도 1을 참조하여 설명된 바와 같이 수소가스, 헬리윰 가스, 질소가스 및 아르곤 가스중 적어도 어느 하나의 가스일 수 있다. 이 경우에, 상기 운송 가스(23)는 상기 반도체 소스 가스(25)를 상기 종형로(1) 내의 모든 기판들(W)의 표면들에 걸쳐서 균일하게 공급시키기 위하여 주입된다. 그러나, 상기 반도체 소스 가스(25)가 상기 운송가스(23), 예컨대 수소 가스와 함께 주입되면, 상기 수소 가스로부터 분해된 수소 원자들이 상기 제1 기간(T1) 동안 상기 노출된 반도체 기판들(61)의 표면 또는 상기 에피택시얼 반도체층들(65c)의 표면들의 댕글링 본드와 결합하여 상기 에피택시얼 반도체층들(65c)의 성장률 또는 성장률 균일도를 오히려 저하시킬 수 있다. 따라서, 상기 반도체 소스 가스(25)가 상기 운송가스(23)의 도움 없이도 수십 ㎜ 또는 그 이상의 평균자유항로(mean free path)를 갖도록 상기 제1 기간(T1) 동안 상기 종형로(1) 내의 공정 압력을 충분히 낮출 수 있다면, 상기 반도체 소스 가스(25)는 상기 운송가스(23) 없이 주입되는 것이 바람직할 수 있다.
또 다른 실시예에서, 상기 반도체 소스 가스(25)는 도우펀트 가스(29)와 함께 주입될 수도 있다. 상기 도우펀트 가스(29)는 BCl3 (Boron chloride) 가스, 포스핀 가스(phosphine; PH3), 다이보레인 가스(diborane; B2H6) 또는 아사인 가스(arsine; AsH3)일 수 있다. 상기 반도체 소스 가스(25)가 상기 도우펀트 가스와 함께 주입되는 경우에, 상기 에피택시얼 반도체층들(65c)은 인시투 도우프트 에피택시얼 반도체층들에 해당한다.
이에 더하여, 상기 반도체 소스 가스(25)는 상기 도우펀트 가스(29) 및 상기 운송 가스(23)와 함께 주입될 수도 있다.
적어도 상기 반도체 소스 가스(25)가 주입되는 상기 제1 기간(T1) 동안 상기 종형로(1)의 내부압력은 약 1×10-3 Torr 내지 1×10-1 Torr의 공정압력을 유지한다.
도 1, 도 2a, 도 2b, 도 3 및 도 4b를 참조하면, 상기 제1 기간(T1) 동안 적어도 상기 반도체 소스 가스(25)를 주입한 후에, 상기 종형로(1) 내로 상기 운송가스(23)를 제2 기간(T2) 동안 지속적으로 주입하여 상기 종형로(1) 내에 잔존하는 상기 반도체 소스 가스(25) 및 상기 제2 반도체 원자들(65b)을 퍼지시킨다(도 2b의 단계 43). 상기 제1 기간(T1) 동안 상기 반도체 소스 가스(25)가 상기 도우펀트 가스(29)와 함께 주입되는 경우에, 상기 종형로(1) 내에 잔존하는 상기 도우펀트 가스(29) 역시 상기 제2 기간(T2) 동안 퍼지된다. 상기 제2 기간(T2)은 약 10초 내지 120초일 수 있고, 상기 제2 기간(T2) 동안 주입되는 상기 운송가스(23)의 유량은 500 sccm 내지 1000 sccm일 수 있다.
다른 실시예에서, 상기 제2 기간(T2) 동안 제1 퍼지 가스(23a)가 추가로 주입될 수 있다. 상기 제1 퍼지 가스(23a)는 수소가스, 헬리윰 가스, 질소 가스 또는 아르곤 가스일 수 있다. 이 경우에, 상기 제1 퍼지 가스(23a)는 상기 운송가스(23)와 다른 가스일 수 있고, 상기 운송가스(23) 및 상기 제1 퍼지가스(23a)의 전체 유량은 500 sccm 내지 1000 sccm일 수 있다.
결과적으로, 상기 제2 기간(T2) 동안 적어도 상기 운송가스(23)가 주입된 후에, 상기 종형로(1) 내의 공정가스들은 모두 제거될 수 있다.
적어도 상기 운송가스(23)가 주입되는 상기 제2 기간(T2) 동안 상기 종형로(1)의 내부압력은 약 1×10-3 Torr 내지 1×10-1 Torr의 공정압력을 유지한다.
도 1, 도 2a, 도 2b, 도 3 및 도 4c를 참조하면, 상기 제2 기간(T2) 동안 적어도 상기 운송가스(23)를 주입한 후에, 상기 종형로(1) 내로 제3 기간(T3) 동안 상기 운송가스(23)와 함께 선택적 식각가스(27)를 주입한다(도 2b의 단계 45). 상기 제3 기간(T3)은 10초 내지 180초일 수 있고, 상기 선택적 식각가스(27)는 상기 절연막(63) 상에 흡착된 상기 제1 반도체 원자들(65a)과 반응하는 할로겐 원소를 함유하는 가스인 것이 바람직하다. 예를 들면, 상기 선택적 식각가스(27)는 염소가스 또는 염화수소(HCl) 가스와 같은 염소 함유 가스(chlorine based gas; 27a)일 수 있다. 상기 선택적 식각가스(27)로서 상기 염화수소 가스를 사용하는 경우에는, 도 1을 참조하여 설명된 바와 같이 GeH4 가스와 같은 촉매가스가 추가로 주입될 수 있다. 상기 운송가스(23)는 상기 선택적 식각가스(27)의 평균자유항로를 증가시키 어 상기 선택적 식각가스(27)를 상기 종형로(1) 내의 모든 기판들(W)의 표면들 상에 균일하게 공급시킨다.
상기 선택적 식각가스(27)가 상기 종형로(1) 내로 주입되면, 상기 선택적 식각가스(27)는 상기 종형로(1) 내부의 열 에너지에 의해 분해되어(decomposed) 염소 원자들(67a)을 생성시킨다. 상기 선택적 식각가스(27)로부터 분해된 상기 염소 원자들(67a)은 상기 절연막들(63)의 표면들에 흡착된 상기 제1 반도체 원자들(65a)과 결합하여 상기 제1 반도체 원자들(65a)을 상기 절연막들(63)의 표면들로부터 이탈시킨다(detach). 예를 들어, 상기 제1 반도체 원자들(65a)이 실리콘 원자들인 경우에, 상기 염소원자들(67a)은 상기 실리콘 원자들과 반응하여 SiCl4 또는 SiCl3와 같은 휘발성 부산물(volatile by-product)을 생성시킨다.
상기 제3 기간(T3) 동안 주입되는 상기 선택적 식각가스(27)의 유량은 50 sccm 내지 1500 sccm일 수 있다. 예를 들어, 상기 선택적 식각가스(27)가 염소가스일 경우에, 상기 염소가스의 유량은 50 sccm 내지 400 sccm일 수 있다. 또한, 상기 선택적 식각가스(27)가 염화수소 가스 및 GeH4 가스를 포함하는 경우에, 상기 염화수소 가스 및 상기 GeH4 가스의 전체 유량은 100 sccm 내지 1500 sccm일 수 있다. 상기 제3 기간(T3) 동안 상기 종형로(1)의 내부압력은 약 1×10-3 Torr 내지 1×10-1 Torr의 공정압력을 유지한다.
도 1, 도 2a, 도 2b, 도 3 및 도 4d를 참조하면, 상기 제3 기간(T3) 동안 상기 선택적 식각가스(27) 및 상기 운송가스(23)를 주입한 후에, 상기 종형로(1) 내 로 상기 운송가스(23)를 제4 기간(T4) 동안 지속적으로 주입하여 상기 종형로(1) 내에 잔존하는 상기 선택적 식각가스(27) 및 상기 반응 부산물(reaction by-product)을 퍼지시킨다(도 2b의 단계 47). 상기 제4 기간(T4)은 약 10초 내지 360초일 수 있고, 상기 제4 기간(T4) 동안 주입되는 상기 운송가스(23)의 유량은 500 sccm 내지 1000 sccm일 수 있다.
다른 실시예에서, 상기 제4 기간(T4) 동안 제2 퍼지 가스(23b)가 추가로 주입될 수 있다. 상기 제2 퍼지 가스(23b)는 수소가스, 헬리윰 가스, 질소 가스 또는 아르곤 가스일 수 있다. 이 경우에, 상기 제2 퍼지 가스(23b)는 상기 운송가스(23)와 다른 가스일 수 있고, 상기 운송가스(23) 및 상기 제2 퍼지가스(23b)의 전체 유량은 500 sccm 내지 1000 sccm일 수 있다.
적어도 상기 운송가스(23)가 주입되는 상기 제4 기간(T4) 동안 상기 종형로(1)의 내부압력은 약 1×10-3 Torr 내지 1×10-1 Torr의 공정압력을 유지한다.
결과적으로, 상기 제4 기간(T4) 동안 적어도 상기 운송가스(23)가 주입된 후에, 상기 종형로(1) 내의 공정가스들은 모두 제거되고 상기 절연막들(63)의 표면들 상에 흡착된 상기 제1 반도체 원자들(65a) 역시 모두 제거될 수 있다. 또한, 상기 운송가스(23)는 적어도 상기 제2 내지 제4 기간들(T2, T3, T4) 동안 지속적으로 주입되어 상기 종형로(1) 내로 로딩된 모든 기판들(W)의 전면들에 걸쳐서 적어도 상기 선택적 식각가스(27)를 균일하게 공급한다. 이에 따라, 상기 제1 내지 제4 기간들(T1, T2, T3, T4)의 합에 해당하는 단일 주기(a single cycle time; T) 동안, 상 기 노출된 반도체 기판들(61) 상에만 선택적으로 상기 에피택시얼 반도체층들(65c)이 균일한 두께로 형성된다.
계속해서, 상기 제4 기간(T4) 동안 적어도 상기 운송가스(23)를 주입한 후에, 상기 "N"을 1만큼 증가시킨다(도 2b의 단계 49). 이어서, 상기 증가된 N을 상기 K와 비교한다(도 2b의 단계 51). 상기 N이 상기 K와 같을 때까지 상기 반도체 소스 가스(25)의 주입 공정(41), 상기 제1 퍼지 공정(43), 상기 선택적 식각가스(27)의 주입 공정(45) 및 상기 제2 퍼지 공정(47)을 순차적으로 그리고 반복적으로 실시하여 상기 노출된 반도체 기판들(61) 상에만 원하는 두께를 갖는 최종 에피택시얼 반도체층들을 균일하게 형성한다.
<실험 예들; examples>
도 5는 본 발명의 실시예들에 따른 선택적 에피택시얼 성장 공정들의 식각 균일도 및 운송가스들 사이의 관련성을 도시한 그래프이다. 도 5에 있어서, 가로축(abscissa)은 운송가스의 스플릿 조건들(split conditions)을 나타내고, 좌측 세로축(left ordinate)은 웨이퍼들 사이의 식각 균일도(wafer to wafer etch uniformity)에 해당하는 제1 식각 균일도(UE1)를 나타내고, 우측 세로축(right ordinate)은 웨이퍼 내에서의 식각 균일도(etch uniformity within wafer)에 해당하는 제2 식각 균일도(UE2)를 나타낸다. 도 5의 식각 균일도들(UE1, UE2)은 폴리실리콘막들을 갖는 반도체 웨이퍼들에 선택적 식각공정 단계만을 일정시간 동안 반복적으로 적용시킨 후에 상기 폴리실리콘막들의 두께 변화량으로부터 산출되었다. 상기 선택적 식각공정 단계는 다음의 [표 1]에 기재된 주요 공정조건들을 사용하여 실시되었다. 본 실험에서, 선택적 식각 가스는 도 1을 참조하여 설명된 바와 같이 3개의 가스 노즐들을 통하여 주입되었다.
공정 파라미터 공정 조건
로딩된 웨이퍼 수량 100매
운송가스 노즐 단일 노즐(종형로 내에서 상부에 설치)
공정 압력 1×10-1 Torr
기판 온도 620℃
선택적 식각가스 염소가스(Cl2), 70 sccm
선택적 식각가스와 함께 주입된 운송가스 None 질소가스(N2), 1000 sccm 수소가스(H2), 1000 sccm
도 5 및 [표 1]로부터 알 수 있듯이, 운송가스 없이 염소 가스만을 사용하여 선택적 식각 공정을 진행하였을 때 제1 및 제2 식각 균일도들(UE1, UE2)은 각각 약 13% 및 14%이었다. 또한, 상기 염소 가스의 운송가스로서 질소 가스를 사용하여 상기 선택적 식각 공정을 진행하였을 때, 상기 제1 및 제2 식각 균일도들(UE1, UE2)은 각각 약 12% 및 3%이었다. 더 나아가서, 상기 염소가스의 운송가스로서 수소 가스를 사용하여 상기 선택적 식각 공정을 진행하였을 때, 상기 제1 및 제2 식각 균일도들(UE1, UE2)은 각각 약 1% 및 2%이었다.
결과적으로, 염소가스와 같은 선택적 식각 가스는 운송가스를 사용하여 종형로 내로 주입되는 것이 바람직하다는 것으로 이해될 수 있다. 특히, [표 1]에 기재된 바와 같이 상기 운송가스가 단일 노즐을 통하여 주입되는 경우에는, 질소 가스보다는 오히려 수소 가스가 웨이퍼들 사이의 식각 균일도(즉, 제1 식각 균일도)를 개선시킬 수 있는 운송가스로서 적합할 수 있다는 것으로 이해될 수 있다.
도 6은 본 발명의 실시예들에 따라 제작된 에피택시얼 실리콘층들의 웨이퍼들 사이의 성장 균일도(wafer to wafer growth uniformity) 및 공정온도 사이의 관련성을 보여주는 그래프이고, 도 7은 본 발명의 실시예들에 따라 제작된 에피택시얼 실리콘층들의 웨이퍼 내 성장 균일도(growth uniformity within wafer) 및 웨이퍼 위치 사이의 관련성을 보여주는 그래프이다. 도 6에 있어서, 가로축은 공정온도(Tp)를 나타내고, 세로축은 웨이퍼들 사이의 성장 균일도에 해당하는 제1 성장 균일도(UG1)를 나타낸다. 또한, 도 7에 있어서, 가로축은 웨이퍼 위치(P)를 나타내고, 세로축은 웨이퍼 내에서의 성장 균일도에 해당하는 제2 성장 균일도(UG2)를 나타낸다.
도 6 및 도 7에 보여진 데이터들을 보여주는 시료들은 다음의 [표 2]에 기재된 주요 공정조건들을 사용하여 제작되었다. 또한, 운송가스로서 수소 가스가 사용되었고, 상기 수소 가스는 모든 공정 단계들, 즉 제1 내지 제4 기간들(T1, T2, T3, T4) 동안 1000 sccm의 유량으로 지속적으로 주입되었다. 본 실험에서, 반도체 소스 가스 및 선택적 식각 가스는 각각 도 1에 보여진 제1 그룹의 가스 노즐들(11n, 13n, 15n) 및 제2 그룹의 가스 노즐들(17n, 19n, 21n)을 통하여 주입되었다.
공정 파라미터 공정 조건
로딩된 웨이퍼 수량 100매
운송가스 노즐 단일 노즐(종형로 내에서 상부에 설치)
운송가스 수소가스(H2)
베이스 압력 1×10-6 Torr
공정 압력 1×10-1 Torr
제1 기간(T1) 100초
반도체 소스 가스 모노 사일레인 가스(SiH4), 100 sccm
제2 기간(T2) 120초
제3 기간(T3) 60초
선택적 식각가스 염소가스(Cl2), 70 sccm
제4 기간(T4) 180초
도 6 및 [표 2]로부터 알 수 있듯이, 본 발명의 실시예에 따라 형성된 에피택시얼 실리콘층들은 620℃ 내지 660℃의 공정온도(Tp)에서 모든 웨이퍼들에 걸쳐서 약 2% 내지 6.5%의 성장 균일도(UG1)를 보였다.
또한, 도 7 및 [표 2]로부터 알 수 있듯이, 종형로 내로 로딩된 100매의 웨이퍼들중 최상부 웨이퍼(도 7의 Top), 중간 웨이퍼(도 7의 center) 및 최하부 웨이퍼(도 7의 bottom) 상에 형성된 에피택시얼 실리콘층들은 각각 약 1%, 2% 및 2%의 성장 균일도들(UG2)을 보였다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 700℃ 이하의 저온에서 배치형 고진공 화학기상증착 장비를 사용하여 균일한 에피택시얼 반도체층들을 성장시킬 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 선택적 에피택시얼 공정을 반도체 소자의 제조에 적용할지라도, 생산성의 감소 없이 모스 트랜지스터들의 특성들이 저하되는 것을 방지할 수 있다. 이에 더하여, 본 발명에 따른 선택적 에피택시얼 공정은 복수개의 가스 노즐들을 갖는 고진공 화학기상증착 장비를 사용하여 진행된다. 따라서, 모든 웨이퍼들 상에 형성되는 에피택시얼 반도체층들의 균일도를 개선시킬 수 있다.

Claims (55)

  1. a)복수개의 반도체 기판들 상에 상기 반도체 기판들의 소정영역들을 노출시키는 절연막 패턴들을 형성하는 단계;
    b)상기 절연막 패턴들을 갖는 기판들을 반응로 내로 로딩시키는 단계;
    c)상기 반응로 내의 대기를 배출시킴과 동시에 상기 반응로 내의 상기 기판들을 550℃ 내지 700℃의 온도로 가열시키는 단계;
    d)상기 반응로 내로 반도체 소스 가스를 주입시키어 상기 가열된 기판들의 상기 소정영역들 상에 선택적으로 에피택시얼 반도체층을 형성하는 단계;
    e)상기 반응로 내에 잔존하는 상기 반도체 소스 가스를 퍼지시키는 단계;
    f)상기 반도체 소스 가스가 퍼지된 상기 반응로 내로 선택적 식각 가스를 주입시키어 상기 절연막 패턴들의 표면들 상에 흡착된 반도체 원자들을 선택적으로 제거하는 단계; 및
    g)상기 반응로 내에 잔존하는 상기 선택적 식각 가스를 퍼지시키는 단계를 포함하되, 상기 단계들 d), e), f) 및 g)중 적어도 상기 단계들 e), f) 및 g)는 상기 반응로 내로 운송가스를 지속적으로 주입시킴으로써 실시되는 고진공 화학기상증착 선택적 에피택시얼 성장 공정.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 단계들 d), e) f) 및 g)는 적어도 2회 순차적으로 그리고 반복적으로 실시되는 것을 특징으로 하는 고진공 화학기상증착 선택적 에피택시얼 성장 공정.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 반도체 기판들을 가열하는 동안 상기 반응로의 내부 압력(inside pressure)은 1×10-8 Torr 내지 1×10-5 Torr의 베이스 압력(base pressure)에 도달하는 것을 특징으로 하는 고진공 화학기상증착 선택적 에피택시얼 성장 공정.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 단계들 d), e), f) 및 g)는 1×10-3 Torr 내지 1×10-1 Torr의 공정 압력 하에서 진행되는 것을 특징으로 하는 고진공 화학기상증착 선택적 에피택시얼 성장 공정.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 반도체 소스 가스는 실리콘 소스 가스 및 게르마늄 소스 가스중 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 고진공 화학기상증착 선택적 에피택시얼 성장 공정.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 실리콘 소스 가스는 SiH4 가스 및 Si2H6 가스중 어느 하나이고, 상기 게 르마늄 소스 가스는 GeH4 가스인 것을 특징으로 하는 고진공 화학기상증착 선택적 에피택시얼 성장 공정.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 운송 가스는 수소 가스, 헬리움 가스, 질소 가스 및 아르곤 가스중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 고진공 화학기상증착 선택적 에피택시얼 성장 공정.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 운송 가스는 500 sccm 내지 1000 sccm의 유량으로 주입되는 것을 특징으로 하는 고진공 화학기상증착 선택적 에피택시얼 성장 공정.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 반도체 소스 가스는 상기 운송 가스와 함께 주입되는 것을 특징으로 하는 고진공 화학기상증착 선택적 에피택시얼 성장 공정.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 반도체 소스 가스는 도우펀트 가스와 함께 주입되는 것을 특징으로 하는 고진공 화학기상증착 선택적 에피택시얼 성장 공정.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 도우펀트 가스는 BCl3 가스, B2H6 가스, AsH3 가스 또는 PH3 가스중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 고진공 화학기상증착 선택적 에피택시얼 성장 공정.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 반도체 소스 가스는 상기 운송가스 및 도우펀트 가스와 함께 주입되는 것을 특징으로 하는 고진공 화학기상증착 선택적 에피택시얼 성장 공정.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 반도체 소스 가스는 10초 내지 120초 동안 주입되는 것을 특징으로 하는 고진공 화학기상증착 선택적 에피택시얼 성장 공정.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 반도체 소스 가스를 퍼지시키는 단계는 상기 반응로 내로 상기 운송가스에 더하여 제1 퍼지가스를 주입시킴으로써 실시되고, 상기 선택적 식각 가스를 퍼지시키는 단계는 상기 반응로 내로 상기 운송가스에 더하여 제2 퍼지가스를 주입시킴으로써 실시되는 것을 특징으로 하는 고진공 화학기상증착 선택적 에피택시얼 성장 공정.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 제1 퍼지 가스는 수소 가스, 헬리움 가스, 질소 가스 및 아르곤 가스중 어느 하나이고 상기 제2 퍼지 가스는 수소 가스, 헬리움 가스, 질소 가스 및 아르곤 가스중 어느 하나이되, 상기 제1 및 제2 퍼지 가스들은 상기 운송가스와 다른 가스들인 것을 특징으로 하는 고진공 화학기상증착 선택적 에피택시얼 성장 공정.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 운송가스 및 상기 제1 퍼지가스의 전체 유량은 500 sccm 내지 1000 sccm이고, 상기 운송가스 및 상기 제2 퍼지가스의 전체 유량은 500 sccm 내지 1000sccm인 것을 특징으로 하는 고진공 화학기상증착 선택적 에피택시얼 성장 공정.
  17. 제 1 항에 있어서,
    상기 반도체 소스 가스는 10초 내지 120초 동안 퍼지되고, 상기 선택적 식각 가스는 10초 내지 360초 동안 퍼지되는 것을 특징으로 하는 고진공 화학기상증착 선택적 에피택시얼 성장 공정.
  18. 제 1 항에 있어서,
    상기 선택적 식각 가스는 염소 가스의 단일 가스이거나 염화수소(HCl) 가스 및 GeH4 가스의 혼합 가스인 것을 특징으로 하는 고진공 화학기상증착 선택적 에피택시얼 성장 공정.
  19. 제 1 항에 있어서,
    상기 선택적 식각 가스는 10초 내지 180초 동안 주입되는 것을 특징으로 하는 고진공 화학기상증착 선택적 에피택시얼 성장 공정.
  20. a)복수개의 반도체 기판들 상에 상기 반도체 기판들의 소정영역들을 노출시키는 절연막 패턴들을 형성하는 단계;
    b)상기 절연막 패턴들을 갖는 상기 기판들을 종형로(vertical furnace) 내로 로딩시키는 단계;
    c)상기 종형로의 하부에 설치된 배기관(exhaust line)을 통하여 상기 종형로 내의 대기를 배출시킴과 동시에 상기 종형로 내의 상기 기판들을 550℃ 내지 700℃의 온도로 가열시키는 단계;
    d)상기 종형로 내에 서로 다른 높이를 갖도록 설치된 복수개의 노즐들을 통하여 반도체 소스 가스를 주입시키어 상기 가열된 반도체 기판들의 상기 소정영역들 상에 선택적으로 에피택시얼 반도체층을 형성하는 단계;
    e)상기 종형로 내에 잔존하는 상기 반도체 소스 가스를 퍼지시키는 단계;
    f)상기 반도체 소스 가스가 퍼지된 상기 종형로 내로 선택적 식각 가스를 주 입시키어 상기 절연막 패턴들의 표면들 상에 흡착된 반도체 원자들을 선택적으로 제거하되, 상기 선택적 식각 가스는 상기 복수개의 노즐들을 통하여 주입되는 단계; 및
    g)상기 종형로 내에 잔존하는 상기 선택적 식각 가스를 퍼지시키는 단계를 포함하되, 상기 단계들 d), e), f) 및 g)중 적어도 상기 단계들 e), f) 및 g)는 상기 종형로 내로 운송가스를 지속적으로 주입시킴으로써 실시되고 상기 운송가스는 상기 복수개의 노즐들중 적어도 최상부 노즐(topmost nozzle)을 통하여 주입되는 고진공 화학기상증착 선택적 에피택시얼 성장 공정.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 단계들 d), e), f) 및 g)는 적어도 2회 반복적으로 실시되는 것을 특징으로 하는 고진공 화학기상증착 선택적 에피택시얼 성장 공정.
  22. 제 20 항에 있어서,
    상기 반도체 기판들을 가열하는 동안 상기 반응로의 내부 압력(inside pressure)은 1×10-8 Torr 내지 1×10-5 Torr의 베이스 압력(base pressure)에 도달하는 것을 특징으로 하는 고진공 화학기상증착 선택적 에피택시얼 성장 공정.
  23. 제 20 항에 있어서,
    상기 단계들 d), e), f) 및 g)는 1×10-3 Torr 내지 1×10-1 Torr의 공정 압력 하에서 진행되는 것을 특징으로 하는 고진공 화학기상증착 선택적 에피택시얼 성장 공정.
  24. 제 20 항에 있어서,
    상기 복수개의 노즐들은 서로 다른 높이를 갖는 제1 그룹의 노즐들 및 상기 제1 그룹의 노즐들에 대향하는 제2 그룹의 노즐들을 포함하되, 상기 제1 및 제2 그룹들의 노즐들은 상기 복수개의 기판들의 최상부 기판 및 최하부 기판(lowermost substrate) 사이의 레벨들을 갖도록 배치되는 것을 특징으로 하는 고진공 화학기상증착 선택적 에피택시얼 성장 공정.
  25. 제 24 항에 있어서,
    상기 운송가스가 수소 가스 또는 헬리윰 가스인 경우에, 상기 운송가스는 상기 제1 그룹의 노즐들 중의 적어도 최상부 노즐 또는 상기 제2 그룹의 노즐들 중의 적어도 최상부 노즐을 통하여 주입되고 상기 운송가스의 전체유량은 500 sccm 내지 1000 sccm인 것을 특징으로 하는 고진공 화학기상증착 선택적 에피택시얼 성장 공정.
  26. 제 24 항에 있어서,
    상기 운송가스가 질소 가스 또는 아르곤 가스인 경우에, 상기 운송가스는 상기 제1 그룹의 노즐들 또는 상기 제2 그룹의 노즐들을 통하여 주입되고 상기 운송가스의 전체유량은 500 sccm 내지 1000 sccm인 것을 특징으로 하는 고진공 화학기상증착 선택적 에피택시얼 성장 공정.
  27. 제 24 항에 있어서,
    상기 반도체 소스 가스가 실리콘 소스 가스 또는 게르마늄 소스 가스인 경우에, 상기 반도체 소스 가스는 상기 제1 그룹의 노즐들 또는 상기 제2 그룹의 노즐들을 통하여 주입되는 것을 특징으로 하는 고진공 화학기상증착 선택적 에피택시얼 성장 공정.
  28. 제 24 항에 있어서,
    상기 반도체 소스 가스가 실리콘 소스 가스 및 게르마늄 소스 가스를 포함하는 경우에, 상기 실리콘 소스 가스는 상기 제1 및 제2 그룹들의 노즐들중 어느 한 그룹의 노즐들을 통하여 주입되고 상기 게르마늄 소스 가스는 상기 제1 및 제2 그룹들의 노즐들중 다른 한 그룹의 노즐들을 통하여 주입되는 것을 특징으로 하는 고진공 화학기상증착 선택적 에피택시얼 성장 공정.
  29. 제 24 항에 있어서,
    상기 반도체 소스 가스는 상기 운송가스와 함께 주입되는 것을 특징으로 하 는 고진공 화학기상증착 선택적 에피택시얼 성장 공정.
  30. 제 29 항에 있어서,
    상기 단계들 d), e), f) 및 g) 동안 주입되는 상기 운송가스가 수소가스 또는 헬리윰 가스인 경우에, 상기 운송가스는 상기 제1 그룹의 노즐들 중의 적어도 최상부 노즐 또는 상기 제2 그룹의 노즐들 중의 적어도 최상부 노즐을 통하여 주입되고 상기 운송가스의 전체유량은 500 sccm 내지 1000 sccm인 것을 특징으로 하는 고진공 화학기상증착 선택적 에피택시얼 성장 공정.
  31. 제 29 항에 있어서,
    상기 단계들 d), e), f) 및 g) 동안 주입되는 상기 운송가스가 질소 가스 또는 아르곤 가스인 경우에, 상기 운송가스는 상기 제1 그룹의 노즐들 또는 상기 제2 그룹의 노즐들을 통하여 주입되고 상기 운송가스의 전체유량은 500 sccm 내지 1000 sccm인 것을 특징으로 하는 고진공 화학기상증착 선택적 에피택시얼 성장 공정.
  32. 제 24 항에 있어서,
    상기 반도체 소스 가스는 도우펀트 가스와 함께 주입되는 것을 특징으로 하는 고진공 화학기상증착 선택적 에피택시얼 성장 공정.
  33. 제 32 항에 있어서,
    상기 도우펀트 가스는 상기 제1 그룹의 노즐들 또는 상기 제2 그룹의 노즐들을 통하여 주입되는 것을 특징으로 하는 고진공 화학기상증착 선택적 에피택시얼 성장 공정.
  34. 제 24 항에 있어서,
    상기 반도체 소스 가스는 상기 운송가스 및 도우펀트 가스와 함께 주입되는 것을 특징으로 하는 고진공 화학기상증착 선택적 에피택시얼 성장 공정.
  35. 제 24 항에 있어서,
    상기 반도체 소스 가스를 퍼지시키는 단계는 상기 종형로 내로 상기 운송가스에 더하여 제1 퍼지가스를 주입시킴으로써 실시되고 상기 선택적 식각 가스를 퍼지시키는 단계는 상기 종형로 내로 상기 운송가스에 더하여 제2 퍼지 가스를 주입시킴으로써 실시되되, 상기 반도체 소스 가스를 퍼지시키는 동안 상기 운송가스 및 상기 제1 퍼지가스의 전체유량은 500 sccm 내지 1000 sccm이고 상기 선택적 식각 가스를 퍼지시키는 동안 상기 운송가스 및 상기 제2 퍼지가스의 전체유량은 500 sccm 내지 1000 sccm인 것을 특징으로 하는 고진공 화학기상증착 선택적 에피택시얼 성장 공정.
  36. 제 35 항에 있어서,
    상기 운송가스는 수소 가스, 헬리윰 가스, 질소 가스 및 아르곤 가스중 어느 하나이고 상기 제1 및 제2 퍼지 가스들은 수소 가스, 헬리윰 가스, 질소 가스 및 아르곤 가스중 어느 하나이되, 상기 제1 및 제2 퍼지 가스들은 상기 운송가스와 다른 가스인 것을 특징으로 하는 고진공 화학기상증착 선택적 에피택시얼 성장 공정.
  37. 제 35 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 퍼지 가스들은 상기 제1 및 제2 그룹들의 노즐들중 적어도 하나의 노즐을 통하여 주입되는 것을 특징으로 하는 고진공 화학기상증착 선택적 에피택시얼 성장 공정.
  38. 제 24 항에 있어서,
    상기 선택적 식각 가스가 염소 가스의 단일 가스인 경우에, 상기 선택적 식각 가스는 상기 제1 그룹의 노즐들 또는 상기 제2 그룹의 노즐들을 통하여 주입되는 것을 특징으로 하는 고진공 화학기상증착 선택적 에피택시얼 성장 공정.
  39. 제 24 항에 있어서,
    상기 선택적 식각 가스가 염화수소(HCl) 가스 및 GeH4 가스를 포함하는 경우에, 상기 염화수소 가스는 상기 제1 및 제2 그룹들의 노즐들중 어느 한 그룹의 노즐들을 통하여 주입되고 상기 GeH4 가스는 상기 제1 및 제2 그룹들의 노즐들중 다른 한 그룹의 노즐들을 통하여 주입되는 것을 특징으로 하는 고진공 화학기상증착 선 택적 에피택시얼 성장 공정.
  40. 종형로;
    상기 종형로 내에 설치되어 서로 다른 높이들을 갖는 제1 그룹의 노즐들;
    상기 종형로 내에 설치되어 서로 다른 높이들을 갖되, 상기 제1 그룹의 노즐들에 대향하는 제2 그룹의 노즐들;
    상기 종형로의 하부에 부착된 플랜지(flange);
    상기 종형로의 외부에 설치되고 상기 제1 그룹의 노즐들에 각각 연결되되, 상기 플랜지를 관통하는 제1 그룹의 가스 공급관들; 및
    상기 종형로의 외부에 설치되고 상기 제2 그룹의 노즐들에 각각 연결되되, 상기 플랜지를 관통하는 제2 그룹의 가스 공급관들;
    상기 제1 그룹의 가스 공급관들중 적어도 하나의 가스 공급관에 연결되되, 상기 제1 그룹의 가스 공급관들중 상기 적어도 하나의 가스 공급관은 상기 제1 그룹의 노즐들중 최상부 노즐에 연결된 가스 공급관을 포함하는 운송가스 탱크;
    상기 제1 그룹의 가스 공급관들 및 상기 제2 그룹의 가스 공급관들중 적어도 한 그룹의 가스 공급관들에 연결된 반도체 소스 가스 탱크; 및
    상기 제1 그룹의 가스 공급관들 및 상기 제2 그룹의 가스 공급관들중 적어도 한 그룹의 가스 공급관들에 연결된 선택적 식각 가스 탱크를 포함하는 배치형 고진공 화학기상증착 선택적 에피택시얼 성장 장비.
  41. 제 40 항에 있어서,
    상기 플랜지의 소정영역으로부터 분기되고 상기 종형로의 외부에 설치된 배기관; 및
    상기 배기관에 연결되어 상기 종형로의 내부의 압력을 조절하는 배기 펌프를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배치형 고진공 화학기상증착 선택적 에피택시얼 성장 장비.
  42. 제 41 항에 있어서,
    상기 배기펌프는 상기 배기관에 연결된 메인 펌프 및 상기 메인 펌프에 연결된 보조 펌프를 포함하는 것을 특징으로 하는 배치형 고진공 화학기상증착 선택적 에피택시얼 성장 장비.
  43. 제 42 항에 있어서,
    상기 메인 펌프는 터보 분자 펌프(turbo molecular pump)이고, 상기 보조 펌프는 드라이 펌프인 것을 특징으로 하는 배치형 고진공 화학기상증착 선택적 에피택시얼 성장 장비.
  44. 제 40 항에 있어서,
    상기 운송가스 탱크는 수소 가스 탱크, 헬리윰 가스 탱크, 질소 가스 탱크 및 아르곤 가스 탱크중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 배치형 고진공 화학기상증착 선택적 에피택시얼 성장 장비.
  45. 제 44 항에 있어서,
    상기 수소 가스 탱크 및/또는 상기 헬리윰 가스 탱크는 상기 제1 그룹의 노즐들중 상기 최상부 노즐에 연결된 가스 공급관에 연결된 것을 특징으로 하는 배치형 고진공 화학기상증착 선택적 에피택시얼 성장 장비.
  46. 제 44 항에 있어서,
    상기 수소 가스 탱크 및/또는 상기 헬리윰 가스 탱크는 상기 제1 그룹의 가스 공급관들에 연결된 것을 특징으로 하는 배치형 고진공 화학기상증착 선택적 에피택시얼 성장 장비.
  47. 제 44 항에 있어서,
    상기 질소 가스 탱크 및/또는 상기 아르곤 가스 탱크는 상기 제1 그룹의 가스 공급관들에 연결된 것을 특징으로 하는 배치형 고진공 화학기상증착 선택적 에피택시얼 성장 장비.
  48. 제 40 항에 있어서,
    상기 반도체 소스 가스 탱크는 실리콘 소스 가스 탱크 및 게르마늄 소스 가스 탱크중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 배치형 고진공 화학기상증 착 선택적 에피택시얼 성장 장비.
  49. 제 48 항에 있어서,
    상기 실리콘 소스 가스 탱크는 상기 제1 그룹의 가스 공급관들에 연결되고 상기 게르마늄 소스 가스 탱크는 상기 제2 그룹의 가스 공급관들에 연결된 것을 특징으로 하는 배치형 고진공 화학기상증착 선택적 에피택시얼 성장 장비.
  50. 제 40 항에 있어서,
    상기 선택적 식각 가스 탱크는 염소 가스 탱크인 것을 특징으로 하는 배치형 고진공 화학기상증착 선택적 에피택시얼 성장 장비.
  51. 제 50 항에 있어서,
    상기 염소 가스 탱크는 상기 제2 그룹의 가스 공급관들에 연결된 것을 특징으로 하는 배치형 고진공 화학기상증착 선택적 에피택시얼 성장 장비.
  52. 제 40 항에 있어서,
    상기 선택적 식각 가스 탱크는 염화수소(HCl) 가스 탱크 및 GeH4 가스 탱크를 포함하는 것을 특징으로 하는 배치형 고진공 화학기상증착 선택적 에피택시얼 성장 장비.
  53. 제 52 항에 있어서,
    상기 GeH4 가스 탱크는 상기 제1 그룹의 가스 공급관들에 연결되고 상기 염화수소(HCl) 가스 탱크는 상기 제2 그룹의 가스 공급관들에 연결된 것을 특징으로 하는 배치형 고진공 화학기상증착 선택적 에피택시얼 성장 장비.
  54. 제 40 항에 있어서,
    상기 제1 그룹의 가스 공급관들 또는 상기 제2 그룹의 가스 공급관들에 연결된 도우펀트 가스 탱크를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배치형 고진공 화학기상증착 선택적 에피택시얼 성장 장비.
  55. 제 54 항에 있어서,
    상기 도우펀트 가스 탱크는 BCl3 가스 탱크 및 PH3 가스 탱크중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 배치형 고진공 화학기상증착 선택적 에피택시얼 성장 장비.
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