KR101099371B1 - 버퍼 챔버를 구비하는 금속 유기물 화학기상증착장치 - Google Patents

버퍼 챔버를 구비하는 금속 유기물 화학기상증착장치 Download PDF

Info

Publication number
KR101099371B1
KR101099371B1 KR1020090097857A KR20090097857A KR101099371B1 KR 101099371 B1 KR101099371 B1 KR 101099371B1 KR 1020090097857 A KR1020090097857 A KR 1020090097857A KR 20090097857 A KR20090097857 A KR 20090097857A KR 101099371 B1 KR101099371 B1 KR 101099371B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
buffer chamber
group
vapor deposition
chemical vapor
reaction chambers
Prior art date
Application number
KR1020090097857A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20110040542A (ko
Inventor
진주
Original Assignee
엘아이지에이디피 주식회사
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 엘아이지에이디피 주식회사 filed Critical 엘아이지에이디피 주식회사
Priority to KR1020090097857A priority Critical patent/KR101099371B1/ko
Priority to CN201310001157.1A priority patent/CN103103502B/zh
Priority to CN2010102947281A priority patent/CN102041485A/zh
Priority to US12/893,440 priority patent/US8333840B2/en
Priority to TW099133319A priority patent/TWI461565B/zh
Priority to TW103111291A priority patent/TW201428130A/zh
Publication of KR20110040542A publication Critical patent/KR20110040542A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101099371B1 publication Critical patent/KR101099371B1/ko
Priority to US13/717,587 priority patent/US8703614B2/en

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104Forming layers
    • H01L21/02365Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02612Formation types
    • H01L21/02617Deposition types
    • H01L21/0262Reduction or decomposition of gaseous compounds, e.g. CVD
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING 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
    • C23CCOATING 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
    • C23C16/00Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44Chemical 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
    • C23C16/455Chemical 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 characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING 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
    • C23CCOATING 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
    • C23C16/00Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/22Chemical 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 deposition of inorganic material, other than metallic material
    • C23C16/30Deposition of compounds, mixtures or solid solutions, e.g. borides, carbides, nitrides
    • C23C16/301AIII BV compounds, where A is Al, Ga, In or Tl and B is N, P, As, Sb or Bi
    • C23C16/303Nitrides
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING 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
    • C23CCOATING 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
    • C23C16/00Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44Chemical 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
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING 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
    • C23CCOATING 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
    • C23C16/00Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44Chemical 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
    • C23C16/448Chemical 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 characterised by the method used for generating reactive gas streams, e.g. by evaporation or sublimation of precursor materials
    • C23C16/452Chemical 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 characterised by the method used for generating reactive gas streams, e.g. by evaporation or sublimation of precursor materials by activating reactive gas streams before their introduction into the reaction chamber, e.g. by ionisation or addition of reactive species
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING 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
    • C23CCOATING 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
    • C23C16/00Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44Chemical 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
    • C23C16/54Apparatus specially adapted for continuous coating
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C30CRYSTAL GROWTH
    • C30BSINGLE-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
    • C30B25/00Single-crystal growth by chemical reaction of reactive gases, e.g. chemical vapour-deposition growth
    • C30B25/02Epitaxial-layer growth
    • C30B25/08Reaction chambers; Selection of materials therefor
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C30CRYSTAL GROWTH
    • C30BSINGLE-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
    • C30B29/00Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
    • C30B29/10Inorganic compounds or compositions
    • C30B29/40AIIIBV compounds wherein A is B, Al, Ga, In or Tl and B is N, P, As, Sb or Bi
    • C30B29/403AIII-nitrides

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)

Abstract

본 발명에 따른 금속 유기물 화학기상증착장치는 3A족(13족)-5A족(15족) 재료를 이용하여 질화물 층을 기판 상에 증착하는 복수개의 반응챔버와, 상기 복수개의 반응챔버들과 연결되며 상기 복수개의 반응챔버로 상기 기판을 입출시키는 이송로봇이 설치되는 버퍼챔버와, 상기 버퍼챔버 내부로 수소, 질소, 암모니아 가스 중의 하나를 선택적으로 공급하는 가스공급장치와, 상기 버퍼챔버 내부에 설치되어 상기 버퍼챔버 내부를 가열하는 히터를 구비하는 것으로, 본 발명에 따른 금속 유기물 화학기상 증착장치는 복수개의 반응챔버에서 질화물 층을 증착하고, 각 반응챔버에서 이송되는 기판상의 에피텍셜층의 안정성이 유지한 상태로 이송이 가능하도록 버퍼 챔버에서 온도 및 가스 분위기를 조절할 수 있도록 함으로써 질화물층을 분리하여 공정을 수행하는 효율이 향상되도록 하는 효과가 있다.
MOCVD, 온도제어, 에피텍셜 성장, 버퍼 챔버

Description

버퍼 챔버를 구비하는 금속 유기물 화학기상증착장치{Metal Organic Chemical Vapor Deposition apparatus having buffer chamber}
본 발명은 금속 유기물 화학기상 증착장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 내부의 온도 제어와 가스 분위기의 제어가 가능하도록 한 버퍼 챔버를 구비하는 금속 유기물 화학기상증착장치에 관한 것이다.
질화물 재료는 발광소자를 제조하기 위한 재료로 가장 잘 알려진 것이다. 질화물 재료를 이용한 발광소자의 적층 구조는 일반적으로 사파이어와 같은 기판 상에 GaN 결정으로 이루어지는 버퍼층과, n형 GaN 결정으로 이루어지는 n형 도핑층과, InGaN 으로 이루어지는 활성층과, p형 GaN으로 형성되는 p형 도핑층이 순차적으로 적층된 구조로 되어 있다. 그리고 각각의 층은 하나의 금속 유기물 화학기상 증착장치 챔버에서 차례로 적층 된다.
그런데 이와 같은 질화물 발광소자를 제조하는 공정은 모든 증착공정이 하나의 챔버에서 연속적으로 이루어지는데, 이때 소요되는 시간은 대략 4시간에서 10시 간 정도의 장시간이다. 또한 첫 번째 공정이 완료된 후에는 챔버 내부를 세정하고, 다시 공정을 수행하는데, 이때의 세정은 주로 작업자의 수작업으로 이루어진다. 이와 같이 종래의 금속 유기물 화학기상 증착장치는 공정효율이 매우 낮은 문제점이 있다.
본 발명은 금속 유기물 화학기상 증착공정의 효율을 향상시킬 수 있도록 다수의 챔버와 연결되어 온도제어 및 가스 분위기의 제어가 이루어지도록 한 버퍼 챔버를 구비하는 금속 유기물 화학기상 증착장치에 관한 것이다.
본 발명에 따른 금속 유기물 화학기상 증착장치는 3A족(13족)-5A족(15족) 재료를 이용하여 질화물 층을 기판 상에 증착하는 복수개의 반응챔버와, 상기 복수개의 반응챔버들과 연결되며 상기 복수개의 반응챔버로 상기 기판을 입출시키는 이송로봇이 설치되는 버퍼챔버와, 상기 버퍼챔버 내부로 수소, 질소, 암모니아 가스 중의 하나를 선택적으로 공급하는 가스공급장치와, 상기 버퍼챔버 내부에 설치되어 상기 버퍼챔버 내부를 가열하는 히터를 구비한다.
상기 반응챔버 중 어느 하나의 반응챔버와 상기 버퍼 챔버가 서로 개통되면 나머지 다른 반응챔버들은 상기 버퍼 챔버와 차단될 수 있다.
상기 버퍼 챔버는 상기 버퍼 챔버와 연결되는 상기 반응챔버 내부의 가스 분위기와 동일한 가스 분위기를 유지할 수 있다.
상기 버퍼 챔버의 상기 이송로봇은 상기 기판이 안착된 서셉터를 상기 반응챔버들 사이로 이송시킬 수 있다.
상기 버퍼 챔버의 상기 이송로봇은 상기 기판만을 상기 반응챔버들 사이로 이송시킬 수 있다.
상기 버퍼 챔버의 상기 이송로봇은 상기 기판이 안착되며 상기 서셉터에 분리 가능한 위성 서셉터를 상기 반응챔버들 사이로 이송시킬 수 있다.
상기 버퍼 챔버에는 로드락 챔버가 연결될 수 있다.
본 발명에 따른 금속 유기물 화학기상 증착장치는 복수개의 반응챔버에서 질화물 층을 증착하고, 각 반응챔버에서 이송되는 기판상의 에피텍셜층의 안정성이 유지한 상태로 이송이 가능하도록 버퍼 챔버에서 온도 및 가스 분위기를 조절할 수 있도록 함으로써 질화물층을 분리하여 공정을 수행하는 효율이 향상되도록 하는 효과가 있다.
이하에서는 본 발명에 따른 금속 유기물 화학기상 증착장치에 대한 실시예를 설명한다. 도 1은 금속 유기물 화학기상 증착장치에 대한 제 1실시예를 도시한 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이 금속 유기물 화학기상 증착장치는 기판(240) 또는 서셉터(230)가 반입, 반출되는 로드락 챔버(500)와 기판(240) 또는 서셉터(230)를 챔버들 사이로 이송시키는 이송로봇(110)이 설치된 버퍼 챔버(100)와 버퍼 챔버(100)에 연결된 복수개의 반응챔버(200)(300)를 구비한다. 본 실시예에서 상기 기판(240)은 하나의 웨이퍼 일 수 있고, 또는 적어도 하나 이상의 웨이퍼가 안착되며 서셉터(230)에서 분리 가능한 위성 서셉터(satellite susceptor)일 수 있다.
반응챔버(200)(300)는 3A족(13족)-5A족(15족) 재료를 이용하여 버퍼층, n형 도핑층, 언도핑 GaN층, 활성층을 기판(240)상에 순차적으로 증착하는 제 1반응챔버(200)와 제 1반응챔버(200)에서 적층된 활성층 상에 p형 도핑층만을 독립적으로 증착하는 제 2반응챔버(300)로 구비되거나, 또는 반응챔버(200)(300)는 3A족(13족)-5A족(15족) 재료를 이용하여 버퍼층, n형 도핑층, 언도핑 GaN층을 기판(240)상에 순차적으로 증착하는 제 1반응챔버(200)와 활성층과 p형 도핑층을 증착하는 제 2반응챔버(300)로 구성될 수 있다.
그리고 버퍼 챔버(100)와 제 1반응챔버(200) 그리고 제 2반응챔버(300)로 가스를 공급하기 위한 가스공급장치(600)와 가스를 각각의 챔버로 전달하기 위한 가스공급장치(600)를 구비한다.
가스공급장치(600)는 질소 가스공급장치(604), 수소 가스공급장치(605), 3A족(13족) 가스공급장치(602), 5A족(15족) 가스공급장치(601), n형 도핑 가스공급장치(603), p형 도핑 가스공급장치(606)를 각각 포함하고, 각각의 가스공급장치에서 제공되는 공정가스를 제 1반응챔버(200)로 공급하는 제 1가스분배기(710)와 제 2반응챔버(300)로 공급하는 제 2가스분배기(720) 그리고 버퍼 챔버(100)로 가스를 공급하는 제 3가스분배기(730)를 구비한다.
여기서 3A족(13족) 가스공급장치(602)는 트리메틸갈륨(TMG: Trimethylgallium)과 트리메틸인듐(TMI:trimethyl- indium)을 공급한다. 그리고 5A족(15족) 가스공급장치(601)로는 암모니아(NH3)를 공급하고, n형 도핑 가스공급장치(603)는 SiH4 또는 GeH4 중의 어느 하나를 공급할 수 있다. 그리고 p형 도핑 가스공급장치(606)는 Cp2Mg(isoyclopentadienyl-magnesium)이 사용될 수 있다.
한편, 제 1반응챔버(200)는 사파이어 기판(240)과 같이 에피텍셜 공정이 수행되는 기판(240)에 대한 열처리 세정과, GaN 버퍼층, 언도핑 GaN층, n형 도핑층 그리고 활성층을 성장시키기 위한 챔버일 수 있다. 그리고 제 1가스분배기(710)는 질소, 수소, 3A족(13족), 5A족(15족) 그리고 n형 도핑 가스를 분배하여 제 1반응챔버(200) 내부로 공급할 수 있다.
그리고 제 2가스분배기(720)는 수소, 3A족(13족)과 5A족(15족) 그리고 p형 도핑가스를 분배하여 제 2반응챔버(300) 내부로 공급할 수 있고, 제 3가스분배기(730)는 질소, 수소가스를 선택적으로 버퍼 챔버(100) 내부로 공급할 수 있다. 여기서 제 3가스분배기(730)는 필요에 따른 NH3를 버퍼 챔버(100) 내부로 공급할 수 있다.
도 2는 제 1실시예에 따른 금속 유기물 화학기상 증착장치의 반응챔버와 버퍼 챔버의 구성을 도시한 도면이다.
도 2에 도시된 바와 같이 반응챔버(200)는 내부에 상부에서 공정가스를 하측으로 분사하는 샤워헤드(260)와 샤워헤드(260)의 하부에 설치되며 적어도 한 장 이상의 기판(240)이 안착된 서셉터(230)를 포함한다.
서셉터(230)의 하부에는 서셉터(230)를 고온 가열하기 위한 히터(120)가 설치된다. 히터(120)는 텅스텐 히터(120), 세라믹 히터(120) 또는 RF 히터(120) 등이 이용될 수 있다. 그리고 서셉터(230)는 회전장치(270)에 의하여 회전 가능하게 설치되고, 또한 회전장치(270)의 회전축(271) 상단과 분리 결합이 가능하게 설치될 수 있다.
반응챔버(200)의 일측벽에는 반응챔버(200) 내부의 기판(240) 또는 서셉터(230)가 외부로 반출 또는 내부로 반입될 수 있도록 하는 게이트(210)가 구비된다. 그리고 게이트(210)에는 게이트 밸브(220)가 설치된다. 게이트(210)는 버퍼 챔버(100)와 연결된다.
버퍼 챔버(100)에는 웨이퍼 또는 서셉터(230)를 이동시키기 위한 이송로봇(110)이 설치된다. 이송로봇(110)은 섭씨 1000도 내외의 온도에서도 안정적으로 동작하도록 내열 재질 및 단열 구조물이 이용될 수 있다. 그리고 버퍼 챔버(100) 내부에는 버퍼 챔버(100) 내부를 섭씨 600도 ~ 900도 정도로 가열하기 위한 히터(120)가 설치된다. 이 히터(120)는 유도 가열방식인 RF 히터(120)일 수 있다.
이하에서는 본 실시예에 따른 금속 유기물 화학기상 증착방법을 설명한다.
에피텍셜 공정을 진행하기 위하여 사파이어와 같은 기판(240)이 로드락 챔버(500)로 외부에서 반입되어 위치하면 버퍼 챔버(100)는 로드락 챔버(500)에 있는 공정이 수행되지 않은 기판(240) 또는 서셉터(230)를 수취하여 버퍼 챔버(100) 내부로 반입한 후 로드락 챔버(500)와 버퍼 챔버(100) 사이를 연결하는 게이트(210)를 닫는다.
이때 버퍼 챔버(100) 내부온도는 로드락 챔버(500)와 순간적으로 연통됨으로써 순간적으로 온도가 떨어질 수 있다. 따라서 게이트를 닫은 후 버퍼 챔버(100) 내부의 온도가 설정된 온도대인 섭씨 600도 ~ 900도를 유지하도록 가열하는 것이 필요할 수 있다. 그리고 이를 위하여 버퍼 챔버(100)에는 파이로 미터와 같은 온도감지장치가 설치될 수 있다.
버퍼 챔버(100)는 버퍼 챔버(100)와 제 1반응챔버(200) 사이를 연통하는 게이트(210)가 열리면 기판(240) 또는 서셉터(230)를 제 1반응챔버(200) 내부로 이송한다. 제 1반응챔버(200) 내부는 섭씨 1000도 ~ 1200도의 온도로 승온된 상태다. 그리고 버퍼 챔버(100)로부터 기판(240) 또는 서셉터(230)가 제 1반응챔버(200) 내부로 반입되면 이후 버퍼 챔버(100)의 로봇은 버퍼 챔버(100) 내부로 복귀한다. 그리고 버퍼 챔버(100)와 제 1반응챔버(200) 사이는 게이트 밸브(220)에 의하여 게이트(210)가 닫힌다.
이후 제 1반응챔버(200) 내부는 수소 가스 분위기가 되고, 10분 ~ 20분 동안 기판(240) 또는 서셉터(230)를 가열하여 열처리한다. 이 열처리 공정은 기판(240)상의 산화막과 같은 이물질 층을 제거하기 위한 세정 공정이다. 한편, 제 1반응챔버(200)에서의 열처리 공정 전에 버퍼 챔버(100)의 내부는 수소 가스 분위기와 암모니아 가스 분위기가 될 수 있다.
계속해서 제 1반응챔버(200)에서 설정된 시간 동안 열처리가 이루어지면 수소 가스 분위기 상태에서 제 1반응챔버(200) 내부로 트리메틸갈륨과 암모니아 가스가 투입되어 대략 30분 내외의 시간동안 GaN 버퍼층을 성장시키는 공정이 진행된다. 그리고 버퍼층을 형성하는 동안 기판(240)의 온도(H1)는 섭씨 450도 ~ 600도로 감온된 상태 일 수 있다. 이때의 버퍼층은 대략 20nm 내외의 두께일 수 있다.
그리고 버퍼층의 성장이 완료되면 다음으로 제 1반응챔버(200) 내부를 가열시켜 기판(240)의 온도가 섭씨 1000도 ~ 1100도, 보다 구체적인 조건으로는 섭씨 1030도 ~ 1080도가 되도록 한다. 이에 따라 버퍼층 상에는 언도핑 GaN 층이 성장한다. 이 언도핑 GaN 층은 60분 내외의 시간 동안 3um 정도가 될 수 있다. 이와 같이 사파이어와 같은 기판(240) 상에 버퍼층과 언도핑 GaN 층의 성장시키는 공정은 사파이어 기판(240) 상에서의 GaN 박막의 전기적, 결정학적 성장 효율을 향상시키는 기능을 한다.
다음으로 n형 도핑층을 언도핑 GaN층상에 성장시킨다. 이를 위하여 제 1반응챔버(200) 내부의 온도는 섭씨 1000도 ~ 1100도를 유지시키고, 공정가스로는 수소 분위기 하에서 트리메틸갈륨과 암모니아 그리고 도핑 가스인 SiH4를 투입한다. 이에 따라 Si 도핑된 n형 도핑층이 형성되는데, 이 n형 도핑층은 대략 60분의 성장시간동안 3um 정도의 두께로 성장한다.
계속해서 n형 도핑층 상에 활성층을 성장시킨다. 이 활성층은 단일 양자 우물(single quantum well: SQW)구조 또는 복수개의 양자 우물층을 갖는 다중양자우물(muti quantum well: MQW)구조일 수 있다.
활성층의 성장은 제 1반응챔버(200) 내부를 질소 분위기로 치환시킨 후 80분 내외의 시간 동안 기판(240)의 온도를 섭씨 700 ~ 900도(H2)의 온도에서 가변 조절하면서 100nm 정도의 두께로 형성한다. 다중 양자우물구조를 형성하는 경우 인듐의 함량이 다른 서로 다른 양자 장벽층과 양자 우물층을 교번하여 형성한다. 그리고 이를 위하여 본 실시예와 같이 반복되는 온도 변화로 성장을 제어할 수 있다.
활성층의 성장이 완료되면 제 1반응챔버(200)와 버퍼 챔버(100) 사이의 게이트(210)는 열린다. 그리고 버퍼 챔버(100)의 이송로봇(110)은 기판(240) 또는 서셉터(230)를 수취하여 기판(240) 또는 서셉터(230)를 버퍼 챔버(100) 내부로 회수한다. 그리고 제 1반응챔버(200)와 버퍼 챔버(100) 사이의 게이트(210)가 닫히고, 기판(240) 또는 서셉터(230)는 이송로봇(110)에 의하여 제 2반응챔버(300)의 게이트(210) 측으로 이동한다.
그리고 버퍼 챔버(100)와 제 2반응챔버(300) 사이의 게이트(210)가 열리면 기판(240) 또는 서셉터(230)는 이송로봇(110)에 의하여 제 2반응챔버(300) 내부로 반입되어 위치하고, 이송로봇(110)은 버퍼 챔버(100)로 복귀한다. 그리고 버퍼 챔버(100)와 제 2반응챔버(300) 사이의 게이트(210)는 닫힌다. 이때 제 2반응챔버(300) 내부는 수소 가스 분위기를 유지한다.
이후 제 2반응챔버(300)에 기판(240) 또는 서셉터(230)가 위치하면 제 2반응챔버(300) 내부의 수소 가스 분위기가 유지된 상태에서 p형 도핑층을 형성하기 위하여 제 2반응챔버(300) 내부는 가열되어 기판(240)의 온도가 섭씨 900도 ~ 950도가 되도록 된다. 그리고 기판(240)의 온도가 설정된 온도가 되면 공정가스가 공급된다. p형 도핑층을 형성하기 위한 공정가스는 암모니아, 트리메틸갈륨, Cp2Mg가 사용된다. 대략 제 2반응챔버(300)에서 15분 내외의 시간동안 공정가스가 공급되면 200nm 두께의 p형 도핑층이 형성된다.
한편, p형 도핑층의 형성이 완료되면 제 2반응챔버(300) 내부 또는 기 판(240)이나 서셉터(230)의 온도를 섭씨 600 ~ 700도로 온도(H2)로 감온할 수 있다. 그리고 필요에 따라 공정챔버를 질소분위기로 치환하여 소정시간동안 어닐링하여 p형 도펀트를 도핑한 p형 도핑층을 더욱 저저항화 할 수 있다.
또는 어닐링을 버퍼 챔버(100)에서 수행할 수 있다. 예를 들어 p형 도핑층을 형성한 뒤 제 2반응챔버(300)와 버퍼 챔버(100) 사이의 게이트(210)를 열고 이송로봇(110)이 기판(240) 또는 서셉터(230)를 수취하여 버퍼 챔버(100) 내부로 이송한다. 버퍼 챔버(100) 내부는 이미 질소분위기로 충진되어 있다. 따라서 버퍼 챔버(100) 내부는 섭씨 600도 ~ 900도를 유지하므로, 제 2반응챔버(300)와 버퍼 챔버(100) 사이의 게이트를 닫고 버퍼 챔버(100) 내부에서 소정시간 동안 어닐링을 수행할 수 있다.
p형 도핑층에 대한 어닐링이 제 2반응챔버(300) 또는 버퍼 챔버(100)에서 완료되고, 기판(240) 또는 서셉터(230)가 버퍼 챔버(100) 내부에 위치하면 버퍼 챔버(100)와 로드락 챔버(500) 사이의 게이트는 열린다. 그리고 이송로봇(110)은 기판(240) 또는 서셉터(230)를 로드락 챔버(500)로 이송한다. 로드락 챔버(500)로 이송된 기판(240) 또는 서셉터(230)는 이후 발광소자 제조공정을 위하여 기판(240) 또는 서셉터(230)를 이송시킨다.
한편, 또 다른 기판(240) 또는 서셉터(230)가 제 2반응챔버(300)에서 첫 번째 기판(240) 또는 서셉터(230)가 공정을 진행하는 동안 로드락 챔버(500)와 버퍼 챔버(100)를 거쳐서 제 1반응챔버(200)에서 공정을 수행하고 있을 수 있다. 따라서 버퍼 챔버(100)와 제 1반응챔버(200) 그리고 제 2반응챔버(300)는 연속적으로 다 수의 기판(240) 또는 서셉터(230)를 순차적으로 미리 정해진 시퀀스에 따라 계속해서 공정을 진행시킴으로써 다량의 기판(240) 또는 서셉터(230)에 대한 공정을 자동으로 신속하게 수행할 수 있게 된다.
도 1은 금속 유기물 화학기상 증착장치에 대한 제 1실시예를 도시한 도면이다.
도 2는 금속 유기물 화학기상 증착장치의 반응챔버와 버퍼 챔버의 구성을 도시한 도면이다.

Claims (9)

  1. 적어도 어느 하나에서 3A족(13족) 금속을 포함하는 가스와 5A족(15족) 원소를 포함하는 가스를 분사하여 박막을 화학기상증착하기 위한 복수개의 반응챔버;
    내부에 이송로봇이 설치되며, 상기 이송로봇이 상기 복수개의 반응챔버 중의 어느 하나에서 적어도 하나의 기판이 안착된 서셉터를 반출한 다음에 상기 복수개의 반응챔버 중의 다른 하나로 상기 서셉터를 반입하는 동안 상기 서셉터가 통과하도록 상기 복수개의 반응챔버와 연결된 버퍼챔버;
    상기 복수개의 반응챔버 및 상기 버퍼챔버 내부로 공정가스를 공급하는 가스공급장치; 및
    상기 버퍼챔버에 설치되어 상기 버퍼챔버 내부를 가열하는 히터;를 포함하는 금속 유기물 화학기상증착(MOCVD)장치.
  2. 서셉터와, 상기 서셉터에서 분리 가능하며 적어도 하나의 기판이 안착되는 위성서셉터를 포함하고, 적어도 어느 하나에서 3A족(13족) 금속을 포함하는 가스와 5A족(15족) 원소를 포함하는 가스를 분사하여 박막을 화학기상증착하는 복수개의 반응챔버;
    이송로봇이 내부에 설치되며, 상기 이송로봇이 상기 복수개의 반응챔버 중의 어느 하나에서 기판이 안착된 위성서셉터를 반출한 다음에 상기 복수개의 반응챔버 중의 다른 하나로 상기 위성서셉터를 반입하는 동안 상기 위성서셉터가 통과하도록 상기 복수개의 반응챔버와 연결된 버퍼챔버;
    상기 복수개의 반응챔버 및 상기 버퍼챔버 내부로 공정가스를 공급하는 가스공급장치; 및
    상기 버퍼챔버에 설치되어 상기 버퍼챔버 내부를 가열하는 히터;를 포함하는 금속 유기물 화학기상증착(MOCVD)장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 복수개의 반응챔버 중의 어느 하나와 상기 버퍼챔버가 서로 개통되면 상기 복수개의 반응챔버 중의 나머지는 상기 버퍼 챔버와 서로 차단되는 금속 유기물 화학기상증착(MOCVD)장치.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 복수개의 반응챔버 중의 하나인 제1반응챔버에서 공정이 완료되어 상기 버퍼챔버와 서로 개통되면, 상기 가스공급장치는 상기 버퍼챔버 내부의 가스 분위기가 상기 제1반응챔버 내부의 가스 분위기와 서로 동일한 상태를 유지하도록 공정가스를 공급하는 금속 유기물 화학기상증착(MOCVD)장치.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 버퍼챔버에는 로드락 챔버가 연결되는 것을 특징으로 하는 금속 유기물 화학기상증착(MOCVD)장치.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 가스공급장치는 질소 가스공급장치, 수소 가스공급장치, 3A족(13족) 금속 가스공급장치, 5A족(15족) 원소 가스공급장치, n형 도핑 가스공급장치, p형 도핑 가스공급장치를 포함하는 금속 유기물 화학기상증착(MOCVD)장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 3A족(13족) 금속 가스공급장치가 공급하는 가스는 트리메틸갈륨(TMG: Trimethyl-gallium)과 트리메틸인듐(TMI:trimethyl-indium) 중에서 적어도 어느 하나를 포함하는 금속 유기물 화학기상증착(MOCVD)장치.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 5A족(15족) 원소 가스공급장치가 공급하는 가스는 암모니아를 포함하는 금속 유기물 화학기상증착(MOCVD)장치.
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 복수개의 반응챔버 내부에 설치된 회전장치를 더 포함하며, 상기 서셉터는 상기 회전장치에 회전가능하게 설치되고 상기 회전장치의 회전축 상단과 분리 결합이 가능한 금속 유기물 화학기상증착(MOCVD)장치.
KR1020090097857A 2009-10-14 2009-10-14 버퍼 챔버를 구비하는 금속 유기물 화학기상증착장치 KR101099371B1 (ko)

Priority Applications (7)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020090097857A KR101099371B1 (ko) 2009-10-14 2009-10-14 버퍼 챔버를 구비하는 금속 유기물 화학기상증착장치
CN201310001157.1A CN103103502B (zh) 2009-10-14 2010-09-28 有机金属化学气相沉积装置和方法
CN2010102947281A CN102041485A (zh) 2009-10-14 2010-09-28 有机金属化学气相沉积装置和方法
US12/893,440 US8333840B2 (en) 2009-10-14 2010-09-29 Metal organic chemical vapor deposition apparatus and method
TW099133319A TWI461565B (zh) 2009-10-14 2010-09-30 有機金屬化學氣相沈積之設備及方法
TW103111291A TW201428130A (zh) 2009-10-14 2010-09-30 有機金屬化學氣相沈積之設備及方法
US13/717,587 US8703614B2 (en) 2009-10-14 2012-12-17 Metal organic chemical vapor deposition apparatus and method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020090097857A KR101099371B1 (ko) 2009-10-14 2009-10-14 버퍼 챔버를 구비하는 금속 유기물 화학기상증착장치

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020110040680A Division KR101162059B1 (ko) 2011-04-29 2011-04-29 금속 유기물 화학기상증착방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20110040542A KR20110040542A (ko) 2011-04-20
KR101099371B1 true KR101099371B1 (ko) 2011-12-29

Family

ID=43855172

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020090097857A KR101099371B1 (ko) 2009-10-14 2009-10-14 버퍼 챔버를 구비하는 금속 유기물 화학기상증착장치

Country Status (4)

Country Link
US (2) US8333840B2 (ko)
KR (1) KR101099371B1 (ko)
CN (2) CN103103502B (ko)
TW (2) TWI461565B (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20230053082A (ko) 2021-10-14 2023-04-21 주식회사 저스템 웨이퍼 버퍼용 챔버장치

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101685150B1 (ko) * 2011-01-14 2016-12-09 주식회사 원익아이피에스 박막 증착 장치 및 이를 포함한 기판 처리 시스템
CN103184427A (zh) * 2011-12-28 2013-07-03 绿种子科技(潍坊)有限公司 薄膜沉积装置及其使用方法
US20140041589A1 (en) * 2012-08-07 2014-02-13 Veeco Instruments Inc. Heating element for a planar heater of a mocvd reactor
US10403532B2 (en) 2012-09-20 2019-09-03 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Semiconductor apparatus with inner wafer carrier buffer and method
CN103074616A (zh) * 2012-12-26 2013-05-01 光达光电设备科技(嘉兴)有限公司 在衬底上沉积多层材料层的方法及化学气相沉积设备
TWI502096B (zh) * 2013-06-17 2015-10-01 Ind Tech Res Inst 用於化學氣相沉積的反應裝置及反應製程
CN104805418B (zh) * 2014-01-23 2018-05-08 北京北方华创微电子装备有限公司 常压化学气相淀积中的工艺流程控制方法及系统
CN104716077A (zh) * 2015-03-25 2015-06-17 上海华力微电子有限公司 可控温加热式传送腔及其工艺装置和控温加热方法
CN105655396A (zh) * 2016-04-11 2016-06-08 杭州士兰微电子股份有限公司 Hemt外延片的制作方法及制备hemt外延片的设备
CN105742160A (zh) * 2016-04-11 2016-07-06 杭州士兰微电子股份有限公司 GaN外延片的制作方法及制备GaN外延片的设备
US11469574B2 (en) 2017-07-14 2022-10-11 King Abdullah University Of Science And Technology Nitride-based electronic device having an oxide cladding layer and method of production
CN110331378B (zh) * 2019-07-18 2024-01-19 中国科学院金属研究所 金刚石薄膜连续制备使用的hfcvd设备及其镀膜方法
CN113818006B (zh) * 2020-06-19 2023-11-17 拓荆科技股份有限公司 一种薄膜制备方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6350321B1 (en) 1998-12-08 2002-02-26 International Business Machines Corporation UHV horizontal hot wall cluster CVD/growth design

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07130643A (ja) * 1993-10-28 1995-05-19 Toray Ind Inc 薄膜形成装置及び薄膜形成方法
JP4856308B2 (ja) * 2000-12-27 2012-01-18 キヤノンアネルバ株式会社 基板処理装置及び経由チャンバー
KR20020081730A (ko) * 2001-04-19 2002-10-30 삼성전자 주식회사 흄제거를 위한 반도체 제조장치
US6555284B1 (en) * 2001-12-27 2003-04-29 Eastman Kodak Company In situ vacuum method for making OLED devices
KR20070049867A (ko) * 2005-11-09 2007-05-14 삼성전자주식회사 반도체 제조 장치
US7399653B2 (en) 2006-04-28 2008-07-15 Applied Materials, Inc. Nitride optoelectronic devices with backside deposition
US8628616B2 (en) * 2007-12-11 2014-01-14 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Vapor-phase process apparatus, vapor-phase process method, and substrate
US20090194026A1 (en) * 2008-01-31 2009-08-06 Burrows Brian H Processing system for fabricating compound nitride semiconductor devices

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6350321B1 (en) 1998-12-08 2002-02-26 International Business Machines Corporation UHV horizontal hot wall cluster CVD/growth design

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20230053082A (ko) 2021-10-14 2023-04-21 주식회사 저스템 웨이퍼 버퍼용 챔버장치
KR20230162916A (ko) 2021-10-14 2023-11-29 주식회사 저스템 웨이퍼 버퍼용 챔버장치

Also Published As

Publication number Publication date
US8333840B2 (en) 2012-12-18
KR20110040542A (ko) 2011-04-20
US20110086496A1 (en) 2011-04-14
TW201116644A (en) 2011-05-16
US20130109161A1 (en) 2013-05-02
TWI461565B (zh) 2014-11-21
CN102041485A (zh) 2011-05-04
CN103103502B (zh) 2015-09-09
US8703614B2 (en) 2014-04-22
CN103103502A (zh) 2013-05-15
TW201428130A (zh) 2014-07-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101099371B1 (ko) 버퍼 챔버를 구비하는 금속 유기물 화학기상증착장치
US7364991B2 (en) Buffer-layer treatment of MOCVD-grown nitride structures
US20110081771A1 (en) Multichamber split processes for led manufacturing
KR20120003493A (ko) 후속하는 고온 그룹 ⅲ 증착들을 위한 기판 전처리
US10439098B2 (en) Method for producing group III nitride semiconductor light-emitting device
KR20120042919A (ko) 레이어 형성장치
KR20110103503A (ko) n형 및 p형 도핑을 위한 위성 성장챔버들을 구비한 MOCVD 장치
KR101162059B1 (ko) 금속 유기물 화학기상증착방법
US20190074405A1 (en) Production method for group iii nitride semiconductor
KR101205845B1 (ko) 다중 챔버로 구성된 금속 유기물 화학기상증착장치 및 증착방법
KR101139691B1 (ko) 금속 유기물 화학기상 증착장치
KR100665118B1 (ko) 유기금속 화학기상증착 장치
KR101013492B1 (ko) 화학기상증착장치 및 이의 제어방법
KR101062459B1 (ko) 금속유기물 화학기상증착장치 및 이를 이용한 금속유기물 화학기상증착방법
KR101062463B1 (ko) 금속유기물 화학기상증착장치 및 이를 이용한 금속유기물 화학기상증착방법
KR101078596B1 (ko) 금속유기물 화학기상증착방법
KR101113700B1 (ko) 화학기상증착방법
US8318522B2 (en) Surface passivation techniques for chamber-split processing
KR101075179B1 (ko) 금속유기물 화학기상증착장치 및 이를 이용한 금속유기물 화학기상증착방법
KR101052889B1 (ko) 화학기상증착장치
KR20110078809A (ko) 금속 유기물 화학기상 증착장치
KR20110078810A (ko) 금속유기물 화학기상증착장치
KR20110140024A (ko) 질화갈륨계 에피층 성장 장치 및 성장 방법

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
A302 Request for accelerated examination
E902 Notification of reason for refusal
A107 Divisional application of patent
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20141223

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20151221

Year of fee payment: 5

LAPS Lapse due to unpaid annual fee