KR20100072091A - 전구체 공급원을 구비한 샤우어헤드 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 금속 질화물 박막의 수소화물 기상 에피택시(HVPE) 증착과 같은 증착 공정에 사용될 수 있는 방법 및 장치에 관한 것이다. 제 1 세트의 통로가 금속 함유 전구체 가스를 도입시킬 수 있다. 제 2 세트의 통로가 질소-함유 전구체 가스를 제공할 수 있다. 상기 제 1 세트의 통로 및 상기 제 2 세트의 통로는 금속 함유 전구체 가스 및 질소-함유 전구체 가스가 기판에 도달할 때까지 이들 가스를 분리시키도록 산재되어 있을 수 있다. 분리를 유지시키고 상기 제 1 세트의 통로 및 상기 제 2 세트의 통로에서의 또는 그 부근에서의 반응을 제한하는 것을 돕기 위해 상기 제 1 세트의 통로 및 상기 제 2 세트의 통로를 통해 아래로 불활성 가스가 유동할 수 있어서, 상기 제 1 세트의 통로 및 상기 제 2 세트의 통로 상에의 원치않는 증착을 방지한다.

Description

전구체 공급원을 구비한 샤우어헤드{SHOWERHEAD DESIGN WITH PRECURSOR SOURCE}
본 발명의 실시예들은 대체로 발광 다이오드(LEDs)와 같은 장치의 제조에 관한 것이며, 보다 상세하게는, 수소화물 기상 에피택시(hydride vapor phase epitaxial; HVPE) 증착에 사용하기 위한 샤우어헤드 구성에 관한 것이다.
Ⅲ족 질화물 반도체는 단파장 발광 다이오드(LEDs), 레이저 다이오드(LDs), 및 높은 파워, 고주파수, 고온 트랜지스터 및 집적 회로를 포함하는 전자 장치와 같은 다양한 반도체 장치의 개발 및 제조에 있어 보다 중요함을 알게 되었다. Ⅲ족 질화물을 증착시키는데 사용되었던 한 가지 방법은 수소화물 기상 에피택시(hydride vapor phase epitaxial; HVPE) 증착법이다. HVPE에서, 금속 함유 전구체(metal containing precursor)(예컨대, 금속 염화물)를 형성하기 위해 할로겐화물이 Ⅲ족 금속과 반응한다. 금속 함유 전구체는 이후 Ⅲ족 금속 질화물을 형성하기 위해 질소-함유 전구체 가스와 반응한다.
LEDs, LDs, 트랜지스터 및 집적 회로에 대한 수요가 증가함에 따라, Ⅲ족 금속 질화물을 증착시키는 효율이 보다 중요하게 대두되었다. 대규모 기판 또는 다중 기판 위에 균일하게 박막을 높은 증착 속도로 증착시킬 수 있는 증착 장치 및 증착 방법에 대한 전반적인 요구가 있어왔다. 또한, 기판에 대한 일관된 박막 품질을 위해 균일한 전구체 혼합이 바람직하다. 따라서, 당업계에서는 향상된 HVPE 증착 방법 및 HVPE 장치에 대한 요구가 있다.
발명의 요약
본 발명은 대체로 수소화물 기상 에피택시(hydride vapor phase epitaxial; HVPE) 방법과 같은 증착 방법에서 가스를 전달하기 위한 방법 및 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 따른 일 실시예는 하나 이상의 기판 상에 금속 질화물을 형성하는 방법을 제공한다. 이러한 방법은 제 1 세트의 통로를 통해 하나 이상의 기판 위로 금속 함유 전구체 가스를 도입시키는 단계, 상기 제 1 세트의 통로와 함께 산재해 있는 제 2 세트의 통로를 통해 상기 하나 이상의 기판 위로 질소-함유 전구체 가스를 도입시키는 단계와, 그리고 상기 제 1 세트의 통로 및 상기 제 2 세트의 통로에 또는 그 부근으로 상기 금속 함유 전구체 가스 및 상기 질소-함유 전구체 가스의 반응을 제한하도록 상기 하나 이상의 기판을 향해 상기 제 1 세트의 통로 및 상기 제 2 세트의 통로 위로 불활성 가스를 도입시키는 단계를 포함한다.
본 발명에 따른 일 실시예는 하나 이상의 기판 상에 금속 질화물을 형성하는 방법을 제공한다. 이러한 방법은 한 세트의 통로를 통해 상기 하나 이상의 기판 위로 하나 이상의 금속 함유 전구체 가스를 도입시키는 단계와, 그리고 상기 한 세트의 통로 사이로 상기 하나 이상의 기판을 향해 질소-함유 전구체 가스가 유동하도록 상기 한 세트의 통로 위로 상기 질소-함유 전구체 가스를 도입시키는 단계를 포함한다.
본 발명에 따른 일 실시예는 수소화물 기상 에피택시(HVPE) 챔버용 가스 전달 장치를 제공한다. 이러한 장치는, 금속 함유 전구체 가스 공급원에 결합된 제 1 가스 입구와, 질소-함유 전구체 가스 공급원에 결합되며 제 1 가스 입구와는 별도인 제 2 가스 입구와, 그리고 상기 제 1 가스 입구 및 상기 제 2 가스 입구와는 별도이며 하나 이상의 기판의 표면에 실질적으로 수직인 방향으로 가스를 챔버내로 인도하도록 배향된 하나 이상의 제 3 가스 입구를 포함한다.
본 발명에 따른 일 실시예는 수소화물 기상 에피택시(HVPE) 챔버용 가스 전달 장치를 제공한다. 이러한 장치는, 금속 함유 전구체 가스 공급원에 연결되는 제 1 가스 입구와, 그리고 상기 제 1 가스 입구와 분리되며 질소-함유 전구체 가스 공급원과 연결되는 제 2 가스 입구를 포함하며, 상기 제 2 가스 입구가 하나 이상의 기판의 표면과 실질적으로 수직인 방향으로 챔버 안으로 가스를 인도하도록 배향된다.
상술한 본 발명의 특징들을 구체적으로 지득 및 이해하기 위해, 첨부된 도면에 도해된 실시예들을 참조하여 위에서 간단히 요약된 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 증착 챔버의 단면도이고,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 샤우어헤드 조립체의 단면 사시도이며,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 샤우어헤드 조립체의 평단면도이고,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 샤우어헤드 조립체의 부분적으로 도려낸 단면 사시도이며,
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 일 실시예에 따른 샤우어헤드 조립체의 가스 통과 부품의 사시도이고,
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 샤우어헤드 조립체의 최상부 플레이트 부품의 사시도이며,
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 샤우어헤드 조립체의 단면 사시도이고,
도 8a, 도 8b 및 도 8c는 본 발명의 일 실시예에 따른 샤우어헤드 조립체의 보트 부품의 사시도이며,
도 9a 및 도 9b는 본 발명의 일 실시예에 따른 샤우어헤드 조립체의 가스 통과 부품의 사시도이며,
도 10은 고체 또는 액체 형태의 Ⅲ족 트리-염화물을 함유하는 앰플상으로 불활성 가스가 흐를 수 있는 본 발명의 일 실시예를 예시하며, 그리고,
도 11은 질소 함유 전구체 가스와 금속 함유 전구체 가스가 샤우어헤드 조립체내에서 혼합될 수 있는 본 발명의 일 실시예를 예시한다.
용이한 이해를 위해, 도면들에 공통인 동일한 구성 요소를 지시하기 위해 가능하다면 동일한 참조 부호를 사용하였다. 본 발명의 일 실시예의 구성 요소 및 특성들은 다른 상술없이도 다른 실시예들과 유리하게 병합될 수 있음을 고려한다.
그러나, 첨부된 도면들은 오로지 본 발명의 예시적인 실시예들을 도해하는 것이므로 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 고려되어선 안 되며, 본 발명은 다른 동일한 효과의 실시예들을 포함할 수 있음을 주지한다.
본 발명은 대체로 수소화물 기상 에피택시(hydride vapor phase epitaxial; HVPE) 증착과 같은 증착 공정에서 이용될 수 있는 방법 및 장치를 제공한다. 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 본 발명을 실시하는데 사용될 수 있는 HVPE 챔버의 개략적인 단면도이다. 본 발명을 실시하는데 개작될 수 있는 예시적인 챔버가 미국특허출원번호 제11/411,672호 및 제11/404,516호에 개시되어 있으며, 이들 미국특허출원은 그 전체를 여기에 참조하였다.
도 1에 도시된 장치(100)는 공정 공간(108)을 둘러싸는 챔버 바디(102)를 포함한다. 공정 공간(108)의 일단부에 샤우어헤드 조립체(104)가 배치되며, 공정 공간(108)의 타단부에 기판 지지체(114)가 배치된다. 기판 지지체(114)는 하나 이상의 오목부(116)를 포함하며, 이러한 오목부(116) 내에는 하나 이상의 기판이 공정 동안 배치될 수 있다. 기판 지지체(114)는 6개 이상의 기판을 지지할 수 있다. 서셉터가 기판 지지체(114) 아래에 위치될 수 있다. 그러한 서셉터는 기판의 온도 모니터링 및 조절을 가능하게 하는 열 전도성 재료(예, 실리콘 카바이드)로 제조될 수 있다. 일 실시예에서, 기판 지지체(114)는 8개의 기판을 지지한다. 다소 많거나 다소 적은 기판들이 기판 지지체(114) 상에 지지될 수 있음을 이해해야 한다. 통상의 기판들은 사파이어, SiC 또는 실리콘일 수 있다. 기판 크기는 직경이 50 mm ~ 100 mm 또는 그 이상의 범위일 수 있다. 기판 지지체의 크기는 200 mm ~ 500 mm 의 범위일 수 있다. 기판 지지체는 SiC 또는 Sic-코팅된 흑연을 포함한 다양한 물질들로 형성될 수 있다. 기판들이 사파이어, SiC, GaN, 실리콘, 석영, GaAs, AlN 또는 유리로 이루어질 수 있음을 이해해야 한다. 다른 크기의 기판들이 장치(100) 내부에서 그리고 여기 개시된 공정에 따라 프로세싱될 수 있다. 상기한 샤우어헤드 조립체는 종래의 HVPE 챔버에서 보다 많은 개수의 기판 또는 보다 큰 크기의 기판을 가로질러 보다 균일한 증착을 허용할 수 있어서, 제조 비용을 절감할 수 있다. 기판 지지체(114)는 공정 동안 중심 축선을 중심으로 회전할 수 있다. 일 실시예에서, 기판들은 기판 지지체(114) 내부에서 개별적으로 회전할 수 있다.
기판 지지체(114)는 회전할 수 있다. 일 실시예에서, 기판 지지체(114)는 약 2 RPM 내지 약 100 RPM으로 회전할 수 있다. 다른 실시예에서, 기판 지지체(114)는 30 RPM으로 회전할 수 있다. 기판 지지체(114)가 회전함으로써 각각의 기판에 대한 공정 가스의 균일한 노출을 돕는다.
복수의 램프(130a, 130b)는 기판 지지체(114) 아래에 배치될 수 있다. 다수의 적용 분야에서, 통상의 램프 장치는 기판 위(도시 안됨)와 기판 아래(도시됨)에 복수 층의 램프를 포함할 수 있다. 일 실시예는 측면의 램프와 병합될 수 있다. 일부 실시예에서, 램프들은 동심원으로 배열될 수 있다. 예컨대, 내부 배열부의 램프(130b)는 8개의 램프를 포함할 수 있고, 외부 배열부의 램프(130a)는 12개의 램프를 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서, 램프(130a, 130b)들은 각각 개별적으로 전력이 공급될 수 있다. 다른 실시예에서, 램프(130a, 130b)의 배열부들은 샤우어헤드 조립체(104) 위 또는 내부에 위치될 수 있다. 다른 배열 또는 다른 개수의 램프들이 가능함을 이해해야 한다. 이들 배열체의 램프(130a, 130b)는 기판 지지체(114)의 내부 및 외부 영역을 가열하기 위해 선택적으로 전원 공급될 수 있다. 일 실시예에서, 램프(130a, 130b)는 내부 및 외부 배열체로서 공동으로 전력이 공급되며, 여기서, 최상부 및 바닥 배열체가 공동으로 또는 개별적으로 전력이 공급된다. 또 다른 실시예에서, 개별의 램프 또는 가열 요소가 소스 보트(source boat; 280) 위 및/또는 아래에 위치될 수 있다. 본 발명은 램프 배열체의 사용에 제한되지 않음을 이해해야 한다. 적절한 온도가 공정 챔버, 기판 내부, 및 금속 공급원에 적당하게 적용되는 것을 보장하기 위해 임의의 적합한 가열원이 이용될 수 있다. 예컨대, 그 전체가 여기 참조되는 미국공개특허 제2006/0018639 A1호에 개시된 바와 같은 신속 열 가공 램프 시스템이 사용될 수 있음을 인지해야 한다.
하나 이상의 램프(130a, 130b)가 기판뿐만 아니라 소스 보트(280)를 가열하도록 전력이 공급될 수 있다. 이들 램프는 약 900 ℃ 내지 약 1200 ℃의 온도까지 기판을 가열할 수 있다. 다른 실시예에서, 램프(130a, 130b)는 약 350 ℃ 내지 약 900 ℃의 온도에서 소스 보트(280) 내부의 구멍(well; 820) 내에 금속 공급원을 유지시킨다. 공정 동안 금속 공급원 온도를 측정하기 위해 구멍(820) 내부에 열전쌍이 위치될 수 있다. 열전쌍에 의해 측정되는 온도는 제어기로 전송될 수 있으며, 이 제어기는 구멍(820) 내의 금속 공급원의 온도가 필요에 따라 제어되거나 조절될 수 있도록 가열 램프(130a, 130b)로부터 제공되는 열을 조절한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 방법 동안, 전구체 가스(106)는 샤우어헤드 조립체(104)로부터 기판 표면을 향해 유동한다. 기판 표면에서 또는 기판 표면 부근에서의 전구체 가스(106)의 반응은 GaN, AlN 및 InN을 포함한 여러 금속 질화층을 기판 상에 증착시킬 수 있다. AlGaN 및/또는 InGaN과 같은 "조합 박막(combination film)"의 증착을 위해 복수의 금속들이 이용될 수 있다. 공정 공간(108)은 약 760 토르(Torr) 내지 약 100 토르의 압력에서 유지될 수 있다. 일 실시예에서, 공정 공간(108)은 약 450 토르 내지 약 760 토르의 압력에서 유지된다.
도 2는 도 1의 본 발명의 일 실시예에 따른 HVPE 챔버의 단면 사시도이다. 소스 보트(280)는 챔버 바디(102)를 둘러싼다. 금속 공급원은 소스 보트(280)의 구멍(820)을 채운다. 일 실시예에서, 금속 공급원은 갈륨, 알루미늄, 또는 인듐과 같은 임의의 적합한 금속 공급원을 포함하며, 특수한 적용 분야의 요구를 기초로 특수한 금속이 선택된다. 할로겐화물 또는 할로겐 가스가 채널(810)을 통해 소스 보트(280)의 구멍(820) 내의 금속 공급원 위로 유동하여 가스상(gaseous) 금속-함유 전구체를 형성하도록 금속 공급원과 반응한다. 일 실시예에서, HCl은 액상 갈륨과 반응하여 가스상 GaCl을 형성한다. 다른 실시예에서, Cl2가 액상 갈륨과 반응하여 GaCl 및 GaCl3를 형성한다. 본 발명의 추가의 실시예는 금속-함유 가스상 전구체를 얻기 위해 다른 할로겐화물 또는 할로겐을 사용한다. 적합한 수소화물은 조성 HX(예컨대, X=Cl, Br 및 I)를 갖는 것들을 포함하며, 적합한 할로겐은 Cl2, Br 및 I2를 포함한다. 할로겐화물에 대해, 부등형 반응식은:
HX(가스) + M(액상 금속) -> MX(가스) + H(가스)
이며, 여기서, X=Cl, Br 또는 I 및 M=Ga, Al 또는 In이다. 할로겐에 대한 방정식은:
Z(가스) + M(액상 금속) -> MZ(가스)
이며, 여기서, Z=Cl2, Br, I2, 및 M=Ga, Al, In이다. 이하에, 가스상 금속 함유 화학종을 "금속 함유 전구체"(예컨대, 금속 염화물)라고 할 것이다.
소스 보트(280) 내부의 반응에서 생성되는 금속 함유 전구체 가스(216)가 가스관(251)과 같은 제 1 세트의 가스 통로를 통해 공정 공간(108) 안으로 도입된다. 금속 함유 전구체 가스(216)가 소스 보트(280) 이외의 공급원에서 발생될 수 있음을 이해해야 한다. 질소-함유 가스(226)는 가스관(252)과 같은 제 2 세트의 가스 통로를 통해 공정 공간(108) 안으로 도입될 수 있다. 가스관들의 배열이 적합한 가스 분배 구조물의 실례로서 도시되고 일부의 실시예들에 사용될 수 있지만, 여기에 개시된 바와 같은 가스 분배를 제공하기 위해 구성된 상이한 유형의 통로의 여러 다른 유형의 배열들이 다른 실시예들에 대해 이용될 수도 있다. 이러한 배열의 통로의 실례는, 아래에 보다 상세히 설명하듯이, 플레이트 내에 형성된 가스 분배 채널을 (통로로서) 갖는 가스 분배 구조물을 포함한다.
일 실시예에서, 질소-함유 가스(226)는 암모니아를 포함한다. 금속 함유 전구체 가스(216) 및 질소-함유 가스(226)는 기판의 표면 부근 또는 표면에서 반응할 수 있으며, 금속 질화물이 기판 상에 증착될 수 있다. 금속 질화물은 시간 당 약 1 마이크론(micron) 내지 시간 당 약 25 마이크론의 속도로 기판 상에 증착될 수 있다. 일 실시예에서, 증착 속도는 약 15 micron/hour 내지 약 25 micron/hour 이다.
일 실시예에서, 플레이트(260)를 통해 공정 공간(108) 안으로 불활성 가스(206)가 도입된다. 금속 함유 전구체 가스(216)와 질소-함유 가스(226) 사이에 불활성 가스(206)를 유동시킴으로써, 금속 함유 전구체 가스(216) 및 질소-함유 가스(226)가 서로 접촉하지 않고 이른 시기에 반응하지 않아서, 원하지 않는 표면 상에 증착되지 않을 수 있다. 일 실시예에서, 불활성 가스(206)는 수소, 질소, 헬륨, 아르곤 또는 이들의 화합물을 포함한다. 다른 실시예에서, 암모니아가 불활성 가스(206)를 대체할 수 있다. 일 실시예에서, 질소-함유 가스(226)은 약 1 slm 내지 약 15 slm의 유량으로 공정 공간(108)에 제공된다. 다른 실시예에서, 질소-함유 가스(226)는 캐리어 가스와 함께 공동 유동한다. 이러한 캐리어 가스는 질소 가스 또는 수소 가스 또는 불활성 가스를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 질소-함유 가스(226)는 약 0 slm 내지 약 15 slm의 유량으로 제공될 수 있는 캐리어 가스와 함께 공동 유동된다. 할로겐화물 또는 할로겐의 통상의 유량은 5 내지 1000 sccm이지만 5 slm 까지의 유량을 포함할 수도 있다. 할로겐화물 또는 할로겐에 대한 캐리어 가스는 0.1 slm ~ 10 slm 일 수 있으며 상기한 불활성 가스들을 포함한다. 할로겐화물/할로겐/캐리어 가스 혼합물의 추가의 희석은 0 slm 내지 10 slm의 불활성 가스에 의해 실시될 수 있다. 불활성 가스(206)의 유량은 5 slm 내지 40 slm이다. 공정 압력은 100 토르 내지 1000 토르의 범위로 변화된다. 통상의 기판 온도는 500 ℃ 내지 1200 ℃이다.
불활성 가스(206), 금속 함유 전구체 가스(216) 및 질소-함유 가스(226)는 공정 공간(108)의 둘레 주위로 분포될 수 있는 배출구(236)를 통해 공정 공간(108)에서 배출될 수 있다. 이러한 배출구(236)의 분포는 기판의 표면을 가로질러 가스의 균일한 유동을 위해 제공될 수 있다.
도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따라 가스관(251) 및 가스관(252)이 산재될 수 있다. 가스관(251) 내부의 금속 함유 전구체 가스(216)의 유량은 가스관(252) 내부의 질소-함유 가스(226)의 유량과 무관하게 제어될 수 있다. 별도로 제어되는, 산재된 가스관들은 기판의 표면을 가로질러 가스들 각각의 분배를 더욱 균일하게 하는데 기여할 수 있으며, 이로써 증착 균일성을 보다 크게 할 수 있다.
또한, 금속 함유 전구체 가스(216)와 질소-함유 가스(226) 사이의 반응의 정도는 2개의 가스가 접촉해 있는 시간에 좌우될 것이다. 가스관(251) 및 가스관(252)을 기판의 표면과 평행하게 위치설정함으로써, 금속 함유 전구체 가스(216) 및 질소-함유 가스(226)가 가스관(251) 및 가스관(252)로부터 같은 거리의 지점에서 동시에 접촉할 것이며, 따라서, 기판의 표면 상의 모든 지점에서 대체로 동일한 크기로 반응할 것이다. 결국, 보다 큰 직경의 기판에 대해 증착 균일성이 달성될 수 있다. 기판의 표면과 가스관(251)과 가스관(252) 사이의 거리의 편차가 금속 함유 전구체 가스(216) 및 질소-함유 가스(226)가 반응하게 되는 크기를 결정할 것임을 이해해야 한다. 본 발명의 일 실시예에 따라, 이러한 공정 공간(108)의 치수는 증착 공정 동안 변화될 것이다. 또한, 본 발명의 다른 실시예에 따라, 가스관(251)과 기판의 표면 사이의 거리는 가스관(252)과 기판의 표면 사이의 거리와 상이할 수 있다. 또한, 가스관(251)과 가스관(252) 사이의 분리는 금속 함유 및 질소-함유 전구체 가스들 사이의 반응과 가스관(251) 및 가스관(252)에서 또는 그 부근에서의 원치 않는 증착을 방지할 수 있다. 아래에 설명하듯이, 불활성 가스는 또한 가스관(251)과 가스관(252) 사이로 유동하여 전구체 가스들 사이의 분리를 유지시키는 것을 돕는다.
본 발명의 일 실시예에서, 계측 뷰포트(metrology viewport; 310)가 플레이트(260) 내에 형성될 수 있다. 이것은 공정 동안 공정 공간(108)에 대한 방사선 측정 기구의 접근을 제공할 수 있다. 이러한 측정은 간섭계에 의해 실시되어, 전송된 파장을 반사된 파장과 비교함으로써 기판 상에 박막이 증착되는 속도를 측정한다. 기판 온도를 측정하도록 고온계에 의해 측정이 실시될 수도 있다. 계측 뷰포트(310)는 통상 HVPE와 결합하여 사용되는 임의의 방사선 측정 기구에의 접근을 제공할 수 있다.
가스관(251)과 가스관(252)의 산재는 본 발명의 일 실시예에 따라 도 5에 도시된 바와 같이 구성됨으로써 달성될 수 있다. 각 세트의 가스관은 기본적으로 연결 포트(253)를 포함하는데, 이 연결 포트(253)는 단일의 줄기관(trunk tube; 257)에 연결되며, 이 줄기관(257)은 복수의 분기관(branch tube; 259)에 또한 연결된다. 분기관(259) 각각은 대체로 기판 지지체(114)와 마주하는 가스관의 측면 상에 형성된 복수의 가스 포트(255)를 구비할 수 있다. 가스관(251)의 연결 포트(253)는 공정 공간(108)과 가스관(252)의 연결 포트(253) 사이에 위치되도록 구성될 수 있다. 그러면, 가스관(251)의 줄기관(257)은 공정 공간(108)과 가스관(252)의 줄기관(257) 사이에 위치될 것이다. 가스관(252)의 각각의 분기관(259)은 줄기관(257)과의 연결부에 근접한 "S"자형 굽힘부(258)를 포함하여, 가스관(252)의 분기관(259)의 길이가 가스관(251)의 분기관(259)과 평행하게 분기관(259)과 정렬될 수 있다. 유사하게, 가스관(251) 및 가스관(252)의 산재는 아래에 설명할 본 발명의 다른 실시예에 따라 도 9에 도시된 바와 같이 가스관들을 구성함으로써 달성될 수 있다. 분기관(259)의 개수, 및 이에 따른 인접하는 분기관 사이의 간격이 변화될 수 있음을 이해해야 한다. 인접하는 분기관(259) 사이의 보다 큰 거리는 가스관의 표면 상에의 조숙한(때이른) 증착을 감소시킬 수 있다. 조숙한 증착은 또한 인접하는 가스관 사이에 복수의 격벽을 추가함으로써 감소될 수 있다. 이들 격벽은 기판의 표면에 수직하게 위치될 수 있거나, 이들 격벽은 가스 유동을 인도하도록 경사지게 기울어질 수도 있다. 본 발명의 일 실시예에서, 가스 포트(255)는 질소-함유 가스(226)에 대해 경사지게 금속 함유 전구체 가스(216)를 인도하도록 형성될 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 플레이트(260)를 도시한다. 상술한 바와 같이, 불활성 가스(206)는 플레이트(260)의 표면을 가로질러 분포되는 복수의 가스 포트(255)를 통해 공정 공간(108) 안으로 도입될 수 있다. 플레이트(260)의 노치(notch; 267)는 본 발명의 일 실시예에 따라 가스관(252)의 줄기관(257)의 위치설정을 수용한다. 불활성 가스(206)는 가스관(251) 및 가스관(252)의 분기관(259)들 사이로 유동할 수 있어서, 본 발명의 일 실시예에 따라, 가스들이 기판의 표면에 접근할 때까지 금속 함유 전구체 가스(216) 및 질소-함유 가스(226)의 유동의 분리를 유지시킬 수 있다.
도 7에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따라, 질소-함유 가스(226)는 플레이트(260)를 통해 공정 공간(108) 안으로 도입될 수 있다. 본 실시예에서, 가스관(252)의 분기관(259)은 가스관(251)의 추가의 분기관(259)으로 대체된다. 이로써, 금속 함유 전구체 가스는 가스관(252)을 통해 공정 공간(108) 안으로 도입될 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 소스 보트(280)의 부품들을 도시한다. 소스 보트(280)는 바닥부(도 8b)를 덮는 최상부(도 8a)로 이루어질 수 있다. 최상부와 바닥부를 결합시키면, 구멍(820) 위에 채널(810)을 구성하는 환형 공동(annular cavity)이 생성된다. 상기한 바와 같이, 염소 함유 가스(811)는 채널(810)을 관류할 수 있으며 구멍(820) 내의 금속 공급원과 반응할 수 있어서, 금속 함유 전구체 가스(813)를 발생시킨다. 본 발명의 일 실시예에 따라, 금속 함유 전구체 가스(813)는 가스관(251)을 통해 금속 함유 전구체 가스(216)로서 공정 공간(108) 안으로 도입될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에서, 금속 함유 전구체 가스(813)는 도 8c에 도시된 희석 포트 내에서 불활성 가스(812)에 의해 희석될 수 있다. 대안으로, 불활성 가스(812)가 채널(810)에 유입되기 전에 염소 함유 가스(811)에 첨가될 수 있다. 또한, 양쪽의 희석이 발생될 수 있다. 즉, 불활성 가스(812)가 채널(810)에 유입되기 전에 염소 함유 가스(811)에 추가될 수 있으며, 추가의 불활성 가스(812)가 채널(810)의 출구에서 추가될 수 있다. 희석된 금속 함유 전구체 가스는 이후 가스관(251)을 통해 금속 함유 전구체 가스(216)로서 공정 공간(108) 안으로 도입된다. 금속 공급원 위로의 염소 함유 가스(811)의 체류 시간은 채널(810)의 길이에 정비례할 것이다. 체류 시간이 길어질수록 금속 함유 전구체 가스(216)의 변환 효율이 더욱 커진다. 따라서, 소스 보트(280)에 의해 챔버 바디(102)를 둘러쌈으로써, 보다 긴 채널(810)이 생성될 수 있으며, 이 결과, 금속 함유 전구체 가스(216)의 변환 효율을 보다 크게 할 수 있다. 채널(810)을 형성하는 최상부(도 8a) 또는 바닥부(도 8b)의 통상의 직경은 10 인치 내지 12 인치의 범위에 있다. 채널(810)의 길이는 최상부(도 8a) 및 바닥부(도 8b)의 둘레이며 30 인치 내지 40 인치의 범위에 있다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예를 도시한다. 이러한 실시예에서, 가스관(251, 252)의 줄기관(257)은 공정 공간(108)의 둘레를 따라가도록 재구성될 수 있다. 공정 공간의 둘레로 줄기관(257)을 이동시킴으로써, 가스 포트(255)의 밀도는 기판의 표면을 가로질러 보다 균일하게 될 수 있다. 플레이트(260)의 보완적인 재구성으로 다른 구성의 줄기관(257) 및 분기관(259)이 가능함을 이해해야 한다.
당업자는 본 발명의 범위 내에 있으면서도 상기한 실시예들로부터 다양한 변경예들이 구성될 수 있음을 이해할 것이다. 일례로서, 내부 보트에 대한 대안으로(또는 추가로), 일부의 실시예들은 챔버 외부에 위치되는 보트를 사용할 수도 있다. 이러한 실시예들에 대해, 외부 보트로부터 챔버로 전구체를 전달하기 위해 별도의 열 공급원 및/또는 가열된 가스 라인이 사용될 수 있다.
일부의 실시예에 대해, 챔버를 개방시키지 않고 (예컨대, 액상 금속에 의해) 재충진되는 챔버 내부에 위치되는 모든 보트에 몇 가지 유형의 기구가 사용될 수도 있다. 예컨대, 분사기 및 플런저(plunger)(예컨대, 대형 주사기와 유사함)를 사용하는 일부 유형의 장치가 보트 위에 위치될 수 있어서, 챔버의 개방 없이 보트가 액상 금속에 의해 재충진될 수 있다.
일부의 실시예들에서, 내부 보트는 내부 보트에 연결되는 외부의 커다란 도가니(crucible)로부터 충진될 수 있다. 이러한 도가니는 별도의 가열 및 온도 제어 시스템에 의해 (예컨대, 저항적으로 또는 램프를 통해) 가열될 수 있다. 이 도가니는, 공정 제어 전자 부품 및 질량 흐름 제어기의 사용을 통해, 또는 운전자가 수동 밸브를 개폐시키는 배치 공정과 같은 여러 기술에 의해 보트에 "공급"하는데 사용될 수 있다.
일부의 실시예들에 대해, 챔버 안으로 금속 전구체를 전달하기 위해 순간 기화법(flash vaporization technique)을 사용할 수도 있다. 예컨대, 순간적 기화 금속 전구체는 가스 스트림 안으로 소량의 금속을 분사하기 위한 액체 분사기를 통해 전달될 수 있다.
일부의 실시예들에 대해, 전구체 가스들을 최적 작동 온도로 유지시키기 위해 몇 가지 형태의 온도 제어가 사용될 수도 있다. 예컨대, 보트 내의 전구체의 온도를 측정하기 위해 보트(내부이거나 외부)가 직접 접촉 상태로 온도 센서(예컨대, 열전쌍)와 결합될 수 있다. 이러한 온도 센서는 자동 피드백 온도 제어부와 연결될 수 있다. 직접 접촉식 온도 센서의 대안으로서, 보트 온도를 모니터링하기 위해 원격 고온측정법이 사용될 수 있다.
외부 보트 구성에 대해, (상기한 바와 아래에 기술하는 바와 같은) 여러 상이한 유형의 샤우어헤드 구성이 사용될 수도 있다. 이러한 샤우어헤드는 SiC 또는 석영 또는 SiC-코팅된 흑연과 같이 극한 온도(예컨대, 1000℃ 까지)를 견딜 수 있는 적합한 물질로 구성될 수 있다. 상기한 바와 같이, 가스관 온도는 열전쌍 또는 원격 고온 측정법을 통해 모니터링될 수 있다.
일부의 실시예에 대해, 챔버의 최상부 및 바닥으로부터 위치되는 복수 층의 램프는 여러 목적을 달성하는데 필요한 대로 관(tube) 온도를 조절하도록 조율될 수 있다. 이러한 목적은 관 상의 증착을 최소화시키는 것, 증착 공정 동안 일정한 온도로 유지시키는 것, 및 (열 응력으로 인한 손상을 최소화시키기 위해) 최대 온도 한계가 초과되지 않음을 보장하는 것을 포함한다.
도 5a 및 도 5b, 도 8a 내지 도 8c, 및 도 9a 및 도 9b에 도시된 부품들은 SiC, SiC-코팅된 흑연, 및/또는 석영과 같은 적합한 물질로 구성될 수 있으며 임의의 적합한 물리적 치수를 가질 수 있다. 예컨대, 일부의 실시예에 대해서, 도 5a 및 도 5b와 도 9a 및 도 9b에 도시된 샤우어헤드 관은 1 mm 내지 10 mm (예컨대, 일부의 적용분야에서 2 mm)의 범위의 벽 두께를 가질 수 있다.
관들은 또한 화학적 에칭 및/또는 부식으로부터의 손상을 방지하는 방식으로 구성될 수 있다. 예컨대, 관들은 SiC, 또는 화학적 에칭 및 부식으로부터 손상을 최소화하는 다른 적합한 코팅과 같은 일부의 형태의 코팅을 포함할 수 있다. 대안예로서, 또는 추가로, 관들은 에칭 및 부식으로부터 관들을 차단시키는 분리부에 의해 둘러싸일 수 있다. 일부의 실시예들에서, 주(main)(예컨대, 중심) 관이 석영일 수 있으며 분기관이 SiC 일 수 있다.
일부의 적용 분야에서, 관 상에 증착물이 형성될 위험이 존재할 수 있으며, 이것은 예컨대, 가스 포트를 막히게 함으로써 성능을 저해할 수 있다. 일부의 실시예들에 대해, 증착을 방지 또는 최소화하기 위해, 몇 가지 유형의 배리어(barrier)(예컨대, 배플(baffle) 또는 플레이트)가 관들 사이에 배치될 수 있다. 이러한 배리어는 제거가능하며 용이하게 교체되도록 구성되어, 유지 보수 및 수리가 용이하다.
지금까지 분기관을 이용하는 샤우어헤드 구성을 설명하였지만, 일부 실시예에 대한 관 구성은 유사한 기능을 달성하도록 구성되는 상이한 유형의 구성으로 대체될 수 있다. 일례로서, 일부의 실시예에 대해, 가스 분리 및 주 챔버 안으로의 전달 측면에서 관과 유사한 기능을 제공하는 전달 채널 및 홀(hole)이 단일 피스 플레이트 안으로 천공될 수 있다. 대안예로서, 단일 피스 보다는, 어떤 방법(예컨대, 접합, 용접 또는 브레이징(braising))으로 함께 끼워맞추어지거나 조립될 수 있는 분배 플레이트가 복수의 부재를 통해 구성될 수 있다.
일부의 실시예에 대해, SiC로 코팅된 고체 흑연관이 형성될 수 있으며, 이 흑연은 이어서 일련의 채널 또는 홀을 남기고 제거될 수 있다. 일부의 실시예에 대해, 샤우어헤드는 내부에 홀이 형성된 여러 형상(예컨대, 타원형, 곡선형, 직사각형 또는 정방형)의 투명 또는 불투명 석영판으로 구성될 수 있다. 적합하게 치수화된 배관(예컨대, 2 mm의 내경 × 4 mm의 외경 채널)이 가스 전달을 위해 플레이드에 융합될 수 있다.
일부의 실시예에서, 여러 부품들은 유사하지 않은 물질로 이루어질 수 있다. 이 경우에, 부품을 확실하게 끼워 맞추고 가스 누설을 방지하는 것을 보장하기 위한 노력을 하면서 방법들이 실시된다. 일례로서, 일부의 실시예에 대해, 가스 누출을 방지하기 위해 금속 부재 안으로 석영관을 확실히 끼워맞추도록 칼라가 사용될 수 있다. 이러한 칼라는 예컨대, 부재들이 상이한 양으로 팽창 및 수축하게 하는 상이한 부재들의 열 팽창 차를 허용하는 임의의 적합한 물질로 이루어질 수 있으며, 그렇지 않은 경우, 부재들의 손상 또는 가스 누출을 야기시킬 수 있다.
상기한 바와 같이(예컨대, 도 2 참조), 할로겐화물 및 할로겐 가스가 증착 공정에 사용될 수 있다. 또한, 상기한 할로겐화물 및 할로겐은 반응기의 본래의 세척을 위해 식각제 가스(echant gas)로서 사용될 수 있다. 이러한 세척 공정은 할로겐화물 또는 할로겐 가스(불활성 캐리어 가스와 함께 또는 불활성 캐리어 가스 없이)를 챔버 안으로 유동시키는 것을 수반할 수 있다. 100 ℃ 내지 1200 ℃의 온도에서, 식각제 가스는 반응기 벽과 표면으로부터 증착물을 제거할 수 있다. 식각제 가스의 유량은 1 slm 내지 20 slm의 범위로 변화되며, 불활성 캐리어 가스의 유량은 0 slm 내지 20 slm의 범위로 변화된다. 대응하는 압력들은 100 토르 내지 1000 토르의 범위로 변화될 수 있으며, 챔버 온도는 20 ℃ 내지 1200 ℃의 범위로 변화될 수 있다.
또한, 상기한 할로겐화물 및 할로겐 가스는 예컨대 고품질 박막 성장을 촉진시키도록 기판의 예비처리 공정에 사용될 수 있다. 일 실시예는 소스 보트(280)를 통한 유동 없이 플레이트(260)를 통해 또는 가스관(251)을 통해 챔버 안으로 할로겐화물 또는 할로겐 가스를 유동시키는 것을 수반할 수 있다. 불활성 캐리어 가스 및/또는 희석 가스가 할로겐화물 또는 할로겐 가스와 조합될 수 있다. 동시에, NH3 또는 유사한 질소 함유 전구체가 가스관(252)을 통해 유동할 수 있다. 예비처리의 다른 실시예는 불활성 가스와 함께 또는 불활성 가스 없이 오로지 질소-함유 전구체를 유동시키는 단계로 이루어질 수 있다. 추가의 실시예들은 일련의 2개 이상의 개별의 단계들로 이루어질 수 있으며, 이들 단계들 각각은 지속 기간, 가스들, 유량, 온도 및 압력에 관해 상이할 수 있다. 할로겐화물 또는 할로겐의 통상의 유량은 50 sccm 내지 1000 sccm이지만, 5 slm 까지의 유량을 포함할 수 있다. 할로겐화물/할로겐 가스에 대한 캐리어 가스는 1 slm 내지 40 slm일 수 있으며, 상기한 불활성 가스를 포함한다. 할로겐화물/할로겐/캐리어 가스 혼합물의 추가의 희석은 0 내지 10 slm 범위의 불활성 가스로 실시될 수 있다. NH3의 유량은 1 slm 내지 30 slm이며 통상적으로 식각제 가스 유량 보다 크다. 공정 압력은 100 토르 내지 1000 토르의 범위에서 변화될 수 있다. 통상의 기판 온도는 500 ℃ 내지 1200 ℃의 범위에 있다.
또한, 세척/증착 공정을 위해 Cl2 플라즈마가 발생될 수 있다. 추가로, 여기에 설명하는 챔버들은 그 전체가 여기에 참조된, 공동 계류 중인 미국특허출원번호 제11/404,516호에 개시된 다중-챔버의 일부분으로서 구현될 수 있다. 상기 미국특허출원에 기재된 바와 같이, 원격 플라즈마 발생기가 챔버 하드웨어의 일부분으로서 포함될 수 있으며, 이것은 본원에 설명하는 HVPE 챔버에 사용될 수 있다. 상기 미국특허 출원에 개시되는 증착 및 클리닝 공정 모두를 위한 가스 라인 및 공정 제어 하드웨어/소프트웨어가 또한 본원에서 설명되는 HVPE 챔버에 적용될 수 있다. 일부의 실시예에 대해, 염소-함유 가스 또는 플라즈마는 도 6에 도시된 바와 같이 최상부판 위로부터 전달될 수 있거나, Ga-함유 전구체를 전달하는 관들을 통해 전달될 수 있다. 사용될 수 있는 이러한 유형의 플라즈마는 배타적으로 염소에 제한되지 않고, 불소, 요오드, 브롬을 포함할 수 있다. 플라즈마를 발생시키는데 사용되는 공급원 가스들은 Cl2, Br, I2와 같은 할로겐일 수 있거나, NF3와 같은 7A 족 원소들을 포함하는 가스들일 수 있다.
지금까지 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명의 기본 개념을 벗어나지 않는 본 발명의 다른 또는 추가의 실시예들이 고안될 수 있으며, 본 발명의 범위는 다음의 특허청구범위에 의해 결정된다.
소스 보트( SOURCE BOAT)의 실행 없이 도입된 금속 함유 전구체 가스
앞서 언급된 실시예들에서, 금속-함유 전구체 가스가 할로겐화물 또는 할로겐 가스를 금속 공급원과 소스 보트중에서 혼합함으로써 형성되었지만, 금속-함유 전구체 가스는 소스 보트의 실행 없이 형성될 수 있다. 본 발명의 그러한 실시예는 소스 보트(280)에 대한 요구가 없을 수 있어서, 생산을 단순화시키면서 기판의 표면을 가로지른 금속 질화물 증착의 균일성을 유지시키고 원치않는 표면상의 증착을 제한할 수 있다.
예를 들어, 도 10은 본 발명의 일 실시예로서, 불활성 가스가 고체 또는 액체 형태의 Ⅲ족 트리-염화물(1002)(예, GaCl3)를 함유하는 앰플(1000)상으로 흐를 수 있는 실시예를 예시하고 있다. 앰플은 Ⅲ족 트리-염화물(1004)을 기화시키도록 가열될 수 있으며, 그러한 Ⅲ족 트리-염화물(1004)은 불활성 캐리어 가스와 조합되어 금속 함유 전구체 가스(1051)를 생성시킨다. 금속 함유 전구체 가스는 이어서 제 1 세트의 가스관(251)에 의해서 공정 공간(108)에 제공될 수 있다. 질소-함유 전구체 가스는 제 2 세트의 가스관(252)을 통해서 공정 공간(108)에 도입될 수 있다. 일부 실시예에서, 질소 함유 전구체 가스는 암모니아를 함유할 수 있다.
GaCl3을 기화시키기에 전형적인 온도는 100℃이지만, GaCl3는 50℃ 내지 150℃에서 기화될 수 있다. 일부 실시예에서, Ⅲ족 트리 염화물은 Ⅲ족 트리-요오드화물 또는 Ⅲ족 트리-브롬화물로 대체될 수 있다. 그러한 예에서, 물질은 50℃ 내지 250℃에서 기화될 수 있다.
공정 공간에 분배하기 전의 금속 함유 전구체 가스와 암모니아의 혼합
앞서 기재한 실시예에서, 전구체 가스는 별도의 관을 통해서 공정 공간에 전달되고, 그러한 공정 공간에서, 금속 니트라이드가 기판 표면에서 또는 그 근처에서 형성되지만, 금속 함유 전구체 가스 및 질소 함유 전구체 가스는 공정 공간내에서, 공정 챔버 내부의 공정 공간 외부에서, 또는 도 1에 전체 장치로서 정의된 공정 챔버 전체의 외부에서, 50℃ 내지 550℃의 온도 제어를 가능하게 하는 혼합 영역에서 혼합될 수 있다. 본 발명의 그러한 예는 (1) 혼합 균일성을 개선시키고 (2) 설계를 단순화시키면서, (3) 표면상의 원치않는 증착 및 전구체 고갈(depletion)을 최소로 할 수 있다.
예를 들어, 도 11은 본 발명의 일 실시예로서, 질소 함유 전구체 가스(226)와 금속 함유 전구체 가스(216)가 샤우어헤드 조립체(104)내에서, 가열된 혼합 영역(1100)에서, 줄기관(257)에 진입하기 직전에 혼합될 수 있는 실시예를 예시하고 있다. 일부 실시예에서, 질소 함유 가스는 암모니아를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 가열된 혼합 영역은 질소 함유 전구체 가스 및 금속 함유 전구체 가스의 공급원과 샤우어헤드 사이의 어느 영역일 수 있다. 온도 모니터링 및 제어 부품이 가열된 챔버(1100)를 소정의 온도, 예를 들어, 50℃ 내지 550℃의 온도 범위 내로 유지시키기 위해서 포함될 수 있다.
샤우어헤드 관의 유일한 일 실시예가 도 11에 도시되어 있지만, 당업자라면 여전히 본 발명의 범위 내에서 다양한 변화가 이루어질 수 있음을 인지할 수 있을 것이다. 그러한 변화의 예는 도 5b, 도 6, 도 9a 및 도 9b에서 찾아볼 수 있다.
상기 기재된 범위내의 어떠한 온도가 충분할 수 있지만, 이상적인 혼합 영역은 425℃에서 유지될 수 있다. 온도 제어 부품이 혼합된 전구체 가스에 노출될 수 있는 표면을 지닌 모든 부분을 소정의 온도, 예를 들어, 50℃ 내지 550℃ 범위, 그러나, GaCl3의 경우 이상적으로는 약 425℃일 수 있는 온도로 설정하고 유지시키기 위해서 사용될 수 있다. 일부 실시예의 경우, 그러한 제어 부품은 전구체 가스에 노출되는 다양한 영역의 총괄적 또는 독립적 제어를 가능하게 할 수 있다. 이들 영역은, 예를 들어, 공정 공간의 내부 또는 외부(및 가능하게는 챔버의 외부)일 수 있는 혼합영역, 챔버 부분(예, 샤우어헤드 부품), 및 기판의 영역 또는 그 근처(예, 서셉서 또는 그 근처) 영역을 포함한다. 앰플이 전구체 전달을 위해서 사용되는 실시예의 경우에, 앰플 온도가 또한 총괄적으로 또는 독립적으로 제어될 수 있다.
예를 들어, 다수의 램프(130a, 130b)가 요구된 온도 범위를 유지시키는데 사용될 수 있다. 특정의 실시예에서, 램프는 동심원으로 배열될 수 있다. 예를 들어, 내부 배열의 램프(130b)는 8개의 램프를 포함할 수 있으며, 외부 배열의 램프(130a)는 12개의 램프를 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서, 램프(130a, 130b)는 각각 개별적으로 전력이 공급된다. 일부 예에서, 램프(130a, 130b)의 배열은 샤우어헤드 조립체(104) 위에 또는 그 내에 위치될 수 있다. 다른 배열 및 다른 수의 램프가 가능함이 이해될 것이다. 본 발명은 램프 배열의 사용으로 제한되지 않음을 이해해야 한다.
하나 이상의 기판을 함유하는 공정 공간이 혼합 영역과 유사한 양상으로 가열될 수 있지만, 공정 공간의 가열은 혼합 영역의 가열과는 독립적이다. 일부 실시예에서, 공정 공간을 가열하는데 사용된 가열 장치는 기판을 가열하는데 사용된 장치와 동일한 가열 장치일 수 있다. 기판 및 서셉터는 이상적으로는 다수의 램프에 의해서 1050℃로 가열될 수 있다.
앞서 열거된 실시예가 가열 램프를 사용함으로써 온도를 유지시킴을 언급하고 있지만, 어떠한 적합한 가열원이 이용되어 적절한 온도가 공정 챔버, 샤우어헤드 및 가스상 전구체에 충분히 적용되게 할 수 있다.
본원에서 앞서 기재된 전구체에 추가로, 다른 전구체가 샤우어헤드 조립체(104)와 함께 사용될 수 있다. 예를 들어, 일반식 MX3으로서 상기 M이 Ⅲ족 원소(예, 갈륨, 알루미늄 또는 인듐)이고, X가 Ⅶ족 원소(예, 브롬, 염소, 또는 요오드)인 상기 일반식 MX3을 지니는 전구체가 또한 사용될 수 있다(예, GaCl3). 가스 전달 시스템(125)의 부품(예, 버블러, 공급라인)은 MX3 전구체를 샤우어헤드 조립체(104)에 전달하도록 적합하게 개조될 수 있다.
상기 설명이 본 발명의 실시예들에 관한 것이지만, 본 발명의 다른 및 추가의 실시예가 본 발명의 기본적인 범위를 벗어나지 않으면서 고안될 수 있으며, 본 발명의 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서 결정된다.

Claims (15)

  1. 하나 이상의 기판 상의 Ⅲ-V족 박막의 형성 방법으로서,
    불활성 가스를 고체 또는 액체 Ⅲ족 금속-함유 공급원 상으로 흘려 보냄으로써 하나 이상의 금속 전구체 가스를 형성시키는 단계와,
    하나 이상의 기판 위에 제 1 세트의 통로를 통해서 하나 이상의 금속 함유 전구체 가스를 도입하는 단계와, 그리고
    제 1 세트의 통로와 함께 산재해 있는 제 2 세트의 통로를 통해 상기 하나 이상의 기판 위로 질소-함유 전구체 가스를 도입시키는 단계를 포함하는,
    하나 이상의 기판 상의 Ⅲ-V족 박막의 형성 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 Ⅲ족 금속 함유 공급원이 고체 또는 액체 상태인 하나 이상의 Ⅲ족 트리-염화물을 함유하는 앰플(ampoule)인,
    하나 이상의 기판 상의 Ⅲ-V족 박막의 형성 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 Ⅲ족 트리-염화물을 함유하는 앰플의 온도를 모니터링하는 단계와,
    상기 앰플의 모니터링된 온도를 기초로 하여 앰플의 온도를 제어하는 단계를 더 포함하는,
    하나 이상의 기판 상의 Ⅲ-V족 박막의 형성 방법.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 고체 또는 액체 상태인 Ⅲ족 트리-염화물을 함유하는 앰플이 가열되고 소정의 온도에서 유지되며,
    상기 소정의 온도가 가스상 Ⅲ족 트리-염화물을 형성시키는 50℃ 내지 250℃ 범위에 있는,
    하나 이상의 기판 상의 Ⅲ-V족 박막의 형성 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 Ⅲ족 금속 함유 공급원이 갈륨, 알루미늄 및 인듐으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 금속과, 염소, 요오드 및 브롬으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 Ⅶ족 원소를 포함하는,
    하나 이상의 기판 상의 Ⅲ-V족 박막의 형성 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    수소화물 기상 에피택시(HVPE) 챔버용 가스 전달 장치로서,
    금속 함유 전구체 가스를 생성시키기 위한 고체 또는 액체 상태의 하나 이상의 Ⅲ족 트리-염화물을 함유하는 앰플과,
    금속 함유 전구체 가스의 유동을 제공하기 위한 제 1 세트의 통로와,
    질소-함유 전구체 가스의 유동을 제공하기 위한 제 2 세트의 통로를 포함하는,
    수소화물 기상 에피택시 챔버용 가스 전달 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 고체 또는 액체 상태의 하나 이상의 Ⅲ족 트리-염화물을 함유하는 앰플이 가열되고 소정의 온도에서 유지되며,
    상기 소정의 온도가 Ⅲ족 트리-염화물 가스를 생성시키기 위한 50℃ 내지 250℃ 범위에 있는,
    수소화물 기상 에피택시 챔버용 가스 전달 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 1 세트의 통로 및 상기 제 2 세트의 통로 각각이 하나 이상의 기판 표면 위에 위치된 중공의 줄기관; 상기 줄기관에 유체소통가능하게 연결되며 상기 하나 이상의 기판의 표면 위에 그리고 그와 실질적으로 평행하게 위치되는 하나 이상의 중공의 분기관; 및 상기 분기관 내의 가스가 상기 하나 이상의 기판을 향해 상기 분기관에서 배출되도록 상기 분기관 내에 형성되는 복수의 가스 포트를 포함하며,
    제 1 가스 입구의 상기 분기관이 제 2 가스 입구의 상기 분기관과 함께 산재되어 있는,
    수소화물 기상 에피택시 챔버용 가스 전달 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 중공의 줄기관 및 상기 중공의 분기관이 상이한 물질로 구성되는,
    수소화물 기상 에피택시 챔버용 가스 전달 장치.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 줄기관 각각이 줄기관에 의해 형성되는 원호를 따라 위치되며,
    상기 분기관 각각이 상기 줄기관으로부터 멀어져서 상기 챔버를 가로질러 연장되는,
    수소화물 기상 에피택시 챔버용 가스 전달 장치.
  11. 제 8 항에 있어서,
    혼합된 전구체 가스에 노출될 수 있는 표면을 지닌 장치의 모든 부분이 가열되고 소정의 온도로 유지되며,
    상기 소정의 온도가 50℃ 내지 550℃ 범위에 있는,
    수소화물 기상 에피택시 챔버용 가스 전달 장치.
  12. 제 6 항에 있어서,
    하나 이상의 전구체 가스에 노출되는 하나 이상의 영역을 하나 이상의 소정의 온도에서 유지시키기 위한 온도 제어 부품을 더 포함하는,
    수소화물 기상 에피택시 챔버용 가스 전달 장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 온도 제어 부품이 둘 이상의 영역의 독립적인 제어를 가능하게 하는,
    수소화물 기상 에피택시 챔버용 가스 전달 장치.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 영역이 앰플을 포함하는,
    수소화물 기상 에피택시 챔버용 가스 전달 장치.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 영역이 기판에서의 영역 또는 그 근처에서의 영역을 더 포함하는,
    수소화물 기상 에피택시 챔버용 가스 전달 장치.
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