KR20100127681A - A susceptor in epitaxial wafer manufacturing apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 에피택셜 웨이퍼를 제조하는 장치의 서셉터(susceptor)에 관한 것으로, 보다 상세하게는 산화막을 형성하지 않고 에피택셜 웨이퍼를 제조하는 과정에서, 화학기상증착 장치, 특히 AMAT 사의 300mm 어플라이드 머터리얼 에피택셜 반응기의 서셉터에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a susceptor of an apparatus for producing an epitaxial wafer, and more particularly, in the process of manufacturing an epitaxial wafer without forming an oxide film, a chemical vapor deposition apparatus, particularly a 300 mm applied material of AMAT It relates to a susceptor of an epitaxial reactor.
저저항률의 실리콘 웨이퍼 위에 고저항률의 실리콘 에피택셜층을 기상 성장시킨 실리콘 에피택셜 웨이퍼는, 높은 게터링 능력과 낮은 래치업(latch-up) 특성, 그리고 고온에서 슬립(slip)에 강한 특징을 가지고 있어, 최근에 MOS 디바이스뿐만 아니라 LSI 디바이스용 웨이퍼로서 널리 이용되고 있다. 일반적으로 실리콘 에피택셜 웨이퍼는 화학기상증착(CVD: Chemical Vapor Deposition) 장치를 이용하여 제조되고 있는데, 이 장치 안의 서셉터 위에 실리콘 웨이퍼를 배치하고 1000℃ 이상의 온도로 가열하고 반응가스를 흘려주면 실리콘 웨이퍼 위에서 실리콘이 에피택셜 성장하게 된다.Silicon epitaxial wafers formed by vapor-grown high-resistance silicon epitaxial layers on low-resistance silicon wafers have high gettering capability, low latch-up characteristics, and high slip resistance at high temperatures. In recent years, it has been widely used as a wafer for LSI devices as well as MOS devices. In general, silicon epitaxial wafers are manufactured by using a chemical vapor deposition (CVD) apparatus, in which a silicon wafer is placed on a susceptor in the apparatus, heated to a temperature of 1000 ° C. or higher, and the reaction gas is flowed. From above, silicon is epitaxially grown.
이와 같이 CVD 장치를 이용하여 도펀트 농도가 높은 저저항률의 실리콘 웨이 퍼 위에 고저항률의 실리콘 에피택셜층을 기상성장시키는 경우에는, 실리콘 웨이퍼의 후면으로부터 안티몬, 붕소, 인과 같은 실리콘 웨이퍼 내의 도펀트가 분위기 중에 방출되어 실리콘 에피택셜층에 도핑되는 현상, 즉 오토도핑(auto-doping)이 발생하게 된다. 오토도핑 현상은 웨이퍼의 에지(edge)에서 가장 두드러지게 나타나며, 웨이퍼에 불균질성을 유발하여 반도체의 품질에 악영향을 미칠 수 있다.As described above, when vapor deposition of a high resistivity silicon epitaxial layer on a low resistivity silicon wafer with a high dopant concentration using a CVD apparatus, dopants in a silicon wafer such as antimony, boron, phosphorus, etc. The phenomenon of doping and doping the silicon epitaxial layer, that is, auto-doping, occurs. The autodoping phenomenon is most prominent at the edge of the wafer and can cause inhomogeneity in the wafer and adversely affect the quality of the semiconductor.
또한, 종래의 서셉터를 이용하여 에피 공정을 진행하는 과정에서 웨이퍼 전면에 인가되는 소스 가스가 웨이퍼의 후면으로 침투하여 후면 할로(back-side halo) 및 데미지를 발생시킬 수도 있다. 이러한 오토도핑 현상이나 후면 할로 등은 웨이퍼의 비저항 균일도(Res-uniformity)를 20 내지 40% 정도 약화시킬 수 있으므로 웨이퍼의 품질을 떨어뜨린다.In addition, during the epi process using the conventional susceptor, the source gas applied to the front surface of the wafer may penetrate into the rear surface of the wafer to generate back-side halo and damage. Such autodoping or back halo may reduce the resistivity uniformity of the wafer by about 20 to 40%, thereby degrading the quality of the wafer.
이러한 문제점을 해결하기 위해서, 기상성장을 실시하기 전에 실리콘 웨이퍼의 후면, 즉 실리콘 에피택셜층이 형성되지 않는 쪽의 면에 오토도핑 방지용 보호막으로서 실리콘 산화막을 형성하는 기술이 널리 이용되고 있다. 그러나, 웨이퍼 후면에 실리콘 산화막(SiO2막)을 형성하는 과정에서 트레이의 표면과 웨이퍼의 전면이 접촉하여 트레이 표면의 미세 파티클이나 굴곡 등에 의해 웨이퍼의 전면이 손상될 수 있다. 또한, 웨이퍼 후면에 실리콘 산화막을 형성하지 않는 경우에는 상기와 같은 문제가 여전히 존재한다.In order to solve this problem, the technique of forming a silicon oxide film as a protective film for autodoping prevention is widely used on the back surface of a silicon wafer, ie, the surface on which the silicon epitaxial layer is not formed before vapor phase growth is performed. However, in the process of forming a silicon oxide film (SiO 2 film) on the back surface of the wafer, the front surface of the wafer may be in contact with the front surface of the wafer, and the front surface of the wafer may be damaged by fine particles or bending of the surface of the tray. In addition, when the silicon oxide film is not formed on the back surface of the wafer, the above problem still exists.
또한, 서셉터에 서셉터의 바닥면과 직각을 이루는 구멍(서셉터 홀)을 형성하여 상기 문제점을 해결하고자 하는 노력도 있다. 그러나, 이러한 다공성 서셉터의 경우 열원으로서 램프를 사용하기 때문에, 직접적인 열 복사로 인하여 슬립 전위(slip dislocation)가 발생하고 후면에 표면 거칠기 현상 등이 발생할 수 있으므로 웨이퍼의 나노 품질이 악화될 수 있다.In addition, there is an effort to solve the above problems by forming a hole (susceptor hole) perpendicular to the bottom surface of the susceptor in the susceptor. However, since such a porous susceptor uses a lamp as a heat source, slip dislocation may occur due to direct thermal radiation and surface roughness may occur on the rear surface, thereby degrading nano quality of the wafer.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로서, 후면에 산화막을 형성하지 않고 에피택셜 웨이퍼를 제조하는 과정에서 오토도핑 현상을 방지하고, 후면 할로 및 슬립 전위 등이 발생하지 않도록 하는 화학기상증착 장치의 서셉터를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.Accordingly, the present invention has been made to solve the above problems, to prevent the auto-doping phenomenon in the process of manufacturing the epitaxial wafer without forming an oxide film on the back, and to prevent the rear halo and slip dislocations, etc. It is an object to provide a susceptor for a chemical vapor deposition apparatus.
본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.Other objects and advantages of the present invention can be understood by the following description, and will be more clearly understood by the embodiments of the present invention. Also, it will be readily appreciated that the objects and advantages of the present invention may be realized by the means and combinations thereof indicated in the claims.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 에피택셜 웨이퍼를 제조하는 화학기상증착 장치의 서셉터는, 상기 서셉터의 바닥면을 기준으로 90도 미만의 경사각을 갖는 복수의 배기홀이 형성되는 것을 특징으로 한다.The susceptor of the chemical vapor deposition apparatus for producing an epitaxial wafer for achieving the above object is characterized in that a plurality of exhaust holes having an inclination angle of less than 90 degrees with respect to the bottom surface of the susceptor is formed. .
본 발명에 따르면, 화학기상증착 장치, 특히 AMAT 사의 Centura 모델에 사용되는 서셉터에서 램프의 열 집중을 최소화하여 램프의 직접적인 열 복사로 인해 웨이퍼에 슬립 전위가 발생하는 것을 방지할 수 있다. 그러므로 이러한 슬립의 제어를 통해 웨이퍼의 나노 품질을 향상시킬 수 있다.According to the present invention, in the susceptor used in the chemical vapor deposition apparatus, in particular, the Centura model of AMAT, the heat concentration of the lamp can be minimized to prevent the slip dislocations on the wafer due to the direct thermal radiation of the lamp. Therefore, the control of the slip can improve the nano-quality of the wafer.
또한, 본 발명에 따르면 후면에 산화막을 형성하지 않는 에피택셜 웨이퍼의 경우에도 오토 도핑 현상이 일어나는 것을 방지하고 또한 웨이퍼의 후면 할로 및 데미지의 발생을 방지할 수 있다.In addition, according to the present invention, in the case of an epitaxial wafer which does not form an oxide film on the rear surface, it is possible to prevent the auto-doping phenomenon from occurring and also to prevent the halo and damage of the rear surface of the wafer.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Prior to this, terms or words used in the specification and claims should not be construed as having a conventional or dictionary meaning, and the inventors should properly explain the concept of terms in order to best explain their own invention. Based on the principle that can be defined, it should be interpreted as meaning and concept corresponding to the technical idea of the present invention.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상에 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Therefore, the embodiments described in the specification and the drawings shown in the drawings are only the most preferred embodiments of the present invention and do not represent all of the technical spirit of the present invention, various modifications that can be replaced at the time of the present application It should be understood that there may be equivalents and variations.
본 발명에 따른 서셉터는 배기홀이 복수 개 형성되어 있다. 웨이퍼 제조 과정 중 에피 공정을 진행하는 중에 이러한 배기홀을 통해 서셉터 외부의 클리닝(cleaning) 가스가 서셉터를 통과하여 웨이퍼의 후면 전체에 접촉할 수 있게 된다. 또한, 웨이퍼의 후면까지 확산된 소스 가스를 상기 배기홀을 통해 서셉터의 외부로 배출시킬 수 있다. 따라서, 웨이퍼 후면에 소스 가스가 접촉하는 것을 방지하여 웨이퍼 후면에 후면 할로가 발생하는 것을 막을 수 있다.The susceptor according to the present invention is provided with a plurality of exhaust holes. During the epitaxial process during wafer fabrication, these exhaust holes allow cleaning gases outside the susceptor to pass through the susceptor and contact the entire backside of the wafer. In addition, the source gas diffused to the rear surface of the wafer may be discharged to the outside of the susceptor through the exhaust hole. Therefore, it is possible to prevent the source gas from contacting the back surface of the wafer, thereby preventing the rear halo from occurring.
그와 함께, 상기 배기홀을 통해 도펀트(dopant) 원자들을 배기시킬 수 있으 므로, 오토 도핑 현상 또한 방지할 수 있다.In addition, since the dopant atoms can be exhausted through the exhaust hole, the auto doping phenomenon can also be prevented.
또한, 본 발명에 따른 서셉터의 배기홀은 경사를 이루고 있다. 종래의 서셉터에 형성된 배기홀은 서셉터의 바닥면을 기준으로 직각을 이루고 있으나, 본 발명에 따른 배기홀은 서셉터의 바닥면을 기준으로 90도 미만의 경사각을 갖는다.In addition, the exhaust hole of the susceptor according to the present invention is inclined. Exhaust holes formed in the conventional susceptor form a right angle with respect to the bottom surface of the susceptor, the exhaust hole according to the invention has an inclination angle of less than 90 degrees relative to the bottom surface of the susceptor.
이러한 배기홀의 경사각은 서셉터가 설치되어 있는 AMAT 사의 Centura 모델과 같은 에피택셜 반응기의 램프 구조에 따라 웨이퍼의 내부와 외부 간의 열균형을 맞추도록 고려되어야 한다. 즉, 에피택셜 반응기 마다 램프 구조가 다르므로 그에 따라 웨이퍼의 특정 부분으로 열이 집중되는 것을 최소화할 수 있도록 경사각을 갖는 것이 좋다. 이러한 경사진 배기홀은, 종래 서셉터의 바닥과 직각을 이루는 배기홀에 비하여 램프로부터 발산된 복사열이 웨이퍼의 특정 부분으로 집중되는 것을 막을 수 있다. 따라서, 배기홀을 통한 램프의 직접적인 열 복사로 인해 슬립 전위 및 나노 품질 약화가 되는 것을 방지한다.The angle of inclination of the exhaust hole should be considered to balance the thermal balance between the inside and outside of the wafer, depending on the ramp structure of the epitaxial reactor, such as the Centura model of AMAT with susceptors. That is, since the lamp structure is different for each epitaxial reactor, it is preferable to have an inclination angle so as to minimize the concentration of heat to a specific portion of the wafer. This inclined exhaust hole can prevent the radiant heat emitted from the lamp from concentrating on a specific portion of the wafer as compared with the exhaust hole perpendicular to the bottom of the conventional susceptor. Thus, the slip dislocations and nano quality deterioration are prevented due to the direct thermal radiation of the lamp through the exhaust hole.
도 1 내지 도 4는, 본 발명의 여러 실시예에 따른 경사진 배기홀(200)이 형성된 서셉터(100)를 나타내는 단면도이다. 1 to 4 are cross-sectional views illustrating a
상기 복수의 배기홀(200)은 일정 형태가 반복되는 패턴을 갖는 것이 바람직하다. 도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따른 일정한 형태가 반복되는 패턴을 갖는 복수의 배기홀(200)이 형성된 서셉터(100)의 단면도이다.The plurality of
도 1을 참조하면, 서셉터(100)의 바닥면을 기준으로 θ11 및 θ12의 각도를 갖는 두 배기홀(200)이 계속해서 반복되는 패턴을 갖는다. 상기 배기홀(200)을 통 해 서셉터(100) 외부의 클리닝 가스가 서셉터(100)를 통과하여 웨이퍼 후면에 접촉할 수 있게 되므로 웨이퍼의 후면 할로 현상을 방지할 수 있다. 또한, 상기 배기홀(200)을 통해 도펀트 원자들을 배출시킬 수도 있으므로 오토도핑을 방지할 수 있다. 뿐만 아니라, 서셉터(100)의 바닥면을 기준으로 θ11 및 θ12의 90도 미만의 경사각으로 인하여 할로겐 램프와 같은 열원으로부터의 복사열이 특정 부분에 집중되는 것을 막을 수 있다. 따라서, 웨이퍼의 내부와 외부 간의 열균형을 맞추어 열 스트레스로 인한 웨이퍼의 슬립을 방지하고, 나노 품질을 개선할 수 있다.Referring to FIG. 1, two
또한, 상기 복수의 배기홀(200)은 서셉터(100)의 중심을 기준으로 상호 대칭되는 패턴을 갖는 것이 바람직하다. 도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따른 서셉터(100)의 중심을 기준으로 상호 대칭되는 패턴을 갖는 복수의 배기홀(200)이 형성된 서셉터(100)의 단면도이다.In addition, the plurality of
도 2를 참조하면, 서셉터(100)에 형성된 복수의 배기홀(200) 중 일부 배기홀은 θ21의 경사각을 갖고, 다른 복수의 배기홀은 θ22의 경사각을 가지며, 또 다른 복수의 배기홀은 θ23의 경사각을 갖는다. 보다 상세하게는, 상기 θ22는 90도이며, θ21과 θ23의 각도는 동일하다. 즉, 서셉터(100)의 중심부에 있는 배기홀(200)은 서셉터(100)의 바닥면과 직각을 이루고 있으며, 서셉터(100)의 중심을 기준으로 좌우에 배치된 배기홀(200)은 상호 대칭되는 패턴을 갖는다.Referring to FIG. 2, some of the plurality of
또한, 상기 복수의 배기홀(200)은 절곡된 형태를 갖는 것이 바람직하다. 도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 절곡된 형태를 갖는 복수의 배기홀(200) 이 형성된 서셉터(100)의 단면도이다.In addition, the plurality of
도 3을 참조하면, 서셉터(100)의 중심을 기준으로 좌측에 형성된 배기홀(200)은 하측에 θ31의 경사각을 갖고, 상측에 θ32의 경사각을 가지며, 배기홀(200)의 중심부가 꺾인 형태를 갖는다. 또한, 서셉터(100)의 중심을 기준으로 우측에 형성된 배기홀(200)은 하측에 θ34의 경사각을 갖고, 상측에 θ33의 경사각을 가지며, 중심부가 꺾인 형태를 갖는다. 즉, 도 3에 도시된 서셉터(100)의 배기홀(200)은 각각의 배기홀이 일정한 경사각을 갖지 않고 특정 부분에서 꺾인 절곡된 형태를 갖는다. 더욱 바람직하게는, 경사각 θ31과 경사각 θ34가 동일하고, 경사각 θ32와 경사각 θ33이 동일하여, 복수의 배기홀(200)이 서셉터(100)의 중심을 기준으로 상호 대칭되는 것이 좋다.Referring to FIG. 3, the
도 4를 참조하면, 도 3과 마찬가지로 서셉터(100)의 중심을 기준으로 복수의 배기홀(200)이 절곡된 형태를 갖는다. 즉, 서셉터(100)의 중심을 기준으로 좌측에 형성된 배기홀(200)은 하측에 θ41의 경사각을 갖고, 상측에 θ42의 경사각을 가지며 중심부가 꺾인 형태를 갖는다. 또한, 서셉터(100)의 중심을 기준으로 우측에 형성된 배기홀(200)은 하측에 θ44의 경사각을 갖고, 상측에 θ43의 경사각을 가지며 중심부가 꺾인 형태를 갖는다. 다만, 도 3과 달리 도 4의 서셉터(100)는 절곡된 형태의 배기홀(200)이 서셉터(100)의 중심부에는 형성되지 않고 서셉터(100)의 측면에만 형성되어 있다. 또한, 도 3에서와 마찬가지로 경사각 θ41과 경사각 θ44가 동 일하고, 경사각 θ42와 경사각 θ43이 동일하여, 복수의 배기홀(200)이 서셉터(100)의 중심을 기준으로 상호 대칭되는 것이 좋다.Referring to FIG. 4, similar to FIG. 3, a plurality of
도 3 및 도 4에서는 각각의 배기홀(200)이 한 개의 절곡 부분을 갖는 것으로, 즉 한 번만 꺾인 것으로 도시하였으나, 이는 일 실시예에 불과하며, 배기홀(200)의 절곡 부분이 두 개 이상이어도 좋다. 따라서, 배기홀(200)이 두 번 또는 그 이상 꺽인 형태를 가질 수도 있다.In FIGS. 3 and 4, each of the exhaust holes 200 has one bent portion, that is, it is illustrated as being bent only once, but this is only an example, and two or more bent portions of the exhaust holes 200 are provided. It may be. Therefore, the
또한, 상기 복수의 배기홀(200)은 도 3 및 도 4에서와 같은 절곡된 형태를 갖는 배기홀과 도 1 및 도 2에서와 같은 절곡되지 않은 형태를 갖는 배기홀이 혼합되어 있어도 좋다.In addition, the plurality of
그리고, 상기 배기홀(200)의 지름은 상기 서셉터(100)의 중심으로 갈수록 증가하거나 감소하는 것이 바람직하다.In addition, the diameter of the
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.As described above, although the present invention has been described by way of limited embodiments and drawings, the present invention is not limited thereto and is intended by those skilled in the art to which the present invention pertains. Of course, various modifications and variations are possible within the scope of equivalents of the claims to be described.
도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따른 일정한 형태가 반복되는 패턴을 갖는 복수의 배기홀이 형성된 서셉터의 단면도이다.1 is a cross-sectional view of a susceptor in which a plurality of exhaust holes having a pattern in which a certain shape is repeated according to an embodiment of the present invention are formed.
도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따른 서셉터의 중심을 기준으로 상호 대칭되는 패턴을 갖는 복수의 배기홀이 형성된 서셉터의 단면도이다.2 is a cross-sectional view of a susceptor in which a plurality of exhaust holes having a pattern symmetrical with respect to the center of the susceptor according to an embodiment of the present invention is formed.
도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 절곡된 형태를 갖는 복수의 배기홀이 형성된 서셉터의 단면도이다.3 and 4 are cross-sectional views of a susceptor formed with a plurality of exhaust holes having a bent form according to an embodiment of the present invention.
Claims (8)
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KR1020090046212A KR20100127681A (en) | 2009-05-26 | 2009-05-26 | A susceptor in epitaxial wafer manufacturing apparatus |
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KR1020090046212A KR20100127681A (en) | 2009-05-26 | 2009-05-26 | A susceptor in epitaxial wafer manufacturing apparatus |
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KR20100127681A true KR20100127681A (en) | 2010-12-06 |
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KR1020090046212A KR20100127681A (en) | 2009-05-26 | 2009-05-26 | A susceptor in epitaxial wafer manufacturing apparatus |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101259006B1 (en) * | 2011-03-11 | 2013-04-29 | 주식회사 엘지실트론 | Susceptor device for manufacturing semiconductor |
WO2013105766A1 (en) * | 2012-01-13 | 2013-07-18 | Lg Siltron Inc. | Susceptor |
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2009
- 2009-05-26 KR KR1020090046212A patent/KR20100127681A/en not_active Application Discontinuation
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Date | Code | Title | Description |
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E902 | Notification of reason for refusal | ||
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