KR20110112934A - 박막 형성 방법 - Google Patents
박막 형성 방법 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20110112934A KR20110112934A KR1020100032167A KR20100032167A KR20110112934A KR 20110112934 A KR20110112934 A KR 20110112934A KR 1020100032167 A KR1020100032167 A KR 1020100032167A KR 20100032167 A KR20100032167 A KR 20100032167A KR 20110112934 A KR20110112934 A KR 20110112934A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- substrate
- thin film
- process gas
- reactor
- silicon carbide
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 88
- 239000010409 thin film Substances 0.000 title claims abstract description 57
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 63
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 13
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims description 5
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 36
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 abstract description 34
- 238000000151 deposition Methods 0.000 abstract description 17
- 230000008021 deposition Effects 0.000 abstract description 16
- 238000000427 thin-film deposition Methods 0.000 abstract description 5
- 230000007423 decrease Effects 0.000 abstract description 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 65
- 239000000463 material Substances 0.000 description 12
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 9
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 7
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 6
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 6
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- FFUAGWLWBBFQJT-UHFFFAOYSA-N hexamethyldisilazane Chemical compound C[Si](C)(C)N[Si](C)(C)C FFUAGWLWBBFQJT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 4
- 238000004943 liquid phase epitaxy Methods 0.000 description 4
- 239000010408 film Substances 0.000 description 3
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 3
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 3
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 239000007770 graphite material Substances 0.000 description 2
- 229910052735 hafnium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 2
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 2
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 150000001247 metal acetylides Chemical class 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000000623 plasma-assisted chemical vapour deposition Methods 0.000 description 2
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000008022 sublimation Effects 0.000 description 2
- 238000000859 sublimation Methods 0.000 description 2
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000000927 vapour-phase epitaxy Methods 0.000 description 2
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 2
- PIGFYZPCRLYGLF-UHFFFAOYSA-N Aluminum nitride Chemical compound [Al]#N PIGFYZPCRLYGLF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N Gallium nitride Chemical compound [Ga]#N JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CTQNGGLPUBDAKN-UHFFFAOYSA-N O-Xylene Chemical compound CC1=CC=CC=C1C CTQNGGLPUBDAKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 238000005137 deposition process Methods 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 description 1
- GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N germanium atom Chemical compound [Ge] GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 1
- 229910052594 sapphire Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010980 sapphire Substances 0.000 description 1
- 238000005130 seeded sublimation method Methods 0.000 description 1
- 238000007736 thin film deposition technique Methods 0.000 description 1
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000008096 xylene Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/28—Manufacture of electrodes on semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/268
- H01L21/283—Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current
- H01L21/285—Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current from a gas or vapour, e.g. condensation
- H01L21/28506—Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current from a gas or vapour, e.g. condensation of conductive layers
- H01L21/28512—Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current from a gas or vapour, e.g. condensation of conductive layers on semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table
- H01L21/28556—Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current from a gas or vapour, e.g. condensation of conductive layers on semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table by chemical means, e.g. CVD, LPCVD, PECVD, laser CVD
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02104—Forming layers
- H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
- H01L21/02518—Deposited layers
- H01L21/02521—Materials
- H01L21/02524—Group 14 semiconducting materials
- H01L21/02529—Silicon carbide
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
- H01L21/324—Thermal treatment for modifying the properties of semiconductor bodies, e.g. annealing, sintering
Landscapes
- Engineering & Computer Science (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 & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
Abstract
본 발명은 박막 형성 방법에 관한 것으로, 공정 가스가 유입되는 측으로부터 공정 가스가 배기되는 측으로 증가하는 기울기를 갖도록 제작된 서셉터 상에 기판을 안착시킨 후 공정 가스를 유입하여 기판 상에 실리콘 카바이드 박막을 형성한다.
본 발명에 의하면, 기판이 소정의 기울기를 갖도록 하여 박막 증착 공정을 실시함으로써 공정 가스가 유입되는 측으로부터 배기되는 측으로 기판 상에서 반응하는 공정 가스의 양이 적어지지만, 배기되는 측으로 공정 가스가 기판 상에서 반응하는 시간이 증가하게 되어 기판의 전 영역에 걸쳐 박막의 증착 균일도를 향상시킬 수 있다.
본 발명에 의하면, 기판이 소정의 기울기를 갖도록 하여 박막 증착 공정을 실시함으로써 공정 가스가 유입되는 측으로부터 배기되는 측으로 기판 상에서 반응하는 공정 가스의 양이 적어지지만, 배기되는 측으로 공정 가스가 기판 상에서 반응하는 시간이 증가하게 되어 기판의 전 영역에 걸쳐 박막의 증착 균일도를 향상시킬 수 있다.
Description
본 발명은 박막 형성 방법에 관한 것으로, 특히 화학기상증착(Chemical Vapor Deposition; CVD)을 이용한 실리콘카바이드(SiC) 박막의 형성 방법에 관한 것이다.
현재까지 대표적인 반도체 재료로 이용되는 실리콘이 물리적 한계를 드러냄에 따라 이를 극복하기 위한 새로운 반도체 재료로서 여러가지 화합물 반도체 재료들이 연구되고 있다. 이러한 차세대 반도체 재료로는 실리콘카바이드(SiC), 갈륨나이트라이드(GaN), 알루미늄나이트라이드(AlN) 등의 광대역 반도체 재료가 유망한 것으로 기대되고 있다. 그 중에서 실리콘카바이드는 넓은 밴드갭, 높은 절연 파괴전압 및 높은 열 전도율 등의 우수한 특성 때문에 고내압, 저손실, 나아가 고온에서 동작 가능한 고성능 파워 디바이스용 반도체 또는 발광 디바이스용 기판으로서 연구가 진행되어 있다.
실리콘카바이드는 액상 증착법(Liquid Phase Epitaxy; LPE), 물리적 증기 운반법(Physical Vapor Transport; PVT)으로도 불리우는 시드형 승화법, 화학 기상 증착법(Chemical Vapor Deposition; CVD) 등의 방법으로 성장할 수 있다.
CVD를 이용한 실리콘카바이드 박막은 반응기 내에 기판을 안착한 후 일 측면으로부터 공정 가스를 유입시키고, 타 측면으로 미반응 가스 및 부산물을 배기하여 공정 가스가 기판 상에서 수평으로 흘러나가며 기판과 반응함으로써 증착된다. 그러나, CVD를 이용하여 증착된 실리콘카바이드 박막은 기판 상에 증착되는 박막의 두께가 위치마다 다르게 된다. 이는 공정 가스가 유입되는 측과 가까운 영역보다 먼 영역에서 기판 상에서 반응하는 공정 가스의 양이 적어지고, 그에 따라 공정 가스가 유입되는 측과 먼 영역이 가까운 영역에 비해 얇게 증착되기 때문이다. 이렇게 동일 기판 상에서 영역마다 다른 두께로 박막이 증착되면 동일 기판 상에 제작된 소자들의 동작 특성이 다르고, 이에 따라 신뢰성이 저하되는 문제가 발생된다.
본 발명은 기판 전체에 걸쳐 실리콘 카바이드 박막의 증착 균일도를 향상시킬 수 있는 박막 형성 방법을 제공한다.
본 발명은 소정 각도의 기울기를 갖도록 서셉터 상에 기판을 안착시킨 후 기판 상에 실리콘카바이드 박막을 형성함으로써 기판 전체에 걸쳐 증착 균일도를 향상시킬 수 있는 박막 형성 방법을 제공한다.
본 발명은 공정 가스가 유입되는 측으로부터 공정 가스가 배기되는 측으로 소정 각도의 기울기를 갖는 서셉터 상에 기판을 안착시킨 후 기판 상에 실리콘카바이드 박막을 형성함으로써 기판 전체에 걸쳐 증착 균일도를 향상시킬 수 있는 박막 형성 방법을 제공한다.
본 발명의 실시 예들에 따른 박막 형성 방법은 반응기 내의 서셉터 상에 소정의 기울기를 갖도록 기판을 안착시키는 단계; 및 상기 반응기 내에 공정 가스를 유입하고 상기 반응기를 가열하여 상기 기판 상에 박막을 증착하는 단계를 포함한다.
상기 공정 가스는 상기 반응기의 일 측면으로부터 유입되어 타 측면으로 배기된다.
상기 기판은 상기 공정 가스가 유입되는 일 측면으로부터 배기되는 타 측면으로 소정 각도의 기울기를 갖도록 안착되는데, 소정 각도의 기울기를 갖도록 제작되어 상기 공정 가스가 유입되는 일 측면으로부터 배기되는 타 측면으로 두께가 증가하는 상기 서셉터 상에 안착된다.
상기 기울기는 3°내지 8°의 각도를 갖는다.
상기 공정 가스를 유입하기 이전에 상기 반응기 내부의 불순물을 제거하는 단계를 더 포함한다.
본 발명은 서셉터 상에 소정의 기울기를 갖도록 기판을 안착시킨 후 기판 상에 실리콘 카바이드 박막을 형성한다. 즉, 공정 가스가 유입되는 측으로부터 공정 가스가 배기되는 측으로 소정 각도의 기울기를 갖도록 제작된 서셉터 상에 기판을 안착시킨 후 공정 가스를 유입하여 기판 상에 실리콘 카바이드 박막을 형성한다.
본 발명에 의하면, 기판이 기울기를 갖도록 하여 박막 증착 공정을 실시함으로써 공정 가스가 유입되는 측으로부터 배기되는 측으로 기판 상에서 반응하는 공정 가스의 양이 적어지지만, 배기되는 측으로 공정 가스가 기판 상에서 반응하는 시간이 증가하게 되어 기판의 전 영역에 걸쳐 박막의 증착 균일도를 향상시킬 수 있다.
따라서, 동일 기판 상에 제작된 소자들의 동작 특성을 거의 동일하게 유지할 수 있어 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 증착 장치의 개략도.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 증착 장치의 서셉터의 단면도.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 박막 형성 방법의 공정 흐름도.
도 4는 종래의 방식으로 증착된 실리콘카바이드 박막의 평면 사진.
도 5 및 도 6은 본 발명에 따른 방식으로 증착된 실리콘카바이드 박막의 평면 사진.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 증착 장치의 서셉터의 단면도.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 박막 형성 방법의 공정 흐름도.
도 4는 종래의 방식으로 증착된 실리콘카바이드 박막의 평면 사진.
도 5 및 도 6은 본 발명에 따른 방식으로 증착된 실리콘카바이드 박막의 평면 사진.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면에서 여러 층 및 각 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 표현하였으며 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭하도록 하였다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 박막 형성 방법에 이용되는 박막 증착 장치의 개략도로서, 실리콘 카바이드 박막을 형성하기 위한 CVD 장치의 개략도이고, 도 2는 박막 증착 장치의 서셉터의 단면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 적용되는 박막 증착 장치는 반응 공간을 제공하는 반응기(110)와, 반응기(110) 내의 하측에 마련되며 기판(10)이 안착되는 서셉터(120)와, 반응기(110) 외부에 마련되어 반응기(110)를 소정 온도로 가열하기 위한 가열 수단(130)과, 반응기(110)의 일 측으로 공정 가스를 공급하기 위한 가스 공급부(140)와, 반응기(110)의 타 측에 마련되어 반응기(110) 내의 잔류 가스를 배기하기 위한 배기부(150)를 포함한다.
반응기(110)는 소정의 반응 영역을 마련하고, 이를 기밀하게 유지시킨다. 반응기(110)는 대략 원형의 평면부 및 평면부로부터 상향 연장된 측벽부를 포함하여 소정의 공간을 가지는 반응부와, 대략 원형으로 반응부 상에 위치하여 반응기(110)를 기밀하게 유지하는 덮개를 포함할 수 있다. 물론, 반응부 및 덮개는 원형 이외에 다양한 형상으로 제작될 수 있는데, 예를들어 기판(10) 형상에 대응하는 형상으로 제작될 수 있다. 이러한 반응기(110)는 실리콘카바이드 박막의 승화 온도 이상의 융점을 갖는 물질로 제작될 수 있는데, 예를들어 흑연으로 제작되거나, 흑연 재질 상에 실리콘카바이드 박막의 승화 온도 이상의 융점을 갖는 물질이 도포될 수도 있다. 여기서, 흑연 재질 상에 도포되는 물질은 실리콘카바이드 박막이 성장되는 온도에서 실리콘 및 수소 등의 공정 가스에 대해 화학적으로 불활성인 물질을 사용하는 것이 바람직하다. 예를들어, 금속 탄화물 또는 금속 질화물을 이용할 수 있으며, 특히 Ta, Hf, Nb, Zr, W, V과 이들중 적어도 둘 이상의 혼합물과 탄소가 이루는 탄화물과, Ta, Hf, Nb, Zr, W, V과 이들중 적어도 둘 이상의 혼합물과 질소가 이루는 질화물을 이용할 수 있다. 그리고, 반응기(110)의 외부는 단열재(미도시) 및 석영관(미도시)이 마련되어 반응기(110)의 온도를 소정 온도, 즉 실리콘 카바이드 박막 성장 온도로 유지하도록 한다. 단열재는 실리콘카바이드 박막의 성장 온도가 매우 높기 때문에 흑연 섬유를 압착시켜 일정 두께의 관상 원통형으로 제작된 흑연 펠트를 사용할 수 있다. 또한, 단열재는 복수의 층으로 형성되어 반응기(110)를 둘러쌀 수도 있다. 이러한 반응기(110)는 일 측면이 가스 공급부(140)와 연결되고, 타 측면, 바람직하게는 가스 공급부(140)와 대향하는 측면이 배기부(150)와 연결된다. 따라서, 공정 가스는 반응기(110)의 일 측으로 유입되어 타 측으로 흘러나가게 된다. 즉, 공정 가스는 반응기(110) 내부를 수평으로 관통하게 된다.
서셉터(120)는 반응기(110)의 하부에 마련되며, 반응기(110) 내로 인입된 기판(10)이 안착될 수 있도록 예를들어 정전척 등이 마련될 수 있다. 또한, 서셉터(120)는 대략 원형으로 마련될 수 있으나, 기판(10) 형상과 대응되는 형상으로 마련될 수 있으며, 기판(10)보다 크게 제작될 수 있다. 이러한 서셉터(120)는 가열 수단(130)에 의해 가열되어 기판(10)에 열을 전달하는데, 가열 수단(130)에 의해 내부에서 발생되는 전류에 반응하여 열을 생성할 수 있는 재료로 제작된다. 이러한 재료로는 흑연, 바람직하게는 고순도의 흑연을 이용할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 서셉터(120)는 도 2에 도시된 바와 같이 소정 각도(θ)의 기울기를 갖는 형상으로 제작된다. 즉, 서셉터(120)는 공정 가스가 유입되는 일 측으로부터 공정 가스가 배기되는 타 측으로 두께가 두꺼워지는 형상으로 제작된다. 이러한 서셉터(120)는 예를들어 3°∼8°의 각도(θ)의 기울기를 갖도록 제작된다. 이렇게 서셉터(120)가 소정 각도의 기울기를 갖도록 제작되면 공정 가스가 유입되는 측으로부터 배기되는 측으로 기판(10) 상에서 반응하는 공정 가스의 양이 적어지지만, 배기되는 측으로 공정 가스가 기판(10) 상에서 반응하는 시간이 증가하게 되어 기판(10)의 전 영역에 걸쳐 박막의 증착 균일도를 향상시킬 수 있다. 즉, 공정 가스가 유입되는 측의 기판(10)과 반응기(110)의 상부, 즉 덮개의 간격보다 배기되는 측의 기판(10)과 반응기(110) 덮개의 간격이 좁하져 배기되는 측에서 공정 가스의 체류 시간이 증가하게 되고, 그에 따라 공정 가스의 반응 시간이 증가하게 된다. 한편, 서셉터(120)의 각도가 3°미만이면 반응 시간을 원하는 만큼 증가시킬 수 없어 박막의 두께가 기판(10)의 전 영역에 걸쳐 동일하지 못하게 되고, 8°를 초과하면 공정 가스의 관통 통로가 좁아져 공정 가스의 통과가 어려워지고 그에 따라 오히려 증착률이 저하되는 문제가 발생된다. 따라서, 서섭터(120)의 각도는 3°∼8°가 바람직하다. 한편, 기판(10)은 증착될 박막, 예를들어 실리콘카바이드 박막의 재료와 동일하거나 다른 재료로 형성된 웨이퍼, 구조물 및 박막의 어느 하나일 수 있다. 예를들어 기판(10)은 실리콘 카바이드, 사파이어, 실리콘, 게르마늄 또는 이들의 화합물이거나, Ⅲ족의 질화물, Ⅲ-Ⅴ 화합물, Ⅱ-Ⅵ 화합물 또는 합금(interalloy)을 포함하는 웨이퍼일 수 있고, 이러한 웨이퍼 상에 형성된 상기 물성의 구조물 또는 박막일 수 있다. 이때, 기판(10) 상에 미리 형성되는 박막 또는 구조물은 CVD 증착 장치 또는 이와는 다른 증착 장치에 의해 형성될 수도 있다.
가열 수단(130)은 반응기(110)의 외부, 바람직하게는 석영관(미도시) 외부에 마련된다. 이러한 가열 수단(130)으로는 예를들어 고주파 유도 코일이 이용될 수 있다. 또한, 가열 수단(130)은 반응기(110)의 상측 및 하측에 마련될 수 있고, 반응기(110)를 상하로 감싸도록 마련될 수 있다. 고주파 유도 코일을 가열 수단(130)을 이용하는 경우 고주파 유도 코일에 고주파 전류를 흐르게 함으로써 반응기(110) 내부의 서셉터(120)에서 열이 발생되고, 서섭테(120)의 열이 기판(10)에 전달되어 기판(10)이 박막 성장 온도로 유지할 수 있다.
공정 가스 공급부(140)는 공정 가스를 반응기(110)에 공급하는 공정 가스 공급관(142)와, 공정 가스를 공급하는 복수의 공정 가스 공급원(144)과, 공정 가스 공급관(142)과 공정 가스 공급원(144) 사이에 마련된 밸브(146) 및 질량 흐름 제어기(148)를 포함할 수 있다. 복수의 공정 가스 공급원(144)은 기판(10) 상에 증착되는 박막에 따라 다양한 가스를 공급할 수 있고, 필요에 따라 박막의 막질을 변화시키기 위해 불순물 가스를 더 공급할 수도 있다. 예를들어 공정 가스 공급원(144)은 실리콘카바이드 박막을 증착하기 위한 실리콘 가스 및 수소 가스 등을 공급한다. 실리콘 가스로는 사일렌(SiH4), 헥사메틸디실라잔(Hexamethyldisilazane; HMDS) 등의 전구체를 기화시켜 이용할 수 있다. 또한, 밸브(146) 및 질량 흐름 제어기(148)는 가스 공급원(144)으로부터 공정 가스 공급관(142)을 통해 반응기(110) 내부로 유입되는 공정 가스의 유량을 제어한다.
배기부(150)는 공정 가스 공급부(140)와 대향되는 반응기(110)의 타 측면에는 마련된다. 배기부(150)는 반응기(110)의 측면과 연결된 배기관(미도시)과, 배기관과 연결된 배기 장치(미도시)를 포함할 수 있다. 이때, 배기 장치는 터보 분자 펌프 등의 진공 펌프가 사용될 수 있으며, 이에 따라 반응기(110) 내부를 소정의 감압 분위기, 예를들어 0.1mTorr 이하의 소정의 압력까지 진공 흡입할 수 있도록 구성된다. 배기관은 반응기(110)의 측면 뿐만 아니라 반응기(110)의 하부에 설치될 수 있다. 또한, 배기되는 시간을 줄이기 위해 다수개의 배기관 및 그에 따른 배기 장치가 더 설치될 수도 있다.
한편, 상기 실시 예에서는 서셉터(120)가 소정 각도의 기울기를 갖도록 제작된 경우를 설명하였으나, 서셉터(120)는 공정 가스가 배기되는 방향으로 예를들어 2°, 4°, 6°및 8°의 각도로 증가하는 각도를 갖는 기울기를 갖도록 제작될 수도 있다.
이하, 상술한 증착 장치를 이용한 실리콘카바이드 박막의 형성 방법을 도 3을 이용하여 설명하면 다음과 같다.
먼저, 반응기(110) 내부의 서셉터(120) 상에 기판(10)을 안착시킨다(S110). 이때, 기판(10)은 일측으로부터 이와 대향하는 타측으로 소정의 기울기를 갖도록 안착시킨다. 이를 위해 예를들어 소정 각도의 기울기를 갖도록 서셉터(120)를 제작하고, 이러한 서셉터(120) 상에 기판(10)을 안착시킨다. 이때, 서셉터(120)는 공정 가스가 유입되는 측으로부터 배기되는 측으로 두꺼워지도록 제작되며, 예를들어 3°∼8°각도의 기울기를 갖도록 제작된다.
다음으로, 1300℃∼1500℃의 온도와 진공 압력으로 2시간∼3시간동안 가열하여 반응기(110)에 포함된 불순물을 제거한다(S120). 이때, 배기부(150)의 배기 장치를 이용하여 반응기(110) 내부를 진공 압력으로 유지하면서 불순물을 제거할 수 있다.
그리고, 실리콘카바이드 박막을 기판(10) 상에 증착한다(S130). 이를 위해 옐르들어 실리콘 가스 및 수소 가스를 포함하는 공정 가스를 공정 가스 공급부(140)를 통해 반응기(110) 내부에 공급하고 압력을 대기압으로 조절한 후 가열 수단(130)을 이용하여 반응기(110)를 성장 온도, 예를들어 2000∼2300℃로 가열한다. 이에 따라 공정 가스가 기판(10) 상의 일측으로부터 타측으로 흘러나가면서 기판(10) 상에서 공정 가스가 반응하여 실리콘카바이드 박막이 증착된다. 이때, 실리콘 가스, 예를들어 HMDS를 0.2∼0.8sccm의 양으로 유입하고 수소 가스를 3000∼10000sccm의 양으로 유입할 수 있으며, 1분∼30분 동안 공정 가스를 유입하여 증착 공정을 실시할 수 있다.
한편, 실리콘 카바이드 박막을 소정 두께로 증착한 후 반응기(110) 내부의 압력을 낮추어 결정을 성장시킬 수도 있다.
종래의 방법과 본 발명에 따른 방법으로 증착된 실리콘카바이드 박막과 두께 균일도를 도 4 내지 도 6을 사진을 이용하여 비교하겠다. 도 4는 기울기를 갖지 않는 서셉터를 이용한 종래의 방식으로 증착된 실리콘카바이드 박막의 사진이고, 도 5 및 도 6은 기울기를 갖는 서셉터를 이용한 본 발명에 따른 방식으로 증착된 실리콘카바이드 박막의 사진이다. 이들의 실리콘카바이드 박막을 증착하기 위해 2인치 웨이퍼를 이용하고 10slm의 수소 가스와 0.8sccm의 HMDS를 10분 동안 유입하였으며, 서셉터의 기울기는 도 5의 경우 3°, 도 6의 경우 6°의 각도를 갖도록 하였다. 또한, 공정 가스는 사진의 기판의 왼쪽으로부터 유입되어 오른쪽으로 배기되며, 사진에서 어두울수록 박막이 두껍게 증착된 것이다.
종래의 방식으로 증착된 실리콘카바이드 박막은 도 4에 도시된 바와 같이 공정 가스가 유입되는 부분, 즉 왼쪽 부분이 어둡게 나타나지만, 본 발명에 따른 방식으로 증착된 실리콘카바이드 박막은 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이 공정 가스가 유입되는 부분, 즉 왼쪽 부분이 도 4에 비해 밝은 것을 알 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 실리콘카바이드 박막 증착 방법이 종래에 비해 기판 상에서의 증착 균일도를 향상시킬 수 있음을 알 수 있다.
상기 본 발명의 일 실시 예에 따른 증착 장치 및 방법은 반응기(110) 내부에 수평으로 공정 가스가 유입되어 배기되고 반응기(110) 내부를 소정 온도로 가열하여 박막을 증착하는 것을 설명되었으나, 다른 형태의 증착 장치 및 방법에도 본 발명의 다양한 실시 예가 적용될 수 있다. 예를들어 CVD와는 다른 기상 에피택시(VPE), 액상 에피택시(LPE) 또는 플라스마강화 CVD(PECVD) 증착 장치를 이용할 수도 있다. 또한, 상기 실시 예는 실리콘카바이드 박막을 예로 설명하였으나, 실리콘카바이드 박막 이외에 다른 박막 형성 공정에도 이용될 수 있다.
한편, 본 발명의 기술적 사상은 상기 실시 예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기 실시 예는 그 설명을 위한 것이며, 그 제한을 위한 것이 아님을 주지해야 한다. 또한, 본 발명의 기술분야에서 당업자는 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 다양한 실시 예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.
110 : 반응기 120 : 서셉터
130 : 가열 수단 140 : 공정 가스 공급부
150 : 배기부
130 : 가열 수단 140 : 공정 가스 공급부
150 : 배기부
Claims (6)
- 반응기 내의 서셉터 상에 소정의 기울기를 갖도록 기판을 안착시키는 단계; 및
상기 반응기 내에 공정 가스를 유입하고 상기 반응기를 가열하여 상기 기판 상에 박막을 증착하는 단계를 포함하는 박막 형성 방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 공정 가스는 상기 반응기의 일 측면으로부터 유입되어 타 측면으로 배기되는 박막 형성 방법.
- 제 2 항에 있어서, 상기 기판은 상기 공정 가스가 유입되는 일 측면으로부터 배기되는 타 측면으로 소정 각도의 기울기를 갖도록 안착되는 박막 형성 방법.
- 제 3 항에 있어서, 상기 기판은 소정 각도의 기울기를 갖도록 제작되어 상기 공정 가스가 유입되는 일 측면으로부터 배기되는 타 측면으로 두께가 증가하는 상기 서셉터 상에 안착되는 박막 형성 방법.
- 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서, 상기 기울기는 3°내지 8°의 각도를 갖는 박막 형성 방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 공정 가스를 유입하기 이전에 상기 반응기 내부의 불순물을 제거하는 단계를 더 포함하는 박막 형성 방법.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020100032167A KR101088678B1 (ko) | 2010-04-08 | 2010-04-08 | 박막 형성 방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020100032167A KR101088678B1 (ko) | 2010-04-08 | 2010-04-08 | 박막 형성 방법 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20110112934A true KR20110112934A (ko) | 2011-10-14 |
| KR101088678B1 KR101088678B1 (ko) | 2011-12-02 |
Family
ID=45028426
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020100032167A KR101088678B1 (ko) | 2010-04-08 | 2010-04-08 | 박막 형성 방법 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR101088678B1 (ko) |
-
2010
- 2010-04-08 KR KR1020100032167A patent/KR101088678B1/ko not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR101088678B1 (ko) | 2011-12-02 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN108474134B (zh) | 一种制备二维材料的方法 | |
| US8328943B2 (en) | Film forming apparatus and method | |
| US20100297832A1 (en) | Semiconductor device manufacturing method, substrate processing apparatus, substrate manufacturing method | |
| CA2781663A1 (en) | Semiconductor thin-film manufacturing method, semiconductor thin-film manufacturing apparatus, susceptor, and susceptor holder | |
| KR20150124025A (ko) | 질화물 단결정 성장방법 및 질화물 반도체 소자 제조방법 | |
| JP5910430B2 (ja) | エピタキシャル炭化珪素ウエハの製造方法 | |
| JP2010533633A (ja) | 大領域ＳｉＣ基板の製造方法 | |
| US20070186858A1 (en) | Susceptor | |
| CN104867818B (zh) | 一种减少碳化硅外延材料缺陷的方法 | |
| US20150035123A1 (en) | Curvature compensated substrate and method of forming same | |
| JP2002539327A (ja) | 基板表面への金属酸化物の化学的気相成長法による成膜方法および装置 | |
| KR101926687B1 (ko) | 에피 웨이퍼 제조 장치, 에피 웨이퍼 제조 방법 및 에피 웨이퍼 | |
| JP4524447B2 (ja) | 炭化珪素薄膜の成膜方法 | |
| KR101088678B1 (ko) | 박막 형성 방법 | |
| JP7400389B2 (ja) | 炭化珪素多結晶膜、炭化珪素多結晶膜の製造方法および炭化珪素多結晶膜の成膜装置 | |
| TW201829308A (zh) | 二維材料製造方法 | |
| KR101916289B1 (ko) | 탄화규소 증착 방법 | |
| KR101936170B1 (ko) | 탄화규소 에피 웨이퍼 제조 방법 | |
| KR101942536B1 (ko) | 탄화규소 에피 웨이퍼 제조 방법 | |
| KR101916226B1 (ko) | 증착 장치 및 증착 방법 | |
| JP2016096178A (ja) | 成膜方法、半導体素子の製造方法、および自立基板の製造方法 | |
| KR102417484B1 (ko) | 에피택셜 웨이퍼 및 그 제조 방법 | |
| JP2022121078A (ja) | サセプタ、成膜装置および基板成膜方法 | |
| TW202323187A (zh) | 在基板上生長石墨烯層結構的方法及光電元件 | |
| KR101829800B1 (ko) | 증착 장치 및 증착 방법 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| 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: 20141010 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20151124 Year of fee payment: 5 |
|
| LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |