KR20170097961A - Apparatus for injecting impurities and a metohd of forming n-type semiconducor diamond using the same - Google Patents

Apparatus for injecting impurities and a metohd of forming n-type semiconducor diamond using the same Download PDF

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Abstract

An impurity injection apparatus comprises: a source unit which forms source gas by sublimating solid matters provided therein; a heating unit which dissociates the source gas transferred from the source unit; and a discharge unit which sprays the dissociated source gas onto a target film. The discharge unit includes a first spray unit having first holes and a second spray unit having second holes and being provided to overlap with the first spray unit. The dissociated source gas is sprayed onto the target film through the first holes and the second holes and the spray amount of the dissociated source gas is controlled as the first spray unit rotates.

Description

불순물 주입 장치 및 이를 이용한 N형 반도체 다이아몬드의 형성방법{APPARATUS FOR INJECTING IMPURITIES AND A METOHD OF FORMING N-TYPE SEMICONDUCOR DIAMOND USING THE SAME}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to an apparatus for injecting impurities and a method of forming an N-type semiconductor diamond using the same. BACKGROUND OF THE INVENTION [0002]

본 발명은 불순물 주입 장치 및 이를 이용한 N형 반도체 다이아몬드의 형성방법에 대한 것이다.The present invention relates to an impurity implanting apparatus and a method for forming an N-type semiconductor diamond using the same.

다이아몬드는 큰 밴드갭(bandgap)과 높은 전하이동도(mobility)로 인해 차세대 반도체 소자로의 응용이 기대되는 물질이다. 또한, 다이아몬드는 열전도도가 22Wcm-1K-1로 매우 큰 장점을 지닌다. 이러한 장점들로 인해 다이아몬드는 여러 가지 소자에 응용 가능하다. 일 예로, 고이동도와 고전도성을 이용하여 고출력(high-power) 및 고주파(high-frequency) 소자에 응용이 가능하고, 높은 탄성계수(elastic constant)를 이용하여 표면 탄성파 소자(surface acoustic wave, (SAW)) 소자에 응용될 수 있다. 더하여, 큰 밴드갭을 이용하여 자외선 방출 P-N 소자(UV emitting p-n device)에 응용이 가능하다. 또한, 화학적 안정성과 전기전도도를 이용하여 전기화학소자에 적용될 수 있다.Diamond is expected to be applied to next-generation semiconductor devices due to its large bandgap and high charge mobility. In addition, the diamond has a very large thermal conductivity of 22 Wcm -1 K -1 . Because of these advantages, diamond can be applied to various devices. For example, it can be applied to high-power and high-frequency devices by using high mobility and high conductivity, and it can be applied to surface acoustic wave (EL) devices by using high elastic constant SAW) devices. In addition, it can be applied to a UV emitting pn device by using a large bandgap. Further, it can be applied to electrochemical devices using chemical stability and electric conductivity.

하지만 이러한 다이아몬드의 장점을 활용하기 위해서는 불순물 주입이 필요하다. 진성(intrinsic) 다이아몬드는 전기전도도가 낮은 절연체이므로, N-type 혹은 P-type 불순물의 주입이 요구된다. 하지만 다이아몬드는 Si에 비해 더 짧고 단단한 C(carbon) 본딩으로 이루어져 있어, Si보다 불순물 주입이 어려울 수 있다. 더하여, 다이아몬드의 밀집된 원자(closely-packed atoms) 및 격자강도(lattice rigidity)에 의해 탄소(C)보다 큰 원자를 다이아몬드 내에 주입하는 것은 어려울 수 있다. N-type 불순물로는 N(nitrogen), P(phosphorus), S(sulfur) 등이 있으며 이들은 탄소(C)보다 크기가 큰 원자들이다. 따라서, N-type 불순물의 주입은 P-type 불순물의 주입에 비해 기술적으로 어려울 수 있다.However, in order to take advantage of these diamonds, it is necessary to inject impurities. Since intrinsic diamond is an insulator with low electrical conductivity, implantation of N-type or P-type impurities is required. However, since diamond is made of C (carbon) bonding, which is shorter and harder than Si, implantation of impurities may be more difficult than Si. In addition, it may be difficult to inject atoms larger than carbon (C) into the diamond by closely-packed atoms and lattice rigidity of the diamond. N-type impurities include N (nitrogen), P (phosphorus), and S (sulfur), which are atoms larger than carbon (C). Therefore, implantation of N-type impurities may be technically difficult compared to implantation of P-type impurities.

본 발명의 일 기술적 과제는 대상막 내에 불순물을 용이하게 주입하고, 상기 불순물이 주입되는 농도 및 깊이 등을 제어할 수 있는 불순물 주입 장치를 제공하는데 있다.A first object of the present invention is to provide an impurity implanting apparatus capable of easily injecting impurities into a target film and controlling concentration, depth, etc. of the impurities.

본 발명의 다른 기술적 과제는 N형 반도체 다이아몬드를 용이하게 형성하는 방법을 제공하는데 있다.It is another object of the present invention to provide a method for easily forming an N-type semiconductor diamond.

본 발명에 따른 불순물 주입 장치는 그 내부에 제공된 고체 물질을 승화시켜 소스 가스를 형성하는 소스부, 상기 소스부로부터 이송된 상기 소스 가스를 해리(dissociate)하는 가열부, 및 상기 해리된 소스 가스를 대상막 상으로 분사하는 토출부를 포함할 수 있다. 상기 토출부는 제1 홀들을 포함하는 제1 분사 유닛, 및 제2 홀들을 포함하고 상기 제1 분사 유닛과 중첩하도록 제공되는 제2 분사 유닛을 포함할 수 있다. 상기 해리된 소스 가스는 상기 제1 홀들 및 상기 제2 홀들을 통해 상기 대상막 상으로 분사될 수 있다. 상기 제1 분사 유닛이 회전함에 따라 상기 해리된 소스 가스의 분사량이 제어될 수 있다.The impurity implanting apparatus according to the present invention includes a source portion for sublimating a solid material provided therein to form a source gas, a heating portion for dissociating the source gas transferred from the source portion, And a discharging portion for discharging onto the target film. The discharge portion may include a first injection unit including first holes and a second injection unit including second holes and provided to overlap with the first injection unit. The dissociated source gas may be injected onto the target film through the first holes and the second holes. As the first injection unit rotates, the injection amount of the dissociated source gas can be controlled.

일 실시예에 따르면, 상기 제1 홀들과 상기 제2 홀들이 서로 중첩하여 형성되는 일 영역은 토출구로 정의되고, 상기 해리된 소스 가스는 상기 토출구를 통해 상기 대상막 상으로 분사될 수 있다.According to an embodiment, one region in which the first holes and the second holes overlap each other is defined as a discharge port, and the dissociated source gas may be injected onto the target film through the discharge port.

일 실시예에 따르면, 상기 제1 분사 유닛이 회전함에 따라 상기 토출구의 크기가 제어될 수 있다.According to one embodiment, as the first injection unit rotates, the size of the discharge port can be controlled.

일 실시예에 따르면, 상기 제1 분사 유닛이 회전함에 따라 상기 토출구가 열리거나 닫히도록 제어될 수 있다.According to an embodiment, as the first injection unit rotates, the discharge port may be controlled to be opened or closed.

본 발명에 따른 불순물 주입 장치는 상기 소스부의 외면을 둘러싸고 상기 고체 물질을 가열하는 제1 히터, 및 상기 가열부의 외면을 둘러싸고 상기 소스 가스를 가열하는 제2 히터를 더 포함할 수 있다. 상기 가열부는 상기 토출부에 연결되고, 상기 제2 히터는 상기 가열부의 상기 외면으로부터 연장되어 상기 토출부의 외면의 적어도 일부를 덮을 수 있다.The impurity implanting apparatus according to the present invention may further include a first heater surrounding the outer surface of the source portion and heating the solid material, and a second heater surrounding the outer surface of the heating portion and heating the source gas. The heating section may be connected to the discharging section, and the second heater may extend from the outer surface of the heating section to cover at least a part of the outer surface of the discharging section.

본 발명에 따른 불순물 주입 장치는 상기 소스부에 연결되고 상기 소스 가스를 이송시키기 위한 이송 가스를 제공하는 가스 주입부, 및 상기 소스부와 상기 가열부를 연결시키고 상기 소스 가스가 이송되는 가스 이송부를 더 포함할 수 있다.The impurity implanting apparatus according to the present invention may further include a gas injection unit connected to the source unit and providing a transfer gas for transferring the source gas, and a gas transfer unit connected to the source unit and the heating unit, .

일 실시예에 따르면, 상기 이송 가스는 아르곤, 질소, 헬륨, 및 수소 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.According to one embodiment, the transport gas may comprise at least one of argon, nitrogen, helium, and hydrogen.

본 발명에 따른 불순물 주입 장치는 상기 대상막을 지지하기 위한 지지 구조체, 및 상기 지지 구조체가 그 내부에 제공되는 진공 챔버를 더 포함할 수 있다. 상기 소스부, 상기 가열부, 및 상기 토출부는 상기 진공 챔버 내부에 제공될 수 있다.The impurity implanting apparatus according to the present invention may further include a support structure for supporting the target film, and a vacuum chamber in which the support structure is provided. The source portion, the heating portion, and the discharge portion may be provided inside the vacuum chamber.

본 발명에 따른 N형 반도체 다이아몬드의 형성 방법은 고체 물질을 승화시켜 소스 가스를 형성하는 것, 상기 소스 가스를 가열하여 해리하는 것, 및 상기 해리된 소스 가스를 다이아몬드를 포함하는 대상막 상으로 분사하는 것을 포함할 수 있다.A method of forming an N-type semiconductor diamond according to the present invention includes: forming a source gas by sublimation of a solid material; heating and dissociating the source gas; and spraying the dissociated source gas onto a target film containing diamond Lt; / RTI >

일 실시예에 따르면, 상기 고체 물질은 황(sulfur)이고, 상기 소스 가스는 황 기체일 수 있다.According to one embodiment, the solid material is sulfur and the source gas may be sulfur.

일 실시예에 따르면, 상기 해리된 소스 가스는 S2, S3, 및 S4 분자들을 포함할 수 있다.According to one embodiment, the dissociated source gas may comprise S 2 , S 3 , and S 4 molecules.

일 실시예에 따르면, 상기 해리된 소스 가스 내 원소들이 상기 다이아몬드와 반응함에 따라, 상기 다이아몬드의 적어도 일부는 N형의 전기전도성을 가질 수 있다.According to one embodiment, as the elements in the dissociated source gas react with the diamond, at least some of the diamond may have an N-type electrical conductivity.

일 실시예에 따르면, 상기 대상막은 기판 및 상기 기판 상에 형성된 다이아몬드 박막을 포함할 수 있다.According to one embodiment, the target film may include a substrate and a diamond thin film formed on the substrate.

일 실시예에 따르면, 상기 기판은 반도체 기판일 수 있다.According to one embodiment, the substrate may be a semiconductor substrate.

일 실시예에 따르면, 상기 소스 가스를 형성하는 것, 상기 소스 가스를 해리하는 것, 및 상기 해리된 소스 가스를 분사하는 것은 진공 상태에서 수행될 수 있다.According to one embodiment, forming the source gas, dissociating the source gas, and injecting the dissociated source gas may be performed in a vacuum state.

본 발명의 개념에 따르면, 불순물 주입 장치는 소스 가스를 해리하는 가열부, 및 상기 해리된 소스 가스의 분사량을 제어할 수 있는 토출부를 포함할 수 있다. 이에 따라, 상기 해리된 소스 가스 내 원소들이 대상막 내에 용이하게 주입됨에 동시에, 상기 원소들이 상기 대상막 내에 주입되는 깊이 및 농도 등이 제어될 수 있다. 더하여, 상기 불순물 주입 장치를 이용하여 N형 반도체 다이아몬드가 용이하게 형성될 수 있다.According to the concept of the present invention, the impurity implantation apparatus may include a heating section for dissociating the source gas, and a discharge section capable of controlling the injection amount of the dissociated source gas. Accordingly, the elements in the dissociated source gas can be easily injected into the target film, and at the same time, the depth and concentration of the elements injected into the target film can be controlled. In addition, an N-type semiconductor diamond can be easily formed using the impurity implanting apparatus.

도 1은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 불순물 주입 장치의 개략적인 단면도이다.
도 2는 도 1의 제1 분사 유닛 및 제2 분사 유닛을 설명하기 위한 분해 사시도이다.
도 3은 도 1의 제2 분사 유닛의 바닥면을 도시한 도면이다.
도 4 및 도 5는 각각 도 1의 제2 분사 유닛의 바닥면을 도시한 도면들로, 도 1의 제1 분사 유닛이 회전함에 따라 제어되는 토출구를 설명하기 위한 도면들이다.
도 6 및 도 7은 도 1의 제1 분사 유닛 및 제2 분사 유닛의 다양한 변형예들을 설명하기 위한 도면들이다.
도 8은 도 1의 불순물 주입 장치를 이용한 N형 반도체 다이아몬드의 형성 방법을 설명하기 위한 순서도이다.1 is a schematic cross-sectional view of an impurity implanting device according to some embodiments of the present invention.
Fig. 2 is an exploded perspective view for explaining the first injection unit and the second injection unit of Fig. 1; Fig.
Fig. 3 is a bottom view of the second injection unit of Fig. 1. Fig.
4 and 5 are views for explaining a bottom surface of the second injection unit of FIG. 1, respectively, and illustrating a discharge port that is controlled as the first injection unit of FIG. 1 rotates.
6 and 7 are views for explaining various modifications of the first injection unit and the second injection unit of FIG.
8 is a flowchart for explaining a method of forming an N-type semiconductor diamond using the impurity implanting apparatus of FIG.

본 발명의 구성 및 효과를 충분히 이해하기 위하여, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 설명한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라, 여러가지 형태로 구현될 수 있고 다양한 변경을 가할 수 있다. 단지, 본 실시예들의 설명을 통해 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위하여 제공되는 것이다. 첨부된 도면에서 구성 요소들은 설명의 편의를 위하여 그 크기가 실제보다 확대하여 도시한 것이며, 각 구성 요소의 비율은 과장되거나 축소될 수 있다.In order to fully understand the structure and effects of the present invention, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments described below, but may be embodied in various forms and various modifications may be made. It will be apparent to those skilled in the art that the present invention may be embodied in many other specific forms without departing from the spirit or essential characteristics thereof. In the accompanying drawings, the constituent elements are shown enlarged for the sake of convenience of explanation, and the proportions of the constituent elements may be exaggerated or reduced.

본 발명의 실시예들에서 사용되는 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 통상적으로 알려진 의미로 해석될 수 있다. 이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써 본 발명을 상세히 설명한다.The terms used in the embodiments of the present invention may be construed as commonly known to those skilled in the art unless otherwise defined. Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the preferred embodiments of the present invention with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 불순물 주입 장치의 개략적인 단면도이다. 도 2는 도 1의 제1 분사 유닛 및 제2 분사 유닛을 설명하기 위한 분해 사시도이고, 도 3은 도 1의 제2 분사 유닛의 바닥면을 도시한 도면이다. 도 4 및 도 5는 각각 도 1의 제2 분사 유닛의 바닥면을 도시한 도면들로, 도 1의 제1 분사 유닛이 회전함에 따라 제어되는 토출구를 설명하기 위한 도면들이다. 도 6 및 도 7은 도 1의 제1 분사 유닛 및 제2 분사 유닛의 다양한 변형예들을 설명하기 위한 도면들이다. 1 is a schematic cross-sectional view of an impurity implanting device according to some embodiments of the present invention. FIG. 2 is an exploded perspective view for explaining the first injection unit and the second injection unit of FIG. 1, and FIG. 3 is a bottom view of the second injection unit of FIG. 4 and 5 are views for explaining a bottom surface of the second injection unit of FIG. 1, respectively, and illustrating a discharge port that is controlled as the first injection unit of FIG. 1 rotates. 6 and 7 are views for explaining various modifications of the first injection unit and the second injection unit of FIG.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 불순물 주입 장치(500)는 그 내부에 제공된 고체 물질(114)을 승화시켜 소스 가스(118)를 형성하는 소스부(110), 상기 소스부(110)로부터 이송된 상기 소스 가스(118)를 해리하는 가열부(120), 및 상기 해리된 소스 가스(118)를 대상막(200) 상으로 분사하는 토출부(130)를 포함할 수 있다. 1 to 3, the impurity implanting apparatus 500 includes a source 110 for sublimating a solid material 114 provided therein to form a source gas 118, And a discharging unit 130 for discharging the dissociated source gas 118 onto the target film 200. The heating unit 120 may be configured to dissociate the source gas 118,

상기 불순물 주입 장치(500)는 상기 소스부(110)의 외면을 둘러싸는 제1 히터(112)를 포함할 수 있다. 일 예로, 상기 소스부(110)는 원통형의 챔버일 수 있고, 상기 제1 히터(112)는 상기 소스부(110)의 외측벽을 둘러싸고 상기 소스부(110)의 바닥면을 덮을 수 있다. 상기 제1 히터(112)는 상기 고체 물질(114)을 가열할 수 있고, 상기 제1 히터(112)에 의해 가열된 상기 고체 물질(114)로부터 상기 소스 가스(118)가 얻어질 수 있다. 상기 제1 히터(112)의 온도를 조절함으로써 상기 고체 물질(114)로부터 얻어지는 상기 소스 가스(118)의 양이 조절될 수 있다. 일 예로, 상기 고체 물질(114)을 가열하는 온도가 높아짐에 따라 상기 고체 물질(114)로부터 생성되는 상기 소스 가스(118)의 양이 증가할 수 있다. 상기 불순물 주입 장치(500)는 상기 소스부(110)에 연결되고, 상기 소스 가스(118)를 이송시키기 위한 이송 가스(142)를 제공하는 가스 주입부(140)를 포함할 수 있다. 상기 이송 가스(140)는 일 예로, 아르곤, 질소, 헬륨, 및 수소 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 이송 가스(140)는 상기 소스부(110) 내에 형성된 상기 소스 가스(118)의 이송을 원활하게 할 수 있다. The impurity implanting apparatus 500 may include a first heater 112 surrounding the outer surface of the source unit 110. For example, the source portion 110 may be a cylindrical chamber, and the first heater 112 may surround the outer wall of the source portion 110 and cover the bottom surface of the source portion 110. The first heater 112 may heat the solid material 114 and the source gas 118 from the solid material 114 heated by the first heater 112 may be obtained. The amount of the source gas 118 obtained from the solid material 114 can be adjusted by adjusting the temperature of the first heater 112. [ For example, as the temperature at which the solid material 114 is heated increases, the amount of the source gas 118 generated from the solid material 114 may increase. The impurity implantation apparatus 500 may include a gas injection unit 140 connected to the source unit 110 and providing a transfer gas 142 for transferring the source gas 118. The transport gas 140 may include, for example, at least one of argon, nitrogen, helium, and hydrogen. The transport gas 140 may facilitate transport of the source gas 118 formed in the source portion 110.

상기 불순물 주입 장치(500)는 상기 소스부(110)와 상기 가열부(120)를 연결하는 가스 이송부(150)를 포함할 수 있다. 상기 소스부(110) 내에 형성된 상기 소스 가스(118)는 상기 가스 이송부(150)를 통하여 상기 가열부(120)로 이송될 수 있다. The impurity injector 500 may include a gas transfer unit 150 connecting the source unit 110 and the heating unit 120. The source gas 118 formed in the source portion 110 may be transferred to the heating portion 120 through the gas transfer portion 150.

상기 불순물 주입 장치(500)는 상기 가열부(120)의 외면을 둘러싸는 제2 히터(122)를 포함할 수 있다. 일 예로, 상기 가열부(120)는 원통형의 챔버일 수 있고, 상기 제2 히터(122)는 상기 가열부(120)의 외측벽을 둘러쌀 수 있다. 상기 제2 히터(122)는 상기 가열부(120)로 이송된 상기 소스 가스(118)를 가열할 수 있다. 상기 소스 가스(118)는 상기 제2 히터(122)에 의해 가열되어 해리될 수 있고, 이에 따라, 상기 소스 가스(118)의 반응성이 증가될 수 있다. 상기 소스 가스(118)를 가열하는 온도 및 상기 소스 가스(118)가 상기 가열부(120) 내에 노출되는 시간에 따라 상기 소스 가스(118)의 반응성이 제어될 수 있다. 일 예로, 상기 소스 가스(118)를 가열하는 온도가 높아짐에 따라 상기 소스 가스(118)의 반응성이 증가할 수 있다. 상기 가열부(120)는 상기 토출부(130)에 연결될 수 있고, 상기 제2 히터(122)는 상기 가열부(120)의 상기 외면으로부터 연장되어 상기 토출부(130)의 외면의 적어도 일부를 덮을 수 있다. The impurity injecting apparatus 500 may include a second heater 122 surrounding the outer surface of the heating unit 120. For example, the heating unit 120 may be a cylindrical chamber, and the second heater 122 may surround the outer wall of the heating unit 120. The second heater 122 may heat the source gas 118 delivered to the heating unit 120. The source gas 118 can be heated and dissociated by the second heater 122 so that the reactivity of the source gas 118 can be increased. The reactivity of the source gas 118 can be controlled according to the temperature at which the source gas 118 is heated and the time at which the source gas 118 is exposed in the heating unit 120. For example, the reactivity of the source gas 118 may increase as the temperature at which the source gas 118 is heated increases. The heating unit 120 may be connected to the discharging unit 130 and the second heater 122 may extend from the outer surface of the heating unit 120 so that at least a part of the outer surface of the discharging unit 130 Can be covered.

상기 토출부(130)는 제1 홀들(142)을 포함하는 제1 분사 유닛(140) 및 제2 홀들(152)을 포함하는 제2 분사 유닛(150)을 포함할 수 있다. 상기 제2 분사 유닛(150)은 상기 제1 분사 유닛(140)과 중첩하도록 제공될 수 있다. 상기 제1 홀들(142) 및 상기 제2 홀들(152)은 서로 중첩할 수 있다. 상기 제1 홀들(142) 및 상기 제2 홀들(152)이 서로 중첩하여 형성되는 일 영역은 토출구(170)로 정의될 수 있다. 상기 가열부(120) 내의 상기 해리된 소스 가스(118)는 상기 토출부(130)로 이송되어 상기 제1 홀들(142) 및 상기 제2 홀들(152)을 통해 상기 대상막(200) 상으로 분사될 수 있다. 즉, 상기 해리된 소스 가스(118)는 상기 토출구(170)를 통해 상기 대상막(200) 상으로 분사될 수 있다. The discharge unit 130 may include a first injection unit 140 including first holes 142 and a second injection unit 150 including second holes 152. The second injection unit 150 may be provided to overlap with the first injection unit 140. The first holes 142 and the second holes 152 may overlap each other. One area where the first holes 142 and the second holes 152 are overlapped with each other may be defined as a discharge port 170. The dissociated source gas 118 in the heating unit 120 is transferred to the discharge unit 130 and transferred onto the target film 200 through the first holes 142 and the second holes 152. [ Can be sprayed. That is, the dissociated source gas 118 may be injected onto the target film 200 through the discharge port 170.

일부 실시예들에 따르면, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 제1 분사 유닛(140) 및 상기 제2 분사 유닛(150)은 판 형태일 수 있다. 평면적 관점에서, 상기 제1 분사 유닛(140) 및 상기 제2 분사 유닛(150)은 원형일 수 있으나, 본 발명의 개념이 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 제2 분사 유닛(150)은 상기 제1 분사 유닛(140)의 일면 상에 제공되어 상기 제1 분사 유닛(140)과 중첩하도록 제공될 수 있다. 상기 제1 홀들(142)의 각각은 상기 제1 분사 유닛(140)을 관통할 수 있고, 상기 제1 홀들(142)은 상기 제1 분사 유닛(140) 내에 서로 이격되어 제공될 수 있다. 상기 제2 홀들(152)의 각각은 상기 제2 분사 유닛(150)을 관통할 수 있고, 상기 제2 홀들(152)은 상기 제2 분사 유닛(150) 내에 서로 이격되어 제공될 수 있다. 상기 제1 홀들(142)은 상기 제2 홀들(152)과 중첩할 수 있고, 상기 제1 홀들(142)과 상기 제2 홀들(152)은 서로 중첩하여 상기 토출구(170)를 정의할 수 있다. 일 예로, 상기 제1 홀들(142)의 각각은 상기 제2 홀들(152)의 각각과 중첩할 수 있고, 서로 중첩하는 상기 제1 홀(142) 및 상기 제2 홀(152)은 하나의 토출구(170)를 정의할 수 있다. 이에 따라, 상기 토출부(130)는 상기 제1 분사 유닛(140) 및 상기 제2 분사 유닛(150)을 관통하고, 서로 이격되어 제공되는 복수 개의 토출구들(170)을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 평면적 관점에서, 상기 제1 홀들(142) 및 상기 제2 홀들(152)의 단면은, 도 3에 도시된 바와 같이, 원형일 수 있다. 다른 실시예들에 따르면, 평면적 관점에서, 상기 제1 홀들(142) 및 상기 제2 홀들(152)의 단면은, 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 다양한 크기 및 형태를 가질 수 있으나, 본 발명의 개념이 이에 한정되는 것은 아니다.According to some embodiments, as shown in Figures 2 and 3, the first injection unit 140 and the second injection unit 150 may be in the form of a plate. From a plan viewpoint, the first injection unit 140 and the second injection unit 150 may be circular, but the concept of the present invention is not limited thereto. The second injection unit 150 may be provided on one side of the first injection unit 140 and may be provided to overlap with the first injection unit 140. Each of the first holes 142 may pass through the first injection unit 140 and the first holes 142 may be provided to be spaced apart from each other in the first injection unit 140. Each of the second holes 152 may pass through the second injection unit 150 and the second holes 152 may be provided apart from each other in the second injection unit 150. The first holes 142 may overlap with the second holes 152 and the first holes 142 and the second holes 152 may overlap with each other to define the discharge port 170 . For example, each of the first holes 142 may overlap each of the second holes 152, and the first holes 142 and the second holes 152 overlap each other, (170). The discharge unit 130 may include a plurality of discharge ports 170 passing through the first injection unit 140 and the second injection unit 150 and spaced apart from each other. According to some embodiments, in plan view, the cross sections of the first holes 142 and the second holes 152 may be circular, as shown in FIG. According to other embodiments, in plan view, the cross sections of the first holes 142 and the second holes 152 may have various sizes and shapes, as shown in Figures 6 and 7, The concept of the present invention is not limited thereto.

상기 제1 분사 유닛(140) 및 상기 제2 분사 유닛(150) 중 적어도 하나는 회전하도록 구성될 수 있다. 상기 제1 분사 유닛(140) 및 상기 제2 분사 유닛(150) 중 적어도 하나가 회전함에 따라, 상기 토출구(170)의 크기가 조절될 수 있고, 이에 따라, 상기 해리된 소스 가스(118)의 분사량이 제어될 수 있다. 일 예로, 도 2 및 도 3을 참조하면, 상기 제1 분사 유닛(140) 및 상기 제2 분사 유닛(150)은 상기 제1 홀들(142) 및 상기 제2 홀들(152)이 각각 중첩하도록 위치할 수 있다. 즉, 상기 토출구(170)는 열린 상태일 수 있다. 이 경우, 상기 해리된 소스 가스(118)는 소정의 분사량으로 상기 토출구(170)를 통하여 상기 대상막(200) 상으로 분사될 수 있다. 도 2 및 도 4를 참조하면, 상기 제1 분사 유닛(140)이 회전함에 따라, 상기 제1 홀들(142)과 상기 제2 홀들(152)이 중첩되는 영역(즉, 상기 토출구(170))의 크기가 작아질 수 있다. 이에 따라, 상기 토출구(170)를 통하여 상기 대상막(200) 상으로 분사되는 상기 해리된 소스 가스(118)의 분사량이 줄어들 수 있다. 도 2 및 도 5를 참조하면, 상기 제1 분사 유닛(140)이 회전함에 따라, 상기 제1 홀들(142) 및 상기 제2 홀들(152)은 서로 중첩하지 않을 수 있다. 즉, 상기 토출구(170)는 닫힌 상태일 수 있다. 이에 따라, 상기 해리된 소스 가스(118)가 상기 대상막(200) 상으로 분사되는 것이 최소화될 수 있다. At least one of the first injection unit 140 and the second injection unit 150 may be configured to rotate. As the rotation of at least one of the first injection unit 140 and the second injection unit 150 rotates, the size of the discharge port 170 can be adjusted, The injection amount can be controlled. 2 and 3, the first injection unit 140 and the second injection unit 150 are positioned such that the first holes 142 and the second holes 152 overlap with each other, can do. That is, the discharge port 170 may be in an open state. In this case, the dissociated source gas 118 may be injected onto the target film 200 through the discharge port 170 with a predetermined injection amount. 2 and 4, as the first injection unit 140 rotates, a region where the first holes 142 and the second holes 152 overlap (i.e., the discharge port 170) Can be reduced. Accordingly, the amount of the dissociated source gas 118 injected onto the target film 200 through the discharge port 170 can be reduced. Referring to FIGS. 2 and 5, as the first injection unit 140 rotates, the first holes 142 and the second holes 152 may not overlap with each other. That is, the discharge port 170 may be in a closed state. In this way, the dissociated source gas 118 can be minimized from being injected onto the target film 200.

상기 해리된 소스 가스(118)가 상기 대상막(200) 상으로 분사되는 경우, 상기 해리된 소스 가스(118) 내 원소들은 상기 대상막(200) 내에 주입될 수 있다. 상기 제1 분사 유닛(140) 및 상기 제2 분사 유닛(150) 중 적어도 하나가 회전함에 따라 상기 해리된 소스 가스(118)의 분사량이 제어될 수 있고, 이에 따라, 상기 해리된 소스 가스(118) 내 상기 원소들이 상기 대상막(200) 내에 주입되는 깊이 및 농도 등이 제어될 수 있다. When the dissociated source gas 118 is injected onto the target film 200, the elements in the dissociated source gas 118 may be injected into the target film 200. As the at least one of the first injection unit 140 and the second injection unit 150 rotates, the amount of ejection of the dissociated source gas 118 can be controlled, so that the dissociated source gas 118 The depth and concentration of the elements in the target film 200 can be controlled.

상기 불순물 주입 장치(500)는 상기 대상막(200)을 지지하기 위한 지지 구조체(160)를 포함할 수 있다. 상기 지지 구조체(160)는 상기 대상막(200)을 로드하기 위한 스테이지(162) 및 상기 스테이지(162)를 지지하는 지지부(164)를 포함할 수 있다. 상기 불순물 주입 장치(500)는 진공 챔버(100)를 포함할 수 있고, 상기 소스부(110), 상기 제1 히터(112), 상기 가스 이송부(150), 상기 가열부(120), 상기 제2 히터(122), 및 상기 토출부(130)는 상기 진공 챔버(100) 내부에 제공될 수 있다. 상기 가스 주입부(140) 및 상기 지지 구조체(160)의 각각은 상기 진공 챔버(100) 내부에 제공되되 그 일부는 상기 진공 챔버(100)의 외벽을 관통하여 외부와 연결될 수 있다. The impurity implantation apparatus 500 may include a support structure 160 for supporting the target film 200. The support structure 160 may include a stage 162 for loading the target film 200 and a support portion 164 for supporting the stage 162. The impurity injecting apparatus 500 may include a vacuum chamber 100 and may include the source 110, the first heater 112, the gas transferring unit 150, the heating unit 120, 2 heater 122, and the discharging unit 130 may be provided inside the vacuum chamber 100. Each of the gas injection unit 140 and the support structure 160 may be provided inside the vacuum chamber 100 and a part thereof may be connected to the outside through the outer wall of the vacuum chamber 100.

본 발명의 개념에 따르면, 상기 불순물 주입 장치(500)는 상기 소스 가스(118)를 해리하는 상기 가열부(120)를 포함할 수 있다. 이에 따라, 상기 소스 가스(118)의 반응성을 증가시킬 수 있다. 따라서, 상기 대상막(200)의 온도가 상대적으로 낮은 경우에도 상기 소스 가스(118) 내 원소들이 상기 대상막(200) 내로 용이하게 주입될 수 있다. According to the concept of the present invention, the impurity implanting apparatus 500 may include the heating unit 120 for dissociating the source gas 118. Accordingly, the reactivity of the source gas 118 can be increased. Therefore, even when the temperature of the target film 200 is relatively low, the elements in the source gas 118 can be easily injected into the target film 200.

더하여, 상기 불순물 주입 장치(500)는 서로 중첩하는 상기 제1 분사 유닛(140) 및 상기 제2 분사 유닛(150)을 포함하는 상기 토출부(130)를 포함할 수 있다. 상기 제1 분사 유닛(140) 및 상기 제2 분사 유닛(150) 중 적어도 하나가 회전하도록 구성됨에 따라, 상기 토출구(170)의 크기가 제어될 수 있고, 이에 따라, 상기 토출구(170)를 통해 분사되는 상기 해리된 소스 가스(118)의 분사량이 제어될 수 있다. 따라서, 상기 소스 가스(118) 내 상기 원소들이 상기 대상막(200) 내에 주입되는 깊이 및 농도 등이 제어될 수 있다. In addition, the impurity injecting apparatus 500 may include the discharging unit 130 including the first injecting unit 140 and the second injecting unit 150, which overlap each other. At least one of the first injection unit 140 and the second injection unit 150 is configured to rotate so that the size of the discharge port 170 can be controlled, The injection amount of the dissociated source gas 118 to be injected can be controlled. Therefore, depth and concentration of the elements in the source gas 118 injected into the target film 200 can be controlled.

도 8은 도 1의 불순물 주입 장치를 이용한 N형 반도체 다이아몬드의 형성 방법을 설명하기 위한 순서도이다.8 is a flowchart for explaining a method of forming an N-type semiconductor diamond using the impurity implanting apparatus of FIG.

도 1 및 도 8을 참조하면, 먼저, 고체 물질(114)을 승화시켜 소스 가스(118)가 형성될 수 있다(S10). 일 예로, 상기 고체 물질(114)은 황(sulfur)이고, 상기 소스 가스(118)는 황 기체일 수 있다. 이 경우, 상기 소스 가스(118)를 구성하는 황 분자들의 대부분은 S8일 수 있다. 상기 소스 가스(118)를 형성하는 것은 진공 상태에서 수행될 수 있다. Referring to FIGS. 1 and 8, a source gas 118 may be formed by sublimating a solid material 114 (S10). As an example, the solid material 114 may be sulfur and the source gas 118 may be a sulfur gas. In this case, most of the sulfur molecules constituting the source gas 118 may be S 8 . The source gas 118 may be formed in a vacuum state.

상기 소스 가스(118)는 가열되어 해리될 수 있다(S20). 일 예로, 상기 소스 가스(118)가 황 기체인 경우, 상기 소스 가스(118)가 가열됨에 따라 상기 소스 가스(118)를 구성하는 황 분자들 중 생성 엔탈피(enthalpy of formation)가 높은 S2, S3, 및 S4가 증가할 수 있다. 즉, 상기 소스 가스(118)의 반응성이 증가될 수 있다. 상기 소스 가스(118)의 가열 온도가 증가함에 따라, 상기 소스 가스(118)를 구성하는 황 분자들 중 S2, S3, 및 S4가 증가할 수 있고, 이에 따라, 상기 소스 가스(118)의 반응성이 증가할 수 있다. 상기 소스 가스(118)를 해리하는 것은 진공 상태에서 약 2000℃ 이하의 온도로 상기 소스 가스(118)를 가열하는 것을 포함할 수 있다. The source gas 118 may be heated and dissociated (S20). In one example, when the source gas 118 is a sulfur gas, as the source gas 118 is heated, the sulfur molecules constituting the source gas 118 may have a high enthalpy of formation S 2 , S 3 , and S 4 can be increased. That is, the reactivity of the source gas 118 may be increased. As the heating temperature of the source gas 118 increases, S 2 , S 3 , and S 4 among the sulfur molecules constituting the source gas 118 may increase, and thus the source gas 118 ) May be increased. Disassociating the source gas 118 may include heating the source gas 118 to a temperature of about 2000 ° C or less in a vacuum.

상기 해리된 소스 가스(118)를 대상막(200) 상으로 분사할 수 있다(S30). 상기 대상막(200)은 다이아몬드를 포함할 수 있다. 일 예로, 상기 대상막(200)은 기판, 및 상기 기판 상에 형성된 다이아몬드 박막을 포함할 수 있다. 상기 기판은 반도체 기판(일 예로, 실리콘 기판, 실리콘-게르마늄 기판 등)일 수 있다. 다른 예로, 상기 대상막(200)은 나노 크기의 입자들로 이루어진 분말 형태의 다이아몬드이거나, 상기 분말 형태보다 큰 입자들로 이루어진 벌크 형태의 다이아몬드일 수 있다. 상기 해리된 소스 가스(118) 내 원소들(일 예로, 황)은 상기 대상막(200) 내 상기 다이아몬드와 반응할 수 있고, 이에 따라, 상기 다이아몬드의 적어도 일부는 N형의 전기 전도성을 가질 수 있다. The dissociated source gas 118 may be injected onto the target film 200 (S30). The target film 200 may include diamond. For example, the target film 200 may include a substrate and a diamond thin film formed on the substrate. The substrate may be a semiconductor substrate (e.g., a silicon substrate, a silicon-germanium substrate, or the like). In another example, the object film 200 may be a powder diamond in the form of nano-sized particles, or a bulk diamond in the form of particles larger than the powder. Elements (e.g., sulfur) in the dissociated source gas 118 may react with the diamond in the target film 200 such that at least a portion of the diamond may have an N-type electrical conductivity have.

상기 해리된 소스 가스(118)를 분사하는 것은 진공 상태에서 수행될 수 있다. 상기 해리된 소스 가스(118), 도 1 내지 도 5를 참조하여 설명한, 상기 토출부(130)를 통하여 상기 대상막(200) 상으로 분사될 수 있다. 이 경우, 상기 제1 분사 유닛(140) 및 상기 제2 분사 유닛(150) 중 적어도 하나가 회전함에 따라, 상기 해리된 소스 가스(118)의 분사량이 제어될 수 있다. 이에 따라, 상기 해리된 소스 가스(118) 내 상기 원소들이 상기 대상막(200) 내에 주입되는 깊이 및 농도 등이 제어될 수 있다.Spraying the dissociated source gas 118 may be performed in a vacuum state. The dissociated source gas 118 may be injected onto the target film 200 through the discharge unit 130 described with reference to FIGS. In this case, as at least one of the first injection unit 140 and the second injection unit 150 rotates, the injection amount of the dissociated source gas 118 can be controlled. Accordingly, the depth and concentration of the elements in the dissociated source gas 118 can be controlled.

일반적으로, N형 반도체 다이아몬드를 형성하기 위해 다이아몬드 내에 황을 주입하는 경우, 소스 가스인 황 기체를 형성하기 위해 유독성의 H2S가 이용될 수 있다. 더하여, 다이아몬드 내로 황 원소를 주입하기 위해 상기 다이아몬드를 포함하는 기판은 상대적으로 높은 온도가 요구될 수 있다. Generally, when injecting sulfur into diamond to form N-type semiconductor diamond, toxic H 2 S can be used to form the source gas, sulfur gas. In addition, a relatively high temperature may be required for the substrate containing the diamond to inject the elemental sulfur into the diamond.

본 발명의 개념에 따르면, 상기 소스 가스(118, 일 예로, 황 기체)는 상기 고체 물질(114, 일 예로, 황)을 승화하여 형성될 수 있다. 이에 따라, 유독성의 H2S를 이용하지 않고 상기 소스 가스(118)가 획득될 수 있다. 또한, 상기 소스 가스(118)가 가열되어 해리됨에 따라 상기 소스 가스(118)의 반응성이 증가할 수 있다. 이에 따라, 상기 대상막(200)의 온도가 상대적으로 낮은 경우에도 상기 해리된 소스 가스(118) 내 원소들이 상기 대상막(200) 내에 용이하게 주입될 수 있다. 더하여, 상기 해리된 소스 가스(118)의 분사량이 제어됨에 따라 상기 해리된 소스 가스(118) 내 상기 원소들이 상기 대상막(200) 내에 주입되는 깊이 및 농도 등이 제어될 수 있다.According to the concepts of the present invention, the source gas 118 (e.g., a sulfur gas) may be formed by sublimating the solid material 114 (e.g., sulfur). Thus, the source gas 118 can be obtained without using toxic H 2 S. Also, as the source gas 118 is heated and dissociated, the reactivity of the source gas 118 may increase. Accordingly, even when the temperature of the target film 200 is relatively low, the elements in the dissociated source gas 118 can be easily injected into the target film 200. In addition, as the injection amount of the dissociated source gas 118 is controlled, depth and concentration of the elements injected into the target film 200 in the dissociated source gas 118 can be controlled.

본 발명의 실시예들에 대한 이상의 설명은 본 발명의 설명을 위한 예시를 제공한다. 따라서 본 발명은 이상의 실시예들에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 상기 실시예들을 조합하여 실시하는 등 여러 가지 많은 수정 및 변경이 가능함은 명백하다. The foregoing description of embodiments of the present invention provides illustrative examples for the description of the present invention. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. It is clear.

500: 불순물 주입 장치 100: 진공챔버
110: 소스부 120: 가열부
130: 토출부 140: 가스 주입부
150: 가스 이송부 112: 제1 히터
114: 고체 물질 142: 이송 가스
118: 소스 가스 122: 제2 히터
140: 제1 분사 유닛 142: 제1 홀들
150: 제2 분사 유닛 152: 제2 홀들
170: 토출구 160: 지지 구조체
162; 스테이지 164: 지지체
200: 대상막500: impurity injecting apparatus 100: vacuum chamber
110: source part 120: heating part
130: Discharging part 140: Gas injecting part
150: gas transfer part 112: first heater
114: solid material 142: transfer gas
118: source gas 122: second heater
140: First injection unit 142: First holes
150: second injection unit 152: second holes
170: discharge port 160: support structure
162; Stage 164: Support
200: target membrane

Claims (15)

그 내부에 제공된 고체 물질을 승화시켜 소스 가스를 형성하는 소스부;
상기 소스부로부터 이송된 상기 소스 가스를 해리하는 가열부; 및
상기 해리된 소스 가스를 대상막 상으로 분사하는 토출부를 포함하되,
상기 토출부는:
제1 홀들을 포함하는 제1 분사 유닛; 및
제2 홀들을 포함하고, 상기 제1 분사 유닛과 중첩하도록 제공되는 제2 분사 유닛을 포함하고,
상기 해리된 소스 가스는 상기 제1 홀들 및 상기 제2 홀들을 통해 상기 대상막 상으로 분사되고,
상기 제1 분사 유닛이 회전함에 따라 상기 해리된 소스 가스의 분사량이 제어되는 불순물 주입 장치.A source portion for sublimating the solid material provided therein to form a source gas;
A heating unit for dissociating the source gas transferred from the source unit; And
And a discharging unit for discharging the dissociated source gas onto a target film,
Wherein the discharging portion comprises:
A first ejection unit including first holes; And
And a second ejection unit including second holes and provided to overlap the first ejection unit,
Wherein the dissociated source gas is injected onto the target film through the first holes and the second holes,
And the injection amount of the dissociated source gas is controlled as the first injection unit rotates. 청구항 1에 있어서,
상기 제1 홀들과 상기 제2 홀들이 서로 중첩하여 형성되는 일 영역은 토출구로 정의되고,
상기 해리된 소스 가스는 상기 토출구를 통해 상기 대상막 상으로 분사되는 불순물 주입 장치.The method according to claim 1,
A region where the first holes and the second holes are overlapped with each other is defined as a discharge port,
And the dissociated source gas is injected onto the target film through the discharge port. 청구항 2에 있어서,
상기 제1 분사 유닛이 회전함에 따라 상기 토출구의 크기가 제어되는 불순물 주입 장치.The method of claim 2,
Wherein the size of the discharge port is controlled as the first injection unit rotates. 청구항 2에 있어서,
상기 제1 분사 유닛이 회전함에 따라 상기 토출구가 열리거나 닫히도록 제어되는 불순물 주입 장치.The method of claim 2,
Wherein the discharge port is controlled to be opened or closed as the first injection unit rotates. 청구항 1에 있어서,
상기 소스부의 외면을 둘러싸고 상기 고체 물질을 가열하는 제1 히터; 및
상기 가열부의 외면을 둘러싸고 상기 소스 가스를 가열하는 제2 히터를 더 포함하되,
상기 가열부는 상기 토출부에 연결되고, 상기 제2 히터는 상기 가열부의 상기 외면으로부터 연장되어 상기 토출부의 외면의 적어도 일부를 덮는 불순물 주입 장치.The method according to claim 1,
A first heater surrounding the outer surface of the source portion and heating the solid material; And
And a second heater surrounding the outer surface of the heating unit to heat the source gas,
Wherein the heating section is connected to the discharge section and the second heater extends from the outer surface of the heating section to cover at least a part of the outer surface of the discharge section. 청구항 5에 있어서,
상기 소스부에 연결되고, 상기 소스 가스를 이송시키기 위한 이송 가스를 제공하는 가스 주입부; 및
상기 소스부와 상기 가열부를 연결시키고, 상기 소스 가스가 이송되는 가스 이송부를 더 포함하는 불순물 주입 장치.The method of claim 5,
A gas injection unit connected to the source unit and providing a transfer gas for transferring the source gas; And
Further comprising a gas transferring portion connecting the source portion and the heating portion, wherein the source gas is transferred. 청구항 6에 있어서,
상기 이송 가스는 아르곤, 질소, 헬륨, 및 수소 중 적어도 하나를 포함하는 불순물 주입 장치.The method of claim 6,
Wherein the transport gas comprises at least one of argon, nitrogen, helium, and hydrogen. 청구항 1에 있어서,
상기 대상막을 지지하기 위한 지지 구조체; 및
상기 지지 구조체가 그 내부에 제공되는 진공 챔버를 더 포함하되,
상기 소스부, 상기 가열부, 및 상기 토출부는 상기 진공 챔버 내부에 제공되는 불순물 주입 장치.The method according to claim 1,
A support structure for supporting the target film; And
Further comprising a vacuum chamber in which the support structure is provided,
Wherein the source portion, the heating portion, and the discharge portion are provided inside the vacuum chamber. 고체 물질을 승화시켜 소스 가스를 형성하는 것;
상기 소스 가스를 가열하여 해리하는 것; 및
상기 해리된 소스 가스를 다이아몬드를 포함하는 대상막 상으로 분사하는 것을 포함하는 N형 반도체 다이아몬드의 형성 방법.Sublimating a solid material to form a source gas;
Heating and dissociating the source gas; And
And spraying the dissociated source gas onto a target film comprising diamond. 청구항 9에 있어서,
상기 고체 물질은 황(sulfur)이고, 상기 소스 가스는 황 기체인 N형 반도체 다이아몬드의 형성 방법.The method of claim 9,
Wherein the solid material is sulfur and the source gas is a sulfur gas. 청구항 10에 있어서,
상기 해리된 소스 가스는 S2, S3, 및 S4 분자들을 포함하는 N형 반도체 다이아몬드의 형성 방법.The method of claim 10,
Wherein the dissociated source gas comprises S 2 , S 3 , and S 4 molecules. 청구항 11에 있어서,
상기 해리된 소스 가스 내 원소들이 상기 다이아몬드와 반응함에 따라, 상기 다이아몬드의 적어도 일부는 N형의 전기전도성을 갖는 N형 반도체 다이아몬드의 형성 방법.The method of claim 11,
Wherein at least a portion of the diamond has an N-type electrical conductivity as the elements in the dissociated source gas react with the diamond. 청구항 9에 있어서,
상기 대상막은 기판 및 상기 기판 상에 형성된 다이아몬드 박막을 포함하는 N형 반도체 다이아몬드의 형성 방법.The method of claim 9,
Wherein the target film comprises a substrate and a diamond thin film formed on the substrate. 청구항 13에 있어서,
상기 기판은 반도체 기판인 N형 반도체 다이아몬드의 형성 방법.14. The method of claim 13,
Wherein the substrate is a semiconductor substrate. 청구항 9에 있어서,
상기 소스 가스를 형성하는 것, 상기 소스 가스를 해리하는 것, 및 상기 해리된 소스 가스를 분사하는 것은 진공 상태에서 수행되는 N형 반도체 다이아몬드의 형성 방법.The method of claim 9,
Forming the source gas, dissociating the source gas, and injecting the dissociated source gas are performed in a vacuum state.
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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11100296A (en) * 1997-09-26 1999-04-13 Sharp Corp Production of semiconductor diamond
JP2000058534A (en) * 1998-08-11 2000-02-25 Dainippon Screen Mfg Co Ltd Substrate heat treatment device
KR100517557B1 (en) * 2003-02-25 2005-09-28 삼성전자주식회사 Apparatus for manufacturing semiconductor devices
KR20060096177A (en) * 2003-10-29 2006-09-08 스미토모덴키고교가부시키가이샤 Method of manufacturing n-type semiconductor diamond, and n-type semiconductor diamond
KR20130039244A (en) * 2011-10-11 2013-04-19 주식회사 아바코 Apparatus and method for manufacturing light absorbing layer of cigs-based compound solar cell
KR101346850B1 (en) * 2007-05-11 2014-01-07 주성엔지니어링(주) Substrate processing apparatus for heating substrate uniformly and removal method of natural oxide layer and substrate processing method using the same

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11100296A (en) * 1997-09-26 1999-04-13 Sharp Corp Production of semiconductor diamond
JP2000058534A (en) * 1998-08-11 2000-02-25 Dainippon Screen Mfg Co Ltd Substrate heat treatment device
KR100517557B1 (en) * 2003-02-25 2005-09-28 삼성전자주식회사 Apparatus for manufacturing semiconductor devices
KR20060096177A (en) * 2003-10-29 2006-09-08 스미토모덴키고교가부시키가이샤 Method of manufacturing n-type semiconductor diamond, and n-type semiconductor diamond
KR101346850B1 (en) * 2007-05-11 2014-01-07 주성엔지니어링(주) Substrate processing apparatus for heating substrate uniformly and removal method of natural oxide layer and substrate processing method using the same
KR20130039244A (en) * 2011-10-11 2013-04-19 주식회사 아바코 Apparatus and method for manufacturing light absorbing layer of cigs-based compound solar cell

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