KR950001752B1 - Liquid phase epitaxy apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
제1도는 종래 액상에피택시장치의 단면도.1 is a cross-sectional view of a conventional liquid epitaxy device.
제2도는 이 발명에 따른 액상에피택시장치의 분해사시도.2 is an exploded perspective view of the liquid phase epitaxy apparatus according to the present invention.
제3도는 제2도의 A-A선 단면도.3 is a cross-sectional view taken along the line A-A of FIG.
제4도는 제2도의 B-B선 단면도.4 is a cross-sectional view taken along the line B-B in FIG.
제5a도 및 b도는 제2도의 C-C선 단면도.5a and b are sectional views taken along the line C-C in FIG.
제6도는 제2도를 결합한 D-D선 단면도이다.6 is a cross-sectional view taken along the line D-D combined with FIG.
이 발명은 액상에피택시(Liquid Phase Epitaxy) 장치에 관한 것으로서, 특히 다수매의 웨이퍼에 동시에 단층 및 다층의 에피택셜(epitaxial)층을 결정성장할 수 있는 액상에피택시장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a liquid phase epitaxy apparatus, and more particularly, to a liquid phase epitaxy apparatus capable of crystal-growing a single layer and a multi-layer epitaxial layer on a plurality of wafers simultaneously.
일반적으로 단결정 기판위에 이 기판과 동일한 결정구조를 가지는 단결정층을 성장하는 것을 에피택셜성장(Epitaxial growth)이라 한다. 에피택셜 성장방법에는 LPE, 기상에피택시(Vapor Phase Epitaxy), 분자선에피택시(Molecular Beam Epitxy) 및 유기금속화학기상 침적법(Metal Organic Chemical Vapor Deposition)등이 있다. 상기에서 LPE는 주로 화합물반도체에 이용되는 것으로 고온의 로(furnace)에서 에피택셜층들을 형성하기 위한 시료들을 용융하고 과냉각에 의한 과포화(superstaturation) 용액과 기판을 접촉시켜 단결정을 성장시킨다. Ⅲ-V족 화합물반도체의 LPE 성장은 1963년 H.Nelson에 의해 개발되었다. 상기 LPE는 장비가 간단하고 저가이므로 생산공저에 있어 많은 장점을 갖는다.Generally, growing a single crystal layer having the same crystal structure on the single crystal substrate as epitaxial growth is called epitaxial growth. Epitaxial growth methods include LPE, Vapor Phase Epitaxy, Molecular Beam Epitxy, and Metal Organic Chemical Vapor Deposition. In the above, LPE is mainly used for compound semiconductors to grow single crystals by melting samples for forming epitaxial layers in a high temperature furnace and contacting the substrate with a superstaturation solution by supercooling. LPE growth of III-V compound semiconductors was developed in 1963 by H.Nelson. The LPE has a lot of advantages in the production process because the equipment is simple and inexpensive.
제1도는 종래 LPE 장치의 단면도이다.1 is a cross-sectional view of a conventional LPE device.
상기 LPE 보우트는 웨이퍼슬라이더(Wafer Slider; 1), 용융시료용기(3), 시료용기(5) 및 폐융액용기(7)로 구성되어 있다. 상기 웨이퍼슬라이더(1)에는 반도체웨이퍼(15)를 위치시키기 위한 웨이퍼홈(9)이 형성되어 있으며, 상기 시료용기(5)는 상기 반도체웨이퍼(15)의 표면에 에피택셜층들을 성장시키기 위한 시료들을 응용시키는 시료웰(source well; 11)들이 다수개 형성되어 있다. 또한, 상기 폐융액용기(7)는 상기 웨이퍼슬라이더(1)의 하부에 위치되며 상기 반도체웨이퍼(15)에 에피택셜층들을 성장시키고 남은 상기 용융시료웰(13)들의 용융된 시료들을 제거하기 위한 것이다.The LPE boat is composed of a wafer slider (1), a melt sample container (3), a sample container (5), and a waste melt container (7). The wafer slider 1 is provided with a wafer groove 9 for positioning the semiconductor wafer 15, and the sample container 5 is a sample for growing epitaxial layers on the surface of the semiconductor wafer 15. A plurality of source wells 11 for applying the same are formed. In addition, the waste melt container 7 is located under the wafer slider 1 and grows epitaxial layers on the semiconductor wafer 15 to remove the molten samples of the molten sample wells 13 remaining. will be.
상술한 LPE 장치를 이용한 에피택셜층의 성장방법을 설명한다.A method of growing an epitaxial layer using the above LPE apparatus will be described.
상기 시료웰(11)들에 반도체웨이퍼(15)의 표면에 에피택셜층들을 형성하기 위한 시료들을 채운다. 상기에서 반도체웨이퍼(15)가 GaAs이라면 상기 시료들은 GaAs계 물질을 사용한다. 그 다음, 상기 LPE 장치에 열을 가하여 상기 시료들을 용융시킨다. 그후, 상기 시료용기(5)를 이동시켜 시료웰(11)들을 용융시료웰(13)들과 일치시킨다. 이때, 상기 시료웰(11)들에서 용융된 시료들이 수직강하되어 상기 용융시료웰(13)들을 채우게 된다. 그 다음, 상기 시료용기(5) 원래의 위치로 이동시켜 상기 시료웰(11)을 상기 용융시료웰(13)들과 분리시키고 열을 가하여 상기 용융시료웰(13)들에 채워진 용융된 시료들을 균질화 및 과포화상태로 만든다. 상기에서 시료들을 용융할 때 Ga을 용매(Solvent)로, 다결정 GaAs, Al과 SI 및 Mg 등의 도펀트를 용질(solute)로 이용한다. 그 다음, 상기 웨이퍼슬라이더(1)를 이동시켜 상기 웨이퍼홈(9)을 상기 용융시료웰(13)들에 순차적으로 일치시킨다. 이때, 상기 반도체웨이퍼(15)는 상기 용융된 시료들과 접촉되어 표면에 에피택셜층들이 형성된다. 상기에서 에피택셜층들을 성장시키고 용융시료웰(13)들에 남은 용융된 시료들은 상기 폐융액용기(7)에 수거된다.The sample wells 11 are filled with samples for forming epitaxial layers on the surface of the semiconductor wafer 15. If the semiconductor wafer 15 is GaAs, the samples use GaAs-based materials. Next, heat is applied to the LPE apparatus to melt the samples. Thereafter, the sample vessel 5 is moved to match the sample wells 11 with the molten sample wells 13. At this time, the samples melted in the sample wells 11 are vertically lowered to fill the molten sample wells 13. Then, the sample container 5 is moved to its original position to separate the sample well 11 from the molten sample wells 13, and heat is applied to the molten samples filled in the molten sample wells 13. It is made homogenous and supersaturated. In melting the samples, Ga is used as a solvent, polycrystalline GaAs, Al, and dopants such as SI and Mg as a solute. Then, the wafer slider 1 is moved to sequentially match the wafer groove 9 with the molten sample wells 13. At this time, the semiconductor wafer 15 is in contact with the molten samples to form epitaxial layers on the surface. The epitaxial layers are grown and the molten samples remaining in the molten sample wells 13 are collected in the waste melt container 7.
상기 LPE 장치는 에피택셜층들을 성장시키기 위한 시료들이 시료웰들에서 용융되어 용융시료웰들로 수직강화된 후 균질화 및 과포화되어 상기 수평이동되는 1매의 반도체웨이퍼와 접촉되어 반도체웨이퍼의 표면에 단층 또는 다층의 에피택셜층들을 형성한다.In the LPE apparatus, a sample for growing epitaxial layers is melted in sample wells, vertically hardened into molten sample wells, homogenized and supersaturated, and is in contact with the horizontally moved semiconductor wafer to form a single layer on the surface of the semiconductor wafer. Or multilayer epitaxial layers.
그러나, 상기 용융된 시료는 반도체웨이퍼와 접촉되어 표면에 에피택셜층을 형성하고 나면 양과 조성이 변하게 되어 단층 또는 다층의 에피택셜층을 1매의 반도체웨이퍼에만 형성하므로 생산성이 낮은 문제점이 있었다.However, since the molten sample is in contact with the semiconductor wafer to form an epitaxial layer on the surface, the quantity and composition are changed, thereby forming a single layer or a multi-layer epitaxial layer on only one semiconductor wafer.
따라서, 이 발명의 목적은 다수매의 반도체웨이퍼를 동시에 단칭 또는 다칭의 에피택셜층들을 성장시킬 수 있는 LPE 장비를 제공함에 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide an LPE device capable of growing a plurality of semiconductor wafers at the same time monolithic or multi-symmetric epitaxial layers.
상기 목적을 달성하기 위하여 이 발명은 액상에피택시장치에 있어서, 상부 및 하부슬라이더들에 의해 시료웰들이 개폐되는 시료용기들이 병렬로 배치된 시료용기부와, 상기 기료용기들 각각의 하부에 용융시료 개폐판들에 의해 개폐되는 용융시료웰들이 상기 시료웰들과 일치되도록 다수개의 용융시료용기들이 적층된 접촉부와, 상기 용융시료용기들의 일측에 위치되며 반도체웨이퍼들을 위치시키기 위한 웨이퍼홈들이 각기 하나씩 형성된 다수개의 에이퍼슬라이더를 구비한 액상에피택시장치에 그 특징이 있다.In order to achieve the above object, the present invention relates to a liquid phase epitaxy apparatus, comprising: a sample container in which sample containers are opened and closed by upper and lower sliders, and a molten sample below each of the base containers. A plurality of molten sample containers are stacked so that the molten sample wells that are opened and closed by the opening and closing plates coincide with the sample wells, and wafer grooves, which are positioned at one side of the molten sample containers and for placing semiconductor wafers, are formed one by one. The liquid epitaxy device having a plurality of aper sliders is characterized.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 이 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
제2도는 이 발명에 따른 LPE 장치의 분해사시도이다.2 is an exploded perspective view of the LPE device according to the invention.
상기 LPE 보우트는 시료용기부(21)와, 다수개의 접촉부(31)들, 웨이퍼슬라이더(41)들 및 폐융액용기(51)로 구성되어 있다. 상기 시료용기부(21)는 시료용기(23), 시료웰(29)들과 상부 하부슬라이더들(25), (27)로 구성되어 있다. 상기 시료웰(29)은 반도체웨이퍼(45)의 표면에 에피택셜층들을 성장시키기 위한 시료들을 장입 및 용융시키는 것으로 상부 및 하부슬라이더들(25), (27)의 수평이동에 의해 개폐된다. 또한 상기 상부 및 하부슬라이더들(25), (27)은 길게 형성되며 수평이동이 용이하도록 단턱을 갖는다. 제3도는 상기 시료용기부(21)의 A-A선 단면도로서 상부 및 하부슬라이더들(25), (27)에 상기 시료웰(29)들과 동일한 개수의 상부 및 하부슬라이더홈들(26),(28)이 형성되어 있다. 상기 시료웰(29)들과 상부 및 하부슬라이더홈들(26),(28)은 각각 같은 간격으로 형성되어 있으며 상기 상부 및 사부슬라이더들(25),(27)의 수평이동에 의해 상기 시료웰(29)들을 개폐할 수 있도록 되어 있다.The LPE boat is composed of a sample vessel 21, a plurality of contacts 31, wafer sliders 41, and a waste melt vessel 51. The sample container portion 21 is composed of a sample container 23, sample wells 29 and upper lower sliders 25, 27. The sample well 29 is opened and closed by horizontal movement of the upper and lower sliders 25 and 27 by charging and melting samples for growing epitaxial layers on the surface of the semiconductor wafer 45. In addition, the upper and lower sliders 25 and 27 are formed long and have stepped portions to facilitate horizontal movement. 3 is a cross-sectional view taken along the AA line of the sample container 21, and the upper and lower slider grooves 26, the same number of upper and lower sliders 25 and 27 as the sample wells 29, and ( 28) is formed. The sample wells 29 and the upper and lower slider grooves 26 and 28 are formed at equal intervals, respectively, and the sample wells are moved by the horizontal movement of the upper and lower sliders 25 and 27. The 29 are to be opened and closed.
또한, 상기 시료용기부(21)의 하부에 다수개의 접촉부(31)들이 적층되어 있다. 상기 접촉부(31)들은 각기 용융시료용기(33), 용융시료웰(35)들 및 용융시료 차폐판(37)으로 이루어졌는데, 상기 접촉부(31)들은 상기 용융시료웰(35)들이 상기 시료웰(29)들과 일치되도록 적층되어 있다. 상기 용융시료웰(25)들은 상기 시료웰(29)들에서 용융된 시료들을 균질화 및 과포화상태로 만들어 반도체웨이퍼(45)들의 표면에 접촉시키며, 상기 용융시료 차폐판(37)들은 수평이동하여 상기 용융시료웰(35)들에 있는 용융된 시료들을 바로 하부에 위치하는 접촉부(31)의 용융시료웰(35)들에 수직강하시킨다. 또한, 상기 웨이퍼슬라이더(41)는 반도체웨이퍼(45)를 위치시키는 웨이퍼홈(43)을 가지며 상기 용융시료용기(33)의 측면에서 형성되어 상기 용융시료웰(35)들의 한쪽면을 이룬다. 제4도는 상기 접촉부(31)의 B-B선 단면도로서 상기 용융시료 차폐판(37)에 상기 용융시료웰(35)들과 동일한 개수의 용융시료 차폐홈(38)들이 형성되어 있다. 상기 용융시료 차폐판(37)의 수평이동에 의해 용융시료 차폐홈(38)들이 상기 용융시료웰(35)들의 하부를 개폐할 수 있도록 되어 있어 용융된 시료들이 하부에 위치하는 접촉부(31)에 형성되어 있는 용융시료웰(35)들에 수직강하되도록 한다. 또한, 상기 웨이퍼슬라이더(41)들은 웨이퍼홈(43)들이 상기 용융시료웰(35)들과 순차적으로 일치되도록 수평이동을 하게 된다. 제5(a) 및 (b)도는 상기 접촉부(31)와 웨이퍼슬라이더(41)의 C-C선 단면도로써, 제5(a)도는 상기 용융시료 차폐홈(38)들이 용융시료웰(35)들과 일치되어 개방된 상태를 제5(b)도는 일치되지 않고 폐쇄된 상태를 각각 도시하고 있다. 그리고, 상기 반도체웨이퍼(45)들의 표면에 에피택셜층들을 성장하고 상기 용융시료웰(35)들에 남은 용융된 시료들을 모으는 폐융액용기(51)가 상기 시료용기(21) 및 웨이퍼슬라이더(41)들의 측면에 위치하고 있다.In addition, a plurality of contact parts 31 are stacked below the sample container part 21. Each of the contact portions 31 may include a molten sample container 33, a molten sample well 35, and a molten sample shield plate 37. The contact portions 31 may include the molten sample well 35. Stacked to coincide with (29). The molten sample wells 25 make the samples melted in the sample wells 29 homogenized and supersaturated to contact the surfaces of the semiconductor wafers 45, and the molten sample shield plates 37 move horizontally. The molten samples in the molten sample wells 35 are dropped perpendicularly to the molten sample wells 35 of the contact portion 31 directly below. In addition, the wafer slider 41 has a wafer groove 43 for positioning the semiconductor wafer 45 and is formed at the side of the molten sample container 33 to form one side of the molten sample wells 35. 4 is a cross-sectional view taken along line B-B of the contact portion 31, and the same number of molten sample shielding grooves 38 as the molten sample wells 35 are formed in the molten sample shielding plate 37. The molten sample shielding grooves 38 may open and close the lower portions of the molten sample wells 35 by horizontal movement of the molten sample shielding plate 37 so that the molten samples are in contact with the lower portion 31. It is to fall vertically to the molten sample wells 35 are formed. In addition, the wafer sliders 41 move horizontally so that the wafer grooves 43 sequentially coincide with the molten sample wells 35. 5A and 5B are cross-sectional views taken along line CC of the contact portion 31 and the wafer slider 41. In FIG. 5A, the molten sample shielding grooves 38 are formed by the molten sample wells 35, respectively. Fig. 5 (b) shows the closed and coincidence states, respectively. In addition, a waste melt container 51 that grows epitaxial layers on the surfaces of the semiconductor wafers 45 and collects the molten samples remaining in the melted sample wells 35 is the sample container 21 and the wafer slider 41. Located on the side of the).
상술한 바와 같이 이 발명은 LPE 장치를 한 개의 시료용기부에 다수개의 접촉부들이 적층된 것으로 설명하였으나 다수개의 시료용기부들을 병렬로 배치하고 이 시료용기부들 각각의 하부에 다수개의 접촉부들이 접촉될 수도 있다.As described above, the present invention has described the LPE device as having a plurality of contact portions stacked on one sample vessel, but a plurality of sample vessel portions may be arranged in parallel, and a plurality of contacts may be contacted under each of the sample vessel portions. have.
제6도는 제2도의 LPE 보우트(20)를 결합하고 D-D선으로 자른 단면도이다. 상기 제6도를 이용하여 에피택셜층들을 성장하는 방법을 설명한다. 상기 시료웰(29)과 용융시료웰(35)들이 폐쇄되도록 상부 및 하부슬라이더들(25),(27)과 용융시료 차폐판(37)들을 위치시킨 후 반도체웨이퍼(45)들을 세정하여 웨이퍼홈(43)들에 장입한다. 그 다음, 상기 상부슬라이더(25)들을 일측방향으로 수평이동시켜 상부슬라이더홈(26)들을 상기 시료웰(29)들과 일치시켜 상부를 개방한다. 계속해서, 상기 시료웰(29)들에 에피택셜층들을 성장시키기 위한 시료들을 장입하고 상기 상부슬라이더(25)들을 상기 일측방향과 반대인 측방향으로 이동시켜 상기 시료웰(29)들을 폐쇄시킨다. 그리고, 열을 가하여 상기 시료들을 용융시친 후 하부슬라이더(27)들 및 용융시료 차폐판(37)들을 일측방향으로 수평이동시켜 하부슬라이더홈(28)들 및 용융시료 차폐홈(38)들을 상기 시료웰(29)들 및 용융시료웰((35)들과 일치시켜 개방한다. 이때, 상기 시료웰(29)들 안에 용융된 시료들은 상기 용융시료웰(35)들에 수직강하된다. 그 다음, 상기 하부슬라이더(27)들과 용융시료 차폐판(37)들을 타측방향으로 이동시켜 상기 시료웰(29)들 및 용융시료웰(35)들을 폐쇄시킨다. 그후, 회전구동장치(도시되지 않음)를 이용하여 상기 LPE 보우트(20)를 90 회전시킨다. 이때, 폐융액용기(51)가 최하부위치에 위치된다. 그 다음, 열을 가하여 상기 용융시료웰(35)들에 있는 용융된 시료들을 균질화 및 과포화상태로 만든 후 상기 웨이퍼슬라이더(41)들을 일측방향으로 수평이동시켜 웨이퍼홈(43)들을 용융시료웰(35)들과 순차적으로 일치시킨다. 이때, 상기 반도체웨이퍼(45)는 상기 용융시료웰(35)들의 균질화 및 과포화된 용융된 시료들과 순차적으로 접촉되어 표면에 에피택셜층들이 성장된다. 상기에서 에피택시가 끝나고 상기 용융시료웰(35)들에 남아있는 용융된 시료들은 폐융액용기(51)로 수직강하된다. 그러므로, 다수매의 반도체웨이퍼(45)들에 단층 또는 다층의 에피택셜층들이 동시에 성장된다.6 is a cross-sectional view taken along line D-D of the LPE boat 20 of FIG. A method of growing epitaxial layers will be described using FIG. 6. The upper and lower sliders 25 and 27 and the molten sample shield plates 37 are positioned to close the sample well 29 and the molten sample well 35, and then the semiconductor wafers 45 are cleaned to clean the wafer grooves. Charges to (43). Then, the upper sliders 25 are horizontally moved in one direction so that the upper slider grooves 26 coincide with the sample wells 29 to open the upper part. Subsequently, samples for growing epitaxial layers are loaded into the sample wells 29 and the upper sliders 25 are moved laterally opposite to the one direction to close the sample wells 29. In addition, after the sample is melted by applying heat, the lower sliders 27 and the molten sample shielding plates 37 are horizontally moved in one direction so that the lower slider grooves 28 and the molten sample shielding grooves 38 are moved. The sample wells 29 and the molten sample wells 35 are opened to coincide with each other, and the samples melted in the sample wells 29 are dropped perpendicularly to the molten sample wells 35. In addition, the lower sliders 27 and the molten sample shield plates 37 are moved in the other directions to close the sample wells 29 and the molten sample wells 35. Then, the rotary drive device (not shown) Rotate the LPE boat 20 by using 90. At this time, the waste melt container 51 is located at the lowermost position, and then heat is applied to homogenize the molten samples in the molten sample wells 35. And horizontally moving the wafer sliders 41 in one direction after making them into supersaturated states. The wafer grooves 43 are sequentially aligned with the molten sample wells 35. At this time, the semiconductor wafer 45 is sequentially contacted with the homogenized and supersaturated molten samples of the molten sample wells 35 and the surface thereof. The epitaxial layers are grown The molten samples remaining in the molten sample wells 35 after the epitaxy is finished are vertically lowered into the waste melt container 51. Therefore, the plurality of semiconductor wafers 45 Single or multiple epitaxial layers are grown at the same time.
상술한 바와 같이 다수개의 시료용기부들을 병렬로 배열하고 각 시료용기부들의 하부에 다수개의 접촉부를 적층하여 시료용기부에 있는 시료웰들에서 에피택셜층들을 성장시키기 위한 시료들을 장입 및 용융하여 하부 접촉부들에 있는 용융시료웰들에 수직강하시키며 LPE 보우트를 90°회전시키고 상기 용융시료웰들의 용융된 시료들을 균질화 및 과포화 상태로 만들어 다수매의 반도체웨이퍼들의 표면에 동시에 단층 또는 다층의 에피택셜층들을 형성한다.As described above, the plurality of sample vessel portions are arranged in parallel, and a plurality of contact portions are stacked on the lower portions of the respective sample vessel portions to charge and melt samples for growing epitaxial layers in the sample wells in the sample vessel portion. Vertically lower the molten sample wells in the contacts, rotate the LPE bow 90 °, and homogenize and supersaturate the molten samples of the molten sample wells to simultaneously monolayer or multilayer epitaxial layers on the surface of the plurality of semiconductor wafers. Form them.
따라서, 이 발명은 다수매의 반도체웨이퍼들 표면에 단층 또는 다층의 에피택셜층들을 동시에 형성할 수 있으므로 수율 및 생산성을 향상시키는 잇점이 있다.Therefore, the present invention can simultaneously form single or multiple epitaxial layers on the surface of a plurality of semiconductor wafers, which has the advantage of improving yield and productivity.
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| KR1019920003577A KR950001752B1 (en) | 1992-03-04 | 1992-03-04 | Liquid phase epitaxy apparatus |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
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| KR930020567A KR930020567A (en) | 1993-10-20 |
| KR950001752B1 true KR950001752B1 (en) | 1995-02-28 |
Family
ID=19329962
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1019920003577A KR950001752B1 (en) | 1992-03-04 | 1992-03-04 | Liquid phase epitaxy apparatus |
Country Status (1)
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| KR (1) | KR950001752B1 (en) |
-
1992
- 1992-03-04 KR KR1019920003577A patent/KR950001752B1/en not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR930020567A (en) | 1993-10-20 |
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