KR970077165A - 반도체 액상에피택셜성장방법 및 그 장치 - Google Patents

반도체 액상에피택셜성장방법 및 그 장치 Download PDF

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Abstract

종래의 에피택셜성장기술에서는 생산성이나 연속성 및 에피택셜층의 막두께의 제어성이 저하했다. 따라서, 본 발명은 히터(109)에 의해 가열되어 고온균열영역(102)과 저온영역(103)을 형성하는 가열로(101)와, 가열로(101)를 진공배기하고, 환원가스 또는 불활성가스를 공급하는 가스공급수단(104), 고온균열영역(102)에 배설되어 반도체 재료를 포함하는 용질을 금속하는 포함하는 용매에 용해시킨 소스를 넣는 소스류(108), 복수의 반도체웨이퍼를 유지하는 홀더(105) 및, 홀더(105)를 가열로(101)내에서 연직방향으로 이동시켜 에피택셜성장을 행할 때는 홀더(105)에 유지된 반도체웨이퍼를 소스류(107)내의 소스(108)에 담그는 홀더이동수단(106)을 구비한다.

Description

반도체 액상에피택셜성장방법 및 그 장치
본 내용은 요부공개 건이므로 전문내용을 수록하지 않았음
제1도는 본 발명의 실시예에 의한 반도체 액상에피택셜성장장치의 구성을 나타내는 종단면도.

Claims (36)

  1. 가열수단에 의해 가열되어 거의 균일한 온도분포를 형성하는 고온균열영역과, 이 고온균열영역보다도 위쪽에 위치해서 상기 고온균열영역보다도 저온인 저온영역을 갖추는 가열로와;이 가열로를 진공배기하고, 환원성가스 및/또는 불활성가스를 공급하는 가스 공급수단;상기 가열로내의 고온균열영역에 배치되고, 에피택셜성장에 이용하는 반도체 재료를 포함하는 용질을 금속을 포함하는 용매에 용해한 소스를 넣은 소스류,복수의 반도체웨이퍼를 유지하는 홀더 및;이 홀더를 가열로 내에서 연직방향으로 이동시키고, 에피택셜성장을 행할때에는 이 홀더에 유지된 반도체웨이퍼를 상기 소스류내의 소스에 담그는 홀더이동수단을 구비하여 구성된 것을 특징으로 하는 반도체 액상에피택셜성장장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 반도체웨이퍼는 화합물 반도체웨이퍼이고, 상기 용질은 화합물반도체의 구성원소를 포함하며, 상기 용매는 갈륨을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 액상에피택셜성장장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 반도체웨이퍼는 실리콘웨이퍼이고, 상기 용질은 실리콘을 포함하며, 상기 용매는 주석 또는 칼륨을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 액상에피택셜성장장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 홀더는 소정 피치로 긴쪽방향으로 복수의 도랑이 형성된 적어도 3개의 지지봉과; 상기 웨이퍼지지봉의 양단부를 고정하는 고정수단 및; 각각의 상기 도랑내에 끼워져서 지지봉에 의해 유지된 스페이서를 갖추고, 상기 스페이서를 개폐시켜 2매의 반도체웨이퍼를 등판맞춤한 상태로 상기 도랑내에 끼워져서 유지하는 것을 특징으로 하는 반도체 액상에피택셜성장장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 홀더는 상기 지지봉의 도랑내에 반도체웨이퍼를 유지했을 때, 에피택셜성장을 행한 경우에 이상(異常)한 성장이 발생하는 웨이퍼 외주변으로부터의 소정 범위내의 영역이 상기 도랑의 내면에 접촉하는 것을 특징으로 하는 반도체 액상에피택셜성장장치.
  6. 제4항에 있어서, 상기 홀더는 상기 지지봉의 도랑내에 반도체웨이퍼를 유지했을 때, 반도체웨이퍼의 외주변으로부터 약2㎜이내의 영역이 도랑의 내면에 접촉하는 것을 특징으로 하는 반도체 액상에피택셜성장장치.
  7. 제4항에 있어서, 상기 홀더는 상기 지지봉의 도랑내에 반도체웨이퍼를 유지했을 때, 이 반도체 웨이퍼간의 간격은 상기 소스류내의 소스에 상기 반도체웨이퍼를 넣은 경우, 반도체웨이퍼간에 소스가 유입하고, 동시에 상기 소스류내의 소스로부터 반도체웨이퍼를 취출한 경우, 반도체웨이퍼 사이로부터 소스가 유출하는 범위에 있는 것을 특징으로 하는 반도체 액상에피택셜성장장치.
  8. 제4항에 있어서, 상기 홀더는 상기 지지봉의 도랑내에 반도체웨이퍼를 유지했을 때, 인접하는 반도체웨이퍼간의 간격이 0.3㎜내지 5㎜의 범위에 있는 것을 특징으로 하는 반도체 액상에피택셜성장장치.
  9. 제1항에 있어서, 상기 소스류를 고온균열영역에 위치하는 소스류대와, 이 소스류대를 이동시키는 소스류 대이동수단을 더 구비하여 구성되고, 상기 소스류대에는 복수의 소스류가 재치되어 있고, 상기 소스류중 원하는 것이 상기 홀더의 거의 바로 아래의 위치에 오도록 상기 소스류대이동수단에 의해 상기 소스류대가 이동하는 것을 특징으로 하는 반도체 액상에피택셜성장장치.
  10. 제4항에 있어서, 상기 소스류를 고온균열영역에 위치하는 소스류대와, 이 소스류대를 이동시키는 소스류 대이동수단을 더 구비하여 구성되고, 상기 소스류대에는 복수의 소스류가 재치되어 있고, 상기 소스류중 원하는 것이 상기 홀더의 거의 바로 아래의 위치에 오도록 상기 소스류대이동수단에 의해 상기 소스류대가 이동하는 것을 특징으로 하는 반도체 액상에피택셜성장장치.
  11. 제1항에 있어서, 상기 소스류를 고온균열영역에 위치하는 소스류대와, 이 소스류대를 회전시키는 소스류대 회전구동수단을 더 구비하여 구성되고, 상기 소스류대에는 복수의 소스류가 재치되어 있고, 상기 소스류중 원하는 것이 상기 홀더의 거의 바로 아래의 위치에 오도록 상기 소스류대 회전구동수단에 의해 상기 소스류대가 회전하는 것을 특징으로 하는 반도체 액상에피택셜성장장치.
  12. 제4항에 있어서, 상기 소스류를 고온균열영역에 위치하는 소스류대와, 이 소스류대를 회전시키는 소스류대 회전구동수단을 더 구비하여 구성되고, 상기 소스류대에는 복수의 소스류가 재치되어 있고, 상기 소스류중 원하는 것이 상기 홀더의 거의 바로 아래의 위치에 오도록 상기 소스류대 회전구동수단에 의해 상기 소스류대가 회전하는 것을 특징으로 하는 반도체 액상에피택셜성장장치.
  13. 제1항에 있어서, 상기 소스류를 복수 구비하는 상기 홀더이동수단은 상기 홀더를 상기 가열로 내에서 연직방향으로 이동시킴과 더불어, 상기 소스류중 원하는 것의 위에 상기 홀더가 오도록 상기 홀더를 이동시키는 것을 특징으로 하는 반도체 액상에피택셜성장장치.
  14. 제4항에 있어서, 상기 소스류를 복수 구비하는 상기 홀더이동수단은 상기 홀더를 상기 가열로 내에서 연직방향으로 이동시킴과 더불어, 상기 소스류중 원하는 것의 위에 상기 홀더가 오도록 상기 홀더를 이동시키는 것을 특징으로 하는 반도체 액상에피택셜성장장치.
  15. 제1항에 있어서, 상기 소스류를 복수 구비하는 상기 홀더이동수단은 상기 홀더를 상기 가열로 내에서 연직방향으로 이동시킴과 더불어, 상기 소스류중 원하는 것의 위에 상기 홀더가 오도록 상기 홀더를 회전이동시키는 것을 특징으로 하는 반도체 액상에피택셜성장장치.
  16. 제4항에 있어서, 상기 소스류를 복수 구비하는 상기 홀더이동수단은 상기 홀더를 상기 가열로 내에서 연직방향으로 이동시킴과 더불어, 상기 소스류중 원하는 것의 위에 상기 홀더가 오도록 상기 홀더를 회전이동시키는 것을 특징으로 하는 반도체 액상에피택셜성장장치.
  17. 제1항에 있어서, 상기 소스류중의 상기 소스를 교반하기 위한 교반우근(攪拌羽根)과, 이 교반우근을 연직방향으로 이동시켜 이 교반우근을 상기 소스중에 출입하는 교반우근이동수단을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체 액상에피택셜성장장치.
  18. 제4항에 있어서, 상기 소스류중의 상기 소스를 교반하기 위한 교반우근(攪拌羽根)과, 이 교반우근을 연직방향으로 이동시켜 이 교반우근을 상기 소스중에 출입하는 교반우근이동수단을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체 액상에피택셜성장장치.
  19. 제1항에 있어서 상기 용질을 구성하는 원소를 포함하는 반도체부재와; 이 반도체부재를 유지하는 반도체부재 유지구조체; 이 반도체부재 유지구조체를 연직 방향으로 이동시켜 상기 소스류대내의 상기 소스중에 상기 반도체부재를 출입하는 반도체부재이동수단을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체 액상에피택셜성장장치.
  20. 제4항에 있어서, 상기 용질을 구성하는 원소를 포함하는 반도체부재와; 이 반도체부재를 유지하는 반도체부재 유지구조체; 이 반도체부재 유지구조체를 연직 방향으로 이동시켜 상기 소스류대내의 상기 소스중에 상기 반도체부재를 출입하는 반도체부재이동수단을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체 액상에피택셜성장장치.
  21. 제17항에 있어서, 상기 교반우근은 상기 용질을 구성하는 원소를 포함하는 반도체재료로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 반도체 액상에피택셜성장장치.
  22. 제18항에 있어서, 상기 교반우근은 상기 용질을 구성하는 원소를 포함하는 반도체재료로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 반도체 액상에피택셜성장장치.
  23. 가열수단에 의해 가열되어 거의 균일한 온도분포를 형성하는 고온균열영역과, 이 고온균열영역보다도 위쪽에 위치해서 상기 고온균열영역보다도 저온인 저온영역을 갖추는 가열로와; 이 가열로를 진공배기하고, 환원성가스 및/또는 불활성가스를 공급하는 가스 공급수단;상기 가열로내의 고온균영역에 배치되고, 에피택셜성장에 이용하는 반도체 재료를 포함하는 용질을 금속을 포함하는 용매에 용해한 소스를 넣은 소스류; 복수의 반도체웨이퍼를 유지하는 홀더 및; 이 소스류를 상기 가열로 내에서 연직방향으로 이동시켜 에피택셜성장을 행할 때에는 상기 홀더에 유지된 반도체웨이퍼를 상기 소스더미내의 소스류내의 소스에 담그는 소스류이동수단을 구비하여 구성된 것을 특징으로 하는 반도체 액상에피택셜성장장치.
  24. 복수의 반도체웨이퍼를 홀더에 유지하는 공정과; 가열수단에 의해 가열되어 거의 균일한 온도분포를 형성하는 고온균열영역과, 이 고온균열영역보다 위쪽에 위치해서 고온균열영역보다도 저온인 저온영역을 갖추는 가열로중의 상기 저온영역내에 반도체웨이퍼를 유지한 상기 홀더를 유지하는 공정; 상기 가열로에 진공을 행하는 환원성가스를 유입하는 공정; 상기 가열로중의 고온균열영역이 소정 온도로 되도록 상기 가열수단에 의해 가열하는 공정; 상기 홀더를 저온영역에서 고온균열영역의 위치까지 내려 상기 홀더 및 반도체웨이퍼를 소정온도까지 승온시키는 공정; 상기 홀더 및 반도체웨이퍼를 아래쪽으로 이동시켜 에피택셜성장에 이용하는 반도체재료를 포함하는 용질을 금속을 포함하는 용매에 용해시킨 소스를 넣은 소스류내의 상기 소스에 넣는 공정; 상기 고온균열영역의 온도를 강하시키고, 반도체웨이퍼에 에피택셜성장을 행하는 공정 및; 상기 홀더를 상기소스로부터 인출해서 에피택셜성장을 종료하는 공정을 구비하여 구성된 것을 특징으로 하는 반도체 액상에피택셜성장방법.
  25. 제24항에 있어서, 상기 반도체웨이퍼는 갈륨·비소웨이퍼이고, 상기 소스는 상기 용매로서 갈륨을 포함하고, 상기 용질로서 갈륨·비소와 실리콘을 포함하고, 에피택셜성장에 의해 상기 반도체웨이퍼의 표면상에 실리콘을 도펜트로 하는 갈륨·비소에피택셜층을 형성하는 것을 특징으로 하는 반도체 액상에피택셜성장방법.
  26. 복수의 반도체웨이퍼를 홀더에 유지하는 공정과; 가열수단에 의해 가열되어 거의 균일한 온도분포를 형성하는 고온균열영역과, 이 고온균열영역보다도 위쪽에 위치해서 고온균열영역보다도 저온이 저온영역을 갖추는 가열로중의 저온영역내에 반도체웨이퍼를 유지한 상기 홀더를 유지하는 공정; 상기 가열로에 진공을 행하는 환원성가스를 유입하는 공정; 상기 가열로중의 고온균열영역이 소정 온도로 되도록 가열수단에 의해 가열하는 공정; 상기 홀더를 상기 저온영역에서 상기 고온균열영역의 위치까지 내려 상기 홀더 및 반도체웨이퍼를 상기소정 온도까지 승온시키는 공정; 상기 가열로의 상기 고온균열영역내에 다른 제1 및 제2소스를 각각 넣은 제1 및 제2소스류가 설치되어 있고, 상기 제1소스내에 상기 홀더 및 반도체웨이퍼를 아랫쪽으로 이동시켜 넣는 공정; 상기 고온균열영역의 온도를 강하시키고, 반도체웨이퍼에 1회째의 에피택셜성장을 행하여 제1에피택셜층을 형성하는 공정; 상기 홀더를 상기 제1소스로부터 인출해서 1회째의 에피택셜성장을 종료하는 공정;상기제2소스내에 상기 홀더 및 반도체웨이퍼를 아래쪽으로 이동시켜 넣는 공정; 상기 고온균열영역의 온도를 강하시키고, 상기 제1에피택셜층의 표면에 2회째의 에피택셜성장을 행하는 제2에피택셜층을 형성하는 공정 및; 상기 홀더를 제2소스로부터 인출해서 2회째의 에피택셜성장을 종료하는 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체 액상에피택셜성장방법.
  27. 제26항에 있어서, 상기 반도체웨이퍼는 갈륨·비소웨이퍼이고, 상기 제1소스가 용매로서 갈륨을 포함하며, 용질로서 갈륨·비소와 실리콘을 포함하고, 1회째의 에피택셜성장에 의해 상기 반도체웨이퍼의 표면상에 실리콘을 도펜트로 하는 갈륨·비소에피택셜층을 형성하고, 상기 제2소스는 용매로서 갈륨을 포함하고, 용질로서 갈륨·비소가 알루미늄을 포함하고, 2회째의 에피택셜성장에 의해 상기 갈륨·비소에피택셜층의 표면상에 알루미늄·갈륨·비소에피택셜층을 형성하는 것을 특징으로 하는 반도체 액상에피택셜성장방법.
  28. 제27항에 있어서, 상기 갈륨·비소에피택셜층을 남겨서 상기 알루미늄·갈륨·비소에피택셜층을 선택적으로 에칭해서 제거하는 공정을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체 액상에피택셜성장방법.
  29. 제24항에 있어서, 에피택셜성장을 개시하기 전에 교반우근을 소스중에 넣어서 동작시켜 소스를 교반하는 공정을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체 액상에피택셜성장방법.
  30. 제26항에 있어서, 에피택셜성장을 개시하기 전에 교반우근을 소스중에 넣어서 동작시켜 소스를 교반하는 공정을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체 액상에피택셜성장방법.
  31. 제24항에 있어서, 에피택셜성장을 개시하기 전에 소스의 용질을 구성하는 원소를 포함하는 반도체재료를 소스중에 넣어 소스에 용질을 포화상태로 하는 공정을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체 액상에피택셜성장방법.
  32. 제26항에 있어서, 에피택셜성장을 개시하기 전에 소스의 용질을 구성하는 원소를 포함하는 반도체재료를 소스중에 넣어 소스에 용질을 공급해서 포화상태로 하는 공정을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체 액상에피택셜성장방법.
  33. 제24항에 있어서, 에피택셜성장을 개시하기 전에 소스류에 용매와 소정온도로 미포화로 되는 량의 용질을 넣는 공정과; 상기 가열로를 가열해서 상기 고온균열영역이 소정온도로 된 시점에서 상기 용질을 구성하는 원소를 포함하는 반도체재료를 소스중에 넣어 소스에 용질을 공급해서 포화상태로 하는 공정을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체 액상에피택셜성장방법.
  34. 제26항에 있어서, 에피택셜성장을 개시하기 전에 소스류에 용매와 소정온도로 미포화로 되는 량의 용질을 넣는 공정과; 상기 가열로를 가열해서 상기 고온균열영역이 소정온도로 된 시점에서 상기 용질을 구성하는 원소를 포함하는 반도체재료를 소스중에 넣어 소스를 용질을 공급해서 포화상태로 하는 공정을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체 액상에피택셜성장방법.
  35. 제24항에 있어서, 상기 반도체웨이퍼는 갈륨·비소웨이퍼이고, 상기 소스는 상기 용매로서 갈륨을 포함하며, 상기 용질로서 갈륨·비소와 실리콘을 포함하고, 상기 소스의 온도를 상기 소정 온도로부터 매분 섭씨 0.1도에서 매분 섭씨 1.8도의 범위내의 속도로 강화시켜 에피택셜성장을 행하고, 상기 반도체웨이퍼의 표면상에 실리콘을 도펜트로 하는 갈륨·비소에피택셜층을 형성하는 것을 특징으로 하는 반도체 액상에피택셜성장방법
  36. 제26항에 있어서, 상기 반도체웨이퍼는 갈륨·비소웨이퍼이고, 상기 소스는 상기 용매로서 갈륨을 포함하며, 상기 용질로서 갈륨·비소와 실리콘을 포함하고, 상기 소스의 온도를 상기 소정 온도로부터 매분 섭씨 0.1도에서 매립 섭씨 1.8도의 범위내의 속도로 강화시켜 에피택셜성장을 행하고, 상기 반도체웨이퍼의 표면상에 실리콘을 도펜트로 하는 갈륨·비소에피택셜층을 형서하는 것을 특징으로 하는 반도체 액상에피택셜성장방법.
    ※ 참고사항 : 최초출원 내용에 의하여 공개하는 것임.
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