RU2548578C2 - Способ получения эпитаксиального слоя бинарного полупроводникового материала на монокристаллической подложке посредством металлоорганического химического осаждения из газовой фазы - Google Patents

Способ получения эпитаксиального слоя бинарного полупроводникового материала на монокристаллической подложке посредством металлоорганического химического осаждения из газовой фазы Download PDF

Info

Publication number
RU2548578C2
RU2548578C2 RU2013138480/28A RU2013138480A RU2548578C2 RU 2548578 C2 RU2548578 C2 RU 2548578C2 RU 2013138480/28 A RU2013138480/28 A RU 2013138480/28A RU 2013138480 A RU2013138480 A RU 2013138480A RU 2548578 C2 RU2548578 C2 RU 2548578C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
substrate holder
reaction
reaction chamber
reactor
gases
Prior art date
Application number
RU2013138480/28A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2013138480A (ru
Inventor
Валерий Анатольевич Буробин
Андрей Владимирович Зверев
Алексей Андреевич Арендаренко
Original Assignee
Валерий Анатольевич Буробин
Андрей Владимирович Зверев
Алексей Андреевич Арендаренко
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Валерий Анатольевич Буробин, Андрей Владимирович Зверев, Алексей Андреевич Арендаренко filed Critical Валерий Анатольевич Буробин
Priority to RU2013138480/28A priority Critical patent/RU2548578C2/ru
Priority to PCT/RU2014/000538 priority patent/WO2015026265A1/en
Priority to EP14838188.2A priority patent/EP2984678B1/en
Priority to CN201480031683.5A priority patent/CN105493240B/zh
Priority to TW104106067A priority patent/TWI570262B/zh
Publication of RU2013138480A publication Critical patent/RU2013138480A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2548578C2 publication Critical patent/RU2548578C2/ru

Links

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
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02612—Formation types
    • H01L21/02617—Deposition types
    • H01L21/0262—Reduction or decomposition of gaseous compounds, e.g. CVD
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/22—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
    • C23C16/30—Deposition of compounds, mixtures or solid solutions, e.g. borides, carbides, nitrides
    • C23C16/301—AIII BV compounds, where A is Al, Ga, In or Tl and B is N, P, As, Sb or Bi
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/455—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
    • C23C16/45502—Flow conditions in reaction chamber
    • C23C16/45504—Laminar flow
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/455—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
    • C23C16/45502—Flow conditions in reaction chamber
    • C23C16/45508—Radial flow
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/455—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
    • C23C16/45523—Pulsed gas flow or change of composition over time
    • C23C16/45525—Atomic layer deposition [ALD]
    • C23C16/45544—Atomic layer deposition [ALD] characterized by the apparatus
    • C23C16/45548—Atomic layer deposition [ALD] characterized by the apparatus having arrangements for gas injection at different locations of the reactor for each ALD half-reaction
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/455—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
    • C23C16/45563—Gas nozzles
    • C23C16/4558—Perforated rings
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/455—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
    • C23C16/45587—Mechanical means for changing the gas flow
    • C23C16/45591—Fixed means, e.g. wings, baffles
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/458—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for supporting substrates in the reaction chamber
    • C23C16/4582—Rigid and flat substrates, e.g. plates or discs
    • C23C16/4583—Rigid and flat substrates, e.g. plates or discs the substrate being supported substantially horizontally
    • C23C16/4584—Rigid and flat substrates, e.g. plates or discs the substrate being supported substantially horizontally the substrate being rotated
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B25/00—Single-crystal growth by chemical reaction of reactive gases, e.g. chemical vapour-deposition growth
    • C30B25/02—Epitaxial-layer growth
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B25/00—Single-crystal growth by chemical reaction of reactive gases, e.g. chemical vapour-deposition growth
    • C30B25/02—Epitaxial-layer growth
    • C30B25/08—Reaction chambers; Selection of materials therefor
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
    • C30B29/10—Inorganic compounds or compositions
    • C30B29/40—AIIIBV compounds wherein A is B, Al, Ga, In or Tl and B is N, P, As, Sb or Bi
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
    • C30B29/10—Inorganic compounds or compositions
    • C30B29/46—Sulfur-, selenium- or tellurium-containing compounds
    • C30B29/48—AIIBVI compounds wherein A is Zn, Cd or Hg, and B is S, Se or Te
    • 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
    • H01L21/02367—Substrates
    • H01L21/0237—Materials
    • H01L21/0242—Crystalline insulating materials
    • 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
    • H01L21/02436—Intermediate layers between substrates and deposited layers
    • H01L21/02439—Materials
    • H01L21/02455—Group 13/15 materials
    • H01L21/02458—Nitrides
    • 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
    • H01L21/02436—Intermediate layers between substrates and deposited layers
    • H01L21/02494—Structure
    • H01L21/02496—Layer structure
    • H01L21/02505—Layer structure consisting of more than two layers
    • H01L21/02507—Alternating layers, e.g. superlattice
    • 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
    • H01L21/02538—Group 13/15 materials
    • H01L21/0254—Nitrides
    • 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
    • H01L21/0257—Doping during depositing
    • H01L21/02573—Conductivity type
    • H01L21/02576—N-type
    • 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
    • H01L21/0257—Doping during depositing
    • H01L21/02573—Conductivity type
    • H01L21/02579—P-type

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)
  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)

Abstract

Изобретение относится к области микроэлектроники и может быть использовано в производстве эпитаксиальных структур полупроводниковых соединений А3В5 и соединений А2В6 методом химического газофазного осаждения из металлоорганических соединений и гидридов. В способе получения эпитаксиального слоя бинарного полупроводникового материала на монокристаллической подложке посредством металлоорганического химического осаждения из газовой фазы используют реактор с круглой, относительно центральной вертикальной оси реакционной камерой, горизонтально расположенный подложкодержатель, установленный в реакционной камере с возможностью вращения относительно упомянутой оси, круглый экран, установленный в упомянутой реакционной камере на расстоянии приблизительно 15÷40 миллиметров над упомянутым подложкодержателем и имеющий больший диаметр, нежели упомянутый подложкодержатель, в котором поддерживают предварительно заданную температуру равномерно вращающегося подложкодержателя, по меньшей мере, два реакционных газа раздельно подают в различные радиальные секторы реакционной камеры, при этом, реакционные газы и транспортный газ подают таким образом, чтобы обеспечить течение их в радиальном направлении внутри реакционной камеры с равной скоростью на одном диаметре во всех ее секторах. Технический результат - улучшение качества гетероэпитаксиальных структур. 6 з.п. ф-лы, 4 ил.

Description

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Изобретение относится к области микроэлектроники и может быть использовано в производстве эпитаксиальных структур полупроводниковых соединений А3В5 и соединений А2В6 методом химического газофазного осаждения из металлоорганических соединений и гидридов.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Метод получения эпитаксиальных структур А3В5, впоследствии получивший название MOCVD, впервые был предложен в 1968 г. Манасевитом (Manasevit H.M. Single-Crystal Gallium Arsenide on Insulating Substrates Appl. Phys. Lett. 12, 156 (1968)). Суть метода заключалась в том, что в реактор, имеющий нагретую поверхность, на которой размещалась монокристаллическая подложка, в токе водорода подавались - металлоорганическое соединение (МОС) элемента III группы, а именно триметилгаллия, и гидрид пятой группы (арсин), и на горячей подложке происходил рост эпитаксиального слоя арсенида галлия.
В дальнейшем было установлено, что реакции между МОС и гидридом происходят не только на горячей поверхности, но в газовой фазе (гомогенные реакции). Для уменьшения доли таких реакций были использованы устройства, когда МОС и гидрид доставляются в зону роста раздельно (см. например опубликованную заявку США №2009/0229754, в которой описывается устройство с системой ввода реакционных газов типа «душевая головка»). Однако в зоне роста эти компоненты смешиваются и, как следствие, полностью исключить реакции между ними в газовой фазе невозможно. Продукты гомогенных реакции, осаждаясь на растущую поверхность, ухудшают качество эпитаксиальных слоев. Особенно остро эта проблема встала с развитием технологии получения гетероэпитаксиальных структур (ГЭС) с кванторазмерными ямами (в частности ГЭС на основе GaAlN для светодиодов).
Известны решения (см., например, опубликованную заявку США №2010/0263588), когда в реактор МОС и гидриды подают поочередно, с целью исключения гомогенных реакций. Например, организовав движение парогазовой смеси (ПГС) так, чтобы в начале подавались компоненты III группы, затем реактор продувался, а затем подавались компоненты V группы, затем снова продувка, и так несколько раз пока не выращивали слой требуемой толщины. Однако, в этом случае, в связи с последовательной подачей компонентов в реактор, увеличивается длительность процесса, и появляется нестационарное течение ПГС, т.е. имеют место переходные процессы в газовой фазе, связанные с переключением потоков ПГС, что в свою очередь ведет к ухудшению качества ГЭС. Обычно такие способы используют при получении ГЭС в лабораторных (исследовательских) целях.
Использование разделительных стенок в реакторе с вращающимся подложкодержателем для его разделения на секторы с отдельной подачей реакционных компонентов в эти сектора (см., например, патент США 8043432) приводит к нежелательному осаждению на них продуктов реакции и создает риск осыпания этих продуктов в растущий эпитаксиальный слой.
Таким образом, до настоящего времени не известно решение, при котором удалось бы исключить гомогенные реакции и обеспечить промышленное (например более 40 подложек за процесс) производство ГЭС.
РАСКРЫТИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Терминам, выражениям и сокращениям, используемым в настоящем тексте, придают следующее значение:
MOCVD (Metalorganigs chemical vapor deposition) - метод химического газофазного осаждения из металлоорганических соединений.
ГЭС - гетероэпитаксиальные структуры.
МОС - металлоорганическое соединение.
ПГС - парогазовая смесь, реакционный газ, в частности пары металлоорганического соединения в транспортном газе и/или гидрид элемента V группы периодической системы элементов и транспортного газа.
Разделительный сектор - воображаемая часть (зона) реакционной камеры, в которой поток транспортного газа, движущийся вдоль радиуса реакционной камеры, разделяет потоки реакционных газов в смежных секторах реакционной камеры, в частности сектор с МОС и сектор с гидридами.
ТМА - триметилалюминий.
ТМГ - триметилгаллий.
ТМИ - триметилиндий.
Транспортный газ - газ-носитель, не содержащий соединений, осаждающихся на подложке. В качестве транспортного газа обычно используют водород, азот или их смесь.
Остальные термины и выражения используют в обычном смысле, известном специалистам в данной области техники.
Задача настоящего изобретения состоит в создании способа MOCVD, позволяющего осуществлять наращивание эпитаксиальных слоев полупроводниковых материалов, как обычным способом, так и способом атомно-слоевой эпитаксии с непрерывным течением реакционных газов (что позволяет увеличить производительность в сравнении со способами, в которых используют периодическую подачу реакционных газов).
Задача, описанная выше, решается благодаря тому, что в способе получения, эпитаксиального слоя бинарного полупроводникового материала на монокристаллической подложке посредством металлоорганического химического осаждения из газовой фазы (MOCVD), используют:
(i) реактор с круглой относительно центральной вертикальной оси реакционной камерой;
(ii) горизонтально расположенный подложкодержатель, установленный в упомянутой реакционной камере с возможностью вращения относительно упомянутой оси;
(iii) круглый экран, установленный в упомянутой реакционной камере на расстоянии 15÷40 миллиметров над упомянутым подложкодержателем, и имеющий больший диаметр, нежели упомянутый подложкодержатель;
при этом
(а) поддерживают предварительно заданную температуру упомянутого подложкодержателя;
(б) равномерно вращают упомянутый подложкодержатель относительно упомянутой оси;
(в) по меньшей мере, два реакционных газа раздельно подают в различные радиальные секторы упомянутой реакционной камеры, при этом, по меньшей мере, один из упомянутых газов содержит металлорганическое соединение (МОС), способное к разложению с образованием слоя атомов металла III или II группы, а, по меньшей мере, один другой из упомянутых газов содержит гидрид элемента V или VI группы, соответственно, способный реагировать с атомами металла III или II группы в упомянутом слое, соответственно;
(г) подачу упомянутых реакционных газов осуществляют в такой последовательности, чтобы упомянутый слой, получаемый из упомянутого реакционного газа, содержащего МОС элемента III или II группы, подвергать воздействию упомянутым реакционным газом, содержащим гидрид элемента V или VI группы, соответственно;
(д) в секторы между потоками упомянутых реакционных газов, подают транспортный газ, для предотвращения смешивания упомянутых реакционнных газов друг с другом;
(е) подачу в реакционную камеру реакционных газов и транспортного газа, упомянутых выше, осуществляют непрерывно в течение всего времени роста упомянутого слоя;
(ж) реакционные газы и транспортный газ, упомянутые выше, подают таким образом, чтобы обеспечить течение их в радиальном направлении внутри реакционной камеры с равной скоростью на одном диаметре во всех ее секторах;
(з) круговую скорость вращения подложкодержателя, концентрацию МОС в упомянутом реакционном газе, и его (газа) расход подбирают, таким образом, чтобы толщина упомянутого слоя, осаждаемого за один полный оборот подложкодержателя, составляла приблизительно 0,6÷1,0 моноатомного слоя;
(и) подачу реакционных газов и транспортного газа, упомянутых выше, осуществляют по существу горизонтально через группы отверстий диаметром менее 1 миллиметра, расположенных с поверхностной плотностью 5÷20 отверстий/см2, таким образом, чтобы перечисленные газы проходили над подложкодержателем в радиальном направлении, ламинарно, в режиме вытеснения, а толщина растущего слоя материала d, была бы по существу равна произведению k·a·n, где:
k - действительное положительное число, характеризующее долю от моноатомного слоя, осаждающегося за один полный оборот подложкодержателя;
a - действительное положительное число, характеризующее параметр решетки выращиваемого материала;
n - целое положительное число, характеризующее число полных оборотов указанного подложкодержателя.
Способ, описанный выше, обеспечивает улучшение качества ГЭС.
Улучшение достигается за счет:
(i) исключения взаимного проникновения реакционного газа, содержащего МОС III (или II) группы в сектор реакционного газа, содержащего соединение элемента V (или VI) группы и наоборот;
(ii) обеспечения ламинарного течения реакционных газов и транспортного газа;
(iii) исключения завихрений газовых потоков, что позволяет предотвратить захват частиц потоком и перемещением их в зону ростра ГЭС;
(iv) исключения условий возникновение ячеек рециркуляции;
(v) обеспечения стационарного монотонного изменения концентрации компонентов ПГС по зоне роста ГЭС;
(vi) использования разделительного потока транспортного газа вместо разделительных стенок между секторами, что исключает риск попадания осажденных продуктов реакции с разделительных стенок в растущий эпитаксиальный слой, а также торможение и турбулизацию газовых потоков вблизи разделительных стенок.
Как понятно специалисту в данной области техники, выращивание слоя требуемого состава обеспечивается благодаря тому, что подложки размещают на вращающемся подложкодержателе в реакторе симметричном относительно вертикальной оси, осуществляют их нагрев, непрерывно подают реакционный газ, содержащий МОС элемента III (или II) группы, непрерывно подают газовый поток, содержащий соединение V (или VI) группы, непрерывно подают транспортный газ, растят слой, и выводят газообразные продукты реакции, при этом подачу всех газов, в первую очередь, реакционных газов, МОС элемента III (или II) группы и V (или VI) группы осуществляют раздельно, чередуя их так, чтобы поток транспортного газа разделял газовые потоки с соединениями элементов III (или II) группы и V (или VI) группы, осаждение слоя проводят циклами, причем в каждом цикле выращивают слой толщиной равной или близкой к моноатомному.
Для выращивания слоя используют реактор, симметричный относительно вертикальной оси, имеющий, по меньшей мере, два сектора, в которые подача реакционных газов происходит непрерывно в течение всего периода роста эпитаксиального слоя (слоев), а формирование растущего слоя происходит путем последовательного формирования атомного слоя элементов III (или II) группы, а затем атомного слоя элементов V (или VI) группы, что обеспечивается перемещением подложки (подложек), расположенной на вращающемся подложкодержателе поочередно из зоны потока реакционного газа, содержащего МОС III (или II) группы в зону реакционного газа, содержащего соединение элемента V (или VI) группы через разделительные зоны с потоком транспортного газа.
В одном из вариантов осуществления способа в секторы упомянутого реактора подают реакционный газ, содержащий, по меньшей мере, два соединения металла III или II группы периодической системы элементов, а в другой сектор упомянутого реактора подают реакционный газ, содержащий, по меньшей мере, один гидрид элемента, относящегося к V или VI группе периодической системы элементов, соответственно,
В одном из особенно предпочтительных вариантов осуществления, для уменьшения отложений на поверхности экрана и исключения условий возникновения турбулентности потоков температуру упомянутого экрана поддерживают в диапазоне от 0,6 до 0,9 от температуры подложкодержателя что предотвращает возникновение рециркуляции в указанной реакционной камере.
В еще одном предпочтительном варианте осуществления в вышеописанном способе используют упомянутый экран, выполненный в виде конуса с углом между указанной центральной осью и поверхностью диска в диапазоне от 90° до 60°C.
Реакционные газы и транспортный газ могут подавать в упомянутую реакционную камеру с периферии реактора и выводить через его центральную зону, либо реакционные газы и транспортный газ подают в упомянутую реакционную камеру из центральной зоны реактора, а выводят через его периферическую зону.
В одном из предпочтительных вариантов осуществления способа одновременно с вращением подложкодержателя относительно упомянутой центральной вертикальной оси осуществляют вращение подложек, расположенных на нем. Это позволяет нивелировать действие эффекта падения концентрации компонента вдоль радиуса реакционной камеры.
Описанный способ может быть использован для получения эпитаксиальных структур соединений А3В5 или А2В6.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ФИГУР ЧЕРТЕЖЕЙ
На фиг.1 изображена схема одной из форм выполнения реактора для осуществления способа по изобретению.
На фиг.2 представлена схема реактора, изображенного на фиг.1, вид сверху.
На фиг.3 представлена схема реактора с изображением условных секторов подачи реакционных газов с соединением элемента III и V группы.
На фиг.4 представлен поперечный разрез (схематично) типичной эпитаксиальной структуры, полученной вышеописанным способом в реакторе, изображенном на фиг.1-3.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Как описано выше, предлагаемый способ реализуется в реакторе, включающем реакционную камеру, симметричную относительно вертикальной оси, в которой (ПГС) движется от центра к периферии (или, наоборот), с размещенным в ней вращающимся подложкодержателем и средством ввода и вывода газов, экраном, установленным над подложкодержателем соосно с ним. Для улучшения качества получаемых структур ввод газов разделен, как минимум, на два основных и два дополнительных (разделительных) ввода, обеспечивающих соответствующие движения ПГС по секторам. По одному основному сектору проходит ПГС с соединениями элемента(-ов) III группы (ТМГ, ТМА и т.д.), а по другому - ПГС с соединением элемента V группы (аммиак, арсин и т.д.), в разделительных секторах проходит транспортный газ.
Реализация вышеописанного способа далее поясняется на примере функционирования реактора, изображенного на фиг.1 и 2.
Реактор 1 представляет собой цилиндрическую симметричную относительно вертикальной оси 2 конструкцию. Его пропорции, в частности, диаметр, подбираются в зависимости от размера подложек и других факторов. Размер подложек, предназначенных для работы, может составлять 40÷200 мм.
Реактор 1 содержит основание 3, верхний колпак 4, экран 11, прикрепленный к колпаку 4 и выполненный симметричным относительно оси 2, кварцевый колпак 5, расположенный на фланце 6, и подложкодержатель 19. Основание 3, верхний колпак 4 и фланец 12 охлаждают водой, которая подается в полости 10. Реактор установлен на массивной плите 36 во избежание вибрации. Герметизацию реактора обеспечивают уплотнениями 7 и 8.
Верхний колпак 4 снабжен устройством для его подъема после каждого процесса для загрузки и выгрузки подложек. Герметизацию колпака 4 обеспечивают прижимами 9 и уплотнением 8.
Реактор 1 имеет зону 13, в которую подают ПГС, содержащую реагенты, и зоны 14, 15, 16, которые продувают азотом, водородом или их смесью через вводы 38, 39, 37, соответственно. Расстояние между поверхностью, образованной подложкодержателем 19 и поверхностью экрана 11 составляет 15÷40 мм (типично 22 мм). Выход всех газов и продуктов реакции, находящихся в газовой фазе, осуществляют через центральную зону 17, а далее - через устройство их вывода 18.
Реактор сконструирован так, что может обеспечивать в зоне 13 давление в диапазоне от 10-3 торр до 600 торр (1 атм.).
Внутри камеры реактора имеется подложкодержатель 19, снабженный сателлитами 20, с подложками 21, устанавливаемыми на сателлитах (см. фиг.2). Сателлиты выполнены с возможностью вращения относительно своей вертикальной оси. Подложкодержатель 19 расположен на цилиндре 22, который вращается вокруг оси 2 за счет магнитной связи между внутренними магнитами 23 и внешними 24. На колпаке 5 неподвижно закреплена шестерня 25, а каждый сателлит 20 имеет с нижней стороны шестерню, которая при вращении подложкодержателя 19 обкатывается вокруг шестерни 25, обеспечивая тем самым дополнительное вращение их вокруг собственной оси.
Нагрев подложек осуществляют нагревательным устройством 26, обеспечивающим нагрев и поддержание температуры подложек в диапазоне от 400÷1300°C. Нагревательное устройство имеет три зоны, симметричные относительно оси 2, что позволяет создавать однородное температурное поле на сателлитах.
Ввод ПГС в зону роста (зона 13) реактора осуществляют следующим образом. В верхнем колпаке 4 (фиг.2) имеются две полости 27, 29 для подачи ПГС и две полости 28 для продувки транспортным газом. Ввод компонентов в полости 27, 29 осуществляется через ввод 30 для ПГС с компонентом третьей группы, ввод 31 для ПГС, содержащих элемент V группы, и два ввода 32 для ввода продувочного газа.
На внутренней поверхности 33 верхнего колпака 4 имеются отверстия 34 диаметром 0,6 мм, расположенные равномерно относительно поверхности 33 с плотностью около 10 отверстий/см2, что позволяет в совокупности с формой зоны 13 и кольцом 35 обеспечить ламинарное течение ПГС.
Раздельная подача ПГС в зону роста обеспечивается посредством симметрии реактора, в котором ПГС движется в ламинарном потоке от периферии реактора, к его центру, образуя сектор ПГС компонента III и V группы соответственно (см. фиг.3), а равномерно вращающийся подложкодержатель 19 последовательно и равномерно перемещает подложки 21 из одного сектора в другой. Для более полного разделения компонентов III и V групп между основными вводами, расположены дополнительные, в которые подают только транспортные газы (H2, N2 или их смесь). Скорость вращения подложкодержателя и концентрация МОС в ПГС выбирается такой, чтобы за время нахождения подложки в зоне сектора III группы на нее осаждался слой близкий к моноатомному (типично это 10 об./мин.). Изменяя скорость вращения подложкодержателя в диапазоне от 6 до 15 об./мин. можно регулировать скорость роста слоя. Легирующий компонент, в зависимости от желаемого типа проводимости выращиваемого слоя, подается в соответствующий сектор III или V зоны 27 и 29, соответственно. В реакторе процесс роста слоя идет непрерывно и во время роста все газовые потоки стационарны.
Для предотвращения неламинарного течения ПГС в зоне 13, верхний экран 11 находится при температуре, составляющей 0,6÷0,9 от уровня температуры сателлитов 20, что обеспечивается составом азотно-водородной смеси и объемом ее продувки в зоне 14, а также расстоянием между верхней поверхностью колпака 4 и поверхностью экрана 11.
Общий расход азотно-водородной смеси, подаваемой в зоны 27, 28, 29 составляет, типично 30 л/мин (внутренний диаметр верхнего колпака 4, образованный поверхностью 33 составляет 360 мм).
Расход азотно-водородной смеси в каждую из зон 27, 29, 28 пропорционален площади той части поверхности 33, которая обеспечивает течение ПГС в каждом из секторов III, V, Р (см. фиг.3). В рассматриваемом реакторе эти площади соотносятся как: 30:58:6×2. Соответственно поток ПГС по зонам составляет: для зоны 27-9,0 л/мин, для зоны 29-17,4 л/мин и для зон 28-3,6 л/мин.
На фиг.4 представлен поперечный разрез (схема) типичной эпитаксиальной структуры, полученной в вышеописанном реакторе. Эпитаксиальная структура предназначена для изготовления светодиодов (LED) зеленого цвета свечения.
В качестве исходных компонентов для процесса использовали:
(i) реагент III группы: триметилгаллий (ТМГ), триметилиндий (ТМИ), триметилалюминий (ТМА);
(ii) реагент V группы: аммиак (NH3);
(iii) легирующие компоненты: моносилан (SiH4) с объемной концентрацией в баллоне 10-3% и МОС Mg (бис(циклопентадиенил)магний).
В реактор помещают темплейты, а именно, сапфировые подложки со слоем GaN толщиной около 4000 нм, легированного кремнием до уровня 3,0·1018 см3. Проводят необходимые продувки. Затем подложки нагревают до 400°C и в реактор, в сектор V подают NH3 расходом 0.35 моль/мин.; нагрев продолжают до температуры 1050°C.
По достижении температуры 1050°C подачу аммиака увеличивают до 0.53 моль/мин., в сектор III реактора подают ТМГ расходом 3,0·10-4 моль/минуту и моносилан расходом 1,0·10-7 моль/минуту. Выращивают слой GaN в течение 3 минут 52 секунд, после чего подачу ТМГ и моносилана прекращают, а температуру снижают до 730°C.
Далее осуществляют рост слоя InGaN системы квантовых ям (КЯ), для чего подачу аммиака в сектор V реактора увеличивают до 0.63 моль/минуту, а в реактор, в сектор III, подают ТМГ расходом 0,375·10-4 моль/мин и ТМИ расходом 2,0·10-6 моль/мин в течение 1 мин.. Затем прекращают подачу ТМГ и ТМИ в реактор, а температуру повышают до 950°C. При этой температуре в течении 1 мин. 30 сек. проводят рост барьерного слоя GaN посредством подачи в реактор, в сектор III, ТМГ расходом 2,0·10-6 моль/мин, и аммиака в сектор V реактора расходом 0.58 моль/мин. После окончания роста барьерного слоя прекращают подачу в реактор ТМГ и температуру снова понижают до 730°C.
Далее осуществляют рост 2-го слоя InGaN системы КЯ, а затем и 2-го барьерного слоя GaN по указанной выше схеме. Таким образом выращивают по 5 слоев InGaN и GaN системы КЯ.
После окончания роста последнего барьерного слоя GaN, прекращают подачу в реактор ТМГ и повышают температуру до 1050°C. Далее выращивают 20-ти периодную сверхрешетку (СР), состоящую из последовательного чередования слоев GaN и AlGaN. Для этого в реактор, в сектор V, добавляют легирующий компонент (бис(циклопентадиенил)магний) расходом 3,2·10-7, расход аммиака оставляют величиной 0.58 моль/мин., в сектор III подают ТМГ расходом 1,2·10-4 моль/мин, и ТМА расходом 1,0·10-5 моль/мин.; через 48 секунд исключают подачу в сектор III реактора ТМА и через 36 сек. снова начинают подачу в сектор III реактора ТМА указанным выше расходом. Циклы подачи ТМА на 48 сек. и прекращения подачи ТМА на 36 сек. повторяют 20 раз, выращивая, таким образом, 20-ти периодную СР Al0.20Ga0.80N/GaN p-типа проводимости.
После 20-го цикла прекращают подачу ТМА в реактор, в сектор III подают легирующий компонент (бис(циклопентадиенил)магний) с расходом 3,2·10-7 и в течение 8 мин. выращивают слой GaN (т.о. получен слой GaN толщиной 210 нм с концентрацией носителей заряда p-типа на уровне 1,0·1018 см3). После этого подачу ТМГ и легирующего компонента в реактор прекращают и выключают нагрев, уменьшая при этом расход аммиака в сектор V реактора до величины 0,36 моль/мин. При достижении температуры 400°C прекращают подачу в него NH3. Реактор охлаждают, продувают азотом, и полученные структуры выгружают из реактора.
Предлагаемый способ позволяет выращивать ГЭС в промышленных реакторах с загрузкой от 6 до 60 подложек, при обеспечении высокого качества слоев.

Claims (7)

1. Способ получения эпитаксиального слоя бинарного полупроводникового материала на монокристаллической подложке посредством металлоорганического химического осаждения из газовой фазы (MOCVD), в котором используют:
(i) реактор с круглой относительно центральной вертикальной оси реакционной камерой;
(ii) горизонтально расположенный подложкодержатель, установленный в упомянутой реакционной камере с возможностью вращения относительно упомянутой оси;
(iii) круглый экран, установленный в упомянутой реакционной камере на расстоянии приблизительно 15÷40 миллиметров над упомянутым подложкодержателем и имеющий больший диаметр, нежели упомянутый подложкодержатель;
в котором
(а) поддерживают предварительно заданную температуру упомянутого подложкодержателя;
(б) равномерно вращают упомянутый подложкодержатель относительно упомянутой оси;
(в) по меньшей мере, два реакционных газа раздельно подают в различные радиальные секторы упомянутой реакционной камеры, при этом, по меньшей мере, один из упомянутых газов содержит металлоорганическое соединение (МОС), способное к разложению с образованием слоя атомов металла III или II группы, а, по меньшей мере, один другой из упомянутых газов содержит гидрид элемента V или VI группы соответственно, способный реагировать с атомами металла III или II группы в упомянутом слое соответственно;
(г) подачу упомянутых реакционных газов осуществляют в такой последовательности, чтобы упомянутый слой, получаемый из упомянутого реакционного газа, содержащего МОС элемента III или II группы, подвергать воздействию упомянутым реакционным газом, содержащим гидрид элемента V или VI группы соответственно;
(д) в секторы между потоками упомянутых реакционных газов подают транспортный газ для предотвращения смешивания упомянутых реакционных газов друг с другом;
(е) подачу в реакционную камеру реакционных газов и транспортного газа, упомянутых выше, осуществляют непрерывно в течение всего времени роста упомянутого слоя;
(ж) реакционные газы и транспортный газ, упомянутые выше, подают таким образом, чтобы обеспечить течение их в радиальном направлении внутри реакционной камеры с равной скоростью на одном диаметре во всех ее секторах;
(з) круговую скорость вращения подложкодержателя, концентрацию МОС в упомянутом реакционном газе и его (газа) расход подбирают таким образом, чтобы толщина упомянутого слоя, осаждаемого за один полный оборот подложкодержателя, составляла приблизительно 0,6÷1,0 моноатомного слоя;
(и) подачу реакционных газов и транспортного газа, упомянутых выше, осуществляют по существу горизонтально через группы отверстий диаметром менее 1 миллиметра, расположенных с поверхностной плотностью 5÷20 отверстий/см2, таким образом, чтобы перечисленные газы проходили над подложкодержателем в радиальном направлении, ламинарно, в режиме вытеснения, а толщина растущего слоя материала d была бы по существу равна произведению k·a·n, где:
k - действительное положительное число, характеризующее долю от моноатомного слоя, осаждающегося за один полный оборот подложкодержателя;
a - действительное положительное число, характеризующее параметр решетки выращиваемого материала;
n - целое положительное число, характеризующее число полных оборотов указанного подложкодержателя.
2. Способ по п.1, в котором температуру упомянутого экрана поддерживают в диапазоне от 0,6 до 0,9 от температуры подложкодержателя для предотвращения возникновения рециркуляции в указанной реакционной камере.
3. Способ по п.1, в котором упомянутый экран выполнен в виде конуса с углом между указанной центральной осью и поверхностью диска в диапазоне от 90° до 60°C.
4. Способ по п.1, в котором реакционные газы и транспортный газ подают в упомянутую реакционную камеру с периферии реактора и выводят через его центральную зону.
5. Способ по п.1, в котором реакционные газы и транспортный газ подают в упомянутую реакционную камеру из центральной зоны реактора, а выводят через его периферическую зону.
6. Способ по п.1, в котором одновременно с вращением подложкодержателя относительно упомянутой центральной вертикальной оси осуществляют вращение подложек, расположенных на нем.
7. Способ по п.1, в котором в один из секторов упомянутого реактора подают реакционный газ, содержащий, по меньшей мере, два соединения металла III или II группы периодической системы элементов, а в другой сектор упомянутого реактора подают реакционный газ, содержащий, по меньшей мере, один гидрид элемента, относящегося к V или VI группе соответственно.
RU2013138480/28A 2013-08-19 2013-08-19 Способ получения эпитаксиального слоя бинарного полупроводникового материала на монокристаллической подложке посредством металлоорганического химического осаждения из газовой фазы RU2548578C2 (ru)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013138480/28A RU2548578C2 (ru) 2013-08-19 2013-08-19 Способ получения эпитаксиального слоя бинарного полупроводникового материала на монокристаллической подложке посредством металлоорганического химического осаждения из газовой фазы
PCT/RU2014/000538 WO2015026265A1 (en) 2013-08-19 2014-07-21 Method of producing epitaxial layer of binary semiconductor material
EP14838188.2A EP2984678B1 (en) 2013-08-19 2014-07-21 Method of producing epitaxial layer of binary semiconductor material
CN201480031683.5A CN105493240B (zh) 2013-08-19 2014-07-21 产生二元半导体材料磊晶层的方法
TW104106067A TWI570262B (zh) 2013-08-19 2015-02-25 利用金屬－有機化學氣相沈積法於單晶基材上產生二元半導體材料的磊晶層之方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013138480/28A RU2548578C2 (ru) 2013-08-19 2013-08-19 Способ получения эпитаксиального слоя бинарного полупроводникового материала на монокристаллической подложке посредством металлоорганического химического осаждения из газовой фазы

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2013138480A RU2013138480A (ru) 2015-02-27
RU2548578C2 true RU2548578C2 (ru) 2015-04-20

Family

ID=52483949

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2013138480/28A RU2548578C2 (ru) 2013-08-19 2013-08-19 Способ получения эпитаксиального слоя бинарного полупроводникового материала на монокристаллической подложке посредством металлоорганического химического осаждения из газовой фазы

Country Status (5)

Country Link
EP (1) EP2984678B1 (ru)
CN (1) CN105493240B (ru)
RU (1) RU2548578C2 (ru)
TW (1) TWI570262B (ru)
WO (1) WO2015026265A1 (ru)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2658503C1 (ru) * 2017-06-14 2018-06-21 федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Северо-Кавказский федеральный университет" Способ низкотемпературной плазмоактивированной гетероэпитаксии наноразмерных пленок нитридов металлов третьей группы таблицы Д.И. Менделеева
WO2018143839A1 (ru) * 2017-02-02 2018-08-09 Всеволод Владимирович ЛУНДИН Способ подачи газов в реактор для выращивания эпитаксиальных структур на основе нитридов металлов iii группы и устройство для его осуществления
RU2824739C1 (ru) * 2024-03-29 2024-08-13 Акционерное Общество "Элма-Малахит" Реактор для получения эпитаксиального слоя бинарного полупроводникового материала на монокристаллической подложке посредством металлоорганического химического осаждения из газовой фазы

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109208071A (zh) * 2018-10-25 2019-01-15 绵阳市伯夏科技有限公司 灯珠加工用旋转盘式反应室
CN113088934A (zh) * 2020-12-14 2021-07-09 芯三代半导体科技(苏州)有限公司 旋转装置
CN113699509B (zh) * 2021-10-27 2022-02-01 苏州长光华芯光电技术股份有限公司 一种半导体生长设备及其工作方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10015371A1 (de) * 2000-03-28 2001-10-18 Huga Optotech Inc Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung epitaktischer Schichten mittels EGAS-Technik
RU2187172C1 (ru) * 2001-01-09 2002-08-10 Фонд поддержки науки и образования Способ получения эпитаксиального слоя полупроводника iii-нитрида на чужеродной подложке
RU2414549C2 (ru) * 2009-02-19 2011-03-20 Самсунг Лед Ко., Лтд. Способ выращивания слоя нитрида галлия и способ получения нитридного полупроводникового устройства
RU2462786C2 (ru) * 2005-02-28 2012-09-27 Зульцер Метко Аг Способ и установка для эпитаксиального выращивания полупроводников типа iii-v, устройство генерации низкотемпературной плазмы высокой плотности, эпитаксиальный слой нитрида металла, эпитаксиальная гетероструктура нитрида металла и полупроводник

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4976996A (en) * 1987-02-17 1990-12-11 Lam Research Corporation Chemical vapor deposition reactor and method of use thereof
JP2004014953A (ja) * 2002-06-10 2004-01-15 Tokyo Electron Ltd 処理装置および処理方法
US6818249B2 (en) * 2003-03-03 2004-11-16 Micron Technology, Inc. Reactors, systems with reaction chambers, and methods for depositing materials onto micro-device workpieces
US20100263588A1 (en) * 2009-04-15 2010-10-21 Gan Zhiyin Methods and apparatus for epitaxial growth of semiconductor materials
KR101884003B1 (ko) * 2011-03-22 2018-07-31 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 화학 기상 증착 챔버를 위한 라이너 조립체
CN103132140A (zh) * 2011-11-23 2013-06-05 甘志银 氢化物气相外延装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10015371A1 (de) * 2000-03-28 2001-10-18 Huga Optotech Inc Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung epitaktischer Schichten mittels EGAS-Technik
RU2187172C1 (ru) * 2001-01-09 2002-08-10 Фонд поддержки науки и образования Способ получения эпитаксиального слоя полупроводника iii-нитрида на чужеродной подложке
RU2462786C2 (ru) * 2005-02-28 2012-09-27 Зульцер Метко Аг Способ и установка для эпитаксиального выращивания полупроводников типа iii-v, устройство генерации низкотемпературной плазмы высокой плотности, эпитаксиальный слой нитрида металла, эпитаксиальная гетероструктура нитрида металла и полупроводник
RU2414549C2 (ru) * 2009-02-19 2011-03-20 Самсунг Лед Ко., Лтд. Способ выращивания слоя нитрида галлия и способ получения нитридного полупроводникового устройства

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018143839A1 (ru) * 2017-02-02 2018-08-09 Всеволод Владимирович ЛУНДИН Способ подачи газов в реактор для выращивания эпитаксиальных структур на основе нитридов металлов iii группы и устройство для его осуществления
RU2673515C2 (ru) * 2017-02-02 2018-11-27 Общество С Ограниченной Ответственностью "Монолюм" Способ подачи газов в реактор для выращивания эпитаксиальных структур на основе нитридов металлов iii группы и устройство для его осуществления
RU2658503C1 (ru) * 2017-06-14 2018-06-21 федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Северо-Кавказский федеральный университет" Способ низкотемпературной плазмоактивированной гетероэпитаксии наноразмерных пленок нитридов металлов третьей группы таблицы Д.И. Менделеева
RU2824739C1 (ru) * 2024-03-29 2024-08-13 Акционерное Общество "Элма-Малахит" Реактор для получения эпитаксиального слоя бинарного полупроводникового материала на монокристаллической подложке посредством металлоорганического химического осаждения из газовой фазы

Also Published As

Publication number Publication date
RU2013138480A (ru) 2015-02-27
EP2984678A4 (en) 2016-06-15
CN105493240A (zh) 2016-04-13
EP2984678A1 (en) 2016-02-17
CN105493240B (zh) 2017-04-12
TWI570262B (zh) 2017-02-11
TW201604307A (zh) 2016-02-01
WO2015026265A1 (en) 2015-02-26
EP2984678B1 (en) 2017-09-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2548578C2 (ru) Способ получения эпитаксиального слоя бинарного полупроводникового материала на монокристаллической подложке посредством металлоорганического химического осаждения из газовой фазы
US10192740B2 (en) High throughput semiconductor deposition system
US8318590B2 (en) Methods and systems for forming thin films
JP4840832B2 (ja) 気相成長装置、気相成長方法、および半導体素子の製造方法
KR20150034160A (ko) 필름 형성 장치 및 방법
US8785316B2 (en) Methods for forming semiconductor materials by atomic layer deposition using halide precursors
JP2011222592A (ja) 気相成長装置及び気相成長方法
JP7495882B2 (ja) マルチゾーンインジェクターブロックを備える化学蒸着装置
US9404182B2 (en) Multi-wafer reactor
US20100307418A1 (en) Vapor phase epitaxy apparatus of group iii nitride semiconductor
JP2008130916A (ja) 気相成長方法
RU2824739C1 (ru) Реактор для получения эпитаксиального слоя бинарного полупроводникового материала на монокристаллической подложке посредством металлоорганического химического осаждения из газовой фазы
CN101445955A (zh) 空间调制原子层化学气相淀积外延生长的装置及方法
KR101105629B1 (ko) 유기금속 화학 기상 증착에 의하여 기판상에 화합물을증착하는 방법
JP2011138895A (ja) 結晶の製造方法および発光素子の製造方法
JP2005303168A (ja) 気相成長装置
JPS59170000A (ja) 結晶成長装置
CN102925875A (zh) 用于薄膜生长的双模系统及其控制方法
Pitts et al. Flow modulation growth of III-V compound semiconductors using a multichamber OMVPE reactor
WO2017015277A1 (en) Multi-wafer reactor
TWM513885U (zh) 用於薄膜形成之裝置
JP2010067775A (ja) 気相成長方法および気相成長装置
Bedair Atomic layer epitaxy of GaAs and related compounds
JP2002124475A (ja) 気相エピタキシャル成長方法及びその装置
JPH0691026B2 (ja) 半導体の製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
HE9A Changing address for correspondence with an applicant