SE2030227A1 - Anordning och förfarande för att åstadkomma homogen tillväxt och dopning hos halvledarwafer med diameter större än 100 mm - Google Patents
Anordning och förfarande för att åstadkomma homogen tillväxt och dopning hos halvledarwafer med diameter större än 100 mmInfo
- Publication number
- SE2030227A1 SE2030227A1 SE2030227A SE2030227A SE2030227A1 SE 2030227 A1 SE2030227 A1 SE 2030227A1 SE 2030227 A SE2030227 A SE 2030227A SE 2030227 A SE2030227 A SE 2030227A SE 2030227 A1 SE2030227 A1 SE 2030227A1
- Authority
- SE
- Sweden
- Prior art keywords
- gas
- growth chamber
- channels
- doping
- wafer
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 31
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 23
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 title claims description 39
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 157
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 claims description 5
- 239000002243 precursor Substances 0.000 claims description 5
- 238000003780 insertion Methods 0.000 claims description 2
- 230000037431 insertion Effects 0.000 claims description 2
- 238000012258 culturing Methods 0.000 abstract 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 abstract 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 6
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical group N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N Gallium nitride Chemical compound [Ga]#N JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000012159 carrier gas Substances 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 3
- XCZXGTMEAKBVPV-UHFFFAOYSA-N trimethylgallium Chemical compound C[Ga](C)C XCZXGTMEAKBVPV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910002601 GaN Inorganic materials 0.000 description 2
- ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N Propane Chemical compound CCC ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N Silane Chemical compound [SiH4] BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910002704 AlGaN Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910017083 AlN Inorganic materials 0.000 description 1
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- -1 CgHg Chemical compound 0.000 description 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000005587 bubbling Effects 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 229910001873 dinitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000407 epitaxy Methods 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- 239000003779 heat-resistant material Substances 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 1
- 229910000069 nitrogen hydride Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003071 parasitic effect Effects 0.000 description 1
- 239000001294 propane Substances 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 229910000077 silane Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011343 solid material Substances 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- 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
- C23C16/45563—Gas nozzles
- C23C16/45574—Nozzles for more than one gas
-
- 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
- C23C16/4412—Details relating to the exhausts, e.g. pumps, filters, scrubbers, particle traps
-
- 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
-
- 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
- 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
- C23C16/52—Controlling or regulating the coating process
-
- 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
- H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
- H01L21/02225—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer
- H01L21/0226—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process
- H01L21/02263—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase
- H01L21/02271—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase deposition by decomposition or reaction of gaseous or vapour phase compounds, i.e. chemical vapour deposition
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
Abstract
Anordning för att åstadkomma homogen tjocklekstillväxt och dopning hos en halvledarwafer (2) med diameter större än 100 mm under odling vid förhöjd temperatur i en tillväxtkammare inrättad i ett reaktorhölje innefattande en tillväxtkammare (14) med en wafer (2) på en roterande susceptor (3), där tillväxtkammaren (14) har en inloppsledning (17) för tillförsel av processgaser och en utlopp sledning (18) för utsläpp av ej förbrukade processgaser för att skapa ett processgasflöde över halvledarwafern (2), en injektor (4) vid slutet av inlopp sledningen (17) där denna mynnar ut i tillväxtkammaren (14), injektorn (4) är uppdelad i åtminstone 3 gaskanaler med en första gaskanal B och vid vardera sidan av denna en andra gaskanal A och en tredje gaskanal C, och där storleksordningen hos gasflödet i gaskanalen B och gaskoncentrationer i gaskanalen B är anordnade att styras oberoende av gasflöden och gaskoncentrationer i gaskanalerna A och C.
Description
Anordning och förfarande för att åstadkomma homogen tillväxt och dopning hos halvledarWafer med diameter större än 100 mm TEKNISKT OMRÅDE[0001 ] Den föreliggande uppfinningen hänför sig till en anordning och ett förfarande somvid tillväxt av en större Wafer av ett halvledarrnaterial i en tillväxtkammare under hög temperatur tillser att tjocklek och dopning utbildas homogent över hela Waferns yta.
TEKNIKENS STÃNDPUNKT 2. 2. id="p-2" id="p-2" id="p-2" id="p-2" id="p-2" id="p-2" id="p-2" id="p-2" id="p-2" id="p-2" id="p-2" id="p-2" id="p-2" id="p-2" id="p-2" id="p-2" id="p-2" id="p-2"
id="p-2"
[0002] Vid tillverkning av halvledarmaterial genom gasfasepitaxi (eng; Chemical VapourDeposition, CVD) är det viktigt att materialet får homogena egenskaper. De erhållnaegenskaperna är beroende av olika förhållanden under tillverkningsprocessen, ofta kallad odlingen eller tillväxten (eng. growth) av materialet. 3. 3. id="p-3" id="p-3" id="p-3" id="p-3" id="p-3" id="p-3" id="p-3" id="p-3" id="p-3" id="p-3" id="p-3" id="p-3" id="p-3" id="p-3" id="p-3" id="p-3" id="p-3" id="p-3"
id="p-3"
[0003] En Wafer odlad medelst CVD är vanligen anordnad på en basplatta (susceptor)tillverkad av ett fast material, exempelvis grafit, varvid basplattan vanligen roteras i enreaktorkammare. Tillväxten sker vid en förhöjd temperatur i en tillväxtkammare. Vid till-växt av större Wafers, där diametem hos Wafem är större än l00 mm, är det vanligt före-kommande att tj ockleken hos det resulterande epitaxiella lagret i Wafern varierar i radiellled ut från centrum av Wafem. Vidare varierar dopningen i radiell led ut från centrum av Wafem. 4. 4. id="p-4" id="p-4" id="p-4" id="p-4" id="p-4" id="p-4" id="p-4" id="p-4" id="p-4" id="p-4" id="p-4" id="p-4" id="p-4" id="p-4" id="p-4" id="p-4" id="p-4" id="p-4"
id="p-4"
[0004] Gaser, inklusive de gaser som innehåller de grundämnen som behövs för till-växten, dvs. för skapandet av den kristallstruktur som eftersträvas i Waferns halvledar-material, släpps in i kammaren på ett kontrollerat sätt via en injektor. Som nämnts roterasWafem vanligen under tillväxten för att därigenom jämna ut skillnader i grad av tillväxtmellan olika partier av Wafem. Tillväxten är t.ex. vanligtvis lägre nedströms gasflödet överWaferns yta. Tjocklek och dopning under odlingen varierar härigenom i radiell led p. g.a. attWafern roteras. Detta är en olägenhet som är svår att hantera. Dessutom varierar intedopningsgrad och tjocklek analogt med varandra. Tj ocklekstillväxten och dopningen under odling är funktioner av gaskoncentrationer, temperatur, gasflödets hastighet, osv. . . id="p-5" id="p-5" id="p-5" id="p-5" id="p-5" id="p-5" id="p-5" id="p-5" id="p-5" id="p-5" id="p-5" id="p-5" id="p-5" id="p-5" id="p-5" id="p-5" id="p-5" id="p-5"
id="p-5"
[0005] Patentskriften 20130098455 förutsätts utgöra känd teknik inom området. I dennaskrift nämns något om problemet med att åstadkomma uniform tjocklek över en Grupp-lll nitrid film under tillväxt, där denna film kan utgöras av halvledarmaterial som GaN, AlN och AlGaN. I nämnda skrift föreslås lösningen bygga på att använda flera injektorer till entillväXtkammare från mer än en sidovägg hos tillväXtkammaren. Det är inte sannolikt attnämnda åtgärder samtidigt både löser problemen med varierande tjocklek och med dopning hos filmen.
BESKRIVNING AV UPPFINNINGEN 6. 6. id="p-6" id="p-6" id="p-6" id="p-6" id="p-6" id="p-6" id="p-6" id="p-6" id="p-6" id="p-6" id="p-6" id="p-6" id="p-6" id="p-6" id="p-6" id="p-6" id="p-6" id="p-6"
id="p-6"
[0006] Enligt en aspekt av uppfinningen utgörs denna av en anordning för att åstad-komma homogen tillväxt och dopning hos en halvledarWafer med diameter större än 100mm under odling vid förhöjd temperatur i en tillväXtkammare inrättad i ett reaktorhölje,där anordningen har en tillväXtkammare som har en port för att medge insättning avåtminstone en Wafer på en roterande susceptor i tillväXtkammaren och för uttag av Wafernur denna, där tillväXtkammaren vidare har en inloppsledning för tillförsel av processgaseroch en utloppsledning för utsläpp av ej förbrukade processgaser för att skapa ett process-gasflöde över halvledarWafern mellan nämnda ledningar. Vidare är anordningen vid slutetav inloppsledningen där denna mynnar ut i tillväXtkammaren försedd med en injektor för skapande av en laminär strömning av processgaserna i tillväxtkammaren. 7. 7. id="p-7" id="p-7" id="p-7" id="p-7" id="p-7" id="p-7" id="p-7" id="p-7" id="p-7" id="p-7" id="p-7" id="p-7" id="p-7" id="p-7" id="p-7" id="p-7" id="p-7" id="p-7"
id="p-7"
[0007] Injektom är uppdelad i åtminstone 3 gaskanaler med en första gaskanal B och vid vardera sidan av denna en andra gaskanal A och en tredje gaskanal C. 8. 8. id="p-8" id="p-8" id="p-8" id="p-8" id="p-8" id="p-8" id="p-8" id="p-8" id="p-8" id="p-8" id="p-8" id="p-8" id="p-8" id="p-8" id="p-8" id="p-8" id="p-8" id="p-8"
id="p-8"
[0008] Gaskanalema A och C har samma tvärsnittsarea och vanligtvis vid odling av en Wafer samma gasflöde och gaskoncentrationer. 9. 9. id="p-9" id="p-9" id="p-9" id="p-9" id="p-9" id="p-9" id="p-9" id="p-9" id="p-9" id="p-9" id="p-9" id="p-9" id="p-9" id="p-9" id="p-9" id="p-9" id="p-9" id="p-9"
id="p-9"
[0009] Storleksordningen hos gasflödet i gaskanalen B och gaskoncentrationer igaskanalen B är anordnade att styras oberoende av gasflöden och gaskoncentrationer igaskanalema A och C. Gasflöden och gaskoncentrationer i gaskanalerna A och C ärvanligtvis satta till samma värden men kan naturligtvis även styras separat med olika värden på flöden och koncentrationer av gaskomponenter. [001 0] De tre gaskanalema A, B och C är förlagda i samma plan. [001 1 ] Gaskanalema A, B och C är anordnade att löpa parallellt med varandra. [001 2] Vid analys av tidigare odlingar av aktuell typ av halvledarWafer fastställs atttj ockleken och dopningen varierar på ett klarlagt sätt radiellt över Wafems yta. Genom kännedom om att tj ockleken är för låg vid kanten av Wafem ökas koncentrationen av de gaser som innehåller de grundämnen som behövs för tillväxten i gaskanalerna A och C,dvs. i sidokanalema, varigenom tillväxthastigheten förhöjs i de radiellt yttre on1rådena avWafem. Har avses att gaskoncentrationen av aktiva gaser (precursors) ökas i förhållande tillmotsvarande aktiva gasers koncentration i mittenkanalen B. Härigenom växer tj ocklekenhos Wafern snabbare i kantnära områden av Wafern vid användning av anordningen enligtuppfinningen jämfört med användning av en injektor enligt känd teknik, där gasflödeintroduceras till tillväxtkammaren med endast en gaskanal eller med gaskanaler där flöden och koncentrationer hos processgasen ej kan varieras via separerade gaskanaler. [001 3] När det vid tidigare odlingar är känt att dopningen är för låg vid kanten av Wafern,dvs. Wafems ytterorr1råden, ökas koncentrationen av gaser som innehåller grundämnen somleder till dopning i gaskanalerna A och C, dvs. i sidokanalema, varigenom dopningenförhöjs i de radiellt yttre områdena av Wafem. Här avses att gaskoncentrationen avdopgaser ökas i förhållande till motsvarande dopgasers koncentration i mittenkanalen B.Härigenom ökas dopningen hos Wafern snabbare i kantnära områden av Wafem vidanvändning av anordningen enligt uppfinningen jämfört med användning av en injektorenligt känd teknik, där gasflöde introduceras till tillväxtkammaren med endast en gaskanaleller med gaskanaler där flöden och koncentrationer av gaskomponenter hos processgasen ej kan varieras via separerade gaskanaler. [001 4] Den medelst användning av anordningen enligt uppfinningen påverkade arean hosWafem regleras genom en förändring av relationen mellan gasflödet i gaskanalen B och gasflödet i gaskanalerna A och C. Om gasflödet i sidokanalema A och C ökas i förhållandetill gasflödet i den centrala gaskanalen B, så påverkas en vidare del av det radiellt sett yttre området av Wafern, dvs. längs den cirkulära kanten av Wafem. [001 5] Den enligt uppfinningen beskrivna lösningen är avsedd att användas vid odling avhalvledare med stort bandgap (Wide Band Gap), exempelvis kiselkarbid (SiC) och olikatyper av nitrider, såsom galliumnitrid (GaN), men lösningen är generell och kan lika väl användas vid odling av Wafers av andra typer. [001 6] Den enligt uppfinningen använda reaktorn är en så kallad "hot Wall reactor", menäven i detta fall är lösningen enligt uppfinningen generell och kan användas vid andra slagav reaktorer. Som exempel kan anges att även kallväggsreaktorer uppvisar samma problem som de vilka löses enligt uppfinningen. De aktuella temperaturema i reaktorer som används i uppfinningen spänner över intervaller från 700 °C till 1800 °C. Det lägre temperaturornrådet av detta intervall utnyttjas vid odling av nitrider. [001 7] Gaser som används som bärgaser i reaktorer enligt uppfinningen är vätgas ochkvävgas. Dessa gaser har höga flöden och transporterar de aktiva gaser (eng. precursors)som nyttjas för odlingen av en specifik halvledare med hög hastighet genom reaktom.Bärgasema har en viss inverkan i de kemiska reaktioner som äger rum i reaktom, men deingår inte i de halvledarskikt som odlas. De aktiva gaserna är vid odling av kiselkarbidexempelvis propan, CgHg, och silan, SiH4. Vid odling av galliumnitrid är det ammoniak,NH3, och trimetylgallium (TMG) som utgör "precursors". TMG är en vätska som trans-porteras med hjälp av gasflödet genom reaktom genom att en del av detta gasflöde bubblarigenom vätskan. I föreliggande skrift används begreppet processgas som en sammanfatt-ande benämning på de gaser som flödar genom reaktorn, dvs. bärgas och aktiva gaser (precursors). [001 8] lprincip är det samma gasblandning i de olika gaskanalema A, B, C enligtuppfinningen, men gaserna i de olika gaskanalema A, B, C kan ha olika koncentrationer avde gaser som utgör gasblandningen i respektive gaskanal. Det är en grundläggande ideenligt uppfinningen att gaskoncentrationer i olika gaskanaler kan varieras. Som nämnts geren högre koncentration av dopgas i ytterkanalema A och C en högre dopning i Wafems perifera område. [001 9] Det relativa gasflödet mellan olika gaskanalerna A, B, C kan även detta varieras.Om mer gas flödas genom sidokanalerna A och C i relation till gasflödet i mittenkanalenB, så kommer en större del av Wafem att påverkas av det specifika gasflöde och dengasblandning som härrör från sidokanalerna. Påverkan sker därvid alltid från kanten men sträcker sig i sådant fall närmare centrum av Wafern. . . id="p-20" id="p-20" id="p-20" id="p-20" id="p-20" id="p-20" id="p-20" id="p-20" id="p-20" id="p-20" id="p-20" id="p-20" id="p-20" id="p-20" id="p-20" id="p-20" id="p-20" id="p-20"
id="p-20"
[0020] Det kan också framhållas här att runt sj älva tillväXtkammaren spolas med enspolgas, en inert gas i samband med processen, för att restprodukter som finns i gasfas ska spolas bort och inte förorsaka parasitära depositioner.
FIGURBESKRIVNINGFigur l visar schematiskt en principskiss över anordningen enligt uppfinningsaspekten där tre gaskanaler visas i en inj ektor i anslutning till en odling av en halvledarWafer.
Figur 2 illustrerar i en perspektivvy anordningen enligt figur l där gaskanalema visas meden viss öppningsvinkel in mot halvledarwafem.
Figur 3 visar ett exempel på en reaktor av den typ som används enligt uppfinningen.
BESKRIVNING Av UTFöRANDEN[0021 ] I det följ ande beskrivs ett antal utföranden av uppfinningen med stöd av debilagda ritningarna. Ritningarna visar endast schematiskt principen för anordningen och gör ej anspråk på att skalenligt visa några proportioner mellan olika element av denna. 22. 22. id="p-22" id="p-22" id="p-22" id="p-22" id="p-22" id="p-22" id="p-22" id="p-22" id="p-22" id="p-22" id="p-22" id="p-22" id="p-22" id="p-22" id="p-22" id="p-22" id="p-22" id="p-22"
id="p-22"
[0022] Här redovisas ett utförande av en anordning enligt uppfinningen. Genom attanpassa de element som visas i det här redovisade utförandet till andra designer av reaktorer kan principen för uppfinningen överföras till dessa. 23. 23. id="p-23" id="p-23" id="p-23" id="p-23" id="p-23" id="p-23" id="p-23" id="p-23" id="p-23" id="p-23" id="p-23" id="p-23" id="p-23" id="p-23" id="p-23" id="p-23" id="p-23" id="p-23"
id="p-23"
[0023] Anordningen enligt uppfinningen är visad, mycket schematiskt, inuti en reaktorl0 i figur 3, där reaktom är gestaltad med ett cylinderformat hölje utformat med en reaktor-botten ll, lock l2 och cylindrisk vägg l3. En reaktor enligt figur 3 är vanligen utförd irostfritt stål. Figuren visar ett tvärsnitt genom reaktorn l0, varigenom öppet framkommerinuti denna en tillväXtkammare l4 öppnad i ett längsgående tvärsnitt. Tillväxtkammaren ärtillverkad i ett mycket värmetåligt material. TillväXtkammaren l4 ses här med en botten loch en övre vägg l6. En susceptor 3 visas nedsänkt i tillväXtkammarens botten l, där denär roterbart anordnad i samma plan som denna. Reaktom l0 har en port för tillförsel avprocessgaser, vilka förs in till tillväXtkammaren l4 via en inloppsledning l7 som vid sittutlopp till tillväXtkammaren l4 har en injektor 4, där processgaserna symboliseras med enpil i injektorn 4. Vidare har reaktom l0 en port för utförsel av icke förbrukade process-gaser, där dessa leds ut via en utloppsledning 18 från tillväXtkammaren l4. I dennautloppsledning 18 är detta flöde av icke förbrukade processgaser visat medelst en pil inuti utloppsledningen 18. 24. 24. id="p-24" id="p-24" id="p-24" id="p-24" id="p-24" id="p-24" id="p-24" id="p-24" id="p-24" id="p-24" id="p-24" id="p-24" id="p-24" id="p-24" id="p-24" id="p-24" id="p-24" id="p-24"
id="p-24"
[0024] Figur l återger en botten l i en tillväXtkammare l4 för odling av halvledarWafers.I det följande anges en halvledarWafer helt kort som enbart med uttrycket Wafer. En Waferbetecknad med 2 är i figuren visad anordnad på en susceptor som roteras, varigenomWafem 2 kommer att rotera i tillväXtkammaren l4. Susceptom 3 är i figuren l helt täckt avWafem 2. I anslutning till ett inlopp till tillväXtkammaren l4 är injektorn 4 för processgaser inrättad. Injektorn 4 matar in de processgaser som krävs för avsedd odling till tillväXtkammaren 14. De gaser som utgör del av processgasflödet är av desamma som enligt känd teknik vid odling av specifik halvledare. . . id="p-25" id="p-25" id="p-25" id="p-25" id="p-25" id="p-25" id="p-25" id="p-25" id="p-25" id="p-25" id="p-25" id="p-25" id="p-25" id="p-25" id="p-25" id="p-25" id="p-25" id="p-25"
id="p-25"
[0025] Injektorn 4 är enligt uppfinningen uppdelad i åtminstone 3 gaskanaler, härbenämnda gaskanalerna A, B och C. B är en mittre gaskanal som har huvudsakligagasflödet in till tillväXtkammaren l4. Vid vardera sidan av den mittre gaskanalen B ärsidogaskanaler A resp. C inrättade. Sidogaskanalema A och C är riktade mot Wafems 2perifera delar och levererar processgaser i ett flöde över Wafem. Eftersom Wafem 2 äranordnad roterande är gasflödet över Waferns perifera delar likforrnigt fördelad över dessa.Pilen 5 visar schematiskt gasflöden från injektom 4 in över tillväxtkammaren l4 i riktning mot den roterande Wafem 2. 26. 26. id="p-26" id="p-26" id="p-26" id="p-26" id="p-26" id="p-26" id="p-26" id="p-26" id="p-26" id="p-26" id="p-26" id="p-26" id="p-26" id="p-26" id="p-26" id="p-26" id="p-26" id="p-26"
id="p-26"
[0026] Så som visas i figur 2 är gaskanalerna A, B och C försedda med öppningsvinklarot, ß, y mot utloppet hos injektorn 4. Injektoms 4 munstycken levererar ett laminärt flöde avprocessgaser till tillväXtkammaren l4. Öppningsvinklama i de olika gaskanalema A, B ochC är valda så att de inte påverkar det laminära flödet ut från injektom. Lämpligaöppningsvinklar ot, ß, y är i intervallet 5 - 30 grader, företrädesvis 10 - 30 grader. Maximalvinkel beror bland annat på gasflöde, temperatur och gas. Öppningsvinkeln kan välj as mindre än 10 grader om det är fördelaktigt av tillverkningstekniska skäl. [002 7] Öppningsvinklama i de yttre gaskanalerna A och C är företrädesvis mindre än öppningsvinkeln i den mittre gaskanalen B
Claims (10)
1. Anordning för att åstadkomma homogen tj ocklekstillväxt och dopning hos enhalvledarwafer (2) med diameter större än 100 mm under odling vid förhöjd temperatur i entillväXtkammare inrättad i ett reaktorhölje, där anordningen (1) innefattar: - en tillväXtkammare (14) som har en port för att medge insättning av åtminstone en Wafer (2)på en roterande susceptor (3) i tillväxtkammaren och för uttag av Wafem (2) ur denna, dartillväXtkammaren (14) vidare har en inloppsledning (17) för tillförsel av processgaser och enutloppsledning (18) för utsläpp av ej förbrukade processgaser för att skapa ett processgasflödeöver halvledarwafern (2) mellan nämnda ledningar, kännetecknad av att: - en injektor (4) för skapande av en laminär strömning av processgasema i tillväXtkammarenär anordnad vid slutet av inloppsledningen (17) där denna mynnar ut i tillväXtkammaren (14),- injektorn (4) är uppdelad i åtminstone 3 gaskanaler med en första gaskanal B och vidvardera sidan av denna en andra gaskanal A och en tredje gaskanal C, - storleksordningen hos gasflödet i gaskanalen B och gaskoncentrationer i gaskanalen B är anordnade att styras oberoende av gasflöden och gaskoncentrationer i gaskanalerna A och C.
2. Anordningen enligt patentkrav 1, där gaskanalerna A och C har samma tvärsnittsarea och vid odling av en Wafer samma gasflöde och gaskoncentrationer,
3. Anordningen enligt patentkrav 1, där de tre gaskanalerna A, B och C är förlagda i samma plan.
4. Anordningen enligt patentkrav 1, där gaskanalerna A, B och C är anordnade att löpa parallellt med varandra.
5. Anordningen enligt patentkrav 1, där gaskanalen B har en öppningsvinkel i intervallet 5 -30 grader och - där gaskanalerna A och C har öppningsvinklar i intervallet 5 - 30 grader.
6. Anordningen enligt patentkrav 1, där gaskanalen B har en öppningsvinkel i intervallet 10 -30 grader och - där gaskanalema A och C har öppningsvinklar i intervallet 10 - 30 grader.
7. Anordningen enligt patentkrav 5, där öppningsvinklarna för de yttre gaskanalema A och C (ot, y) är företrädesvis mindre än öppningsvinkeln (ß) för den mittre gaskanalen B.
8. Förfarande enligt patentkrav l, för att åstadkomma homogen tj ocklekstillväXt hos enhalvledarWafer med diameter större än 100 mm under odling vid förhöjd temperatur i entillväXtkammare inrättad i ett reaktorhölje, kännetecknat av steget: - koncentrationen av aktiva gaser (precursors) ökas i sidokanalerna (A, C) i relation tillkoncentrationen av aktiva gaser i mittenkanalen (B) för att åstadkomma ökad tjocklekstillväXt hos Wafem (2) i dennas perifera områden.
9. Förfarande enligt patentkrav l, för att åstadkomma homogen dopning hos enhalvledarWafer med diameter större än 100 mm under odling vid förhöjd temperatur i entillväxtkammare inrättad i ett reaktorhölje, kännetecknat av steget: - koncentrationen av dopgaser ökas i sidokanalema (A, C) i relation till koncentrationen avdopgaser i mittenkanalen (B) för att åstadkomma ökad dopning av Wafern (2) i dennas perifera områden.
10. Förfarande enligt patentkrav 8 eller 9, vidare kännetecknat av steget:- en radiellt sett vidare del av Wafems yttre områden påverkas av gasflödet via sidokanalema(A och C) genom en ökning av gasflödet i sidokanalema (A och C) i förhållande till gasflödet i den mittre gaskanalen (B).
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SE2030227A SE544378C2 (sv) | 2020-07-13 | 2020-07-13 | Anordning och förfarande för att åstadkomma homogen tillväxt och dopning hos halvledarwafer med diameter större än 100 mm |
| EP21843549.3A EP4179128A1 (en) | 2020-07-13 | 2021-07-10 | Device and method to achieve homogeneous growth and doping of semiconductor wafers with a diameter greater than 100 mm |
| PCT/SE2021/050719 WO2022015225A1 (en) | 2020-07-13 | 2021-07-10 | Device and method to achieve homogeneous growth and doping of semiconductor wafers with a diameter greater than 100 mm |
| KR1020237004495A KR20230038514A (ko) | 2020-07-13 | 2021-07-10 | 100 mm보다 큰 직경을 가지는 반도체 웨이퍼에서의 균질 성장 및 도핑을 달성하기 위한 디바이스 및 방법 |
| US18/015,058 US20230257876A1 (en) | 2020-07-13 | 2021-07-10 | Device and method to achieve homogeneous growth and doping of semiconductor wafers with a diameter greater than 100 mm |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SE2030227A SE544378C2 (sv) | 2020-07-13 | 2020-07-13 | Anordning och förfarande för att åstadkomma homogen tillväxt och dopning hos halvledarwafer med diameter större än 100 mm |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| SE2030227A1 true SE2030227A1 (sv) | 2022-01-14 |
| SE544378C2 SE544378C2 (sv) | 2022-04-26 |
Family
ID=79555773
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SE2030227A SE544378C2 (sv) | 2020-07-13 | 2020-07-13 | Anordning och förfarande för att åstadkomma homogen tillväxt och dopning hos halvledarwafer med diameter större än 100 mm |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20230257876A1 (sv) |
| EP (1) | EP4179128A1 (sv) |
| KR (1) | KR20230038514A (sv) |
| SE (1) | SE544378C2 (sv) |
| WO (1) | WO2022015225A1 (sv) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115341194B (zh) * | 2022-07-05 | 2024-02-23 | 华灿光电(苏州）有限公司 | 提高微型发光二极管发光一致性的生长方法 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20020173164A1 (en) * | 2000-07-25 | 2002-11-21 | International Business Machines Corporation | Multideposition SACVD reactor |
| WO2004109761A2 (en) * | 2003-05-30 | 2004-12-16 | Aviza Technology Inc. | Gas distribution system |
| US20080314311A1 (en) * | 2007-06-24 | 2008-12-25 | Burrows Brian H | Hvpe showerhead design |
| US20160068956A1 (en) * | 2014-09-05 | 2016-03-10 | Applied Materials, Inc. | Inject insert for epi chamber |
| US20170011904A1 (en) * | 2015-07-07 | 2017-01-12 | Namjin Cho | Film forming apparatus having an injector |
-
2020
- 2020-07-13 SE SE2030227A patent/SE544378C2/sv unknown
-
2021
- 2021-07-10 WO PCT/SE2021/050719 patent/WO2022015225A1/en unknown
- 2021-07-10 KR KR1020237004495A patent/KR20230038514A/ko unknown
- 2021-07-10 US US18/015,058 patent/US20230257876A1/en active Pending
- 2021-07-10 EP EP21843549.3A patent/EP4179128A1/en active Pending
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20020173164A1 (en) * | 2000-07-25 | 2002-11-21 | International Business Machines Corporation | Multideposition SACVD reactor |
| WO2004109761A2 (en) * | 2003-05-30 | 2004-12-16 | Aviza Technology Inc. | Gas distribution system |
| US20080314311A1 (en) * | 2007-06-24 | 2008-12-25 | Burrows Brian H | Hvpe showerhead design |
| US20160068956A1 (en) * | 2014-09-05 | 2016-03-10 | Applied Materials, Inc. | Inject insert for epi chamber |
| US20170011904A1 (en) * | 2015-07-07 | 2017-01-12 | Namjin Cho | Film forming apparatus having an injector |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| SE544378C2 (sv) | 2022-04-26 |
| KR20230038514A (ko) | 2023-03-20 |
| WO2022015225A1 (en) | 2022-01-20 |
| EP4179128A1 (en) | 2023-05-17 |
| US20230257876A1 (en) | 2023-08-17 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8152923B2 (en) | Gas treatment systems | |
| JP4958798B2 (ja) | 化学気相成長リアクタ及び化学気相成長法 | |
| US9624603B2 (en) | Vapor phase growth apparatus having shower plate with multi gas flow passages and vapor phase growth method using the same | |
| CN100582298C (zh) | 利用其之一被预处理的两处理气体来沉积半导体层的方法和设备 | |
| US4907534A (en) | Gas distributor for OMVPE Growth | |
| EP0502209A1 (en) | Method and apparatus for growing compound semiconductor crystals | |
| US20040060518A1 (en) | Apparatus for inverted multi-wafer MOCVD fabrication | |
| US20110073039A1 (en) | Semiconductor deposition system and method | |
| JP6370630B2 (ja) | 気相成長装置および気相成長方法 | |
| US8882911B2 (en) | Apparatus for manufacturing silicon carbide single crystal | |
| JP2008016609A (ja) | 有機金属気相成長装置 | |
| KR20200128658A (ko) | 그래핀 트랜지스터 및 디바이스를 제조하는 방법 | |
| EP2975157A1 (en) | Gas flow flange for a rotating disk reactor for chemical vapor deposition | |
| SE2030227A1 (sv) | Anordning och förfarande för att åstadkomma homogen tillväxt och dopning hos halvledarwafer med diameter större än 100 mm | |
| TWI472645B (zh) | 具有進氣擋板之有機金屬化學氣相沉積進氣擴散系統 | |
| KR20100132442A (ko) | Ⅲ족 질화물 반도체의 기상 성장 장치 | |
| US11692266B2 (en) | SiC chemical vapor deposition apparatus | |
| US20120247392A1 (en) | Multichamber thin-film deposition apparatus and gas-exhausting module | |
| JP2023001766A (ja) | Ｉｉｉ族化合物半導体結晶の製造装置 | |
| KR950014604B1 (ko) | 반도체의 제조방법 | |
| KR101882327B1 (ko) | 증착 장치 및 증착 방법 | |
| JPH02311A (ja) | 半導体製造装置 | |
| TW201250055A (en) | Chemical vapor deposition device | |
| KR20070019802A (ko) | 가스 분사 노즐을 구비한 매엽식 기판 처리 장치 | |
| JPS6273620A (ja) | 気相成長方法 |