SE2130122A1 - Förfarande för användning av katalysator vid odling av halvledare innehållande N- och P-atomer komna från NH3 och PH3 och anordning för förfarandet. - Google Patents
Förfarande för användning av katalysator vid odling av halvledare innehållande N- och P-atomer komna från NH3 och PH3 och anordning för förfarandet.Info
- Publication number
- SE2130122A1 SE2130122A1 SE2130122A SE2130122A SE2130122A1 SE 2130122 A1 SE2130122 A1 SE 2130122A1 SE 2130122 A SE2130122 A SE 2130122A SE 2130122 A SE2130122 A SE 2130122A SE 2130122 A1 SE2130122 A1 SE 2130122A1
- Authority
- SE
- Sweden
- Prior art keywords
- catalyst
- injector
- ammonia
- gas
- rods
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 71
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 23
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 title claims description 56
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 title description 5
- 125000004433 nitrogen atom Chemical group N* 0.000 title description 4
- 125000004437 phosphorous atom Chemical group 0.000 title description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 79
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 72
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 claims abstract description 27
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 16
- XYFCBTPGUUZFHI-UHFFFAOYSA-N Phosphine Chemical compound P XYFCBTPGUUZFHI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 9
- 239000003863 metallic catalyst Substances 0.000 claims abstract description 3
- RBFQJDQYXXHULB-UHFFFAOYSA-N arsane Chemical compound [AsH3] RBFQJDQYXXHULB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract 2
- KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N Palladium Chemical compound [Pd] KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims 2
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 claims 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 claims 1
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 abstract description 12
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 description 17
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 5
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N Gallium nitride Chemical compound [Ga]#N JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 229910002601 GaN Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 3
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 3
- 238000000407 epitaxy Methods 0.000 description 3
- 229910000069 nitrogen hydride Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910000073 phosphorus hydride Inorganic materials 0.000 description 3
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 2
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 2
- PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M copper(1+);methylsulfanylmethane;bromide Chemical compound Br[Cu].CSC PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 229910002704 AlGaN Inorganic materials 0.000 description 1
- PIGFYZPCRLYGLF-UHFFFAOYSA-N Aluminum nitride Chemical compound [Al]#N PIGFYZPCRLYGLF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000004429 atom Chemical group 0.000 description 1
- 238000010923 batch production Methods 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 1
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 125000004435 hydrogen atom Chemical group [H]* 0.000 description 1
- 238000011835 investigation Methods 0.000 description 1
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 1
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 1
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 1
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- 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
- C30B29/403—AIII-nitrides
-
- 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
- C23C16/303—Nitrides
-
- 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
-
- 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
- C30B25/14—Feed and outlet means for the gases; Modifying the flow of the reactive gases
-
- 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
- H01L21/02521—Materials
- H01L21/02538—Group 13/15 materials
- H01L21/02543—Phosphides
-
- 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
- H01L21/02546—Arsenides
-
- 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
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Catalysts (AREA)
Abstract
SAMMANFATTNINGEtt halvledarmaterial av nitridtyp vid en gasfasepitaxiell process i en tillväxtkammare odlas på en wafer (1) på en susceptor varvid processgaser (2) flödas över waferm där en av processgaserna utgörs av ammoniak samt någon av fosfin (PH3) eller arsin (AsH3), där ammoniakgasen tvingas strömma genom en metallisk katalysator (4, 7) innan den når fram till wafern (1).(Fig. 1)
Description
Förfarande för användning av katalysator vid odling av halvledare innehållande N- och P-atomer komna från NH3 och PH3 och anordning för förfarandet.
TEKNISKT OMRÅDE id="p-1" id="p-1" id="p-1" id="p-1" id="p-1" id="p-1" id="p-1" id="p-1" id="p-1" id="p-1" id="p-1" id="p-1" id="p-1" id="p-1" id="p-1" id="p-1"
id="p-1"
[0001] Den föreliggande uppfinningen hänför sig till ett förfarande vid användning av ammoniak (NH3) eller fosfin (PH3) för odling av halvledare av till exempel nitridtyp där en katalysator används för att snabbare driva gaserna, ammoniaken eller fosfinet, närmare terrniska jämvikten och göra dem mer reaktiva och att därigenom kunna öka tillväxt- hastigheten hos ett odlat epitaktiskt skikt av en nitridhalvledare samt att minska åtgång av ammoniak eller fosfin vid en gasfasepitaxi.
TEKNIKENS STÃNDPUNKT 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 exempelvis ett halvledarrnaterial som har kväve eller fosfor som en beståndsdel, exempelvis olika nitrider (GaN, GaPN, AlPN), genom gasfasepitaxi så används ammoniak (NH3) som källa för kväve. Vid en process som används vid sådan till- verkning sönderdelas ammoniak i sina beståndsdelar varvid väteatomer frigörs från kväve- atomen i en ammoniakmolekyl. Problemet är att en hel del ammoniak måste användas vid processen. Det är bara några procent av tillförd ammoniak som faktiskt deltar i den gasfasepitaxiella processen. Större delen av ammoniaken, dvs. de ammoniakmolekyler som tillförs processen går rakt igenom processen utan att reagera med andra ämnen eller att sönderdelas. Detta leder till höga kostnader för förbrukning med hög åtgång av ammoniak i processen enligt känd teknik. Vidare uppkommer kostnader för omhändertagande av i processen oanvänd ammoniak vid ett utlopp hos den utrustning som används i processen. 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] Processen vid tillverkning av nitridhalvledare är typiskt en batchprocess , vilket innebär att en eller flera Wafers laddas i en tillväxtkammare. Denna tillväxtkammare värms upp till drygt l000 °C vid reducerat tryck. Processgaser strömmas därefter över ytan på en Wafer för att åstadkomma tillväxt av ett epitaktiskt skikt av det önskade materialet, i detta fall en nitridhalvledare, såsom AlGaN, lnAlGaN , lnAlGaPN och InGaN. 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] Användning av katalysator vid tillverkning av halvledare finns beskriven i dokumentet: CATALYST ROLE IN CHEMICAL VAPOR DEPOSITION (CVD) PROCESS: A REVIEW by H.U. Rashid, K. Yu, M.N. Umar, M.N. Anjum, K. Khan, N. Ahmad and M.T. Jan; Journal: Rev. Adv, Mater. Sci. 40, pages 235 - 248, Year 20l5. I nämnda skrift påtalas användning av katalysatorer vid låga temperaturer. Inget sägs om undersökningar kring möjlighet att använda katalysatorer vid framställning av Wide Band Gap halvledare i HTCVD processer där temperaturen under odling uppgår till 800 grader Celsius eller högre. Icke heller förekommer något omnämnande av möjlighet eller behov av att använda katalysator för att minska åtgång av ammoniak vid odling av nitridhalv- ledare. "Rashid" beskriver bland annat hur en katalysator används för att kunna sänka temperaturen i processkammaren när det producerade materialet är temperaturkänsligt, dvs. långt från de förhållanden som gäller vid HTCVD-processer. 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] Känd teknik redovisas även i exempelvis skriften CNl07740l89. I denna skrift omnämns inte någon användning av katalysator för att minska åtgången av ammoniak vid odling av en nitridhalvledare.
BESKRIVNING AV UPPFINNINGEN 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] Epitaktiska skikt av halvledarnitrider såsom GalliumNitrid (GaN) och Alun1iniumNitrid (AlN) framställs genom odling vid förhöjd temperatur i en tillväxt- kammare inrättad i ett reaktorhölje medelst en process som inom tekniken betecknas med HTCVD (High Temperature Chemical Vapor Deposition). Det epitaktiska skiktet odlas på en Wafer som vanligen anordnas på en roterande susceptor i tillväxtkammaren. Process- gaser för odlingen är anordnade att strömma över Wafem. Vid odling av halvledarnitrider används ammoniak i gasform som en av processgaserna för att tillhandahålla de nödvändiga kväveatomerna till uppbyggnad av halvledaren. Temperaturen i HTCVD- reaktorn uppgår till över 800 °C, men temperaturer ned mot 600 °C kan förekomma. 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] Många s.k. MO-CVD reaktorer har höga temperaturgradienter i gasfasen. Till exempel är temperaturen hos inkommande gas till en tillväxtkammare + 25 °C och på en kort sträcka med en hög gasflödeshastighet hinner inte jämvikt infinna sig i den kemiska balansen p. g.a. att gasens kinetik har ett långsammare förlopp. Ett sätt att öka hastigheten i gasens väg mot en kinetisk jämvikt som funktion av temperaturen i området för de inkommande gasema är att använda en katalysator. Ytterligare ett önskvärt resultat är att hastigheten för den epitaxiella tillväxtprocessen kan ökas och att därvid mindre mängder ursprungsgas behövs och på det sättet kan förbrukningen av andra aktiva gaser (exempelvis TMGa) minskas och på så sätt minskas kostnaderna per epitaxiskikt. 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] Enligt en aspekt av uppfinningen utgörs denna av ett förfarande vid odling av halvledarrnaterial av nitridtyp vid en gasfasepitaxiell process i en tillväxtkammare dar en halvledare odlas på en Wafer på en susceptor varvid processgaser flödas över Wafern dar en av processgasema utgörs av ammoniak och dar ammoniakgasen tvingas strömma genom en metallisk katalysator innan den når fram till Wafern. 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] Avsikten med uppfinningen är utnyttja en katalysator som sönderdelar och gör ammoniaken mer reaktiv, varvid ett större utnyttjande av ammoniaken uppnås. Detta leder till att mindre mängd ammoniak behöver tillföras processen, men också att tillväxt- hastigheten av det epitaktiska skiktet ökar med bibehållen kvalite på detta odlade skikt. id="p-10" id="p-10" id="p-10" id="p-10" id="p-10" id="p-10" id="p-10" id="p-10" id="p-10" id="p-10" id="p-10" id="p-10" id="p-10" id="p-10" id="p-10" id="p-10"
id="p-10"
[0010] Vid odling av exempelvis GaN och AlN enligt kand teknik förvärrns de olika processgaserna inklusive ammoniakgasen som tillförs processen var för sig för att dessa inte ska reagera med varandra på ett ofördelaktigt satt. Detta innebar dock att gasema, relativt nära Wafern som ska beläggas med ett epitaktiskt skick, till viss del fortfarande är åtskilda, dvs. ammoniakgasen och exempelvis processgas för att odla GaN resp AlN. Det är fördelaktigt om gaserna kan blandas. Beroende på geometrin hos en reaktor som inne- sluter tillväxtkammaren är det ibland en fördel att placera katalysatorn på sådant satt att den dels katalyserar ammoniaken, men också bidrar till att gaserna blandas mer effektivt, dvs. att ammoniakgasen och övrig processgas blandas effektivt nära Wafern, dvs. vid inj ektorns utlopp. id="p-11" id="p-11" id="p-11" id="p-11" id="p-11" id="p-11" id="p-11" id="p-11" id="p-11" id="p-11" id="p-11" id="p-11" id="p-11" id="p-11" id="p-11" id="p-11"
id="p-11"
[0011] Metoden kan också användas för gasfasepitaxi för andra halvledarrnaterial av nitridtyp där ammoniak används som en beståndsdel i processen, exempelvis vid odling av halvledare som AlGaPN och InAlGaPN. id="p-12" id="p-12" id="p-12" id="p-12" id="p-12" id="p-12" id="p-12" id="p-12" id="p-12" id="p-12" id="p-12" id="p-12" id="p-12" id="p-12" id="p-12" id="p-12"
id="p-12"
[0012] Den katalysator som används vid metoden enligt uppfinningen kommer med tiden att beläggas med olika depositioner vilket medför att processens effektivitet avtar. Katalysatorn kan dock regenereras med hjälp av en etsande gas som etsar bort sådana uppkomna depositioner. Ett annat sätt att avlägsna depositioner är att värma dessa till en hög temperatur. Sådana regenereringar utförs lämpligen mellan två batchkörningar vid sådan nämnd odling av epitaktiska skikt av nitridhalvledare. id="p-13" id="p-13" id="p-13" id="p-13" id="p-13" id="p-13" id="p-13" id="p-13" id="p-13" id="p-13" id="p-13" id="p-13" id="p-13" id="p-13" id="p-13" id="p-13"
id="p-13"
[0013] Om reaktorn som nyttjas är utformad så att de ingående gaserna blandas effektivt på ett annat satt än med hjälp av katalysatom är det fördelaktigt att placera katalysatorn i den del av gasinloppet till tillväXtkammaren dar gasema fortfarande hålls åtskilda. På detta satt förhindras att katalysatom beläggs med åtföljande minskning av effektiviteten hos katalysatorn i odlingsprocessen. id="p-14" id="p-14" id="p-14" id="p-14" id="p-14" id="p-14" id="p-14" id="p-14" id="p-14" id="p-14" id="p-14" id="p-14" id="p-14" id="p-14" id="p-14" id="p-14"
id="p-14"
[0014] Katalysatorn kan utformas geometriskt enligt olika altemativ. Enligt ett första altemativ dar katalysatorn av avsedd att medverka till att processgaserna blandas mer effektivt ska katalysatorns element utformas så att de skapar lokal turbulens hos dessa. För att åstadkomma detta placeras en platta av grafit eller annat lämpligt material som inte reagerar med någon av processgasema inuti injektorn utefter botten hos denna. I plattan inrättas ett antal stavar av katalysatormaterialet i processgasernas flödesväg, där dessa stavar sträcker sig från plattan i botten av injektorn upp till taket av injektom. id="p-15" id="p-15" id="p-15" id="p-15" id="p-15" id="p-15" id="p-15" id="p-15" id="p-15" id="p-15" id="p-15" id="p-15" id="p-15" id="p-15" id="p-15" id="p-15"
id="p-15"
[0015] Stavama är då fördelade över hela injektorns bredd och är uppdelade på en eller flera rader. Genom att dela upp dem i flera rader erhålls ett större utrymme mellan stavama och gasen kan passera igenom enklare. Placeringen av stavarna görs så att gasen påverkas i önskad omfattning, något som är beroende av reaktoms övriga geometri. När stavama placeras i flera rader kommer de att ha olika temperatur. Då det är en viss temperatur som är optimal är det fördelaktigt att hålla samman grupperingen och låta avståndet mellan två rader vara ungefär lika med l - 2 gånger stavarnas diametrar. id="p-16" id="p-16" id="p-16" id="p-16" id="p-16" id="p-16" id="p-16" id="p-16" id="p-16" id="p-16" id="p-16" id="p-16" id="p-16" id="p-16" id="p-16" id="p-16"
id="p-16"
[0016] Stavama är utförda i ett material som verkar som katalysator vid den process som nämnts. Katalysatorn utgörs härvid av exempelvis palladium eller platina. Materialet måste dessutom väljas så att det inte påverkas av de gaser man avser att använda för rengöring av Wafern, av katalysatom eller av tillväXtkammarens väggar och tak.
FIGURBESKRIVNING Figur l visar schematiskt en principskiss över gasflödet i en reaktor vid odling.
Figur 2 illustrerar temperaturförändringen i ett diagram som visar gasens uppvärmning som funktion av dess position på vägen mot en Wafer i reaktom.
Figur 3 visar på gasens temperaturförändring på samma sätt som i figur 2 där injektor och Wafer visas från ovan.
Figur 4 återger ett alternativt utförande för gasflödet med åtskilda gaser där gasens temperaturförändring illustreras som i figurerna 2 och Figur 5 visar en katalysator designad som en vaXkaka där gas kan flöda längs kanalerna som ligger an mot varandra enligt tvärsnittet som visas i vaXkakemönstret.
Figur 6 anger ett utförande för montering av katalysatorer där stavar av katalysatormaterial är uppradade på en platta som placeras inne i injektorn (endast en bråkdel av förekommande stavar visas på plattan i figuren).
Figur 7 visar utförandet enligt figur 6 i en vy från sidan, dar stavarna är ordnade i rader. Figur 8 visar raderna av stavar enligt figur 7, där det framgår att stavarna av katalysatormaterial är ordnade så tatt att strömmen av ammoniakgas inte kan passera opåverkat förbi (endast en bråkdel av förekommande stavar visas på plattan i figuren).
BESKRIVNING Av UTFöRANDEN [0017] I det följ ande beskrivs ett antal utföranden av uppfinningen med stöd av de bilagda ritningarna. Ritningarna visar endast schematiskt principen för anordningen och gör ej anspråk på att skalenligt visa några proportioner mellan olika element av denna. id="p-18" id="p-18" id="p-18" id="p-18" id="p-18" id="p-18" id="p-18" id="p-18" id="p-18" id="p-18" id="p-18" id="p-18" id="p-18" id="p-18" id="p-18" id="p-18"
id="p-18"
[0018] Här redovisas ett utförande av en anordning enligt uppfinningen. I figur l visas ett exempel på principen för odling av ett epitaXiellt skikt på en Wafer l i en reaktor av HTCVD-typ (reaktorn i sin helhet visas ej). Har inkommer processgas 2 från vänster i figuren. Processgasen 2 flödar därefter in genom en injektor som representeras med 3. I injektorn värrns gasema upp till processtemperaturen för odling och gasflödet formas. När processgaserna strömmar ut från injektom flödar de därefter över ytan på Wafern l, dar det epitaxiella skiktet byggs genom kristallisation av atomer i de processgaser som används i PIOCCSSCII. id="p-19" id="p-19" id="p-19" id="p-19" id="p-19" id="p-19" id="p-19" id="p-19" id="p-19" id="p-19" id="p-19" id="p-19" id="p-19" id="p-19" id="p-19" id="p-19"
id="p-19"
[0019] Ett utförande enligt ett första altemativ av uppfinningsaspekten visas i figur 2. Där återges samma uppsättning av komponenter som i figur l. Här visas att en katalysator 4 enligt uppfinningen är installerad inuti injektom 3. I figuren är även visat hur temperaturen hos processgaserna ändras när de strömmar fram genom injektorn mot Wafem. Temperaturen T anges utefter den lodräta axeln i diagrammet, medan gasens position utefter anordningen anges med X. Temperaturen hos gaserna vid olika positioner längs vägen till Wafern visas i kurvan i diagrammet. Temperaturen hos gasblandningen stiger under dess passage genom injektom, men när gasblandningen lämnar injektorn så har den nått processtemperaturen vilket åskådliggörs medelst den streckade linjen i diagrammen i figurerna 2 och 3. Katalysatom placeras där temperaturen är tillräcklig hög för att katalysatorn ska kunna sönderdela gasen.Placeringen är beroende av geometrin hos inj ektorn men det finns alltid en position där temperaturen är tillräckligt hög. 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] Figur 3 återger förhållandet som råder hos processen i reaktorn, där i detta fall gasflödet visas från injektoms 3 och Waferns l ovansida. id="p-21" id="p-21" id="p-21" id="p-21" id="p-21" id="p-21" id="p-21" id="p-21" id="p-21" id="p-21" id="p-21" id="p-21" id="p-21" id="p-21" id="p-21" id="p-21"
id="p-21"
[0021] Enligt ett andra alternativ av uppfinningsaspekten utformas gasflödet enligt figur 4. Här slussas processgaserna genom injektom 3 i åtskilda kanaler 5, 6, där ammoniakgas 2a strömmas genom den ena av kanalema 5, i vilken katalysatorn, betecknad med 7 i detta fall, är förlagd. Övriga processgaser 2b slussas fram till Wafern l via en andra kanal 6 i inj ektorn 3. Katalysatorn 7 kan här vara utformad som en vaXkaka enligt figur 5 för att som nämnts åstadkomma en större yta av katalysatorn som gasen kan reagera mot. När katalysatorn utgörs av en vaXkaka är då kanaler med seXkantigt tvärsnitt anliggande mot varandra och förlagda i gasflödets riktning. 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] Beroende på den geometriska designen i övrigt utformas katalysatorn på olika sätt. Om katalysatorn 3, 7 ska medverka till att de ingående gaserna blandas mer effektivt ska de utformas så att de skapar lokal turbulens. Detta görs i ett utföringsexempel genom utformning av katalysatom enligt figur 5. En platta 8 av grafit, eller annat material som inte reagerar med de i processgaserna använda gaserna, placeras inuti injektorn 3 på dennas botten. Iplattan 8 finns ett antal stavar 9 monterade, där dessa stavar har en höjd så att de sträcker sig från plattan 8 upp till injektorns tak l0 (se fig. 2). Tvärs gasens flödesriktning är ett fält ll med hål för stavarna i plattan visade. Endast några stavar 9 av de som placeras i fältet ll är visade monterade i figuren. 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] Stavama 9 är fördelade över hela injektorns 3 bredd och är uppdelade på en eller flera rader. Genom att dela upp stavarna i flera rader erhålls ett större utrymme mellan stavarna och den gas som aktivt ska påverkas av katalysatorn kan passera igenom gruppe- ringen av stavar enklare. Placeringen av stavama görs så att gasen påverkas i önskad om- fattning, något som är beroende av reaktoms övriga geometri. När stavarna placeras i flera rader kommer de att ha olika temperatur. Då det är en viss temperatur som är optimal för att sönderdela ammoniaken (optimerad för tillväxthastigheten) är det fördelaktigt att hålla samman grupperingen av stavarna 9 och låta avståndet i flödesriktningen mellan två rader av stavar vara ungefär lika med l - 2 av stavarnas diameter. 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] Rader i en gruppering av katalysatorstavar 9 är visade på plattan 8 i en vy från sidan i figur 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] Stavama 9 är utförda i ett material som verkar som katalysator för den gas som används vid odling av nitridhalvledare enligt uppfinningsaspekten, exempelvis palladium eller platina. Materialet hos katalysatom måste dessutom välj as så att det inte påverkas av de gaser man avser att använda för rengöring av katalysatom, av Wafern eller av tillväxtkammarens väggar och tak. 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] I figur 8 visas en vy av katalysatoms stavar 9 i en gruppering på plattan 8 sedda i gasernas flödesriktning från uppströmssidan. Här framkommer att stavarna 9 är placerade så tätt att gasströmmen inte kan passera genom katalysatorn opåverkade någonstans. Detta åstadkoms genom att stavarna 9 i varje respektive rad av katalysatorstavar i grupperingen är förskjutna i förhållande till varandra i sidled så att inga längsgående fria vägar för gasen uppträder. I figuren är endast en del stavar 9 av hela bredden på plattan 8 visade för att motsvara de stavar som är visade i figurerna 6, 7 och 8.
Claims (10)
1. Förfarande vid odling av halvledarrnaterial av nitridtyp vid en gasfasepitaxiell process i en tillväXtkammare där en halvledare odlas på en Wafer (l) på en susceptor varvid processgaser (2) flödas över Wafern där en av processgasema utgörs av ammoniak samt någon av fosfin (PH3) eller arsin (AsH3), kännetecknad av steget att: - ammoniakgasen tvingas strömma genom en metallisk katalysator (4, 7) innan den når fram till Wafern (l).
2. Förfarande enligt patentkrav l, vidare innefattande steget: - ammoniakgasen värms tillsammans med övriga processgaser till en temperatur högre än 600 °C i en HTCVD process, altemativt högre än 800 °C i en HTCVD process.
3. Förfarande enligt patentkrav l, vidare innefattande steget att katalysatorn (4, 7) placeras i en injektor (3) som ammoniakgasen förs fram genom på vägen till Wafem (l).
4. Förfarande enligt patentkrav 3, vidare innefattande steget att katalysatorn (4, 7) placeras intill utloppet hos injektom (3).
5. Förfarande enligt patentkrav 4, vidare innefattande steget att ammoniakgas förs fram via en första kanal (5) i injektorn (3) till Wafem (l) medan åtminstone processgaser (2b) som reagerar med ammoniak (2b) slussas fram till Wafern via en andra kanal (6) i injektorn (3)-
6. Anordning för att realisera förfarandet enligt patentkrav 3, kännetecknad av att katalysatorn (4, 7) är lokaliserad inuti injektorn (3) tvärs processgasernas flödesväg.
7. Anordning för att realisera förfarandet enligt patentkrav 6, kännetecknad av att katalysatorn (4, 7) har formen av ett antal stavar (9) som är placerade i rader på ett fält (ll) anordnat på en platta (8) som är lokaliserad på botten av injektom (3) där radema av stavar (9) är anordnade tvärs gasemas flödesriktning och där stavama (9) sträcker sig från plattan (8) upp till injektoms (3) tak (l0).
8. Anordning enligt patentkrav 6, kännetecknad av att injektom (3) innefattar en första kanal (5) och en andra kanal (6), där katalysatom (7) är lokaliserad i den första kanalen (5) dar ammoniakgas strömmar, medan processgaser som reagerar med ammoniak flödar i den andra kanalen (6).
9. Anordning enligt patentkrav 6, dar katalysatorn (4, 7) har formen av en vaXkaka dar kanaler med seXkantigt tvärsnitt ar anliggande mot varandra och förlagda i gasflödets riktning inuti injektom (3).
10. l0. Anordning enligt något av föregående patentkrav dar katalysatorn utgörs av någon av metallema Palladium och Platina, eller någon annan metall med egenskapen att den verkar som katalysatorer för sönderdelning av ammoniak.
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SE2130122A SE545225C2 (sv) | 2021-05-05 | 2021-05-05 | Förfarande för användning av katalysator vid odling av halvledare innehållande N- och P-atomer komna från NH3 och PH3 och anordning för förfarandet. |
| EP22799207.0A EP4334492A1 (en) | 2021-05-05 | 2022-05-05 | A method for using catalyst in growth of semiconductors comprising n-and p- atoms and device for the method |
| PCT/SE2022/050438 WO2022235194A1 (en) | 2021-05-05 | 2022-05-05 | A method for using catalyst in growth of semiconductors comprising n-and p- atoms and device for the method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SE2130122A SE545225C2 (sv) | 2021-05-05 | 2021-05-05 | Förfarande för användning av katalysator vid odling av halvledare innehållande N- och P-atomer komna från NH3 och PH3 och anordning för förfarandet. |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| SE2130122A1 true SE2130122A1 (sv) | 2022-11-06 |
| SE545225C2 SE545225C2 (sv) | 2023-05-30 |
Family
ID=83932129
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SE2130122A SE545225C2 (sv) | 2021-05-05 | 2021-05-05 | Förfarande för användning av katalysator vid odling av halvledare innehållande N- och P-atomer komna från NH3 och PH3 och anordning för förfarandet. |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP4334492A1 (sv) |
| SE (1) | SE545225C2 (sv) |
| WO (1) | WO2022235194A1 (sv) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20160233085A1 (en) * | 2013-09-27 | 2016-08-11 | Hitachi Kokusai Electric Inc. | Method of manufacturing semiconductor device, substrate processing apparatus and non-transitory computer-readable recording medium |
| US20160348239A1 (en) * | 2015-06-01 | 2016-12-01 | Philtech, Inc. | Heat Beam Film-Forming Apparatus |
| US20170335454A1 (en) * | 2016-05-17 | 2017-11-23 | Philtech Inc. | Film-forming method |
| US20180223431A1 (en) * | 2015-11-30 | 2018-08-09 | Philtech, Inc. | Film-forming method |
-
2021
- 2021-05-05 SE SE2130122A patent/SE545225C2/sv unknown
-
2022
- 2022-05-05 WO PCT/SE2022/050438 patent/WO2022235194A1/en active Application Filing
- 2022-05-05 EP EP22799207.0A patent/EP4334492A1/en active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20160233085A1 (en) * | 2013-09-27 | 2016-08-11 | Hitachi Kokusai Electric Inc. | Method of manufacturing semiconductor device, substrate processing apparatus and non-transitory computer-readable recording medium |
| US20160348239A1 (en) * | 2015-06-01 | 2016-12-01 | Philtech, Inc. | Heat Beam Film-Forming Apparatus |
| US20180223431A1 (en) * | 2015-11-30 | 2018-08-09 | Philtech, Inc. | Film-forming method |
| US20170335454A1 (en) * | 2016-05-17 | 2017-11-23 | Philtech Inc. | Film-forming method |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Linde Electronics brochure - Leading in electronic gases, Supplying the semiconductor, solar display, and LED markets; 2019-07-17 daterad med Wayback Machine [åtkomst på Internet 2022-01-04], https://web.archive.org/web/20190717040915/http://www.linde-gas.com/en/images/Linde%20Electronics%20brochure_tcm17-279892.pdf * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| SE545225C2 (sv) | 2023-05-30 |
| WO2022235194A1 (en) | 2022-11-10 |
| EP4334492A1 (en) | 2024-03-13 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP0502209A1 (en) | Method and apparatus for growing compound semiconductor crystals | |
| CN111863581A (zh) | 气相反应器系统和其使用方法 | |
| KR101094913B1 (ko) | Iii-v 족 반도체 물질을 형성하기 위한 제조 공정 시스템 | |
| US8465587B2 (en) | Modern hydride vapor-phase epitaxy system and methods | |
| EP0835336B2 (en) | A device and a method for epitaxially growing objects by cvd | |
| US8895107B2 (en) | Chemical vapor deposition with elevated temperature gas injection | |
| US6039812A (en) | Device for epitaxially growing objects and method for such a growth | |
| US20110073039A1 (en) | Semiconductor deposition system and method | |
| JP2006173560A (ja) | ウエハガイド、有機金属気相成長装置および窒化物系半導体を堆積する方法 | |
| JP3607664B2 (ja) | Ｉｉｉ−ｖ族窒化物膜の製造装置 | |
| JP2005528777A (ja) | 反転型ｃｖｄのための装置 | |
| KR20090082509A (ko) | 갈륨 질화물 증착에서의 반응 가스 감소 | |
| US8785316B2 (en) | Methods for forming semiconductor materials by atomic layer deposition using halide precursors | |
| JP2008028270A (ja) | 結晶成長方法及び結晶成長装置 | |
| JP2008066490A (ja) | 気相成長装置 | |
| EP0164928A2 (en) | Vertical hot wall CVD reactor | |
| SE2130122A1 (sv) | Förfarande för användning av katalysator vid odling av halvledare innehållande N- och P-atomer komna från NH3 och PH3 och anordning för förfarandet. | |
| CN111133133A (zh) | 气相生长装置 | |
| JPH1174202A (ja) | 窒化ガリウム系ｉｉｉ−ｖ族化合物半導体の気相成長装置並びに窒化ガリウム系ｉｉｉ−ｖ族化合物半導体装置及びその製造方法 | |
| SE544378C2 (sv) | Anordning och förfarande för att åstadkomma homogen tillväxt och dopning hos halvledarwafer med diameter större än 100 mm | |
| EP0205034B1 (en) | Chemical vapor deposition method for the gaas thin film | |
| JPH0754802B2 (ja) | ＧａＡｓ薄膜の気相成長法 | |
| JP7002722B2 (ja) | 気相成長装置 | |
| JP2881828B2 (ja) | 気相成長装置及び気相成長方法 | |
| WO1998014643A1 (en) | A device for epitaxially growing objects and method for such a growth |