SE458567B - Reaktionscell foer epitaxiell tillvaext av halvledarmaterial - Google Patents

Description

458 567 2 snitt, vilket är brutet nedströms susceptorn för komunikation med en yttre kammare, och är försedd med en diffusor uppströms substratet, för kontrollerad spridning av en till cellen ledd gasström.

Enligt en fördelaktig utföringsform av uppfinningen upp- visar cellen tak, botten och sidovâggar, vilkas gemensamma rektangulära tvärsnitt har ett höjd/breddförhállande av mellan 1:3 och 1:10.

Bottenväggen är lämpligen försedd med en urtagning, som sträcker sig i cellens längdriktning, från dess nedströmsände och till ett visst avstånd från diffusorn.

Kvarvarande ytor av bottenväggen löper längs sidoväggarna och bildar gejdytor, vilka möjliggör inskjutning av susceptorn till ett definierat läge invid den inre av urtagningens kanter.

Enligt ytterligare ett fördelaktigt utföringsexempel av uppfinningen utgörs diffusorn av en skiva med till arean nog- grant definierade öppningar.

Vidare divergerar lämpligen cellen, uppströms skivan, från inloppet och ut mot sidoväggarna.

Ett utföringsexempel av uppfinningen skall i det följande närmare förklaras med hänvisning till de bifogade ritningarna, på vilka Fig. 1 är en sidovy av en reaktorkamare med reaktionscell enligt uppfinningen, Fig. 2 är en perspektivvy av reaktionscellen i Fig. 1, och Fig. 3 och 4 visar en susceptor i en sido- resp. en planvy.

Den i Fig. 1 visade reaktorkammaren omfattar ett mellan tätande ändväggar 10, ll horisontellt monterat rör 12, av kvartsglas. Rörets infästningar i ândväggarna 10, ll är kylda medelst till- och avloppsledningar 13 resp. 14 för kylvatten.

Kvartsrörets 12 fria del omges av en spole 15, vars båda ändar är förbunden med en icke visad radiofrekvensgenerator, för alstring av virvelströmmar i ett i kamaren beläget, elektriskt ledande föremål för uppvärmning till en temperatur mellan 600 och 800°C. Kylningen av rörändarna förhindrar att värmeenergin leds vidare till tätningar 16 och övriga rörledningar. 458 567 3 En reaktionscell 17 vilar centralt inuti röret 12 och an- sluter med sin vänstra ände i Fig. 1 till ett gasinlopp 18, som uppvisar en kanal för en bärgas och anslutningar 19 för olika reaktionsgaser. Cellens 17 högra ände i Fig. 1 vilar på ett stöd 20. En susceptor 21 är inskjuten i cellen, via en längs- gående urtagning 22. Reaktorkammaren är försedd med ett avgas- utsläpp 23 nedströms cellen 17.

Av Fig. 2 framgår att reaktionscellen 17 har en öppen fyr- kantprofil med tak 24, botten 25 och sidoväggar 26. Urtagningen sträcker sig från cellens öppna nedströmsände 17' och till ett visst avstånd från en vid motsatt ände belägen diffusor 27.

Kvarvarande ytor av bottenväggen 25 löper längs sidoväggarna 26 och bildar gejdytor 25', vilka möjliggör inskjutning av suscep- torn 21 till ett definierat läge invid den inre av urtagningens kanter 22'.

Diffusorn 27 utgörs av en skiva med ett flertal öppningar 28. Dessa är noggrant definierade beträffande arean och kant- formen, för att ge en jämn spridning av den via inloppet 18 till cellen strömmande gasen. Uppströms diffusorn divergerar cellen från det cirkulära inloppet 18 och ut mot sidoväggarna 26.

Susceptorns 21 form framgår av Fig. 3 och 4. Den utgörs av en rektangulär, jämntjock grafitplatta, som är något bredare än urtagningens 22 bredd. Plattans làngsidor är frästa, för bild- ande av sneda långsidokanter 2l', vilka samverkar med gejd- ytorna 25', så att susceptorn är inskjutbar i urtagningen till ett definierat inre ândläge, vid vilket den bildar en något sned anslagsyta gentemot den genom reaktionscellen strömande gasen. En rundad framkant 21" på susceptorn överlappar den inre urtagningskanten 22' och förhindrar turbulent gsströmning vid denna del av cellen. Tryckutjämning relativt den cellen omgiv- ande reaktorkammaren sker vid susceptorns bakkant, via den återstående delen av urtagningen 22, vilket medför: a) enkel procedur för urpumpning till vakuum, b) ingen kontaminering av ínnercellen från omgivningen, och c) låg deponeringsgrad på yttre kammare, jämfört med konstruk- 458 567 tioner utan innercell.

Susceptorn 21 är vidare försedd med tvâ inre kanaler 29, av vilka den ena används för att mäta temperaturen i cell- en, via ett i kanalen lagrat termoelement. Den andra kanalen bildar lagring för en icke visad stång, som används för manöv- rering av susceptorn till och från sitt läge i reaktionscellen.

Reaktionscellen 17 är i sin helhet tillverkad av kvarts- Härvid lämpar sig det öppna fyrkanttvärsnittet för strängsprutning, vilket reducerar tillverkningskostnaderna jämfört med konventionella, manuellt blåsta reaktionsceller.

Ett höjd/breddförhàllande hos profilen av mellan 1:3 och 1:10, med en stor tvärsnittsarea i förhållande till gasflödet, har visat sig fördelaktigt, 30, glas. för att uppnå minsta möjliga turbulens.

På den ena änden av den eträngsprutade profilen monteras dif- fusorplattan 28 och det divergerande gasinloppet 18. Till sist skärs urtagningen 22 ut i cellens botten.

Genom den ovan beskrivna utformningen av reaktionscellen uppnås utomordentligt fördelaktiga strömningsförhållanden med effektiv användning av ursprungskemikalier, genom att: a) diffusorn eliminerar en central'jetstråle med upphov i tvär- snittsdiskontinuiteten vid gasinsläppet, b) diffusorn eliminerar virveltendenser vid insläppet, med därav följande stagnanta volymer som i sin tur ger minnes- effekter, och c) cellgeometrin ger laminärt flöde över substratets yta med därav följande homogenitet i tillväxten.

Detta sammantaget möjliggör framställning av halvledare med hög kvalitet.Dessutom möjliggör gejdytorna 25' en enkel laddning av cellen, vilket reducerar tídàtgången vid uppstart, samt en enkel anpassning av susceptorns lutningsvinkel för optimerad homogenitet i det epitaxiella skíktets längsled, genom enkel bearbetning av susceptorns kantsidor 21'. Vid kända anläggning- ar erhålles vinkeln genom komplicerade glasarbeten. Vidare kan utrustningen relativt enkelt modifieras för användning av ett roterande substrat, varvid den för rotationen nödvändiga rörel- sen kan överföras via den tidigare nämnda manövreringsstången. . 458 567 5 Uppfinningen är ej begränsad till det ovan beskrivna ut- föringsexemplet, utan flera varianter är tänkbara inom ramen för efterföljande patentkrav. Exempelvis behöver gasinloppet 18 inte vara parallellt med reaktionscellens 17 längdriktning, utan kan vara riktad vinkelrätt eller i sned vinkel mot denna.

Cellens fyrkanttvärsnitt kan vara annorlunda än visat.

Claims (6)

458 567 PATENTKRAV

1. Reaktionscell för epitaxiell tillväxt av halvledar- material på ett av en susceptor (21)-buret substrat, vilken cell (17) är monterad i en rörformad reaktorkammare (10, 11, 12), som vid sin respektive ände är försedd_med in- resp. ut- lopp (13 resp. 14) för gaser samt organ (15) för upphettning av kammaren, k ä n n e t e c k n a d därav, att cellen (17) har ett väsentligen rektangulärt tvärsnitt, vilket är brutet ned- ströms susceptorn (21), för kommunikation med den yttre kamma- ren (12), och är försedd med en diffusor (27) uppströms sub- stratet, för kontrollerad spridning av en till cellen ledd gasström.

2. Reaktionscell enligt kravet 1, k ä n n e t e c k n a d därav, att cellen (17) bildar en öppen fyrkantprofil med tak (24), botten (25) och sidoväggar (26), vilkas gemensamma rek- tangulära tvärsnitt har ett nöja/brçaafarnallande av mellan 1:32 och 1:10. '

3. Reaktionscell enligt kravet 1 eller 2, k ä n n e - t e c k n a d därav, att bottenväggen (25) är försedd med en urtagning (22), som sträcker sig i cellens (17) längdriktning, frán dess nedströmsände (l7') och till ett visst avstånd från diffusorn (27).

4. Reaktionscell enligt kravet 2, k ä n n e t e c k n a d därav, att kvarvarande ytor av bottenväggen (25) löper'längs sidoväggarna (26) och bildar gejdytor (25'), vilka möjliggör inskjutning av susceptorn (21) till ett definierat läge invid den inre av urtagningens kanter (22').

5. Reaktionscell enligt något av föregående krav, k ä n - n e t e c k n a d därav, att diffusorn (27) utgörs av en skiva med till arean noggrant definierade öppningar (28).

6. Reaktionscell enligt kravet_5, k ä n n e t e c k n a d därav, att cellen (17), uppströms skivan (27), divergerar från ínloppet (18) och ut mot sidoväggarna (26).