SE545225C2 - 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
SE545225C2
SE545225C2 SE2130122A SE2130122A SE545225C2 SE 545225 C2 SE545225 C2 SE 545225C2 SE 2130122 A SE2130122 A SE 2130122A SE 2130122 A SE2130122 A SE 2130122A SE 545225 C2 SE545225 C2 SE 545225C2
Authority
SE
Sweden
Prior art keywords
catalyst
injector
ammonia
gas
growth chamber
Prior art date
Application number
SE2130122A
Other languages
English (en)
Other versions
SE2130122A1 (sv
Inventor
Bo Hammarlund
Richard Spengler
Roger Nilsson
Original Assignee
Epiluvac Ab
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 Epiluvac Ab filed Critical Epiluvac Ab
Priority to SE2130122A priority Critical patent/SE545225C2/sv
Priority to EP22799207.0A priority patent/EP4334492A1/en
Priority to PCT/SE2022/050438 priority patent/WO2022235194A1/en
Publication of SE2130122A1 publication Critical patent/SE2130122A1/sv
Publication of SE545225C2 publication Critical patent/SE545225C2/sv

Links

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)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Mechanical Engineering (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 wafem där en av processgasema 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 wafem (1).

Description

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 (NHg) eller fosfm (PHg) för odling av halvledare av till exempel nitridtyp där en katalysator används för att snabbare driva gasema, ammoniaken eller fosfmet, 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 fosfm vid en gasfasepitaxi.
TEKNIKENS STÅNDPUNKT 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 (NHg) 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"
[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 1000 °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, InAlGaN, InAlGaPN och InGaN. 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 2015. 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"
[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"
[0006] Epitaktiska skikt av halvledamitrider såsom GalliumNitrid (GaN) och AluminiumNitrid (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 halvledamitrider används ammoniak i gasforrn som en av processgasema för att tillhandahålla de nödvändiga kväveatomema till uppbyggnad av halvledaren. Temperaturen i HTCVD- reaktom 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"
[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 kostnadema per epitaxiskikt. 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 där en halvledare odlas på en Wafer på en susceptor varvid processgaser flödas över Wafem där en av processgasema utgörs av ammoniak och där ammoniakgasen tvingas strömma genom en metallisk katalysator innan den när fram till Wafem. 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"
[0010] Vid odling av exempelvis GaN och AlN enligt känd teknik förvärrns de olika processgasema inklusive ammoniakgasen som tillförs processen var för sig för att dessa inte ska reagera med varandra på ett ofördelaktigt sätt. Detta innebär dock att gasema, relativt nära Wafem 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 gasema kan blandas. Beroende på geometrin hos en reaktor som inne- sluter tillväxtkammaren är det ibland en fördel att placera katalysatom på sådant sätt att den dels katalyserar ammoniaken, men också bidrar till att gasema blandas mer effektivt, dvs. att ammoniakgasen och övrig processgas blandas effektivt nära Wafem, dvs. vid inj ektoms utlopp. 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"
[0012] Den katalysator som används vid metoden enligt uppfinningen kommer med tiden att beläggas med olika depositioner vilket medför att processens effektivitet avtar. Katalysatom 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 batchkömingar vid sådan nämnd odling av epitaktiska skikt av nitridhalvledare. 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 sätt än med hjälp av katalysatom är det fördelaktigt att placera katalysatom i den del av gasinloppet till tillväxtkammaren där gaserna fortfarande hålls åtskilda. På detta sätt förhindras att katalysatom beläggs med åtföljande minskning av effektiviteten hos katalysatom i odlingsprocessen. id="p-14" id="p-14" id="p-14" id="p-14" id="p-14"
[0014] Katalysatom kan utformas geometriskt enligt olika altemativ. Enligt ett första altemativ där katalysatom av avsedd att medverka till att processgasema blandas mer effektivt ska katalysatoms element utformas så att de skapar lokal turbulens hos dessa. För att åstadkomma detta placeras en platta av graf1t eller annat lämpligt material som inte reagerar med någon av processgasema inuti inj ektom utefter botten hos denna. I plattan inrättas ett antal stavar av katalysatorrnaterialet i processgasemas flödesväg, där dessa stavar sträcker sig från plattan i botten av injektom upp till taket av injektom. id="p-15" id="p-15" id="p-15" id="p-15" id="p-15"
[0015] Stavama är då fördelade över hela inj ektoms 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 stavama 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 stavamas diametrar. 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. Katalysatom utgörs härvid av exempelvis palladium eller platina. Materialet måste dessutom välj as så att det inte påverkas av de gaser man avser att använda för rengöring av Wafem, 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 uppvärnming 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 inj ektor och Wafer visas från ovan.
Figur 4 återger ett altemativt utförande för gasflödet med åtskilda gaser där gasens temperaturförändring illustreras som i figurema 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 katalysatorrnaterial är uppradade på en platta som placeras inne i inj ektom (endast en bråkdel av förekommande stavar visas på plattan i figuren).
Figur 7 visar utförandet enligt figur 6 i en vy från sidan, där stavama är ordnade i rader. Figur 8 visar radema av stavar enligt figur 7, där det framgår att stavama av katalysatorrnaterial är ordnade så tätt 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 ritningama. Ritningama 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"
[0018] Här redovisas ett utförande av en anordning enligt uppfinningen. I f1gur l visas ett exempel på principen för odling av ett epitaxiellt skikt på en Wafer l i en reaktor av HTCVD-typ (reaktom i sin helhet visas ej). Här inkommer processgas 2 från vänster i figuren. Processgasen 2 flödar därefter in genom en injektor som representeras med 3. I inj ektom värms gasema upp till processtemperaturen för odling och gasflödet formas. När processgasema strömmar ut från inj ektom flödar de därefter över ytan på Wafem 1, där det epitaxiella skiktet byggs genom kristallisation av atomer i de processgaser som används i PTOCCSSCII. 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 f1gur 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 f1guren är även visat hur temperaturen hos processgasema ändras när de strömmar fram genom inj ektom mot Wafem. Temperaturen T anges utefter den lodräta axeln i diagrammet, medan gasens position utefter anordningen anges med x. Temperaturen hos gasema vid olika positioner längs vägen till Wafem visas i kurvan i diagrammet. Temperaturen hos gasblandningen stiger under dess passage genom inj ektom, men när gasblandningen lämnar inj ektom så har den nått processtemperaturen vilket åskådliggörs medelst den streckade linjen i diagrammen i figurema 2 och 3. Katalysatom placeras där temperaturen är tillräcklig hög för att katalysatom ska kunna sönderdela gasen. Placeringen är beroende av geometrin hos inj ektom 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"
[0020] Figur 3 återger förhållandet som råder hos processen i reaktorn, där i detta fall gasflödet visas från injektoms 3 och Wafems l ovansida. id="p-21" id="p-21" id="p-21" id="p-21" id="p-21"
[0021] Enligt ett andra alternativ av uppfinningsaspekten utforrnas gasflödet enligt figur 4. Här slussas processgasema genom injektom 3 i åtskilda kanaler 5, 6, där ammoniakgas 2a strömmas genom den ena av kanalema 5, i vilken katalysatom, betecknad med 7 i detta fall, är förlagd. Övriga processgaser 2b slussas fram till Wafem l via en andra kanal 6 i inj ektom 3. Katalysatom 7 kan här vara utformad som en vaxkaka enligt f1gur 5 för att som nämnts åstadkomma en större yta av katalysatom som gasen kan reagera mot. När katalysatom 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"
[0022] Beroende på den geometriska designen i övrigt utformas katalysatom på olika sätt. Om katalysatom 3, 7 ska medverka till att de ingående gasema blandas mer effektivt ska de utformas så att de skapar lokal turbulens. Detta görs i ett utföringsexempel genom utformning av katalysatom enligt f1gur 5. En platta 8 av graf1t, eller annat material som inte reagerar med de i processgasema använda gasema, placeras inuti inj ektom 3 på dennas botten. I plattan 8 finns ett antal stavar 9 monterade, där dessa stavar har en höjd så att de sträcker sig från plattan 8 upp till injektoms tak l0 (se f1g. 2). Tvärs gasens flödesriktning är ett fält ll med hål för stavama 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"
[0023] Stavama 9 är fördelade över hela inj ektoms 3 bredd och är uppdelade på en eller flera rader. Genom att dela upp stavama i flera rader erhålls ett större utrymme mellan stavama och den gas som aktivt ska påverkas av katalysatom 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 stavama 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 stavama 9 och låta avståndet i flödesriktningen mellan två rader av stavar vara ungefär lika med l - 2 av stavamas diameter. id="p-24" id="p-24" id="p-24" id="p-24" id="p-24"
[0024] Rader i en gruppering av katalysatorstavar 9 år 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"
[0025] Stavama 9 år 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 anvånda för rengöring av katalysatom, av Wafem eller av tillvåxtkammarens våggar och tak. 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 gasemas flödesriktning från uppströmssidan. Hår framkommer att stavama 9 år placerade så tått att gasströmmen inte kan passera genom katalysatom opåverkade någonstans. Detta åstadkoms genom att stavama 9 i varje respektive rad av katalysatorstavar i grupperingen år förskjutna i förhållande till varandra i sidled så att inga långsgående fria vågar för gasen upptråder. I figuren år endast en del stavar 9 av hela bredden på plattan 8 visade för att motsvara de stavar som år visade i figurema 6, 7 och 8.

Claims (9)

1. Förfarande vid odling av halvledarrnaterial av nitridtyp vid en gasfasepitaxiell process i en tillvåxtkammare dår en halvledare odlas på en Wafer (l) på en susceptor varvid processgaser (2) flödas över Wafem dår en av processgasema utgörs av ammoniak samt någon av fosf1n (PH3) eller arsin (AsHg), kännetecknad av steget att: - ammoniakgasen tvingas strömma genom en metallisk katalysator (4, 7) innan den når fram till Wafem (l), varvid katalysatom (4, 7) placeras i en injektor (3) som ammoniakgasen förs fram genom på vågen till Wafem (l).
2. Förfarande enligt patentkrav l, vidare innefattande steget: - ammoniakgasen vårrns tillsammans med övriga processgaser till en temperatur högre ån 600 °C i en HTCVD process, altemativt högre ån 800 °C i en HTCVD process.
3. Förfarande enligt patentkrav l, vidare innefattande steget att katalysatorn (4, 7) placeras intill utloppet hos inj ektorn (3).
4. Förfarande enligt patentkrav 3, vidare innefattande steget att ammoniakgas förs fram via en första kanal (5) i inj ektom (3) till Wafem (l) medan åtminstone processgaser (2b) som reagerar med ammoniak (2b) slussas fram till Wafem via en andra kanal (6) i injektom (3)-
5. En tillvåxtkammare för odling av halvledare av nitridtyp för att realisera förfarandet enligt patentkrav l, kännetecknad av att katalysatom (4, 7) år lokaliserad inuti injektom (3) tvårs processgasemas flödesvåg.
6. Tillvåxtkammare för odling av halvledare av nitridtyp enligt patentkrav 5, kännetecknad av att katalysatorn (4, 7) har formen av ett antal stavar (9) som år placerade i rader på ett falt (l l) anordnat på en platta (8) som år lokaliserad på botten av inj ektom (3) dår raderna av stavar (9) år anordnade tvårs gasemas flödesriktning och dår stavarna (9) stråcker sig från plattan (8) upp till inj ektoms (3) tak (l0).
7. Tillvåxtkammare för odling av halvledare av nitridtyp enligt patentkrav 5, kännetecknad av att inj ektom (3) innefattar en första kanal (5) och en andra kanal (6), dår katalysatom (7) år lokaliserad i den första kanalen (5) dår ammoniakgas strömmar, medan processgaser som reagerar med ammoniak flödar i den andra kanalen (6).
8. Tillväxtkammare för odling av halvledare av nitridtyp enligt patentkrav 6, där katalysatom (4, 7) har formen av en vaxkaka där kanaler med sexkantigt tvärsnitt är anliggande mot varandra och förlagda i gasflödets riktning inuti inj ektom (3).
9. Tillväxtkammare för odling av halvledare av nitridtyp enligt något av föregående patentkrav 5-8 där katalysatom utgörs av någon av metallema palladium och platina, eller någon annan metall med egenskapen att den verkar som katalysatorer för sönderdelning av ammoniak.
SE2130122A 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. SE545225C2 (sv)

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 SE2130122A1 (sv) 2022-11-06
SE545225C2 true 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)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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
WO2022235194A1 (en) 2022-11-10
EP4334492A1 (en) 2024-03-13
SE2130122A1 (sv) 2022-11-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11814747B2 (en) Gas-phase reactor system-with a reaction chamber, a solid precursor source vessel, a gas distribution system, and a flange assembly
US5392730A (en) Method for depositing compound semiconductor crystal
US6039812A (en) Device for epitaxially growing objects and method for such a growth
US9053935B2 (en) Chemical vapor deposition with elevated temperature gas injection
US20110073039A1 (en) Semiconductor deposition system and method
US6048398A (en) Device for epitaxially growing objects
KR100449787B1 (ko) 3-5족 질화물막의 제조 방법 및 제조 장치
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
KR20090019851A (ko) 삼염화 갈륨용 대량 전달 시스템
JP2008028270A (ja) 結晶成長方法及び結晶成長装置
EP2975157A1 (en) Gas flow flange for a rotating disk reactor for chemical vapor deposition
EP0164928A2 (en) Vertical hot wall CVD reactor
SE545225C2 (sv) Förfarande för användning av katalysator vid odling av halvledare innehållande N- och P-atomer komna från NH3 och PH3 och anordning för förfarandet.
CN103597583A (zh) 半导体制造装置部件的清洗方法、半导体制造装置部件的清洗装置及气相生长装置
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
WO2023095498A1 (ja) Ｉｉｉ族窒化物結晶の製造装置及び製造方法
EP0931186B1 (en) A device for epitaxially growing objects and method for such a growth
JP5297661B2 (ja) 気相成長装置
EP0205034A1 (en) Chemical vapor deposition method for the GaAs thin film
JP2881828B2 (ja) 気相成長装置及び気相成長方法
JPH01244612A (ja) 砒化ガリウムの気相成長方法及び気相成長装置
JP7002722B2 (ja) 気相成長装置
US20120247392A1 (en) Multichamber thin-film deposition apparatus and gas-exhausting module
JP2007035727A (ja) 気相成長装置およびそれを用いた気相成長方法