Устройство для газовой эпитаксии Советский патент 1978 года по МПК B01J17/32 

1

Изобретение относится к устройствам для rasoBofi эпитаксии и может быть использовано в полупроводниковой и электронной технике.

Развитие электронной техники вызывает необходимость создания высокопроизводительного наденшого оборудования для производства эпитаксиальных пленок полупроводниковых материалов. Этим требованиям в наибольшей степени удовлетворяют устройства с резистивным нагревом. Примером таких устройств могут служить известные в настоящее время устройства для эпитаксиального осаждения полупроводниковых материалов, включаюш,ие вертикальную реакционную камеру, полый подложкодержатель и установленный внутри него с зазором нагреватель сопротивления {.

Ближайшим к изобретению техническим решением является устройство для осаждения зпитаксиальных слоев газовой фазы (2). В этом устройстве реактор, в котором происходит процесс нараш;ивания энитаксиальных структур, выполнен в виде герметичной камеры. В камере расположен вертикальный цилиндрический полый графитовый подложкодержатель, на боковой поверхности которого устанавливают подложки. Внутри этого подложкодержателя

размешают с зазором графитовый нагреватель сопротивления. При работе устройства необходимо, чтобы величина разброса основных электрических свойств, нолучаемых эпитаксиальных слоев: толш,ина, удельное сопротивление, распределение основной легируюш,ей примеси по толш,ине, имела минимальное значен)е.

Однако такая установка дает большие перенады температуры по высоте, что не обеспечивает указанных выше требований. Так, например, величина температурного перепада по высоте может составлять 70°С

между центром и верхом подложкодержателя и 25°С между центром и низом. Такое распределение температуры по высоте подложкодержателя обусловлено профилем графитового нагревателя, установленного

внутри.

С целью обеспечения более равномерного распределения температуры по высоте иодложкодержателя предлагается на нагревателе на расстоянии (2-4) а от его

верхнего и нижнего торцов выполнять по одной кольцевой проточке шириной (0,5- 3,0) а и глубиной (0,35-0,42) а, подложкодержатель выполнять с толш;иной стенки (0,5-2,0) а, и устанавливать его с зазором

J;o отношению к нагревателю, равным

(0,5-1,5) а, где а - толщина стенки нагревателя.

На чертеже схематически предста:влено описываемое устройство, поперечный разрез.

Устройство включает вертикальную реакционную камеру, внутри которой установлен полый графитовый подложкодержатель 1. На боковых сторонах подложкодержателя 1 размещены подложки 2. Внутри полого подложкодержателя 1 установлен с зазором графитовый нагреватель 3 сопротивления, закрепленный на водоохлаждаемых токоподводах 4.

Вверху и внизу нагревателя выполнено по одной кольцевой проточке 5.

Для увеличения электрического сопротивления нагреватель изготовлен разрезным, причем на конце резов 6 выполнены отверстия 7, обеспечивающие уменьшение плотности тока н соответственно перегрев на конце резов.

Устройство работает следующим образом.

На время загрузки реакционную камеру поднимают и на подложкодержатель 1 устанавливают подложки 2. После этого

Распределение температуры по высоте подложкодержателя

камеру герметизируют и продувают газомносителем, например водородом. Через токоподводы 4 на нагреватель 3 подают электрическое напряжение. Система нагреватель - подложкодержатель нагревается дО температуры процесса. При этом в области проточек 5 выделяется дополнительная мощность, которая компенсирует торцовые потери подложкодержателя 1 и тем самым

обеспечивает равномерный нагрев подложек 2. По достижении необходимой температуры в камеру подают реагенты и на поверхности подложек происходит осаждение эпитаксиального слоя. На макете предлагае.мого устройства проведено исследование распределения темнерат фы по высоте подложкодержателя. Измерение температуры на поверхности проводилось с помощью оптического микропирометра типа

ОМП-043 через пять отверстий, расположенных ло высоте реакционной камеры.

Анализ точности метода показал, что средняя квадратичная погрещность измерения относительного изменения температуры не превышает ±2 град. Результаты измерений температуры представлены в таблице.

Как видно из таблицы, на подложкодержателе получена изотермическая вертикальная площадка длиной 320 мм, причем наибольшая разность температур между центром площадки и ее краями не превышает десяти градусов в диапазоне температур 1100-1300°С.

Изобретение позволяет обеспечить более равномерное -распределение температуры нагрева по высоте подложкодержателя, повысить стойкость нагревателя и увеличить выход годной продукции не менее, чем на 5%.

Формула изобретения

Устройство для газовой эпитаксии, включающее вертикальнзю реакционную камеру, полый нодложкодержатель и установленный внутри него с зазором графитовый нагреватель сопротивления, отличающийся тем, что, с целью обеспечения более равномерного распределения температуры по высоте подложкодержателя, на нагревателе па расстоянии (2-4) а от его верхнего и нижнего торцов выполнено по одной кольцевой проточке щириной (0,5-3,0) а и глубиной (0,35-0,42) а, подложкодержатель имеет толщину стенки (0,5-2,0) а, а зазор между ним и нагревателем составляет (0,5-1,5) а, где а - толщина стенки нагревателя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

2.Авторское свидетельство СССР № 369762, кл. В 01J 17/32, 1968.