Устройство для газовой эпитаксии

Устройство для газовой эпитаксии

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОЙИСАЙИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ п1) 62l368

Союэ Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 23.01.75 (21) 2101424/23-26 с присоединением заявки № (51) М. Ела

В 01J 17/32

ГосУлаРственный комитет (23) Приоритет

Совета Министров СССР д,ний- (43) Опубликовано 300878. Бюллетень № 32 (53) УДК 621.315.592 (088.8) н открытий (45) Дата опубликования описапия 04.08.78 (72) Авторы изобретения А, А. Басовский, A. С, Дерман, М. Е, Старшинов и 3. Е. Хазанов (71) Заявитель (54) уст1ойство для гАзовой эпитАксии

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

Развитие электронной техники вызывает необходимость создания высокопроизводительного надежного оборудования для производства эпитаксиальных пленок полупроводниковых материалов. Этим требованиям в наибольшей степени удовлетво- 1ð ряют устройства с резистивным нагревом, Примером таких устройств могут служить известные в настоящее время устройства для эпитаксиального осаждения полупроводниковых материалов, включа|ощис вер- 15 тикальную реакционную камеру, полый подложкодержатель и установленный внутри него с зазором нагреватель сопротивления (1).

Ближайшим к изобретению техническим решением является устройство для осаждения эпитаксиальных слоев газовой фазы (2). В этом устройстве реактор, в котором происходит процесс наращивания эпитаксиальных структур, выполнен в виде герметичной камеры. В камере расположен вертикальный цилиндрический полый графитовый подложкодержатель, на боковой поверхности которого устанавливают подложки. Внутри этого подложкодержателя 30 размещают с зазором графитовый нагреватель сопротивления. При работе устройства необходимо, чтобы величина разброса основных электрических свойств, получаемых эпитаксиальных слоев: толщина, удельное сопротивление, распределение основной легирующей примеси по толщине, имела минимальное значение.

Однако такая установка дает большие перепады 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 подложкодержателя 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 толщиной стенки (0,5 — 2,0) а, и устанавливать его с зазором ю отношению к нагревателю, равным

621368

Распределение температуры по

Номер точки замера

125

205

285

1118

1247

1310

1127

1248

1304

1117

1300

1121

1244

1301

1117

1243

1306 (0,5 — 1,5) а, где а — толщина стенки нагревателя.

На чертеже схематически представлено 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 и соответственно перегрев на конце резов.

Устройство работает следующим образом, На время загрузки реакционную камеру поднимают и на подложкодержатель 1 устанавливают подложки 2. После этого

Расстояние до точки замера от верхнего торца нагревателя, мм

Температура в точке замера, С

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 †13 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 вертикальную реакционную камеру, полый подложкодерж атель и установлен5

45 камеру герметизируюг 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 предлагаемого устройства проведено исследование распределения температуры по высоте подложкодержателя. Измерение температуры на поверхности проводилось с помощью оптического микропирометра типа

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

Анализ точности метода показал, что средняя квадратичная погрешность измерения относительного изменения температуры нс превышает . -2 град. Результаты измерений температуры представлены в таблице. высоте подложкодержателя ный внутри него с зазором графитовый нагреватель сопротивления, о т л и ч а ю щ и йс я 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 шириной (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

1. Патент США № 3381114, кл. 291 — 385, опублик. 1968.

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