DE112011104446T5 - Chemische Gasphasenabscheidungsvorrichtung und Verfahren zum Herstellen von lichtemittierenden Vorrichtungen mit derselben - Google Patents

Chemische Gasphasenabscheidungsvorrichtung und Verfahren zum Herstellen von lichtemittierenden Vorrichtungen mit derselben Download PDF

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Abstract

Vorgesehen sind eine CVD-Vorrichtung und ein Verfahren zum Herstellen einer lichtemittierenden Vorrichtung unter Verwendung derselben. Die CVD-Vorrichtung enthält einen Kammerkörper mit einem Suszeptor, der zumindest einen Taschenabschnitt mit einem darin stabil eingesetzten Wafer aufweist; einen Kammerdeckel, der mit dem Kammerkörper vorgesehen ist zum Öffnen oder Schließen des Kammerkörpers und wobei ein Reaktionsraum zwischen dem Suszeptor und dem Kammerdeckel ausgebildet ist; eine Zufuhr für ein reaktives Gas, die das reaktive Gas in den Reaktionsraum zuführt derart, dass sie dem reaktiven Gas ermöglicht, quer über eine Oberfläche des Suszeptors zu fließen; und eine Zufuhr für ein nicht reaktives Gas, die ein nicht reaktives Gas zuführt in den Reaktionsraum derart, dass dem nicht reaktiven Gas ermöglicht wird, quer über eine Oberfläche des Kammerdeckels zu fließen zwischen dem Suszeptor und dem Kammerdeckel, um so zu verhindern, dass das reaktive Gas mit der Oberfläche des Kammerdeckels in Kontakt kommt.

Description

  • [Technisches Gebiet]
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine chemische Gasphasenabscheidungs-Vorrichtung und ein Verfahren zum Herstellen einer lichtemittierenden Vorrichtung mit derselben.
  • [Technischer Hintergrund]
  • Jüngst hat der Bedarf an Entwicklung einer miniaturisierten Halbleitervorrichtung und einer hocheffizienten lichtemittierenden Hochleistungsvorrichtung (LED) oder dergleichen die Notwendigkeit aufgezeigt, die Massenproduktion von chemischer Gasphasenabscheidungs(CVD)-Ausrüstung ohne Verschlechterung in der Qualität oder Leistungsfähigkeit davon in verschiedenen Arbeitsgebieten zu ermöglichen.
  • Im Allgemeinen wird CVD angewendet zum Wachsen einer epitaktischen Dünnschicht auf einer oberen Oberfläche eines geheizten Wafers durch eine chemische Reaktion eines in eine Reaktionskammer eingeführten reaktiven Gases.
  • Jedoch geht dieses reaktive Gas nicht nur auf der Oberfläche eines zu beschichtenden Wafers eine chemische Reaktion ein, sondern auch auf einer inneren oberen Oberfläche einer Reaktionskammer als eine Dummy-Beschichtung aufgrund einer parasitären Abscheidung. Ein abgeschiedenes Material, wie z. B. eine Dummy-Beschichtung oder dergleichen, kann eine Veränderung in einem Prozess bewirken oder kann dicker werden und sich schließlich ablösen, sodass es während des Prozesses zu Partikeln wird. Dies ist ein Faktor bei einer geringen Produktionsausbeute. Um diesen Faktor auszuschalten sollte ein abgeschiedenes Material, wie z. B. eine Dummy-Beschichtung, regelmäßig entfernt werden, aber eine Reihe von Arbeitsschritten zum Entfernen des abgeschiedenen Materials kann zu einer Verringerung in der Produktivität führen.
  • [Offenbarung]
  • [Technisches Problem]
  • Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung sieht eine chemische Gasphasenabscheidungs-Vorrichtung vor, die in der Lage ist, zu verhindern, dass ein Abscheidematerial an einer nicht erforderlichen Stelle, z. B. an der als eine innere obere Oberfläche einer Reaktionskammer vorgesehenen Decke, abgeschieden wird, und ein Verfahren zum Herstellen einer lichtemittierenden Vorrichtung mit derselben.
  • Ein anderer Aspekt der vorliegenden Erfindung sieht eine chemische Gasphasenabscheidungs(CVD)-Vorrichtung vor, die in der Lage ist, eine Kristallisation in einem epitaktischen Dünnschicht-Wachstumsverfahren zu verbessern durch signifikantes Verringern der Erzeugung einer Wärmekonvektion in einem reaktiven Gas innerhalb einer Reaktionskammer, und ein Verfahren zum Herstellen einer lichtemittierenden Vorrichtung mit derselben.
  • [Technische Lösung]
  • Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine CVD-Vorrichtung vorgesehen mit: einem Kammerkörper mit einem Suszeptor mit zumindest einem darin ausgebildeten Taschenabschnitt, wobei der Taschenabschnitt einen darin stabil montierten Wafer aufweist; einem für den Kammerkörper vorgesehenen Deckel zum Öffnen oder Schließen des Kammerkörpers und Bilden eines Reaktionsraumes zwischen dem Suszeptor und dem Kammerdeckel; einer Zufuhr für reaktives Gas, die das reaktive Gas im Reaktionsraum zuführt, um zu ermöglichen, dass das reaktive Gas über eine Oberfläche des Suszeptors fließt; und einer Zufuhr für nicht reaktives Gas, die ein nicht reaktives Gas dem Reaktionsraum zuführt, um zu ermöglichen, dass das nicht reaktive Gas über eine Oberfläche des Kammerdeckels zwischen dem Suszeptor und dem Kammerdeckel fließt, um so zu verhindern, dass das reaktive Gas mit der Oberfläche des Kammerdeckels in Kontakt kommt.
  • Die Zufuhr für nicht reaktives Gas kann einen Einleitungskanal für ein nicht reaktives Gas, der in dem Kammerdeckel vorgesehen ist zum Einleiten des nicht reaktiven Gases von außen, und Düsen für ein nicht reaktives Gas enthalten, welche das eingeleitete nicht reaktive Gas in den Reaktionsraum abgeben.
  • Eine Mehrzahl von den Düsen für ein nicht reaktives Gas können verteilt an einer unteren Oberfläche des Kammerdeckels, die zu dem Reaktionsraum freiliegt, angeordnet sein.
  • Der Kammerdeckel kann ein Deckelelement enthalten, das dem Suszeptor in einem unteren Teil davon gegenüber liegt und zu dem Reaktionsraum hin freiliegend ist.
  • Das Deckelelement kann von dem Kammerdeckel abnehmbar sein.
  • Die Mehrzahl von Düsen für ein nicht reaktives Gas können verteilt angeordnet sein auf dem Deckelelement, das zu der Reaktionskammer hin freiliegend ist.
  • Der Einleitungskanal für ein nicht reaktives Gas kann zu dem Suszeptor hin verlängert sein, während er das Deckelelement durchstößt, und die Gasdüsen für ein nicht reaktives Gas können entlang einer Umfangsfläche des Einleitungskanals für ein nicht reaktives Gas ausgebildet sein, die zu einem inneren Abschnitt des Reaktionsraums hin freiliegend ist, um das nicht reaktive Gas abzugeben.
  • Die Zufuhr für ein nicht reaktives Gas kann weiter einen Verbindungsabschnitt enthalten, das den Einleitungskanal für ein nicht reaktives Gas mit den Düsen für ein nicht reaktives Gas verbindet.
  • Der Verbindungsabschnitt kann ein unteres Ende besitzen, das an einer Stelle zwischen 5% bis 50% eines Abstandes zwischen dem Suszeptor und dem Deckelelement positioniert ist, wobei der Reaktionsraum zu dem Suszeptor hin auf der Grundlage des Deckelelementes gebildet wird.
  • Die Verbindungsabschnitte können derart angeordnet sein, dass sie voneinander vertikal beabstandet sind innerhalb einer mehrschichtigen Struktur, die in einer Längsrichtung des Einleitungskanals für ein nicht reaktives Gas vorgesehen ist.
  • Der Verbindungsabschnitt kann eine Mehrzahl von Plattenelementen enthalten, die derart angeordnet sind, dass sie voneinander vertikal innerhalb der mehrschichtigen Struktur beabstandet sind, die in der Längsrichtung des Einleitungskanals für ein nicht reaktives Gas in dem Reaktionsraum vorgesehen ist.
  • Die Mehrzahl von Plattenelementen können konzentrisch derart angeordnet sein, dass sie eine Mehrzahl von konzentrischen Kreisen mit verschiedenen Radien auf der Grundlage der Mitte des Einleitungskanals für ein nicht reaktives Gas besitzen, und können eine Struktur besitzen, bei der die Größe der Radien davon sind von einem oberen Teil zu einem unteren Teil hin abnehmen.
  • Die Mehrzahl von Plattenelementen kann durch Einsetzen befestigt sein an dem Kanal für ein nicht reaktives Gas oder integriert sein in dem Trägergrundlagen-Einleitungskanal.
  • Die Düsen für ein nicht reaktives Gas können in einer Flussrichtung des reaktiven Gases geneigt sein, um so der Flussrichtung des durch die Zuführung für ein reaktives Gas zugeführten reaktiven Gases zu entsprechen.
  • Die Zuführung für ein nicht reaktives Gas kann radial oder umgekehrt radial das nicht reaktive Gas in den Reaktionsraum abgeben durch die Düsen für ein nicht reaktives Gas.
  • Die Zuführung für ein nicht reaktives Gas kann weiter eine Speicherkammer für ein nicht reaktives Gas enthalten, die in dem Kammerdeckel vorgesehen ist.
  • Die Düsen für ein nicht reaktives Gas können mit der Speicherkammer für ein nicht reaktives Gas durch den Einleitungskanal für ein nicht reaktives Gas verbunden sein und können das in der Speicherkammer für ein nicht reaktives Gas aufgenommene nicht reaktive Gas an den Reaktionsraum abgeben.
  • Die Düsen für ein nicht reaktives Gas können eine kreisförmige oder schlitzförmige Struktur besitzen.
  • Die Mehrzahl von Düsen für ein nicht reaktives Gas kann konzentrisch so angeordnet sein, dass sie voneinander beabstandet sind entlang der Mehrzahl von konzentrischen Kreisen mit verschiedenen Größen auf der Grundlage der Mitte des Kammerdeckels, wobei die entlang einem Umfang jedes konzentrischen Kreises vorgesehenen Düsen für ein nicht reaktives Gas derart ausgebildet sind, dass sie eine Bogenform eines entsprechenden Kreises besitzen.
  • Die Düsen für ein nicht reaktives Gas können so angeordnet sein, dass die Mehrzahl von Düsen für ein nicht reaktives Gas, die entlang der Umfangsseite jedes konzentrischen Kreises vorgesehen sind, sich abwechseln mit einer anderen Mehrzahl von Düsen für ein nicht reaktives Gas, die entlang von Umfangsseiten von dazu benachbarten konzentrischen Kreisen vorgesehen sind.
  • Ein Abstand zwischen den Düsen für ein nicht reaktives Gas, die bezüglich ungeradzahliger konzentrischer Kreise von der Mitte des Kammerdeckels vorgesehen sind, und ein Abstand zwischen den Düsen für ein nicht reaktives Gas, die bezüglich geradzahliger konzentrischer Kreise vorgesehen sind, kann zueinander gleich sein.
  • Die Düsen für ein nicht reaktives Gas können von dem Einleitungskanal für ein nicht reaktives Gas in die Flussrichtung des reaktiven Gases gebogen sein.
  • Der Kammerdeckel kann eine Mehrzahl von Stufenabschnitten enthalten, die konzentrisch und radial bezüglich der Mitte des Kammerdeckels in einer unteren Oberfläche davon ausgebildet sind, die zu der Reaktionskammer hin freiliegend ist.
  • Die Stufenabschnitte können eine vertikale Oberfläche enthalten, zu der die Düsen für ein nicht reaktives Gas hin freiliegend sind, um das nicht reaktive Gas in die Reaktionskammer abzugeben, und können eine schräge Oberfläche, die nach unten geneigt ist zu einer vertikalen Oberfläche eines in der Flussrichtung des reaktiven Gases benachbarten anderen Stufenabschnitts, enthalten.
  • Die Stufenabschnitte können jeweils die vertikale Oberfläche, zu der die Düsen für ein nicht reaktives Gas freiliegend sind, zum Abgeben des nicht reaktiven Gases an die Reaktionskammer, sowie eine Ebene, die sich zu einer vertikalen Oberfläche eines in der Flussrichtung des reaktiven Gases benachbarten anderen Stufenabschnitts erstreckt, enthalten.
  • Die Zufuhr für ein reaktives Gas kann zumindest eine Speicherkammer für ein reaktives Gas, die entlang eines umfangseitigen Randes des Kammerkörpers vorgesehen ist, zum Speichern des von außen eingeleiteten reaktiven Gases, sowie Düsen für ein reaktives Gas enthalten, die mit der Speicherkammer für ein reaktives Gas und dem Reaktionsraum verbunden sind, zum Abgeben des in der Speicherkammer für ein reaktives Gas gespeicherten reaktiven Gases an dem Reaktionsraum.
  • Die Zufuhr für ein reaktives Gas kann weiter zumindest ein in der Speicherkammer für ein reaktives Gas ausgebildetes Teilungselement enthalten zum Teilen der Speicherkammer für das reaktive Gas in eine Mehrzahl von Bereichen.
  • Die Zufuhr für ein reaktives Gas kann zumindest einen Einleitungskanal für ein reaktives Gas enthalten, der in einer Mittelachse des Suszeptors vorgesehen ist, zum Einführen des reaktiven Gases von außen, sowie Düsen für ein reaktives Gas, die das durch den Einleitungskanal für ein reaktives Gas eingeleitete reaktive Gas an dem Reaktionsraum abgeben, um so einen Gasfluss vom radialen Typ von der Mitte des Suszeptors zu einer äußeren Umfangseite davon zu bilden.
  • Die Zufuhr für ein reaktives Gas kann einen Einleitungskanal für ein reaktives Gas, der zu dem Suszeptor hin verlängert ist, während er den Kammerdeckel durchstößt zum Einleiten des reaktiven Gases von außen, sowie Gasdüsen für ein reaktives Gas enthalten, die entlang einer umfangseitigen Oberfläche des Einleitungskanals für ein reaktives Gas ausgebildet sind, zum Abgeben des reaktiven Gases in den Reaktionsraum, um so einen Gasfluss vom radialen Typ von der Mitte des Kammerdeckels zu einer äußeren Umfangseite davon zu bilden.
  • Die Zufuhr für ein nicht reaktives Gas kann enthalten: einen Einleitungskanal für ein nicht reaktives Gas, der derart ausgebildet ist, dass er den Kammerdeckel durchstößt und der den Einleitungskanal für ein reaktives Gas darin aufnimmt, zum Einleiten des nicht reaktiven Gases durch einen Raum zwischen dem Einleitungskanal für ein reaktives Gas und dem Einleitungskanal für ein nicht reaktives Gas; und Gasdüsen für ein nicht reaktives Gas, die entlang einer umfangseitigen Oberfläche des Einleitungskanals für ein nicht reaktives Gas ausgebildet sind, zum radialen Abgeben des nicht reaktiven Gases in den Reaktionsraum, wobei die Düsen für ein nicht reaktives Gas zwischen dem Kammerdeckel und den Düsen für ein nicht reaktives Gas angeordnet sind.
  • Der Einleitungskanal für ein reaktives Gas kann zu dem Suszeptor hin derart verlängert sein, dass er länger als der Einleitungskanal für ein nicht reaktives Gas ist, und die Düsen für ein reaktives Gas können zu dem Reaktionsraum hin an einem unteren Ende des Einleitungskanals für ein nicht reaktives Gas freiliegend sein.
  • Die Mehrzahl von Düsen für ein nicht reaktives Gas können entlang einer umfangseitigen Oberfläche des Einleitungskanals für ein nicht reaktives Gas angeordnet sein, wobei die Mehrzahl von Düsen für ein reaktives Gas entlang einer umfangseitigen Oberfläche des Einleitungskanals für ein reaktives Gas angeordnet sind, sodass die Düsen für ein nicht reaktives Gas und die Düsen für ein reaktives Gas nebeneinander oder zickzackartig miteinander abwechselnd vorgesehen sind.
  • Die CVD-Vorrichtung kann weiter eine Kühlmittelspeicherkammer enthalten, die in dem Kammerdeckel vorgesehen ist.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Herstellen einer lichtemittierenden Vorrichtung vorgesehen, wobei das Verfahren aufweist: ein Einsetzen eines Wafers für ein Dünnschicht-Wachstumsverfahren in einen Taschenabschnitt, der in einem in einem Kammerkörper vorgesehenen Suszeptor ausgebildet ist, und ein Abdecken des Kammerkörpers mit einem Kammerdeckel derart, dass ein abgedichteter Zustand davon aufrecht erhalten wird; ein Abgeben eines von außen durch eine in dem Kammerdeckel angeordnete Zufuhr für ein nicht reaktives Gas eingeleitetes nicht reaktives Gas in einen zwischen dem Kammerdeckel und dem Suszeptor ausgebildeten Reaktionsraum; ein Abgeben eines reaktiven Gases in den Reaktionsraum durch eine innerhalb des Kammerkörpers ausgebildete Zufuhr für ein reaktives Gas zum Wachsen einer Dünnschicht auf einer Oberfläche des Wafers; und ein Austauschen des in dem Dünnschicht-Wachstumsprozess fertiggestellten Wafers mit einem neuen Wafer durch Öffnen des den Kammerkörper bedeckenden Kammerdeckels.
  • Das Abgeben des nicht reaktiven Gases kann vor oder gleichzeitig mit dem Abgeben des reaktiven Gases durchgeführt werden.
  • Das Abgeben des reaktiven Gases kann das Zuführen des reaktiven Gases in den Reaktionsraum derart aufweisen, dass dem reaktiven Gas ermöglicht wird, über die Oberfläche des Suszeptors zu fließen, und das Abgeben des nicht reaktiven Gases kann das Zuführen des nicht reaktiven Gases in den Reaktionsraum derart aufweisen, dass dem nicht reaktiven Gas ermöglicht wird, über eine Oberfläche des Kammerdeckels zu fließen, um so zu verhindern, dass das reaktive Gas die Oberfläche des Kammerdeckels berührt.
  • Das Abgeben des nicht reaktiven Gases kann das Zuführen des nicht reaktiven Gases derart aufweisen, dass es einem Fluss des reaktiven Gases folgt, um einer Flussrichtung des durch die Zufuhr für ein reaktives Gas zugeführten reaktiven Gases entspricht.
  • [vorteilhafte Wirkungen]
  • Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die Abscheidung eines Abscheidematerials auf einem Deckenabschnitt einer Reaktionskammer während eines Dünnschicht-Wachstumsverfahrens auf einem Wafer unterdrückt werden, sodass ein reaktives Gas einen stabilen Fluss besitzt, ohne von irgendwelchen Störungen beeinträchtigt zu werden, wodurch ein Dünnschichtwachstum mit einer herausragenden Qualität erreicht wird.
  • Zusätzlich kann die Anhaftung eines Abscheidematerials, wie z. B. einer Dummy-Beschichtung, unterdrückt werden, wodurch eine regelmäßige Wartungsperiode für eine Entfernung von Abscheidung oder dergleichen verlängert werden kann aufgrund einer Unterdrückung der Anhaftungs von Abscheidematerial, wie z. B. einer Dummy-Beschichtung, wodurch die Produktivität verbessert wird.
  • Darüber hinaus kann eine Erzeugung von Fremdsubstanzen, wie z. B. Partikeln, verringert werden, wodurch eine Produktionsausbeute erhöht sowie die Prozessreproduzierbarkeit und eine Qualität verbessert wird.
  • [Beschreibung von Zeichnungen]
  • Die obigen und weitere Aspekte, Merkmale und weitere Vorteile der vorliegenden Erfindung werden klarer verständlich anhand der folgenden detaillierten Beschreibung zusammen mit den begleitenden Zeichnungen, in denen:
  • 1 eine Querschnittsansicht einer CVD-Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
  • 2 eine Querschnittsansicht ist, die einen Gasfluss durch eine Zufuhr für ein reaktives Gas und eine Zufuhr für ein nicht reaktives Gas, welche in 1 gezeigt sind, darstellt;
  • 3 eine Querschnittsansicht einer Zufuhr für ein nicht reaktives Gas gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
  • 4 und 5 Querschnittsansichten einer Zufuhr für ein reaktives Gas gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind;
  • 6 eine Querschnittsansicht einer Zufuhr für ein nicht reaktives Gas gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
  • 7A und 7B Querschnittsansichten einer Zufuhr für ein nicht reaktives Gas sind, die in Zusammenhang mit einer in 5 gezeigten Zufuhr für ein reaktives Gas gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung vorgesehen ist;
  • 8A und 8B vergrößerte Ansichten von Abschnitten der Zufuhr für ein reaktives Gas und der Zufuhr für ein nicht reaktives Gas sind, welche in 7A und 7B gezeigt sind;
  • 9A und 9B Simulationsergebnisse darstellen, die schematisch einen Fluss eines reaktiven Gases und eines nicht reaktiven Gases gemäß dem Aufbau der Zufuhr für ein reaktives Gas und der Zufuhr für ein nicht reaktives Gas, welche in 7A und 7B gezeigt sind, wiedergeben;
  • 10 eine Querschnittsansicht einer Zufuhr für ein nicht reaktives Gas ist, die in Zusammenhang mit der in 4 gezeigten Zufuhr für ein reaktives Gas gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung vorgesehen ist;
  • 11 eine schematische Querschnittsansicht einer CVD-Vorrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
  • 12 eine schematische Querschnittsansicht ist, die einen Gasfluss durch eine Zufuhr für ein reaktives Gas und eine Zufuhr für ein nicht reaktives Gas, welche in 11 gezeigt sind, darstellt;
  • 13 eine schematische Querschnittsansicht ist, die eine Ausführungsform der in 11 gezeigten Zufuhr für ein nicht reaktives Gas zeigt;
  • 14 eine Querschnittsansicht ist, die einen Gasfluss durch eine Zufuhr für ein reaktives Gas und eine Zufuhr für ein nicht reaktives Gas, welche in 13 dargestellt sind, zeigt;
  • 15 eine Querschnittsansicht einer CVD-Vorrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
  • 16 eine Querschnittsansicht ist, die eine Ausführungsform der in 15 dargestellten Zufuhr für ein nicht reaktives Gas zeigt;
  • 17 den Aufbau einer Düse für ein nicht reaktives Gas der in 11 bis 16 dargestellten Zufuhr für ein nicht reaktives Gas zeigt;
  • 18 eine Querschnittsansicht einer CVD-Vorrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Anmeldung ist;
  • 19 eine schematische Querschnittsansicht ist, die einen Gasfluss durch eine Zufuhr für ein reaktives Gas und eine Zufuhr für ein nicht reaktives Gas, welche in 18 gezeigt sind, darstellt;
  • 20 schematisch ein System zeigt, welches die CVD-Vorrichtung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet;
  • 21 schematisch dem Aufbau einer auf einem Wafer mit Verwendung des Systems aus 20 gewachsenen Dünnschicht wiedergibt;
  • 22 eine schematische Querschnittsansicht ist, die einen Zustand zeigt, bei dem eine Elektrode auf der in 21 gezeigten Dünnschicht ausgebildet ist; und
  • 23 eine schematische Querschnittsansicht eines lichtemittierende-Vorrichtung-Gehäuses ist, das eine gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung hergestellte lichtemittierende Vorrichtung verwendet.
  • [Ausführung der Erfindung]
  • Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nun im Detail mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben, sodass sie leicht umgesetzt von denen werden könnten, die gewöhnliche Fachkenntnis in dem Gebiet aufzuweisen haben, zu dem die vorliegende Erfindung gehört. Jedoch werden beim Beschreiben der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung detaillierte Beschreibungen von bekannten Funktionen oder Konstruktionen weggelassen werden, um so das Wesentliche der vorliegenden Erfindung nicht durch unnötige Details zu verschleiern.
  • In den Zeichnungen können Formen und Abmessungen zum Zwecke der Klarheit übertrieben sein, und gleiche Bezugszeichen werden durchgehend zum Bezeichnen von gleichen oder ähnlichen Komponenten verwendet werden.
  • Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird eine chemische Gasphasenabscheidungs(CVD)-Vorrichtung mit Bezug auf 1 bis 10 beschrieben werden.
  • 1 ist eine Querschnittsansicht einer CVD-Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 2 ist eine Querschnittsansicht, die einen Gasfluss durch eine Zufuhr für ein reaktives Gas und eine Zufuhr für ein nicht reaktives Gas, welche in 1 gezeigt sind, darstellt. 3 ist eine Querschnittsansicht einer Zufuhr für ein nicht reaktives Gas gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 4 und 5 sind Querschnittsansichten einer Zufuhr für ein reaktives Gas gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 6 ist eine Querschnittsansicht einer Zufuhr für ein nicht reaktives Gas gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 7A und 7B sind Querschnittsansichten einer Zufuhr für ein nicht reaktives Gas, die in Zusammenhang mit einer in 5 gezeigten Zufuhr für ein reaktives Gas vorgesehen ist gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 8A und 8B sind vergrößerte Ansichten von Abschnitten der Zufuhr für ein reaktives Gas und der Zufuhr für ein nicht reaktives Gas, die in 7A und 7B gezeigt sind. 9A und 9B stellen Simulationsergebnisse schematisch dar, welche einen Fluss eines reaktiven Gases und eines nicht reaktiven Gases gemäß dem Aufbau der Zufuhr für ein reaktives Gas und der Zufuhr für ein nicht reaktives Gas, welche in 7A und 7B gezeigt sind, wiedergibt. 10 ist eine Querschnittsansicht einer Zufuhr für ein nicht reaktives Gas, die in Zusammenhang mit der in 4 gezeigten Zufuhr für ein reaktives Gas gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung vorgesehen ist.
  • Mit Bezug auf 1 und 2 kann eine CVD-Vorrichtung 100 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung einen Kammerkörper 10, einen Kammerdeckel 20, eine Zufuhr für ein reaktives Gas 30 und eine Zufuhr für ein nicht reaktives Gas 40 aufweisen.
  • Der Kammerkörper 10 kann einen inneren Hohlraum enthalten und kann einen Suszeptor 11, auf dem zumindest ein Wafer W sicher angebracht ist, sowie eine Heizeinheit 13 in dem Inneren davon wie in 1 und 2 gezeigt enthalten. In einem inneren, oberen Teil des Kammerkörpers 10 kann gegenüber dem Suszeptor 11 ein Reaktionsraum 15 ausgebildet sein, in dem ein reaktives Gas G eine chemische Reaktion eingeht. Der Kammerkörper 10 kann aus einem metallischen Material (SUS316L-Material) ausgebildet sein, das hervorragend ist bezüglich Abriebfestigkeit, Wärmewiderstand und Korrosionsschutz.
  • Der Suszeptor 11 kann aus einem Graphitmaterial ausgebildet sein und kann einen in einer oberen Fläche davon ausgebildeten Taschenabschnitt 12 besitzen, in den ein zu beschichtender Wafer W stabil eingesetzt werden kann. Die Größe des Taschenabschnittes 12 kann verändert werden in Abhängigkeit von der Größe des Wafers W. Das bedeutet, dass der Taschenabschnitt 12 derart ausgebildet sein kann, dass er 0,5% bis 2% größer als die Größe (Durchmesser) des Wafers W ist. Wenn die Größe des Taschenabschnittes 12 um 2% oder mehr größer ist als die des Wafers W, kann der Wafer W sich seitlich bewegen oder in einer Richtung verfälscht sein. Somit kann eine Gleichmäßigkeitseigenschaft einer auf den Wafer W gewachsenen dünnen Schicht verschlechtert sein. Wenn die Größe der Tasche 12 um weniger als 0,5% größer ist als die des Wafers, kann die Ausführbarkeit verschlechtert sein, da der überschüssige Raum relativ gering sein kann zu der Zeit des Einsetzens oder Herausnehmens des Wafers W.
  • Indessen kann die Tiefe eines Taschenabschnittes 12 etwa 1% bis 30% tiefer als eine Dicke des eingesetzten Wafers W ausgebildet sein. Wenn die Tiefe des Taschenabschnittes 12 um weniger als 1% tiefer ist als die Dicke des Wafers W, kann der Wafer W, da ein Biegeeffekt bei dem Wafer W während eines Hochtemperaturheizverfahrens auftreten kann, nicht gleichmäßig geheizt werden und kann sich daher von dem Taschenabschnitt 12 aufgrund Drehungen pro Minute, der Drehgeschwindigkeit des Suszeptors 11 lösen. Wenn die Tiefe des Taschenabschnittes 12 gleich 30% oder tiefer als die Dicke des Wafers W ist, kann die Abscheidegleichmäßigkeit und Effizienz bezüglich des reaktiven Gases verschlechtert sein, da ein Fluss des von der Zufuhr 30 für ein reaktives Gas zugeführten reaktiven Gases G nicht ausreichend den Wafer W erreichen kann, wodurch eine Dickenwachstums-Geschwindigkeit einer abgeschiedenen epitaktischen dünnen Schicht verringert wird.
  • In einem unteren Abschnitt des Suszeptors 11 kann die Heizeinheit 13 vorgesehen sein zum Liefern von Strahlungswärme an den Suszeptor 11, um so eine Temperatur des in den Taschenabschnitt 12 des Suszeptors 11 eingesetzten Wafers W zu steuern, sodass die Temperatur davon in einem Bereich von 100°C bis 1300°C liegt. Die Heizeinheit 13 ist ein elektrisches Heizelement, das Wärme erzeugt, wenn Leistung daran angelegt wird. Die Heizeinheit 13 kann in einem Bereich angeordnet sein, der einer Position entspricht, in der der Taschenabschnitt 12 ausgebildet ist, und kann ausgebildet sein aus einem Material wie z. B. Kupfer oder Wolfram, aber ist nicht darauf beschränkt.
  • Der Kammerdeckel 20 kann derart vorgesehen sein, dass er einen Aufbau besitzt, bei dem er den Kammerkörper 10 luftdicht abdichtet und einen abgedichteten Zustand davon aufrecht erhält und er den Kammerkörper 10 öffnet und schließt. Zusätzlich kann der Kammerdeckel 20 eine darin ausgebildete Speicherkammer 43 für ein nicht reaktives Gas zum Speichern eines nicht reaktiven Gases (g) darin sowie ein Deckelelement 50 besitzen, wobei der Reaktionsraum 15 zwischen dem Suszeptor 11 und dem Deckelelement 50 gebildet wird. Die vorliegende Ausführungsform beschreibt einen Fall, bei dem die Speicherkammer 43 für ein nicht reaktives Gas durch das Deckelelement 50 in einem inneren Abschnitt des Kammerdeckels 20 ausgebildet ist. Jedoch ist die Speicherkammer 43 für ein nicht reaktives Gas nicht ein notwendigerweise ausgebildeter Raum, und somit kann der Kammerdeckel 20 mit einem Aufbau ausgebildet sein, bei dem kein Raum in einem inneren Abschnitt davon ausgebildet ist. In diesem Fall kann das Deckelelement 50 an eine Bodenfläche des Kammerdeckels 20 angebracht sein. Im Folgenden wird ein Aufbau beschrieben werden, bei dem die Speicherkammer 43 für ein nicht reaktives Gas in einem inneren Abschnitt des Kammerdeckels 20 vorgesehen ist.
  • Obwohl nicht in der Zeichnung gezeigt kann ein Dichtungselement, wie z. B. ein O-Ring an einem unteren Ende des mit dem Kammerkörper 10 kombinierten Kammerdeckels vorgesehen sein, um die luftdichte Abdichtung sorgfältig aufrecht zu erhalten.
  • Das Deckelelement 50 kann kreisförmig sein, um der Form des Kammerdeckels 20 zu entsprechen, und kann mit einem unteren Abschnitt des Kammerdeckels 20 kombiniert oder davon getrennt werden, um das Innere des Kammerdeckels 20 abzusperren oder zu öffnen, sodass der Reaktionsraum 15 zwischen dem Suszeptor 11 und dem Deckelelement gebildet wird. Das Deckelelement 50 kann derart vorgesehen sein, dass es das reaktive Gas G daran hindert, den inneren Abschnitt des Kammerdeckels 20 zu berühren, und dass es verhindert, dass eine Dummy-Beschichtung an einer inneren Oberfläche des Kammerdeckels 20 aufgebracht wird während eines Abscheideverfahrens. Weiter kann eine Wärme gestoppt werden, um keine Wärmeverformung des Kammerdeckels 20 in einer Atmosphäre mit relativ hoher Temperatur zu bewirken. Das Deckelelement 50 kann aus einem Material mit exzellenter Wärmebeständigkeit ausgebildet sein, z. B. Quarz oder Graphit beschichtet mit SiC oder dergleichen. Das Deckelelement kann mit einer Dicke von etwa 3 mm bis 20 mm ausgebildet sein, aber ist nicht darauf beschränkt.
  • Das Deckelelement 50 kann derart angeordnet sein, dass es einen horizontalen Aufbau mit dem Suszeptor 11 bildet, sodass das reaktive Gas G in dem Reaktionsraum 15 mit einem stabilisierten laminaren Fluss fließt. Weiter kann eine Höhe des Reaktionsraums 15, die einem Abstand zwischen einer oberen Oberfläche des Suszeptors 11 und einer unteren Oberfläche des Deckelelements 50 entspricht, in einem Bereich von 10 mm bis 100 mm liegen. Wenn die Höhe des Reaktionsraumes 50 geringer ist als 10 mm, kann ein Fluss des reaktiven Gases nicht stabilisiert sein und somit kann die Abscheidegleichförmigkeit verschlechtert sein. Wenn die Höhe des Reaktionsraums 15 größer als 100 mm ist, kann eine Abscheidegeschwindigkeit relativ verringert sein, da die Effizienz eines Gases beim Erreichen einer oberen Oberfläche eines Wafers von der Zufuhr für ein reaktives Gas verschlechtert ist.
  • Das Deckelelement 50 kann derart ausgebildet sein, dass es eine Mehrzahl von Teilelementen besitzt, die miteinander kombiniert sind, oder kann aus einem einzelnen Element ausgebildet sein. Durch diese Konfiguration eines einzelnen Elementes oder von Teilelementen kann die Dummy-Beschichtung, die auf eine dem Reaktionsraum 15 ausgesetzte Oberfläche des Deckelelementes 50 aufgebracht ist, oder ein defektes Deckelelement 50 mit z. B. einem Riss durch ein neues ersetzt werden. Insbesondere in einem Fall, bei dem das Deckelelement 50 aus einer Mehrzahl von miteinander kombinierten Teilelementen konfiguriert ist kann die Wartung der Vorrichtung erleichtert werden, da ein entsprechendes defektes Teilelement mit einem neuen ausgetauscht werden kann.
  • Der Kammerdeckel 20 kann die unten zu beschreibende Zufuhr 40 für ein nicht reaktives Gas besitzen, sodass ein Abscheidematerial daran gehindert werden kann, auf die Oberfläche des als ein Dach des Kammerkörpers 10 vorgesehenen Deckelelementes 50 aufgrund parasitärer Abscheidung aufgebracht zu werden.
  • Die Zufuhr 30 für ein reaktives Gas kann das reaktive Gas G dem Reaktionsraum 15 zuführen, sodass es über die Oberfläche des Suszeptors 11 zwischen dem Suszeptor 11 und dem Deckelelement 50, die einander gegenüberliegend sind, fließt. Im Detail kann die Zufuhr 30 für ein reaktives Gas einen Aufbau vom umgekehrt radialen Typ besitzen und kann in einem oberen Abschnitt des Kammerkörpers 10 kombiniert mit dem Kammerdeckel 20 angeordnet sein. Das reaktive Gas G kann TMGa, TEGa, TMAl, TMIm, NH3 oder dergleichen sein.
  • Diese Zufuhr 30 für ein reaktives Gas kann zumindest eine um eine Seitenfläche des Kammerkörpers 10 herum angeordnete Speicherkammer 31 für ein reaktives Gas zum Speichern des von außen dort hineingeleiteten reaktiven Gases G sowie eine Düse 32 für ein reaktives Gas, welche die Speicherkammer 31 für ein reaktives Gas mit dem Reaktionsraum 15 verbindet, zum Abgeben des in der Speicherkammer 31 für ein reaktives Gas gespeicherten reaktiven Gases G in den Reaktionsraum 15 enthalten. Zum Beispiel kann in einem Fall, bei dem die Speicherkammer 31 für ein reaktives Gas als eine einzelne Speicherkammer für ein reaktives Gas vorgesehen ist, ein Rohgas oder ein Trägergas gespeichert werden zum Mischen und Abgeben eines gemischten Gases oder kann nur ein Rohgas gespeichert und abgegeben werden durch die Speicherkammer 31 für ein reaktives Gas. Zusätzlich kann die Speicherkammer 31 für ein reaktives Gas zumindest einen innerhalb der Speicherkammer 31 für ein reaktives Gas ausgebildete Abtrennung (nicht dargestellt) enthalten, sodass sie in eine Mehrzahl von inneren Bereichen darin getrennt ist. In diesem Fall kann das reaktive Gas mit einem konstanten Druck abgegeben werden, und entsprechende reaktive Gase können auch derart abgegeben werden, dass sie jeweils getrennt sind. Die Speicherkammer 31 für ein reaktives Gas kann derart angeordnet sein, dass sie einen Bereich von etwa 1% bis 10% des Reaktionsraums 15 einnimmt. Wenn die Größe der Speicherkammer 31 für ein reaktives Gas, welche das reaktive Gas speichert, geringer ist als 1% des Reaktionsraumes 15, kann das reaktive Gas G nicht ausreichend im Voraus gemischt werden, und daher kann die Abscheidegleichförmigkeit des reaktiven Gases G verschlechtert sein. Wenn die Größe der Speicherkammer 31 für ein reaktives Gas größer als 10% des Reaktionsraumes 15 ist, kann die Speicherkammer 10 relativ groß sein, sodass die Raumausnutzung verschlechtert sein kann.
  • Das durch die Zufuhr 30 für ein reaktives Gas dem Reaktionsraum 15 zugeführte reaktive Gas G fließt von dem Rand des Kammerkörpers 10 zu einer Mitte davon und kann dann durch eine in einem zentralen Abschnitt einer Mittelachse 14 des Suszeptors 11 angeordnete Gasabführung nach außen abgeführt werden.
  • Indessen kann die Zufuhr 30' oder 30'' für ein reaktives Gas einen Aufbau vom radialen Typ besitzen, der entlang einer Mittelachse des Kammerdeckels 20 oder des Kammerkörpers 10 ausgebildet ist, sodass das reaktive Gas G derart fließt, dass es eine Gasflussrichtung von einer Mitte des Kammerkörpers 10 zu dem Rand davon besitzt, wie in 4 und 5 gezeigt ist.
  • Im Detail wie in 4 gezeigt beschrieben, kann die Zufuhr 30' für ein reaktives Gas gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zumindest einen Einleitungskanal 33 für ein reaktives Gas und eine Düse 32 für ein reaktives Gas enthalten. Der zumindest eine Einleitungskammer 33 für ein reaktives Gas kann innerhalb eines Mittelachsenabschnittes des Suszeptors 11 angeordnet sein, um das reaktive Gas G von außen einzuleiten. Die Düse 32 für ein reaktives Gas kann das durch den Einleitungskanal 33 für ein reaktives Gas in den Reaktionsraum 15 eingeleitete reaktive Gas G abgeben, wobei das reaktive Gas G derart fließt, dass es einen radialen Gasfluss von einer Mitte des Suszeptors 11 zu einem Rand davon bildet. Die Düsen für ein reaktives Gas können derart ausgebildet sein, dass sie eine Größe in einem Bereich von etwa 1 mm bis 10 mm besitzen. Wenn die Düsen 32 für ein reaktives Gas kleiner sind als 1 mm, ist eine Flussgeschwindigkeit des reaktiven Gases G relativ schnell, und somit ist es schwierig, einen gleichmäßigen laminaren Fluss damit zu erhalten. Wenn die Größe der Düsen 32 für ein reaktives Gas größer ist als 10 mm, ist eine Flussgeschwindigkeit des reaktiven Gases G relativ gering, und somit kann die Gaseffizienz und eine Abscheidegeschwindigkeit verringert sein.
  • Zusätzlich kann mit Bezug auf 5 die Zufuhr 30'' für ein reaktives Gas gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung den Einleitungskanal 33 für ein reaktives Gas und die Düse 32 für ein reaktives Gas aufweisen. Der Einleitungskanal 33 für ein reaktives Gas kann derart ausgebildet sein, dass er eine Mitte des Kammerdeckels 20 durchstößt zum Einleiten des reaktiven Gases G von außen. Die Düse 32 für ein reaktives Gas kann das durch den Einleitungskanal 33 für ein reaktives Gas eingeleitete reaktive Gas G in den Reaktionsraum 15 abgeben, wobei das reaktive Gas G derart fließt, dass es einen von einer Mitte des Kammerdeckels 20 zu dem Rand davon gerichteten radialen Gasfluss besitzt. Hierbei kann der Einleitungskanal 33 für ein reaktives Gas um eine vorbestimmte Länge zu dem Suszeptor 11 hin verlängert sein, sodass das abgegebene reaktive Gas über die Oberfläche des Suszeptors 11 fließen kann.
  • 5 veranschaulicht einen einzelnen Einleitungskanal 33 für ein reaktives Gas, aber ist nicht darauf beschränkt, und eine Mehrzahl von Einleitungskanälen 33 für ein reaktives Gas können verwendet werden. In diesem Fall können Gase in den Reaktionsraum 15 durch jeweilige Einleitungskanäle für ein reaktives Gas in Abhängigkeit von der Art der reaktiven Gase abgegeben werden. Das durch den Einleitungskanal 33 für ein reaktives Gas zugeführte reaktive Gas G kann radial von dem zentralen Abschnitt des Suszeptors 11 zu dem Randabschnitt davon abgegeben werden durch die Düsen 32 für ein reaktives Gas. Dann kann das reaktive Gas G nach außen abgeführt werden durch den Gasabführabschnitt (nicht dargestellt), der um den Seitenrand oder einem unteren Abschnitt des Kammerkörpers 10 angeordnet ist.
  • Die Zufuhr 40 für ein nicht reaktives Gas kann das nicht reaktive Gas (g) dem Reaktionsraum 15 zuführen, sodass das nicht reaktive Gas (g) über die Oberfläche des Kammerdeckels 20, insbesondere über die Oberfläche des Deckelelementes 50, zwischen dem Suszeptor 11 und dem Kammerdeckel 20 fließt, wodurch verhindert wird, dass das reaktive Gas G die Oberfläche des Kammerdeckels 20 berührt. Das bedeutet, dass verhindert werden kann, dass parasitäre Abscheidung auf der Oberfläche des Deckelelementes 50 auftritt, der als eine Decke des Kammerkörpers 10 vorgesehen ist, durch das in dem Reaktionsraum 15 fließende reaktive Gas G. Das nicht reaktive Gas (g) kann H2, N2 oder dergleichen sein.
  • Wie in 1 gezeigt, kann die Zufuhr 40 für ein nicht reaktives Gas eine Mehrzahl von Düsen 41 für ein nicht reaktives Gas enthalten, die derart ausgebildet sind, dass sie das Deckelelement 50 in einer Richtung zu dem Suszeptor 11 hin durchstoßen. Die Mehrzahl von Düsen 41 für ein nicht reaktives Gas kann quer über den gesamten Bereich des Deckelelementes 50 angeordnet sein, derart, dass sie einer Flussrichtung des von den Düsen 32 für ein reaktives Gas an einer der Zufuhr 30 für ein reaktives Gas entsprechenden Stelle abgegebenes reaktives Gas G entsprechen, oder dass sie einer Stelle entsprechen, an der der Wafer W, der einer chemischen Reaktion unterzogen werden soll, montiert ist.
  • Die Mehrzahl von das Deckelelement 50 durchstoßenden Düsen 41 für ein nicht reaktives Gas kann mit der Speicherkammer 43 für ein nicht reaktives Gas verbunden sein, welche in einem inneren Abschnitt des Kammerkörpers 20 vorgesehen ist, um das in der Speicherkammer 43 für ein nicht reaktives Gas gespeicherte nicht reaktive Gas (g) durch eine externe Leitung 22 in den Reaktionsraum 15 abzugeben. Zusätzlich kann die Mehrzahl von Düsen 41 für ein nicht reaktives Gas, die derart ausgebildet sind, dass sie das Deckelelement 50 durchstoßen, so eingeordnet sein, dass sie direkt mit einem Einleitungskanal 42 für ein nicht reaktives Gas zum Einleiten des nicht reaktives Gases (g) von außerhalb des Kammerdeckels 20 verbunden ist, sodass die Mehrzahl der Düsen für ein nicht reaktives Gas das nicht reaktive Gas (g) in den Reaktionsraum 15 abgeben. Hierbei kann eine Kühlmittelspeicherkammer 70 anstelle der Speicherkammer 43 für ein nicht reaktives Gas in dem Kammerdeckel 20 enthalten sein, wobei die Kühlmittelspeicherkammer 70 mit einem Kühlmittel C wie z. B. einer Kühlflüssigkeit gefüllt sein kann, um nicht nur das Deckelelement 50, sondern den Kammerdeckel 20 zu kühlen, wodurch die Erzeugung von Abscheidematerial unterdrückt wird.
  • Die Mehrzahl von Düsen 41 für ein nicht reaktives Gas kann geneigt konfiguriert sein, um so einer Flussrichtung des durch die Zufuhr für ein reaktives Gas zugeführten reaktiven Gases G zu entsprechen. Insbesondere können wie in 6A gezeigt in einem Fall, bei dem die Zufuhr 30 für ein reaktives Gas um die Seitenfläche des Kammerkörpers herum angeordnet ist, sodass das reaktive Gas G umgekehrt radial fließt, die Düsen 41 für ein nicht reaktives Gas geneigt sein, um in Richtung zu der Mitte des Kammerdeckels 20 gerichtet zu sein, sodass das nicht reaktive Gas so fließt, dass es einem Fluss des reaktiven Gases G folgt. Weiter können wie in 6B gezeigt in einem Fall, bei dem die Zufuhr 30' für ein reaktives Gas entlang einer Mittelachse des Kammerkörpers 10 so angeordnet ist, dass das reaktive Gas G mit einem Fluss vom radialen Typ fließt, die Düsen 41 für ein nicht reaktives Gas geneigt konfiguriert sein, um so in Richtung zu einem äußeren Umfang des Kammerdeckels 20 gerichtet zu sein, sodass das nicht reaktive Gas derart fließt, dass es einem Fluss des reaktiven Gases G folgt. Von daher kann das reaktive Gas G gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung nicht von dem nicht reaktiven Gas (g) beeinflusst werden, da die Düsen 41 für ein nicht reaktives Gas geneigt konfiguriert sein können, sodass sie der Flussrichtung des reaktiven Gases entsprechen, wodurch ein stabiler laminarer Fluss des reaktiven Gases ermöglicht wird, während sichergestellt werden kann, dass das reaktive Gas G daran gehindert wird, das Deckelelement 50 zu berühren.
  • 7A und 7B sind Querschnittsansichten einer Zufuhr für ein nicht reaktives Gas, die in Verbindung mit einer in 5 gezeigten Zufuhr für ein reaktives Gas vorgesehen ist gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Insbesondere kann wie in 7A gezeigt die Zufuhr 40' für ein nicht reaktives Gas einen Einleitungskanal 42 für ein nicht reaktives Gas und Düsen 41 für ein nicht reaktives Gas enthalten. Der Einleitungskanal 42 für ein nicht reaktives Gas kann in Richtung zu dem Suszeptor 11 hin verlängert sein, während er das Deckelelement 50 durchstößt. Die Düsen 41 für ein nicht reaktives Gas können entlang des Umfangs des sich in den Reaktionsraum 15 erstreckenden Einleitungskanals 42 für ein nicht reaktives Gas ausgebildet sein, um das nicht reaktive Gas (g) radial in den Reaktionsraum 15 abzugeben. Die Düsen 41 für ein nicht reaktives Gas können eine Mehrzahl von Düsen für ein nicht reaktives Gas sein. Der Einleitungskanal 42 für ein nicht reaktives Gas kann mit der Speicherkammer 43 für ein nicht reaktives Gas verbunden sein zum Einleiten des in einem inneren Abschnitt davon empfangenen nicht reaktiven Gases (g) in den Reaktionsraum 15.
  • Wie in 7B gezeigt kann die Zufuhr 40' für ein nicht reaktives Gas den Einleitungskanal 42 für ein nicht reaktives Gas, der zu dem Suszeptor 11 hin verlängert ist, während er den Kammerdeckel 20 zusammen mit dem Deckelelement 50 durchstößt; und die Düsen 41 für ein nicht reaktives Gas, die entlang einer umfangseitigen Oberfläche des sich zu dem Reaktionsraum 15 hin verlängerten Einleitungskanals 42 für ein nicht reaktives Gas ausgebildet sind, zum radialen Abgeben des nicht reaktiven Gases (g). Die Düsen 41 für ein nicht reaktives Gas können eine Mehrzahl von Düsen für ein nicht reaktives Gas sein. Weiter kann sich der Einleitungskanal 42 für ein nicht reaktives Gas zu der Außenseite des Kammerdeckels 20 hin erstrecken zum Abgeben des nicht reaktiven Gases (g) in den Reaktionsraum 15, während das nicht reaktive Gas (g) direkt eingeleitet wird. In diesem Fall kann der Kammerdeckel 20 anstelle der Speicherkammer 43 für ein nicht reaktives Gas eine Kühlmittelspeicherkammer 70 darin enthalten, die mit einem Kühlmittel C wie z. B. einer Kühlflüssigkeit gefüllt ist.
  • Indessen kann die Zufuhr 30'' für ein reaktives Gas entlang der Mitte des Kammerdeckels 20 vorgesehen sein bei einem Aufbau zum Bilden eines radialen reaktiven Gasflusses wie in 5 gezeigt.
  • Von daher können in dem Fall, bei dem der Einleitungskanal 33 für ein reaktives Gas von der Zufuhr 30'' für ein reaktives Gas derart vorgesehen ist, dass er die Mitte des Kammerdeckels 20 durchstößt, die Einleitungskanäle 42 für ein nicht reaktives Gas entlang der Umfangsseite des Einleitungskanals 33 für ein reaktives Gas vorgesehen sein. Insbesondere kann der Einleitungskanal 42 für ein nicht reaktives Gas, der derart vorgesehen ist, dass er das Deckelelement 50 durchstößt, einen Durchmesser besitzen, der größer ist als der des Einleitungskanals 33 für ein reaktives Gas, sodass er den Einleitungskanal 33 für ein reaktives Gas in einem inneren Abschnitt davon aufnehmen kann, wodurch das nicht reaktive Gas (g) in den Reaktionsraum 15 eingeleitet werden kann durch einen Raum zwischen dem Einleitungskanal 33 für ein reaktives Gas und dem Einleitungskanal 42 für ein nicht reaktives Gas. Der Einleitungskanal 42 für ein nicht reaktives Gas kann derart ausgebildet sein, dass er eine kürzere Länge besitzt als die des Einleitungskanals 33 für ein reaktives Gas. Das bedeutet, dass wenn sich der Einleitungskanal 33 für ein reaktives Gas von einem unteren Ende der Düse 42 für ein nicht reaktives Gas in Richtung zu dem Suszeptor hin 11 derart erstreckt, dass er relativ länger ist, die Düsen 32 für ein reaktives Gas entlang einer umfangseitigen Oberfläche des Einleitungskanals 33, der von dem unteren Ende des Einleitungskanals 42 für ein nicht reaktives Gas verlängert ist, vorgesehen ist, sodass die Düsen 32 für ein reaktives Gas von dem unteren Ende des Einleitungskanals 42 für ein nicht reaktives Gas in Richtung zu dem Reaktionsraum 15 hin freiliegend sind. Daher kann die Mehrzahl von Düsen 41 für ein nicht reaktives Gas zwischen dem Deckelelement 50 und den Düsen 32 für ein reaktives Gas angeordnet sein und kann außerdem näher an dem Deckelelement 50 als an den mit dem Einleitungskanal 33 für ein reaktives Gas vorgesehenen Düsen 32 für ein reaktives Gas angeordnet sein. Insbesondere kann wie in 8A und 8B gezeigt die Mehrzahl von Düsen 41 für ein nicht reaktives Gas entlang dem Umfang des Einleitungskanals 42 für ein nicht reaktives Gas derart angeordnet sein, dass sie voneinander mit einem vorbestimmten Abstand dazwischen beabstandet sind, sodass sie benachbart zu dem Deckelelement 50 angeordnet sind. Die Düsen 32 für ein reaktives Gas können zusammen mit den Düsen 41 für ein nicht reaktives Gas angeordnet sein und können in einem Abschnitt unterhalb (nahe dem Suszeptor 11) einer Anordnungsposition der Düsen 41 für ein nicht reaktives Gas angeordnet sein basierend auf dem Deckelelement 50. 8A und 8B zeigen den Fall, bei dem die Düsen für ein nicht reaktives Gas eine Anordnung und die Düsen 32 für ein reaktives Gas mehrere Anordnungen besitzen, aber sie sind nicht darauf beschränkt. Die Anzahl an jeweiligen Anordnungen kann variiert werden. Die Anordnung der Düsen 41 für ein nicht reaktives Gas und die Anordnung der Düsen 32 für ein reaktives Gas können Seite an Seite wie in 8A gezeigt oder miteinander alternierend zickzackförmig wie in 8B gezeigt vorgesehen sein.
  • 9A und 9B stellen Simulationsergebnisse dar, die schematisch einen Fluss eines reaktiven Gases und eines nicht reaktiven Gases gemäß dem Aufbau der Zufuhr für ein reaktives Gas und der Zufuhr für ein nicht reaktives Gas, die in 7A und 7B gezeigt sind, wiedergeben. Wie in 9A gezeigt, berührt das reaktive Gas G nicht das Deckelelement 50 aufgrund des nicht reaktiven Gases (g), aber es kann bestätigt werden, dass das reaktive Gas G in einem unteren Abschnitt davon fließt benachbart zu dem Suszeptor 11. Weiter kann wie in 9B gezeigt bestätigt werden, dass das nicht reaktive Gas (g) vorwiegend über die Oberfläche des Deckelelements 50 fließt.
  • 10 ist eine Querschnittsansicht einer Zufuhr für ein nicht reaktives Gas, die in Zusammenhang mit der Zufuhr für ein reaktives Gas aus 4 gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung vorgesehen ist.
  • Die in 10 gezeigte Zufuhr 40' für ein nicht reaktives Gas kann den Einleitungskanals 42 für ein nicht reaktives Gas, der zu dem Suszeptor 11 hin verlängert ist, während er das Deckelelement 50 wie in 7 gezeigt durchstößt; die Mehrzahl von Düsen 41 für ein nicht reaktives Gas, die entlang der umfangseitigen Oberfläche des zu dem Reaktionsraum 15 verlängerten Einleitungskanals 42 für ein nicht reaktives Gas, zum radialen Abgeben des nicht reaktiven Gases (g); und einen Verbindungsabschnitt 44, der den Einleitungskanal 42 für ein nicht reaktives Gas mit den Düsen 41 für ein nicht reaktives Gas verbindet, enthalten. In diesem Fall kann die Zufuhr 30' für ein reaktives Gas entlang der Mitte des Suszeptors 11 mit einem Aufbau vorgesehen sein, der einen Fluss des reaktiven Gas vom radialen Typ, wie in 4 gezeigt, bildet.
  • Der Verbindungsabschnitt 44 kann ein unteres Ende besitzen, das an einer Stelle zwischen 5% bis 50% eines Abstandes zwischen dem Suszeptor 11 und dem Deckelelement 50 positioniert ist, wobei der Reaktionsraum 15 in Richtung zu dem Suszeptor 11 auf der Grundlage des Deckelementes 50 gebildet wird. Wenn das untere Ende des Verbindungsabschnittes 44 an einer Stelle mit weniger als 5% des Abstandes von dem Deckelelement 50 zu dem Suszeptor 11 positioniert ist, kann ein Flusspegel des nicht reaktiven Gases (g) relativ gering sein, sodass das nicht reaktive Gas (g) nicht ausreichend übertragen wird zu einem Rand des Reaktionsraumes 15, wodurch ein Effekt des Blockierens des reaktiven Gases G durch das nicht reaktive Gas (g) nicht ausreichend erhalten wird. Zusätzlich, wenn das untere Ende des Verbindungsabschnittes 44 an einer Stelle mit 50% oder mehr des Abstandes von dem Deckelelement 50 positioniert ist, kann ein laminarer Fluss gestört und eine Filmgleichförmigkeitseigenschaft verschlechtert sein, da ein Fluss des reaktiven Gases G übermäßig beeinflusst werden kann.
  • Der Positionsbereich des Verbindungsabschnittes 44 innerhalb des Reaktionsraumes 15 kann auch angewendet werden auf die mit dem Einleitungskanal 42 für ein nicht reaktives Gas, aber nicht durch den Verbindungsabschnitt 44 verbundenen Düsen 41 für ein nicht reaktives Gas angewendet werden, wobei der Einleitungskanal 42 für ein nicht reaktives Gas dem Reaktionsraum 15 ausgesetzt ist.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird eine CVD-Vorrichtung mit Bezug auf 11 bis 17 beschrieben werden.
  • 11 ist eine Querschnittsansicht einer CVD-Vorrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 12 ist eine Querschnittsansicht, die einen Gasfluss durch eine Zufuhr für ein reaktives Gas und eine Zufuhr für ein nicht reaktives Gas, die in 11 gezeigt sind, darstellt. 13 ist eine Querschnittsansicht einer Zufuhr für ein nicht reaktives Gas gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 14 ist eine Querschnittsansicht, die einen Gasfluss durch eine Zufuhr für ein reaktives Gas und eine durch Zufuhr für ein nicht reaktives Gas, die in 13 gezeigt sind, darstellt. 15 ist eine Querschnittsansicht einer in 11 gezeigten CVD-Vorrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 16 ist eine Querschnittsansicht einer in 15 gezeigten Zufuhr für ein nicht reaktives Gas gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 17 ist eine Draufsicht, die einen Aufbau von Trägergasdüsen der in 11 bis 16 gezeigten Trägergaszufuhr darstellt.
  • Mit Bezug auf 11 bis 14 kann eine CVD-Vorrichtung 100' gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung einen Kammerkörper 10, einen Kammerdeckel 20, eine Zufuhr 30 für ein reaktives Gas und eine Zufuhr 40 für ein nicht reaktives Gas enthalten.
  • Der Kammerkörper 10 kann einen inneren Hohlraum besitzen und kann einen Suszeptor 11, auf dem zumindest ein Wafer W sicher montiert ist und eine Heizeinheit 13 in dem Inneren davon enthalten wie in 11 bis 16 gezeigt ist. In einem oberen Abschnitt des Suszeptors 11 kann ein Reaktionsraum ausgebildet sein derart, dass darin eine chemische Reaktion eines reaktiven Gases G stattfindet. Der Kammerkörper 10 kann aus einer metallischen Material ausgebildet sein, das eine hervorragende Abriebfestigkeit, eine Wärmebeständigkeit und Korrosionsschutz besitzt.
  • Der Suszeptor 11 kann in einem mittigen Abschnitt des Kammerkörpers 10 angeordnet sein, sodass eine Mitte des Kammerkörpers 10 und eine Mittelachse des Suszeptors 11 ausgerichtet sein können. Der Suszeptor 11 kann zumindest einen scheibenförmigen Taschenabschnitt 12 enthalten, der so ausgebildet ist, dass er in eine obere Oberfläche davon vertieft ist, in den der Wafer W stabil eingesetzt werden kann. In einem unteren Abschnitt des Suszeptors 11 kann die Heizeinheit 13 vorgesehen sein zum Liefern von Strahlungswärme an den Suszeptor 11, um den auf dem Suszeptor 11 montierten Wafer zu heizen. Die Heizeinheit 13 kann ein elektrisches Heizelement sein, das Wärme erzeugt, wenn Leistung daran angelegt wird. Die Heizeinheit 13 kann in einem Bereich angeordnet sein, der einer Position entspricht, in der der Taschenabschnitt 12 ausgebildet ist.
  • Der Kammerdeckel 20 kann derart mit dem Kammerkörper 11 verbunden sein, dass er den Kammerkörper 10 luftdicht abdichtet und einen abgedichteten Zustand davon aufrecht erhält, und kann konfiguriert sein zum Öffnen und Schließen des Kammerkörpers 10. Durch Verbinden des Kammerdeckels 20 mit dem Kammerkörper 10 kann der Reaktionsraum zwischen den Kammerdeckel 20 und dem Suszeptor 11 gebildet werden. Ein Dichtungselement 25, wie z. B. ein O-Ring kann an einem unteren Ende des mit dem Kammerkörper 10 verbundenen Kammerdeckels 20 angeordnet sein, um die Unversertheit einer Abdichtung aufrecht zu erhalten.
  • Der Kammerdeckel 20 kann eine Mehrzahl von Stufenabschnitten 21 aufweisen, die auf einer unteren Oberfläche des dem Reaktionsraum 15 ausgesetzten Kammerdeckels 20 ausgebildet sind, wobei die Stufenabschnitte 21 radial derart ausgebildet sind, dass sie konzentrische Kreise in einem mittigen Abschnitt des Kammerdeckels 20 bilden. Die Zufuhr 40 für ein nicht reaktives Gas kann in dem Kammerdeckel 20, der unten beschrieben werden soll, angeordnet sein, sodass ein Abscheidematerial daran gehindert wird, sich an einer Oberfläche des Kammerdeckels, der als eine Decke des Kammerkörpers 10 vorgesehen ist, aufgrund einer parasitären Abscheidung anzuhaften. Die Zufuhr 40 für ein nicht reaktives Gas kann an einer Stelle angeordnet sein, auf der die Stufenabschnitte 21 ausgebildet sind und kann mit dem Reaktionsraum 15 verbunden sein, um ein nicht reaktives Gas (g) in den Reaktionsraum 15 zu liefern. Dies wird unten genauer beschrieben werden.
  • Der Kammerdeckel 20 kann außerdem die Kühlmittelspeicherkammer 70 zusätzlich zu dem Aufbau der Zufuhr 40 für ein nicht reaktives Gas enthalten zum Kühlen der Zufuhr 40 für ein nicht reaktives Gas und des Kammerdeckels 20.
  • Die Zufuhr 30 für ein reaktives Gas kann das reaktive Gas G in den Reaktionsraum 15 derart liefern, dass das reaktive Gas G über die Oberfläche des Suszeptors 11 zwischen dem Suszeptor 11 und dem Kammerdeckel 20, die einander gegenüber liegen, fließt. Insbesondere kann die Zufuhr 30 für ein reaktives Gas eine umgekehrt radiale Struktur besitzen und kann in einem oberen Abschnitt des Kammerkörpers 10 angeordnet sein, der mit dem Kammerdeckel 20 kombiniert ist. Durch den umgekehrt radialen Aufbau der Zufuhr 30 für ein reaktives Gas kann das reaktive Gas G einen Gasfluss besitzen, der von der Nähe des Kammerkörpers 10 zu einer Mitte davon wie in den Zeichnungen gezeigt gerichtet ist. Das reaktive Gas kann TMGa, TEGa, TMAl, TMIn, NH3 oder dergleichen sein.
  • Diese Zufuhr 30 für ein reaktives Gas kann zumindest eine um eine seitliche Oberfläche des Kammerkörpers 10 herum angeordnete Speicherkammer 31 für ein reaktives Gas zum Speichern des von außen dort hinein durch den Einleitungskanal 33 für ein reaktives Gas eingeleitetes reaktives Gas G zu speichern, sowie Düsen 32 für ein reaktives Gas enthalten, die mit der Speicherkammer 31 für ein reaktives Gas und dem Reaktionsraum 15 verbunden sind zum Abgeben des in der Speicherkammer 31 für ein reaktives Gas gespeicherten reaktiven Gases G in den Reaktionsraum 15. Zum Beispiel, wenn die Speicherkammer 31 für ein reaktives Gas einzeln vorgesehen ist, können Rohgase vermischt und dann abgegeben werden, oder nur ein einzelnes Rohgas kann gespeichert und abgegeben werden durch die Speicherkammer 31 für ein reaktives Gas. Zusätzlich kann die Speicherkammer 31 für ein reaktives Gas zumindest ein Teilungselement (nicht dargestellt) enthalten, das innerhalb der Speicherkammer 31 für ein reaktives Gas ausgebildet ist, um das Innere der Speicherkammer 31 für ein reaktives Gas in eine Mehrzahl von inneren Bereichen zu trennen. In diesem Fall kann das reaktive Gas G mit einem konstanten Druck abgegeben werden, und jeweilige reaktive Gase können auch derart abgegeben werden, dass sie jeweilig unterschieden werden. Das in den Reaktionsraum 15 durch die Zufuhr 30 für ein reaktives Gas zugeführte reaktive Gas G kann von dem Rand des Kammerkörpers 10 zu einer Mitte davon fließen und dann durch eine Gasabführung 60, die in einem inneren Abschnitt einer Mittelachse 14 des Suszeptors 11 angeordnet ist, nach außen abgeführt werden.
  • Indessen kann die Zufuhr 30 für ein reaktives Gas entlang dem Kammerdeckel 20 und einem Mittelachsenabschnitt des Kammerkörpers 10 angeordnet sein, und einen radialen Aufbau besitzen, sodass das reaktive Gas G mit einem von einer Mitte des Kammerkörpers 10 zu einem Rand davon gerichteten Gasfluss zu fließen, wie in 15 und 16 gezeigt ist.
  • Im Detail beschrieben, wie in 16 gezeigt, kann eine Zufuhr 30' für ein reaktives Gas gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung einen Einleitungskanal 33 für ein reaktives Gas und eine Düse 32 für ein reaktives Gas enthalten. Der Einleitungskanal 33 für ein reaktives Gas kann eine Mitte des Kammerdeckels 20 durchstoßen, um das reaktive Gas von außen einzuleiten. Die Düse 32 für ein reaktives Gas kann das durch den Einleitungskanal 33 für ein reaktives Gas eingeleitete reaktive Gas G in den Reaktionsraum 15 abgeben, wobei das reaktive Gas derart fließt, dass es einen von einer Mitte des Kammerdeckels 20 zu einem Rand davon gerichteten radialen Gasfluss bildet. Hierbei kann der Einleitungskanal 33 für ein reaktives Gas von dem Kammerdeckel 20 zu dem Suszeptor 11 hin um eine vorbestimmte Länge verlängert sein, sodass das abgegebene reaktive Gas G über eine Oberfläche des Suszeptors 11 fließt.
  • 15 stellt einen einzelnen Einleitungskanal 33 für ein reaktives Gas dar, aber die vorliegende Erfindung ist nicht darauf beschränkt, und eine Mehrzahl von Einleitungskanälen für ein reaktives Gas kann verwendet werden. In diesem Fall können Gase in den Reaktionsraum 15 derart abgegeben werden, dass sie gemäß jeweiliger reaktiver Gase unterschieden werden. Das durch den Einleitungskanal 33 für ein reaktives Gas zugeführte reaktive Gas G kann radial von dem mittigen Abschnitt des Suszeptors 11 zu dem periphären Abschnitt davon durch die Düsen 32 für ein reaktives Gas abgegeben werden. Dann kann das reaktive Gas G durch den Gasabführabschnitt 60', der benachbart zu und entlang einer umfangseitigen Oberfläche des Suszeptors 11 angeordnet ist, nach außen abgeführt werden.
  • Die Zufuhr 40 für ein nicht reaktives Gas kann das nicht reaktive Gas (g) in den Reaktionsraum 15 liefern, sodass das nicht reaktive Gas (g) über die Oberfläche des Kammerdeckels 20 in einer Richtung fließt, in der das reaktive Gas G fließt zwischen dem Suszeptor 11 und dem Kammerdeckel 20, wodurch verhindert wird, dass das reaktive Gas E mit der Oberfläche des Kammerdeckels 20 in Kontakt kommt. Das bedeutet, dass ein Abscheidungsmaterial (Dummy-Beschichtung) daran gehindert werden kann, sich durch eine parasitäre Abscheidung an einer unteren Oberfläche des Kammerdeckels 20 anzuhaften, der als ein Dach des Kammerkörpers 10 vorgesehen ist, durch das in dem Reaktionsraum 15 fließende reaktive Gas G. Das nicht reaktive Gas (g) kann ein nicht reaktives Gas, wie z. B. H2, N2, oder dergleichen sein.
  • Wie in den Zeichnungen gezeigt kann die Zufuhr 40 für ein nicht reaktives Gas eine Speicherkammer 43 für ein nicht reaktives Gas und eine Mehrzahl von Düsen 41 für ein nicht reaktives Gas enthalten. Die Speicherkammer 43 für ein nicht reaktives Gas kann innerhalb des Kammerdeckels 20 angeordnet sein und das von außen eingeleitete nicht reaktive Gas (g) aufnehmen. Die Mehrzahl von Düsen 41 für ein nicht reaktives Gas können in einer radialen Art und Weise an der Mitte des Kammerdeckels 20 angeordnet sein und mit der Speicherkammer für ein nicht reaktives Gas verbunden sein zum Abgeben des nicht reaktiven Gases (g) in den Reaktionsraum 15. Hierbei können die Düsen 41 für ein nicht reaktives Gas eine Schlitzstruktur anstatt einer runden Form besitzen. Die Düsen 41 für ein nicht reaktives Gas können verbunden sein mit der Speicherkammer 43 für ein nicht reaktives Gas durch den Einleitungskanal 42 für ein nicht reaktives Gas.
  • Die Speicherkammer 43 für ein nicht reaktives Gas kann ein Raum mit einer vorbestimmten Größe innerhalb des Kammerdeckels 20 sein, und kann das nicht reaktive Gas (g) von außen durch eine Leitung 22 aufnehmen, die den Kammerdeckel 20 durchstößt. Die Speicherkammer 43 für ein nicht reaktives Gas kann eine einzelne Struktur besitzen, oder kann so vorgesehen sein, dass eine Mehrzahl von Speicherkammern 43 für ein nicht reaktives Gas mit einer Kreisringform in der Form von konzentrischen Kreisen in einer überlappenden Struktur angeordnet sind derart, dass sie den Düsen 41 für ein nicht reaktives Gas entsprechen, die wie in 16 gezeigt radial ausgebildet sind.
  • Wie in 17 gezeigt kann in dem Fall der Düse für ein nicht reaktives Gas eine Mehrzahl von Düsen 41 für ein nicht reaktives Gas derart geordnet sein, dass sie voneinander mit vorbestimmten Abständen beabstandet sind, entlang der Umfangseiten einer Mehrzahl von konzentrischen Kreisen mit verschiedenen Radien relativ zu der Mitte des Kammerdeckels 20, und die entlang der Umfangseite jedes konzentrischen Kreises angeordneten Düsen 41 für ein nicht reaktives Gas mit einer Form vorgesehen sein, die einer Bogenform eines entsprechenden konzentrischen Kreises entspricht. 17 zeigt vier entsprechende Düsen 41 und 41' für ein reaktives Gas, die entlang des Umfangs jedes konzentrischen Kreises ausgebildet sind, aber die Düsen 40 und 40' für ein nicht reaktives Gas sind nicht darauf beschränkt, und die Anzahl der Düsen 41 und 41' für ein nicht reaktives Gas kann variieren.
  • Insbesondere können in dem Fall der Düsen 41 für ein nicht reaktives Gas eine Mehrzahl von entlang der Umfangseite eines Kreises jeder konzentrischen Mitte ausgebildeter Düsen für ein nicht reaktives Gas und eine Mehrzahl von anderen Düsen 41' für ein reaktives Gas, die entlang der Umfangseite eines Kreises ausgebildet sind, alternierend miteinander angeordnet sein. Insbesondere kann eine Mehrzahl von virtuellen konzentrischen Kreisen (neun in der Zeichnung) gebildet werden mit konstanten Abständen dazwischen relativ zu einer Mitte des Kammerdeckels 20, und dann kann eine Mehrzahl von Düsen 41 und 41' für ein nicht reaktives Gas (vier in der Zeichnung) angeordnet sein mit konstanten Abständen dazwischen auf jedem konzentrischen Kreis. Eine Düse 41 für ein nicht reaktives Gas, die auf jedem um eine Mitte des Kammerdeckels 20 zentrierten ungeradzahligen konzentrischen Kreis ausgebildet ist, und eine Düse 41' für ein nicht reaktives Gas, die auf dessen benachbarten geradzahligen konzentrischen Kreis ausgebildet ist, können alternierend so angeordnet sein, dass sie nicht miteinander überlappen. Daher können die Düsen 41' für ein nicht reaktives Gas, die auf den geradzahligen konzentrischen Kreisen angeordnet sind, zwischen den auf den ungeradzahligen konzentrischen Kreisen angeordneten jeweiligen Düsen 41 für ein nicht reaktives Gas angeordnet sein. Hierbei kann ein Abstand (d) zwischen Düsen für ein nicht reaktives Gas (41-1, 41-3, 41-5, 41-7 und 41-9), die auf den ungeradzahligen konzentrischen Kreisen angeordnet sind (z. B. ein Abstand zwischen der Düse 41-1 für ein nicht reaktives Gas auf einem ersten konzentrischen Kreis und einer Düse 41-3 für ein nicht reaktives Gas auf einem dritten konzentrischen Kreis) gleich einem Abstand (d) zwischen Düsen für ein nicht reaktives Gas (41'-2, 41'-4, 41'-6 und 41'-8), die auf den geradzahligen konzentrischen Kreisen vorgesehen sind (z. B. ein Abstand zwischen der Düse 41'-2 für ein nicht reaktives Gas auf dem zweiten konzentrischen Kreis und der Düse 41'-4 für ein nicht reaktives Gas auf dem vierten konzentrischen Kreis), sein. Der Abstand (d) kann zwischen 20 mm und 50 mm liegen. Wenn der Abstand (d) kürzer ist als 20 mm, ist es nicht leicht, die Düsen 41 für ein nicht reaktives Gas zu bilden aufgrund eines relativ geringen Abstands zwischen den Düsen 41 für ein nicht reaktives Gas, und darüber hinaus kann eine abgegebene Menge des nicht reaktiven Gases (g) übermäßig erhöht sein. Wenn der Abstand (d) mehr als 50 mm ist, kann eine Funktion des Verhinderns, dass ein Abscheidungsmaterial an dem Kammerdeckel 20 aufgebracht wird, geschwächt sein aufgrund eines diffundierten nicht reaktiven Gases (g). Daher kann Wert darauf gelegt werden, dass ein Bereich, der in der Lage ist, einen merklichen Effekt beim Verhindern von Aufbringen von Abscheidungsmaterial durch das nicht reaktive Gas (g) zwischen 20 mm bis 50 mm als der Abstand (d) zwischen den Düsen für ein nicht reaktives Gas ist.
  • Indessen kann die Düse 41 für ein nicht reaktives Gas von dem Einleitungskanal 42 für ein nicht reaktives Gas in eine Flussrichtung des reaktiven Gases G derart gebogen sein, dass sie der Flussrichtung des durch die Zufuhr 30 für ein reaktives Gas zugeführten reaktiven Gases G entspricht. Insbesondere kann wie in 11 bis 14 gezeigt, die Düse 41 für ein nicht reaktives Gas auch in Richtung zu einer Mitte des Kammerdeckels 20 gebogen sein, um so einer Flussrichtung des reaktiven Gases G zu entsprechen, wenn die Gaszufuhr für ein reaktives Gas um die Seitenoberfläche des Kammerkörpers 11 herum angeordnet ist zum Ermöglichen, dass reaktives Gas G in einer umgekehrt radialen Richtung fließt. Zusätzlich kann, wie in 15 und 16 gezeigt die Düse 41 für ein nicht reaktives Gas auch in Richtung zu einer äußeren Umfangsseite des Kammerdeckels 20 gebogen sein, um so einer Flussrichtung des reaktiven Gases zu entsprechen, wenn die Zufuhr 30' für ein reaktives Gas entlang eines mittigen Abschnittes des Kammerkörpers 10 angeordnet ist zum Ermöglichen, dass das reaktive Gas G in einer radialen Richtung fließt. Von daher kann das reaktive Gas, da die Düse 41 für ein nicht reaktives Gas derart gebogen ist, dass sie einer Flussrichtung des reaktiven Gases G entspricht, mit einem stabilen laminaren Fluss aufrecht erhalten werden durch das nicht reaktive Gas (g) ohne durch irgendeine Störung beeinträchtigt zu werden, wodurch das reaktive Gas G effektiv daran gehindert wird, in Kontakt mit dem Kammerdeckel 20 zu kommen.
  • Wie oben beschrieben kann die Mehrzahl von Stufenabschnitten 21 radial auf einer dem Reaktionsraum 15 ausgesetzten unteren Oberfläche des Kammerdeckels 20 ausgebildet sein, sodass sie die Form von um die Mitte des Kammerdeckels 20 zentrierten zentrischen Kreisen besitzen. Ein konzentrischer Kreis, der durch die Düsen 41 für ein nicht reaktives Gas gebildet wird, kann an einer Position entsprechend einem durch die Stufenabschnitte 21 gebildeten konzentrischen Kreis ausgebildet sein. Daher können die Düsen 41 für ein nicht reaktives Gas mit dem Reaktionsraum 15 durch die Stufenabschnitte 21 des Kammerdeckels 20 verbunden sein. Insbesondere kann wie in 12 gezeigt der Stufenabschnitt 21 derart ausgebildet sein, dass er einen vertikalen Abschnitt 21-1 aufweist, an dem die Düsen 41 für ein nicht reaktives Gas zum Abgeben des nicht reaktiven Gases (g) in den Reaktionsraum 15 freiliegend sind, und eine Fläche 21-2 aufweisen, die mit einer Neigung nach unten in Richtung zu einem vertikalen Abschnitt 21-1 eines benachbarten anderen Stufenabschnittes 21 ausgebildet ist, um einer Flussrichtung des reaktiven Gases G zu folgen. Zusätzlich kann wie in 14 gezeigt ein Stufenabschnitt 21' einen vertikalen Abschnitt 21'-1, an der die Düse 41 für ein nicht reaktives Gas freiliegend ist zum Abgeben des nicht reaktiven Gases (g) in den Reaktionsraum 15, und eine ebene Fläche 21'-2 aufweisen, die sich zu dem vertikalen Abschnitt 21'-1 eines benachbarten anderen Stufenabschnittes 21' erstreckt, um so einer Flussrichtung des reaktiven Gases G zu folgen.
  • Wie in 11 und 13 gezeigt kann ein Gasabführabschnitt 60 innerhalb einer Mittelachse 14 des Suszeptors 11 angeordnet sein, und an einem oberen Abschnitt, der dem Gasabführabschnitt 60 gegenüberliegt, kann das Deckelelement 50 mit dem Aufbau angeordnet sein, bei dem das reaktive Gas einen umgekehrt radialen Gasfluss besitzt, wodurch ein Abscheidungsmaterial daran gehindert wird, an der Oberfläche des Kammerdeckels anzuhaften aufgrund parasitärer Abscheidung. Insbesondere kann das Deckelelement 50 einen Durchmesser besitzen, der einem Abstand zwischen den Taschenabschnitten 12 entspricht, die an beiden Seiten des Gasabführabschnittes 60 ausgebildet sind, sodass das Deckelelement 50 eine Oberfläche des Kammerdeckels bedeckt, die nicht durch das von der Düse 41 für ein nicht reaktives Gas, die in einem mittigen Abschnitt angeordnet ist, abgegebenen nicht reaktiven Gas (g) abgedeckt ist. Das Deckelelement 50 kann aus einem Quarzmaterial ausgebildet sein und über dem Suszeptor 11 durch ein Trägerteil 51 angeordnet sein.
  • Bezug nehmend auf 18 und 19 wird eine CVD-Vorrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben werden. 18 ist eine Querschnittsansicht einer CVD-Vorrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 19 ist eine Querschnittsansicht, die einen Fluss eines Gases durch eine Zufuhr für ein reaktives Gas und durch eine Zufuhr für ein nicht reaktives Gas, die in 18 dargestellt sind, zeigt.
  • Mit Bezug auf 18 und 19 kann eine CVD-Vorrichtung 100'' gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung einen Kammerkörper 10, einen Kammerdeckel 20, eine Zufuhr 30 für ein reaktives Gas, eine Zufuhr 40' für ein nicht reaktives Gas und ein Deckelelement 50 aufweisen.
  • Die CVD-Vorrichtung gemäß der in 18 und 19 dargestellten Ausführungsform besitzt eine Konfiguration, die im Wesentlichen gleich der der Ausführungsform aus 15 und 16 ist. Da der Aufbau der Zufuhr für ein nicht reaktives Gas von dem der in 15 und 16 dargestellten Ausführungsform abweicht, wird lediglich die Beschreibung der gleichen oder ähnlicher Teile weggelassen werden bei Beschreibung der Zufuhr für ein nicht reaktives Gas unten.
  • Wie in den Zeichnungen gezeigt kann die Zufuhr 40' für ein nicht reaktives Gas einen Einleitungskanal 42 für ein nicht reaktives Gas, der so ausgebildet ist, dass er die Mitte des Kammerdeckels 20 durchstößt und in Richtung zu dem Suszeptor 11 hin verlängert ist; eine Mehrzahl von Düsen 41 für ein nicht reaktives Gas, die entlang einer Umfangsseite des Einleitungskanals 42 für ein nicht reaktives Gas derart ausgebildet sind, dass sie radial das nicht reaktive Gas (g) abgeben; und einen Verbindungsabschnitt 44 aufweisen, der den Einleitungskanal 42 für ein nicht reaktives Gas mit der Düse 41 für ein nicht reaktives Gas verbindet.
  • Der Verbindungsabschnitt 44 kann eine Mehrzahl von Plattenelementen 45 aufweisen. Die Mehrzahl der Plattenelemente 45 können mit einer Steckverbindung befestigt sein an dem zu dem Reaktionsraum 15 hin verlängerten Einleitungskanal 42 für ein nicht reaktives Gas und können derart angeordnet sein, dass sie voneinander vertikal beabstandet sind in einem mehrlagigen Aufbau, der in einer Längsrichtung des Einleitungskanals 42 für ein nicht reaktives Gas vorgesehen ist. Insbesondere können die Mehrzahl von Plattenelementen 45 konzentrisch derart angeordnet sein, dass sie eine Mehrzahl von konzentrischen Kreisen mit verschiedenen Radien relativ zu der Mitte des Einleitungskanals 42 für ein nicht reaktives Gas besitzen, und können einen Stufenaufbau besitzen, bei dem die Größen der Radien davon von dem Kammerdeckel 20 in Richtung zu dem Suszeptor 11 hin abnehmen.
  • In diesem Fall kann der Unterschied in den Radien zwischen den zueinander benachbarten Plattenelementen 45 ein Unterschied sein, der einem Abstand (d) zwischen den Düsen 41 für ein nicht reaktives Gas entspricht, wie oben mit Bezug auf die Ausführungsformen der 11 bis 17 beschrieben wurde. Das Plattenelement 45 kann aus einem Material ausgebildet sein, das sich nicht leicht thermisch verformt, z. B. Quarz oder dergleichen. Die vorliegende Ausführungsform beschreibt den Fall, bei dem die Plattenelemente 45, die den Verbindungsabschnitt 44 bilden, mit einer Steckverbindung befestigt sind an dem Einleitungskanal 42 für ein nicht reaktives Gas um als separate Anordnung vorgesehen zu sein, aber sind nicht darauf beschränkt. Die Plattenelemente 45 können auch einen Aufbau besitzen, bei dem sie von einer Randfläche des Einleitungskanals 42 für ein nicht reaktives Gas verlängert sind, um als ein Körper ausgebildet zu sein. Die Düsen 41 für ein nicht reaktives Gas können jeweils verbunden sein mit den Einleitungskanälen 42 für ein nicht reaktives Gas durch die in einem mehrlagigen Aufbau angeordneten Verbindungsabschnitte 44, sodass das durch die Einleitungskanäle 42 eingeleitete nicht reaktive Gas (g) in den Reaktionsraum 15 abgegeben wird. Insbesondere, da die Plattenelemente 45 der Verbindungsabschnitte 44, die innerhalb des mehrlagigen Aufbaus angeordnet sind, eine Stufenstruktur besitzen, bei der Radien davon schrittweise von der Seite des Suszeptors 11 her, d. h. einem oberen Abschnitt davon, zunehmen, können die Düsen 41 für ein reaktives Gas, die jeweils an einem distalen Ende der jeweils die Verbindungstabschnitte 44 bildenden Plattenelemente vorgesehen sind, zunehmende Abstände von dem Einleitungskanal 42 für ein nicht reaktives Gas besitzen, d. h. von einem unteren Abschnitt zu einem oberen Abschnitt, um so den obigen zunehmenden Radien zu entsprechen. Daher kann selbst in dem Falle eines von der Mitte des Suszeptors zu einem äußeren Umfang davon vorhandenen signifikanten Abstands eine Verringerung des eine Abscheidungsanhaftung verhindernden Effekts verhindert werden, da das nicht reaktive Gas abgegeben wird.
  • Die Zufuhr 30 für ein reaktives Gas kann einen Einleitungskanal 33 für ein reaktives Gas und eine Düse 32 für ein reaktives Gas aufweisen. Der Einleitungskanal 33 für ein reaktives Gas kann angeordnet sein innerhalb des Einleitungskanals 42 für ein nicht reaktives Gas der Zufuhr 40 für ein nicht reaktives Gas zum Einleiten eines reaktiven Gases G von außen. Die Düse 32 für ein reaktives Gas kann angeordnet sein an einem Endabschnitt des Einleitungskanals 33 für ein reaktives Gas zum Abgeben des reaktiven Gases G derart, dass es einen von der Mitte des Suszeptors 11 zu einem äußeren Umfang davon gerichteten radialen Gasfluss besitzt. Wie in den Figuren gezeigt kann die Düse 32 für ein reaktives Gas an einem untersten Abschnitt des Einleitungskanals für ein nicht reaktives Gas angeordnet sein, um nahe dem Suszeptor 11 zu sein, sodass dem reaktiven Gas ermöglicht wird, über eine Oberfläche des Suszeptors 11 zu fließen.
  • Die Zufuhr 40 für ein nicht reaktives Gas kann den Kammerdeckel 20 durchstoßen, wodurch die Kühlmittelspeicherkammer 70 innerhalb des Kammerdeckels 20 gebildet wird, um das Deckelelement 50 und die Kammerabdeckung 20 zu kühlen.
  • Indessen wird mit Bezug auf 20 bis 22 ein Verfahren zum Herstellen einer lichtemittierenden Vorrichtung durch Verwendung einer in 1 bis 19 beschriebenen CVD-Vorrichtung beschrieben werden. 20 zeigt schematisch ein System mit der CVD-Vorrichtung, 21 gibt schematisch den Aufbau einer auf einem Wafer durch Verwenden des Systems aus 20 gewachsenen dünnen Schicht wider, und 22 ist eine Querschnittsansicht, die schematisch einen Zustand zeigt, bei dem eine Elektrode auf der in 21 gezeigten dünnen Schicht ausgebildet ist.
  • Wie in 20 gezeigt kann die CVD-Vorrichtung 100 mit einem Kabinett 400 für reaktives Gas und Kabinetten 210 und 220 für nicht reaktives Gas verbunden sein durch jeweilige Leitungen 200 zum Empfangen eines reaktiven Gases und eines nicht reaktiven Gases. Ein Fluss des reaktiven Gases und des nicht reaktiven Gases in die CVD-Vorrichtung 100 kann gesteuert werden durch ein Einlass-Manifold 300. Das Kabinett 400 für ein reaktives Gas und die Kabinette 210 und 220 für ein nicht reaktives Gas können mit einer Abführleitung 110 der CVD-Vorrichtung 100 verbunden sein, und ein Fluss des reaktiven Gases und des nicht reaktiven Gases, das teilweise durch eine Differenzdrucksteuerung 500 nach außen abgeführt wird, kann damit gesteuert werden. Die CVD-Vorrichtung 100 kann das reaktive Gas und das nicht reaktive Gas nach außen durch die Abführleitung 110 nach außen abführen nach einem Abscheideverfahren. Das abgeführte reaktive Gas und das nicht reaktive Gas können durch einen Filter 600 zu einem Gaswäscher 900 abgeführt werden. Ein nicht beschriebenes Bezugszeichen 700 bezieht sich auf ein Drosselventil, während sich Bezugszeichen 800 auf eine Pumpe bezieht.
  • Im Folgenden wird ein Verfahren zum Herstellen einer lichtemittierenden Vorrichtung durch Verwendung der CVD-Vorrichtung, die in dem oben beschriebenen System enthalten ist, beschrieben werden. Die lichtemittierende Vorrichtung kann einen Leuchtdioden(LED)-Chip einschließen, der aus Dünnschichten ausgebildet ist, welche unter Verwendung der CVD-Vorrichtung gewachsen sind.
  • Zunächst kann in der CVD-Vorrichtung 100 mit dem Kammerkörper 10 und dem Kammerdeckel 20 wie oben mit Bezug auf 1 bis 19 beschrieben, ein Wafer W für Dünnschichtwachstum eingesetzt (geladen) werden in jeden Taschenabschnitt 12, der an dem Suszeptor 11 innerhalb des Kammerkörpers 10 vorgesehen ist. Der Wafer kann Saphir, Kaliumnitrid, Aluminiumnitrid, Siliziumcarbid (SiC), Silizium, Ga2O3, ZnO und dergleichen enthalten. Ein Saphir mit c-Kristallebene/r-Kristallebene/m-Kristallebene oder dergleichen kann verwendet werden. Der Wafer W kann 2 Zoll, 4 Zoll, 6 Zoll, 8 Zoll, 12 Zoll oder dergleichen gemäß der Größe des an dem Suszeptor 11 vorgesehenen Taschenabschnittes 12 besitzen. In dem Fall eines 2-Zoll-Wafers kann der Suszeptor etwa 30 bis 140 Stück der Wafer W darauf zur gleichen Zeit montiert aufnehmen. In dem Fall eines 4-Zoll-Wafers kann der Suszeptor 11 gleichzeitig etwa 8 bis 40 Stück der darauf montierten Wafer W aufnehmen. In dem Fall eines 6-Zoll-Wafers kann der Suszeptor 11 gleichzeitig etwa 5 bis 20 Stück der darauf montierten Wafer W aufnehmen. In dem Fall eines 12-Zoll-Wafers kann der Suszeptor 11 gleichzeitig etwa 1 bis 4 Stück der darauf montierten Wafer aufnehmen. Der Taschenabschnitt 12 des Suszeptors 11 kann mit einer versetzten Oberfläche auf der der Wafer montiert wird, oder mit einer oder mehreren Rillen (nicht dargestellt), die an beiden Endabschnitten davon oder in dem mittigen Abschnitt davon ausgebildet sind, ausgebildet sein. Die Rille oder die Rillen können es ermöglichen, eine gleichmäßige thermische Verteilung zu bilden zu der Zeit des Heizens bei relativ hoher Temperatur, sodass verhindert werden kann, dass sich der Wafer aufgrund eines Bowing-Effektes verbiegt.
  • Nachdem der Wafer W montiert (geladen) wurde auf den Suszeptor 11, kann der Kammerkörper 10 geschlossen werden mit dem Kammerdeckel 20, um einen abgedichteten Zustand davon aufrecht zu halten. Die Dichtung zu dem inneren des Kammerkörpers 10 kann aufrecht gehalten werden mit einem Vakuum von etwa 10–9 bis 10–10 Torr durch Verwenden einer Vakuumpumpe oder dergleichen. Als die Vakuumpumpe kann eine Trockenpumpe, eine Scrollpumpe, eine Kreiselpumpe oder dergleichen verwendet werden. Obwohl die Verwendung davon verschieden sein kann, kann die Trockenpumpe im Allgemeinen verwendet werden in einem Fall, bei dem die Gasabführgeschwindigkeit relativ schnell ist und ein relativ hohes Vakuum benötigt wird.
  • Anschließend kann das in der Speicherkammer 21 für ein nicht reaktives Gas, die innerhalb des Kammerdeckels 20 vorgesehen ist, aufgenommene nicht reaktive Gas (g) in den zwischen dem Deckelelement 50 und dem Suszeptor 11 ausgebildeten Reaktionsraum 15 abgeben durch die Zufuhr 40 für ein nicht reaktives Gas, die zusammen mit dem in dem Kammerdeckel 20 montierten Deckelelement 50 vorgesehen ist. Das nicht reaktive Gas (g) kann Stickstoff, Wasserstoff, Helium oder dergleichen sein. Das reaktive Gas G kann in den Reaktionsraum 15 abgegeben werden durch die Zufuhr 30 für ein reaktives Gas, die innerhalb des Kammerkörpers 10 angeordnet ist, um eine dünne Schicht auf einer Oberfläche des Wafers W zu wachsen. Insbesondere kann beim Vorgang des Abgebens des reaktiven Gases 15 das reaktive Gas G in den Reaktionsraum 15 so geliefert werden, dass das reaktive Gas über eine Oberfläche des Suszeptors 11 fließt, und kann beim Abgeben des nicht reaktiven Gases (g) das nicht reaktive Gas in den Reaktionsraum 15 so zugeführt werden, dass das nicht reaktive Gas über eine Oberfläche des Deckelelementes 50 fließt, wodurch verhindert wird, dass das in einem unteren Abschnitt fließende reaktive Gas in Kontakt kommt mit der Oberfläche des Deckelelementes 50, das als ein oberer Teil davon vorgesehen ist. Hierbei kann, um einen gleichmäßigen Fluss des reaktiven Gases G und des nicht reaktiven Gases (g) aufrecht zu halten, das nicht reaktive Gas (g) derart zugeführt werden, dass es einem Fluss des reaktiven Gases G folgt, um so einer Flussrichtung des durch die Zufuhr 30 für ein reaktives Gas zugeführten reaktiven Gases G zu entsprechen. Weiter kann das Abgeben des nicht reaktiven Gases (g) vor oder gleichzeitig mit dem Abgeben des reaktiven Gases G durchgeführt werden. Eine GaN-Halbleiterdünnschicht-Bildung auf einem 4-Zoll-Saphirwafer W wird vorwiegend im Detail beschrieben werden. Für ein Dünnschichtwachstums-Verfahren auf dem Wafer W kann eine Temperatur des Wafers W auf dem Suszeptor 11 eingestellt werden zwischen 500 bis 1300°C durch Verwenden der Heizeinheit 13. Weiter können reaktive Gase (g) wie z. B. TMGa, TEGa, NH3, TMIn, TMAl, Cp2, Mg, SiH4, DTESi oder CBr4 zu dem Wafer W in dem Reaktionsraum 15 zugeführt werden, und nicht reaktives Gas (g) aus N2 und H2 kann quer über eine Oberfläche des Deckelelementes 50 zugeführt werden, wodurch das Dünnschichtwachstums-Verfahren auf dem Wafer W durchgeführt wird.
  • Wenn das Dünnschichtwachstum auf dem Wafer W abgeschlossen ist kann der Wafer W mit abgeschlossenem Wachstum als nächstes natürlich abgekühlt werden bis auf eine Temperatur davon etwa 100°C wird, und danach kann der Wafer W, auf dem das Dünnschichtwachstum abgeschlossen wurde, aus dem Kammerkörper 10 herausgenommen werden (entladen werden) durch Öffnen des Kammerkörpers 10 und kann ersetzt werden durch einen neuen Wafer, um darauf eine epitaktische dünne Schicht abzuscheiden.
  • Die dünne Schicht L mit abgeschlossenem Wachstum, d. h. eine Halbleiterschicht, kann eine Pufferschicht 1, eine n-GaN-Schicht 2, eine lichtemittierende Schicht 3, eine Elektrodenblockierschicht (EBL) 4 und eine p-GaN-Schicht 5 enthalten, die auf dem Saphirwafer W wie in 21 gezeigt geschichtet sind. Die Pufferschicht 1 kann verwendet werden als eine aus Nitrid und dergleichen ausgebildete undotierte Halbleiterschicht, und um einen Gitterfehler der GaN-Schicht, die eine darauf gewachsene Halbleiterschicht ist, zu verringern kann die Pufferschicht 1 auf dem Wafer W bei einer relativ geringen Temperatur (500 bis 600°C) vor dem Wachstum der GaN-Schicht gebildet werden. Die n-GaN-Schicht 2 kann gebildet werden durch Dotieren von GaN mit Si, um eine negative Elektrode zu bilden, und die p-GaN-Schicht 5 kann gebildet werden durch Dotieren von GaN mit Mg, um eine positive Elektrode zu bilden. Die lichtemittierende Schicht 3 kann gebildet werden zwischen der n-GaN-Schicht 2 und der p-GaN-Schicht 5 und kann Licht mit vorbestimmter Energie durch Rekombination von Elektroden und Löchern emittieren. Die lichtemittierende Schicht 3 kann derart ausgebildet sein, dass sie eine Multi-Quantum-Well(MQW)-Struktur besitzt, bei der eine Quantentopf-Schicht und eine Quantenbarriere-Schicht abwechselnd geschichtet sind, z. B. eine InGaN/GaN-Struktur. Die Elektrodenblockierschicht 4 kann zwischen der lichtemittierenden Schicht 3 und der p-GaN-Schicht 5 zum Blockieren von Elektroden ausgebildet sein, die durch die lichtemittierende Schicht 3 hindurchgehen.
  • Da die Elektrodenblockierschicht 4 auf der lichtemittierenden Schicht 3 angeordnet sein kann zum Blockieren eines von der n-GaN-Schicht 2 zu der lichtemittierenden Schicht 3 hindurchgehenden Flusses von Elektroden, kann die Elektron-Loch-Rekombinationseffizienz in der lichtemittierenden Schicht 3 erhöht werden. Die Elektrodenblockierschicht 4 kann eine Übergitter-Struktur besitzen, bei der AlGaN, GaN und InGaN abwechselnd geschichtet sind, und AlGaN, GaN und InGaN, welche die Elektrodenblockierschicht 4 bilden, können verschiedene Dicken besitzen. Zum Beispiel, kann die Elektrodenblockierschicht 4 mit einer Struktur ausgebildet sein, bei der Al-GaN/GaN/InGaN wiederholt geschichtet sind, und eine Dicke einer AlGaN-Schicht kann von der lichtemittierenden Schicht 3 in Richtung zu der p-GaN-Schicht 5 abnehmen. Weiter kann die Dicke einer GaN-Schicht und einer InGaN-Schicht von der lichtemittierenden Schicht 3 in Richtung zu der p-GaN-Schicht 5 hin zunehmen. In diesem Fall kann, da AlGaN eine relativ große Bandlückenenergie besitzt, verhindert werden, dass von der n-GaN-Schicht 2 in die lichtemittierende Schicht 3 injizierte Elektroden in die p-GaN-Schicht hinüber fließen, nachdem sie die lichtemittierende Schicht 3 passiert haben, und gleichzeitig kann die Injektionseffizienz von Löchern in die lichtemittierende Schicht 3 nicht verschlechtert sein, da die Dicke davon in Richtung zu der p-GaN-Schicht 5 abnimmt. Zusätzlich, da die GaN-Schicht und die InGaN-Schicht geringere Bandlückenenergien als die AlGaN-Schicht besitzen, können Elektroden in die p-GaN-Schicht 5 hinüber fließen, nachdem sie durch die lichtemittierende Schicht 3 hindurch gegangen sind, aber da die Dicke davon in Richtung zu der p-GaN-Schicht 5 zunimmt, kann das Hinüberfließen von Elektroden effektiv verhindert werden.
  • Anschließend werden diese fertig gestellten Wafer W mit abgeschlossenem Dünnschichtwachstums-Verfahren vereinzelt in einzelne Chips D durch ein Dicing-Verfahren oder dergleichen, nachdem sie einem Ätzverfahren, einem Elektrodenbildungsverfahren, einem Polierverfahren und dergleichen unterzogen wurden wie in 22 gezeigt ist. Weiter kann jeder Chip D als ein Produkt fertig gestellt werden durch ein Packaging-Verfahren. Das bedeutet, dass wie in 23 gezeigt der Chip D auf einem Leiterrahmen 1020 eines Gehäusekörpers 1010 montiert wird, und jeweilige Elektroden 6a und 6b, die durch das Elektrodenbildungsverfahren gebildet werden, können elektrisch mit dem Leiterrahmen 1020 verbunden werden durch Verwendung eines Drahtes 1030. Zusätzlich kann der Chip D eingegossen werden mit einem Formelement 1040, das aus einem durchsichtiges Harz oder einen Leuchtstoff enthaltendem Harz ausgebildet ist, wodurch ein einzelnes lichtemittierende-Vorrichtung-Gehäuse 1000 fertig gestellt werden kann.
  • Ein LED-Gehäuse 1000, das durch eine oben beschriebene Folge von Verfahren fertiggestellt wurde, kann verschiedenartig verwendet werden als eine Lichtquelle in dem Gebiet der Bildschirme wie z. B. TV-BLUs, Monitore, Notebook-Computer, Mobiltelefonprodukte und dergleichen in dem Gebiet von Innen- und Außen-LED-Beleuchtungsvorrichtungen sowie in dem Gebiet von Fahrzeugbeleuchtungsanwendungen, wie z. B. Vorderlichter, Blinkerlampen, Armaturentafeln, Fahrzeuginnenlampen und dergleichen.
  • Während die Erfindung gezeigt und beschrieben wurde im Zusammenhang mit beispielhaften Ausführungsformen wird es den Fachleuten einleuchtend sein, dass Abwandlungen und Variationen gemacht werden können, ohne von der Idee und dem Umfang der Erfindung, wie sie durch die angehängten Ansprüche definiert sind, abzuweichen.

Claims (37)

  1. Chemische Gasphasenabscheidungs(CVD)-Vorrichtung mit: einem Kammerkörper, der einen Suszeptor enthält, der zumindest einen darin ausgebildeten Taschenabschnitt besitzt, wobei der Taschenabschnitt einen darin stabil eingesetzten Wafer aufweist; einem Kammerdeckel, der bei dem Kammerkörper vorgesehen ist zum Öffnen oder Schließen des Kammerkörpers und einen Reaktionsraum zwischen dem Suszeptor und dem Kammerdeckel bildet; einer Zufuhr für ein reaktives Gas, die reaktives Gas zu dem Reaktionsraum derart zuführt, dass dem reaktiven Gas ermöglicht wird, über eine Oberfläche des Suszeptors zu fließen; und einer Zufuhr für ein nicht reaktives Gas, die ein nicht reaktives Gas zu dem Reaktionsraum derart zuführt, dass dem nicht reaktiven Gas ermöglicht wird, über eine Oberfläche des Kammerdeckels zwischen dem Suszeptor und dem Kammerdeckel zu fließen, um so zu verhindern, dass das reaktive Gas in Kontakt mit der Oberfläche des Kammerdeckels kommt.
  2. CVD-Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Zufuhr für ein nicht reaktives Gas einen mit dem Kammerdeckel zum Einleiten des nicht reaktiven Gases von außen vorgesehenen Einleitungskanal für ein nicht reaktives Gas und Düsen für ein nicht reaktives Gas enthält, welche das eingeleitete nicht reaktive Gas in den Reaktionsraum abgeben.
  3. CVD-Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei eine Mehrzahl der Düsen für ein nicht reaktives Gas verteilt angeordnet sind auf einer unteren Oberfläche des Kammerdeckels, die zu dem Reaktionsraum hin freiliegend ist.
  4. CVD-Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei der Kammerdeckel ein Deckelelement enthält, das dem Suszeptor in einem unteren Abschnitt davon gegenüberliegt und zu dem Reaktionsraum hin freiliegend ist.
  5. CVD-Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei das Deckelelement von dem Kammerdeckel abnehmbar ist.
  6. CVD-Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei die Mehrzahl von Düsen für ein nicht reaktives Gas verteilt angeordnet sind auf dem Deckelelement, das zu dem Reaktionsraum hin freiliegend ist.
  7. CVD-Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei der Einleitungskanal für ein nicht reaktives Gas in Richtung zu dem Suszeptor hin verlängert ist, während er das Deckelelement durchstößt, und die Düsen für ein nicht reaktives Gas entlang einer umfangseitigen Oberfläche des zu einem inneren Abschnitt des Reaktionsraums hin freiliegenden Einleitungskanals für ein nicht reaktives Gas ausgebildet sind zum radialen Abgeben des nicht reaktiven Gases.
  8. CVD-Vorrichtung nach Anspruch 7, wobei die Zufuhr für ein nicht reaktives Gas weiter einen Verbindungsabschnitt aufweist, welcher den Einleitungskanal für ein nicht reaktives Gas mit den Düsen für ein nicht reaktives Gas verbindet.
  9. CVD-Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei der Verbindungsabschnitt ein unteres Ende besitzt, das an einer Stelle zwischen 5% bis 50% eines Abstandes zwischen dem Suszeptor und dem Deckelelement, der den Reaktionsraum in Richtung zu dem Suszeptor auf der Grundlage des Deckelelements bildet, positioniert ist.
  10. CVD-Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei die Verbindungsabschnitte derart angeordnet sind, dass sie voneinander vertikal mit einer mehrlagigen Struktur beabstandet sind, die in einer Längsrichtung des Einleitungskanals für ein nicht reaktives Gas vorgesehen ist.
  11. CVD-Vorrichtung nach Anspruch 10, wobei der Verbindungsabschnitt eine Mehrzahl von Plattenelementen enthält, die derart angeordnet sind, dass sie voneinander vertikal mit der mehrlagigen Struktur voneinander beabstandet sind, die in der Längsrichtung des Einleitungskanals für ein nicht reaktives Gas in dem Reaktionsraum vorgesehen ist.
  12. CVD-Vorrichtung nach Anspruch 11, wobei die Mehrzahl von Plattenelementen konzentrisch derart angeordnet sind, dass sie eine Mehrzahl von konzentrischen Kreisen mit verschiedenen Radien relativ zu der Mitte des Einleitungskanals für ein nicht reaktives Gas aufweisen und eine Struktur besitzen, bei der die Größen der Radien davon von einem oberen Abschnitt in Richtung zu einem unteren Abschnitt hin abnehmen.
  13. CVD-Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, wobei die Mehrzahl von Plattenelementen mit einer Steckverbindung befestigt sind an dem Einleitungskanal für ein nicht reaktives Gas oder integriert sind mit dem Trägerbasiseinleitungskanal.
  14. CVD-Vorrichtung nach irgendeinem der Ansprüche 2 bis 6, wobei die Düsen für ein nicht reaktives Gas in einer Flussrichtung des reaktiven Gases geneigt sind, um so der Flussrichtung des durch die Zufuhr für ein reaktives Gas zugeführten reaktiven Gases zu entsprechen.
  15. CVD-Vorrichtung nach irgendeinem der Ansprüche 2 bis 6, wobei die Gaszufuhr für ein nicht reaktives Gas das nicht reaktive Gas radial oder umgekehrt radial in den Reaktionsraum abgibt durch die Düsen für ein nicht reaktives Gas.
  16. CVD-Vorrichtung nach irgendeinem der Ansprüche 2 bis 7, wobei die Zufuhr für ein nicht reaktives Gas weiter eine in dem Kammerdeckel vorgesehene Speicherkammer für ein nicht reaktives Gas enthält.
  17. CVD-Vorrichtung nach Anspruch 16, wobei die Düsen für ein nicht reaktives Gas mit der Speicherkammer für ein nicht reaktives Gas verbunden sind durch den Einleitungskanal für ein nicht reaktives Gas und das in der Speicherkammer für ein nicht reaktives Gas aufgenommene nicht reaktive Gas an den Reaktionsraum abgeben.
  18. CVD-Vorrichtung nach Anspruch 17, wobei die Düsen für ein nicht reaktives Gas eine runde oder eine schlitzförmige Struktur besitzen.
  19. CVD-Vorrichtung nach Anspruch 18, wobei die Mehrzahl von Düsen für ein nicht reaktives Gas konzentrisch angeordnet sind, sodass sie voneinander entlang der Mehrzahl von konzentrischen Kreisen mit verschiedenen Größen relativ zu der Mitte des Kammerdeckels beabstandet sind, wobei die Düsen für ein nicht reaktives Gas, die entlang einer Umfangseite jedes konzentrischen Kreises angeordnet sind, mit einer Kreissegmentform eines entsprechenden konzentrischen Kreises ausgebildet sind.
  20. CVD-Vorrichtung nach Anspruch 19, wobei die Düsen für ein nicht reaktives Gas derart angeordnet sind, dass die Mehrzahl von entlang der Umfangseite jedes konzentrischen Kreises vorgesehenen Düsen für ein nicht reaktives Gas alternieren mit einer anderen Mehrzahl von Düsen für ein nicht reaktives Gas, die entlang den Umfangseiten von dazu benachbarten konzentrischen Kreisen vorgesehen sind.
  21. CVD-Vorrichtung nach Anspruch 19 oder 20, wobei ein Abstand zwischen den Düsen für ein nicht reaktives Gas, die mit jeweiligen ungeradzahligen konzentrischen Kreisen von der Mitte des Kammerdeckels vorgesehen sind, und ein Abstand zwischen den Düsen für ein nicht reaktives Gas, die mit jeweiligen geradzahligen konzentrischen Kreisen vorgesehen sind, zueinander gleich sind.
  22. CVD-Vorrichtung nach Anspruch 17, wobei die Düsen für ein nicht reaktives Gas von dem Einleitungskanal für ein nicht reaktives Gas in die Flussrichtung des reaktiven Gases gebogen sind.
  23. CVD-Vorrichtung nach Anspruch 17, wobei der Kammerdeckel eine Mehrzahl von Stufenabschnitten enthält, die konzentrisch und radial bezüglich der Mitte des Kammerdeckels ausgebildet sind in einer unteren Oberfläche davon, welche zu dem Reaktionsraum hin freiliegend ist.
  24. CVD-Vorrichtung nach Anspruch 23, wobei die Stufenabschnitte jeweils eine vertikale Fläche aufweisen, an der die Düsen für ein nicht reaktives Gas freiliegend sind zum Abgeben des nicht reaktiven Gases in die Reaktionskammer, und eine geneigte Fläche aufweisen, die nach unten geneigt ist in Richtung einer vertikalen Fläche eines anderen in der Flussrichtung des reaktiven Gases benachbarten Stufenabschnittes.
  25. CVD-Vorrichtung nach Anspruch 23, wobei die Stufenabschnitte jeweils die vertikale Fläche enthalten, an der die Düsen für ein nicht reaktives Gas freiliegend sind zum Abgeben des nicht reaktiven Gases an die Reaktionskammer, und eine Ebene aufweisen, die sich zu einer vertikalen Fläche eines anderen in der Flussrichtung des reaktiven Gases benachbarten Stufenabschnittes erstreckt.
  26. CVD-Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Zufuhr für ein reaktives Gas zumindest eine Speicherkammer für ein reaktives Gas, die entlang einem umfangseitigen Rand des Kammerkörpers vorgesehen ist zum Speichern des von außen eingeleiteten reaktiven Gases, und Düsen für ein reaktives Gas enthält, die mit der Speicherkammer für ein reaktives Gas und dem Reaktionsraum verbunden sind zum Abgeben des in der Speicherkammer für ein reaktives Gas gespeicherten reaktiven Gases an den Reaktionsraum.
  27. CVD-Vorrichtung nach Anspruch 26, wobei die Zufuhr für ein reaktives Gas weiter zumindest ein Teilungselement enthält, das in der Speicherkammer für ein reaktives Gas ausgebildet ist zum Unterteilen der Speicherkammer für ein reaktives Gas in eine Mehrzahl von Bereiche.
  28. CVD-Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Zufuhr für ein reaktives Gas zumindest einen in einer Mittelachse des Suszeptors vorgesehenen Einleitungskanal für ein reaktives Gas zum Einleiten des reaktiven Gases von außen und Düsen für ein reaktives Gas enthält, welche das durch den Einleitungskanal für ein reaktives Gas eingeleitete reaktive Gas an den Reaktionsraum abgeben, um so einen Gasfluss vom radialen Typ von der Mitte des Suszeptors zu einem äußeren Umfang davon zu bilden.
  29. CVD-Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Zufuhr für ein reaktives Gas einen Einleitungskanal für ein reaktives Gas, der zu dem Suszeptor hin verlängert ist, während er den Kammerdeckel durchstößt zum Einleiten des reaktiven Gases von außen, und Düsen für ein reaktives Gas enthält, die entlang einer umfangseitigen Oberfläche des Einleitungskanals für ein reaktives Gas ausgebildet sind, zum Abgeben des reaktiven Gases in den Reaktionsraum, um so einen Gasfluss vom radialen Typ von der Mitte des Kammerdeckels zu einem äußeren Umfang davon zu bilden.
  30. CVD-Vorrichtung nach Anspruch 29, wobei die Zufuhr für ein nicht reaktives Gas enthält: einen Einleitungskanal für ein nicht reaktives Gas, der derart vorgesehen ist, dass er den Kammerdeckel durchstößt und den Einleitungskanal für ein reaktives Gas darin aufnimmt, zum Einleiten des nicht reaktiven Gases durch einen Raum zwischen dem Einleitungskanal für ein reaktives Gas und dem Einleitungskanal für ein nicht reaktives Gas; und Düsen für ein nicht reaktives Gas, die entlang einer umfangseitigen Oberfläche des Einleitungskanals für ein nicht reaktives Gas ausgebildet sind zum radialen Abgeben des nicht reaktiven Gases in den Reaktionsraum, wobei die Düsen für ein nicht reaktives Gas zwischen dem Kammerdeckel und den Düsen für ein reaktives Gas angeordnet sind.
  31. CVD-Vorrichtung nach Anspruch 30, wobei der Einleitungskanal für ein reaktives Gas in Richtung zu dem Suszeptor hin verlängert ist derart, dass er länger ist als der Einleitungskanal für ein nicht reaktives Gas, und die Düsen für ein reaktives Gas in Richtung zu dem Reaktionsraum hin freiliegend sind an einem unteren Ende des Einleitungskanals für ein nicht reaktives Gas.
  32. CVD-Vorrichtung nach Anspruch 30 oder 31, wobei die Mehrzahl von Düsen für ein nicht reaktives Gas angeordnet sind entlang einer umfangseitigen Oberfläche des Einleitungskanals für ein nicht reaktives Gas, die Mehrzahl von Düsen für ein reaktives Gas angeordnet sind entlang einer umfangseitigen Oberfläche des Einleitungskanals für ein reaktives Gas, sodass die Düsen für ein nicht reaktives Gas und die Düsen für ein reaktives Gas vorgesehen sind derart, dass sie nebeneinander oder alternierend miteinander zickzack-artig angeordnet sind.
  33. CVD-Vorrichtung nach Anspruch 1, weiter mit einer Speicherkammer für ein Kühlmittel, die in dem Kammerdeckel vorgesehen ist.
  34. Verfahren zum Herstellen einer lichtemittierenden Vorrichtung mit: einem Einsetzen eines Wafers für ein Dünnschicht-Wachstumsverfahren in einen Taschenabschnitt, der an einem in dem Kammerkörper vorgesehenen Suszeptor ausgebildet ist, und einem Bedecken des Kammerkörpers mit einem Kammerdeckel, um so einen abgedichteten Zustand aufrecht zu erhalten; einem Abgeben eines von außen eingeleiteten nicht reaktiven Gases durch eine in dem Kammerdeckel angeordnete Zufuhr für ein nicht reaktives Gas in einen Reaktionsraum, der zwischen dem Kammerdeckel und dem Suszeptor ausgebildet ist; einem Abgeben eines reaktiven Gases in den Reaktionsraum durch eine Zufuhr für ein reaktives Gas, die innerhalb dem Kammerkörper angeordnet ist zum Wachsen einer dünnen Schicht auf einer Oberfläche des Wafers; und einem Austauschen des in dem Dünnschicht-Wachstumsverfahren fertig gestellten Wafers mit einem neuen Wafer durch Öffnen des Kammerdeckels, der den Kammerkörper abdeckt.
  35. Verfahren nach Anspruch 34, wobei das Abgeben des nicht reaktiven Gases vor dem oder gleichzeitig mit dem Abgeben des reaktiven Gases durchgeführt wird.
  36. Verfahren nach Anspruch 34, wobei das Abgeben des reaktiven Gases das Zuführen des reaktiven Gases in den Reaktionsraum derart enthält, dass dem reaktiven Gas ermöglicht wird, über die Oberfläche des Suszeptors zu fließen, und wobei das Abgeben des nicht reaktiven Gases das Zuführen des nicht reaktiven Gases in den Reaktionsraum derart enthält, dass dem nicht reaktiven Gas ermöglicht wird, über eine Oberfläche des Kammerdeckels zu fließen, um so zu verhindern, dass das reaktive Gas mit der Oberfläche des Kammerdeckels in Kontakt kommt.
  37. Verfahren nach Anspruch 34, wobei das Abgeben des nicht reaktiven Gases das Zuführen des nicht reaktiven Gases derart enthält, dass es einem Fluss des reaktiven Gases folgt, um so einer Flussrichtung des durch die Zufuhr für ein reaktives Gas zugeführten reaktiven Gases zu entsprechen.
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