DE3816788A1 - Epitaxievorrichtung - Google Patents
EpitaxievorrichtungInfo
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- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B25/00—Single-crystal growth by chemical reaction of reactive gases, e.g. chemical vapour-deposition growth
- C30B25/02—Epitaxial-layer growth
- C30B25/08—Reaction chambers; Selection of materials therefor
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Description
Bei der Gasphasenepitaxie werden die zu beschichtenden Wafer in
einem Reaktionsraum angeordnet, durch den das Gas für die Epi
taxie geleitet wird. Die Einlaßöffnung für das Gas ist so ge
staltet, daß ein möglichst gleichmäßiger Gasstrom über die ge
samte Breite des Reaktionsraumes erzielt wird. Das ist erfor
derlich, um ein möglichst gleichmäßiges Aufwachsen der
Epitaxieschichten auf allen Wafern zu ermöglichen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, eine derartige
Epitaxievorrichtung anzugeben, bei der die sich im Betrieb ein
stellende Gasströmung ein möglichst gleichmäßiges Aufwachsen
auf den Wafern ermöglicht.
Diese Aufgabe wird durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung mit
den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Weitere Ausgestaltungen
ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Der den Kern der Erfindung ausmachende Gedanke ist der, die
Einlaßöffnung für das Gas so zu gestalten, daß sich im Reak
tionsraum eine weitgehend laminare Gasströmung ausbreitet. Das
den Reaktionsraum enthaltende Teil aus Glas, Quarz oder Metall
wird an die Gaszuleitung angeflanscht. Hinter diesem Flansch
muß die Gasströmung soweit aufgeweitet werden, daß der gesamte
Reaktionsraum gleichmäßig laminar durchflutet wird. Zu dem
Zweck ist in der Regel ein sogenannter Taper zwischen dem
Flansch und dem Reaktionsraum vorhanden. Dieser Taper sorgt in
erster Linie für eine seitliche Aufweitung des Gasstroms. Bei
dem erfindungsgemäßen Aufbau wird eine gleichmäßige laminare
Gasströmung dadurch erzeugt, daß eine spezielle Einlaßöffnung
vorgesehen ist, die bewirkt, daß sich zum Reaktionsraum hin ein
Druckabfall von mindestens zwei Prozent des Arbeitsdruckes im
Reaktionsraum ergibt. Bei in der Praxis verwendeten
Ausführungsformen kann dieser Druckabfall auch etwa sieben bis
30 Prozent des Arbeitsdruckes im Reaktionsraum betragen.
Es folgt eine Beschreibung anhand der Figuren.
Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Epitaxievorrichtung in
Seitenansicht im Querschnitt.
Fig. 2 zeigt die erfindungsgemäße Epitaxievorrichtung aus
Fig. 1 in Aufsicht im Querschnitt.
Fig. 3 und 4 zeigen zwei weitere Ausgestaltungen einer erfindungs
gemäßen Epitaxievorrichtung in Seitenansicht im Quer
schnitt.
Fig. 5 bis 8 zeigen erfindungsgemäße Ausgestaltungen der speziellen
Einlaßöffnung in Strömungsrichtung gesehen.
Der für die Erzeugung laminarer Strömung erforderliche
Druckabfall im Bereich der Einlaßöffnung wird dadurch erreicht,
daß eine spezielle Einlaßöffnung, die eine Verengung des Strö
mungskanals darstellt, ausgebildet wird. Dies kann zum Beispiel
durch die Formgebung der Wandung geschehen. In Fig. 1 ist ein
Ausführungsbeispiel dargestellt, bei dem die untere Wandung
derart nach oben abknickt, daß sich als spezielle Einlaßöffnung
2 ein in Strömungsrichtung gesehen querliegender Spalt ergibt.
An diese spezielle Einlaßöffnung 2 schließt sich der Taper an,
der erforderlich ist, um den Gasstrom von der niedrigen Spalt
höhe allmählich aufzuweiten, ohne daß sich erneut Wirbel oder
Inhomogenitäten bilden. Auf diese Weise gelingt es, den
Reaktionsraum weitgehend homogen laminar zu durchfluten. Eine
Aufsicht dieser Epitaxievorrichtung zeigt Fig. 2. Fig. 3 stellt
einen Alternativenaufbau dar, bei dem in einer Verengung der
Einlaßöffnung ein Stab oder dergleichen mit der Achse quer
zur Strömungsrichtung eingeschmolzen ist. Dieser Stab ist kamm
artig eingeschnitten, so daß sich für die Gasströmung eine
schleusenartige Öffnung ergibt. Den Querschnitt durch eine
derart gebildete spezielle Einlaßöffnung 3 ist in den Fig. 5
bis 7 dargestellt. In diesen Figuren läßt sich erkennen, daß je
nach Ausführungsbeispiel die Schlitze unterschiedliche Breite
und verschiedene Verteilungen aufweisen können. Eine vorteil
hafte Ausgestaltung kann sich ergeben, wenn die Öffnung für
die Strömung nach außen hin zunimmt, d.h. die Schlitze dichter
beieinander angeordnet sind und/oder die Breite der Schlitze
nach außen hin zunimmt. Auf diese Weise läßt sich im Taper ein
geeignetes Strömungsprofil aufbauen. Die in Fig. 1 dargestellte
Verengung der Einlaßöffnung zu einem Spalt läßt sich auch wie
in Fig. 4 dargestellt durch beidseitige symmetrische Verengung
herstellen.
Es werden im folgenden vier Ausführungsbeispiele für Ausfüh
rungsformen der speziellen Einlaßöffnung 2 beschrieben. Die
spezielle Einlaßöffnung 2 kann aus einem Spalt bestehen, was
den in Fig. 1 und 4 gezeigten Ausführungsformen entspricht.
Dieser Spalt kann in Strömungsrichtung des Gases gesehen kurz
(1 bis 2 mm) ausgebildet sein und über die Spaltlänge hinweg
eine unterschiedliche Breite aufweisen. Eine erfindungsgemäße
Ausgestaltung könnte in der Mitte der speziellen Einlaßöffnung
2 eine geringere Spaltbreite aufweisen als nach außen hin.
Ebenso ist eine über die gesamte Spaltlänge hinweg variierende
oder abwechselnd zu- und abnehmende Spaltbreite möglich. Zur
Anpassung an die Höhe des Reaktionsraumes 4 ist ein hinreichend
langer Taper erforderlich.
Eine zweite Ausgestaltung der speziellen Einlaßöffnung 2 sieht
einen in Strömungsrichtung des Gases gesehen langen Spalt vor.
Eine Länge bis etwa 2 cm ist dabei sinnvoll. Auch hier ist ein
langer Taper zur Anpassung an die Höhe erforderlich.
Eine dritte Ausgestaltung der speziellen Einlaßöffnung 2
besteht in einem eingeschmolzenen Wulst, Stab oder einer
Platte, der bzw. die in kammartiger Weise mit Schlitzen ver
sehen ist. Je nach der senkrecht zur Strömungsrichtung ge
messenen Höhe dieser Schlitze bemißt sich die Länge des er
forderlichen Tapers. Die Fig. 5 bis 7 zeigen typische Ausge
staltungen solcher mit Schlitzen versehenen Wülste oder Stäben
in Strömungsrichtung des Gases gesehen. Die in Fig. 5 gezeigte
Anordnung der Schlitze weist gleichbleibende Schlitzbreite und
gleichbleibende Abstände der Schlitze untereinander auf. Eine
Verbesserung wird erzielt, wenn die Anordnung der Schlitze an
das zu erzielende Strömungsprofil angepaßt wird. Fig. 6 zeigt
eine solche Anordnung, bei der die Schlitze zur Mitte der Ein
laßöffnung hin untereinander weitere Abstände aufweisen als an
den Außenseiten der speziellen Einlaßöffnung. Zusätzlich zu
einer Variation der Schlitzabstände läßt sich auch die Breite
der einzelnen Schlitze und damit die durch diese Schlitze ge
bildete Öffnungsfläche variieren. Fig. 7 zeigt eine solche Aus
gestaltung, bei der die Schlitzbreite nach außen hin zunimmt.
Die Abstände der einzelnen Schlitze untereinander ist in der
Zeichnung jeweils etwa gleich groß; es ist selbstverständlich
auch hier möglich, die Abstände von innen nach außen zu vari
ieren.
Eine vierte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen speziellen Ein
laßöffnung 2 sieht eine gelochte Platte vor. Wegen der größeren
Abmessungen einer solchen Platte ist nur ein kurzer Taper er
forderlich, oder es kann auf den Taper ganz verzichtet werden.
Durch die Durchmesser und Anordnung der Löcher in der gelochten
Platte wird das Strömungsprofil des Gases eingestellt. Die
Durchmesser der Löcher können gleich groß sein, und die An
ordnung der Löcher über die gesamte Fläche kann gleichmäßig
sein. Eine andere mögliche Ausgestaltung zeigt Fig. 8. Hierbei
nimmt die Öffnungsfläche je Plattenfläche nach außen hin zu.
Der Gasdurchlaß in der Mitte der mit einer solchen gelochten
Platte gebildeten speziellen Einlaßöffnung 2 ist geringer als
der entsprechende Gasstrom an den Außenseiten.
Bei dem erfindungsgemäßen Aufbau kommt es nicht auf die
spezielle Ausgestaltung z.B. mit einer der oben beschriebenen
Ausführungsformen an, sondern der wesentliche Erfindungsgedanke
ist in der das Strömungsprofil durch die Variation der Öffnung
einstellenden speziellen Einlaßöffnung zu sehen.
Claims (8)
1. Epitaxievorrichtung mit einem durch Wände (1) begrenzten
Reaktionsraum mit einem für die Aufnahme von mittels Gaspha
senepitaxie zu beschichtenden Wafern vorgesehenen Teil (4) und
mit einer Einlaßöffnung (3) für die Zuführung des Gasstromes,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Reaktionsraum eine spezielle Einlaßöffnung (2) hat, die
für das einströmende Gas eine Öffnungsbegrenzung darstellt, wo
bei der für den Gasdurchtritt zur Verfügung stehende Anteil des
Querschnitts über die quer zur Gasströmungsrichtung gesehene
Fläche in der Weise verteilt und so klein bemessen ist, daß
sich bei der im Betrieb vorgesehenen Gasströmungsmenge über die
spezielle Einlaßöffnung (2) hinweg ein Druckabfall von min
destens zwei Prozent des Arbeitsdruckes im Reaktionsraum er
gibt und daraus eine weitgehend laminare Gasströmung im Reak
tionsraum resultiert.
2. Epitaxievorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß der im Betrieb einstellbare Druckabfall mindestens sechs
Prozent des Arbeitsdruckes im Reaktionsraum ausmacht.
3. Epitaxievorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die spezielle Einlaßöffnung (2) durch mindestens einen
Spalt gebildet ist.
4. Epitaxievorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die spezielle Einlaßöffnung (2) durch einen kammartig ge
schlitzten Einsatz gebildet wird.
5. Epitaxievorrichtung nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Schlitze in dem geschlitzten Einsatz zur Mitte der spe
ziellen Einlaßöffnung (2) hin weniger dicht verteilt sind.
6. Epitaxievorrichtung nach Anspruch 4 oder 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Schlitze in dem geschlitzten Einsatz unterschiedliche
Breite aufweisen.
7. Epitaxievorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die spezielle Einlaßöffnung (2) durch eine siebartig ge
lochte Platte gebildet ist.
8. Epitaxievorrichtung nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß die jeweiligen Durchmesser und die Verteilung der Löcher in
der gelochten Platte derart sind, daß der Anteil Öffnungsfläche
je Plattenfläche nach außen hin zunimmt.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19883816788 DE3816788A1 (de) | 1988-05-17 | 1988-05-17 | Epitaxievorrichtung |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19883816788 DE3816788A1 (de) | 1988-05-17 | 1988-05-17 | Epitaxievorrichtung |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3816788A1 true DE3816788A1 (de) | 1989-11-23 |
Family
ID=6354543
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19883816788 Ceased DE3816788A1 (de) | 1988-05-17 | 1988-05-17 | Epitaxievorrichtung |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE3816788A1 (de) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE1267200B (de) * | 1964-11-02 | 1968-05-02 | Siemens Ag | Vorrichtung fuer das epitaktische Abscheiden von Halbleitermaterial aus der Gasphase |
DE2049229A1 (de) * | 1970-01-02 | 1971-07-08 | Ibm | Einrichtung fur das epitaktische Aufwachsen einer Halbleiterschicht |
DD244050A3 (de) * | 1987-03-25 | Epitaxiereaktor | ||
EP0258052A2 (de) * | 1986-08-27 | 1988-03-02 | Massachusetts Institute Of Technology | Reaktionskammer und Methode für chemisches Dampfabscheidungsverfahren |
-
1988
- 1988-05-17 DE DE19883816788 patent/DE3816788A1/de not_active Ceased
Patent Citations (4)
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Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
JP 61 86497 A. In: Patents Abstracts of Japan, Sect. C., Vol.10, 1986, Nr.262 (C-371) * |
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