DE60112372T2

DE60112372T2 - Vorrichtung und Verfahren zur chemischen Gasphasenabscheidung

Info

Publication number: DE60112372T2
Application number: DE60112372T
Authority: DE
Inventors: Shiro Sakai; Yukichi Takamatsu; Yuji Mori; Hiroyuki Naoi; Hong Xing Wang; Yoshiyasu Ishihara; Yutaka Amijima
Original assignee: Japan Pionics Ltd; Tokushima Sanso Co Ltd
Current assignee: Japan Pionics Ltd; Tokushima Sanso Co Ltd
Priority date: 2000-10-02
Filing date: 2001-09-21
Publication date: 2006-06-01
Anticipated expiration: 2021-09-22
Also published as: US20020042191A1; KR100767798B1; TW512431B; US6592674B2; EP1193331A3; CN1344817A; DE60112372D1; JP2002110564A; CN1259450C; EP1193331B1; KR20020027211A; EP1193331A2

Description

Hintergrund der Erfindung
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur chemischen Aufdampfung und ein Verfahren zur chemischen Aufdampfung. Insbesondere betrifft sie eine Vorrichtung zur chemischen Aufdampfung, bei der ein Einsatzgas an einem Abschnitt zur Einleitung eines Gases eines horizontalen röhrenförmigen Reaktors eingeleitet wird, welcher so angeordnet ist, dass die Richtung des in den horizontalen röhrenförmigen Reaktor einzubringenden Einsatzgases im wesentlichen parallel zu einem Substrat ausgerichtet wird, so dass Halbleiterfilme einer gleichmäßigen chemischen Aufdampfung auf einem erhitzten Substrat unterzogen werden; und ein Verfahren zur chemischen Aufdampfung unter Verwendung der obengenannten Vorrichtung.
2. Beschreibung der verwandten Gebiete
In den letzten Jahren gab es einen schnellen Anstieg bei der Nachfrage nach einem Galliumnitridverbindungshalbleiter zur Verwendung als Vorrichtung für eine lichtemittierende Diode, Laserdiode und derartiges – insbesondere im Gebiet der optischen Kommunikation. Als Herstellungsprozess eines Galliumnitridverbindungshalbleiters ist zum Beispiel ein Prozess bekannt, bei dem ein Halbleiterfilm aus einer Galliumnitridverbindung einer chemischen Aufdampfung auf einem Substrat aus Saphir oder derartigem unterzogen wird, welches zuvor in einen röhrenförmigen Reaktor eingebracht wurde, so dass unter Verwendung eines organometallischen Gases wie Trimethylgallium, Trimethylindium und Trimethylaluminium als Quelle eines Gruppe III Metalls und Verwendung von Ammoniak als Stickstoffquelle ein erzielter Film gebildet wird.
Weiterhin steht als Vorrichtung zur Herstellung des obengenannten Galliumnitridverbindungshalbleiters eine Vorrichtung zur chemischen Aufdampfung zur Verfügung, umfassend einen horizontalen röhrenförmigen Reaktor, welcher mit einem Träger zur Befestigung eines Substrates darauf, einem Heizelement zur Erhitzung des Substrates, einem Abschnitt zur Einleitung eines Einsatzgases, welcher so positioniert ist, dass die Richtung des in einen röhrenförmigen Reaktor eingebrachten Einsatzgases parallel zum Substrat ausgerichtet wird, und einem Abschnitt zum Austritt des Reaktionsgases. Die Vorrichtung zur chemischen Aufdampfung, den horizontalen röhrenförmigen Reaktor umfassend, ist so eingerichtet, dass das Substrat auf dem Träger im röhrenförmigen Reaktor platziert wird, das Substrat erhitzt wird, und danach ein Gas, welches ein Einsatzgas enthält, in paralleler Richtung zum Substrat in den Reaktor eingebracht wird, so dass ein Halbleiterfilm chemischer Aufdampfung unterzogen wird, um einen Film auf dem Substrat zu bilden.
Da jedoch in einem derartigen horizontalen röhrenförmigen Reaktor die Wand des röhrenförmigen Reaktors dem Substrat gegenüber auf eine hohe Temperatur erhitzt wird, werden Probleme verursacht wie eine thermische Zersetzungsreaktion des Einsatzgases in der Umgebung, Ablagerung von zersetzten Produkten oder Reaktionsprodukten an der Wand des röhrenförmigen Reaktors, und Herabfallen abgelagerter Feststoffe auf das Substrat, wodurch die Qualität des Kristalls deutlich beeinträchtigt wird. Dementsprechend ist es notwendig, die Innenseite des röhrenförmigen Reaktors bei jeder Durchführung der chemischen Aufdampfung zu reinigen. Folglich litt die obengenannte Vorrichtung zur chemischen Aufdampfung, einen horizontalen röhrenförmigen Reaktor umfassend, üblicherweise unter schlechter Produktivität.
Um derartige Probleme zu lösen, wurden kürzlich eine verbesserte Vorrichtung und ein Verfahren zur chemischen Aufdampfung entwickelt, wobei ein Abschnitt zur Einleitung eines drängenden Gases dem Substrat gegenüber an der Wand des röhrenförmigen Reaktors platziert ist, und ein drängendes Gas, welches die Reaktion eines Trägergases etc. nicht beeinflusst, in senkrechter Richtung zum Substrat in den röhrenförmigen Reaktor eingebracht wird, so dass eine thermische Zersetzungsreaktion des Einsatzgases in der Umgebung der Wand des röhrenförmigen Reaktors dem Substrat gegenüber verhindert wird. Es heißt, dass die verbesserte Vorrichtung und das Verfahren es ermöglichen, zu verhindern, dass sich zersetzte Produkte oder Reaktionsprodukte an der Wand des röhrenförmigen Reaktors ablagern, ohne dass die chemische Aufdampfung des Halbleiterfilms auf dem Substrat ungünstig beeinflusst wird, indem die Strömungsmenge des drängenden Gases gemäß dem Typ und der Strömungsmenge des Einsatzgases, der Temperatur des erhitzten Substrates und derartigem passend und optional kontrolliert wird.
Dennoch werden im Hinblick auf das obengenannte Verfahren und die obengenannte Vorrichtung, welche verhindern, dass zersetzte Produkte oder Reaktionsprodukte abgelagert werden, indem ein drängendes Gas an der Wand des röhrenförmigen Reaktors dem Substrat gegenüber zugeführt wird, Gasflüsse, die sich rechtwinklig treffen, nämlich ein das Einsatzgas enthaltendes Gas und das drängende Gas, miteinander auf dem Substrat vermischt, und neigen daher eher dazu, ungeordnet zu sein, wobei die Flüsse oft schwierig zu kontrollieren sind. Zum Beispiel ist es im Falle der Durchführung einer chemischen Aufdampfung mit einem großen Substrat oder der gleichzeitigen Durchführung mit einer Mehrzahl an Substraten schwierig, ein Einsatzgas über einen breiten Bereich des Substrates mit einer gleichmäßigen Konzentration einzubringen. Weiterhin führt im Falle der Durchführung einer chemischen Aufdampfung unter Verwendung des obigen Trimethylgalliums, Trimethylindiums oder Trimethylaluminiums als Einsatzgas die Notwendigkeit einer hohen Temperatur von 1000°C oder höher als Erhitzungstemperatur für das Substrat zur Ausbildung komplizierter Gasströmungen auf dem Substrat, und daher ist es schwierig, derartige Gasflüsse zu kontrollieren.
Im Allgemeinen macht eine relativ kleine Menge eines drängenden Gases bezogen auf ein Gas, welches ein Einsatzgas enthält, es unmöglich, die Ablagerung von zersetzten Produkten oder Reaktionsprodukten zu verhindern, wohingegen eine darauf bezogene relativ große Menge eines drängenden Gases einen negativen Einfluss auf die chemische Aufdampfung von Halbleiterfilmen auf das Substrat ausüben.
Zusammenfassung der Erfindung
Unter derartigen Umständen ist es ein Gegenstand der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur chemischen Aufdampfung zu liefern, welche in der Lage sind, bei Verwendung eines horizontalen röhrenförmigen Reaktors Kristalle hoher Qualität sicherzustellen, ohne Ablagerung von zersetzten Produkten oder Reaktionsprodukten auf Wänden des röhrenförmigen Reaktors dem Substrat gegenüber zu bewirken, auch im Falle der Durchführung einer chemischen Aufdampfung mit einem großen Substrat oder der gleichzeitigen Durchführung mit einer Mehrzahl an Substraten oder bei der Durchführung desselben bei einer hohen Temperatur.
Andere Gegenstände der Erfindung werden aus dem Text dieser Spezifizierung, welche im Folgenden offenbart wird, offensichtlich. Unter derartigen Umständen wurden intensive Forschung und Entwicklung von den aktuellen Erfindern akkumuliert, um die oben beschriebenen Probleme, welche im Stand der Technik auftraten, zu lösen. Als ein Ergebnis wurde gefunden, dass im Hinblick auf die chemische Aufdampfung unter Verwendung eines horizontalen röhrenförmigen Reaktors, der ein Gas, welches ein Einsatzgas enthält, in paralleler Richtung zu einem Substrat einbringt und ein drängendes Gas in senkrechter Richtung zu dem Substrat einbringt, die Kontrolle des Gasflusses erleichtert wird durch ein Verfahren, bei dem die Strömungsmenge des drängenden Gases im zentralen Bereich des Abschnitts zur Einbringung eines drängenden Gases niedriger eingestellt ist als im peripheren Bereich des Abschnitts zur Einbringung eines drängenden Gases, oder ein alternatives Verfahren, bei dem die Strömungsmenge des drängenden Gases in der Mitte einer Einsatzgas-Passage niedriger eingestellt ist als an beiden Endbereichen der obengenannten Einsatzgas-Passage, auch im Falle der Durchführung einer chemischen Aufdampfung mit einem großen Substrat oder der gleichzeitigen Durchführung mit einer Mehrzahl an Substraten oder bei der Durchführung desselben bei einer hohen Temperatur, wodurch eine Ablagerung zersetzter Produkte oder Reaktionsprodukte auf Wänden des röhrenförmigen Reaktors verhindert werden kann, ohne negative Einflüsse auf die chemische Aufdampfung von Halbleiterfilmen auf das Substrat auszuüben. Daher wurde die vorliegende Erfindung durch obengenannte Erkenntnisse und Information erreicht.
Dies bedeutet, dass die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung zur chemischen Aufdampfung für einen Halbleiterfilm betrifft, umfassend einen horizontalen röhrenförmigen Reaktor, welcher mit einem Träger zur Befestigung eines Substrates darauf, einem Heizelement zur Erhitzung des Substrates, einem Abschnitt zur Einleitung eines Einsatzgases, welcher so positioniert ist, dass die Richtung eines in den röhrenförmigen Reaktor eingebrachten Einsatzgases im wesentlichen parallel zum Substrat ausgerichtet wird, einem Abschnitt zum Austritt des Reaktionsgases und einem Abschnitt zur Einleitung eines drängenden Gases an einer Wand des röhrenförmigen Reaktors dem Substrat gegenüber ausgestattet ist, wobei die Strömungsmenge pro Flächeneinheit eines drängenden Gases, welches durch den Abschnitt zur Einleitung eines drängenden Gases in den röhrenförmigen Reaktor eingebracht wird, im zentralen Bereich des Abschnitts zur Einleitung eines drängenden Gases niedriger als im peripheren Bereich des Abschnitts zur Einleitung eines drängenden Gases eingestellt ist.
Zusätzlich betrifft die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung zur chemischen Aufdampfung für einen Halbleiterfilm, umfassend einen horizontalen röhrenförmigen Reaktor, welcher mit einem Träger zur Befestigung eines Substrates darauf, einem Heizelement zur Erhitzung des Substrates, einem Abschnitt zur Einleitung eines Einsatzgases, welcher so positioniert ist, dass die Richtung eines in den röhrenförmigen Reaktor eingebrachten Einsatzgases im wesentlichen parallel zum Substrat ausgerichtet wird, einem Abschnitt zum Austritt des Reaktionsgases und einem Abschnitt zur Einleitung eines drängenden Gases an einer Wand des röhrenförmigen Reaktors gegenüber des Substrates ausgestattet ist, wobei die Strömungsmenge pro Flächeneinheit eines drängenden Gases, welches durch den Abschnitt zur Einleitung eines drängenden Gases in den röhrenförmigen Reaktor eingebracht wird, in der Mitte einer Einsatzgas-Passage niedriger als an den beiden Endabschnitten der besagten Passage eingestellt ist.
Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur chemischen Aufdampfung, umfassend das Befestigen eines Substrates auf einem Träger für einen horizontalen, röhrenförmigen Reaktor, das Erhitzen des Substrates mit einem Heizelement, das Einbringen eines Gases, welches ein Einsatzgas enthält, in im wesentlichen paralleler Richtung zum Substrat, das Einbringen eines drängenden Gases durch einem Abschnitt zur Einleitung eines drängenden Gases, welcher an einer Wand des röhrenförmigen Reaktors gegenüber des Substrates positioniert ist, so dass ein Halbleiterfilm einer chemischen Aufdampfung auf das genannte Substrat unterzogen wird, und weiter umfassend das niedrigere Einstellen der Strömungsmenge pro Flächeneinheit des drängenden Gases, welches durch den Abschnitt zur Einleitung eines drängenden Gases in den röhrenförmigen Reaktor eingebracht wird, im zentralen Bereich des Abschnitts zur Einleitung eines drängenden Gases, als im peripheren Bereich des Abschnitts zur Einleitung eines drängenden Gases.
Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur chemischen Aufdampfung, umfassend das Befestigen eines Substrates auf einem Träger für einen horizontalen, röhrenförmigen Reaktor, das Erhitzen des Substrates mit einem Heizelement, das Einbringen eines Gases, welches ein Einsatzgas enthält, in im wesentlichen paralleler Richtung zum Substrat, das Einbringen eines drängenden Gases durch einem Abschnitt zur Einleitung eines drängenden Gases, welcher an einer Wand des röhrenförmigen Reaktors gegenüber des Substrates positioniert ist, so dass ein Halbleiterfilm einer chemischen Aufdampfung auf das genannte Substrat unterzogen wird, und weiter umfassend das niedrigere Einstellen der Strömungsmenge pro Flächeneinheit des drängenden Gases, welches durch den Abschnitt zur Einleitung eines drängenden Gases in den röhrenförmigen Reaktor eingebracht wird, in der Mitte einer Einsatzgas-Passage, als an den beiden Endbereichen der genannten Passage.
Kurze Beschreibung der Abbildungen
1 ist eine vertikale Querschnittsansicht, die ein Beispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur chemischen Aufdampfung bestehend aus einem horizontalen röhrenförmigen Reaktor zeigt;
2 ist eine horizontale Querschnittsansicht, die ein Beispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur chemischen Aufdampfung bestehend aus einem horizontalen röhrenförmigen Reaktor zeigt;
3 ist eine Draufsicht, die ein Beispiel eines Abschnitts zur Einleitung eines drängenden Gases einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur chemischen Aufdampfung zeigt (so ausgebildet, dass die Strömungsmenge des drängenden Gases im zentralen Bereich eines Abschnitts zur Einleitung eines drängenden Gases niedriger eingestellt ist als im peripheren Bereich des Abschnitts zur Einleitung eines drängenden Gases);
4 ist eine Draufsicht, die ein Beispiel eines Abschnitts zur Einleitung eines drängenden Gases einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur chemischen Aufdampfung zeigt (so ausgebildet, dass die Strömungsmenge des drängenden Gases in der Mitte einer Einsatzgas-Passage niedriger eingestellt ist als an den beiden Endbereichen der genannten Passage); und
5 ist eine Draufsicht, die ein Beispiel eines Abschnitts zur Einleitung eines drängenden Gases zeigt (unterschiedlich zu jenen aus den 3 & 4);
In den 1 bis 5 sollen die Symbole die folgenden Bezeichnungen tragen:

1: Horizontaler röhrenförmiger Reaktor,
2: Substrat,
3: Träger,
4: Heizelement,
5: Abschnitt zur Einleitung eines Einsatzgases,
6: Abschnitt zum Austritt eines Reaktionsgases,
7: Abschnitt zur Einleitung eines drängenden Gases,
8: Multi-Mikroporen
9a: Abschnitt dichter Multi-Mikroporen
9b: Abschnitt spärlich verteilter Multi-Mikroporen
9c: Multi-Mikroporen-Abschnitt mit größerem Porendurchmesser
9d: Multi-Mikroporen-Abschnitt mit kleinerem Porendurchmesser
9e: Multi-Mikroporen-Abschnitt
10: Zentraler Bereich des Abschnitts zur Einleitung eines drängenden Gases
11: Peripherer Bereich des Abschnitts zur Einleitung eines drängenden Gases
12: Mitte der Einsatzgas-Passage
13: Endbereiche der Einsatzgas-Passage
14: Einsatzgas-Passage
15: Trennplatte
16: Passage des drängenden Gases

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Die erfindungsgemäße Vorrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren zur chemischen Aufdampfung werden jeweils zur chemischen Aufdampfung unter Verwendung eines horizontalen röhrenförmigen Reaktors angewandt, bei dem ein Gas, welches ein Einsatzgas enthält, in paralleler Richtung zum Substrat eingebracht wird und ein drängendes Gas in senkrechter Richtung zum Substrat eingebracht wird.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur chemischen Aufdampfung ist eine solche Vorrichtung zur chemischen Aufdampfung, bei der die Strömungsmenge pro Flächeneinheit des drängenden Gases, welches durch den Abschnitt zur Einleitung eines drängenden Gases in den röhrenförmigen Reaktor eingebracht wird, im zentralen Bereich des Abschnitts zur Einleitung eines drängenden Gases niedriger als im peripheren Bereich des genannten Abschnitts eingestellt ist; oder die Strömungsmenge pro Flächeneinheit des drängenden Gases, welches durch den Abschnitt zur Einleitung eines drängenden Gases in den röhrenförmigen Reaktor eingebracht wird, in der Mitte einer Einsatzgas-Passage niedriger als an den beiden Endabschnitten der besagten Passage eingestellt ist.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur chemischen Aufdampfung ist ein solches Verfahren zur chemischen Aufdampfung für die Durchführung einer chemischen Aufdampfung, bei dem die Strömungsmenge pro Flächeneinheit des drängenden Gases, welches durch den Abschnitt zur Einleitung eines drängenden Gases in den röhrenförmigen Reaktor eingebracht wird, im zentralen Bereich des Abschnitts zur Einleitung eines drängenden Gases niedriger als im peripheren Bereich des genannten Abschnitts eingestellt ist; oder die Strömungsmenge pro Flächeneinheit des drängenden Gases, welches durch den Abschnitt zur Einleitung eines drängenden Gases in den röhrenförmigen Reaktor eingebracht wird, in der Mitte einer Einsatzgas-Passage niedriger als an den beiden Endabschnitten der besagten Passage eingestellt ist.
Im Hinblick auf die erfindungsgemäße Vorrichtung und Methode zur chemischen Aufdampfung besteht keinerlei Beschränkung auf irgendeinen Typ, irgendeine Größe und Anzahl des Substrates und den Typ und die Strömungsmenge des Einsatzgases.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung und Methode zur chemischen Aufdampfung sind jedoch charakterisiert durch ihre Fähigkeit, ihren Arbeitseffekt ausreichend zu zeigen, indem ein Einsatzgas mit einer gleichmäßigen Konzentration über einen breiten Substratbereich zugeführt werden kann, insbesondere im Falle der Durchführung einer chemischen Aufdampfung mit einem großen Substrat mit einem Durchmesser von mindestens 4 Inch (ca. 101,6 mm) oder der gleichzeitigen Durchführung mit einer Anzahl von 6 Substraten. Beispiele für die Typen von Substraten sind Saphir, SiC, Bulk-Galliumnitrid, etc.
Zusätzlich sind die erfindungsgemäße Vorrichtung und Methode zur chemischen Aufdampfung charakterisiert durch ihre Fähigkeit, ihren Arbeitseffekt ausreichend zu zeigen, indem im Falle der Durchführung einer chemischen Aufdampfung, welche in Abhängigkeit vom Typ eines Einsatzgases eine Substrat-Erhitzungstemperatur von 1000°C oder höher erfordert, komplizierte Gasströmungen auf dem Substrat leicht kontrolliert werden können. Beispiele der chemischen Aufdampfung unter Verwendung eines solchen Einsatzgases sind chemische Aufdampfungen für einen galliumnitridbasierten Verbindungshalbleiter bei denen Trimethylgallium, Triethylgallium, Trimethylindium, Triethylindium, Trimethylaluminium oder Triethylaluminium als Quelle eines Gruppe III Metalls und Ammoniak, Monomethylhydrazin, Dimethylhydrazin, tert-Butylhydrazin oder Trimethylamin als Stickstoffquelle verwendet werden. „Ein Gas, welches ein Einsatzgas enthält", wie hierin verwendet, bezeichnet ein Gas, welches zugeführt wird, indem es mit einem Gas wie Wasserstoff, Helium, Argon, Stickstoff oder derartigem verdünnt wird.
Im Folgenden wird mit Verweis auf die 1 bis 5 eine detaillierte Beschreibung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur chemischen Aufdampfung gegeben, die jedoch die vorliegende Erfindung keinesfalls darauf beschränken soll.
1 ist eine vertikale Querschnittsansicht, die ein Beispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur chemischen Aufdampfung bestehend aus einem horizontalen röhrenförmigen Reaktor zeigt; und 2 ist eine horizontale Querschnittsansicht davon. In 1 und 2 ist ein horizontaler röhrenförmiger Reaktor 1 bis einem Substrat 2, einem Träger 3 zur Befestigung und zum Drehen des Substrates, einem Heizelement 4 zum Erhitzen des Substrates, einem Abschnitt zur Einleitung eines Einsatzgases 5, welcher so positioniert ist, dass die Richtung eines in den röhrenförmigen Reaktor eingebrachten Einsatzgases im wesentlichen parallel zum Substrat ausgerichtet wird, einem Abschnitt zum Austritt des Reaktionsgases 6 und einem Abschnitt zur Einleitung eines drängenden Gases 7 an der Wand des horizontalen röhrenförmigen Reaktors, dem Substrat gegenüber ausgestattet.
Im Hinblick auf die Vorrichtung zur chemischen Aufdampfung in 1 und 2 wird im Falle der Durchführung einer chemischen Aufdampfung eines Halbleiterfilms ein drängendes Gas bestehend aus einem inerten Gas oder derartigem, welches frei von nachteiligem Einfluss auf die Reaktion der chemischen Aufdampfung ist, durch Multi-Mikroporen 8 im Abschnitt zur Einleitung eines drängenden Gases in den röhrenförmigen Reaktor eingebracht. Auf die obengenannte Weise ist die Vorrichtung so ausgebildet, dass das drängende Gas eine dünne Gasschicht auf der Reaktorwand dem Substrat gegenüber bilden, und gleichzeitig das Ablagern zersetzter Produkte oder Reaktionsprodukte in der Umgebung der Reaktorwand dem Substrat gegenüber verhindern kann. Der Abstand zwischen dem Substrat und der Reaktorwand dem Substrat gegenüber beträgt üblicherweise 20 mm oder weniger, vorzugsweise 10 mm oder weniger, noch bevorzugter 5 mm oder weniger.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur chemischen Aufdampfung ist eine solche Vorrichtung, welche aus dem horizontalen röhrenförmigen Reaktor besteht, in dem die Strömungsmenge pro Flächeneinheit des drängenden Gases, welches durch den Abschnitt zur Einleitung eines drängenden Gases 7 in den röhrenförmigen Reaktor eingebracht wird, im zentralen Bereich 10 des Abschnitts zur Einleitung eines drängenden Gases niedriger als im peripheren Bereich 11 des besagten Abschnitts ist, wie in 2(A) dargestellt; oder in dem die obengenannte Strömungsmenge in der Mitte 12 einer Einsatzgas-Passage 14 niedriger als an beiden Endbereichen 13 der genannten Passage ist, wie in 2(B) dargestellt. In der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird die Strömungsmenge des drängenden Gases, welches durch den Abschnitt zur Einleitung eines drängenden Gases in den röhrenförmigen Reaktor eingebracht wird, üblicherweise über die spärliche/dichte Verteilung von Multi-Mikroporen 8 mit denen der Abschnitt zur Einleitung eines drängenden Gases ausgestattet ist, deren Größe, Anordnung, oder die Kombination daraus kontrolliert, oder kann über eine Mehrzahl an Leitungen kontrolliert werden.
Die vorliegende Erfindung, worin die Strömungsmenge pro Flächeneinheit des drängenden Gases, welche im zentralen Bereich des Abschnitts zur Einbringung eines drängenden Gases niedriger eingestellt ist als im peripheren Bereich des genannten Abschnitts, schließt sowohl den Fall ein, in dem die Strömungsmenge schrittweise vom zentralen Bereich zum peripheren Bereich hin erhöht wird, als auch den Fall, in dem die Strömungsmenge von dort kontinuierlich erhöht wird.
3 ist eine Draufsicht, die ein Beispiel eines Abschnitts zur Einleitung eines drängenden Gases zeigt, in welchem die Strömungsmenge des drängenden Gases im zentralen Bereich eines Abschnitts zur Einbringung eines drängenden Gases niedriger eingestellt ist als im peripheren Bereich des genannten Abschnitts, wobei die Strömungsmenge über die spärliche/dichte Verteilung der Multi-Mikroporen 8 in 1, deren Größe, Anordnung und derartiges kontrolliert wird. 4 ist eine Draufsicht, die ein Beispiel eines Abschnitts zur Einleitung eines drängenden Gases zeigt, in welchem die Strömungsmenge des drängenden Gases in der Mitte einer Einsatzgas-Passage niedriger eingestellt ist als an beiden Endbereichen der obengenannten Passage, wobei die Strömungsmenge über die spärliche/dichte Verteilung der Multi-Mikroporen 8 in 1, deren Größe, Anordnung und derartiges kontrolliert wird. 5 ist eine Draufsicht, die ein Beispiel eines Abschnitts zur Einleitung eines drängenden Gases zeigt, in welchem die Strömungsmenge des drängenden Gases beide Voraussetzungen der 3 und 4 erfüllt. In den 4 und 5 ist die Flussrichtung des Einsatzgases von links nach rechts und umgekehrt.
Im Hinblick auf den Abschnitt zur Einleitung eines drängenden Gases in den 3 bis 5 wird die Strömungsmenge des drängenden Gases im zentralen Bereich des Abschnitts zur Einbringung eines drängenden Gases niedriger eingestellt als im peripheren Bereich des genannten Abschnitts, oder in der Mitte einer Einsatzgas-Passage niedriger eingestellt als an beiden Endbereichen der genannten Passage, wobei die Strömungsmenge über die Regulierung der spärlichen/dichten Verteilung der Multi-Mikroporen in Abb. (A) und (D); die Regulierung der Größe der Multi-Mikroporen in Abb. (B); und die Regulierung von deren Anordnung in (C) kontrolliert wird. Wie in den 3 bis 5 dargestellt, ist der Abschnitt zur Einleitung eines drängenden Gases in der vorliegenden Erfindung, welcher üblicherweise kreisförmig ist, nicht spezifisch darauf limitiert. Die Verteilungsgestaltung der Multi-Mikroporen, welche üblicherweise kreisförmig, ellipsoid oder streifenförmig ist, ist nicht spezifisch darauf limitiert. Die Multi-Mikroporen des Abschnitts zur Einleitung eines drängenden Gases können aus der Gruppierung einer großen Anzahl an geraden Leitungen gebildet werden, bestehen jedoch im Hinblick auf die Fähigkeit zur Bildung einer dünnen Gasschicht vorzugsweise aus gesintertem Presskörper wie Quarzglas. Die Porengröße, die in dem gesinterten Quarzglas-Presskörper hergestellt wird, ist nicht spezifisch limitiert, liegt aber üblicherweise im Bereich von ca. 0,1 bis 3 mm, vorzugsweise ca. 0,3 bis 2 mm, da grobe Poren das Risiko mit sich bringen, eine gleichmäßige Passage eines Gases durch die Multi-Mikroporen nicht leisten zu können, während übermäßig feine Poren zu einem starken Druckverlust führen und dadurch eine erwartete Gasströmungsmenge nicht zusichern können.
Die Position, an welcher der Multi-Mikroporen-Abschnitt dem Substrat gegenüber an der Wand des röhrenförmigen Reaktors in der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur chemischen Aufdampfung platziert wird, befindet sich üblicherweise an der Oberfläche dem Substrat gegenüber und an einer einigermaßen stromaufwärts gelegenen Seite einer Einsatzgas-Passage oder in der Umgebung. Durch die Ausdehnung des Multi-Mikroporen-Abschnitts zur stromabwärts gelegenen Seite des Substrats wird es ermöglicht, den röhrenförmigen Reaktor vor Verunreinigungen auf dessen stromabwärts gelegener Seite zu schützen. Die Größe des Multi-Mikroporen-Abschnitts, die fast derjenigen des Substrates entsprechen kann, variiert in Abhängigkeit von der Form des röhrenförmigen Reaktors, der Strömungsmenge eines Gases, welches ein Einsatzgas enthält, und derartigem, und kann daher nicht eindeutig spezifiziert werden. Seine Größe beträgt üblicherweise das 0,5- bis 5-fache, vorzugsweise ca. das 1,0- bis 3,5-fache der Größe der Substratoberfläche, d.h. der Fläche, die von der äußersten Position eingefasst wird, welche durch die Außenfläche des Substrates während des Vorgangs der chemischen Aufdampfung beschrieben ist. Folglich entspricht die Substratoberfläche fast der Fläche, die von der Position des äußeren Umfangs eines Trägers eingefasst wird.
Im Folgenden wird eine detaillierte Beschreibung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur chemischen Aufdampfung gegeben.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur chemischen Aufdampfung ist ein Verfahren, um das Substrat unter Verwendung der obengenannten Vorrichtung zur chemischen Aufdampfung einer chemischen Aufdampfung zu unterziehen, so dass darauf ein Halbleiterfilm gebildet wird, wobei die Strömungsmenge pro Flächeneinheit des drängenden Gases, welches durch den Abschnitt zur Einleitung eines drängenden Gases in den röhrenförmigen Reaktor eingebracht wird, im zentralen Bereich des Abschnitts zur Einleitung eines drängenden Gases niedriger als im peripheren Bereich des genannten Abschnitts eingestellt ist; oder die Strömungsmenge pro Flächeneinheit des drängenden Gases, welches durch den Abschnitt zur Einleitung eines drängenden Gases in den röhrenförmigen Reaktor eingebracht wird, in der Mitte einer Einsatzgas-Passage niedriger als an den beiden Endabschnitten der besagten Passage eingestellt ist.
Die Strömungsmenge des drängenden Gases, das durch den Abschnitt zur Einleitung eines drängenden Gases eingebracht wird, welche lediglich eine dünne Gasschicht bilden muss, wird üblicherweise ca. 1/30 bis 1/3, vorzugsweise 1/10 bis 1/4 jener des Gases betragen, welches das Einsatzgas enthält, bezogen auf eine Strömungsmenge pro Multi-Mikroporen-Abschnitt derselben Größe wie die Substratoberfläche. Die Strömungsmenge des drängenden Gases bei weniger als 1/30 jener des Gases, welches das Einsatzgas enthält, führt dazu, dass keine dünne Gasschicht gebildet werden kann, wodurch es unmöglich wird, den Effekt der Verhinderung des Ablagerns von zersetzten Produkten oder Reaktionsprodukten zu zeigen, während die genannte Strömungsmenge bei mehr als 1/3 davon das Risiko mit sich bringt, den Gasfluss auf dem Substrat zu stören.
Im Hinblick auf das erfindungsgemäße Verfahren zur chemischen Aufdampfung wird im Falle, dass die Strömungsmenge pro Flächeneinheit des drängenden Gases, welches durch den Abschnitt zur Einleitung eines drängenden Gases in den röhrenförmigen Reaktor eingebracht wird, im zentralen Bereich des Abschnitts zur Einleitung eines drängenden Gases niedriger als im peripheren Bereich des genannten Abschnitts eingestellt ist, die Strömungsmenge pro Flächeneinheit des drängenden Gases in dessen zentralen Bereich üblicherweise 90% oder weniger, vorzugsweise 50% oder weniger der Strömungsmenge im peripheren Bereich des genannten Abschnitts betragen; und ebenfalls wird in dem Falle, dass die Strömungsmenge pro Flächeneinheit des drängenden Gases in der Mitte einer Einsatzgas-Passage niedriger eingestellt ist als an beiden Endbereichen der besagten Passage, die Strömungsmenge pro Flächeneinheit des drängenden Gases in der Mitte einer Einsatzgas-Passage üblicherweise 90% oder weniger, vorzugsweise 50% oder weniger der Strömungsmenge an beiden Enden der genannten Passage betragen.
Das in der vorliegenden Erfindung zu verwendende drängende Gas ist nicht spezifisch limitiert, solange die chemische Aufdampfungsreaktion nicht durch es beeinflusst wird, sondern es kann zur Verwendung aus Wasserstoff und Stickstoff und einem inerten Gas wie Helium und Argon ausgewählt werden.
Die Temperatur und der Druck bei denen das erfindungsgemäße Verfahren zur chemischen Aufdampfung durchgeführt wird, sind nicht spezifisch limitiert. Es ist jedoch auch möglich, bei einer Temperatur im Bereich von 600 bis 1400°C und bei atmosphärischem Druck, bei reduziertem Druck bis hin zu Druck wie 0,1 MPa/cm² G zu arbeiten.
Zusammengefasst haben es die Arbeitseffekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung, der Vorrichtung und Methode zur chemischen Aufdampfung wie oben beschrieben ermöglicht, Kristalle hoher Qualität sicherzustellen, ohne Ablagerung von zersetzten Produkten oder Reaktionsprodukten auf der Wand des röhrenförmigen Reaktors dem Substrat gegenüber zu bewirken, auch im Falle der Durchführung einer chemischen Aufdampfung mit einem großen Substrat oder der gleichzeitigen Durchführung mit einer Mehrzahl an Substraten oder bei der Durchführung desselben bei einer hohen Temperatur.
Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung mit Verweis auf die vergleichenden Beispiele und Arbeitsbeispiele detaillierter beschrieben, welche jedoch die Erfindung nie hierauf beschränken sollen.
Beispiel 1
„Herstellung der Vorrichtung zur chemischen Aufdampfung"
Eine Vorrichtung zur chemischen Aufdampfung wurde hergestellt, welche so ausgebildet war wie in der vertikalen Querschnittsansicht in 1 und der horizontalen Querschnittsansicht in 2 gezeigt, und welche aus einem horizontalen röhrenförmigen Reaktor aus Quarz mit einer inneren Breite von 280 mm an einem Abschnitt zur Einleitung eines drängenden Gases, einer inneren Höhe von 20 mm und einer inneren Länge von 1500 mm bestand. Ein Träger und ein Heizelement, jeweils kreisförmig, besaßen einen äußeren Durchmesser von 260 mm. Ein Substrat mit einem Durchmesser von 2 Inch (ca. 50,8 mm) wurde auf den zentralen Bereich des Trägers platziert und fünf Substrate, insgesamt sechs ergebend, wurden jeweils im gleichen Abstand auf den peripheren Bereich des Trägers platziert, so dass eine gleichzeitige Bearbeitung des Substrate ermöglicht wurde.
Zusätzlich wurde ein Abschnitt zur Einleitung eines drängenden Gases wie in 3(A) gezeigt hergestellt, welcher aus einem gesinterten Quarzglas-Presskörper bestand und welcher einen Multi-Mikroporen-Abschnitt mit spärlich verteilten Mikroporen im zentralen Bereich mit einem äußeren Durchmesser von 100 mm, und dichte Mikroporen im peripheren Bereich mit einem äußeren Durchmesser von 260 mm besaß, wobei das Verhältnis des spärlich verteilten Multi-Mikroporen-Abschnitts zum dichten Multi-Mikroporen-Abschnitt 1:3 betrug und die Fläche des Multi-Mikroporen-Abschnitts im Abschnitt zur Einleitung eines drängenden Gases das 2,5-fache der Fläche der Substratoberfläche betrug.
„Experiment zur chemischen Aufdampfung"
Unter Verwendung der so hergestellten Vorrichtung zur chemischen Aufdampfung wurde auf den Saphirsubstraten, welche jeweils einen Durchmesser von 2 Inch (ca. 50,8 mm) besaßen, auf folgende Weise Kristallwachstum von GaN bewirkt.
Die Saphirsubstrate wurden jeweils auf dem Träger befestigt, die Atmosphäre im Reaktor wurde durch Wasserstoffgas ersetzt, dann wurde Wasserstoff bei einer Strömungsmenge von 65 l/min durch eine erste Passage eines Abschnitts zur Einleitung eines Einsatzgases (die Passage unter der Trennplatte 15 in 1) eingeleitet, und Wasserstoff wurde bei einer Strömungsmenge von 20 l/min durch den Multi-Mikroporen-Abschnitt im Abschnitt zur Einleitung eines drängenden Gases eingebracht, während die Substrate auf 1150°C erhitzt wurden, um eine Hitzebehandlung der Substrate für 10 Minute durchzuführen.
Darauffolgend wurde die Reaktionstemperatur der Substrate auf 500°C gesenkt und die Substrate wurden stehen gelassen bis diese sich stabilisiert hatte. Dann wurde eine Gasmischung aus Ammoniak und Wasserstoff (40 l/min Ammoniak und 10 l/min Wasserstoff) durch eine erste Passage des Abschnitts zur Einleitung eines Einsatzgases eingeleitet, Wasserstoffgas enthaltend Trimethylgallium (240 μmol/min Trimethylgallium und 50 l/min Wasserstoff) wurde durch eine zweite Passage des Abschnitts zur Einleitung eines Einsatzgases (die Passage über der Trennplatte 15 in 1) eingeleitet und gleichzeitig wurden 50 l/min Stickstoff durch den Multi-Mikroporen-Abschnitt eingeleitet, um die chemische Aufdampfung von GaN bei einer niedrigen Temperatur für 5 Minuten durchzuführen.
Nach der Bildung einer Wachstumsschicht bei einer niedrigen Temperatur wurde die Zuführung von Trimethylgallium beendet, die Temperatur wurde auf 1100°C erhöht und die Schicht wurde stehengelassen, bis sie stabilisiert war. Als nächstes wurde wieder Wasserstoffgas enthaltend Trimethylgallium (240 μmol/min Trimethylgallium und 50 l/min Wasserstoff) durch die zweite Passage des Abschnitts zur Einleitung eines Einsatzgases eingeleitet und zugleich wurden 50 l/min Stickstoff durch den Multi-Mikroporen-Abschnitt eingeleitet, um die chemische Aufdampfung von GaN für 60 Minuten durchzuführen, innerhalb derer der Träger und die Substrate jeweils bei 12 upm und 36 upm gedreht wurden. Auf diese Weise wurde die chemische Aufdampfung 5 mal wiederholt.
„Bewertung des GaN-Films etc."
Nach dem Abschluss der chemischen Aufdampfung wurde die Wand des röhrenförmigen Reaktors den Substraten gegenüber auf das Vorhandensein fester Anhaftungen überprüft. Als Ergebnis wurde keine feste Anhaftung beobachtet. Danach wurden die Substrate herausgenommen und eine Messung der Verteilung der Filmdicke vom Zentrum jedes Substrates zu dessen Peripherie durchgeführt, wobei die Drehung der Substrate während der chemischen Aufdampfung beachtet wurde, um die Gleichmäßigkeit der Filmdicke zu bewerten. In Tabelle 1 sind die Ergebnisse der Messungen der Filmdicke und deren Variationsbreite {(Maximum – Minimum)/Mittelwert} für das im zentralen Bereich des Trägers platzierte Substrat und ebenfalls die fünf in dessen peripheren Bereich platzierten Substrate angegeben. Weiterhin wurden Röntgendiffraktionsmessungen {half-value width der (002) Oberfläche} und Löcherbeweglichkeit an den sechs Substraten durchgeführt, um die Kristallqualität und der elektrischen Charakteristika des aufgedampften Films zu bewerten. Die Ergebnisse sind ebenfalls in Tabelle 1 aufgeführt, in welcher der Wert für die Substrate im peripheren Bereich das Mittel von fünf Werten darstellt, und dasselbe für jedes der folgenden Beispiele gilt.
Beispiel 2
Eine Vorrichtung zur chemischen Aufdampfung wurde auf dieselbe Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, mit der Ausnahme, dass ein Bereich zu Einleitung eines drängenden Gases wie in 3(B) gezeigt hergestellt wurde, welcher aus einem gesinterten Quarzglas-Presskörper bestand und welcher einen Multi-Mikroporen-Abschnitt mit Mikroporen kleinen Durchmessers im zentralen Bereich mit einem äußeren Durchmesser von 100 mm, und Mikroporen großen Durchmessers im peripheren Bereich mit einem äußeren Durchmesser von 260 mm besaß, wobei das Verhältnis des kleinen Durchmessers zum großen Durchmesser 1:2 betrug. Darauffolgend wurde das Experiment zur chemischen Aufdampfung und Bewertung des GaN-Films etc. wie in Beispiel 1 durchgeführt, mit der Ausnahme, dass die eben beschriebene Vorrichtung zur chemischen Aufdampfung verwendet wurde. Die Ergebnisse sind ebenfalls in Tabelle 1 aufgeführt.
Beispiel 3
Eine Vorrichtung zur chemischen Aufdampfung wurde auf dieselbe Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, mit der Ausnahme, dass ein Bereich zu Einleitung eines drängenden Gases wie in 3(C) gezeigt hergestellt wurde, welcher aus einem gesinterten Quarzglas-Presskörper bestand und welcher einen Abschnitt ohne Multi-Mikroporen im zentralen Bereich mit einem äußeren Durchmesser von 100 mm, und einen Multi-Mikroporen-Abschnitt im peripheren Bereich mit einem äußeren Durchmesser von 260 mm besaß. Darauffolgend wurde das Experiment zur chemischen Aufdampfung und Bewertung des GaN-Films etc. wie in Beispiel 1 durchgeführt, mit der Ausnahme, dass die eben beschriebene Vorrichtung zur chemischen Aufdampfung verwendet wurde. Die Ergebnisse sind ebenfalls in Tabelle 1 aufgeführt.
Beispiel 4
Eine Vorrichtung zur chemischen Aufdampfung wurde auf dieselbe Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, mit der Ausnahme, dass ein Bereich zu Einleitung eines drängenden Gases wie in 4(A) gezeigt hergestellt wurde, welcher aus einem gesinterten Quarzglas-Presskörper bestand und welcher einen Multi-Mikroporen-Abschnitt mit spärlich verteilten Multi-Mikroporen im zentralen Bereich mit einer Breite von 60 mm in der Einsatzgas-Passage, und dichten Multi-Mikroporen in beiden Endabschnitten mit einem äußeren Durchmesser von 260 mm in demselben besaß. Darauffolgend wurde das Experiment zur chemischen Aufdampfung und Bewertung des GaN-Films etc. wie in Beispiel 1 durchgeführt, mit der Ausnahme, dass die eben beschriebene Vorrichtung zur chemischen Aufdampfung verwendet wurde. Die Ergebnisse sind ebenfalls in Tabelle 1 aufgeführt.
Beispiel 5
Eine Vorrichtung zur chemischen Aufdampfung wurde auf dieselbe Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, mit der Ausnahme, dass ein Bereich zu Einleitung eines drängenden Gases wie in 4(B) gezeigt hergestellt wurde, welcher aus einem gesinterten Quarzglas-Presskörper bestand und welcher einen Multi-Mikroporen-Abschnitt mit Mikroporen kleinen Durchmessers im zentralen Bereich mit einer Breite von 60 mm in der Einsatzgas-Passage, und Mikroporen großen Durchmessers in beiden Endabschnitten mit einem äußeren Durchmesser von 260 mm in demselben besaß. Darauffolgend wurde das Experiment zur chemischen Aufdampfung und Bewertung des GaN-Films etc. wie in Beispiel 1 durchgeführt, mit der Ausnahme, dass die eben beschriebene Vorrichtung zur chemischen Aufdampfung verwendet wurde. Die Ergebnisse sind ebenfalls in Tabelle 1 aufgeführt.
Beispiel 6
Eine Vorrichtung zur chemischen Aufdampfung wurde auf dieselbe Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, mit der Ausnahme, dass ein Bereich zu Einleitung eines drängenden Gases wie in 4(C) gezeigt hergestellt wurde, welcher aus einem gesinterten Quarzglas-Presskörper bestand und welcher einen Abschnitt ohne Multi-Mikroporen im zentralen Bereich mit einer Breite von 60 mm in der Einsatzgas-Passage, und einen Multi-Mikroporen-Abschnitt in beiden Endabschnitten mit einem äußeren Durchmesser von 260 mm in demselben besaß. Darauffolgend wurde das Experiment zur chemischen Aufdampfung und Bewertung des GaN-Films etc. wie in Beispiel 1 durchgeführt, mit der Ausnahme, dass die eben beschriebene Vorrichtung zur chemischen Aufdampfung verwendet wurde. Die Ergebnisse sind ebenfalls in Tabelle 1 aufgeführt.
Vergleichsbeispiel 1
Eine Vorrichtung zur chemischen Aufdampfung wurde auf dieselbe Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, mit der Ausnahme, dass ein Bereich zu Einleitung eines drängenden Gases hergestellt wurde, welcher aus einem gesinterten Quarzglas-Presskörper bestand und welcher einen vollständig gleichförmigen Multi-Mikroporen-Abschnitt mit einem äußeren Durchmesser von 260 mm besaß. Darauffolgend wurde das Experiment zur chemischen Aufdampfung und Bewertung des GaN-Films etc. wie in Beispiel 1 durchgeführt, mit der Ausnahme, dass die eben beschriebene Vorrichtung zur chemischen Aufdampfung verwendet wurde. Die Ergebnisse sind ebenfalls in Tabelle 1 aufgeführt. Tabelle 1

[Anmerkungen] zentral: zentraler Bereich, peripher: peripherer Bereich

Es wurde aus den vorstehenden Ergebnissen erkannt, dass die erfindungsgemäße Vorrichtung und das Verfahren zur chemischen Aufdampfung in der Lage sind, GaN-Filme mit exzellenten elektrischen Charakteristika und exzellenter Gleichförmigkeit bei der chemischen Aufdampfung für GaN-Filme sicherzustellen welche eine Temperatur von 1000°C und höher benötigt, ohne dass diese von der Position beeinflusst wird, sei es eine zentrale Position oder eine periphere Position.

Claims

Eine Vorrichtung zur chemischen Aufdampfung für einen Halbleiterfilm, umfassend einen horizontalen röhrenförmigen Reaktor, welcher mit einem Träger zur Befestigung eines Substrates darauf, einem Heizelement zur Erhitzung des Substrates, einem Abschnitt zur Einleitung eines Einsatzgases, welcher so positioniert ist, dass die Richtung eines in den röhrenförmigen Reaktor eingebrachten Einsatzgases im wesentlichen parallel zum Substrat ausgerichtet wird, einem Abschnitt zum Austritt des Reaktionsgases und einem Abschnitt zur Einleitung eines drängenden Gases an einer Wand des röhrenförmigen Reaktors gegenüber des Substrates ausgestattet ist, wobei die Strömungsmenge pro Flächeneinheit eines drängenden Gases, welches durch den Abschnitt zur Einleitung eines drängenden Gases in den röhrenförmigen Reaktor eingebracht wird, im zentralen Bereich des Abschnitts zur Einleitung eines drängenden Gases niedriger als im peripheren Bereich des Abschnitts zur Einleitung eines drängenden Gases eingestellt ist.
Eine Vorrichtung zur chemischen Aufdampfung für einen Halbleiterfilm, umfassend einen horizontalen röhrenförmigen Reaktor, welcher mit einem Träger zur Befestigung eines Substrates darauf, einem Heizelement zur Erhitzung des Substrates, einem Abschnitt zur Einleitung eines Einsatzgases, welcher so positioniert ist, dass die Richtung eines in den röhrenförmigen Reaktor eingebrachten Einsatzgases im wesentlichen parallel zum Substrat ausgerichtet wird, einem Abschnitt zum Austritt des Reaktionsgases und einem Abschnitt zur Einleitung eines drängenden Gases an einer Wand des röhrenförmigen Reaktors gegenüber des Substrates ausgestattet ist, wobei die Strömungsmenge pro Flächeneinheit eines drängenden Gases, welches durch den Abschnitt zur Einleitung eines drängenden Gases in den röhrenförmigen Reaktor eingebracht wird, in der Mitte einer Einsatzgas-Passage niedriger als an den beiden Endabschnitten der besagten Passage eingestellt ist.
Die Vorrichtung zur chemischen Aufdampfung gemäß Anspruch 1, worin der Abschnitt zur Einleitung eines drängenden Gases einen Multi-Mikroporen-Abschnitt umfasst, welcher spärlich verteilte Mikroporen im zentralen Bereich und dichte Mikroporen im peripheren Bereich besitzt.
Die Vorrichtung zur chemischen Aufdampfung gemäß Anspruch 1, worin der Abschnitt zur Einleitung eines drängenden Gases einen Multi-Mikroporen-Abschnitt umfasst, welcher einen kleinen Porendurchmesser im zentralen Bereich und einen großen Porendurchmesser im peripheren Bereich besitzt.
Die Vorrichtung zur chemischen Aufdampfung gemäß Anspruch 1, worin der Abschnitt zur Einleitung eines drängenden Gases nur im peripheren Bereich einen Multi-Mikroporen-Abschnitt umfasst.
Die Vorrichtung zur chemischen Aufdampfung gemäß Anspruch 2, worin der Abschnitt zur Einleitung eines drängenden Gases einen Multi-Mikroporen-Abschnitt umfasst, welcher spärlich verteilte Mikroporen in der Mitte einer Einsatzgas-Passage und dicht angeordnete Mikroporen an den beiden Endbereichen der genannten Passage besitzt.
Die Vorrichtung zur chemischen Aufdampfung gemäß Anspruch 2, worin der Abschnitt zur Einleitung eines drängenden Gases einen Multi-Mikroporen-Abschnitt umfasst, welcher einen kleinen Porendurchmesser im zentralen Bereich einer Einsatzgas-Passage und einen großen Porendurchmesser an den beiden Endbereichen der genannten Passage besitzt.
Die Vorrichtung zur chemischen Aufdampfung gemäß Anspruch 2, worin der Abschnitt zur Einleitung eines drängenden Gases nur an den beiden Endbereichen einer Einsatzgas-Passage einen Multi-Mikroporen-Abschnitt umfasst.
Die Vorrichtung zur chemischen Aufdampfung gemäß Anspruch 1, worin der Träger so beschaffen ist, dass eine Mehrzahl an Substraten darauf befestigt ist.
Die Vorrichtung zur chemischen Aufdampfung gemäß Anspruch 2, worin der Träger so beschaffen ist, dass eine Mehrzahl an Substraten darauf befestigt ist.
Die Vorrichtung zur chemischen Aufdampfung gemäß Anspruch 1, worin der Träger so beschaffen ist, dass ein großformatiges Substrat mit einer Größe von 4 Inches (ca. 101,6 mm) oder mehr darauf befestigt ist.
Die Vorrichtung zur chemischen Aufdampfung gemäß Anspruch 2, worin der Träger so beschaffen ist, dass ein großformatiges Substrat mit einer Größe von 4 Inches (ca. 101,6 mm) oder mehr darauf befestigt ist.
Ein Verfahren zur chemischen Aufdampfung, umfassend das Befestigen eines Substrates auf einem Träger für einen horizontalen, röhrenförmigen Reaktor, das Erhitzen des Substrates mit einem Heizelement, das Einbringen eines Gases, welches ein Einsatzgas enthält, in im wesentlichen paralleler Richtung zum Substrat, das Einbringen eines drängenden Gases durch einem Abschnitt zur Einleitung eines drängenden Gases, an einer Wand des röhrenförmigen Reaktors gegenüber des Substrates positioniert ist, so dass ein Halbleiterfilm einer chemischen Aufdampfung auf dem genannten Substrat unterzogen wird, und weiter umfassend das niedrigere Einstellen der Strömungsmenge pro Flächeneinheit des drängenden Gases, welches durch den Abschnitt zur Einleitung eines drängenden Gases in den röhrenförmigen Reaktor eingebracht wird, im zentralen Bereich des Abschnitts zur Einleitung eines drängenden Gases, als im peripheren Bereich des Abschnitts zur Einleitung eines drängenden Gases.
Ein Verfahren zur chemischen Aufdampfung, umfassend das Befestigen eines Substrates auf einem Träger für einen horizontalen, röhrenförmigen Reaktor, das Erhitzen des Substrates mit einem Heizelement, das Einbringen eines Gases, welches ein Einsatzgas enthält, in im wesentlichen paralleler Richtung zum Substrat, das Einbringen eines drängenden Gases durch einem Abschnitt zur Einleitung eines drängenden Gases, welcher an einer Wand des röhrenförmigen Reaktors gegenüber des Substrates positioniert ist, so dass ein Halbleiterfilm einer chemischen Aufdampfung auf dem genannten Substrat unterzogen wird, und weiter umfassend das niedrigere Einstellen der Strömungsmenge pro Flächeneinheit des drängenden Gases, welches durch den Abschnitt zur Einleitung eines drängenden Gases in den röhrenförmigen Reaktor eingebracht wird, in der Mitte einer Einsatzgas-Passage, als an den beiden Endbereichen der genannten Passage.
Das Verfahren zur chemischen Aufdampfung gemäß Anspruch 13, worin die höchste Heiztemperatur des Substrates 1000°C oder mehr beträgt.
Das Verfahren zur chemischen Aufdampfung gemäß Anspruch 14, worin die höchste Heiztemperatur des Substrates 1000°C oder mehr beträgt.
Das Verfahren zur chemischen Aufdampfung gemäß Anspruch 13, worin die chemische Aufdampfung für einen Galliumnitrid-basierten Verbindungshalbleiter bestimmt ist, indem Trimethylgallium, Triethylgallium, Trimethylindium, Triethylindium, Trimethylaluminium oder Triethylaluminium als Gruppe-III-Metall-Quelle und Ammoniak, Monomethylhydrazin, Dimethylhydrazin, tert-Butylhydrazin oder Trimethylamin als Stickstoffquelle verwendet werden.
Das Verfahren zur chemischen Aufdampfung gemäß Anspruch 14, worin die chemische Aufdampfung für einen Galliumnitrid-basierten Verbindungshalbleiter bestimmt ist, indem Trimethylgallium, Triethylgallium, Trimethylindium, Triethylindium, Trimethylaluminium oder Triethylaluminium als Gruppe-III-Metall-Quelle und Ammoniak, Monomethylhydrazin, Dimethylhydrazin, tert-Butylhydrazin oder Trimethylamin als Stickstoffquelle verwendet werden.