KR20210088771A - High Growth Rate Deposition for Group III/V Materials - Google Patents
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Abstract
본 발명의 양태는 높은 속도, 가령, 약 30 μm/hr 이상, 예를 들어, 약 40 μm/hr, 약 50 μm/hr, 약 55 μm/hr, 약 60 μm/hr, 약 70 μm/hr, 약 80 μm/hr, 및 약 90-120 μm/hr 증착 속도로 III/V 족 물질의 에피택시 성장을 위한 공정과 관련된다. 상기 III/V 족 물질 또는 필름은 태양열, 반도체, 또는 그 밖의 다른 전자 디바이스 응용분야에서 사용될 수 있다. III/V 족 물질은 기상 증착 공정 동안 지지 기판 상에 또는 위에 배치되는 희생 층 상에 형성 또는 성장될 수 있다. 그 후 III/V 족 물질은 에피택시 리프트 오프(ELO) 공정 동안 지지 기판으로부터 제거될 수 있다. III/V 족 물질은 갈륨 아르세나이드, 갈륨 알루미늄 아르세나이드, 갈륨 인듐 아르세나이드, 갈륨 인듐 아르세나이드 니트라이드, 갈륨 알루미늄 인듐 포스파이드, 이의 포스파이드, 이의 니트라이드, 이들의 파생물, 이의 합금, 또는 이의 조합을 함유하는 에피택시 성장 층의 얇은 필름이다. Aspects of the present invention provide high rates, such as at least about 30 μm/hr, e.g., about 40 μm/hr, about 50 μm/hr, about 55 μm/hr, about 60 μm/hr, about 70 μm/hr. , about 80 μm/hr, and about 90-120 μm/hr deposition rates for epitaxial growth of group III/V materials. The group III/V materials or films may be used in solar thermal, semiconductor, or other electronic device applications. Group III/V materials may be formed or grown on a sacrificial layer disposed over or on a support substrate during a vapor deposition process. The group III/V material may then be removed from the support substrate during an epitaxial lift off (ELO) process. Group III/V materials include gallium arsenide, gallium aluminum arsenide, gallium indium arsenide, gallium indium arsenide nitride, gallium aluminum indium phosphide, phosphide thereof, nitride thereof, derivatives thereof, A thin film of an epitaxially grown layer containing an alloy, or a combination thereof.
Description
관련 출원의 상호 참조Cross-referencing of related applications
본 출원은 본 명세서에 참조로서 포함되는 2017년 09월 27일에 출원된 미국 정규 특허 출원 번호 15/717,694 "HIGH GROWTH RATE DEPOSITION FOR III/V 족 물질"의 우선권을 주장한다. 미국 출원 번호 15/717,694는 35 USC 119(e) 하에서 2009년 10월 14일에 출원된 가특허 출원 번호 61/251,677의 이익을 주장하는 2010년 10월 13일에 출원된 정규 특허 출원의 12/904,090의 일부 계속 출원이다. 이들 각각은 그 전체가 본 명세서에 참조로서 포함된다.This application claims priority to U.S. Regular Patent Application No. 15/717,694 "HIGH GROWTH RATE DEPOSITION FOR III/V MATERIALS," filed on September 27, 2017, which is incorporated herein by reference. U.S. Application No. 15/717,694 is 12/ of a regular patent application filed on October 13, 2010, claiming the benefit of Provisional Patent Application No. 61/251,677, filed on October 14, 2009 under 35 USC 119(e) 904,090 is a continuation application in part. Each of these is incorporated herein by reference in its entirety.
발명의 분야field of invention
본 발명의 구현예는 일반적으로 태양열, 반도체, 또는 그 밖의 다른 전자 디바이스 응용분야를 위한 공정과 관련되며, 더 구체적으로 III/V 족 물질의 에피택시 성장과 관련된다. Embodiments of the present invention relate generally to processes for solar, semiconductor, or other electronic device applications, and more specifically to epitaxial growth of Group III/V materials.
관련 기술의 설명Description of related technology
III/V 족 물질, 가령, 갈륨 아르세나이드 또는 갈륨 알루미늄 아르신이 화학 기상 증착(CVD) 공정 동안 에피택시 성장에 의해 증착 또는 형성될 수 있다. 그러나 고품질 III/V 족 물질의 에피택시 성장은 종종 꽤 느리다. 일반적인 CVD 공정은 약 1 μm/hr 내지 약 3 μm/hr의 증착 속도(deposition rate)에서 III/V 족 물질을 에피택시 성장시킬 수 있다. 증착 속도를 약간 증가시킴으로써 에피택시 물질의 품질은 일반적으로 크게 감소된다. 보통 약 5 μm/hr의 증착 속도에서 성장하는 III/V 족 물질은 품질이 낮으며, 종종 결정 격자 내에서 구조적 결함을 갖거나, 비정질 물질을 함유한다. Group III/V materials, such as gallium arsenide or gallium aluminum arsine, may be deposited or formed by epitaxial growth during a chemical vapor deposition (CVD) process. However, epitaxial growth of high-quality group III/V materials is often quite slow. A typical CVD process can epitaxially grow a group III/V material at a deposition rate of about 1 μm/hr to about 3 μm/hr. By slightly increasing the deposition rate, the quality of the epitaxial material is generally greatly reduced. Group III/V materials, which usually grow at deposition rates of about 5 μm/hr, are of poor quality, often have structural defects within the crystal lattice, or contain amorphous materials.
따라서 높은 성정 속도(가령, 적어도 5 μm/hr를 초과하는 성정 속도)에서 고품질의, 에피택시 III/V 족 물질을 증착하기 위한 증착 공정이 요구된다. There is therefore a need for a deposition process for depositing high quality, epitaxial Group III/V materials at high growth rates (eg, growth rates exceeding at least 5 μm/hr).
본 발명의 구현예는 일반적으로 높은 성장 속도 또는 증착 속도로, 가령, 약 30 μm/hr 이상, 예를 들어, 약 40 μm/hr, 약 50 μm/hr, 약 55 μm/hr, 약 60 μm/hr, 약 70 μm/hr, 약 80 μm/hr, 또는 약 90-120 μm/hr으로, III/V 족 물질을 에피택시 성장시키기 위한 공정과 관련된다. 본 명세서에서 사용될 때, 성장 또는 증착 속도와 관련하여 용어 "더 큰"은 본 발명의 맥락 내에서 기재되는 것을 포함하여 더 높은 증착 속도를 지칭할 수 있다. 본 명세서에서 사용될 때, 용어 "약"은 공칭 값의 ±1%, ±2%, ±3%, ±5%, ±10%, ±15%, 또는 ±20% 내에 있을 수 있는 근사 값을 지칭할 수 있다. 덧붙여, 본 명세서에서 사용될 때, 범위 90-120 μm/hr는 하나 이상의 상이한 성장 또는 증착 속도, 가령, 약 90 μm/hr, 약 95 μm/hr, 약 100 μm/hr, 약 105 μm/hr, 약 110 μm/hr, 약 115 μm/hr, 또는 약 120 μm/hr을 지칭할 수 있다. 증착된 III/V 족 물질 또는 필름은 태양열, 반도체, 또는 그 밖의 다른 전자 디바이스 응용분야에서 사용될 수 있다. 일부 구현예에서, III/V 족 물질은 기상 증착 공정 동안 지지 기판 상에 또는 위에 배치되는 희생 층 상에 형성 또는 성장될 수 있다. 그 후, III/V 족 물질은 에피택시 리프트 오프(ELO) 공정 동안 지지 기판으로부터 제거될 수 있다. III/V 족 물질은 갈륨 아르세나이드, 갈륨 알루미늄 아르세나이드, 갈륨 인듐 아르세나이드, 갈륨 인듐 아르세나이드 니트라이드, 갈륨 알루미늄 인듐 포스파이드, 이의 포스파이드, 이의 니트라이드, 이들의 파생물, 이의 합금, 또는 이의 조합을 함유하는 에피택시 성장된 층의 얇은 필름이다. III/V 족 물질은 또한 III/V 족 반도체 또는 III/V 족 반도체 물질이라고도 지칭될 수 있다. Embodiments of the present invention generally have high growth rates or deposition rates, such as about 30 μm/hr or greater, such as about 40 μm/hr, about 50 μm/hr, about 55 μm/hr, about 60 μm. /hr, about 70 μm/hr, about 80 μm/hr, or about 90-120 μm/hr, related to a process for epitaxially growing a group III/V material. As used herein, the term “greater” with respect to a growth or deposition rate may refer to a higher deposition rate, including those described within the context of the present invention. As used herein, the term “about” refers to an approximate value that may be within ±1%, ±2%, ±3%, ±5%, ±10%, ±15%, or ±20% of the nominal value. can do. Additionally, as used herein, the range 90-120 μm/hr includes one or more different growth or deposition rates, such as about 90 μm/hr, about 95 μm/hr, about 100 μm/hr, about 105 μm/hr, about 110 μm/hr, about 115 μm/hr, or about 120 μm/hr. The deposited Group III/V material or film may be used in solar, semiconductor, or other electronic device applications. In some embodiments, group III/V materials may be formed or grown on a sacrificial layer disposed over or on a support substrate during a vapor deposition process. The group III/V material may then be removed from the support substrate during an epitaxial lift off (ELO) process. Group III/V materials include gallium arsenide, gallium aluminum arsenide, gallium indium arsenide, gallium indium arsenide nitride, gallium aluminum indium phosphide, phosphide thereof, nitride thereof, derivatives thereof, A thin film of an epitaxially grown layer containing an alloy, or a combination thereof. Group III/V materials may also be referred to as group III/V semiconductors or group III/V semiconductor materials.
하나의 구현예에서, 웨이퍼 상에 갈륨 아르세나이드를 함유하는 III/V 족 물질을 형성하기 위한 방법이 제공되며, 상기 방법은 공정 시스템 내에서 약 600℃ 이상의 증착 온도까지로 웨이퍼를 가열하는 단계, 갈륨 전구 가스 및 아르신을 함유하는 증착 가스에 웨이퍼를 노출시키는 단계, 및 약 30 μm/hr 이상의 증착 속도로 웨이퍼 상에 갈륨 아르세나이드 층을 증착시키는 단계를 포함한다. 본 명세서에서 사용될 때, "30 μm/hr 이상"이라는 용어는 예를 들어, 약 40 μm/hr, 약 50 μm/hr, 약 55 μm/hr, 약 60 μm/hr, 약 70 μm/hr, 약 80 μm/hr, 또는 약 90-120 μm/hr의 성장 또는 증착 속도를 지칭할 수 있다. 덧붙여, 본 명세서에서 사용될 때, 용어 "더 큰"은 증착 온도와 관련하여 본 발명의 맥락 내에서 기재된 것을 포함해 더 높은 온도를 지칭할 수 있다. 또 다른 구현예에서, 웨이퍼는 공정 시스템 내에서 약 650℃ 이상의 증착 온도까지로 가열되고, 갈륨 전구 가스, 알루미늄 전구 가스 및 아르신을 함유하는 증착 가스에 노출된다. III/V 족 물질을 함유하는 갈륨 알루미늄 아르세나이드 층이 약 30 μm/hr 이상의 증착 속도로 성장된다. 90-120 μm/hr 증착 속도에 대해, 증착 온도의 범위는 약 680℃ 내지 약 850℃일 수 있다. In one embodiment, a method is provided for forming a group III/V material containing gallium arsenide on a wafer, the method comprising heating the wafer to a deposition temperature of at least about 600° C. in a process system. , exposing the wafer to a deposition gas containing a gallium precursor gas and arsine, and depositing a layer of gallium arsenide on the wafer at a deposition rate of at least about 30 μm/hr. As used herein, the term “at least 30 μm/hr” refers to, for example, about 40 μm/hr, about 50 μm/hr, about 55 μm/hr, about 60 μm/hr, about 70 μm/hr, growth or deposition rates of about 80 μm/hr, or about 90-120 μm/hr. Additionally, as used herein, the term “greater” may refer to a higher temperature, including those described within the context of the present invention with respect to deposition temperature. In another embodiment, the wafer is heated in a process system to a deposition temperature of at least about 650° C. and exposed to a deposition gas containing gallium precursor gas, aluminum precursor gas and arsine. A layer of gallium aluminum arsenide containing group III/V material is grown at a deposition rate of at least about 30 μm/hr. For 90-120 μm/hr deposition rates, the deposition temperature may range from about 680°C to about 850°C.
또 다른 구현예에서, 방법은 공정 시스템 내에서 약 600℃ 이상의 증착 온도까지로 웨이퍼를 가열하는 단계, 갈륨 전구 가스, 인듐 전구 가스, 및 아르신을 함유하는 증착 가스에 웨이퍼를 노출시키는 단계, 및 약 30 μm/hr 이상(가령, 90-120 μm/hr 증착 속도)로 웨이퍼 상에 III/V 족 층 또는 물질을 증착하는 단계를 포함한다. III/V 족 층 또는 물질은 갈륨, 비소 및 인듐을 함유한다. 하나의 예시에서, 증착 온도는 약 650℃ 내지 약 800℃이다. 일부 예시에서, 갈륨 전구 가스는 트리메틸갈륨을 함유하고 인듐 전구 가스는 트리메틸인듐을 함유한다. 90-120 μm/hr 증착 속도에 대해, 증착 온도의 범위는 680℃ 내지 약 850℃일 수 있다. In another embodiment, the method includes heating the wafer to a deposition temperature of at least about 600° C. in a process system, exposing the wafer to a deposition gas containing gallium precursor gas, indium precursor gas, and arsine, and about depositing a group III/V layer or material on the wafer at 30 μm/hr or greater (eg, 90-120 μm/hr deposition rate). Group III/V layers or materials contain gallium, arsenic and indium. In one example, the deposition temperature is from about 650°C to about 800°C. In some examples, the gallium precursor gas contains trimethylgallium and the indium precursor gas contains trimethylindium. For 90-120 μm/hr deposition rates, the deposition temperature may range from 680°C to about 850°C.
일부 구현예에서, 증착 속도 또는 성장 속도는 약 40 μm/hr 이상, 가령, 약 50 μm/hr 이상, 바람직하게는, 약 55 μm/hr 이상, 더 바람직하게는, 약 60 μm/hr 이상(가령, 90-120 μm/hr 증착 속도)일 수 있다. 또 다른 구현예에서, 증착 온도는 약 600℃ 이상이거나, 약 700℃ 이상이거나, 약 800℃ 이상이거나, 약 850℃일 수 있다. 일부 예시에서, 증착 온도는 약 550℃ 내지 약 900℃의 범위 내에 있을 수 있다. 또 다른 예시에서, 증착 온도는 약 600℃ 내지 약 800℃일 수 있다. 또 다른 예시에서, 증착 온도는 약 650℃ 내지 약 750℃일 수 있다. 또 다른 DP시에서, 증착 온도는 약 650℃ 내지 약 720℃일 수 있다. 90-120 μm/hr 증착 속도에 대해, 증착 온도의 범위는 약 680℃ 내지 약 850℃일 수 있다. In some embodiments, the deposition rate or growth rate is at least about 40 μm/hr, such as at least about 50 μm/hr, preferably at least about 55 μm/hr, more preferably at least about 60 μm/hr ( for example, 90-120 μm/hr deposition rate). In still other embodiments, the deposition temperature may be at least about 600°C, at least about 700°C, at least about 800°C, or at least about 850°C. In some examples, the deposition temperature may be in the range of about 550°C to about 900°C. In another example, the deposition temperature may be from about 600°C to about 800°C. In another example, the deposition temperature may be from about 650°C to about 750°C. In another DP time, the deposition temperature may be from about 650°C to about 720°C. For 90-120 μm/hr deposition rates, the deposition temperature may range from about 680°C to about 850°C.
또 다른 구현예에서, 방법은 공정 시스템 내에서 약 600℃ 이상의 증착 온도까지로 웨이퍼를 가열하는 단계, 갈륨 전구 가스, 인듐 전구 가스, 질소 전구 가스, 및 아르신을 함유하는 증착 가스에 웨이퍼를 노출하는 단계, 약 30 μm/hr 이상(가령, 90-120 μm/hr 증착 속도)의 증착 속도로 III/V 족 층 또는 물질을 웨이퍼 상에 증착하는 단계를 포함하며, III/V 족 층 또는 물질은 갈륨, 비소, 인듐, 및 질소를 함유한다. 질소 전구 가스는 히드라진, 메틸히드라진, 디메틸히드라진, 이들의 파생물, 또는 이의 조합을 함유할 수 있다. 하나의 예시에서, 질소 전구 가스는 디메틸히드라진을 함유한다. 또 다른 예시에서, 질소 전구 가스는 히드라진을 함유한다. 일부 예시에서, 갈륨 전구 가스는 트리메틸갈륨을 함유하고 인듐 전구 가스는 트리메틸인듐을 함유한다. 90-120 μm/hr 증착 속도에 대해 증착 온도의 범위는 약 680℃ 내지 약 850℃일 수 있다. In another embodiment, a method includes heating the wafer to a deposition temperature of at least about 600° C. in a process system, exposing the wafer to a deposition gas containing gallium precursor gas, indium precursor gas, nitrogen precursor gas, and arsine. depositing a Group III/V layer or material onto the wafer at a deposition rate of at least about 30 μm/hr (eg, 90-120 μm/hr deposition rate), wherein the Group III/V layer or material comprises: It contains gallium, arsenic, indium, and nitrogen. The nitrogen precursor gas may contain hydrazine, methylhydrazine, dimethylhydrazine, derivatives thereof, or combinations thereof. In one example, the nitrogen precursor gas contains dimethylhydrazine. In another example, the nitrogen precursor gas contains hydrazine. In some examples, the gallium precursor gas contains trimethylgallium and the indium precursor gas contains trimethylindium. The deposition temperature may range from about 680°C to about 850°C for a 90-120 μm/hr deposition rate.
또 다른 구현예에서, 방법은 공정 시스템 내에서 약 600℃ 이상의 증착 온도까지 웨이퍼를 가열하는 단계, 웨이퍼를 갈륨 전구 가스, 인듐 전구 가스, 알루미늄 전구체, 및 인 전구체를 함유하는 증착 가스에 노출시키는 단계, 약 30 μm/hr 이상(가령, 90-120 μm/hr 증착 속도)의 증착 속도로 III/V 족 층 또는 물질을 웨이퍼 상에 증착하는 단계를 포함하며, III/V 족 층 또는 물질은 갈륨, 인듐, 알루미늄, 및 인을 함유한다. 하나의 예시에서, 갈륨 전구체는 트리메틸갈륨을 함유하고, 알루미늄 전구체는 트리메틸알루미늄을 함유하며, 인듐 전구체는 트리메틸인듐을 함유하고, 인 전구체는 포스핀을 함유한다. 90-120 μm/hr 증착 속도에 대해, 증착 온도의 범위는 약 680℃ 내지 약 850℃일 수 있다. In another embodiment, a method includes heating a wafer to a deposition temperature of at least about 600° C. in a process system, exposing the wafer to a deposition gas containing a gallium precursor gas, an indium precursor gas, an aluminum precursor, and a phosphorus precursor; , depositing a Group III/V layer or material on the wafer at a deposition rate of at least about 30 μm/hr (eg, 90-120 μm/hr deposition rate), wherein the Group III/V layer or material is gallium , indium, aluminum, and phosphorus. In one example, the gallium precursor contains trimethylgallium, the aluminum precursor contains trimethylaluminum, the indium precursor contains trimethylindium, and the phosphorus precursor contains phosphine. For 90-120 μm/hr deposition rates, the deposition temperature may range from about 680°C to about 850°C.
본 발명의 언급된 특징이 상세히 이해될 수 있도록, 앞서 간략하게 요약된 본 발명의 더 구체적인 기재가 구현예를 참조하여 제공되며, 이들 중 일부는 첨부된 도면에 도시된다. 그러나 첨부된 도면은 본 발명의 일반적인 구현예를 도시한 것에 불과하며 따라서 본 발명의 범위의 한정으로 여겨지지 않고, 그 밖의 다른 균등한 유효 구현예를 인정할 수 있다.
도 1은 본 명세서에 기재된 일부 구현예에 의해 기재된, 다양한 III/V 족 층을 포함하는 갈륨 아르세나이드 스택의 예시를 도시한다.
도 2는 일부 구현예에서 기재된, 웨이퍼 상에 반도체 물질을 형성하기 위한 방법의 일례를 도시한다.
도 3은 일부 구현예에서 기재된, 웨이퍼 상에 반도체 물질을 형성하기 위한 또 다른 방법의 일례를 도시한다.
도 4는 일부 구현예에서 기재된, 웨이퍼 상에 반도체 물질을 형성하기 위한 또 다른 방법의 예시를 도시한다.
도 5는 일부 구현예에서 기재된, 셀을 형성하기 위한 방법의 예시를 도시한다. In order that the stated features of the invention may be understood in detail, a more specific description of the invention, briefly summarized above, is provided with reference to embodiments, some of which are illustrated in the accompanying drawings. However, the accompanying drawings show only general embodiments of the present invention, and therefore are not considered to be limiting of the scope of the present invention, and other equivalent effective embodiments may be admitted.
1 depicts an illustration of a gallium arsenide stack comprising various Group III/V layers, described by some embodiments described herein.
2 depicts an example of a method for forming a semiconductor material on a wafer, described in some embodiments.
3 shows an example of another method for forming a semiconductor material on a wafer, described in some embodiments.
4 shows an illustration of another method for forming a semiconductor material on a wafer, described in some embodiments.
5 depicts an illustration of a method for forming a cell, described in some embodiments.
이하의 기재는 해당 분야의 통상의 기술자가 본 발명을 제작 및 이용하는 것을 가능하게 하도록 제시되며 특허 출원 및 이의 요건의 맥락에서 제공된다. 본 명세서에 기재되는 선호되는 구현예 및 일반 원리 및 특징의 다양한 수정이 해당 분야의 통상의 기술자에게 쉽게 자명할 것이다. 따라서 본 발명은 도시된 구현예에 한정될 의도는 없고, 본 명세서에 기재된 원리 및 특징과 일치하는 가장 넓은 범위를 따를 것이다. The following description is presented to enable any person skilled in the art to make and use the present invention and is provided in the context of a patent application and its requirements. Various modifications to the preferred embodiments and general principles and features described herein will be readily apparent to those skilled in the art. Accordingly, the present invention is not intended to be limited to the embodiments shown, but is to be accorded the widest scope consistent with the principles and features described herein.
본 발명의 구현예는 일반적으로 높은 성장 속도, 가령, 약 30 μm/hr 이상, 예를 들어, 약 40 μm/hr, 약 50 μm/hr, 약 55 μm/hr, 약 60 μm/hr, 약 70 μm/hr, 약 80 μm/hr, 또는 약 90-120 μm/hr로 III/V 족 물질을 에피택시 성장시키기 위한 공정과 관련된다. 증착되는 III/V 족 물질 또는 필름은 태양열, 반도체, 또는 그 밖의 다른 전자 디바이스 응용분야에서 사용될 수 있다. 이들 전자 디바이스 응용분야는 광전자 디바이스, 구성요소 또는 모듈을 포함하는 응용분야를 포함할 수 있다. 일부 구현예에서, III/V 족 물질은 기상 증착 공정 동안 지지 기판 위에 배치되는 희생 층 상에서 형성 또는 성장될 수 있다. 그 후, III/V 족 물질은 예컨대 에피택시 리프트 오프(ELO: epitaxial lift off) 공정 동안 지지 기판으로부터 제거될 수 있다. III/V 족 물질은 갈륨 아르세나이드, 갈류 알루미늄 아르세나이드, 갈륨 인듐 아르세나이드, 갈륨 인듐 아르세나이드 니트라이드, 갈륨 알루미늄 인듐 포스파이드, 이들의 포스파이드, 이들의 니트라이드, 이들의 파생물, 이들의 합금, 또는 이들의 조합을 함유하는 에피택시 성장되는 층의 얇은 필름이다.Embodiments of the present invention generally provide high growth rates, such as about 30 μm/hr or greater, such as about 40 μm/hr, about 50 μm/hr, about 55 μm/hr, about 60 μm/hr, about Processes for epitaxially growing Group III/V materials at 70 μm/hr, about 80 μm/hr, or about 90-120 μm/hr. The deposited Group III/V material or film may be used in solar, semiconductor, or other electronic device applications. These electronic device applications may include applications involving optoelectronic devices, components or modules. In some embodiments, group III/V materials may be formed or grown on a sacrificial layer disposed over a support substrate during a vapor deposition process. The group III/V material may then be removed from the support substrate, for example, during an epitaxial lift off (ELO) process. Group III/V materials include gallium arsenide, gallium aluminum arsenide, gallium indium arsenide, gallium indium arsenide nitride, gallium aluminum indium phosphide, phosphides thereof, nitrides thereof, derivatives thereof , a thin film of an epitaxially grown layer containing an alloy thereof, or a combination thereof.
하나의 구현예에서, 갈륨 아르세나이드를 함유하는 III/V 족 물질을 웨이퍼 상에 형성하기 위한 방법이 제공되며, 상기 방법은 공정 시스템 내에서 웨이퍼를 약 550℃ 이상의 증착 온도까지 가열하는 단계, 상기 웨이퍼를 갈륨 전구 가스 및 아르신을 함유하는 증착 가스에 노출시키는 단계, 및 약 30 μm/hr 이상의 증착 속도로 웨이퍼 상에 갈륨 아르세나이드 층을 증착하는 단계를 포함한다.In one embodiment, a method is provided for forming a group III/V material containing gallium arsenide on a wafer, the method comprising: heating the wafer to a deposition temperature of at least about 550° C. in a processing system; exposing the wafer to a deposition gas containing a gallium precursor gas and arsine, and depositing a layer of gallium arsenide on the wafer at a deposition rate of at least about 30 μm/hr.
또 다른 구현예에서, 갈륨 알루미늄 아르세나이드를 함유하는 III/V 족 물질을 형성하기 위한 방법이 제공되며, 상기 방법은 공정 시스템 내에서 약 650℃ 이상의 증착 온도까지 웨이퍼를 가열하는 단계, 웨이퍼를 갈륨 전구 가스, 알루미늄 전구 가스, 및 아르신을 함유하는 증착 가스에 노출시키는 단계, 및 약 30 μm/hr 이상의 증착 속도로 갈륨 알루미늄 아르세나이드 층을 증착하는 단계를 포함한다. 하나의 예시에서, III/V 족 물질은 Al0.3Ga0.7As의 화학식을 갖는 n-형 갈륨 알루미늄 아르세나이드 층을 함유한다. In another embodiment, a method is provided for forming a group III/V material containing gallium aluminum arsenide, the method comprising: heating the wafer to a deposition temperature of at least about 650° C. in a processing system; exposing to a deposition gas containing a gallium precursor gas, an aluminum precursor gas, and arsine, and depositing a layer of gallium aluminum arsenide at a deposition rate of at least about 30 μm/hr. In one example, the group III/V material contains an n-type gallium aluminum arsenide layer having the formula Al 0.3 Ga 0.7 As.
또 다른 구현예에서, 웨이퍼 또는 기판 상에 III/V 족 물질을 형성하기 위한 방법이 제공되며, 상기 방법은 공정 시스템 내에서 약 600℃ 이상의 증착 온도까지 웨이퍼를 가열하는 단계, 웨이퍼를 갈륨 전구 가스, 인듐 전구 가스, 및 아르신을 함유하는 증착 가스에 노출시키는 단계, 및 약 30 μm/hr 이상의 증착 속도로 웨이퍼 상에 III/V 족 층을 증착하는 단계를 포함한다. III/V 족 층은 갈륨, 비소 및 인듐을 함유한다. 하나의 예에서, 증착 온도는 약 650℃ 내지 약 800℃의 범위 내에 있다. 일부 예시에서, 갈륨 전구 가스는 트리메틸갈륨을 함유하고 인듐 전구 가스는 트리메틸인듐을 함유한다. In another embodiment, a method is provided for forming a group III/V material on a wafer or substrate, the method comprising: heating the wafer to a deposition temperature of at least about 600° C. in a processing system; , an indium precursor gas, and a deposition gas containing arsine, and depositing a group III/V layer on the wafer at a deposition rate of at least about 30 μm/hr. Group III/V layers contain gallium, arsenic and indium. In one example, the deposition temperature is in the range of about 650°C to about 800°C. In some examples, the gallium precursor gas contains trimethylgallium and the indium precursor gas contains trimethylindium.
또 다른 구현예에서, 웨이퍼 또는 기판 상에 III/V 족 물질을 형성하기 위한 방법이 제공되며, 상기 방법은 공정 시스템 내에서 약 600℃ 이상의 증착 온도까지 웨이퍼를 가열하는 단계, 웨이퍼를 갈륨 전구 가스, 인듐 전구 가스, 질소 전구 가스, 및 아르신을 함유하는 증착 가스에 노출시키는 단계, 약 30 μm/hr 이상의 증착 속도로 웨이퍼 상에 III/V 족 층을 증착하는 단계를 포함하며, 상기 III/V 족 층은 갈륨, 비소, 인듐, 및 질소를 함유한다. 질소 전구 가스는 히드라진, 메틸히드라진, 디메틸히드라진, 이들의 파생물, 또는 이의 조합을 함유할 수 있다. 하나의 예시에서, 질소 전구 가스는 디메틸히드라진을 함유한다. 또 다른 예시에서, 질소 전구 가스는 히드라진을 함유한다. 일부 예시에서, 갈륨 전구 가스는 트리메틸갈륨을 함유하고 인듐 전구 가스는 트리메틸인듐을 함유한다. In another embodiment, a method is provided for forming a group III/V material on a wafer or substrate, the method comprising: heating the wafer to a deposition temperature of at least about 600° C. in a processing system; , exposing to a deposition gas comprising an indium precursor gas, a nitrogen precursor gas, and arsine, depositing a group III/V layer on the wafer at a deposition rate of at least about 30 μm/hr, the III/V The group layer contains gallium, arsenic, indium, and nitrogen. The nitrogen precursor gas may contain hydrazine, methylhydrazine, dimethylhydrazine, derivatives thereof, or combinations thereof. In one example, the nitrogen precursor gas contains dimethylhydrazine. In another example, the nitrogen precursor gas contains hydrazine. In some examples, the gallium precursor gas contains trimethylgallium and the indium precursor gas contains trimethylindium.
또 다른 구현예에서, 웨이퍼 또는 기판 상에 III/V 족 물질을 형성하기 위한 방법이 제공되며, 상기 방법은 공정 시스템 내에서 약 600℃ 이상의 증착 온도까지 웨이퍼를 가열하는 단계, 상기 웨이퍼를 갈륨 전구 가스, 인듐 전구 가스, 알루미늄 전구체, 및 인 전구체를 함유하는 증착 가스에 노출시키는 단계, 약 30 μm/hr 이상의 증착 속도로 웨이퍼 상에 III/V 족 층을 증착하는 단계를 포함하며, III/V 족 층은 갈륨, 인듐, 알루미늄, 및 인을 함유한다. 하나의 예시에서, 갈륨 전구체는 트리메틸갈륨을 함유하고, 알루미늄 전구체는 트리메틸알루미늄을 함유하며, 인듐 전구체는 트리메틸인듐을 함유하고, 인 전구체는 포스핀(phosphine)을 함유한다. In yet another embodiment, a method is provided for forming a group III/V material on a wafer or substrate, the method comprising heating the wafer to a deposition temperature of at least about 600° C. in a processing system; A method comprising: exposing to a deposition gas containing a gas, an indium precursor gas, an aluminum precursor, and a phosphorus precursor, depositing a group III/V layer on the wafer at a deposition rate of at least about 30 μm/hr; The group layer contains gallium, indium, aluminum, and phosphorus. In one example, the gallium precursor contains trimethylgallium, the aluminum precursor contains trimethylaluminum, the indium precursor contains trimethylindium, and the phosphorus precursor contains phosphine.
일부 구현예에서, 증착 속도 또는 성장 속도는 약 40 μm/hr 이상, 가령, 약 50 μm/hr 이상, 바람직하게는, 약 55 μm/hr 이상, 더 바람직하게는 약 60 μm/hr 이상(가령, 약 70 μm/hr, 약 80 μm/hr, 또는 약 90-120 μm/hr)일 수 있다. 또 다른 구현예에서, 증착 온도는 약 600℃ 이상이거나, 약 700℃ 이상이거나, 약 800℃ 이상이거나, 약 850℃일 수 있다. 일부 예시에서, 증착 온도는 약 550℃ 내지 약 900℃일 수 있다. 또 다른 예시에서, 증착 온도는 약 600℃ 내지 약 800℃일 수 있다. 또 다른 예시에서, 증착 온도는 약 650℃ 내지 약 750℃일 수 있다. 또 다른 예시에서, 온도는 약 650℃ 내지 약 720℃일 수 있다. 또 다른 예시에서, 가령, 약 90-120 μm/hr의 증착 속도에 대해, 증착 온도가 약 680℃ 내지 약 850℃일 수 있다. In some embodiments, the deposition rate or growth rate is at least about 40 μm/hr, such as at least about 50 μm/hr, preferably at least about 55 μm/hr, more preferably at least about 60 μm/hr (such as , about 70 μm/hr, about 80 μm/hr, or about 90-120 μm/hr). In still other embodiments, the deposition temperature may be at least about 600°C, at least about 700°C, at least about 800°C, or at least about 850°C. In some examples, the deposition temperature may be from about 550°C to about 900°C. In another example, the deposition temperature may be from about 600°C to about 800°C. In another example, the deposition temperature may be from about 650°C to about 750°C. In another example, the temperature may be from about 650°C to about 720°C. In another example, for example, for a deposition rate of about 90-120 μm/hr, the deposition temperature may be between about 680° C. and about 850° C.
갈륨 전구 가스는 알킬 갈륨 화합물을 함유할 수 있다. 하나의 예시에서, 알킬 갈륨 화합물은 트리메틸갈륨 또는 트리에틸갈륨일 수 있다. 일부 구현예에서, 증착 가스는 알루미늄 전구 가스를 더 함유할 수 있고 갈륨 아르세나이드 층은 알루미늄을 더 함유한다. 알루미늄 전구 가스는 알킬 알루미늄 화합물, 가령, 트리메틸 알루미늄 또는 트리에틸알루미늄을 함유할 수 있다. 또 다른 구현예에서, 증착 가스는 약 3 이상, 또는 약 4 이상, 또는 약 5 이상, 또는 약 6 이상, 또는 약 7 이상의 아르신/갈륨 전구체 비로 아르신과 갈륨 전구 가스를 함유할 수 있다. 일부 예시에서, 아르신/갈륨 전구체 비가 약 5 내지 약 10일 수 있다. 또 다른 구현예에서, III/V 족 물질은 약 30:1, 또는 40:1, 또는 50:1, 또는 60:1 이상의 V 족 전구체 대 III 족 전구체의 비를 갖는 증착 가스로부터 형성 또는 성장될 수 있다. 일부 예시에서, 증착 가스는 약 50:1의 포스핀/III 족 전구체를 가진다. The gallium precursor gas may contain an alkyl gallium compound. In one example, the alkyl gallium compound may be trimethylgallium or triethylgallium. In some embodiments, the deposition gas may further contain an aluminum precursor gas and the gallium arsenide layer further contains aluminum. The aluminum precursor gas may contain an alkyl aluminum compound such as trimethyl aluminum or triethylaluminum. In another embodiment, the deposition gas may contain arsine and gallium precursor gas in an arsine/gallium precursor ratio of about 3 or greater, or about 4 or greater, or about 5 or greater, or about 6 or greater, or about 7 or greater. In some examples, the arsine/gallium precursor ratio can be from about 5 to about 10. In another embodiment, the Group III/V material is to be formed or grown from a deposition gas having a ratio of Group V precursor to Group III precursor of at least about 30:1, or 40:1, or 50:1, or 60:1. can In some examples, the deposition gas has about 50:1 phosphine/group III precursor.
공정 시스템은 약 20 Torr 내지 약 1,000 Torr의 내압력을 가질 수 있다. 일부 구현예에서, 내압력은 대기압 이상일 수 있는데, 가령, 약 760 Torr 내지 약 1,000 Torr일 수 있다. 일부 예시에서, 내압력은 약 800 Torr 내지 약 1,000 Torr일 수 있다. 또 다른 예시에서, 내압력은 약 780 Torr 내지 약 900 Torr, 가령, 약 800 Torr 내지 약 850 Torr이다. 또 다른 구현예에서, 내압력은 대기압 이하일 수 있는데, 약 20 Torr 내지 약 760 Torr, 바람직하게는 약 50 Torr 내지 약 450 Torr, 더 바람직하게는 약 100 Torr 내지 약 250 Torr일 수 있다. The process system may have a withstand pressure of about 20 Torr to about 1,000 Torr. In some embodiments, the withstand pressure may be above atmospheric pressure, such as from about 760 Torr to about 1,000 Torr. In some examples, the withstand pressure may be about 800 Torr to about 1,000 Torr. In another example, the withstand pressure is between about 780 Torr and about 900 Torr, such as between about 800 Torr and about 850 Torr. In another embodiment, the withstand pressure may be below atmospheric pressure, from about 20 Torr to about 760 Torr, preferably from about 50 Torr to about 450 Torr, more preferably from about 100 Torr to about 250 Torr.
일부 구현예에서, 증착 가스는 운반 가스를 더 함유한다. 운반 가스는 수소(H2), 질소(N2), 수소와 질소의 혼합, 아르곤, 헬륨 또는 이의 조합을 함유할 수 있다. 많은 예시에서, 운반 가스는 수소, 질소, 또는 수소와 질소의 혼합을 함유한다. In some embodiments, the deposition gas further contains a carrier gas. The carrier gas may contain hydrogen (H 2 ), nitrogen (N 2 ), a mixture of hydrogen and nitrogen, argon, helium, or combinations thereof. In many instances, the carrier gas contains hydrogen, nitrogen, or a mixture of hydrogen and nitrogen.
일반적으로, 증착 공정에서 사용되는 다양한 가스에 대한 유량은 공정을 위해 사용되는 화학 기상 증착(가령, 금속-유기 화학 기상 증착, 즉, MOCVD) 도구에 따라 달라질 수 있다. In general, flow rates for the various gases used in the deposition process may vary depending on the chemical vapor deposition (eg, metal-organic chemical vapor deposition, ie, MOCVD) tool used for the process.
도 1은 본 명세서에 기재된 구현예에 따라 높은 성장 속도 증착 공정에 의해 형성될 수 있는 복수의 III/V 족 물질 또는 층을 함유하는 갈륨 아르세나이드 스택(100)을 도시한다. 예를 들어, III/V 족 물질 또는 층 중 하나 이상이 다음의 증착 속도 중 임의의 하나로 성장 또는 증착될 수 있다: 약 30 μm/hr, 약 40 μm/hr, 약 50 μm/hr, 약 55 μm/hr, 약 60 μm/hr, 약 70 μm/hr, 약 80 μm/hr, 약 90 μm/hr, 약 95 μm/hr, 약 100 μm/hr, 약 105 μm/hr, 약 110 μm/hr, 약 115 μm/hr, 및 약 120 μm/hr. III/V 족 물질의 복수의 층 중 일부가 갈륨 아르세나이드 스택(100) 내 갈륨 아르세나이드 셀(110)을 형성한다. 도 1은 갈륨 아르세나이드 스택(100)이 웨이퍼(112) 상에 또는 위에 배치되는 버퍼 층(114) 상에 또는 위에 배치되는 희생 층(116) 상에 또는 위에 배치되는 갈륨 아르세나이드 셀(110)을 포함한다. 1 illustrates a
웨이퍼(112)는 III/V 족 물질을 함유하는 지지 기판일 수 있고, 다양한 원소로 도핑될 수 있다. 일반적으로, 웨이퍼(112)는 갈륨 아르세나이드, 이의 합금, 이들의 파생물을 함유하고 n-도핑된 기판 또는 p-도핑된 기판일 수 있다. 많은 예시에서, 웨이퍼(112)는 갈륨 아르세나이드 기판 또는 갈륨 아르세나이드 합금 기판이다. 갈륨 아르세나이드 기판 또는 웨이퍼는 약 5.73x10-6 ℃-1의 열팽창계수를 가질 수 있다.The
버퍼 층(114)은 갈륨 아르세나이드, 이의 합금, 이의 도펀트, 또는 이들의 파생물을 함유하는 갈륨 아르세나이드 버퍼 층일 수 있다. 버퍼 층(114)은 약 100 nm 내지 약 1000 nm, 가령, 약 200 nm 또는 약 300 nm의 두께를 가질 수 있다.The
ELO 방출 층이라고 일컬어지는 희생 층(116)은 알루미늄 아르세나이드, 이의 합금, 이들의 파생물, 또는 이의 조합을 함유할 수 있다. 희생 층(116)은 약 20 nm 이하의 두께를 가질 수 있다. 일부 예시에서, 희생 층(116)의 두께는 약 1 nm 내지 약 20 nm, 가령, 약 5 nm 내지 약 20 nm이거나, 또 다른 예시에서, 약 1 nm 내지 약 10 nm, 가령, 약 4 nm 내지 약 6 nm일 수 있다. The
갈륨 아르세나이드 셀(110)은 p-형 갈륨 아르세나이드 스택(130) 상에 또는 위에 배치되는 n-형 갈륨 아르세나이드 스택(120)을 더 포함한다. n-형 갈륨 아르세나이드 스택(120)은 일반적으로 다양한 n-형 도핑된 물질의 복수의 층을 포함한다. 하나의 구현예에서, n-형 갈륨 아르세나이드 스택(120)은 컨택트 층(122) 상에 또는 위에 배치되는 부동태화 층(124) 상에 또는 위에 배치되는 이미터 층(126)을 포함한다. 일부 구현예에서, n-형 갈륨 아르세나이드 스택(120)은 약 200 nm 내지 약 1,300 nm의 두께를 가질 수 있다.The
컨택트 층(122)은 갈륨 아르세나이드, 이의 합금, 이의 도펀트, 또는 이들의 파생물을 함유하는 갈륨 아르세나이드 컨택트 층일 수 있다. 일부 예시에서, 컨택트 층(122)은 n-형 갈륨 아르세나이드 물질을 함유한다. 컨택트 층(122)은 약 5 nm 내지 약 100 nm, 가령, 약 10 nm 또는 약 50 nm의 두께를 가질 수 있다. The
전면 윈도(front window)라고도 지칭되는 부동태화 층(124)은 일반적으로, 알루미늄 갈륨 아르세나이드, 이의 합금, 이들의 파생물, 또는 이의 조합을 함유한다. 많은 예시에서, 부동태화 층(124)은 n-형 알루미늄 갈륨 아르세나이드 물질을 함유한다. 하나의 예시에서, 부동태화 층(124)은 Al0.3Ga0.7As의 화학식을 갖는 n-형 알루미늄 갈륨 아르세나이드 물질을 함유한다. 부동태화 층(124)은 약 5 nm 내지 약 100 nm, 가령, 약 10 nm 또는 약 50 nm의 두께를 가질 수 있다. The
이미터 층(126)은 갈륨 아르세나이드, 이의 합금, 이들의 파생물, 또는 이의 조합을 함유할 수 있다. 많은 예시에서, 이미터 층(126)은 n-형 갈륨 아르세나이드 물질을 함유한다. 이미터 층(126)은 약 100 nm 내지 약 3000 nm의 두께를 가질 수 있다. 일부 예시에서, 이미터 층(126)의 두께는 약 100 nm 내지 약 600 nm, 가령, 약 200 nm 내지 약 400 nm이거나, 또 다른 예시에서, 약 600 nm 내지 약 1,200 nm, 가령, 약 800 nm 내지 약 1,000 nm일 수 있다. The
p-형 갈륨 아르세나이드 층 또는 스택(130)은 일반적으로 다양한 p-형 도핑된 물질의 복수의 층을 포함한다. 하나의 구현예에서, p-형 갈륨 아르세나이드 스택(130)은 흡수체 층(132) 상에 또는 위체 배치되는 부동태화 층(134) 상에 또는 위에 배치되는 컨택트 층(136)을 포함한다. 대안 구현예에서, 흡수체 층(132)이 p-형 갈륨 아르세나이드 스택(130)에 부재한다. 따라서 p-형 갈륨 아르세나이드 스택(130)은 부동태화 층(134) 상에 또는 위에 배치되는 컨택트 층(136)을 포함하고, 부동태화 층(134)은 n-형 갈륨 아르세나이드 스택(120), 이미터 층(126), 또는 또 다른 층 상에 또는 위에 배치될 수 있다. 일부 구현예에서, p-형 갈륨 아르세나이드 스택(130)이 약 100 nm 내지 약 3,000 nm의 두께를 가질 수 있다. The p-type gallium arsenide layer or stack 130 generally includes a plurality of layers of various p-type doped materials. In one embodiment, the p-type
흡수체 층(132)은 갈륨 아르세나이드, 이의 합금, 이들의 파생물, 또는 이의 조합을 포함할 수 있다. 많은 예시에서, 흡수체 층(132)은 p-형 갈륨 아르세나이드 물질을 함유한다. 하나의 구현예에서, 흡수체 층(132)은 약 1 nm 내지 약 3,000 nm의 두께를 가질 수 있다. 일부 예시에서, 흡수체 층(132)의 두께는 약 1 nm 내지 약 1,000 nm, 가령, 약 10 nm 내지 약 100 nm, 또는 또 다른 예시에서, 약 1,000 nm 내지 약 3,000 nm, 가령, 약 1,100 nm 내지 약 2,000 nm일 수 있다. 일부 예시에서, 흡수체 층(132)의 두께는 약 100 nm 내지 약 600 nm, 가령, 약 200 nm 내지 약 400 nm, 또는 또 다른 예시에서, 약 600 nm 내지 약 1,200 nm, 가령, 약 800 nm 내지 약 1,000 nm일 수 있다. The
후면 윈도(rear window)라고도 지칭되는 부동태화 층(134)은 일반적으로 알루미늄 갈륨 아르세나이드, 이의 합금, 이들의 파생물, 또는 이의 조합을 포함한다. 많은 예시에서, 부동태화 층(134)은 p-형 알루미늄 갈륨 아르세나이드 물질을 포함한다. 하나의 예시에서, 부동태화 층(134)은 Al0.3Ga0.7As의 화학식을 갖는 p-형 알루미늄 갈륨 아르세나이드 물질을 함유한다. 부동태화 층(134)은 약 25 nm 내지 약 100 nm, 가령, 약 50 nm 또는 약 300 nm의 두께를 가질 수 있다. The
컨택트 층(136)은 갈륨 아르세나이드, 이의 합금, 이의 도펀트, 또는 이들의 파생물을 함유하는 p-형 갈륨 아르세나이드 컨택트 층일 수 있다. 일부 예시에서, 컨택트 층(136)은 p-형 갈륨 아르세나이드 물질을 함유하고, 컨택트 층(136)은 약 5 nm 내지 약 100 nm, 가령, 약 10 nm 또는 약 50 nm의 두께를 가질 수 있다. The
본 명세서에 기재된 바와 같이, III/V 족 물질을 증착 또는 형성하기 위한 증착 공정의 양태가, 공정 시스템, 가령, 싱글 웨이퍼 증착 챔버, 멀티-웨이퍼 증착 챔버, 정적 증착 챔버 또는 연속 피드 증착 챔버 내에서 실시될 수 있다. III/V 족 물질을 증착 또는 형성하기 위해 사용될 수 있는 하나의 연속 피드 증착 챔버가, 본 명세서에 참조로서 포함되는, 본 출원인의 2009년 05월 29일에 출원된 미국 출원 번호 12/475,131(발명의 명칭 "Methods and Apparatus for a Chemical Vapor Deposition Reactor") 및 2009년 05월 29일에 출원되고 미국 특허 번호 8,602,707로 등록된 미국 출원 번호 12/475,169(발명의 명칭 "Methods and Apparatus for a Chemical Vapor Deposition Reactor")에 기재되어 있다. As described herein, aspects of a deposition process for depositing or forming a Group III/V material may be performed within a process system, such as a single wafer deposition chamber, a multi-wafer deposition chamber, a static deposition chamber, or a continuous feed deposition chamber. can be carried out. One continuous feed deposition chamber that may be used to deposit or form Group III/V materials is disclosed in Applicant's U.S. Application Serial No. 12/475,131, filed May 29, 2009, which is incorporated herein by reference. titled "Methods and Apparatus for a Chemical Vapor Deposition Reactor" and U.S. Application No. 12/475,169, filed May 29, 2009 and issued U.S. Patent No. 8,602,707, entitled "Methods and Apparatus for a Chemical Vapor Deposition Reactor" Reactor").
실시예Example
하나의 구현예에서, 샤워헤드를 통해 들어가거나 통과하기 전에 가스 다기관 내에서 2개, 3개, 또는 그 이상의 화학 전구체를 조합 또는 혼합함으로써 증착 가스가 형성될 수 있다. 또 다른 구현예에서, 샤워헤드를 통과한 후 반응 구역 내에서 2개, 3개, 또는 그 이상의 화학 전구체를 조합 또는 혼합함으로써 증착 가스가 형성될 수 있다. 증착 가스는 또한 하나 또는 둘 이상의 운반 가스를 함유할 수 있으며, 상기 운반 가스는 샤워헤드를 통과하기 전 또는 후에 전구 가스와 조합 또는 혼합될 수 있다. 운반 가스는 수소, 질소, 아르곤, 또는 이의 조합일 수 있다. 증착 챔버의 내압력이 약 250 Torr 내지 약 450 Torr일 수 있다. In one embodiment, the deposition gas may be formed by combining or mixing two, three, or more chemical precursors within a gas manifold prior to entering or passing through the showerhead. In another embodiment, the deposition gas may be formed by combining or mixing two, three, or more chemical precursors within the reaction zone after passing through the showerhead. The deposition gas may also contain one or more carrier gases, which may be combined or mixed with the precursor gas before or after passing through the showerhead. The carrier gas may be hydrogen, nitrogen, argon, or a combination thereof. The internal pressure of the deposition chamber may be about 250 Torr to about 450 Torr.
실시예1 - GaAs: 하나의 예시에서, 증착 가스는 갈륨 전구체(가령, TMG)와 비소 전구체(가령, 아르신)를 조합함으로써 형성될 수 있다. 기판은 증착 온도까지 가열되고 증착 가스에 노출될 수 있다. 증착 온도는 넓은 범위를 가질 수 있다. 하나의 예시에서, 증착 온도는 약 600℃ 내지 약 800℃, 가령, 약 650℃ 내지 약 750℃ 또는 약 650℃ 내지 약 720℃일 수 있다. 하나의 예시에서, 증착 가스는 약 2,000 cc의 수소 가스(H2) 중 약 100 cc의 아르신 및 약 200 cc의 TMG/H2의 혼합물(H2 중 약 10% TMG)을 함유할 수 있다. III/V 족 물질은 갈륨 및 비소를 포함하고, 약 30 μm/hr 이상, 가령, 약 40 μm/hr 이상, 바람직하게는, 약 50 μm/hr 이상, 바람직하게는 약 55 μm/hr 이상, 더 바람직하게는, 약 60 μm/hr 이상으로 증착될 수 있다. 하나의 예시에서, 약 60 μm/hr를 초과하는 증착 속도가 약 70 μm/hr, 약 80 μm/hr, 또는 약 90-120 μm/hr의 증착 속도를 포함할 수 있다. 약 90-120 μm/hr의 증착 속도에 대해, 증착 온도는 약 680℃ 내지 약 850℃일 수 있다. Example 1 GaAs: In one example, the deposition gas may be formed by combining a gallium precursor (eg, TMG) and an arsenic precursor (eg, arsine). The substrate may be heated to a deposition temperature and exposed to a deposition gas. The deposition temperature may have a wide range. In one example, the deposition temperature may be from about 600°C to about 800°C, such as from about 650°C to about 750°C or from about 650°C to about 720°C. In one example, the deposition gas may contain about 100 cc of arsine in about 2,000 cc of hydrogen gas (H 2 ) and about 200 cc of a mixture of TMG/H 2 (about 10% TMG in H 2 ). . Group III/V materials include gallium and arsenic and are at least about 30 μm/hr, such as at least about 40 μm/hr, preferably at least about 50 μm/hr, preferably at least about 55 μm/hr, More preferably, it can be deposited at about 60 μm/hr or higher. In one example, a deposition rate greater than about 60 μm/hr may include a deposition rate of about 70 μm/hr, about 80 μm/hr, or about 90-120 μm/hr. For a deposition rate of about 90-120 μm/hr, the deposition temperature may be between about 680° C. and about 850° C.
실시예2 - GaAlAs: 또 다른 예시에서, 갈륨 전구체(가령, TMG), 알루미늄 전구체(가령, TMA), 및 비소 전구체(가령, 아르신)을 조합함으로써 증착 가스가 형성될 수 있다. 기판은 증착 온도까지 가열되고 증착 가스에 노출될 수 있다. 증착 온도는 넓은 범위를 가질 수 있다. 하나의 예시에서, 증착 온도는 약 600℃ 내지 약 800℃일 수 있다. 하나의 예시에서, 증착 가스는 약 2,000 cc의 수소 가스 중 약 100 cc의 아르신; 약 200 cc의 TMG/H2의 혼합물(H2 중 약 10% TMG); 및 약 200 cc의 TMA/H2 (H2 중 약 1% TMA)를 함유할 수 있다. III/V 족 물질은 갈륨, 알루미늄, 및 비소를 함유하며 약 30 μm/hr 이상, 가령, 약 40 μm/hr 이상, 바람직하게는, 약 50 μm/hr 이상, 바람직하게는, 약 55 μm/hr 이상, 및 더 바람직하게는, 약 60 μm/hr 이상의 속도로 증착될 수 있다. 예를 들어, 약 60 μm/hr를 초과하는 증착 속도가 약 70 μm/hr, 약 80 μm/hr, 또는 약 90-120 μm/hr의 증착 속도를 포함할 수 있다. 약 90-120 μm/hr의 증착 속도에 대해, 증착 온도는 약 680℃ 내지 약 850℃일 수 있다. Example 2 GaAlAs: In another example, a deposition gas can be formed by combining a gallium precursor (eg, TMG), an aluminum precursor (eg, TMA), and an arsenic precursor (eg, arsine). The substrate may be heated to a deposition temperature and exposed to a deposition gas. The deposition temperature may have a wide range. In one example, the deposition temperature may be from about 600°C to about 800°C. In one example, the deposition gas is about 100 cc of arsine in about 2,000 cc of hydrogen gas; about 200 cc of a mixture of TMG/H 2 (about 10% TMG in H 2); and about 200 cc of TMA/H 2 (about 1% TMA in H 2 ). Group III/V materials contain gallium, aluminum, and arsenic and contain at least about 30 μm/hr, such as at least about 40 μm/hr, preferably at least about 50 μm/hr, preferably at least about 55 μm/hr. hr or more, and more preferably, at a rate of about 60 μm/hr or more. For example, a deposition rate greater than about 60 μm/hr may include a deposition rate of about 70 μm/hr, about 80 μm/hr, or about 90-120 μm/hr. For a deposition rate of about 90-120 μm/hr, the deposition temperature may be between about 680° C. and about 850° C.
실시예3 - AlGaInP: 또 다른 예시에서, 증착 가스는 갈륨 전구체(가령, TMG), 알루미늄 전구체(가령, TMA), 인듐 전구체(가령, 트리메틸인듐 - TMI), 및 인 전구체(가령, 포스핀 - PH3)를 조합함으로써 형성될 수 있다. 기판은 증착 온도까지 가열되고 증착 가스에 노출될 수 있다. 증착 온도는 넓은 범위를 가질 수 있다. 하나의 예시에서, 증착 온도는 약 600℃ 내지 약 800℃일 수 있다. 하나의 예시에서, 증착 가스는 약 200 cc의 TMG/H2의 혼합(H2 중 약 10% TMG); 약 200 cc의 TMA/H2 (H2 중 약 1% TMA); 약 200 cc의 TMI/H2 (H2 중 약 1% TMI); 및 약 2,000 cc의 수소 가스 중 약 100 cc의 포스핀을 함유할 수 있다. III/V 족 물질은 갈륨, 알루미늄, 인듐, 및 인을 함유하고 약 30 μm/hr 이상, 가령, 약 40 μm/hr 이상, 바람직하게는, 약 50 μm/hr 이상, 바람직하게는, 약 55 μm/hr 이상, 및 더 바람직하게는, 약 60 μm/hr 이상의 속도로 증착될 수 있다. 하나의 예시에서, 약 60 μm/hr를 초과하는 증착 속도가 약 70 μm/hr, 약 80 μm/hr, 또는 약 90-120 μm/hr의 증착 속도를 포함할 수 있다. 약 90-120 μm/hr의 증착 속도에 대해 증착 온도는 약 680℃ 내지 약 850℃일 수 있다. Example 3 - AlGaInP: In another example, the deposition gas is a gallium precursor (eg, TMG), an aluminum precursor (eg, TMA), an indium precursor (eg, trimethylindium-TMI), and a phosphorus precursor (eg, phosphine- PH 3 ) can be formed by combining. The substrate may be heated to a deposition temperature and exposed to a deposition gas. The deposition temperature may have a wide range. In one example, the deposition temperature may be from about 600°C to about 800°C. In one example, the deposition gas is a mixture of about 200 cc of TMG/H 2 (about 10% TMG in H 2); about 200 cc of TMA/H 2 (about 1% TMA in H 2); about 200 cc of TMI/H 2 (about 1% TMI in H 2); and about 100 cc of phosphine in about 2,000 cc of hydrogen gas. Group III/V materials contain gallium, aluminum, indium, and phosphorus and contain at least about 30 μm/hr, such as at least about 40 μm/hr, preferably at least about 50 μm/hr, preferably at least about 55 It can be deposited at a rate of at least about μm/hr, and more preferably, at least about 60 μm/hr. In one example, a deposition rate greater than about 60 μm/hr may include a deposition rate of about 70 μm/hr, about 80 μm/hr, or about 90-120 μm/hr. The deposition temperature may be from about 680°C to about 850°C for a deposition rate of about 90-120 μm/hr.
실시예4 - GalnAs: 또 다른 예시에서, 증착 가스는 갈륨 전구체(가령, TMG), 인듐 전구체(가령, 트리메틸인듐), 및 비소 전구체(가령, 아르신)를 조합함으로써 형성될 수 있다. 기판이 증착 온도까지 가열되고 증착 가스에 노출될 수 있다. 증착 온도는 넓은 범위를 가질 수 있다. 하나의 예시에서, 증착 온도는 약 600℃ 내지 약 800℃일 수 있다. 하나의 예시에서, 증착 가스는 약 2,000 cc 수소 가스 중 약 100 cc의 아르신; 약 200 cc의 TMG/H2의 혼합물(H2 중 약 10% TMG); 및 약 200 cc의 TMI/H2(H2 중 약 1% TMI)를 함유할 수 있다. III/V 족 물질은 갈륨, 인듐 및 비소를 포함하고 약 30 μm/hr 이상, 가령, 약 40 μm/hr 이상, 바람직하게는, 약 50 μm/hr 이상, 바람직하게는, 약 55 μm/hr 이상, 및 더 바람직하게는, 약 60 μm/hr 이상의 속도로 증착될 수 있다. 하나의 예시에서, 약 60 μm/hr를 초과하는 증착 속도는 약 70 μm/hr, 약 80 μm/hr, 또는 약 90-120 μm/hr의 증착 속도를 포함할 수 있다. 약 90-120 μm/hr의 증착 속도에 대해 증착 온도는 약 680℃ 내지 약 850℃일 수 있다. Example 4 GalnAs: In another example, the deposition gas may be formed by combining a gallium precursor (eg, TMG), an indium precursor (eg, trimethylindium), and an arsenic precursor (eg, arsine). The substrate may be heated to a deposition temperature and exposed to a deposition gas. The deposition temperature may have a wide range. In one example, the deposition temperature may be from about 600°C to about 800°C. In one example, the deposition gas is about 100 cc of arsine in about 2,000 cc of hydrogen gas; about 200 cc of a mixture of TMG/H 2 (about 10% TMG in H 2); and about 200 cc of TMI/H 2 (about 1% TMI in H 2). Group III/V materials include gallium, indium and arsenic and are at least about 30 μm/hr, such as at least about 40 μm/hr, preferably at least about 50 μm/hr, preferably at least about 55 μm/hr. or more, and more preferably, at a rate of about 60 μm/hr or greater. In one example, a deposition rate greater than about 60 μm/hr may include a deposition rate of about 70 μm/hr, about 80 μm/hr, or about 90-120 μm/hr. The deposition temperature may be from about 680°C to about 850°C for a deposition rate of about 90-120 μm/hr.
실시예5 - GalnAsN: 또 다른 예시에서, 증착 가스는 갈륨 전구체(가령, TMG), 인듐 전구체(가령, 트리메틸인듐), 비소 전구체(가령, 아르신), 및 질소 전구체(가령, 디메틸히드라진 또는 히드라진)를 조합함으로써 형성될 수 있다. 기판은 증착 온도까지 가열될 수 있고 증착 가스에 노출될 수 있다. 증착 온도는 넓은 범위를 가질 수 있다. 예를 들어, 증착 온도는 약 400℃ 내지 약 500℃, 가령, 약 450℃일 수 있다. 하나의 예시에서, 증착 가스는 약 2,000 cc의 수소 가스 중 약 10 cc의 아르신; 약 200 cc의 TMG/H2 혼합물(H2 중 약 10% TMG); 약 200 cc의 TMI/H2(H2 중 약 1% TMI); 및 약 1,000 cc의 수소 가스 중 약 100 cc의 디메틸히드라진를 함유할 수 있다. III/V 족 물질은 갈륨, 인듐, 알루미늄, 비소, 및 질소를 함유하고 약 30 μm/hr 이상, 가령, 약 40 μm/hr 이상, 바람직하게는, 약 50 μm/hr 이상, 바람직하게는, 약 55 μm/hr 이상, 및 더 바람직하게는, 약 60 μm/hr 이상의 속도로 증착될 수 있다. 하나의 예시에서, 약 60 μm/hr를 초과하는 증착 속도는 약 70 μm/hr, 약 80 μm/hr, 또는 약 90-120 μm/hr의 증착 속도를 포함할 수 있다. 약 90-120 μm/hr의 증착 속도에 대해 증착 온도는 약 680℃ 내지 약 850℃일 수 있다. Example 5 GalnAsN: In another example, the deposition gas is a gallium precursor (eg, TMG), an indium precursor (eg, trimethylindium), an arsenic precursor (eg, arsine), and a nitrogen precursor (eg, dimethylhydrazine or hydrazine) ) can be formed by combining The substrate may be heated to a deposition temperature and exposed to a deposition gas. The deposition temperature may have a wide range. For example, the deposition temperature may be from about 400°C to about 500°C, such as about 450°C. In one example, the deposition gas is about 10 cc of arsine in about 2,000 cc of hydrogen gas; about 200 cc of a TMG/H 2 mixture (about 10% TMG in H 2 ); about 200 cc of TMI/H 2 (about 1% TMI in H 2); and about 100 cc of dimethylhydrazine in about 1,000 cc of hydrogen gas. Group III/V materials contain gallium, indium, aluminum, arsenic, and nitrogen and are at least about 30 μm/hr, such as at least about 40 μm/hr, preferably at least about 50 μm/hr, preferably, It can be deposited at a rate of at least about 55 μm/hr, and more preferably, at least about 60 μm/hr. In one example, a deposition rate greater than about 60 μm/hr may include a deposition rate of about 70 μm/hr, about 80 μm/hr, or about 90-120 μm/hr. The deposition temperature may be from about 680°C to about 850°C for a deposition rate of about 90-120 μm/hr.
실시예6 - GalnAsP: 또 다른 실시예에서, 증착 가스는 갈륨 전구체(가령, TMG), 인듐 전구체(가령, 트리메틸인듐), 비소 전구체(가령, 아르신), 및 인 전구체(가령, 포스핀 - PH3)를 조합함으로써 형성될 수 있다. 기판은 증착 온도까지 가열되고 증착 가스에 노출될 수 있다. 증착 온도는 넓은 범위를 가질 수 있다. 하나의 실시예에서, 증착 온도는 약 600℃ 내지 약 800℃일 수 있다. 하나의 예시에서, 증착 가스는 약 2,000 cc의 수소 가스 중 약 100 cc의 아르신; 약 200 cc의 TMG/H2 혼합물(H2 중 약 10% TMG); 약 200 cc의 TMI/H2 (H2 중 약 1% TMI); 및 약 2,000 cc의 수소 가스 중 약 100 cc의 포스핀을 함유할 수 있다. III/V 족 물질은 갈륨, 인듐, 비소, 및 인을 함유하고 약 30 μm/hr 이상, 가령, 약 40 μm/hr 이상, 바람직하게는, 약 50 μm/hr 이상, 바람직하게는, 약 55 μm/hr 이상, 및 더 바람직하게는, 약 60 μm/hr 이상의 속도로 증착될 수 있다. 하나의 예시에서, 약 60 μm/hr를 초과하는 증착 속도는 약 70 μm/hr, 약 80 μm/hr, 또는 약 90-120 μm/hr의 증착 속도를 포함할 수 있다. 약 90-120 μm/hr의 증착 속도에 대해 증착 온도는 약 680℃ 내지 약 850℃일 수 있다. Example 6 GalnAsP: In another embodiment, the deposition gas is a gallium precursor (eg, TMG), an indium precursor (eg, trimethylindium), an arsenic precursor (eg, arsine), and a phosphorus precursor (eg, phosphine- PH 3 ) can be formed by combining. The substrate may be heated to a deposition temperature and exposed to a deposition gas. The deposition temperature may have a wide range. In one embodiment, the deposition temperature may be from about 600°C to about 800°C. In one example, the deposition gas is about 100 cc of arsine in about 2,000 cc of hydrogen gas; about 200 cc of a TMG/H 2 mixture (about 10% TMG in H 2 ); about 200 cc of TMI/H 2 (about 1% TMI in H 2); and about 100 cc of phosphine in about 2,000 cc of hydrogen gas. Group III/V materials contain gallium, indium, arsenic, and phosphorus and contain at least about 30 μm/hr, such as at least about 40 μm/hr, preferably at least about 50 μm/hr, preferably at least about 55 It can be deposited at a rate of at least about μm/hr, and more preferably, at least about 60 μm/hr. In one example, a deposition rate greater than about 60 μm/hr may include a deposition rate of about 70 μm/hr, about 80 μm/hr, or about 90-120 μm/hr. The deposition temperature may be from about 680°C to about 850°C for a deposition rate of about 90-120 μm/hr.
앞서 기재된 실시예에서, 용어 "cc"는 입방 센티미터(cubic centimeter)를 지칭할 수 있으며, 유량 또는 플로우 유닛, 가령, 표준 입방 센티미터 퍼 분(sccm)에 대응할 수 있다. In the embodiments described above, the term “cc” may refer to cubic centimeters and may correspond to a flow rate or flow unit, such as standard cubic centimeters per minute (sccm).
도 2는 본 명세서에서 일부 구현예로 기재된 바와 같이, 웨이퍼 상에 반도체 물질을 형성하기 위한 방법(200)의 예시를 도시한다. 2 shows an illustration of a
블록(210)에서, 방법(200)은 공정 시스템에서 550℃ 내지 900℃의 증착 온도까지 웨이퍼를 가열하는 단계를 포함한다. At
블록(220)에서, 방법(200)은 20 Torr 내지 1000 Torr의 전압력에서 갈륨 전구 가스 및 아르신을 포함하는 증착 가스에 웨이퍼를 노출시키는 단계를 포함한다. At
블록(230)에서, 방법(200)은 30 μm/hr, 40 μm/hr, 50 μm/hr, 55 μm/hr, 60 μm/hr, 70 μm/hr, 80 μm/hr, 및 90-120 μm/hr 증착 속도로 구성된 군 중에서 선택된 증착 속도로 갈륨 아르세나이드를 갖는 하나 이상의 층을 웨이퍼 상에 증착하는 단계를 포함하며, 복수의 층, 가령, 하나 이상의 층은 갈륨 아르세나이드 셀을 형성한다.At
방법(200)의 양태에서, 90-120 μm/hr 증착 속도에 대해 증착 온도의 범위는 680℃ 내지 850℃일 수 있다. In aspects of
방법(200)의 또 다른 양태에서, 증착 가스는 알루미늄 전구 가스를 더 포함할 수 있고 갈륨 아르세나이드 층은 알루미늄을 더 포함할 수 있다. 알루미늄 전구 가스는 알킬 알루미늄 화합물을 포함할 수 있다. 알킬 알루미늄 화합물은 트리메틸알루미늄 또는 트리에틸알루미늄일 수 있다. In another aspect of
방법(200)의 또 다른 양태에서, 증착 가스는 수소와 아르곤의 혼합물을 포함하는 운반 가스를 더 포함할 수 있다. In another aspect of
방법(200)의 또 다른 양태에서, 갈륨 아르세나이드 셀의 n-형 부분이 1 nm 내지 20 nm의 두께를 갖는 희생 층 위에 증착되며, 이때 희생 층은 버퍼 층 위에 배치되고, 버퍼 층은 웨이퍼 위에 배치된다. In another aspect of
방법(200)의 또 다른 양태에서, 복수의 층은 n-형 갈륨 아르세나이드 스택 및 p-형 갈륨 아르세나이드 스택을 형성하며, n-형 갈륨 아르세나이드 스택은 제1 부동태화 층 상에 또는 위에 배치되는 이미터 층을 가지며, 제1 부동태화 층은 제1 컨택트 층 상에 또는 위에 배치되고, p-형 갈륨 아르세나이드 스택은 제2 부동태화 층 상에 또는 위에 배치된 제2 컨택트 층을 가지며, 제2 부동태화 층은 흡수체 층 상에 또는 위에 배치된다. In another aspect of
방법(200)의 또 다른 양태에서, 증착 온도의 범위는 600℃ 내지 800℃일 수 있다. In another aspect of the
방법(200)의 또 다른 양태에서, 전압력의 범위는 20 Torr 내지 760 Torr, 50 Torr 내지 450 Torr, 및 100 Torr 내지 250 Torr로 구성된 군 중에서 선택될 수 있다. In another aspect of
도 3은 본 명세서의 일부 구현예에서 기재된 바와 같이, 웨이퍼 상에 반도체 물질을 형성하기 위한 방법(300)의 예시를 도시한다. 3 shows an illustration of a
블록(310)에서, 방법(300)은 공정 시스템 내에서 550℃ 내지 900℃의 증착 온도까지로 웨이퍼를 가열하는 단계를 포함한다. At
블록(320)에서, 방법(300)은 20 Torr 내지 1000 Torr의 전압력에서 갈륨 전구 가스, 알루미늄 전구 가스, 및 아르신을 포함하는 증착 가스에 웨이퍼를 노출시키는 단계를 포함한다. At
블록(330)에서, 방법(300)은 30 μm/hr, 40 μm/hr, 50 μm/hr, 55 μm/hr, 60 μm/hr, 70 μm/hr, 80 μm/hr, 및 90-120 μm/hr 증착 속도로 구성된 군 중에서 선택된 증착 속도로 웨이퍼 상에 하나 이상의 층을 증착하는 단계를 포함하며, 이때, 하나 이상의 층은 알루미늄 갈륨 아르세나이드를 포함하고, 상기 하나 이상의층을 포함하는 복수의 층은 갈륨 아르세나이드 셀을 포함한다. At
방법(300)의 하나의 양태에서, 90-120 μm/hr 증착 속도에 대해 증착 온도의 범위는 680℃ 내지 850℃이다. In one aspect of
방법(300)의 또 다른 양태에서, 갈륨 아르세나이드 셀의 n-형 부분이 두께 1 nm 내지 20 nm를 갖는 희생 층 위에 증착되며, 상기 희생 층은 버퍼 층 위에 배치되고, 버퍼 층은 웨이퍼 위에 배치된다. In another aspect of
방법(300)의 또 다른 양태에서, 복수의 층이 n-형 갈륨 아르세나이드 스택 및 p-형 갈륨 아르세나이드 스택을 형성하며, 여기서 n-형 갈륨 알스ㅔ나이드 스택은 제1 부동태화 층 상에 또는 위에 배치되는 이미터 층을 갖고, 제1 부동태화 층은 제1 컨택트 층 상에 또는 위에 배치되며, p-형 갈륨 아르세나이드 스택은 제2 부동태화 층 상에 또는 위에 배치되는 제2 컨택트 층을 가지고, 제2 부동태화 층이 흡수체 층 상에 또는 위에 배치된다. In another aspect of
방법(300)의 또 다른 양태에서, 증착 온도의 범위는 600℃ 내지 800℃일 수 있다. In another aspect of
방법(300)의 또 다른 양태에서, 전압력의 범위는 20 Torr 내지 760 Torr, 50 Torr 내지 450 Torr, 및 100 Torr 내지 250 Torr로 구성된 군 중에서 선택될 수 있다. In another aspect of
도 4는 본 명세서의 일부 구현예에서 기재된 바와 같이, 반도체 물질을 웨이퍼 상에 형성하기 위한 방법(400)의 예시를 도시한다. 4 shows an illustration of a
블록(410)에서, 방법(400)은 공정 시스템 내에서 550℃ 내지 900℃의 증착 온도까지 웨이퍼를 가열하는 단계를 포함한다. At
블록(420)에서, 방법(400)은 20 Torr 내지 1000 Torr의 전압력에서, 갈륨 전구 가스, 인듐 전구 가스, 질소 전구 가스 및 아르신을 포함하는 증착 가스에 웨이퍼를 노출시키는 단계를 포함한다. At
블록(430)에서, 방법(400)은 30 μm/hr, 40 μm/hr, 50 μm/hr, 55 μm/hr, 60 μm/hr, 70 μm/hr, 80 μm/hr, 및 90-120 μm/hr 증착 속도로 구성된 군 중에서 선택된 증착 속도에서 웨이퍼 상에 하나 이사으이 층을 증착하는 단계를 포함하며, 하나 이상의 층은 갈륨, 비소, 질소 및 인듐을 포함하고, 상기 하나 이상의 층을 포함하는 복수의 층이 갈륨 아르세나이드 셀을 형성한다. At
방법(400)의 하나의 양태에서, 90-120 μm/hr 증착 속도에 대해 증착 온도의 범위는 680℃ 내지 850℃이다. In one aspect of
방법(400)의 또 다른 양태에서, 질소 전구 가스는 히드라진, 메틸히드라진, 디메틸히드라진, 이들의 파생물, 및 이의 조합으로 구성된 군 중에서 선택된 화합물을 포함한다. In another aspect of
방법(400)의 또 다른 양태에서, 갈륨 아르세나이드 셀의 n-형 부분이 1 nm 내지 20 nm의 두께를 갖는 희생 층 위에 증착되며 희생 층은 버퍼 층 위에 배치되고 버퍼 층은 웨이퍼 위에 배치된다. In another aspect of
방법(400)의 또 다른 양태에서, 복수의 층은 n-형 갈륨 아르세나이드 스택 및 a p-형 갈륨 아르세나이드 스택을 형성하며, n-형 갈륨 아르세나이드 스택은 제1 부동태화 층 상에 또는 위에 배치되는 이미터 층을 가지며, 제1 부동태화 층은 제1 컨택트 층 상에 또는 위에 배치되며, p-형 갈륨 아르세나이드 스택은 제2 부동태화 층 상에 또는 위에 배치되는 제2 컨택트 층을 가지며, 제2 부동태화 층은 흡수체 층 상에 또는 위에 배치된다. In another aspect of
방법(400)의 또 다른 양태에서, 증착 온도는 400℃ 내지 500℃일 수 있다. In another aspect of
방법(400)의 또 다른 양태에서, 전압력의 범위가 20 Torr 내지 760 Torr, 50 Torr 내지 450 Torr, 및 100 Torr 내지 250 Torr로 구성된 군 중에서 선택될 수 있다. In another aspect of
도 5는 본 명세서의 일부 구현예에서 구현되는 바와 같이, 셀을 형성하기 위한 방법(500)의 예시를 도시한다. 5 shows an example of a
블록(510)에서, 방법(500)은 공정 시스템 내에서 550℃ 내지 900℃의 온도까지 갈륨 및 비소를 포함하는 기판을 가열하는 단계를 포함한다. At
블록(520)에서, 방법(500)은 갈륨 아르세나이드 전구 가스 및 아르신을 포함하는 증착 가스에 기판을 노출시키는 단계를 포함한다. At
블록(530)에서, 방법(500)은 갈륨 및 비소를 포함하는 n-형 컨택트 층을 증착하는 단계를 포함하며, 여기서 n-형 컨택트 층은 100 nm 이하의 두께를 가진다. At
블록(540)에서, 방법(500)은 갈륨, 알루미늄 및 비소를 포함하는 n-형 부동태화 층을 기판 위에 증착하는 단계를 포함하고, n-형 부동태화 층은 100 nm 이하의 두께를 가진다. At
블록(550)에서, 방법(500)은 갈륨 및 비소를 포함하는 n-형 흡수체 층을 기판 위에 증착하는 단계를 포함하며, 상기 n-형 이미터 층은 3000 nm 이하의 두께를 가진다. At
블록(560)에서, 방법(500)은 갈륨, 알루미늄 및 비소를 포함하는 p-형 부동태화 층을 기판 위에 증착하는 단계를 포함하고, p-형 부동태화 층은 300 nm 이하의 두께를 가진다. At
블록(570)에서, 방법(500)은 갈륨 및 비소를 포함하는 p-형 컨택트 층을 기판 위에 증착하는 단계를 포함하며, p-형 컨택트 층은 100 nm 이하의 두께를 가지며, n-형 컨택트 층, n-형 부동태화 층, n-형 흡수체 층, p-형 부동태화 층, 및 p-형 컨택트 층 각각이 30 μm/hr, 40 μm/hr, 50 μm/hr, 55 μm/hr, 60 μm/hr, 70 μm/hr, 80 μm/hr, 및 90-120 μm/hr 증착 속도로 구성된 군 중에서 선택된 증착 속도로 증착된다. At
방법(500)의 또 다른 양태에서, 90-120 μm/hr 증착 속도에 대해 증착 온도의 범위가 680℃ 내지 850℃이다. In another aspect of
방법(500)의 또 다른 양태에서, 방법은 30 μm/hr, 40 μm/hr, 50 μm/hr, 55 μm/hr, 60 μm/hr, 70 μm/hr, 80 μm/hr, 및 90-120 μm/hr 증착 속도로 구성된 군 중에서 선택된 증착 속도로 알루미늄 및 비소를 포함하는 희생 층을 기판 위에 증착하는 단계를 더 포함하며, 여기서 희생 층은 20 nm 이하의 두께를 가진다. 상기 방법은 n-형 컨택트 층을 희생 층 위에 증착하는 단계, n-형 부동태화 층을 n-형 컨택트 층 위에 증착하는 단계, n-형 흡수체 층을 n-형 부동태화 층 위에 증착하는 단계, p-형 부동태화 층을 p-형 흡수체 층 위에 증착하는 단계, 및 p-형 컨택트 층을 p-형 부동태화 층 위에 증착하는 단계를 더 포함할 수 있다. In another aspect of
방법(500)의 또 다른 양태에서, 상기 방법은 30 μm/hr 증착 속도, 0 μm/hr 증착 속도, 50 μm/hr 증착 속도, 55 μm/hr 증착 속도, 및 60 μm/hr 증착 속도 이상으로 구성된 군 중에서 선택된 증착 속도로 갈륨 및 비소를 포함하는 버퍼 층을 기판 상에 증착하는 단계를 포함하며, 여기서 버퍼 층은 300 nm 미만의 두께를 가진다. 상기 방법은 버퍼 층 위에 희생 층을 증착하는 단계를 더 포함할 수 있다. In another aspect of
방법(500)의 또 다른 양태에서, 상기 방법은 30 μm/hr, 40 μm/hr, 50 μm/hr, 55 μm/hr, 60 μm/hr, 70 μm/hr, 80 μm/hr, 및 90-120 μm/hr 증착 속도로 구성된 군 중에서 선택된 증착 속도로 알루미늄 및 비소를 포함하는 희생 층을 기판 위에 증착하는 단계를 더 포함하며, 여기서 희생 층은 20 nm 이하의 두께를 가진다. In another aspect of
방법(500)의 또 다른 양태에서, 상기 방법은 30 μm/hr, 40 μm/hr, 50 μm/hr, 55 μm/hr, 60 μm/hr, 70 μm/hr, 80 μm/hr, 및 90-120 μm/hr 증착 속도로 구성된 군 중에서 선택된 증착 속도로 갈륨 및 비소를 포함하는 버퍼 층을 기판 상에 증착하는 단계를 더 포함하며, 버퍼 층은 300 nm 미만의 두께를 가진다. 상기 방법은 희생 층을 버퍼 층 위에 증착시키는 단계를 더 포함할 수 있다. In another aspect of
방법(500)의 또 다른 양태에서, 기판을 증착 가스에 노출시키는 단계는 기판을 450 Torr 이하의 전압력에 노출시키는 단계 또는 기판을 적어도 780 Torr의 전압력에 노출시키는 단계를 더 포함한다. In another aspect of the
상기의 내용이 본 발명의 구현과 관련되지만, 기본 범위 내에서, 본 발명의 또 다른 추가 구현이 고안될 수 있고, 이의 범위는 이하의 청구범위에 의해 결정된다. Although the above relates to the implementation of the present invention, within the basic scope, still further further implementations of the present invention may be devised, the scope of which is determined by the following claims.
Claims (30)
공정 시스템 내에서 550℃ 내지 900℃의 증착 온도까지로 웨이퍼를 가열하는 단계,
20 Torr 내지 1000 Torr의 전압력에서, 갈륨 전구 가스 및 아르신을 포함하는 증착 가스에 웨이퍼를 노출시키는 단계, 및
30 μm/hr, 40 μm/hr, 50 μm/hr, 55 μm/hr, 60 μm/hr, 70 μm/hr, 80 μm/hr, 및 90-120 μm/hr 증착 속도로 구성된 군 중에서 선택된 증착 속도로 웨이퍼 상에 갈륨 아르세나이드를 갖는 하나 이상의 층을 증착하는 단계
를 포함하고, 상기 하나 이상의 층을 포함하는 복수의 층이 갈륨 아르세나이드 셀을 형성하는, 반도체 물질을 형성하기 위한 방법. A method for forming a semiconductor material on a wafer, the method comprising:
heating the wafer to a deposition temperature of 550° C. to 900° C. in the process system;
exposing the wafer to a deposition gas comprising a gallium precursor gas and arsine at a voltage force of 20 Torr to 1000 Torr, and
Deposition selected from the group consisting of 30 μm/hr, 40 μm/hr, 50 μm/hr, 55 μm/hr, 60 μm/hr, 70 μm/hr, 80 μm/hr, and 90-120 μm/hr deposition rates. depositing one or more layers having gallium arsenide on the wafer at a rate
wherein the plurality of layers comprising the one or more layers form a gallium arsenide cell.
복수의 층은 n-형 갈륨 아르세나이드 스택 및 p-형 갈륨 아르세나이드 스택을 형성하고,
상기 n-형 갈륨 아르세나이드 스택은 제1 부동태화 층 상에 또는 위에 배치되는 이미터 층을 가지며, 상기 제1 부동태화 층은 제1 컨택트 층 상에 또는 위에 배치되며,
상기 p-형 갈륨 아르세나이드 스택은 제2 부동태화 층 상에 또는 위에 배치되는 제2 컨택트 층을 가지며, 상기 제2 부동태화 층은 흡수체 층 상에 또는 위에 배치되는, 반도체 물질을 형성하기 위한 방법.According to claim 1,
the plurality of layers form an n-type gallium arsenide stack and a p-type gallium arsenide stack,
wherein the n-type gallium arsenide stack has an emitter layer disposed on or over a first passivation layer, wherein the first passivation layer is disposed on or over the first contact layer;
wherein the p-type gallium arsenide stack has a second contact layer disposed on or over a second passivation layer, wherein the second passivation layer is disposed on or over the absorber layer. Way.
20 Torr 내지 760 Torr,
50 Torr 내지 450 Torr, 및
100 Torr 내지 250 Torr
로 구성된 군 중에서 선택되는, 반도체 물질을 형성하기 위한 방법. According to claim 1, wherein the range of the voltage force is
20 Torr to 760 Torr,
50 Torr to 450 Torr, and
100 Torr to 250 Torr
A method for forming a semiconductor material selected from the group consisting of
공정 시스템에서 550℃ 내지 900℃의 증착 온도까지로 웨이퍼를 가열하는 단계,
20 Torr 내지 1000 Torr의 전압력에서 갈륨 전구 가스, 알루미늄 전구 가스, 및 아르신을 포함하는 증착 가스에 상기 웨이퍼를 노출시키는 단계, 및
30 μm/hr, 40 μm/hr, 50 μm/hr, 55 μm/hr, 60 μm/hr, 70 μm/hr, 80 μm/hr, 및 90-120 μm/hr 증착 속도로 구성된 군 중에서 선택된 증착 속도로 상기 웨이퍼 상에 하나 이상의 층을 증착하는 단계를 포함하며,
상기 하나 이상의 층은 알루미늄 갈륨 아르세나이드를 포함하고, 상기 하나 이상의 층을 포함하는 복수의 층은 갈륨 아르세나이드 셀을 형성하는, 반도체 물질을 형성하기 위한 방법. A method for forming a semiconductor material on a wafer, comprising:
heating the wafer to a deposition temperature of 550° C. to 900° C. in the process system;
exposing the wafer to a deposition gas comprising a gallium precursor gas, an aluminum precursor gas, and arsine at a voltage of 20 Torr to 1000 Torr, and
Deposition selected from the group consisting of 30 μm/hr, 40 μm/hr, 50 μm/hr, 55 μm/hr, 60 μm/hr, 70 μm/hr, 80 μm/hr, and 90-120 μm/hr deposition rates. depositing one or more layers on the wafer at a rate;
wherein the at least one layer comprises aluminum gallium arsenide and the plurality of layers comprising the at least one layer form a gallium arsenide cell.
복수의 층은 n-형 갈륨 아르세나이드 스택 및 p-형 갈륨 아르세나이드 스택을 형성하고,
상기 n-형 갈륨 아르세나이드 스택은 제1 부동태화 층 상에 또는 위에 배치되는 이미터 층을 가지며, 제1 부동태화 층은 제1 컨택트 층 상에 또는 위에 배치되고,
상기 p-형 갈륨 아르세나이드 스택은 제2 부동태화 층 상에 또는 위에 배치되는 제2 컨택트 층을 갖고, 상기 제2 부동태화 층은 흡수체 층 상에 또는 위에 배치되는, 반도체 물질을 형성하기 위한 방법. 12. The method of claim 11,
the plurality of layers form an n-type gallium arsenide stack and a p-type gallium arsenide stack,
wherein the n-type gallium arsenide stack has an emitter layer disposed on or over a first passivation layer, the first passivation layer disposed on or over the first contact layer;
wherein the p-type gallium arsenide stack has a second contact layer disposed on or over a second passivation layer, wherein the second passivation layer is disposed on or over the absorber layer. Way.
20 Torr 내지 760 Torr,
50 Torr 내지 450 Torr, 및
100 Torr 내지 250 Torr
로 구성된 군 중에서 선택되는, 반도체 물질을 형성하기 위한 방법. 12. The method of claim 11, wherein the range of the voltage force is
20 Torr to 760 Torr,
50 Torr to 450 Torr, and
100 Torr to 250 Torr
A method for forming a semiconductor material selected from the group consisting of
공정 시스템에서 550℃ 내지 900℃의 증착 온도까지로 웨이퍼를 가열하는 단계,
20 Torr 내지 1000 Torr의 전압력에서 갈륨 전구 가스, 인듐 전구 가스, 질소 전구 가스 및 아르신을 포함하는 증착 가스에 상기 웨이퍼를 노출시키는 단계, 및
30 μm/hr, 40 μm/hr, 50 μm/hr, 55 μm/hr, 60 μm/hr, 70 μm/hr, 80 μm/hr, 및 90-120 μm/hr 증착 속도로 구성된 군 중에서 선택된 증착 속도로 하나 이상의 층을 웨이퍼 상에 증착하는 단계를 포함하며,
하나 이상의 층은 갈륨, 비소, 질소 및 인듐을 포함하고, 상기 하나 이상의 층을 포함하는 복수의 층은 갈륨 아르세나이드 셀을 형성하는, 반도체 물질을 형성하기 위한 방법. A method for forming a semiconductor material on a wafer, comprising:
heating the wafer to a deposition temperature of 550° C. to 900° C. in the process system;
exposing the wafer to a deposition gas comprising a gallium precursor gas, an indium precursor gas, a nitrogen precursor gas and arsine at a voltage of 20 Torr to 1000 Torr, and
Deposition selected from the group consisting of 30 μm/hr, 40 μm/hr, 50 μm/hr, 55 μm/hr, 60 μm/hr, 70 μm/hr, 80 μm/hr, and 90-120 μm/hr deposition rates. depositing one or more layers on the wafer at a rate;
wherein at least one layer comprises gallium, arsenic, nitrogen and indium, and wherein the plurality of layers comprising at least one layer form a gallium arsenide cell.
복수의 층은 n-형 갈륨 아르세나이드 스택 및 p-형 갈륨 아르세나이드 스택을 형성하고,
상기 n-형 갈륨 아르세나이드 스택은 제1 부동태화 층 상에 또는 위에 배치되는 이미터 층을 가지며, 제1 부동태화 층은 제1 컨택트 층 상에 또는 위에 배치되고,
상기 p-형 갈륨 아르세나이드 스택은 제2 부동태화 층 상에 또는 위에 배치되는 제2 컨택트 층을 갖고, 상기 제2 부동태화 층은 흡수체 층 상에 또는 위에 배치되는, 반도체 물질을 형성하기 위한 방법. 18. The method of claim 17,
the plurality of layers form an n-type gallium arsenide stack and a p-type gallium arsenide stack,
wherein the n-type gallium arsenide stack has an emitter layer disposed on or over a first passivation layer, the first passivation layer disposed on or over the first contact layer;
wherein the p-type gallium arsenide stack has a second contact layer disposed on or over a second passivation layer, wherein the second passivation layer is disposed on or over the absorber layer. Way.
20 Torr 내지 760 Torr,
50 Torr 내지 450 Torr, 및
100 Torr 내지 250 Torr
로 구성된 군 중에서 선택되는, 반도체 물질을 형성하기 위한 방법. 18. The method of claim 17, wherein the range of the voltage force is
20 Torr to 760 Torr,
50 Torr to 450 Torr, and
100 Torr to 250 Torr
A method for forming a semiconductor material selected from the group consisting of
공정 시스템 내에서 550℃ 내지 900℃의 온도까지로 갈륨 및 비소를 포함하는 기판을 가열하는 단계,
갈륨 전구 가스 및 아르신을 포함하는 증착 가스에 기판을 노출시키는 단계,
갈륨 및 아르신을 포함하는 n-형 컨택트 층을 기판 위에 증착하는 단계 - 상기 n-형 컨택트 층은 100 nm 이하의 두께를 가짐 - ,
갈륨, 알루미늄, 및 비소를 포함하는 n-형 부동태화 층을 기판 위에 증착하는 단계 - 상기 n-형 부동태화 층은 100 nm 이하의 두께를 가짐 - ,
갈륨 및 비소를 포함하는 n-형 흡수체 층을 기판 위에 증착하는 단계 - n-형 이미터 층은 3000 nm 이하의 두께를 가짐 - ,
갈륨, 알루미늄 및 비소를 포함하는 p-형 부동태화 층을 기판 위에 증착하는 단계 - 상기 p-형 부동태화 층은 300 nm 이하의 두께를 가짐 - , 및
갈륨 및 비소를 포함하는 p-형 컨택트 층을 기판 위에 증착하는 단계 - 상기 p-형 컨택트 층은 100 nm 이하의 두께를 가짐 - 를 포함하며,
n-형 컨택트 층, the n-형 부동태화 층, the n-형 흡수체 층, the p-형 부동태화 층, 및 the p-형 컨택트 층 각각은 30 μm/hr, 40 μm/hr, 50 μm/hr, 55 μm/hr, 60 μm/hr, 70 μm/hr, 80 μm/hr, 및 90-120 μm/hr 증착 속도로 구성된 군 중에서 선택된 증착 속도로 증착되는, 셀을 형성하는 방법.A method of forming a cell, comprising:
heating the substrate comprising gallium and arsenic to a temperature of 550° C. to 900° C. in the process system;
exposing the substrate to a deposition gas comprising a gallium precursor gas and arsine;
depositing an n-type contact layer comprising gallium and arsine over a substrate, wherein the n-type contact layer has a thickness of 100 nm or less;
depositing on the substrate an n-type passivation layer comprising gallium, aluminum, and arsenic, the n-type passivation layer having a thickness of 100 nm or less;
depositing an n-type absorber layer comprising gallium and arsenic over the substrate, the n-type emitter layer having a thickness of 3000 nm or less;
depositing over the substrate a p-type passivation layer comprising gallium, aluminum and arsenic, the p-type passivation layer having a thickness of 300 nm or less, and
depositing over a substrate a p-type contact layer comprising gallium and arsenic, the p-type contact layer having a thickness of 100 nm or less;
The n-type contact layer, the n-type passivation layer, the n-type absorber layer, the p-type passivation layer, and the p-type contact layer are 30 μm/hr, 40 μm/hr, 50 μm, respectively. A method of forming a cell, wherein the cell is deposited at a deposition rate selected from the group consisting of /hr, 55 μm/hr, 60 μm/hr, 70 μm/hr, 80 μm/hr, and 90-120 μm/hr deposition rate.
30 μm/hr, 40 μm/hr, 50 μm/hr, 55 μm/hr, 60 μm/hr, 70 μm/hr, 80 μm/hr, 및 90-120 μm/hr 증착 속도로 구성된 군 중에서 선택된 증착 속도로 알루미늄 및 비소를 포함하는 희생 층을 기판 위에 증착하는 단계 - 상기 희생 층은 20 nm 이하의 두께를 가짐 - ,
n-형 컨택트 층을 희생 층 위에 증착하는 단계,
n-형 부동태화 층을 n-형 컨택트 층 위에 증착하는 단계,
n-형 흡수체 층을 n-형 부동태화 층 위에 증착하는 단계,
p-형 부동태화 층을 p-형 흡수체 층 위에 증착하는 단계, 및
p-형 컨택트 층을 p-형 부동태화 층 위에 증착하는 단계를 더 포함하는, 셀을 형성하는 방법. 25. The method of claim 24,
Deposition selected from the group consisting of 30 μm/hr, 40 μm/hr, 50 μm/hr, 55 μm/hr, 60 μm/hr, 70 μm/hr, 80 μm/hr, and 90-120 μm/hr deposition rates. depositing over the substrate a sacrificial layer comprising aluminum and arsenic at a rate, the sacrificial layer having a thickness of 20 nm or less;
depositing an n-type contact layer over the sacrificial layer;
depositing an n-type passivation layer over the n-type contact layer;
depositing an n-type absorber layer over the n-type passivation layer;
depositing a p-type passivation layer over the p-type absorber layer, and
and depositing a p-type contact layer over the p-type passivation layer.
30 μm/hr 증착 속도, a 40 μm/hr 증착 속도, a 50 μm/hr 증착 속도, a 55 μm/hr 증착 속도, 및 a 60 μm/hr 증착 속도 이상으로 구성된 군 중에서 선택된 증착 속도로 갈륨 및 비소를 포함하는 버퍼 층을 기판 상에 증착하는 단계 - 상기 버퍼 층은 300 nm 미만의 두께를 가짐 - , 및
희생 층을 버퍼 층 위에 증착하는 단계
를 더 포함하는, 셀을 형성하는 방법. 27. The method of claim 26,
gallium and at a deposition rate selected from the group consisting of a 30 μm/hr deposition rate, a 40 μm/hr deposition rate, a 50 μm/hr deposition rate, a 55 μm/hr deposition rate, and a 60 μm/hr deposition rate or higher. depositing on the substrate a buffer layer comprising arsenic, the buffer layer having a thickness of less than 300 nm; and
depositing a sacrificial layer over the buffer layer;
Further comprising, a method of forming a cell.
30 μm/hr, 40 μm/hr, 50 μm/hr, 55 μm/hr, 60 μm/hr, 70 μm/hr, 80 μm/hr, 및 90-120 μm/hr 증착 속도로 구성된 군 중에서 선택된 증착 속도로 알루미늄 및 비소를 포함하는 희생 층을 기판 위에 증착하는 단계 - 상기 희생 층은 20 nm 이하의 두께를 가짐 - 를 더 포함하는, 셀을 형성하는 방법. 25. The method of claim 24,
Deposition selected from the group consisting of 30 μm/hr, 40 μm/hr, 50 μm/hr, 55 μm/hr, 60 μm/hr, 70 μm/hr, 80 μm/hr, and 90-120 μm/hr deposition rates. and depositing over the substrate a sacrificial layer comprising aluminum and arsenic at a rate, the sacrificial layer having a thickness of 20 nm or less.
30 μm/hr, 40 μm/hr, 50 μm/hr, 55 μm/hr, 60 μm/hr, 70 μm/hr, 80 μm/hr, 및 90-120 μm/hr 증착 속도로 구성된 군 중에서 선택된 증착 속도로 갈륨 및 비소를 포함하는 버퍼 층을 기판 상에 증착하는 단계 - 상기 버퍼 층은 300 nm 미만의 두께를 가짐 - , 및
희생 층을 버퍼 층 위에 증착하는 단계를 더 포함하는, 셀을 형성하는 방법. 29. The method of claim 28,
Deposition selected from the group consisting of 30 μm/hr, 40 μm/hr, 50 μm/hr, 55 μm/hr, 60 μm/hr, 70 μm/hr, 80 μm/hr, and 90-120 μm/hr deposition rates. depositing on the substrate a buffer layer comprising gallium and arsenic at a rate, the buffer layer having a thickness of less than 300 nm; and
and depositing a sacrificial layer over the buffer layer.
상기 기판을 450 Torr 이하의 전압력에 노출시키는 단계, 또는
상기 기판을 적어도 780 Torr의 전압력에 노출시키는 단계를 더 포함하는, 셀을 형성하는 방법.25. The method of claim 24, wherein exposing the substrate to a deposition gas comprises:
exposing the substrate to a voltage force of 450 Torr or less, or
and exposing the substrate to a voltage force of at least 780 Torr.
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