NL8602357A - APPARATUS AND METHOD FOR THE CHEMICAL VAPOR DISPOSAL USING AN AXIAL SYMMETRICAL GAS FLOW. - Google Patents

Description

~y·' k.0. 34015 1~ y · k.0. 34015 1

Inrichting en werkwijze voor het .chemisch uit damp neerslaan met gebruik van een axiaal symmetrische gasstroming.Apparatus and method for chemical vapor deposition using an axially symmetrical gas flow.

De onderhavige uitvinding heeft in het algemeen, betrekking op het chemisch uit damp neerslaan van materiaal op een substraat, en meer in het bijzonder op het gebruik van een axiaal symmetrische gasstroming voor het verbeteren van de neerslag op een substraat materiaal gedragen 5 door het gas. ^ »The present invention generally relates to the chemical vapor deposition of material on a substrate, and more particularly to the use of an axially symmetric gas flow for improving the deposition on a substrate material carried by the gas. ^ »

Het is in de betreffende stand van de techniek van het chemisch neerslaan van een materiaal op een substraat bekend om in een steunor-gaan in een gesloten houder te voorzien, waarbij het steunorgaan typisch een veelheid van substraten draagt. Een draaggas dat de gasvormi-10 ge toestand van de atomen draagt die neergeslagen moeten worden op het substraat, wordt ingebracht in de houder in de nabijheid van het steunorgaan. De gasstroming bepaald door de geometrie van de houder en het steunorgaan wordt in het algemeen beperkt om evenwijdig aan de substraten te stromen. Door een combinatie van transport en chemische reactie 15 hechten de atomen van de neerslagmaterialen bij hoge temperatuur aan de substraatoppervlakken en vormen de gewenste neerslaglaag. Deze neer-slagtechniek bleek in het verleden bevredigend te zijn, maar omdat grotere volumina materiaal vereist worden en materialen met aanzienlijke ! kwaliteit noodzakelijk zijn, zijn de grenzen van deze techniek bereikt.It is known in the prior art of chemical deposition of a material on a substrate to provide a support member in a closed container, the support member typically carrying a plurality of substrates. A carrier gas carrying the gaseous state of the atoms to be deposited on the substrate is introduced into the container in the vicinity of the support member. The gas flow determined by the geometry of the container and the support member is generally limited to flow parallel to the substrates. By a combination of transport and chemical reaction, the atoms of the deposition materials adhere to the substrate surfaces at high temperature and form the desired deposition layer. This deposition technique has proven to be satisfactory in the past, but because larger volumes of material are required and materials with significant! quality are necessary, the limits of this technique have been reached.

20 De neerslagtechniek heeft vier problemen. Het eerste probleem is dat wanneer het gas over de oppervlakken van de substraten en het steunorgaan stroomt, neerslag van het materiaal op het oppervlak de concentratie van de neerslagmaterialen In het draaggas verandert. Dientengevolge wordt in de lengte van het steunorgaan, en in feite de lengte van elk 25 substraat, een verschillende groei-omvang van de laag materiaal aangetroffen. Een tweede probleem is dat wanneer het neerslagmateriaal uitgeput is in het neerslaggebied nieuw neerslagmateriaal over verhoudingsgewijs aanzienlijke afstanden in de grote reactiehouders gebruikt voor het neerslaan, getransporteerd moet worden. Deze met transport ge-30 stuurde neerslag beperkt de omvang waarmee neerslag plaats kan vinden, en hangt daarom samen met de vervaardigingskosten van de materialen zoals bij de epitaxiale werkwijze. Een derde probleem wordt in het algemeen aangeduid als autodoteren. Bij de werkwijze van het autodoteren kunnen verontreinigingen zijnde atomen uit het aanzienlijk gedoteerde 35 substraat losgemaakt worden van het substraatoppervlak en kunnen opgenomen worden via de gasfase in de minder aanzienlijk gedoteerde laag van het materiaal die neergeslagen wordt. In de betreffende stand der -------dd 8602357 i 'i 2 techniek moeten bijzondere stappen genomen worden om autodoteren te beperken, zoals het neerslaan van een extra bekleding op de achterkant van het substraat. Een laatste probleem is verontreiniging van deelt-jesvormend materiaal. Bij het groter worden van de kamers voor het che-5 misch neerslaan uit damp, is het wandoppervlak van de kamer toegenomen. Ongewenste neerslag die op deze wanden ontstaat is een bron voor deeltjes vormend materiaal dat onbedoeld opgenomen kan worden in het neer-slagmateriaal.20 The precipitation technique has four problems. The first problem is that as the gas flows over the surfaces of the substrates and the support member, deposition of the material on the surface changes the concentration of the deposition materials in the carrier gas. As a result, a different growth size of the layer of material is found in the length of the support member, and in fact the length of each substrate. A second problem is that when the precipitate material is exhausted in the precipitate region, new precipitate material must be transported over relatively significant distances in the large reaction vessels used for the precipitation. This transport-controlled deposition limits the extent to which deposition can take place, and is therefore related to the manufacturing cost of the materials as in the epitaxial process. A third problem is commonly referred to as autodoping. In the autodoping process, impurities being atoms from the substantially doped substrate can be detached from the substrate surface and can be incorporated through the gas phase into the less significantly doped layer of the material that is deposited. In the relevant state of the art ------- dd 8602357 i 'i 2 technique, special steps must be taken to limit autodoping, such as depositing an extra coating on the back of the substrate. A final problem is contamination of particle-forming material. As the chambers for chemical vapor deposition increase, the wall area of the chamber increases. Undesired deposition that forms on these walls is a source of particulate material that can be inadvertently incorporated into the deposition material.

Daarom bestaat er behoefte aan een techniek voor het uit damp 10 neerslaan, waarbij de groei-omvang van het neergeslagen materiaal op een substraat zeer gelijkmatig is over het gehele oppervlak van het substraat, en waarbij de groei-omvang van het neergeslagen materiaal Vergroot kan worden,'waarbij het autodoteren van het neergeslagen mate-.riaal voorkomen kan worden zonder verdere processtappen, en waarbij 15 deeltjesvormige verontreiniging beperkt kan worden.Therefore, there is a need for a vapor deposition technique in which the growth size of the deposited material on a substrate is very uniform over the entire surface of the substrate, and the growth size of the deposited material can be increased in which the autodoping of the deposited material can be prevented without further process steps, and in which particulate contamination can be limited.

Het is daarom een doeleinde van de onderhavige uitvinding om in een werkwijze en inrichting te voorzien voor het verbeterd chemisch uit damp neerslaan van een materiaal op een substraat.It is therefore an object of the present invention to provide a method and apparatus for improving the chemical vapor deposition of a material on a substrate.

Het is een verder doeleinde van de onderhavige uitvinding om in 20 een werkwijze en inrichting te voorzien voor het voorzien in verbeterde chemische neerslag uit damp van materialen, waarbij de concentratie van de neerslagmaterialen in het draaggas in hoofdzaak gelijkblijvend is over het gehele oppervlak van het substraat.It is a further object of the present invention to provide a method and apparatus for providing improved chemical vapor deposition of materials, wherein the concentration of the deposition materials in the carrier gas is substantially constant over the entire surface of the substrate .

Het is bovendien een ander doeleinde van de onderhavige uitvinding' 25 om in de chemische dampneerslag van een materiaal te voorzien op een substraat waarbij het substraat en de stroming van het draaggas axiale symmetrie hebben.Moreover, it is another object of the present invention to provide the chemical vapor deposition of a material on a substrate wherein the substrate and the carrier gas flow have axial symmetry.

Het is bovendien een ander doeleinde van de onderhavige uitvinding om in chemische neerslag uit damp te voorzien van een materiaal op " 30 een substraat met gebruik van stagnatiepuntstroming van het draaggas.Moreover, it is another object of the present invention to provide in vapor chemical deposition a material on a substrate using stagnation point flow of the carrier gas.

Het is bovendien een verder doeleinde van de onderhavige uitvinding om in een gelijkmatige stroming van damp te voorzien direct naar een substraat voor het chemisch uit damp neerslaan van materialen gedragen door de damp.Moreover, it is a further object of the present invention to provide a uniform flow of vapor directly to a substrate for the chemical vapor deposition of materials carried by the vapor.

35 Het is bovendien een ander doeleinde van de onderhavige uitvinding om in een groeireactiekamer met chemisch neerslaan uit damp in een gelijkmatige axiale symmetrische stroming van gas te voorzien naar een cirkelvormig substraat door een veelheid van openingen waardoor het draaggas met het neerslagmateriaal kan gaan.Moreover, it is another object of the present invention to gas in a growth reaction chamber with chemical vapor deposition in a uniform axial symmetrical flow to a circular substrate through a plurality of openings through which the carrier gas with the precipitate material may pass.

40 Het is bovendien een verder doeleinde van de onderhavige uitvin- 8602357 is· 3 ding om *in gelijkmatige groeisnelheden van materiaal in een reactieka-* - mer voor chemische·damp *te voorzien door het opbrengen van een axiaal symmetrische gasstroming op een substraat en door het draaien van het substraat· 5 Het is bovendien een ander doeleinde van de onderhavige uitvin ding om in een reactiekamer voor het chemisch uit damp neerslaan te voorzien voor het gelijkmatig verwijderen van de gasvormige producten na neerslag.In addition, it is a further object of the present invention 8602357 to provide uniform growth rates of material in a chemical vapor reaction chamber by applying an axially symmetric gas flow to a substrate and in addition, by rotating the substrate. It is another object of the present invention to provide a chemical vapor deposition reaction chamber for uniform removal of the gaseous products after precipitation.

Het is bovendien een verder doeleinde van de onderhavige uitvin-10 ding om in een reactiekamer voor het chemisch uit damp neerslaan in een passende techniek te voorzien voor het sturen van de omvang van neerslaan van het neerslagmateriaal op een substraat.Moreover, it is a further object of the present invention to provide an appropriate vapor deposition reaction chamber in an appropriate technique for controlling the amount of precipitation of the precipitate material on a substrate.

Bovengenoemde en andere doeleinden worden volgens de onderhavige uitvinding verwezenlijkt door een reactiekamer voor chemische damp 15 waarbij een gas, ingebracht op een bepaalde afstand van een cirkelvormig substraat, een eerste gelijkmatige snelheid heeft naar het substraat. Wanneer het gas het substraat nadert, wordt het gas opnieuw radiaal naar buiten in een axiaal symmetrische stroom gestuurd. Het gas wordt uit de kamer onttrokken door een veelheid van openingen, door een 20 reeks schotten, of door andere middelen die in het algemeen de axiale symmetrie van de gasstroming behouden. Het cirkelvormige substraat kan gedraaid worden om in toenemend gelijkmatig zijn van de neerslag te voorzien door het vereffenen van onregelmatigheden in de gasstroming.The above and other objects are accomplished according to the present invention by a chemical vapor reaction chamber 15 wherein a gas introduced at a certain distance from a circular substrate has a first uniform velocity to the substrate. When the gas approaches the substrate, the gas is sent radially back out in an axially symmetrical flow. The gas is withdrawn from the chamber through a plurality of openings, through a series of baffles, or by other means that generally maintain the axial symmetry of the gas flow. The circular substrate can be rotated to provide increasing uniformity of the precipitate by smoothing irregularities in the gas flow.

De afstand van het substraat naar de inrichting die het gas inbrengt 25 kan gevarieerd worden. Bovendien beperkt de axiale symmetrie van de gasstroming het autodoteren van het neergeslagen materiaal. De radiale stroming van gas en het kleine wandoppervlak van de neerslagkamer gaan samen om verontreiniging met deeltjesvormig materiaal op de groeiende laag te beperken.The distance from the substrate to the gas introducing device can be varied. In addition, the axial symmetry of the gas flow limits autodoping of the deposited material. The radial flow of gas and the small wall area of the precipitation chamber go together to limit contamination with particulate matter on the growing layer.

30 Deze en andere kenmerken van de uitvinding zullen beter begrepen worden bij het lezen van onderstaande beschrijving aan de hand van de bijgaande tekeningen, waarin: figuur la, figuur 1b en figuur lc schematische aanzichten zijn die de stroming van het gas tonen dat het neerslagmateriaal bevat over sub-35 straten volgens typische uitvoeringen volgens de stand der techniek, figuur 2 een schematisch diagram is, waarbij de gasstroming eerst gelijkmatig gericht is naar een cirkelvormig substraat volgens de onderhavige uitvinding, figuur 3 een dwarsdoorsnedediagram is van de stroming van gas die 40 het neerslagmateriaal draagt naar het substraat volgens de onderhavige * 8602357 « ‘5 4 uitvinding, figuur 4 een schematisch diagram is van een inrichting voor het voorzien in de eerste omstandigheden voor de stroming van gas in figuur 3, 5 figuur 5a een bovenaanzicht in dwarsdoorsnede is van de inrich ting, dat de stand van de schotten toont voor het handhaven van axiale symmetrie van de stroming van gas volgens de onderhavige uitvinding, en figuur 5b een horizontaal aanzicht in dwarsdoorsnede is van een 10 deel van de inrichting, dat de stand van de schotten uit figuur 5a toont ten opzichte van het halfgeleidersubstraat voor het voorzien in een gelijkmatige gasstroming.These and other features of the invention will be better understood upon reading the description below with reference to the accompanying drawings, in which: Figure 1a, Figure 1b and Figure 1c are schematic views showing the flow of the gas containing the precipitate material across sub-35 streets according to typical prior art embodiments, Figure 2 is a schematic diagram with the gas flow first directed uniformly towards a circular substrate according to the present invention, Figure 3 is a cross-sectional diagram of the gas flow flowing through the precipitate material carries to the substrate according to the present invention, Figure 4 is a schematic diagram of an apparatus for providing the initial gas flow conditions in Figure 3, Figure 5a is a cross-sectional plan view of the device showing the position of the baffles for maintaining axial symmetry of the stream gas ing according to the present invention, and Fig. 5b is a horizontal cross-sectional view of a portion of the device showing the position of the baffles of Fig. 5a with respect to the semiconductor substrate to provide a uniform gas flow.

In figuur la is afgeheeld hoe een veelheid van substraatmaterialen 10 aangebracht is op steunorgaanmateriaal 15. Een gasvormige stof 11 15 gaat door het substraatmateriaal en slaat bepaalde bestanddelen van de damp op het substraat neer. Figuur lb toont een geometrie van het steunorgaan waarbij een veelheid van oppervlakken 13 elk een veelheid van substraten 10 kan dragen voor het blootstellen aan gas 11 dat over de oppervlakken stroomt. Figuur lc toont een geometrie waarbij een 20 steunorgaan 15 een veelheid van substraten 10 draagt. Het gas dat het neerslagmateriaal draagt wordt ingebracht door een opening 14 in het midden van het steunorgaan.Figure 1a shows how a plurality of substrate materials 10 are applied to support member material 15. A gaseous substance 11 passes through the substrate material and deposits certain components of the vapor on the substrate. Figure 1b shows a geometry of the support member wherein a plurality of surfaces 13 can each carry a plurality of substrates 10 for exposure to gas 11 flowing over the surfaces. Figure 1c shows a geometry in which a support member 15 carries a plurality of substrates 10. The gas carrying the precipitate material is introduced through an opening 14 in the center of the support member.

Vervolgens verwijzend naar figuur 2 toont een schematisch diagram van de onderhavige uitvinding dat dat gas 11, dat het dampneerslagmate-25 riaal of materialen draagt, gestuurd wordt op een in hoofdzaak cirkelvormig substraat 10 gedragen door een steunorgaan 15. Het gas stroomt eerst naar het oppervlak, en vervolgens in een radiaal buitenwaartse richting, weg van de hartlijn van de combinatie steunorgaan-substraat.Referring next to Figure 2, a schematic diagram of the present invention shows that that gas 11, which carries the vapor deposition material or materials, is sent on a substantially circular substrate 10 supported by a support member 15. The gas first flows to the surface , and then in a radially outward direction away from the centerline of the combination support-substrate substrate.

In figuur 3 is een dwarsdoorsnede-aanzicht afgebeeld in een vlak 30 bevattende de symmetriehartlijn van de stroming van het gas 11 wanneer dit het substraat 10 nadert. Het gas 11 heeft eerst een in hoofdzaak gelijkmatige snelheid loodrecht op het gehele oppervlak van substraat 10 gericht. Het massieve substraat doet, wanneer het gas 11 het substraat nadert, de snelheidsvector evenwijdig aan het oppervlak van het 35 substraat 20 worden en weg van de symmetriehartlijn stromen. Op een punt 21 op de symmetriehartlijn, in het algemeen aangegeven als stagna-tiepunt bestaat er theoretisch geen gasstroming. De axiaal symmetrische gasstroming die ontstaat uit de gelijkmatige gasstroming naar een oppervlak wordt in het algemeen aangeduid als stagnatiepuntstroming.In Figure 3, a cross-sectional view is depicted in a plane 30 containing the axis of symmetry of the flow of the gas 11 as it approaches the substrate 10. The gas 11 first has a substantially uniform velocity perpendicular to the entire surface of the substrate 10. The solid substrate, as the gas 11 approaches the substrate, causes the velocity vector to become parallel to the surface of the substrate 20 and flow away from the axis of symmetry. At a point 21 on the axis of symmetry, generally indicated as a stagnation point, there is theoretically no gas flow. The axially symmetrical gas flow resulting from the uniform gas flow to a surface is generally referred to as stagnation point flow.

40 In figuur 4 is een uitvoering van de feitelijke inrichting afge- 86 Ö 2 35 7 5 5 -* beeld voor het voorzien in de beginomstandigheden van een gas met een snelheidsvector met gelijkmatige omvang gericht naar het substraat. Van een oppervlak 71» hetzij een oppervlak van een omhulling of een of twee in hoofdzaak evenwijdige platen» wordt het gas 11 ingebracht in het ge-5 bied boven het oppervlak 71. Het gas 11 wordt door de openingen 74 in het oppervlak 71 gedreven naar het halfgeleidersubstraat 10. Bijgevolg is de beginvector van de snelheid naar het substraat gericht. Vanwege de verhoudingsgewijs kleine afmeting van de openingen 74, zal de omvang van de gassnelheid in het algemeen over alle openingen 74 gelijkmatig 10 zijn wanneer het gas door het vlak van substraat 10 gaat. Om de effecten van enige korrelvorming te beperken die kan ontstaan door het gebruik van discrete openingen, en om enige onregelmatigheden in de verdeling van het gas te vereffenen, kan het substraat 10 gedraaid worden gedurende de periode van gasstroming. Het is gebleken dat een in het 15 algemeen gelijkmatige stroming verwezenlijkt kan worden indien de openingen 74 aangebracht zijn bij de toppen van gelijkzijdige driehoeken en gelijkmatig verdeeld zijn over het gebied van oppervlkak 71, ongeveer met dezelfde afmeting als substraat 10 en axiaal symmetrisch ten opzichte daarvan.In Figure 4, an embodiment of the actual device is shown for providing the initial conditions of a gas with a velocity vector of uniform magnitude directed to the substrate. From a surface 71, either a casing surface or one or two substantially parallel plates, the gas 11 is introduced into the region above the surface 71. The gas 11 is driven through the openings 74 in the surface 71 to the semiconductor substrate 10. Consequently, the velocity start vector is directed towards the substrate. Because of the relatively small size of the apertures 74, the magnitude of the gas velocity will generally be uniform across all apertures 74 as the gas passes through the plane of substrate 10. In order to limit the effects of any grain formation that can arise from the use of discrete openings, and to compensate for any irregularities in the distribution of the gas, the substrate 10 can be rotated during the period of gas flow. It has been found that generally smooth flow can be achieved if the apertures 74 are provided at the tips of equilateral triangles and are evenly distributed over the area of surface poop 71 approximately the same size as substrate 10 and axially symmetrical thereof .

20 In figuur 5a is een bovenaanzicht van de werkwijze voor het ver wijderen van het gas uit de kamer afgebeeld zonder het veranderen van de axiale symmetrie in de nabijheid van het substraat 10. Bij een uitvoering is een veelheid van verhoudingsgewijs grote openingen 53 in hoofdzaak op gelijke afstand ten opzichte van de symmetriehartlijn van 25 de gasstroming aangebracht en het gas wordt daardoor verwijderd. Deze uitvoering kan echter zonder verdere constructie de oorzaak zijn van een grote structuuromvang in de gasstroming in de nabijheid van het substraat 10. Om deze structuur te beperken kunnen schotten 51 en 52 geplaatst worden tussen het substraat en de openingen 53. Deze con-30 structie veroorzaakt, door het opnieuw sturen van de stroom gas, een vereffenen en verbetert daardoor de axiale symmetrie van de gasstroming. Het zal duidelijk zijn dat indien een veelheid van openingen 53 die zich uitstrekt om het halfgeleidersubstraat gebruikt kan worden, en indien het aantal van deze openingen voldoende groot is, het feitelijk 35 afwijken van de axiale symmetrie in de nabijheid van het substraat 10 beperkt kan worden zelfs zonder schotten 51 en 52. Figuur 5b is in hoofdzaak een horizontaal gedeeltelijk dwarsdoorsnede-aanzicht dat het verband van schotten 51 en 52 en openingen 53 toont ten opzichte van substraat 10 en steunorgaan 15.Figure 5a shows a top view of the method of removing the gas from the chamber without changing the axial symmetry in the vicinity of the substrate 10. In one embodiment, a plurality of relatively large openings 53 are substantially equidistant from the axis of symmetry of the gas flow and the gas is thereby removed. However, this design can, without further construction, cause a large structure size in the gas flow in the vicinity of the substrate 10. To limit this structure, partitions 51 and 52 can be placed between the substrate and the openings 53. This construction causes, by resetting the flow of gas, a smoothing and thereby improves the axial symmetry of the gas flow. It will be understood that if a plurality of apertures 53 extending around the semiconductor substrate can be used, and if the number of these apertures is sufficiently large, the actual deviation from the axial symmetry in the vicinity of the substrate 10 can be limited even without baffles 51 and 52. Figure 5b is essentially a horizontal partial cross-sectional view showing the relationship of baffles 51 and 52 and openings 53 with respect to substrate 10 and support member 15.

40 Het chemisch uit damp neerslaan van materiaal op het halfgeleider- 8602357 4 6 substraat is het resultaat van een gasstroming over het oppervlak van het halfgeleidersubstraat 10, waarbij de gasstroming in het algemeen gedwongen wordt om axiale symmetrie te hebben. Deze stroomuitvoering is in het algemeen bekend als stagnatiepuntstroming. De dichtheid van 5 neerslagmateriaal gedragen door het gas en neergeslagen op het substraat is in het algemeen onder deze omstandigheden gelijkmatig over het gehele oppervlak. Dit resultaat is bekend uit de studie van deze stroomuitvoering bij andere toepassingen, en deze resultaten zijn bevestigd door computer gesimuleerde studies uitgevoerd door de uitvin-10 ders onder omstandigheden bepaald door de parameters van de neerslagre-actor. In wezen kan, vanwege het uitzettende gebied aanwezig uitgaande van de symmetriehartlijn, gas dat de oorspronkelijke dichtheid van neerslagmaterialen bevat, in aanraking komen met het oppervlak als resultaat van zowel convectie als diffusieverschijnselen. Bovendien is 15 het uit studies op ander fysisch gebied bekend, en bevestigd door computer gesimuleerde studies, dat het temperatuurprofiel van het botsende gas in hoofdzaak radiaal gelijkmatig is. Dat wil zeggen de isotermen over het substraat bevinden zich op een gelijkblijvende afstand van het substraatoppervlak. Dienovereenkomstig zal voor chemische reacties die 20 plaats vinden in het gas, de molfractie van gasbestanddelen in hoofdzaak radiaal gelijkmatig zijn op een bepaalde afstand van het sub-s traato ppervlak.The chemical vapor deposition of material on the semiconductor substrate is the result of a gas flow over the surface of the semiconductor substrate 10, generally forcing the gas flow to have axial symmetry. This flow embodiment is generally known as stagnation point flow. The density of precipitate material carried by the gas and deposited on the substrate is generally uniform over the entire surface under these conditions. This result is known from the study of this current performance in other applications, and these results have been confirmed by computer simulated studies conducted by the inventors under conditions determined by the parameters of the precipitation reactor. In essence, because of the expanding region present from the axis of symmetry, gas containing the original density of precipitant materials may come into contact with the surface as a result of both convection and diffusion phenomena. In addition, it has been known from studies in other physical fields, and confirmed by computer simulated studies, that the temperature profile of the impacting gas is substantially radially uniform. That is, the isotherms over the substrate are an equal distance from the substrate surface. Accordingly, for chemical reactions that take place in the gas, the mole fraction of gas components will be substantially radially uniform at some distance from the substrate surface.

Omdat het als praktisch feit noodzakelijk is om het gas door een reeks openingen in te brengen om de vereiste uitgangsomstandigheden te 25 verwezenlijken, en vanwege de moeilijkheid van het nauwkeurig centreren van het cirkelvorraige halfgeleidersubstraat ten opzichte van de binnentredende en uittredende damp, kan het substraat gedraaid worden om de niet gelijkmatige structuur in het draaggas te beperken zoals gezien door het substraat.Since, as a practical fact, it is necessary to introduce the gas through a series of openings to achieve the required starting conditions, and because of the difficulty of accurately centering the circular semiconductor substrate with respect to the entering and leaving vapor, the substrate can be rotated to limit the non-uniform structure in the carrier gas as seen through the substrate.

30 Hoewel de bespreking gericht is op de bijzondere gasstroming ten opzichte van het substraat, zal het duidelijk zijn dat bepaalde andere eigenschappen belangrijk zijn. Bijvoorbeeld zal, indien het substraat verwarmd moet worden, en in het bijzonder indien het substraat verwarmd moet worden door optische straling, de inrichting die de openingen be-35 vat waardoor het gas ingebracht wordt, in het algemeen vervaardigd zijn van een passend transparant materiaal, bijvoorbeeld versmolten kwarts. Het zal eveneens duidelijk zijn dat hoewel de inrichting afgebeeld is met het halfgeleidersubstraat in het horizontale vlak met de damp van boven treffend, dat deze oriëntatie gevarieerd kan worden zonder het 40 veranderen van de werking van de voorkeursuitvoering.Although the discussion focuses on the particular gas flow relative to the substrate, it will be clear that certain other properties are important. For example, if the substrate is to be heated, and in particular if the substrate is to be heated by optical radiation, the device containing the openings through which the gas is introduced will generally be made of a suitable transparent material, for example, fused quartz. It will also be appreciated that although the device is shown with the semiconductor substrate in the horizontal plane with the vapor striking from above, this orientation can be varied without changing the operation of the preferred embodiment.

860 2 35 7 7860 2 35 7 7

Een belangrijk kenmerk van de onderhavige uitvinding is het vermogen de afstand te sturen zoals getoond in figuur 4 tussen de inrichting die het gas inbrengt en het substraat. Het vermogen om deze afstand te bepalen voorziet in een belangrijk middel voor het sturen van de groei 5 van de neergeslagen materialen op het substraat 10. De axiaal symmetrische gasstroming (weg van de hartlijn) heeft het belangrijke voordeel van het verminderen van autodoteren door het opwekken van een stroming van gas in een richting ten opzichte van het substraat, die tegenover gesteld is aan de stroming van materialen die het autodoteren voort-10 brengen. Dit effect kan verbeterd worden en autodoteren kan verder beperkt worden door het opbrengen van een spoelgas aan de bodem van het substraat.An important feature of the present invention is the ability to control the distance as shown in Figure 4 between the gas introducing device and the substrate. The ability to determine this distance provides an important means of controlling the growth of the deposited materials on the substrate 10. The axially symmetric gas flow (away from the centerline) has the important advantage of reducing autodoping by generating of a flow of gas in a direction relative to the substrate, which is opposite to the flow of materials producing the autodoping. This effect can be improved and autodoping can be further limited by applying a purge gas to the bottom of the substrate.

De techniek voor het chemisch uit damp neerslaan is in het bijzonder nuttig voor epitaxiale neerslag en bijzonder voor de neerslag van 15 epitaxiaal silicium op een substraat.The vapor deposition technique is particularly useful for epitaxial deposition and especially for depositing epitaxial silicon on a substrate.

Bovenstaande beschrijving is bedoeld om de werking van een voorkeursuitvoering te tonen en is niet bedoeld als beperking voor de omvang van de uitvinding. Vele variaties zullen duidelijk zijn voor degenen bekwaam in de stand der techniek en zullen binnen het bereik en de 20 -gedachte van de onderhavige uitvinding liggen.The above description is intended to demonstrate the operation of a preferred embodiment and is not intended to limit the scope of the invention. Many variations will be apparent to those skilled in the art and will be within the scope and scope of the present invention.

86023578602357

Claims (18)

1. Inrichting voor het chemisch uit damp neerslaan van materialen op een substraat, omvattende: een in hoofdzaak cirkelvormig substraat gekenmerkt door gasstroommiddelen voot het voortbrengen van een gas- 5 stroming met axiale symmetrie over dat cirkelvormige substraat.An apparatus for chemical vapor deposition of materials on a substrate, comprising: a substantially circular substrate characterized by gas flow means for generating a gas flow with axial symmetry over that circular substrate. 2. Inrichting voor het chemisch uit damp neerslaan volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het gasstroommiddel het gas inbrengt met een in hoofdzaak gelijkmatige omvang van de snelheid loodrecht op dat substraat.The chemical vapor deposition device according to claim 1, characterized in that the gas flow means introduces the gas at a substantially uniform velocity perpendicular to said substrate. 3. Inrichting voor het chemisch uit damp neerslaan volgens conclu sie 2, met het kenmerk, dat het gasstroommiddel omvat middelen voor het variëren van een afstand tussen het substraat en een gebied waar het gas naar het substraat gericht is.The chemical vapor deposition device according to claim 2, characterized in that the gas flow means comprises means for varying a distance between the substrate and an area where the gas is directed towards the substrate. 4. Inrichting voor het chemisch uit damp neerslaan van een materi-15 aal volgens conclusie 3, gekenmerkt door middelen voor het draaien van dat substraat.4. Apparatus for chemical vapor deposition of a material according to claim 3, characterized by means for rotating said substrate. 5. Inrichting voor het chemisch uit damp neerslaan volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat het gasstroommiddel een veelheid van ope-ningen omvat voor het ontnemen van het gas zonder het wezenlijk veran- 20 deren van de axi’ale symmetrie.5. A chemical vapor deposition device according to claim 3, characterized in that the gas flow means comprises a plurality of openings for depriving the gas without substantially altering the axial symmetry. 6. Inrichting voor het chemisch uit damp neerslaan volgens conclusie 5, gekenmerkt door een veelheid van schotten tussen het substraat en de uitneemopeningen.A chemical vapor deposition device according to claim 5, characterized by a plurality of partitions between the substrate and the take-out openings. 7. Inrichting voor het chemisch uit damp neerslaan volgens conclu-25 sie 1, gekenmerkt door middelen voor het beperken van het autodoteren van het substraat.7. A chemical vapor deposition device according to claim 1, characterized by means for limiting the autodoping of the substrate. 8. Inrichting voor het chemisch uit damp neerslaan volgens conclusie 7, met het kenmerk, dat het gasstroommiddel middelen omvat voor het handhaven van een stagnatiepuntstroming van dat gas.The chemical vapor deposition device according to claim 7, characterized in that the gas flow means comprises means for maintaining a stagnation point flow of said gas. 9. Inrichting voor het chemisch uit damp neerslaan van materiaal volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de gasstroom middelen omvatten inrichtingen voor het sturen van een stroom gas die het neerslagma-teriaal loodrecht op het cirkelvormige substraat draagt.The material for chemical vapor deposition of material according to claim 1, characterized in that the gas flow comprises means for controlling a flow of gas carrying the precipitation material perpendicular to the circular substrate. 10. Inrichting voor het chemisch uit damp neerslaan volgens con-35 clusie 9, met het kenmerk, dat een afstand tussen de inrichting en het substraat gevarieerd kan worden.10. Device for chemical vapor deposition according to claim 9, characterized in that a distance between the device and the substrate can be varied. 11. Inrichting voor het chemisch uit damp neerslaan volgens conclusie 9, met het kenmerk, dat het substraat gedraaid kan worden.11. Chemical vapor deposition device according to claim 9, characterized in that the substrate can be rotated. 12. Inrichting voor het chemisch uit damp neerslaan volgens con-40 clusie 9, met het kenmerk, dat de inrichting voor epitaxiale neerslag 8802357 gebruikt wordt.12. The chemical vapor deposition device according to claim 9, characterized in that the epitaxial deposition device 8802357 is used. 13. Inrichting voor het chemisch uit damp neerslaan volgens conclusie 12, met het kenmerk, dat de inrichting gebruikt wordt voor de neerslag van epitaxiaal silicium op dat substraat.A chemical vapor deposition device according to claim 12, characterized in that the device is used for depositing epitaxial silicon on said substrate. 14. Inrichting voor het chemisch uit damp neerslaan volgens con clusie 9, gekenmerkt door Inrichtingen voor het inbrengen van een spoelgas op een achterzijde van het substraat.A chemical vapor deposition device according to claim 9, characterized by devices for introducing a purge gas to a back side of the substrate. 15. Werkwijze voor het chemisch uit damp neerslaan van materiaal op een substraat met een inrichting volgens een van de voorgaande conr 10 dusies, gekenmerkt door het opbrengen van dat gas omvattende neerslag-materialen op het substraat, waarbij het substraat en de stroming van gas een in hoofdzaak axiale symmetrie hebben.15. A method of chemical vapor deposition of material on a substrate with an apparatus according to any one of the preceding claims, characterized by applying said gas comprising precipitating materials to the substrate, the substrate and the flow of gas having a have substantially axial symmetry. 16. Werkwijze voor het chemisch uit damp neerslaan volgens conclusie 15, gekenmerkt door de stap van het sturen van de snelheid van de 15 neerslag door het variëren van een afstand tussen het substraat en de inrichting die dat gas opbrengt.16. A chemical vapor deposition method according to claim 15, characterized by the step of controlling the rate of the deposition by varying a distance between the substrate and the device applying that gas. 17. Werkwijze voor het neerslaan van een materiaal volgens conclusie 15, gekenmerkt door de stap van het draaien van dat substraat.A method of depositing a material according to claim 15, characterized by the step of rotating said substrate. 18. Werkwijze voor het neerslaan van materiaal volgens conclusie 20 15, gekenmerkt door de stap van het handhaven van een stagnatiepunt- stroming van dat gas. ********** 8602357A method of depositing material according to claim 20, characterized by the step of maintaining a stagnant flow of said gas. ********** 8602357