Устройство для осаждения слоев из газовой фазы

ОП ИСАНИЕ 9 о 5 з 42ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Со 1 оз СоветскихСоциалистическихРеспублик(51) М, Кл. С 30 В 25/4 Государственный комитет по делам изобретений и открытий(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОСАЖДЕНИЯ СЛОЕВ ИЗ ГАЗОВОЙ ФАЗЫ1 О 15 Изобретение относится к технологическому оборудованию полупроводникового производства и может быть использовано для получения на подложках слоев полупроводниковых или диэлектрических материалов с заданными свойствами методами осаждения слоев из газовой фазы при пониженном давлении. Известно устройство для осаждения слоев из газовой фазы, которое содержит горизонтальную трубчатую камеру осаждения, размещенный снаружи индукционный нагреватель и установленный внутри камеры на горизонтальной опоре подложкодержатель в виде пакета параллельных графитовых дисков для размещения подложек, разделенных вкладышами и стянутых молибденовыми шпильками, Устройство ввода газов выполнено в виде трубок с отверстиями, расположенных в нижней части камеры осаждения, а устройство вывода газов выполнено в виде пат 2лрубков, размещенных в верхней частис обеих сторон камеры осаждения 111 .Недостатками устройства являютсяотсутствие равномерной подачи газовк отдельным цастям каждом подложки,что снижает качество осаждаемых слоев (равномерность на подложке), наличие сложной системы уплотнений ка.меры осаждения и нестационарного йодложкодержателя (его необходимо выдвигать для загрузки подложек), цто "снижает надежность работы устройства, Указанные недостатки являютсяприциной повышенных эксплуатационныхрасходов,Наиболее близким к предлагаемомуявляется устройство, содержащее кварцевую камеру осаждения с отверстиямина боковой поверхности, имеющую расположенный внутри подложкодержательв виде пакета параллельных графитовых дисков для размещения подложек,установленную коаксиально с ней камеру подвода газов, камеру вывода продуктов реакции и индукционный нагреватель 121 .Недостатком известного устройства является наличие горячей стенки камеры, которое ограницивает ее применение при высоких температурах,Гтак как требует уникальных труб из карбида кремния или поликристаллического кремния, а образующийся на поверхности горячей трубы осадок иэ продуктов реакции является источником дефектов осаждаемого слоя на .подложках, что не позволяет надежно получать высококачественные слои и повышает затраты на регулярные чистки камеры. Кроме того, в устройстве не обеспечен равномерный подвод газов к подложкам со всех сторон, что снижает выход годных изделий, отсутствует воэможность отдельного вводав реакционную зону агрессивных компонентов газовой смеси, что снижаетнадежность работы устройства при применении коррозионно активных газов(например, ЯС 1, ЯН,1 С 1 и т. д.) .Недостатки известного устройства снижают его надежность и говышают затраты на его эксплуатацию и обслуживание.Цель изобретения - повышение надежности устройства и снижение эксплуатационных затрат,Укаэанная цель достигается тем,цто в устройстве, содержащем кварцевую камеру осаждения с отверстиями,на боковой поверхности, имеющую расположенный внутри подложкодержательв виде пакета параллельных графитовых 15 20 35 дисков для размещения подложек, установленную коаксиально с ней камеру подвода газов, камеру вывода продуктов реакции и индукционный нагреватель, камера осаждения установлена вертикально, снабжена в верхней части аксиальным патрубком ввода агрес 45 сивных компонентов газовой смеси и имеет стенки с отверстиями по всей поверхности, а индукционный нагреватель установлен в камере подвода газов, которая снабжена газораспределительным вводом.При этом отношение диаметра дисков 11 к диаметру" подложек Р, находится в пределах 1,2 Р , 01 ( 1,4, отношение внутреннего диаметра индук 55 ционного нагревателя Р к диаметру подложек Р находится в пределах 1,4 ( Р . Р, " 2,0, а отношение внутреннего диаметра камеры подвода га 2 4зов 1) к внутреннему диаметру индукционного нагревателя ). находится впределах 4 Р,:(6,На чертеже изображено предлагаемоеустройство для осаждения слоев изгазовой фазы при пониженном давлении,продольный раэ,рез.устройство содержит установленнуювертикально кварцевую камеру 1 Осаждения с отверстиями по всей боковойповерхности и расположенный внутринее подложкодержатель в виде пакетапараллельных графитовых дисков 2 дляразмещения подложек 3, а также установленную коаксиально с ней камеру4 подвода газов, камеру 5 вывода продуктов реакции и индукционный нагреватель 6, расположенный в камереПодложкодержатель расположен на валувращения 7, Камера осаждения 1 снабжена в верхней части аксиальным патрубком ввода арессивных компонентовгазовой смеси 8. выведенным за пределы камеры подвода газов 4 черезфланец 9, Камера 4 снабжена газораспределительным вводом 10. К камеревывода продуктов реакции 5 снизуприсоединены средства откачки в видедвух бустерных насосов 11 и форвакуумного насоса 12,Устроиство работает следующим об разом.Для загрузки подложек 3 поднимают камеру 4. Вместе с ней поднимаются камера 1 осаждения и индукционный нагреватель 6, освобождая доступ к дискам 2 подложкодержателя. Загрузив подложки, опускают камеру 4 и уплотняют ее относительно камеры 5. Затем вклюцают откацные насосы 11 и 2. После откачки устройства до необходимого давления (разряжения через газораспределительный ввод 0 подают водород и начинают нагрев подложкодержателя. В среде водорода при пониженном давлении производят отжиг подложек 3 при 1200-1250 С. По окончании отжига через аксиальный патрубок ввода агрессивных компонентов газовой смеси 8 подают смесь водорода с тетрахлоридом кремния (5 С 11). Водород иэ камеры 4 через отверстия на боковой поверхности камеры 1 попадает внутрь ее, равномерно разбавляет пары тетрахлорида кремния и доставляет их к дискам 2 и подложкам 3, где на нагретых до 200-250"Г поверхнОстях происходит ре,япня и90534осаждается монокристаллический слойкремния.По окончании процесса наращиванияпрекращают подачу газов через патрубок ввода агрессивных компонентовгазовой смеси 8, отключают нагрев,откачку и осаждают диски 2 с подложками 3 в потоке водорода, продуваютвсе устройство азотом и поднимаюткамеру подвода газов 4 для выгрузки 1 Оготовых подложек 3. Уменьшение диаметра камеры подвода газов 4 снижаетэффективность индукционной нагревательной системы из-за резкого увеличения потерь, а также уменьшает 15объем камеры подвода газов 4, снижая равномерность распределения привводе газовой смеси в камеру осаждения 1. Увеличение соотношения РР 7более 6 нецелесообразно, так какувеличивает габариты устройства ине оказывает влияния на равномерность осаждения. Диаметр индукционного нагревателя 6 выбирается изсоотношения 1,4Р,: Р, 2 с учетом дразмещения кварцевой камеры осаждения 1. Увеличение отношения Р : Р,до 2 и выше снижает эффективностьиндукционного нагрева дисков 2, размер которых выбран из условия 2РР ( 1,4 с учетом резервирования переферийных участков дисков 2, где небольше однородность температурногополя.Предложенное устройство позволяет35проводить различные процессы осаждения слоев, в том числе осажденияполи- и эпитаксиальных слоев кремния,нитрида кремния, легированной окисикремния и др,40Предлагаемая конструкция устройства.упрощается за счет отсутствиясложных уплотнений кварцевого реактора и изменения системы загрузки,что обеспечивает повышение надежности45реактора. В известном устройстве загрузка и выгрузка подложек сопровождается смещением подложкодержателяотносительно индуктора, что вызываетискажение температурного поля, При50стационарно размещенном подложкодержателе этот недостаток устранен, чтоповышает надежность реактора. Вследствие того, что камера осаждения выполнена с отверстиями по всей поверх 55ностй, в устройстве созданы условиядля равномерной доставки реагентовк подложкам, что позволяет эффективно использовать быстроту откачки бус 2 бтерных насосов, Снижение эксплуатационных затрат при использовании предлагаемого устройства происходит благодаря упрощению обслуживания, сокращению боя пластин и дисков держателя подложек, а также легкой пере- наладки устройства для проведения смежных технологических процессов,Созданные в устройстве условия более равномерной доставки реагентов к подложкам позволяют повысить качество осаждаемых слоев и выход годных по электрофизическим параметрам, что резко снижает удельные затраты на производство осаждаемых слоев.Формула изобретения1. Устройство для осаждения слоевиз газовой фазы при пониженном давлении, содержащее кварцевую камеруосаждения с отверстиями на боковойповерхности, имеющую расположенныйвнутри подложкодержатель в виде пакета параллельных графитовых дисковдля размещения подложек, установленную коаксиально с ней камеру подводагазов, камеру вывода продуктов реакции и индукционный нагреватель, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности и сниженияэксплуатационных затрат, камера осаждения установлена вертикально, снабжена в верхней части аксиальным патрубком ввода агрессивных компонентовгазовой смеси и имеет стенки с отверстиями по всей поверхности, индукционный нагреватель установлен в камере подвода газов, которая снабженагазораспределительным вводом,2, Устройство по и. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что отношениедиаметра дисков Р к диаметру подложек Р находится в пределах 1,2( Р : ,О, ( 1,4, отношение внутреннего диаметра индукционного нагревателяР 5 к диаметру подложек Р находитсяв пределах 1,4 ( Р ; Р, - 2, .а отношение внутреннего диаметра камерыподвода газов Р к внутреннему диаметру индукционного нагревателя Р 5находится в пределах 4 Р 1 , Р 1( 6.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРМ 711722, кл. В 01 1 1732, 1976.2. Авторское свидетельство СССРЮ 752879, кл. В 01 Л 17/28, 1978905342 Составитель А, Домбровскаяедактор А. Гулько Техред О,Дюлай Корректор В. Бутяга Закаэ 299/41 Филиал ППП "Патент"г. Ужгород, ул. Проектная,Тираж 372 ВНИИПИ Государственного по делам иэобретений 13035 р Москва, Ж1 РдуПодпи комитет и откры ская на ноеСССий