К.В. Фролов - Технологии, оборудование и системы (1062200), страница 66
Текст из файла (страница 66)
Результаты, полученные для струшур р-р+ типа при пониженном давлении 6,5 - 40 кПа с использованием днхлорсилана, предстаютены в табл. 2.6.7. Оборудование, используемое для химического осаждения вещества из газовой фазы, должно обеспечить: создание реакционной наро-газовой смеси контролируемого состава; введение этой смеси в реакционную камеру вместе с инертными или активными шзами, являющимися носителями или разбавптелямн; перенос смеси к реакционной зоне, исключающий преждевременное выделение осаждаемого материала; необходимое энергетическое возбуждение химической реакции.
Таким образом, установка эпнтаксиального наращивания нз ивовой фазы должна состоять из следующих основных частей; реактора наращивания, системы газораспределения, системы н юрова под|ежек, системы Глава 26. ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТОНКИХ ПЛЕНОК ПРИЗНАК РЕАКТОРЫ ОСАЖДЕНИЯ СЛОЕВ ИЗ ГАЗОВОЙ ФАЗЫ КОНСТРУКЦИИ 1.Ивгрев лодловки Одиосторовкк» двустороккия 2.Состоякке стенки Холодная Холодкак Горячая З.Оргаккзадил Вдоль пО- потока ПГС верквости подколки Через Отрк»экие Вдоль ло- дияфуз колпак-.
от стевок верквостл оввмв тор кодло»кк Оркектаци»и оси реак- Верти- Верти- Гориэок- Верти- тора, кальвак кальиая таль»а» кальиая Горизо телькая Горизо тальк»я Верти- кальная Накяок- кав наклон- ив» Вертк- калькея Гаризов- талькак горизо твльвая подпоили З. Профилировакке какала Нет Есть Нет Нет Есть Нет 6.Схема Рве. 2.б.7. Кааиивбаиаамви в схимы риаатереа хви ируааевея абрабатав вааствв управления технолопгиесхим режимом, вспомогпельных устройств (скруббер, вентиляционная система, шкафы с баллонами, очистки азою и водорода, вакуумная отхвчная система).
Различные промышленные и экопериментальные установки элитаксии имеют три основных типа конструкции реактора: колокольного типа с подпоясками, расположенными на горизонтальном вращающемся диске- нагревателе; горизонтального типа; вертиюльные бочкообразного типа, в которых подпояски раополагаются либо на гранях усеченной многогранной пирамиды, либо в специальных пиездах на поверхности цилиндрического пьедестала. Во всех этих типах реакторов могут применять высокочастотный нагрев, резистивный пырее и нагрев инфракрасными лучами, либо их сочетание. Классификация и схемы реюсгоров двя групповой обработки пластин приведены на рис.
2.6.7. Для изготовлении реакторов применяется синтетический кварц с минимальным содержанием примесей (менее 10 3 %) и пщроксильной группы ОН, что особенно важно лля инфракрасного типа нырева. В качеспю подложкодержателя используется мелкопористый плотный графит с покрытием из карбида кремния толщиной около 100 мкм. Уплотнения выполняются из фтористой резины ИРП-1225, металлические детали реактора (обечайхиь фланцы, механизм вращения) изго- товляются из коррозионно-стойких сталей, например 12Х18Н10Т. Гыовая система - часть технологической установки, выл олняющы следующие функции: очиспсу, смешение, р вопр еделенне, транспортирование, измерение и регулирование параметров газов и парошзовых смесей, а также нейтрализацию продуктов реакций.
Для осущестюгения этих функций применяют аппаратуру различных видов (табл. 2.6.8). Газовая система эпитаксиальной установки должна отвечать риду важнейших технологических требований. Ее характеризуют: герметичность; стерильность; отсутствие непродуваемых участков и застойных зон; всесторонний доступ к аппаратуре, тругюпроводам и разьемам дая оомотра, иопытаний на плотность и демонтажа для очи спси; минимальные гидр юииче скис сопротивления при достаточных пропускных способностях отдельных участков.
Трубопроводы и аппаратура газовых систем изготоюшются из коррозионно-стойких сталей 08Х17Н13МЗТ, 08Х17Н13М2Т, 12Х18Н10Т. Уплотнения, прокладки, диафрагмы и мембраны получают формованием из резиновой смеси иа основе фторкаучука (ИРП-1225, ИРП-1345) или из фторопласта-4. На рис.
2.6.8 показана принципиальны пневмогидравлическая схема установки дзя эпитаксии. В установке имеются каналы для подачи чистого водорода и его смесей с пара- Глава 2.6. ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТОНКИХ ПЛЕНОК 2.6.8. Состав юяюратуры тазовык систем Автоматизация газораспределеюю и улравхеюю параметрами сазов н ПГС Упсяммюя н неятуавизалва вссуичиых осман ПГС Распределение н регувнрсмоюе параметров тазов и ПГС Измеренве пара- метров сазоа Приготовзе- нвс ПГС Очистка газов Ретенера- торы„ скруб- беры Рве. 2.6.16. Свезена мюауювега ехваллеюю рааяавеевея вамерм "Севела": 1- реакционнее камора; 2- узел аращсюю ловхоюсодеривтеая; 3 - юнпюатор; 4- тесхсобменник; 5- хеттах утечки сазов (Нз / НС1 / РНз),' 6- бвсхвровочвый клапан Рве. 2.6.9.
Реаатар уставоааи зввтеясвв времена "Сипаю": 1- верхнее часп кварцевого реактора; 2- сродная часть юмрцсвсго рсютора; 3 - наиная часп кварцевасо реактора; 4- вращасосвмса свеса; 5- лампа ИК-нзвученва ми хлорида кремния и лепсрующей примеси, хлористого водорода для травления подложек, азота н водорода дяя продувки реактора.
Каждый канал заканчивается клапаном, открывающимся во время работы канала. Для настройки каждого канала на заданный расход и есо продувхи параллельно основным ююпанам установлены дополниюльные, объединенные ханалом отвода реасента в скруббер. Клапаны, установленные в линии продувки реактора азотом, яююются нормально-открьпыми и при отсутствии электропитания обеспечивают продуву в аварийных режимах. В связи с повышением требований к однородности элвктрофизических параметров эюпвксиальных слоев и увеличением диаметра обрабатываемых пластин до 200 мм и выше наряду с высокопроизводительными установками с труппо вой обработкой пластин были разработаны реакторы с индивидуальной обработкой пластин.
На рис. 2.6.9 показана схема реактора, в котором подлсскка вращается на срафитном держателе, покрытым 3!С. Насрев выпопижтся салосенными лампами инфракрасното излучения. Температура контролируеюя оптичеоким пирометром в диапазоне 550 - 1200 'С. Обработка одной пластины осущестююетоя примерно в течение ! ч. Засрузка и высрузка пластин производится нз кассеты через шлюзовое устройство автоматически. Система охлюкдения показана на рис. 2.6.10. Харакюриспюн установок зпитюссии хремння прнаедены в тайн. 2.6.9.
Фильтры ме- ханические; фильтры сорбциониые; установки лля сорбци- онной осуш- ки и очист- ки; установ- ки для диф- фузионной очистки н осушки Дозаторы барботюкныв; доваторы поверхност- ного испаре- ния; довато- ры диффу- зионные; доваторы капельные; смеснтели; устройство ввода ПГС Ретуляторы давления; ретулаторы расходов; запорные краны и вентили; ресулирующие вентили и натекатели; элОхтромасспстные и пневматические юмпаны; предохраюаельиые и обратные Манометры механические и жидкостные; ротаметры; расходомеры калсримесриче- ские и анемо- метрические; измерители концентрации; влагомеры; изоанализато- рьц термолары и термометры Протрамматоры команд- но-временные; протрамматоры аналоговые; датчики- преобразователи расходов, давлений, концентраций, температурр, мощностей и др.
ЭПИТАКСИЯ АРСЕНИДА ГАЛЛИЯ 1ВР 2.62К Осяоввые характервспви установок эввтакеии кремвия Разброс параметров зпв- таксяааьнегс слоя, % 100 150 Удеаьтею ес- прстяваеняе Цюпщлри- ческий 1О Серия 7вго Серия 7810 Эпиквар ггг Цюппщри- ческий*' Инфракра оный 24 1О Цилиндри- ческий 24 1О 15 4 гвму Цилиндри- чеокий'т Серия 7700 1О Высоко- частотный Эпиквар 1гг мт Оеппш 3 В'2 Коппаковый с дисковым полложко" держателем 1"2 1"2 Ерзйоп- Оле Азш ЕР1- т у,сшА Инфра- красный АМТ, США ' С нормальным давлением в камере или с давлением 4 102 - 2 104 Па.
"2 Автоматизированная загрузка. 4 ОаАз + 212 46 4 Оау + А24 низкотемпературная зона подложки, где осутцесгвляется синтез арсенида гатпня ЗОаХ2 + — А64 44 2ОаАз + Озтз. 1 2 Воспроизводимые результаты наращивания эплтакоиапьных слоев достиппотоя при обеспечении равновесия между твердой и газовой фазами в зоне источника, постоянства температур в зонах и постоянства газового потока.
При синтезе арсенида галлия в хпорилном процессе в качестве источника используются шлпий нли арсенид галлия, а транспортирующего агента — треххлористый мышьяк. При этом перенос осуществляется в соответствии с основными реакциями: в области источника АМТ, США АМТ, США АО ниитм, Россия Амт, США АО НИИТМ, Россия 1лш Везеагсл, США 2.6.3. ЭПИТАкснл АтсвнидА ГАйлня Эппшксиапьное наращивание слоев арсенида пшлия и других полулроводниковых соединений АпВ" имеет важное значение в реализации предельных параметров твердотельных микроэпектроиньпт приборов СВЧ- диапазона. Из многочисленных технологических методов получения эпитаксиапьных структур А"В" промьппленное применение нашли процессы газофазной и жидкофазной эпитакоии, причем первыми были процессы химических транспортных реакций.
В этих процессах в реакторе создаются две температурные зоны: высокотемпературная зона источника, ще происходит юаимодействме транпортирующего агента с материалом источника, например, в иодндном процессе эпитаксии арсеннла галлия: Горизон- тальный с диоковым подложко- держателем Колпако- вый мини- реактор с дисковым положко- держателем 190 Глана 26.
ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТОНКИХ ПЛЕНОК 6ОаАз + 2АзС1з -+ 6ОаС1 + 2Аз4', бйэ+ 2АзС1з -+ 6СОС!+ 12Азб в области подложки ЗйаС1 -+ 2Сэ + ОаС1з,' 2Оа + г!2Азь -ь 2ОаАз. Использование химических транспортных реакций для наращивания монокрнстальшэх пленок соединений АпВ" получило широкое применение потому, что многие другие способы нх выращивания сопряжены с большими трудностями вследствие тугоплавкости этих соединений, химической активности составлшоших нх элементов и самого расплава, а также высокого равновесного давления паров элементов пятой ~руины Периодичеакой сисПиролптический синтез арсепида галлия с применением в качестве реагентов триметилгалпия и ар сина позволяет выращивать эпптаксиальные слои в широком диапазоне тслшпн от десятых долей до десятков микрометров и отличается от других шзофазных методов минимальными размерами переходного слоя подложка - эпигаксиальный слой (я 0,1 мкм), снижением уровня автолегирования на порядок по сравнению с хпорпдным процессом, низкой температурой эпитакспи (600 — 650 'С) и наличием одной температурной зоны нагрева, отсутствием твердого источника пплия, во амохщоагъю точного утгравления составом газовой смеси, легироваипя нз газовой фазы и быстрой смены лигатуры, что значительно упрощает создание необходимого концентрационного профиля.
К недостаткам метода следует отнести высокую токсичность и воспламеняемость используемых материалов. На рис. 2.6.11 показаны схемы установки для наращивания эпиппссиапьных слоев арсе- нида галлия. В связи с применением в технологии эпптаксии арсенида галии и других соединений АшВч материалов, относящпхся к сильнодействующим ядовитым веществам (арсин, фосфин, металлооргапнюские соединения), в конструкции газораспределптельной системы и реюсгоре принимаются специальные меры для обеспечения безопасности: повышенная надежность соединительных уплотнений, применение торцовых уплотнений с прокладкой из фолыи, сделанной из коррознонно-стойкой стали; специальный герметичный бокс с продувкой азотом и датчиками утечки гидрндов мышьяка и фосфора дюг размещения шзораспределнтельной системы; Раа.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
