DE102013113687A1 - coating system - Google Patents
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Abstract
Beschichtungssysteme, speziell in der Halbleitertechnologie beschichten in der Regel nur eine Seite eines Substrats. Dies führt in Heterosystemen zu Verspannungen und teilweise starken Waferkrümmungen. Die vorliegende Erfindung betrifft ein Beschichtungssystem, welches durch eine gleichzeitige oder sich abwechselnde beidseitige Beschichtung eines Substrats während eines Beschichtungsvorgangs gekennzeichnet ist, der zwischen dem Einbringen in die Beschichtungsapparatur und dem Ausbringen des beschichteten Substrats erfolgt. Das System ermöglicht eine beidseitige bzw. allseitige Substratbeschichtung und ermöglicht damit extrem flache Wafer sowie die Nutzung beider Seiten für Bauelemente.Coating systems, especially in semiconductor technology, usually coat only one side of a substrate. This leads to strains and sometimes strong wafer curvatures in heterosystems. The present invention relates to a coating system which is characterized by a simultaneous or alternating double-sided coating of a substrate during a coating process, which takes place between the introduction into the coating apparatus and the application of the coated substrate. The system enables substrate coating on both sides or on all sides, enabling extremely flat wafers and the use of both sides for components.
Description
Die Erfindung betrifft ein Beschichtungssystem für die Halbleitertechnologie, sowie ein Verfahren zum Beschichten. The invention relates to a coating system for semiconductor technology, as well as a method for coating.
Substrate für funktionale Anwendungen werden in der Regel in Beschichtungssystemen einseitig mit funktionalen Schichten beschichtet. Insbesondere für Verbindungshalbleiter ist dies der Fall. Dabei tritt beim Wachstum auf Heterosubstraten in der Regel eine Verspannung auf, die durch die Krümmung des Substrats die Prozessierung erschwert. Es wurde zudem beobachtet, dass je nach Substratart, insbesondere bei Si Substraten und hier bei hochreinen Float-Zone Substraten schon bei, im Vergleich zum Wachstum auf anderen Substraten, moderaten Verspannungen, plastische Deformation zu beobachten ist. Dies macht solche beschichteten Substrate in der Regel unbrauchbar, da die plastische Verformung zu irregulären und sehr starken, sich nicht rückbildenden Deformationen führt. Substrates for functional applications are usually coated on one side with functional layers in coating systems. This is the case in particular for compound semiconductors. During growth on heterosubstrates, strain usually occurs, which complicates the processing due to the curvature of the substrate. It has also been observed that, depending on the type of substrate, in particular in the case of Si substrates and here in the case of high-purity float zone substrates, moderate strain, plastic deformation can already be observed in comparison to growth on other substrates. This makes such coated substrates usually useless, since the plastic deformation leads to irregular and very strong, non-recovering deformations.
Vor diesem Hintergrund besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung in der Überwindung der aufgezeigten Nachteile. Against this background, the object of the present invention is to overcome the disadvantages mentioned.
Diese Aufgabe wird nun gelöst durch ein Verfahren nach Anspruch 1, ein Halbleiterbauelement nach Anspruch 7 und ein Beschichtungssystem nach Anspruch 8. This object is now achieved by a method according to
Vorgeschlagen wird ein Verfahren zur Beschichtung von Substraten für Halbleiterbauelemente mittels eines Beschichtungssystems, mit einer Beschichtungskammer, wobei eine gleichzeitige oder sich abwechselnde beidseitige Beschichtung eines Substrats während eines Beschichtungsvorgangs, der zwischen dem Einbringen des Substrats in die Beschichtungskammer und dem Ausbringen des beschichteten Substrats erfolgt. A method is proposed for coating substrates for semiconductor components by means of a coating system with a coating chamber, wherein a simultaneous or alternating double-sided coating of a substrate during a coating process takes place between the introduction of the substrate into the coating chamber and the application of the coated substrate.
Der Beschichtungsvorgang mittels jeweiliger Ausgangsstoffe kann dabei kontinuierlich oder unterbrochen bzw. unter abwechselnder Zufuhr der jeweiligen Ausgangsstoffe, wie es zum Beispiel bei der Atomic Layer Deposition üblich ist, stattfinden. The coating process by means of respective starting materials can take place continuously or interrupted or with alternating supply of the respective starting materials, as is usual, for example, in atomic layer deposition.
Mit der vorliegenden Erfindung werden Bauteile zur Verfügung gestellt, welche auf beiden Seiten des Substrates einen Verbindungshalbleiter aufweisen. With the present invention, components are provided which have a compound semiconductor on both sides of the substrate.
Mit dieser Beschichtungsmethode kann ein Substrat zur Verfügung gestellt werden, welches nach und idealerweise auch während des Prozesses flach ist und bei dem die plastische Verformung gegenüber der einseitigen Beschichtung von Substraten deutlich verspätet auftritt. Deutlich verspätet bedeutet, bei mindestens 1,5-facher Verspannung pro Seite bzw. bei konstanter Spannung, bei 1,5-facher Schichtdicke. With this coating method, a substrate can be provided, which is flat after and ideally also during the process and in which the plastic deformation occurs clearly delayed compared to the one-sided coating of substrates. Significantly delayed means at least 1.5-fold tension per side or at constant tension, at 1.5-fold layer thickness.
Vorzugsweise wird die Beschichtung simultan auf beiden Seiten aufgebracht. Es ist aber auch, je nach Beschichtungssystem, möglich, diese Beschichtung abwechselnd aufzubringen wobei in einer Ausführung das Substrat gewendet wird. Dabei sollten die jeweils abgeschiedenen Einzelschichten bei einseitiger Abscheidung jeweils 1000 nm nicht überschreiten bevor das Substrat wieder gewendet wird. Speziell bei hohen Verspannungen z. B. auf Siliziumsubstraten muss dieser Wert unterschritten werden um einer plastischen Deformation durch die Asymmetrie der Verspannung, also einer einseitig deutlich stärkeren Kraft auf das Substrat, vorzubeugen. Preferably, the coating is applied simultaneously on both sides. However, it is also possible, depending on the coating system, to apply this coating alternately, with the substrate being turned in one embodiment. In this case, each deposited individual layers should not exceed 1000 nm in one-sided deposition before the substrate is turned again. Especially at high tension z. B. on silicon substrates, this value must be exceeded in order to prevent plastic deformation by the asymmetry of the strain, so a one-sided significantly stronger force on the substrate.
Weitere Vorteile einer beidseitigen Beschichtung sind, z. B. bei Dünnschicht-LEDs, eine verdoppelte Ausbeute pro Wafer, da auf jeder Seite LEDs hergestellt werden können. Auch können bei Systemen, bei denen bei starker Verspannung plastische Deformation auftritt, dickere bzw. stärker verspannte Schichten abgeschieden werden und gibt es Bauelemente, bei denen eine beidseitige Beschichtung einen Vorteil in Bezug auf die Leistung erbringen kann. Further advantages of a double-sided coating are, for. As with thin-film LEDs, a doubled yield per wafer, since LEDs can be made on each side. Also, in systems where plastic deformation occurs under severe stress, thicker or more stressed layers may be deposited, and there are devices where double-sided coating can provide performance benefits.
In einer bevorzugten Ausführung ist eine Beschichtungskammer vorgesehen, die an mindestens zwei gegenüberliegenden Wänden geheizt wird, und zwischen den Wänden ein Substrat zur Beschichtung befestigt ist, so dass ein Gasstrom, der die zu beschichtenden Ausgangsstoffe enthält, beide Seiten des Substrats umströmen kann. Um ein zu starkes Abkühlen des Substrats durch den Gasstrom zu verhindern, kann die gesamte Kammer geheizt sein und nur die Gaseinlässe wärmeempfindlicher Ausgangsstoffe gekühlt, womit eine frühzeitige Zersetzung und Reaktion dieser Stoffe verhindert wird. In a preferred embodiment, a coating chamber is provided which is heated on at least two opposing walls and between which walls a substrate is attached for coating so that a gas stream containing the starting materials to be coated can flow around both sides of the substrate. In order to prevent excessive cooling of the substrate by the gas flow, the entire chamber may be heated and only the gas inlets of heat-sensitive raw materials cooled, thus preventing early decomposition and reaction of these substances is prevented.
Selbst in konventionellen Anlagen kann nach einem Umbau der Probenhalterung eine solche Beschichtung erfolgen. Even in conventional systems, such a coating can take place after conversion of the sample holder.
Eine weitere Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass das Substrat auch jeweils nur von einer Seite beschichtet werden kann, wobei eine Beschichtungskammer mit Quellen für das oder die zu beschichtenden Substrate vorgesehen ist, zwecks einer Beschichtung, die gemittelt über die Abscheidungsdauer synchron erfolgt, wobei das Substrat zu diesem Zweck von einer Einrichtung in der Beschichtungskammer oder dieser direkt vorgeordnet gedreht werden kann. A further embodiment of the invention provides that the substrate can also be coated in each case only from one side, wherein a coating chamber is provided with sources for the substrate (s) to be coated, for the purpose of a coating which takes place in synchronism over the deposition time in a synchronized manner Substrate for this purpose by a device in the coating chamber or this can be rotated directly upstream.
Hierbei kann eine Seite des Substrats wenige Nanometer dicker beschichtet sein als die andere Seite. Die Einrichtung kann auch außerhalb der eigentlichen Beschichtungskammer angeordnet sein, aber in einem Bereich mit definierten Bedingungen, d.h. definiertem Gas, um Kontaminationen zu vermeiden. In this case, one side of the substrate may be coated a few nanometers thicker than the other side. The device can also be arranged outside the actual coating chamber, but in a region with defined conditions, ie defined gas to avoid contamination.
Eine beidseitige Beschichtung kann besonders vorteilhaft erfolgen in einer Beschichtungskammer mit Quellen für den oder die zu beschichtenden Stoffe bzw. Substrate jeweils gegenüberliegend und zugewandt einer ersten oder zweiten Oberfläche eines zu beschichtenden Substrats und mit einer Beschichtung, die entweder synchron oder gemittelt über die Abscheidungsdauer synchron erfolgt. A double-sided coating can be carried out particularly advantageously in a coating chamber with sources for the substance (s) to be coated, respectively facing and facing a first or second surface of a substrate to be coated, and with a coating which is synchronous or averaged over the deposition time synchronously ,
Verfahrensgemäß in den meisten Anlagen vorzuziehen, um eine homogene Dicken- und Kompositionsverteilung über dem Substrat zu erhalten, ist die Rotation des Substrats um die vertikale Achse. According to the method, in most systems, in order to obtain a homogeneous thickness and composition distribution over the substrate, the rotation of the substrate is about the vertical axis.
Nicht zwingend sind Systeme bei Arbeitsdrücken im Bereich von wenigen mbar bis zu über 1 bar notwendig, um eine beidseitige Beschichtung zu erzielen. Not necessarily systems at working pressures in the range of a few mbar to over 1 bar are necessary to achieve a double-sided coating.
Neben der Beschichtung in bzw. aus einem Gasstrom kann die Beschichtungskammer auch ein Vakuum aufweisen, in dem sich ein beheiztes Substrat befindet, das von beiden Seiten mit einem steuerbaren Gasstrom, der mindestens die Ausgangsmaterialien der Schicht enthält, beschichtet werden kann. In addition to coating in or out of a gas stream, the coating chamber may also have a vacuum in which there is a heated substrate that can be coated from both sides with a controllable gas stream containing at least the starting materials of the layer.
Mit dem Verfahren lassen sich vorteilhafte Halbleiterbauelemente realisieren, bei denen die Herstellung ein beidseitig beschichtetes Substrat voraussetzt. The method makes it possible to realize advantageous semiconductor components in which the production requires a substrate coated on both sides.
Als Beispiel für vorteilhafte Bauelemente sind hier Bauelemente auf GaN Basis genannt. Dabei handelt es sich unter anderem um Transistoren. So können Hochspannungsbauelemente mit verbesserter Durchbruchfestigkeit durch die beidseitige GaN Schicht erzielt werden. Gegenwärtig wird bei Erdung des Substrats, so wie es in üblichen Bauelementaufbauten geschieht, eine Verringerung der Durchbruchspannung aufgrund des Durchbruchs über das Si-Substrat beobachtet [
Mit einer isolierenden Schicht kann diese verdoppelt werden. Beim Wachstum zweier identischer Schichten auf beiden Substratseiten kann diese Schicht als zusätzliches Bauelement genutzt werden oder die Bauelemente können, analog zu den später aufgeführten LEDs durch Trennen vom Substrat oder des Substrats in zwei Hälften zur Verdoppelung der Ausbeute pro Wafer beitragen. With an insulating layer this can be doubled. When two identical layers are grown on both sides of the substrate, this layer can be used as an additional component or, analogously to the LEDs listed below, the components can be doubled in half by separating the substrate or the substrate to double the yield per wafer.
Sofern kleine Variationen in der Schichtabscheidung auf beiden Seiten möglich sind, kann man den Abschluss des Bauelements wie z. B. bei Transistoren verändern und so auf einer Seite n-Kanal und auf der anderen p-Kanal Bauelemente oder Verarmungs- und Anreicherungstyp Transistoren realisieren. If small variations in the layer deposition on both sides are possible, you can close the device such. B. transistors and so on one side n-channel and realize on the other p-channel devices or depletion and enhancement type transistors.
Bei Verwendung von polaren Substraten wie c-Achsen orientiertem GaN lässt sich bei beidseitiger Beschichtung sowohl ein p-Kanal als auch ein n-Kanal Bauelement auf einem Substrat einfach realisieren, da dann automatisch, bei identischer Schichtfolge, ein p- und ein n-Kanal jeweils auf einer Substratseite entsteht. When using polar substrates such as c-axis oriented GaN, a p-channel as well as an n-channel device on a substrate can easily be realized with double-sided coating, as then automatically, with identical layer sequence, a p- and an n-channel each formed on a substrate side.
Leuchtdioden können auch auf trennbaren Substraten wie z. B. SOI abgeschieden werden. Durch das Aufkleben von der funktionalen Schichten auf neue Träger, was durch die Planarität, die beim beidseitigen Beschichten erzielt wird, verbessert ist, und das Auflösen der Oxidschicht oder der mechanischen Trennung an ihr entlang entstehen so zwei Wafer obwohl auf nur einem Substrat gewachsen wurde. Prinzipiell ist aber auch eine solche Trennung der funktionalen Schichten voneinander ohne die Verwendung eines SOI Substrats möglich, wenn das Substrat per Ätzen, Lasersägen bzw. -spalten, mechanischem Sägen oder Brechen in zwei Teile getrennt werden kann. Light-emitting diodes can also be used on separable substrates such. B. SOI are deposited. By gluing the functional layers to new supports, which is improved by the planarity achieved in double-sided coating, and the dissolution of the oxide layer or mechanical separation along it, so two wafers are grown, albeit on only one substrate. In principle, however, such a separation of the functional layers from each other without the use of an SOI substrate is possible if the substrate can be separated into two parts by etching, laser sawing or splitting, mechanical sawing or breaking.
Zudem können die Schichten durch aufkleben oder aufbonden auf neue Träger und anschließendes teilweises oder vollständiges Entfernen des im Wachstumsprozeß verwendeten Substrats getrennt werden. Dies kann durch unterschiedliche Methoden wie z. B. nasschemisches Ätzen oder einen Laser- oder mechanischen Trennprozeß gefolgt von einer naßchemischen Entfernung der Substratreste erfolgen. In addition, the layers may be separated by sticking or bonding to new supports and then partially or completely removing the substrate used in the growth process. This can be achieved by different methods such. As wet-chemical etching or a laser or mechanical separation process followed by a wet-chemical removal of the substrate residues.
Bei dreidimensional geformten Objekten wie z. B. Spiralfedern, die mit funktionalen Schichten beschichtet werden sollen ermöglicht das Verfahren die allseitige Beschichtung z. B. mit c-achsenorientiertem AlN, welches jeweils senkrecht auf der Oberflächennormale mit der c-Achse ausgerichtet ist. For three-dimensionally shaped objects such. B. coil springs, which are to be coated with functional layers allows the process, the all-round coating z. With c-axis oriented AlN, each aligned perpendicular to the surface normal to the c-axis.
Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht ein Beschichtungssystem zur Herstellung von Halbleiterbauelementen mit einer beidseitigen Beschichtung vor, umfassen zumindest:
eine Beschichtungskammer mit zumindest zwei gegenüberliegenden Wänden zur gleichzeitigen oder sich abwechselnd beidseitigen Beschichtung eines Substrats während eines Beschichtungsvorgangs, der zwischen dem Einbringen und Ausbringen des Substrats in die Beschichtungskammer erfolgt. An embodiment of the invention provides a coating system for producing semiconductor components with a coating on both sides, comprising at least:
a coating chamber having at least two opposing walls for simultaneously or alternately coating both sides of a substrate during a coating operation that occurs between the introduction and application of the substrate into the coating chamber.
In einer weiteren Ausgestaltung ist ein Beschichtungssystem vorgesehen, bei dem die Beschichtungskammer an mindestens zwei gegenüberliegenden Wänden beheizbar ist und zwischen denen ein Substrat zur Beschichtung befestigbar ist und das Substrat mittels eines Gasstroms, der die zu beschichtenden Ausgangsstoffe enthält, beidseitig umströmbar ist. In a further embodiment, a coating system is provided, in which the coating chamber can be heated on at least two opposite walls and between which a substrate for coating can be fastened and the substrate by means of a gas stream containing the starting materials to be coated, can be flowed around on both sides.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist ein Beschichtungssystem vorgesehen, bei dem die Beschichtungskammer Quellen für den oder die zu beschichtenden Stoffe aufweist, wobei das Substrat mittels einer Vorrichtung in der Beschichtungskammer oder direkt davor bzw. direkt benachbart drehbar gelagert ist. Dieser vorgelagerte Bereich ist vorzugsweise beheizt, um thermisch bedingte Verspannungen zu minimieren und, sofern notwendig, auch eine stabilisierende Gasatmosphäre zu ermöglichen. In a preferred embodiment of the invention, a coating system is provided in which the coating chamber has sources for the substance or substances to be coated, wherein the substrate is rotatably mounted by means of a device in the coating chamber or directly in front of or directly adjacent thereto. This upstream region is preferably heated in order to minimize thermally induced tensions and, if necessary, also to allow a stabilizing gas atmosphere.
Er muss nicht zwingend vor der Kammer angeordnet sein, sondern kann auch nach einer Schleuse seitlich vom Reaktor oder über- bzw. unter dem Reaktor angeordnet sein, muss sich aber in derselben Anlage befinden um z. B. durch Verunreinigungen bedingte Störungen der Oberfläche oder thermisch bedingte Verspannungen zu verhindern. It does not necessarily have to be arranged in front of the chamber, but can also be arranged after a lock laterally from the reactor or above or below the reactor, but must be located in the same plant to z. As caused by impurities disturbances of the surface or thermally induced tensions.
Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist das Beschichtungssystem dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtungskammer Zuführungen für den oder die auf das Substrat zu beschichtenden Stoffe aufweist, die jeweils gegenüberliegend und zugewandt einer ersten und zweiten Oberfläche eines zu beschichtenden Substrats angeordnet sind und die eine synchrone oder gemittelt über die Abscheidungsdauer synchrone Abscheidung bewirken. According to a further embodiment of the invention, the coating system is characterized in that the coating chamber has feeds for or onto the substrate to be coated substances, which are respectively arranged opposite and facing a first and second surface of a substrate to be coated and the one synchronous or averaged effect a synchronous deposition over the deposition time.
Dabei können die Stoffe unabhängig voneinander in die Beschichtungskammer zugeführt werden, so dass wenn für eine Beschichtung z. B. 2 Ausgangsstoffe benötigt werden, zuerst nur der erste Ausgangsstoff in die Kammer geleitet wird, dann dessen Zuleitung gestoppt wird, und anschließend der zweite Ausgangsstoff in die Kammer geleitet wird, wieder gestoppt wird und sich dieser Zyklus anschließend wiederholt. Zwischen dem Einleiten der verschiedenen Stoffe kann noch ein Spülzyklus geschaltet werden. The substances can be fed into the coating chamber independently of each other, so that when z. B. 2 starting materials are required, first only the first starting material is passed into the chamber, then the supply line is stopped, and then the second starting material is passed into the chamber, is stopped again and this cycle is then repeated. Between the introduction of the various substances can still be switched to a rinsing cycle.
Das Einleiten der Ausgangsstoffe kann aber auch zeitlich überlappend gestaltet werden, oder die Ausgangsstoffe können miteinander in die Beschichtungskammer geleitet werden. So ist es möglich nur atomic layer deposition zu realisieren, oder ein kontinuierliches Wachstum wie z. B. in der MOVPE, oder aber eine Kombination von beiden Verfahren. However, the introduction of the starting materials can also be designed to overlap in time, or the starting materials can be conducted together into the coating chamber. So it is possible to realize only atomic layer deposition, or a continuous growth such. B. in the MOVPE, or a combination of both methods.
Zur Ausgestaltung des Beschichtungssystems wird eine Vorrichtung mit einer Gasführung bevorzugt, die das Substrat beidseitig umströmt. Das kann sowohl in horizontaler, wie nachfolgend in den
Die Beheizung erfolgt auf beiden Seiten der Beschichtungskammer, indem vorzugsweise eine beheizbare Wand z. B. induktiv, oder mit Widerstands- oder Lampenheizung aufgeheizt wird. Dabei ist darauf zu achten, dass das verwendete Gas das Substrat nicht stark kühlt und so, speziell im Randbereich, zu einer zu niedrigen Temperatur und damit Inhomogenitäten in der Komposition, Schichtdicke oder Verspannung führt. The heating takes place on both sides of the coating chamber, preferably by a heatable wall z. B. inductively, or heated with resistance or lamp heating. Care must be taken to ensure that the gas used does not strongly cool the substrate and thus, especially in the edge region, leads to too low a temperature and thus inhomogeneities in the composition, layer thickness or bracing.
Vorteilhaft sind zudem mehrere Gaseinlässe, die die Gasverteilung bzw. die der Ausgangsstoffe auf beiden Seiten gleichmäßig gestalten und somit für eine homogene Beschichtung sorgen. Also advantageous are several gas inlets that make the gas distribution or the starting materials uniform on both sides and thus provide a homogeneous coating.
Für die Substrathalterung gibt es mehrere Möglichkeiten. So sind Stifte in einer Halteplatte möglich, die am Rand des Substrats eingreifen. Ausführungsformen sind nachfolgend in
Auch möglich ist die Halterung am Rand wie nachfolgend in
Wendet man das Verfahren bei einer jeweils einseitigen Beschichtung unter Wenden des Substrats zur Erzielung einer beidseitigen Beschichtung an, so sind herkömmliche Anlagenkonfigurationen möglich, vorteilhaft jedoch eine, die das Wenden bei hohen Temperaturen, ideal bei Abscheidungstemperatur ermöglicht. Besonders geeignet hierzu sind Wendevorrichtungen aus Molybdän oder einem anderen hochschmelzenden Metall, die das Substrat am Rand greifen und, möglichst noch in einer heißen Zone, wenden. Applying the method to a single-sided coating using the substrate to achieve a two-sided coating, so conventional system configurations are possible, but advantageously one that allows turning at high temperatures, ideally at deposition temperature. Particularly suitable for this purpose are turning devices made of molybdenum or another refractory metal, which grip the substrate at the edge and, if possible even in a hot zone, turn.
Dabei ist es vorteilhaft, das Substrat nicht vollflächig auf einen Suszeptor zu legen, sondern nur am Rand aufzulegen um eine Partikelkontamination der vorherigen Oberfläche zu vermeiden, wie nachfolgend in
Es folgt eine Beschreibung der Figuren und einiger der möglichen Ausführungsformen der Erfindung. The following is a description of the figures and some of the possible embodiments of the invention.
Es zeigen: Show it:
Analog hierzu ist in
In
Alternativ zur Heizung der Wände kann auch das Substrat direkt durch eine Infrarot- bzw. Lampenheizung geheizt werden oder, bei hoch leitfähigen Substraten, mittels Hochfrequenz- also Induktionsheizung. Die Beheizung kann auch kombiniert werden, insbesondere um Kühlungseffekte des Gases am Substrat zu verringern eine Heizung der Wände und gleichzeitig des Substrats erfolgt, entweder mit IR-Strahlern oder Hochfrequenzheizungen und entsprechender Materialwahl der Wände und des Substrats. As an alternative to heating the walls, the substrate can also be heated directly by an infrared or lamp heater or, in the case of highly conductive substrates, by means of high-frequency induction heating. The heating can also be combined, in particular to reduce cooling effects of the gas on the substrate, a heating of the walls and at the same time the substrate takes place, either with IR radiators or high frequency heaters and appropriate choice of materials of the walls and the substrate.
In
Die
Alternativ kann auch ein Gasstrom den Ring in Rotation auf einem Gaspolster versetzen. Dafür sollte er mit entsprechenden Rillen, die eine Drehbewegung erzeugen, ausgeführt sein und ein Einströmen des Rotationsgases auf das Substrat durch geeignete konstruktive Maßnahmen minimieren. Alternatively, a gas stream can put the ring in rotation on a gas cushion. For this purpose, it should be designed with corresponding grooves, which generate a rotational movement, and minimize an influx of the rotational gas onto the substrate by suitable design measures.
Es ist sogar möglich dass nur das Substrat durch einen Gasstrom in Rotation versetzt wird, und dass auf den Ring für die Halterung des Substrates verzichtet werden kann. It is even possible that only the substrate is rotated by a gas stream in rotation, and that can be dispensed with the ring for the support of the substrate.
Bei horizontalem Gaseinlass kann das Gas im hinteren Bereich austreten, bei Showerheadgaseinlässen seitlich am Ring. In einer Ausführung mit sogenanntem Showerheadgaseinlass ober und unterhalb des Substrats kann auch der bzw. die Gaseinlässe rotieren bzw. ist eine Rotation des Substrats aber auch des Gaseinlasses nicht zwingend notwendig. With horizontal gas inlet, the gas can escape in the rear area, with the Showerheadgaseinlässen side of the ring. In an embodiment with a so-called Showerheadgaseinlass above and below the substrate and the Gas inlets rotate or is a rotation of the substrate but also the gas inlet is not mandatory.
Der Einbau eines Systems, wie in
Dazu ist in
Sofern kleine Variationen in der Schichtabscheidung auf beiden Seiten möglich sind, kann man den Abschluss des Halbleiterbauelements wie z. B. bei Transistoren verändern und so auf einer Seite n-Kanal- und auf der anderen p-Kanal-Bauelemente oder Verarmungs- und Anreicherungstyp-Transistoren realisieren, wie nachfolgend in den
In
Alle Reaktoren müssen nicht horizontal ausgelegt sein. Eine horizontale Auslegung kann Nachteile in Bezug auf die Homogenität haben, da hier heiße aufsteigende Gase die Komposition der Reaktanden an der Substratoberfläche auch bei identischer Zusammensetzung am Gaseinlass beeinflussen. All reactors do not have to be horizontal. A horizontal design can have disadvantages in terms of homogeneity, as here hot rising gases affect the composition of the reactants on the substrate surface even with identical composition at the gas inlet.
In
Das Substrat kann durch denselben Gasstrom in Position gehalten und zugleich in Rotation versetzt werden. Da kein Haltering vorhanden ist wird das Substrat idealerweise von einer ungestörten Strömung von Beschichtungsgasen umspült, was vorteilhaft ist für die Homogenität der Beschichtung. Dies bedingt aber kreisrunde Wafer ohne Flat, so dass die Markierung der Kristallorientierung für die spätere Weiterverarbeitung des Substrates auf andere Art und Weise erfolgen muss. The substrate can be held in position by the same gas stream and rotated at the same time. Since no retaining ring is present, the substrate is ideally surrounded by an undisturbed flow of coating gases, which is advantageous for the homogeneity of the coating. However, this requires circular wafers without flat, so that the marking of the crystal orientation for the subsequent further processing of the substrate must be done in other ways.
Die Platte
Insbesondere bei vertikaler Ausführung können auch mehrere Substrate in einer Kammer beschichtet werden wie in
Auch konventionellen Anlagen können nach einem Umbau der Probenhalterung für eine solche Beschichtung genutzt werden. Even conventional systems can be used after a modification of the sample holder for such a coating.
Fast alle gezeigten Ausführungen können miteinander kombiniert werden und sind in allen Anlagen der Gasphasenepitaxie realisierbar. Prinzipiell ist auch eine Ausführung in der MBE denkbar, diese ähnelt dann vom Gasfluss einem Showerhead, außer, dass hier die Kammer anders geformt ist und der Showerhead durch die einzelnen Quellen, jeweils auf jeder Seite des Substrats, ersetzt werden muss. Almost all versions shown can be combined with each other and can be implemented in all systems of gas phase epitaxy. In principle, a design in the MBE is conceivable, this is similar to the gas flow of a showerhead, except that here the chamber is shaped differently and the showerhead must be replaced by the individual sources, each on each side of the substrate.
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Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature
- A. Dadgar, et al., Physica Status Solidi C 8, 1503 (2011) [0020] A. Dadgar, et al., Physica Status Solidi C 8, 1503 (2011) [0020]
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Citations (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4745088A (en) * | 1985-02-20 | 1988-05-17 | Hitachi, Ltd. | Vapor phase growth on semiconductor wafers |
US5246500A (en) * | 1991-09-05 | 1993-09-21 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Vapor phase epitaxial growth apparatus |
US5595604A (en) * | 1994-09-30 | 1997-01-21 | Shin-Etsu Handotai Co., Ltd. | Wafer supporting boat |
WO1998059088A1 (en) * | 1997-06-25 | 1998-12-30 | Intevac, Inc. | Sputter coating system and method using substrate electrode |
EP1198613B1 (en) * | 1999-07-10 | 2003-01-15 | Forschungszentrum Karlsruhe GmbH | Device for rotating a substrate to be coated with ceramic and metallic substances in a process chamber |
US6613685B1 (en) * | 1997-07-08 | 2003-09-02 | Asm International N.V. | Method for supporting a semiconductor wafer during processing |
US20070020872A1 (en) * | 2005-07-06 | 2007-01-25 | Isamu Shindo | Process and apparatus for producing single crystal |
US20080220150A1 (en) * | 2007-03-05 | 2008-09-11 | Applied Materials, Inc. | Microbatch deposition chamber with radiant heating |
US20120009764A1 (en) * | 2010-07-08 | 2012-01-12 | Hitachi Kokusai Electric Inc. | Method of manufacturing a semiconductor device and substrate processing apparatus |
US20120108002A1 (en) * | 2010-10-28 | 2012-05-03 | Korea Institute Of Energy Research | Apparatus, method and system for depositing layer of solar cell |
DE102012103204A1 (en) * | 2012-04-13 | 2013-10-17 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Coating a substrate, comprises arranging substrate parallel with respect to first main surface, traversing substrate by film-forming raw material, forming sequence of layers, guiding raw material flowing via inlet opening and dissipating |
-
2013
- 2013-12-09 DE DE102013113687.7A patent/DE102013113687A1/en not_active Withdrawn
Patent Citations (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4745088A (en) * | 1985-02-20 | 1988-05-17 | Hitachi, Ltd. | Vapor phase growth on semiconductor wafers |
US5246500A (en) * | 1991-09-05 | 1993-09-21 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Vapor phase epitaxial growth apparatus |
US5595604A (en) * | 1994-09-30 | 1997-01-21 | Shin-Etsu Handotai Co., Ltd. | Wafer supporting boat |
WO1998059088A1 (en) * | 1997-06-25 | 1998-12-30 | Intevac, Inc. | Sputter coating system and method using substrate electrode |
US6613685B1 (en) * | 1997-07-08 | 2003-09-02 | Asm International N.V. | Method for supporting a semiconductor wafer during processing |
EP1198613B1 (en) * | 1999-07-10 | 2003-01-15 | Forschungszentrum Karlsruhe GmbH | Device for rotating a substrate to be coated with ceramic and metallic substances in a process chamber |
US20070020872A1 (en) * | 2005-07-06 | 2007-01-25 | Isamu Shindo | Process and apparatus for producing single crystal |
US20080220150A1 (en) * | 2007-03-05 | 2008-09-11 | Applied Materials, Inc. | Microbatch deposition chamber with radiant heating |
US20120009764A1 (en) * | 2010-07-08 | 2012-01-12 | Hitachi Kokusai Electric Inc. | Method of manufacturing a semiconductor device and substrate processing apparatus |
US20120108002A1 (en) * | 2010-10-28 | 2012-05-03 | Korea Institute Of Energy Research | Apparatus, method and system for depositing layer of solar cell |
DE102012103204A1 (en) * | 2012-04-13 | 2013-10-17 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Coating a substrate, comprises arranging substrate parallel with respect to first main surface, traversing substrate by film-forming raw material, forming sequence of layers, guiding raw material flowing via inlet opening and dissipating |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
A. Dadgar et al.: Improving GaN-on-silicon properties for GaN device epitaxy, in: Physica Status Solidi C 8, 1503 (2011) * |
A. Dadgar, et al., Physica Status Solidi C 8, 1503 (2011) |
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