Реактор для нанесения покрытий из газовой фазы

 

РЕАКТОР ДЛЯ НАНЕСЕНИЯ ПОКРЫТИЙ ИЗ ГАЗОВОЙ ФАЗЫ, содержащий цилиндрический корпус с камерой загрузки. каналами для подачи и выхода газовой смеси и держателем обрабатьшаемых изделий , отличающийся тем, что, с целью повышения качества покрытия , реактор снабжен стаканом с перфорированными стенками и съемной заглушкой , , установленным коаксиально корпусу, при этом внутренний радиусстакана определен из соотношения Rh R2-г2, где R - внутренний радиус стакана; h - расстояние между обрабатываемыми изделями; г - радиус обрабатываемых изделий.

( г

) СОЮЗ СОВЕТСХИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (19) 01) (51)4 С 23 С 16/22

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTQPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

) /Г(щаЯ вскочу

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 2759775/22-02 (22) 26.04.79 (46) 15.04.87. Бюл. № 14 (72) Л.Л.Васильева, А.С.Гиновкер, В.П.Попов, В.И.Иванов, В.С.Насонов и Г.А.Фомин (53) 621.387.36 (088.8) (56) Эдельман Ф.П. и др. "Микроэлек,троника", ¹ 3, 418, 1974.

R.S. Rosier Solid State Technology" Apr., р.63, 1974. (54)(57) РЕАКТОР ДЛЯ НАНЕСЕНИЯ ПОКРЫТИЙ ИЗ ГАЗОВОЙ ФАЗЫ, содержащий цилиндрический корпус с камерой загрузки, каналами для подачи и выхода газовой смеси и держатепем обрабатываемых изделий, отличающийся тем, что, с целью повышения качества покрытия, реактор снабжен стаканом с перфорированными стенками и съемной заглушкой,. установленным коаксиально корпусу, при этом внутренний радиус. стакана определен иэ соотношения (г Нг .г где R — внутренний радиус стакана;

h — расстояние между обрабатываемыми иэделями;

r — радиус обрабатываемых изделий.

1 79298

Изобретение относится к области технологии микроэлектроники, в частности, к конструкции реакторов для нанесения пленок нитрида кремния, двуокиси кремния и др. из силанов и хлор- 5 силанов в горизонтальных реакторах с горячими стенками путем осаждения из газовой фазы при низком давлении реагентов в диапазоне температур, когда кинетика роста слоев в большой степе- 10 ни определяется процессами в газовой . фазе.

Известен реактор для синтеза пленок из газовой фазы, содержащий корйус, выполненный из кварцевой трубы прямоугольного сечения и обогреваемый печью сопротивления, и держатель для горизонтальной установки обрабатываемых изделий. Для формирования потока на входе газа в реактор расположен 20 формирователь потока с отверстием прямоугольного сечения. Реактор имеет низкую производительность и значитель, ный расход газа-носителя.

Известен также реактор для синтеза

25 пленок из газовой фазы, содержащий обогреваемый цилиндрический корпус с камерой загрузки, каналами для подачи и выхода газовой смеси и держателем обрабатываемых изделии. 30

Реактор предназначен для синтеза пленок поликристаллического кремния из силана и хлорсиланов. Обрабатываемые кремниевые пластины устанавливают в реакторе на кварцевых держателях с расстоянием 1-4 мм друг от друга и лодочку помещают в реактор таким образом, что пластины располагаются рабочей поверхностью перпендикулярно потоку газовой смеси, а реактор и пластины коаксиальны. Данное техническое решение является наиболее близким изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту. 45

Однако конструкция реактора обладает следующими недостатками.

При движении газа в зазоре между пластинами и реактором возникают завихрения потока на образующей каждой 50 пластины, причем величина этих завихрений тем больше, чем больше расстояние между пластинами и чем больше давление в реакторе. Эти завихрения газового потока приводят к неоднород- 55 ности распределения толщины покрытия по радиусу пластины. Однородные пленки удается получить только на расстоянии не менее 3 мм от края пластины.

6 2

Однородные пленки без учета 3 мм от края пластин удается получить только в том случае, когда при температуре роста слоев в кинетике процесса основную роль играет только гетерогенная реакция, а процессы, протекающие в газовой фазе, несущественны.

Поэтому не удается получить равномерные пленки нитрида кремния из силана и аммиака, а применяется смесь дихлорсилана с аммиаком, что значительно усложняет и удорожает процесс. Кроме того, использование этой смеси требует применения дополнительного оборудования для защиты форвакуумных насосов от коррозии.

Для сохранения достаточно высокой производительности реактора при низком давлении реагентов и малом зазоре между пластинами необходимо повышать температуру роста, либо использовать концентрированные реагенты, что не всегда возможно в условиях цехового производства, Целью изобретения является повышение качества покрытия.

Поставленная цель в изобретении достигается тем, что реактор снабжен стаканом с перфорированными стенками

1 и съемной заглушкой, установленным коаксиально корпусу, при этом внутренний радиус стакана определен из соотношения

И1=R2 -Х 2 где R — - внутренний радиус стакана;

h — расстояние между обрабатываемыми изделиями;

r — радиус обрабатываемых изделий.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где представлен реактор в разрезе.

Реактор содержит корпус 1, выполненный из цилиндрической кварцевой трубы, герметично укрепленной в вакуумных шлюзах 2 и обогреваемой печью сопротивления 3. В корпус коаксиально встроен кварцевый стакан 4 с перфорированными стенками с внутренним радиусом.R. Закрытый конец кварцевого стакана 4 располагается в зоне спада температуры, а открытый конец стакана

4 расположен в загрузочной камере 5 и закрыт съемной заглушкой 6. Перфорация 7 на стакане 4 представляет собой ряд симметрично расположенных продольных прорезей на всей длине рабочей зоны реактора. Стакан 4 с заглушкой 6 образует квазизамкнутый объем

Редактор П.Горькова

Техред М.Ходанич Корректор М.Демчик

Заказ 1328/2 Тираж 937 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул, Проектная, 4

3 79298 для осаждения пленок. В этом объеме через загрузочную камеру 5 помещен держатель 8 таким образом, что обрабатываемые пластины 9 располагаются коаксиально реактору и перпендикуляр- 5 но потоку газовой смеси.

Работает реактор следующим образом.

Устанавливают держатель 8 с обрабатываемыми пластинами 9 в стакан 4, который закрывают съемной заглушкой 6 10 и устанавливают в корпус 1 °

Производят откачку реактора, устанавливают рабочую температуру и подают реакционный газ. Реакционный гаэ, например смесь моносилана с аммиаком 15 и аргоном, при синтезе пленок нитрида кремния подают в пространство между реактором и квазизамкнутым объемом.

Газ прокачивается насосом (на чертеже не показан) при.давлении в реакторе 20

0,1-10 мм рт.ст и поступает через перфорацию 7 в квазизамкнутый объем за счет диффузии. В этом объеме происходит равномерный рост пленок на пластинах.

Для предотвращения изменения тол- 25 щины слоя пленок по периметру пласти6 Д ны за счет краевых эффектов величины

R r u h выбирают таким образом, чтобы

/ удовлетворять соотношению

Rh=R -r, (2) а для уменьшения падения скорости роста пленок по длине реакционной эоны величину диаметра корпуса:выбирают максимально возможной по диаметру печи.

Результаты экспериментов показали, что если размеры реактора таковы, что

RhК -r, то вырастают неравномерные по пластине слои, причем толщина слоя по краю пластины (5-7 мм от края) больше, чем в средней части поверхности пластины. При соблюдении заданного соотношения размеров разброс толщины покрытия не превышал

+4,8Х, включая и область по краю пластины.