Способы проведения жидкостной эпитаксии
а – с вращающимся контейнером, б – с устройством пенального типа, в – шиберного типа.
Для проведения жидкофазной эпитаксии применяется установка непрерывного действия, компоновка которой показана на рисунке а внизу.
Установка для жидкостной эпитаксии
а – общий вид, б – принципиальная схема
Загрузка и выгрузка шихты и подложек происходит в обеспыленных боксах 1 с помощью автоматизированных устройств 3,7. Газовые завесы 4 предотвращают попадание атмосферного воздуха в реактор 5. В корпусе установки размещены блоки управления газовой системой 2 и регулирования температуры 6.
Реактор установки выполнен в виде трубы 3 (рисунок б), в которой закреплены кварцевые направляющие рейки 4 для перемещения контейнеров пенального типа. Контейнеры включают графитовые кассеты 10 для подложек 9 и графитовые ванны 11 с раствором-расплавом 8. В каждой кассете выполнена щель 2, через которую может проходить луч от источника 1 на светодиод 7. Сигнал от фотодиода через систему управления передается механизму 6, который перемещает ванну 11 до совмещения раствора-расплава с подложками 9. По истечении времени, необходимого для наращивания эпитаксиального слоя, механизм возврата 5 перемещает ванну 11 в исходное положение на кассете, удаляя остатки непрореагировавшего раствора-расплава. После прохождения зоны охлаждения контейнеры следуют в зону разгрузки пластин. Процесс эпитаксии проводится в смеси газов азота и водорода.
Универсальная установка для осаждения слоев при пониженном давлении, схема которой показана на рисунке ниже, изготовлена на базе однотрубного агрегата термической обработки подложек с трехзонным резистивным нагревателем. Установка включает следующие основные узлы: нагреватель, реактор, вакуумную и газовую системы, систему очистки выбросов.
Схема установки для осаждения слоев при пониженном давлении
Газовая система установки содержит основные каналы для рабочих газов и вспомогательные для продувки инертными газами. В каждом газовом канале установлен запорный кран 9, регулятор давления 8, измеритель расхода газов 7, натекатель 6, электромагнитный клапан 5. Смеситель 4 предназначен для получения газовых смесей требуемого состава. При настройке аппаратуры газовой системы смеситель через байпасную линию 10 соединяется с откачной системой, а в рабочем режиме — с реактором 1. Кварцевая труба реактора с помощью резиновых уплотнений закрепляется в водоохлаждаемых вакуумных шлюзах 3 и 24, между которыми размещен резистивный нагреватель (электропечь) 2. Подача газов в реактор и загрузка-выгрузка пластин осуществляется через шлюз 3. В откачном шлюзе 24 установлен датчик давления 22 и блок из трех термопар 23 для контроля температуры реактора. Количество и назначение каналов рабочих газов определяется видом процесса осаждения. Требования к газовым системам установок осаждения слоев при пониженном и атмосферном давлении во многом схожи. Отличием является лишь то, что в системах с пониженным давлением между реактором и газовой системой устанавливают натекатели, с помощью которых регулируется расход газа.
Вакуумная система установки содержит вакуумный агрегат 16 (модель АВР-150 или АВР-50), состоящий из двухроторного насоса 17 и механического насоса 15 с масляным уплотнением. Перед агрегатом расположены ловушка 21 и фильтр 20, улавливающие продукты реакции, регулятор быстроты откачки 19, вакуумный вентиль 18. Маслоочиститель 14 необходим для увеличения ресурса работы насоса. Система очистки выброса состоит из маслоотражателя 13, фильтра 12 и поглотителя 11. Вакуумный агрегат АВР-150, маслоочиститель и система очистки выброса объединены в единый откачной пост, размещенный во вспомогательном помещении.
Газовая и вакуумная системы обеспечивают проведение основных операций цикла осаждения слоев в соответствии с циклограммой. После загрузки подложек в рабочую зону (этап 1) и откачки реактора до предельного остаточного давления 1. . ,3 Па (2) следует его продувка аргоном (3) и контроль натекания (4).
