Схемы реакторов для газовой эпитаксии
а – горизонтального типа, б – вертикального.
1 – реакционная камера, 2 – индуктор, 3 – подложкодержатель, 4 – подложки, 5 – подача парогазовой смеси.
Горизонтальный реактор. Реакторы горизонтального типа не имеют внутри движущихся частей. Поток парогазовой смеси подается в реактор параллельно его оси. Схема реактора горизонтального типа приведена на рисунке а. Реактор 1 изготавливают из кварцевой трубы круглой или прямоугольной формы. Внутри реактора размещают подложкодержатель 3, выполненный из графита и установленный на подставках с определенным углом наклона для выравнивания состава парогазовой смеси вдоль длины подложкодержателя. В процессах эпитаксиального роста кремния при использовании SiH4, SiHCI3 или SiCI4 угол наклона подложкодержателя изменяют в соответствии с неравенством:
На подложкодеожателе 3 размещают подложки 4. Для нагрева подложек используют индукционный, резистивный или лучистый нагрев. При индукционном нагреве применяют индуктор 2, подключенный через согласующие цепи к генератору токов высокой частоты. На разброс параметров наращиваемого слоя оказывает значительное влияние газодинамическая обстановка в реакторе. Для реактора горизонтального типа естественная конвекция направлена перпендикулярно направлению вынужденной конвекции. В этих условиях наблюдается течение газов в виде спиралей или вихрей. В условиях только вынужденной конвекции наблюдается ламинарное течение газовых потоков. Переход от реакторов круглой формы к прямоугольно-эллиптической позволяет увеличить производительность установки и снизить разброс параметров наращиваемого слоя.
Вертикальный реактор. Вертикальный реактор предназначен для массового производства эпитаксиальных структур с точностью распределения температуры по подложкодержателю ±3С, разбросом толщины и удельного сопротивления выращенных слоев в пределах ±10%. Для пластин разных ярусов разброс увеличивается. Многоярусный подложкодержатель равномерно вращается со скоростью 3-120 об/мин.
Реактор установки унэс-2п-ка
Установка УНЭС-2П-КА, предназначенная для крупносерийной обработки эпитаксиальных структур кремния. Реактор этой установки также выполнен по вертикальной схеме и включает цилиндрическую камеру 2, закрепленную между фланцами 1 и 5. Подложкодержатель 3 в виде полого графитового цилиндра, закрепленного через кварцевую вставку 4 на валу 8. На внешней поверхности подложкодержателя выполнены наклонные гнезда для подложек 15, а внутри него размещен кварцевый стакан 14 с ВЧ-индуктором 13. Подача ПГС производится через штуцер 10 в нижнем фланце. Штуцер 11 предназначен для подачи водорода при продувке зоны между реактором и подложкодержателем. Штуцеры 6, 9, 17 подают водород в кольцевые полости между концентрическими уплотнителями 16 и 12 обоих фланцев, а также к манжете 7 уплотнения вала 8. Это обеспечивает повышение надежности герметизации реактора. Регулировка температуры по высоте подложкодержателя может проводиться за счет изменения шага витков индуктора.
