195361. lajstromszámú szabadalom • Eljárás előírt adalékprofilú epitaxiális rétegek előállítására
1 195 361 2 t t / l\)0t (* ) d* - f P[)0t (l ) J impulzussor dt o o a rétcgnövcsztés minden t időpillanatában létrejön. A Pnot (O I int pulzussor Ítílö,és nem más- nlint az 5 adalckforrás-anyag betáplált parciális nyomásának az ákalmazott impulzussor által előidézett időbeli változása. Két impulzus közötti szünethossz felső határaként 20 és 60 másodperc közötti értéket állítunk be, amelyet 10 a találmány szerint csak abban az esetben kell túllépni, ha ßDot (t) függvényt egy időintervallumban, ahol egy helyi minimuma van, impulzussorral kell közelíteni. A találmány szerint az adalékforrás-anyag parciá- 15 lis nyomásának a pDo{ és/vagy pDot u felső, illetve alsó amplitúdó értékeit egymást követően többféle parciális nyomásszinten betáplált impulzusokból álló impulzussorozat formájában is létrehozhatjuk. A találmány szerinti eljárás megvalósítható akár 20 úgy, hogy csak PDot> 0 vagy csak pDot u továbbá, ha mindkettő ppotj Q és ppot u is váltóik. A találmány szerinti megoldást egy kiviteli példa kapcsán írjuk le részletesen. Példaképpen bemutatjuk egy lehetőleg meredek (lép- 25 csőszerű) adalékátmenet előállítását N = 1.5 . 1016 cm-3 szinttől N = 5 . 1014 cm-3 adalékszintre, ahol N az adalékatomok koncentrációja. Hangsúlyozzuk, hogy a példában bemutatott megoldás alapján bármilyen más geometriailag komplikált adalékprofilú lefu- 30 tás előállítása is megoldható. Az előírt adalékprofilú epitaxiális réget előállítása egy kereskedelemben kapható indukciós fűtésű epitaxiális reaktorban történik 1050 °C hőmérsékleten. Vivőgázként hidrogén szolgál, amelyet a szilícium — továbbiakban röviden Si — 35 rétegforrás-anyagként szolgáló szilánnal SiH4 keverünk össze, a szilán parciális nyomását úgy választjuk meg, hogy kb. 0,3 jum min-1 rétegnövekedési sebességet kapjunk. Adalékforrás-anyagként foszfin PH3 szolgál, melyet speciális szabályozó berendezéssel ál- 40 landó értéken tartott, definiált gázáramban (PH3 — molekula/időegység) az epitaxiális berendezésbe vezetünk. Elektromágnes vezérlésű szelep segítségével a foszfin áramlást a reaktorba vagy az epitaxiális berendezés elszívójába irányíthatjuk. Ha a reaktorba 45 vezetjük, akkor ott egy meghatározott parciális nyomás jön létre, melyet a betáplált parciális nyomás pDot 0 = Pp[f o felsőértékeként használunk. Amikor viszont nem a reaktorba vezetjük a PH3 áramlást, hanem az elszívóba, akkor a reaktorban csupán az alkalmazott szilánban lévő n-típusú adalckforrás-anyagok hatnak (saját adalékolási szint), amely a szóbanforgó esetben pp() = 2.10“^ Pa parciális nyomásnak felel meg. Ezt a szintet a szóbanforgó esetben alsó értekként pDot u használjuk. Jelen példában a fentnevezett impulzűssort tehát a foszfin áramlásnak a reaktorba, illetőleg az elszívó vezetékbe történő váltakozó bevezetésével valósítjuk meg elektromágneses vezérlésű szelepek segítségével. Az adalckforrás-anyagnak az elszívó vezetékbe való bevezetési időtartama alatt - azaz a pDot u nyomással jellemzett két impulzus közötti szünet megvalósításánál — lehetséges a foszfmáramlás megváltoztatása és a következő betáplálásra való átkapcsoláskor az impulzussort az adalékforrás-anyag megváltoztatott felső pDot o értékével folytatva adjuk a reaktorba. Ezt a lehetőséget alkalmazzuk, amikor az optimális irányítási függvény olyan alakú, hogy egy meghatározott ideig pl. több nagyságrenddel kisebb értéket vesz fel, mint pDot Q Ez megköveteli, hogy az optimális irányítási függvénynek ebben az időtartamban impulzussorral történő megvalósításával relatíve hosszú szüneteket kell kombinálni nagyon rövid impulzusokkal, ami azt jelenti, hogy az első feltétel csak rossz közelítéssel teljesül. A betáplált parciális nyomásnak a felső pDot értékének csökkentése révén biztosíthatjuk, hogy’az első feltétel a nevezett időtartamra is elegendően jól teljesül. A bemutatott példában ezt a lehetőséget alkalmaztuk, melyben a pDot Q érték egyszeri változása fordul elő. A kívánt meredek adalékátmenet megvalósításához az első táblázatban megadott impulzussort használtuk, amely a 0Dot (t) optimális irányítási függvényből a találmány szerinti eljárásnak megfelelően a közelítő számítások ismert módszereinek alkalmazásával kapható. A táblázatban megadott időintervallumokban az x-szel jelölt betáplált parciális nyomásérték uralkodik a reaktorban. t = 336 mp -1 = 350 mp időintervallum alatt következik be a foszfináramlásnak az új ppH = 9,5 . 1CT6 Pa értékre történő változása. Táblázat I. idő (mp) ppH3,o = l,4.1(T4Pa PPH3,0 = 9>5-10"6pa PPh3,u = 2.1CT7Pa 0. .50 X 50. .59 X 59. .109 X 109..118 X 118..168 X 168..177 X 177..192 X 192. .197 X 197..297 X
