Brevet FR2041080A1 — publié le 19710129

i 2041080 La présente invention est relative à un procédé pour déposer des couches d'une substance semi-conductri.ce ou isolante, à partir d'un courant d'un gaz réactionnel sur un cristal semiconducteur chauffe ou pour doper un tel cristal à partir d'un 5 courant gazeux de dopage, et dans lequel- on utilise des conditions opératoires constantes ou des conditions opératoires qui sont modifiées par paliers. Lors du dépôt de couches semi-conductrices épitaxiales sur des disques serai-conducteurs monocristallins ou lors du dépôt 10 pyrolytique de couches d'oxyde de silicium et/ ou de nitrure de silicium à partir de la phase gazeuse sur de tels cristaux, il est difficile d'obtenir des couches d'épaisseur uniforme, particulièrement dans le cas où on réalise des revêtements simultanément sur un grand nombre de disques semi-conducteurs. En effet, 15 le gaz réactionnel s'épuise en substances actives et jusqu'à ce jour on a essayé d'y remédier en créant un écoulement turbulent du gaz réactionnel et par voie de conséquence, du mélange qui en résulte du gaz frais avec du gaz déjà utilisé. Mais dans ce cas on a besoin de corps de choc ou d'ailettes de brassage mobi-20 les ou encore de tuyères mobiles pour l'alimentation en gaz. Tous les moyens de ce genre nécessitent l'emploi, dans le récipient réactionnel, de corps supplémentaires, plus particulièrement mobiles avec lesquels le gaz réactionnel entre en contact particulièrement intense. Ceci a pour conséquence une augmenta-25 tion du danger d'impuretés des couches déposées et un accroissement des possibilités pour un dépôt non souhaité dans le récipient réactionnel. La présente invention a pour objet, avec des moyens aussi simples que possible, de remédier à l'irrégularité du 30 dépôt, due à un appauvrissement du gaz réactionnel en composants actifs. C'est la raison pour laquelle le procédé conforme à l'invention est caractérisé par le fait que toutes les phases opératoires doivent être exécutées avec des conditions de fonc-35 tionnement maintenues constantes et cela de manière que le gaz réactionnel s'écoule tangentiellement au-dessus des cristaux semi-conducteurs à traiter, suivant une direction pendant la moitié de la durée nécessaire pour chaque phase opératoire, et dans la direction opposée pour l'autre moitié de cette durée. 40 Suivant un perfectionnement du procédé conforme à 70 09074 2 2041080 l'invention, ce dernier peut être réalisé de façon que la direction d'écoulement du gaz soit alternée à plusieurs reprises pendant chacune des phases de travail définies ci-dessus. Au demeurant il convient de noter que la notion "paramètres de fonction-5 nement maintenus constants" doit être prise dans son sens le plus strict et veut donc dire que l'on maintient constant tous les paramètres de fonctionnement qui peuvent influencer le résultat obtenu. Parmi ces paramètres il faut avant tout noter les conditions de température, la position des disques à traiter dans le 10 récipient réactionnel ainsi que la composition et la vitesse du gaz réactionnel. L'exécution pratique des mesures individuelles pour réaliser le dépôt de couches anorganiques sur des surfaces semi-conductrices ou pour doper des cristaux semi-conducteurs à partir 15 de la phase gazeuse, sont connues et n'ont pas besoin d'être décrites en détail. Pour la mise en oeuvre de l'invention il est simplement nécessaire que le procédé en question soit réalisé avec des conditions opératoires qui sont maintenues constantes pendant toute la durée nécessaire, ou que le procédé soit composé 2o de différentes phases opératoires qui sont exécutées à des conditions maintenues constantes mais différentes entre elles. Pour l'invention il est prévu que chaque phase opératoire exécutée à des conditions constantes, soit exécutée avec des directions d'écoulement alternées du gaz réactionnel, ainsi que cela a été 25 décrit ci-dessus. En général il suffit que pendant la première moitié de la durée nécessaire pour l'exécution de chacune de ces phases opératoires, le gaz réactionnel se déplace suivant l'une des directions et que pendant la seconde moitié de cette durée il se déplace dans la direction opposée. Toutefois, ainsi 30 que cela a été indiqué» ci-dessus, il peut être avantageux d'inverser plusieurs fois la direction de l'écoulement du gaz pendant les différentes phases opératoires. Mais il faut alors veiller à ce que les durées totales pendant lesquelles le gaz s'écoule suivant les directions différentes sur les disques semi-conduc-35 teurs à traiter soient égales entre elles tant pendant chacune des phases opératoires que pendant le procédé total. Pour la mise en oeuvre du procédé conforme à l'invention il suffit d'utiliser le dispositif tel qu'il est décrit au dessin annexé. Les disques semi-conducteurs à çraiter sont ame-40 nés à la température de traitement nécessaire par contact avec 70 09074 3 2041080 une plaque chauffante 2, chauffée par voie inductive et faite avec un matériau conducteur d'électricité et résistant tant du point de vue thermique que du point de vue chimique.Par exemple la plaque chauffante est constituée par un corps en graphite doit; 5 la surface est revêtue avec du Sic pur ou avec au silicium pur. La plaque chauffante 2 et les disques semi-conducteurs à traiter sont disposés dans un tube réactionnel 3 fait avec du quartz. Ce tube est pourvu à chacune de ses extrémités de tubulures d'admission de gaz 4, 5. En outre, le tube est entouré concentrique-10 ment dans la région de la plaque chauffante 2, d'une bobine d'induction 6. Pour l'alimentation en gaz on a prévu une conduite 7 dont les dérivations latérales mènent, par l'intermédiaire des robinets respectifs à des admissions de gaz 4, 5 du tube réactionnel 3. Les admissions de gaz 4 et 5 sont disposées 15 de telle manière dans le tube réactionnel que les courants gazeux qui en sortent s'écoulent en sens inverse l'un de l'autre et à peu près tangentiellement au-dessus des disques semi-conducteurs 1 à traiter. Dans l'exemple représenté, les deux admissions sont ménagées aux extrémités du tube réactionnel 3. 20 Chacune des deux admissions 4 et 5 n'est pas seule ment reliée à l'alimentation commune 7, mais également, par une autre conduite comportant les robinets EU et I-I^, avec une évacuation. On comprend facilement qu'avec le dispositif tel que décrit, le gaz réactionnel peut s'écouler aussi bien dans la 25 direction qui va de l'admission 4 à l'admission 5 (qui sert alors d'évacuation) que selon la direction opposée. A cet effet il suffit d'ouvrir l'un des robinets des paires de robinets associés aux admissions 4 et 5 et de fermer l'autre, de manière par exemple que pour l'une des paires de robinets (H^, 11^ et 30 Koj on ferme le robinet d'évacuation et pour l'autre on ouvre celui des robinets qui mène à l'admission commune 7. 70 09074 4 2041080 REVENDICATIONS 1. Procédé pour déposer des couches d'une substance semi-conductrice ou isolante à partir d'un courant de gaz réactionnel sur des cristaux serai-conducteurs chauffés, ou pour 5 doper de tels cristaux à partir d'un courant gazeux de dopage, dans lequel on utilise des conditions opératoires constantes ou des conditions opératoires que l'on ne modifie que par paliers, caractérisé par le fait que toutes les phases opératoires sont réalisées de telle manière ^vec des conditions opératoires cons-10 tantes que le gaz réactionnel passe, tangentiellement sur les cristaux semi-conducteurs à traiter, dans un sens pendant la moitié de la durée nécessaire au traitement alors que pendant l'autre moitié de cette durée le gaz passe en sens inverse du précédent. 15 2. Procédé suivant la revendication 1 caractérisé par le fait que pendant les différentes phases opératoires à des conditions de traitement constant, on alterne à plusieurs reprises la direction de l'écoulement du gaz.