Metallorganisch chemische ... - JUWEL - Forschungszentrum Jülich

3.1 MOCVD 39
und Suszeptor. Davon ausgehend bewegen sich die Prekursor- und Lösungsmittelgase in radialer
und horizontaler Richtung von der Düse bis in den Kollektorring. Die Reaktionsgase, wie
z.b. Sauerstoff oder N2O werden unterhalb der Düse zugeführt. Durch den separaten Einlass
werden Vorreaktionen vermindert. Im Optimalfall verarmt die Metallkonzentration in der
Gasphase linear und ist am Rand des Suszeptors fast null, so dass nur noch die Reaktionsprodukte
den Kollektor erreichen.
Vom Kollektor aus werden alle Gase abgesaugt. Nicht reagierte Prekursorreste und andere
Partikel werden von einer Kühlfalle zum Schutz der Pumpen und der Umwelt aufgefangen.
Bei den Pumpen handelt es sich um eine Kombination aus Drehschieber- und Wälzkolbenpumpe.
Letztere ist notwendig, um die großen Gasmengen zu bewältigen, die gebraucht werden,
um homogene Schichten über der gesamten Fläche des Suszeptors zu erhalten.
3.1.4 Prozesskontrolle
Ergänzend zum vorangegangenen Kapitel werden hier die Besonderheiten einzelner Hardwarekomponenten
des AIX-2600G3 Reaktors sowie die Randbedingungen für die Einstellung
der Prozessparameter genauer betrachtet. Die zum Teil sehr spezifischen Beschreibungen resultieren
aus der Prozess- und Hardwareentwicklung der letzten Jahre.
a) Suszeptor
Nach ersten Tests wurde ein neuer Suszeptor eingebaut. Der Vorgänger bestand aus zwei
Komponenten, die durch Schrauben miteinander verbunden waren und hatte dadurch eine
deutlich verminderte Wärmeleitfähigkeit. Bei konstanter Suszeptortemperatur von 700°C
wurde durch diese Maßnahme eine Erhöhung der Wafertemperatur um ca. 50°C beobachtet.
Auch im Fall der Zugscheibe, die den Suszeptor fixiert gab es zwei Variationen, eine aus
Graphit und eine weitere aus Quarzglas. Letztere wurde hergestellt, um die thermische Ankopplung
an die darüber befindliche Düse zu reduzieren, da bei Temperaturen oberhalb von
600°C Vorreaktionen an der Quarzglasdüse unvermeidlich sind. Da diese Glaszugscheibe
sehr bruchempfindlich war, wurde im weiteren Verlauf bei verbesserter Kühlung durch modifizierten
Gasfluss und veränderte Einlassdüse, auf die Graphitscheibe zurückgegriffen.
b) Temperaturmessung
Die Temperaturmessung erfolgt über zwei unabhängige Pyrometer: Ein Pyrometer misst die
Suszeptortemperatur von der Unterseite des Suszeptors, ein weiteres in Draufsicht. Über ersteres
Pyrometer wird die Temperatur geregelt und alle in dieser Arbeit aufgeführten Prozesstemperaturen
beziehen sich auf diesen Wert. Das zweite Pyrometer dagegen misst die Temperatur
auf dem Substrat liefert aber i.A. keine absoluten Werte, da es empfindlich auf die unterschiedliche
Reflexivität der Oberfläche reagiert: z.B. zeigt reines Platin einen anderen Wert,
als beschichtetes Platin. Zudem erfolgt die Messung durch die Glasscheibe (Ceiling), die auch
je nach Prozessbedingung und Anzahl der Prozesse eine Schwärzung erfährt. So wurde von
der 90sten bis zum 125sten Abscheidung mit einer Ceiling eine mittlere Pyrometertemperatur
von 580,6° ± 3,4°C gefunden und in den nachfolgenden 12 Abscheidungen mit einer neuen