JPH03249178A - Ｃｖｄ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はＣＶＤ装置、特に半導体基板上に化合物薄膜を
形成する減圧ＣＶＤ装置に関するものである。

〔従来の技術及びその問題点〕

従来の減圧ＣＶＤ装置は第７図にその概略図が示される
が、図において加熱ヒータｆｌ）の内部には炉心管（２
）が設けられており、この内空間に多数の半導体基板（
４）を保持したホルダ（３）が配設されている。炉心管
（２）の図において右方の端壁面には反応ガス導入管（
５ａ）　（５ｂ）が設けられており、これからバルブ（
６ａ）　（６ｂ）を介して各々相異なる反応ガスが炉心
管（２）の内空間内に導入される。他方の端壁にはガス
導出管（７）が設けられている。

第７図では炉心管（２）やホルダ（３）は概略的に示し
たが、第８図ではその一部を更に詳細に示すものである
。炉心管（２）は主として石英で成る管体（８）から成
り、これのガス導出側端部には鉄製のガス導出管（９）
が一体的に固定されており、この導出管（９）に真空ポ
ンプへと接続するための接続口（９ａ）　（第７図の（
７）に対応する）が形成されている。石英管（８）内に
は上述のホルダ（３）が設けられているのであるが、こ
れは両端（一端のみ示す）に円形の支持部材（３ａ）を
設けておりこの間に複数のロッド（３ｂ）が連結されて
いて、これに多数の整列した溝（３ｃ）が形成されてお
り、これにディスク状の半導体基板（４）の周縁部をこ
のホルダ（３）に差し込んで保持させるようにしている
。

従来の減圧ＣＶＤ装置は以上のように構成されるのであ
るが、炉心管（２）内部で半導体基板（４）は加熱ヒー
タ（１）により　４００〜９００℃程度加熱される。一
方、ガス導入管（５ａ）　（５ｂ）から炉心管（２）の
内空間に導入された反応ガスは熱により熱分解などの化
学反応を起こし、半導体基板（４）の表面上に化合物薄
膜を形成する。各反応ガスの化学反応はこれら該ガスの
供給量、炉心管（２）の内部の温度及び炉心管（２）の
内部の圧力によって制御される。

以上のようにして半導体基板（４）には化合物薄膜が形
成されるのであるが、ガス導入管（Ｓａｔ　（５ｂｌか
ら噴出する各反応ガスの近傍に位置する半導体基板（４
）の表面の化合物薄膜の膜厚は比較的厚くなり、また炉
心管（２）の内空間内において反応ガス量の比較的多い
部分では該反応ガスが気相中で反応して粉体となるなど
の問題があった。更に従来方式では各反応ガスを充分に
加熱できないため炉心管内部で充分な化学反応が起こら
ず、反応制御に問題があった。

第９図は他従来例のＣＶＤ装置であるが、本従来例にお
いても加熱ヒータ（１１）の内部には縦型の炉心管（１
２）が配設されており、この内部に多数の半導体基板（
１４）を支持するホルダ（１３）が配設されている。ホ
ルダ（１３）は炉心管（Ｉ２）の底壁（１２ａ）に固定
される基台（１５）上に支持されており、またこの炉心
管（１２）の土壁は密封状態となっており、この炉心管
（１２）は同心的な二重構造になっている。

すなわち外側炉心管（１２ｂ）と内側炉心管（１２ｃ）
とから成り、これらの間に環状の通路（１８）を形成し
ており、底壁（１２ａ）に取付けたガス導入管（１６ａ
）　（１６ｂ）から導入された各反応ガスは第１の従来
例と同様な反応作用を起こして通路（１８）を通って矢
印で示すように排気系へと導出されるようになっている
。この従来例でも第７図の従来例と同様な欠点を有する
。

［発明が解決しようとする問題点］ 本発明は上述の問題に鑑みてなされ、炉心管内に配設さ
れる半導体基板の表面に均一な化合物薄膜を形成させる
ことができるＣＶＤ装置を提供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

以上の目的は、加熱ヒータ内部に炉心管を設けているＣ
ＶＤ装置において、前記炉心管内空間を反応室とガス室
とに区画する隔壁形成部材を設け、該隔壁形成部材に前
記炉心管の断面形状と相似形状または前記反応室に配設
され、薄膜を形成されるべき基板と相似形状の、前記ガ
ス室と前記反応室とを連通させるスリット状開口を形成
させ、前記ガス室に少なくとも第１の反応ガスと第２の
反応ガスを外部より導入し、こ＼で予備加熱した後、前
記スリット状開口から前記反応室内にこれらの混合ガス
を導入させるようにしたことを特徴とするＣＶＤ装置に
よって達成される。

あるいは、加熱ヒータ内部に炉心管を設けているＣＶＤ
装置において、前記炉心管内空間を反応室と複数のガス
室とに区画する隔壁形成部材をそれぞれ設け、該隔壁形
成部材のうち少なくとも前記反応室と隣接する隔壁形成
部材に前記炉心管の断面形状と相似形状または前記反応
室に配設され、薄膜を形成されるべき基板と相似形状の
スリット状開口を形成させ、該スリット状開口を介して
前記反応室と、該反応室と隣接する前記ガス室とを連通
させ、前記複数のガス室の各々にそれぞれ異なる反応ガ
スを外部より導入し、予備加熱し、前記隔壁形成部材の
それぞれに形成した開口を介して順次前記ガス室内の反
応ガスを前記反応室と隣接する前記ガス室内に導入し、
ここから前記スリット状開口を介して前記反応室内にこ
れらの混合ガスを導入したことを特徴とするＣＶＤ装置
によって達成される。

〔作　　　用］ 炉心管内空間は反応室とガス室とに区画され、この区画
のための隔壁形成部材に反応室とガス室とを連通させる
ための炉心管の断面形状と相似形状、または反応室に配
設され、薄膜を形成される基板と相似形状のスリット状
開口が形成されているので、これを通って少なくとも第
１、第２の反応ガスの混合ガスが反応室内に導入され、
また、これらは予備加熱されているので半導体基板の表
面には−様な膜厚の化合物薄膜を形成することができる
。

〔実　施　例］ 以下、本発明の実施例による減圧ＣＶＤ装置について図
面を参照して説明する。第１図乃至第３図は第１実施例
を示すが、図において加熱ヒータ（３１）内には従来例
と同様な炉心管（３２）が配設されるが、この内空間は
隔壁形成部材（３７Ａ）　（３７Ｂ）により反応室（長
）と第１、第２ガス室（３６ａ）　（３６ｂ）とに区画
される。各隔壁形成部材（３７Ａ）　（３７Ｂｌには第
２図に示すように炉心管（３２）の断面と同心的であり
、薄膜を形成すべき半導体基板（３４）　（円形）と同
心的でかつは譬同径の円形のスリット（３８Ａ）　（３
８Ｂ）が形成されている。また第１、第２ガス室（山）
Ｃ世）内にはバルブ（３９ａ）　（：＋９ｂ）を介して
ガス導入管（４３ａ）　（４３ｂ）が接続されており、
こ＼からそれぞれ相異なる第１、第２反応ガスがガス室
（３６ａ）　ｆ３６ｂ）に導入される。なお、第２図に
示すように隔壁形成部材（３７Ａ）　（３７Ｂ）には円
形のスリット（３８Ａ）　（３８Ｂ）が形成されている
のであるが、これは例えば隔壁形成部材（３７Ａ）　（
３７Ｂ）を第３図に示すように（一方のみ図示）円板（
３７Ａｂ）と環状部材（３７Ａａ）とから成るとし、環
状部材（３７Ａａ）は炉心管Ｃ３２）の内周壁に直接固
定されるが円板（３７Ａｂ）は複数の取付部材（４１）
により炉心管（３２）の内周壁に固定するようにすれば
よい。あるいは、これに代えて円板（３７Ａｂ）を炉心
管（３２）の右端壁（４２ａｌ　にその中央部で他方の
隔壁形成部材（３７Ｂ）と共に連結ロッドを介して固定
するようにしてもよい。なお、左側の端壁（４２ｂ）に
は従来と同様にガス導出管（４０）が接続されている。

本発明の第１実施例によるＣＶＤ装置は以上のように構
成されるが、次にこの作用について説明する。

第１、第２反応ガスを各々ガス室（３６ａ）　（３６ｂ
）内に導入する前にバルブ（３９ａ）　（３９ｂ）を閉
じて、まず反応室（３り及びこれとスリット（３８Ａ）
　（３８Ｂ）を介して連通ずるガス室（３６ａ）　（３
６ｂ）がガス導出管（４０）に接続される真空排気系に
より所定の圧力に減圧される。この後、バルブ（３９ａ
ｌ　（３９ｂｌが開けられそれぞれ第１、第２反応ガス
がガス導入管（４３ａ）　（４３ｂ）を通ってガス室（
３６ａ）　（３６ｂｌ内に供給される。第１、第２反応
ガスはそれぞれガス室（３６ａ）　（３６ｂｌ内に拡散
し、こ＼で加熱ヒータ（３１）により予備加熱されて第
２反応ガスはまず第２隔壁形成部材（３７Ｂ）のスリッ
ト（３８Ｂ）を通って第１ガス室（山）内に導入され、
こ＼で予備加熱された第１反応ガスと混合され、第１隔
壁形成部材（３７Ａ）のスリット（３１］Ａ）を通って
反応室（長）内に導入される。反応室（長）内には半導
体基板（３４）とはメ同径のスリット（３８）から反応
ガスが均一に導入されるので、その表面に化合物薄膜を
−様な膜厚で形成することができる。また、従来のよう
に反応室内において片寄った位置でガスを導入すること
により気相中の反応により粉体などを生じていたが、こ
のような粉体は何等生ずることはなく以上のような作用
を行なった後、反応ガスはガス導出管（４０）を通って
外部に導出される。また、第１、第２反応ガスが第１、
第２ガス室（３６ａ）　［３６ｂ）内でそれぞれ予備加
熱された後、第１ガス室（山）で混合されてスリット（
３８Ａ）から反応室（３５）内に導入されるので、従来
のように加熱が不充分なまＳで半導体基板表面に至ると
いうことはなく、反応制御は非常に容易となる。

第４図は本発明の第２実施例による減圧ＣＶＤ装置を示
すものであるが、本実施例はいわゆる縦型であり、加熱
ヒータ（５１）の内部に縦型の炉心管（７０）が配設さ
れており、これは外側炉心管（５３）と内側炉心管（５
２）とから成り、これらの間に環状の通路（５４）を形
成している。また、内側炉心管（５２）内には第１従来
例と同様に半導体基板（５６）を多数支持したホルダ（
５５）は縦型に配設され、これは基台（５７）上に固定
されている。また、基台Ｃ５７）の底面と同一レベルで
内側炉心管（５２）の底壁（５８）が固定されているが
、これにバルブ（７１ｂ）を介してガス導入管（７２ｂ
）が接続されている。内側炉心管（５２）内は反応室（
７３）と第１、第２ガス室（±）（±）とに隔壁形成部
材（５９Ａ）　Ｆ５９Ｂ）により画成されているが、こ
れらは第５図に明示されるように（一方についてのみ図
示）環状部材（５９Ａａ）とこれと同心的な小径の環状
部材（５９＾ｂ）とから成るが、これらの間に環状のス
リット（６０Ａ）を形成させている。なお、第２の隔壁
形成部材（５９Ｂ）にも同様にスリット（６０Ｂ）が形
成されている。これらの径は円形の半導体基板（５６）
とはメ同一である。

なお、内方の環状部材（５９Ａｂ）　（５９Ｂｂ）は半
導体基板（５６）のホルダ（５５）の基台（５７）を兼
用し、これと外方の環状部材（５９Ａａ）　（５９Ｂａ
）との間にスリット（６０Ａ）　（６０Ｂ）を形成させ
るようにしてもよい。また、環状の通路（５４）は炉心
管（７０）の底面に環状のガス導出口（５４ａ）を形成
させている。また、内側炉心管（５２）の側壁（５２ａ
）には第１ガス室（±）と連通してガス導入管（７２ａ
）が固定されている。

第２実施例も第１実施例と同様な効果を奏することは明
らかであるので、その詳細な説明は省略する。

以上述べたように、本発明の実施例によれば第１、第２
反応ガスを予備加熱して、混合して炉心管に導入される
ので、半導体基板の表面に均一な膜厚で化合物薄膜を形
成させることができる。反応制御は従来より一段と容易
となる。また、炉心管内で化学反応による粉体を生ずる
ことはない。

以上、本発明の各実施例について説明したが、勿論、本
発明はこれらに限定されることなく、本発明の技術的思
想に基いて種々の変形が可能である。

例えば、以上の実施例では隔壁形成部材（３７Ａ）（３
７Ｂ）及び（５９Ａン（５９Ｂ）に環状のスリット（３
δＡ）（３８Ｂ）　（６０Ａ）　（６０Ｂ）を形成させ
、この径を薄膜を形成させるべき半導体基板（３４）　
（５６）の外径にはｆ等しいものとしたが、これより更
に大きく炉心管（３２）　（５２）の内径よりもわずか
に小さいものとしてもよい。

また、完全な円形でな（とも多角形のスリットを形成さ
せるようにしてもよい。

また、以上の実施例では隔壁形成部材に環状のスリット
（３δＡ）　（３１１Ｂ）　（６０Ａ）　（６（Ｉ８）
を形成したが、これに代えて第６図に示すように円形の
隔壁形成部材の円周上に所定間隔で多数の小孔（８０）
を形成するようにしてもよい。本発明によるスリット状
開口はこのような多数の小孔（８０）も含むものとする
。

また、環状のスリット状開口を形成させるのに上記従来
例では同心的な中央の円板または基台（５７）とこの外
周の環状部材とにより形成したが、これに代えて２本の
パイプを用い、径の大きい方のパイプを炉心管の内周壁
に固定させ、これと同心的な径の小さい内方のパイプを
炉心管の一部または炉心管の端壁に固定させるようにし
てもよい。そしてこの内方のパイプと炉心管の端壁との
間に上述のガス室（３６ａ）　（３６ｂ）に９）（±）
を形成させるようにすればよい。

また、以上の実施例ではガス室を２つ設けたが、これを
１つにしてこの中に相異なる２つまたはそれ以上の種類
の反応ガスを導入し、こ＼で予備加熱して混合した後、
スリット状開口を介して反応室に導入するようにしても
よい。

あるいはガス室を３つ、またはそれ以上設けるようにそ
れぞれ隔壁形成部材を設け、これらに連通孔を形成して
各ガス室を相違通させ、これらガス室にそれぞれ異なる
反応ガスを導入し、それぞれ予備加熱した後反応室に隣
接するガス室に導入し、こ）で全ての反応ガスを混合し
て反応室に導入するようにしてもよい。

また以上の実施例では、２つのガス室を画成する隔壁形
成部材には同じ形状のスリットが形成されたが、ガス室
同志を画成する隔壁形成部材にはスリット状開口を形成
させることなく中心にまたはこれから偏位した位置に１
つの孔を形成して、これで２つのガス室を連通させるよ
うにしてもよい。あるいはスリット状開口の形状を反応
室と隣接する隔壁形成部材のスリットとは径を大きくす
るか小さくするスリットを形成するようにしてもよい。

また以上の実施例では、加熱ヒータ（３１）　（５１）
を反応室及び２つのガス室に共通に配設し、かつ温度分
布については何等記載しなかったが、各部に分割して、
例えば第１ガス室、第２ガス室及び反応室の温度をそれ
ぞれ反応ガスに応じて変えて調節するようにしてもよい
。あるいはガス室の加熱ヒータと反応室の加熱ヒータと
を分離して制御するようにしてよい。

また以上の実施例では反応室とガス室との容積割合を反
応室の方を大きくするようにしたが、これを逆にしても
よい。また図示のものに限定されることはない。

また、以上の実施例では減圧ＣＶＤ装置を用いたが、勿
論、これに限定されることなく一般のＣＶＤ装置、例え
ば常圧ＣＶＤ装置にも本発明は適用可能である。

〔発明の効果〕

以上述べたように、本発明のＣＶＤ装置によれば複数の
反応ガスを導入する場合でも薄膜を形成させるべき基板
の表面に従来よりはるかに均一な膜厚で化合物薄膜を形
成させることができる。また、反応制御も従来より一段
と容易である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例による減圧式ＣＶＤ装置の
概略断面図、第２図は同実施例における隔壁形成部材の
平面図、第３図は第２図における一部の取付力を示す部
分拡大断面図、第４図は本発明の第２実施例による減圧
式ＣＶＤ装置の概略断面図、第５図は同実施例における
隔壁形成部材の平面図、第６図は隔壁形成部材の変形例
を示す平面図、第７図は従来例の減圧式ＣＶＤ装置の概
略断面図、第８図は同従来例の一部の拡大断面図及び第
９図は他従来例の減圧式ＣＶＤ装置の概略断面図である
。 なお図において、 （２）（７０）・・−・・−・・・・・・・炉心管／Ａ
ｌ　　ｒｃｃｔ　　　、、、、、、、、、、−、、、Ｉ
　　ＭＩ　　Ｈｋ　　ｊ【　Ｋｚｆ３５１　（７３）　
　・・・・・・・・・・・−・（当）（υｉｂ）　（７
＋堕’ｊ　（Ｌゆ）・−（３７Ａ）（３７Ｂ）（５９Ａ
）（５９Ｂ＞・・（３８Ａ）（３８Ｂ）（６０Ａ）（６
０Ｂ）・・反　　応　　室 ガ　　　ス　　　室 隔壁形成部材 ス　　　リ　　　ッ　　　ト 代 理 人 飯 阪 泰　　雄 第 １ 図 第２図 第３ 図 １フ ３８Ａ−３８８・・・・・・・スリッ ト ７３・・・・・・・・・・・・・反応室７４ａ−７４ｂ
・・・・・・・ガス室 第４図 第７図 ２・・・・・・・・・炉心管 ４・・・・・・・・・半導体装置

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）加熱ヒータ内部に炉心管を設けているＣＶＤ装置
   において、前記炉心管内空間を反応室とガス室とに区画
   する隔壁形成部材を設け、該隔壁形成部材に前記炉心管
   の断面形状と相似形状または前記反応室に配設され、薄
   膜を形成されるべき基板と相似形状の、前記ガス室と前
   記反応室とを連通させるスリット状開口を形成させ、前
   記ガス室に少なくとも第１の反応ガスと第２の反応ガス
   を外部より導入し、こゝで予備加熱した後、前記スリッ
   ト状開口から前記反応室内にこれらの混合ガスを導入さ
   せるようにしたことを特徴とするＣＶＤ装置。
2. （２）加熱ヒータ内部に炉心管を設けているＣＶＤ装置
   において、前記炉心管内空間を反応室と複数のガス室と
   に区画する隔壁形成部材をそれぞれ設け、該隔壁形成部
   材のうち少なくとも前記反応室と隣接する隔壁形成部材
   に前記炉心管の断面形状と相似形状または前記反応室に
   配設され、薄膜を形成されるべき基板と相似形状のスリ
   ット状開口を形成させ、該スリット状開口を介して前記
   反応室と、該反応室と隣接する前記ガス室とを連通させ
   、前記複数のガス室の各々にそれぞれ異なる反応ガスを
   外部より導入し、予備加熱し、前記隔壁形成部材のそれ
   ぞれに形成した開口を介して順次前記ガス室内の反応ガ
   スを前記反応室と隣接する前記ガス室内に導入し、ここ
   から前記スリット状開口を介して前記反応室内にこれら
   の混合ガスを導入したことを特徴とするＣＶＤ装置。
3. （３）前記隔壁形成部材に形成される前記開口はそれぞ
   れ前記炉心管の断面形状と相似形状または前記反応室に
   配設され薄膜を形成されるべき基板と相似形状のスリッ
   ト状である請求項（２）に記載のＣＶＤ装置。