JPH0638402B2 - 気相反応容器 - Google Patents
気相反応容器Info
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- JPH0638402B2 JPH0638402B2 JP59239720A JP23972084A JPH0638402B2 JP H0638402 B2 JPH0638402 B2 JP H0638402B2 JP 59239720 A JP59239720 A JP 59239720A JP 23972084 A JP23972084 A JP 23972084A JP H0638402 B2 JPH0638402 B2 JP H0638402B2
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- Japan
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- supply port
- reaction chamber
- reaction
- gas supply
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- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10P14/00—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars
- H10P14/20—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of semiconductor materials
- H10P14/29—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of semiconductor materials characterised by the substrates
- H10P14/2901—Materials
- H10P14/2902—Materials being Group IVA materials
- H10P14/2905—Silicon, silicon germanium or germanium
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10P14/00—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars
- H10P14/20—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of semiconductor materials
- H10P14/24—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of semiconductor materials using chemical vapour deposition [CVD]
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10P14/00—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars
- H10P14/20—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of semiconductor materials
- H10P14/34—Deposited materials, e.g. layers
- H10P14/3402—Deposited materials, e.g. layers characterised by the chemical composition
- H10P14/3404—Deposited materials, e.g. layers characterised by the chemical composition being Group IVA materials
- H10P14/3408—Silicon carbide
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- Recrystallisation Techniques (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、気相成長装置、特に半導体工業で利用される
気相エピタキシャル成長装置に用いられる気相反応容器
に関する。
気相エピタキシャル成長装置に用いられる気相反応容器
に関する。
従来例の構成とその問題点 半導体工業においては、シリコン基板上に反応ガスを供
給して、その基板表面に反応物の膜を形成する工程があ
る。特にシリコン単結晶基板を通常１０００℃以上の適
当な温度に加熱しておき、ジクロールシラン、又はモノ
シランと、水素との混合ガスを供給することによって、
シリコン単結晶膜が形成でき、エピタキシャル成長と呼
ばれている。こうして得られる膜の特性として、近年オ
ートドーピングの低減と、スリップ等の結晶欠陥の低減
とが強く要望されており、これに答えるエピタキシャル
成長方式として、赤外線ランプ加熱と、減圧成長方式と
がある。これらの方式を採用した従来の装置を第１図に
示す。この装置は、透明石英チャンバ１と、シリコン基
板２を載置する基台３と、透明石英チャンバ１の外にあ
って、基台３に対向して設置されている赤外線ランプユ
ニット４と、ガス供給ノズル５と、排気口６とから構成
されている。この排気口６は図示していない真空排気装
置に接続されている。赤外線ランプユニット４から出た
赤外光は、透明石英チャンバ１を透過して基台３に載置
されたシリコン基板２を照射し、これを１０００℃以上
の温度に加熱する。この時ガス供給ノズル５より水素中
に所定の濃度で混合されたジクロールシラン等の反応ガ
スを供給することにより、これが排気口６に向かって流
れる間に、反応ガスが分解析出し、シリコン基板２上に
膜が形成される。このような赤外線ランプ加熱手段を採
用した装置は、減圧エピタキシャル成長が可能であるこ
と、更にシリコン基板を直接表面加熱できること等の特
徴があるが、透明石英チャンバ１自体がこれを透過して
いく赤外線の一部を吸収するために、このチャンバ１自
身が徐々に昇温し、一方反応室内を流れる反応ガスを含
む混合ガスは１０００℃以上に加熱されている基台から
これに近いガス相は熱を受けて高温となり、その上層部
は室温に等しい流入温度のままであるので、これらの温
度差によって極めて大きな自然対流を生ずる状態とな
り、反応室内全体が反応ガス濃度はほぼ均一と考えら
れ、従って基板上と同様にある程度高温となったチャン
バ内壁にもシリコン結晶が堆積してしまう。一旦チャン
バ１の壁面にシリコン結晶が付着し始めると、光の透過
性が損なわれ、吸収光が増大し、昇温が早くなって、加
速度的にチャンバ１への付着が増加していくこととな
り、更にチャン１自体が加熱されて強度が低下し、内部
を水素を主体としたガスが流れる容器としては、極めて
危険な状態となる。従って、実作業においては透明石英
チャンバ１を取り外してこれを洗浄し、再組立・リーク
チェックをするという保守作業を頻繁に行なうことが必
要となっている。
給して、その基板表面に反応物の膜を形成する工程があ
る。特にシリコン単結晶基板を通常１０００℃以上の適
当な温度に加熱しておき、ジクロールシラン、又はモノ
シランと、水素との混合ガスを供給することによって、
シリコン単結晶膜が形成でき、エピタキシャル成長と呼
ばれている。こうして得られる膜の特性として、近年オ
ートドーピングの低減と、スリップ等の結晶欠陥の低減
とが強く要望されており、これに答えるエピタキシャル
成長方式として、赤外線ランプ加熱と、減圧成長方式と
がある。これらの方式を採用した従来の装置を第１図に
示す。この装置は、透明石英チャンバ１と、シリコン基
板２を載置する基台３と、透明石英チャンバ１の外にあ
って、基台３に対向して設置されている赤外線ランプユ
ニット４と、ガス供給ノズル５と、排気口６とから構成
されている。この排気口６は図示していない真空排気装
置に接続されている。赤外線ランプユニット４から出た
赤外光は、透明石英チャンバ１を透過して基台３に載置
されたシリコン基板２を照射し、これを１０００℃以上
の温度に加熱する。この時ガス供給ノズル５より水素中
に所定の濃度で混合されたジクロールシラン等の反応ガ
スを供給することにより、これが排気口６に向かって流
れる間に、反応ガスが分解析出し、シリコン基板２上に
膜が形成される。このような赤外線ランプ加熱手段を採
用した装置は、減圧エピタキシャル成長が可能であるこ
と、更にシリコン基板を直接表面加熱できること等の特
徴があるが、透明石英チャンバ１自体がこれを透過して
いく赤外線の一部を吸収するために、このチャンバ１自
身が徐々に昇温し、一方反応室内を流れる反応ガスを含
む混合ガスは１０００℃以上に加熱されている基台から
これに近いガス相は熱を受けて高温となり、その上層部
は室温に等しい流入温度のままであるので、これらの温
度差によって極めて大きな自然対流を生ずる状態とな
り、反応室内全体が反応ガス濃度はほぼ均一と考えら
れ、従って基板上と同様にある程度高温となったチャン
バ内壁にもシリコン結晶が堆積してしまう。一旦チャン
バ１の壁面にシリコン結晶が付着し始めると、光の透過
性が損なわれ、吸収光が増大し、昇温が早くなって、加
速度的にチャンバ１への付着が増加していくこととな
り、更にチャン１自体が加熱されて強度が低下し、内部
を水素を主体としたガスが流れる容器としては、極めて
危険な状態となる。従って、実作業においては透明石英
チャンバ１を取り外してこれを洗浄し、再組立・リーク
チェックをするという保守作業を頻繁に行なうことが必
要となっている。
発明の目的 本発明は、上記従来の欠点を解消するもので、赤外線ラ
ンプ加熱方式を採用し、かつ反応室壁面への反応生成物
の付着のない気相反応容器を提供することを目的として
いる。
ンプ加熱方式を採用し、かつ反応室壁面への反応生成物
の付着のない気相反応容器を提供することを目的として
いる。
発明の構成 本発明の気相反応容器は、シリコン基板を載置する基台
と、これらのシリコン基板および基台を加熱する光輻射
加熱手段と、水素とジクロールシラン等の反応ガスとの
混合ガスの供給口と、ガス排出口を備え、内部に上記基
台が設置される反応室から構成され、この反応室を形成
する壁面部材において、少なくとも上記光輻射加熱手段
と基台とに挟まれた部分が輻射光を透過する透明プレー
トより構成されており、更に、上記輻射光を一部吸収す
るためにある程度高温となるこの透明プレートに沿って
水素等のキャリアガスを流して予熱し、この予熱された
キャリアガスを再度反応室内上層に流し込むことによっ
て、混合ガスとの自然対流現象を抑え、透明プレート近
傍にキャリアガス膜を形成する構成である。従って透明
プレートには反応ガスが触れることがなく、反応生成物
の付着が生じず、保守作業の低減，安全性の向上が大幅
に実現されるものである。
と、これらのシリコン基板および基台を加熱する光輻射
加熱手段と、水素とジクロールシラン等の反応ガスとの
混合ガスの供給口と、ガス排出口を備え、内部に上記基
台が設置される反応室から構成され、この反応室を形成
する壁面部材において、少なくとも上記光輻射加熱手段
と基台とに挟まれた部分が輻射光を透過する透明プレー
トより構成されており、更に、上記輻射光を一部吸収す
るためにある程度高温となるこの透明プレートに沿って
水素等のキャリアガスを流して予熱し、この予熱された
キャリアガスを再度反応室内上層に流し込むことによっ
て、混合ガスとの自然対流現象を抑え、透明プレート近
傍にキャリアガス膜を形成する構成である。従って透明
プレートには反応ガスが触れることがなく、反応生成物
の付着が生じず、保守作業の低減，安全性の向上が大幅
に実現されるものである。
実施例の説明 以下に本発明の実施例を図面を参照して説明する。第２
図は、本発明の一実施例を具現化した装置における反応
室の断面図であり、反応室７は、内部に水冷溝８が施さ
れたステンレス等の耐熱耐食性金属より成る壁面部材９
と、上部ヒータブロック１０とから構成されている。こ
の上部ヒータブロック１０には、内部に赤外線ランプヒ
ータユニット１１が設置されており、更にこの赤外線ラ
ンプヒータユニット１１に近接した位置に透明石英プレ
ート１２がＯリング等の既知のガスシール手段を介し固
定具１３により固定されている。これら上部ヒータブロ
ック１０は、Ｏリング等の既知のガスシール手段を介し
て壁面部材９の上面に締結されている。反応室７の内部
には、シリコン基板１４を載置するSiCでコーティング
されたグラファイトより成る基台（以下サセプタと呼
ぶ）１５が透明石英プレート１２を挟んで赤外線ランプ
ヒータユニット１１に対面した位置に設置されている。
第３図はこの反応室の外観図を示している。図より明ら
かなように前部壁面部材には開閉扉１６を具備した開口
１７が設けられており、この開口１７を通してシリコン
基板１４が出し入れされる。更に反応室１７には、第２
図より明らかなように、一端に、ガス供給装置（図示せ
ず）から伸びたガス供給管１８が結合されたガス供給口
１９と、他端に排気管２０が結合されている排気口２１
が備えられている。又上部ヒータブロック１０の排気口
側には、キャリアガス供給管２２に連結され、透明石英
プレート１２の下面に近接した位置に開口を有するキャ
リアガス供給口２３が形成されている。更に、第２図に
示してあるように、上部ヒータブロック１０の下端突出
部２４に外周を支持され、透明石英プレート１２の下面
との間でキャリアガス供給口２３から供給されたキャリ
アガスが矢視の様にまず透明プレート１２の下面に沿っ
て流れ、続いてガス供給口１９側で折り返して反応室７
内に噴出するように流路を形成する仕切り板２５が配置
されている。この仕切り板２５は透明石英のような輻射
光を透過する材質より形成されている。
図は、本発明の一実施例を具現化した装置における反応
室の断面図であり、反応室７は、内部に水冷溝８が施さ
れたステンレス等の耐熱耐食性金属より成る壁面部材９
と、上部ヒータブロック１０とから構成されている。こ
の上部ヒータブロック１０には、内部に赤外線ランプヒ
ータユニット１１が設置されており、更にこの赤外線ラ
ンプヒータユニット１１に近接した位置に透明石英プレ
ート１２がＯリング等の既知のガスシール手段を介し固
定具１３により固定されている。これら上部ヒータブロ
ック１０は、Ｏリング等の既知のガスシール手段を介し
て壁面部材９の上面に締結されている。反応室７の内部
には、シリコン基板１４を載置するSiCでコーティング
されたグラファイトより成る基台（以下サセプタと呼
ぶ）１５が透明石英プレート１２を挟んで赤外線ランプ
ヒータユニット１１に対面した位置に設置されている。
第３図はこの反応室の外観図を示している。図より明ら
かなように前部壁面部材には開閉扉１６を具備した開口
１７が設けられており、この開口１７を通してシリコン
基板１４が出し入れされる。更に反応室１７には、第２
図より明らかなように、一端に、ガス供給装置（図示せ
ず）から伸びたガス供給管１８が結合されたガス供給口
１９と、他端に排気管２０が結合されている排気口２１
が備えられている。又上部ヒータブロック１０の排気口
側には、キャリアガス供給管２２に連結され、透明石英
プレート１２の下面に近接した位置に開口を有するキャ
リアガス供給口２３が形成されている。更に、第２図に
示してあるように、上部ヒータブロック１０の下端突出
部２４に外周を支持され、透明石英プレート１２の下面
との間でキャリアガス供給口２３から供給されたキャリ
アガスが矢視の様にまず透明プレート１２の下面に沿っ
て流れ、続いてガス供給口１９側で折り返して反応室７
内に噴出するように流路を形成する仕切り板２５が配置
されている。この仕切り板２５は透明石英のような輻射
光を透過する材質より形成されている。
本実施例の装置における反応容器は以上のような構成で
あり、エピタキシャル成長時には、赤外線ランプヒータ
ユニット１１からの輻射熱線は、透明石英プレート１
２、および仕切り板２５を透過してサセプタ１５、およ
びこれに載置されているシリコン基板を照射し、これら
を１０００℃以上の所定温度に加熱する。この時ガス供
給口１９を通してジクロールシラン等の反応ガスを適当
な濃度で含有した水素ベースの混合ガスを供給すること
によって、この混合ガスは排気口２１に向かって流れ、
この間に所定温度に加熱されているシリコン基板１４、
およびサセプタ１５に接したガス相から反応ガスが分解
析出し、シリコン基板１４上にエピタキシャル成長膜が
形成される。
あり、エピタキシャル成長時には、赤外線ランプヒータ
ユニット１１からの輻射熱線は、透明石英プレート１
２、および仕切り板２５を透過してサセプタ１５、およ
びこれに載置されているシリコン基板を照射し、これら
を１０００℃以上の所定温度に加熱する。この時ガス供
給口１９を通してジクロールシラン等の反応ガスを適当
な濃度で含有した水素ベースの混合ガスを供給すること
によって、この混合ガスは排気口２１に向かって流れ、
この間に所定温度に加熱されているシリコン基板１４、
およびサセプタ１５に接したガス相から反応ガスが分解
析出し、シリコン基板１４上にエピタキシャル成長膜が
形成される。
この時同時にキャリアガス供給口２３を通して非反応ガ
スとしての水素ガスのみを供給する。このガスは、透過
する輻射光の一部を吸収して通常３５０〜４００℃程度
の温度になっている透明石英プレート１２に沿って流れ
る間に同程度の温度に予熱され、こうして予熱された水
素ガスが、この仕切り板２５の下面に沿って反応室７内
に混合ガスと同方向に噴出される。
スとしての水素ガスのみを供給する。このガスは、透過
する輻射光の一部を吸収して通常３５０〜４００℃程度
の温度になっている透明石英プレート１２に沿って流れ
る間に同程度の温度に予熱され、こうして予熱された水
素ガスが、この仕切り板２５の下面に沿って反応室７内
に混合ガスと同方向に噴出される。
このように透明石英プレート１２および仕切り板２５に
沿って水素ガスを供給することにより、非反応ガス膜が
上層に形成されて、反応ガスを含む混合ガスが固体壁面
に接触することが断たれることとなる。更に従来は混合
ガスの水平な流れと同時に、混合ガス相内でサセプタ１
５の表面近傍とこれと離れた場所でのそれぞれのガス温
度に極めて大きな温度差が生じ、従って大きな自然対流
現象が現われ、混合ガスが上面固体壁に容易に接触する
ことは避けられなかったが、仕切り板２５に沿って流れ
る水素ガスが充分に予熱されているので、自然対流は大
幅に緩和され、より効果的な非反応ガス膜として形成さ
れることとなる。従って反応ガスがこれらの透明石英部
品に接触せず、反応生成物が付着することがないので、
輻射光の透過性がいつまでも損なわれることがなく、安
全性が維持され、保守作業が大幅に低減される。
沿って水素ガスを供給することにより、非反応ガス膜が
上層に形成されて、反応ガスを含む混合ガスが固体壁面
に接触することが断たれることとなる。更に従来は混合
ガスの水平な流れと同時に、混合ガス相内でサセプタ１
５の表面近傍とこれと離れた場所でのそれぞれのガス温
度に極めて大きな温度差が生じ、従って大きな自然対流
現象が現われ、混合ガスが上面固体壁に容易に接触する
ことは避けられなかったが、仕切り板２５に沿って流れ
る水素ガスが充分に予熱されているので、自然対流は大
幅に緩和され、より効果的な非反応ガス膜として形成さ
れることとなる。従って反応ガスがこれらの透明石英部
品に接触せず、反応生成物が付着することがないので、
輻射光の透過性がいつまでも損なわれることがなく、安
全性が維持され、保守作業が大幅に低減される。
なお本実施例ではエピタキシャル成長装置への適用を示
したが、本発明は膜形成を必要とする各種装置に適用が
可能である。
したが、本発明は膜形成を必要とする各種装置に適用が
可能である。
発明の効果 以上のように、本発明では、反応室の一部を構成する透
明石英プレートの内面に仕切り板を設け、この透明石英
プレートと仕切り板との間に、反応ガスを含む混合ガス
とは別のキャリアガスのみを流入せず、まず透明石英プ
レートの下面に沿ってこのキャリアガスを流すことによ
ってガスを予熱し、更にこの予熱されたキャリアガスを
仕切り板の下面に噴出するように構成したものであり、
混合ガスの自然対流を抑える効果と、仕切り板下面に沿
う非反応ガス膜との形成とが実現され、反応ガスが上記
透明石英プレートに接触することがないので、反応生成
物が生じず、輻射光の透過度が不変で、強度の維持，安
全性の維持に大きな効果がある。又保守作業も大幅に低
減されるものである。
明石英プレートの内面に仕切り板を設け、この透明石英
プレートと仕切り板との間に、反応ガスを含む混合ガス
とは別のキャリアガスのみを流入せず、まず透明石英プ
レートの下面に沿ってこのキャリアガスを流すことによ
ってガスを予熱し、更にこの予熱されたキャリアガスを
仕切り板の下面に噴出するように構成したものであり、
混合ガスの自然対流を抑える効果と、仕切り板下面に沿
う非反応ガス膜との形成とが実現され、反応ガスが上記
透明石英プレートに接触することがないので、反応生成
物が生じず、輻射光の透過度が不変で、強度の維持，安
全性の維持に大きな効果がある。又保守作業も大幅に低
減されるものである。
第１図は従来のエピタキシャル成長装置の反応室の断面
図、第２図は本発明による気相成長装置の反応室を示す
断面図、第３図は同装置の外観図である。 ７……反応室、１１……赤外線ランプヒータユニット、
１２……透明石英プレート、１４……シリコン基板、１
５……サセプタ、２５……仕切り板。
図、第２図は本発明による気相成長装置の反応室を示す
断面図、第３図は同装置の外観図である。 ７……反応室、１１……赤外線ランプヒータユニット、
１２……透明石英プレート、１４……シリコン基板、１
５……サセプタ、２５……仕切り板。
Claims (1)
- 【請求項１】ジクロールシラン等の反応ガスと、水素等
のキャリアガスとの混合ガスが供給される第１のガス供
給口を一端に、他端にガス排出口を有し、外気を遮断し
て前記第１のガス供給口より供給されるガス雰囲気を形
成するための壁面部材から構成された反応室と、前記反
応室の内部に設置され気相成長膜を形成する基板を載置
する基台と、これらの基板および基台を加熱するために
上記反応室外にあって基台と対面する位置に配置された
光輻射加熱手段と、この光輻射加熱手段と基台との間の
壁面部材の一部を形成し、輻射光を透過する材質より成
る透明プレートと、この透明プレートに近接し、ガス排
出口側より水素等のキャリヤガスのみを供給する第２の
ガス供給口と、この第２のガス供給口より供給されたキ
ャリヤガスが透明プレートの内面に沿ってまずガス排出
口側より第１のガス供給口側に向かって流れ、更に第１
のガス供給口側で折り返して前記混合ガスと同方向に反
応室内へと流入するようなキャリヤガス経路を形成する
輻射光を透過する材質より成る仕切り板とから構成され
た気相反応容器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59239720A JPH0638402B2 (ja) | 1984-11-13 | 1984-11-13 | 気相反応容器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59239720A JPH0638402B2 (ja) | 1984-11-13 | 1984-11-13 | 気相反応容器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61117824A JPS61117824A (ja) | 1986-06-05 |
| JPH0638402B2 true JPH0638402B2 (ja) | 1994-05-18 |
Family
ID=17048918
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59239720A Expired - Lifetime JPH0638402B2 (ja) | 1984-11-13 | 1984-11-13 | 気相反応容器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0638402B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6730613B1 (en) * | 1998-01-07 | 2004-05-04 | Texas Instruments Incorporated | Method for reducing by-product deposition in wafer processing equipment |
| US6794308B2 (en) | 1998-01-07 | 2004-09-21 | Texas Instruments Incorporated | Method for reducing by-product deposition in wafer processing equipment |
-
1984
- 1984-11-13 JP JP59239720A patent/JPH0638402B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61117824A (ja) | 1986-06-05 |
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