JPH0745530A - 縦型気相成長装置 - Google Patents
縦型気相成長装置Info
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- JPH0745530A JPH0745530A JP20470393A JP20470393A JPH0745530A JP H0745530 A JPH0745530 A JP H0745530A JP 20470393 A JP20470393 A JP 20470393A JP 20470393 A JP20470393 A JP 20470393A JP H0745530 A JPH0745530 A JP H0745530A
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- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 厚さが均一なエピタキシャル層を再現性よく
成長させることができる縦型気相成長装置を提供する。 【構成】 半導体基板１３を載置するサセプタ１４と、
サセプタ１４を介して半導体基板１３を加熱する高周波
加熱コイル１５と、サセプタ１４の中央部を貫通して垂
直に設けられた気相成長の原料ガス導入用のノズル１７
と、これら各部を収容するベルジャ１１とを備えた縦型
気相成長装置において、ノズル１７の側面のガス噴出孔
１７ａから噴出した原料ガスの流れを制御するガス流制
御板２１を、ガス噴出孔１７ａよりも上部に、少なくと
もサセプタ１４上の外側の列に載置された半導体基板１
３の中心部までを覆うように設ける。
成長させることができる縦型気相成長装置を提供する。 【構成】 半導体基板１３を載置するサセプタ１４と、
サセプタ１４を介して半導体基板１３を加熱する高周波
加熱コイル１５と、サセプタ１４の中央部を貫通して垂
直に設けられた気相成長の原料ガス導入用のノズル１７
と、これら各部を収容するベルジャ１１とを備えた縦型
気相成長装置において、ノズル１７の側面のガス噴出孔
１７ａから噴出した原料ガスの流れを制御するガス流制
御板２１を、ガス噴出孔１７ａよりも上部に、少なくと
もサセプタ１４上の外側の列に載置された半導体基板１
３の中心部までを覆うように設ける。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は気相成長装置に関し、さ
らに詳しくは半導体基板上にエピタキシャル層を気相成
長させるのに用いる縦型気相成長装置に関する。
らに詳しくは半導体基板上にエピタキシャル層を気相成
長させるのに用いる縦型気相成長装置に関する。
【０００２】
【発明の背景技術】半導体製造工程において、半導体基
板上に気相反応を利用して半導体エピタキシャル層を成
長させる技術は極めて重要であり、近年ではＳｉ、Ｇｅ
等のIV族元素半導体の他に、ＧａＡｓ、ＩｎＰ、Ｇａ
Ｐ、ＧａＡｓＰ、ＡｌＧａＰ、ＡｌＧａＡｓ、ＩｎＧａ
Ａｓ、ＩｎＧａＰ等のIII-V族化合物半導体、ＺｎＳ、
ＺｎＳｅ、ＺｎＳＳｅ、ＣｄＴｅ、ＣｄＳ等のII-VI族
化合物半導体等の半導体エピタキシャル層を成長させて
いる。
板上に気相反応を利用して半導体エピタキシャル層を成
長させる技術は極めて重要であり、近年ではＳｉ、Ｇｅ
等のIV族元素半導体の他に、ＧａＡｓ、ＩｎＰ、Ｇａ
Ｐ、ＧａＡｓＰ、ＡｌＧａＰ、ＡｌＧａＡｓ、ＩｎＧａ
Ａｓ、ＩｎＧａＰ等のIII-V族化合物半導体、ＺｎＳ、
ＺｎＳｅ、ＺｎＳＳｅ、ＣｄＴｅ、ＣｄＳ等のII-VI族
化合物半導体等の半導体エピタキシャル層を成長させて
いる。
【０００３】上記のようにエピタキシャル層を気相成長
させる際には、横型成長装置、縦型（またはパンケーキ
型）成長装置、バレル型（またはシリンダ型）成長装置
等が用いられているが、中でも縦型成長装置は、均一な
膜厚のエピタキシャル成長層が得られる利点がある。
させる際には、横型成長装置、縦型（またはパンケーキ
型）成長装置、バレル型（またはシリンダ型）成長装置
等が用いられているが、中でも縦型成長装置は、均一な
膜厚のエピタキシャル成長層が得られる利点がある。
【０００４】図６は、従来の縦型気相成長装置の一例を
示す概略断面図である。この縦型気相成長装置において
は、ベースプレート１０上に釣鐘状のベルジャ１１を載
置することによって反応室１２が形成される。この反応
室１２内には、半導体基板１３を載置する円板状のサセ
プタ１４が水平に配置され、その下面には該サセプタ１
４を介して半導体基板１３を加熱する高周波加熱コイル
１５がコイルカバー１６内に設けられている。
示す概略断面図である。この縦型気相成長装置において
は、ベースプレート１０上に釣鐘状のベルジャ１１を載
置することによって反応室１２が形成される。この反応
室１２内には、半導体基板１３を載置する円板状のサセ
プタ１４が水平に配置され、その下面には該サセプタ１
４を介して半導体基板１３を加熱する高周波加熱コイル
１５がコイルカバー１６内に設けられている。
【０００５】また、反応室１２の中央には、気相成長用
の原料ガスを導入するための円管状のノズル１７がサセ
プタ１４を貫通して垂直に設けられている。ノズル１７
の上端は板１８によって封止され、ノズル１７の側面に
は原料ガスをサセプタ１４の表面に沿って噴出させるた
めの多数の噴出孔１７ａが設けられ、上端の板１８にも
噴出孔１８ａが設けられている。
の原料ガスを導入するための円管状のノズル１７がサセ
プタ１４を貫通して垂直に設けられている。ノズル１７
の上端は板１８によって封止され、ノズル１７の側面に
は原料ガスをサセプタ１４の表面に沿って噴出させるた
めの多数の噴出孔１７ａが設けられ、上端の板１８にも
噴出孔１８ａが設けられている。
【０００６】原料ガスはガス導入口１９より供給され、
主にノズル１７の側面に設けられた噴出孔１７ａから半
導体基板１３の主面に平行に噴出されて反応室１２に導
入され、ガス排出口２０から排出される。半導体基板１
３は高周波加熱コイル１５によって加熱されているの
で、半導体基板１３上に噴出された原料ガスは基板上で
反応し、半導体基板１３上にエピタキシャル層が成長す
る。
主にノズル１７の側面に設けられた噴出孔１７ａから半
導体基板１３の主面に平行に噴出されて反応室１２に導
入され、ガス排出口２０から排出される。半導体基板１
３は高周波加熱コイル１５によって加熱されているの
で、半導体基板１３上に噴出された原料ガスは基板上で
反応し、半導体基板１３上にエピタキシャル層が成長す
る。
【０００７】このような縦型気相成長装置に関しては、
例えば実開昭５７−７１３３７号又は実開昭５９−１５
１４３４号に開示されている。
例えば実開昭５７−７１３３７号又は実開昭５９−１５
１４３４号に開示されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記のような
従来の縦型気相成長装置を用いて半導体エピタキシャル
層を成長させると、エピタキシャル層の厚さが各バッチ
工程毎に不規則に変化するのが通例であった。また、定
期的な洗浄のためにノズル１７を取り外した後に再度取
り付けた場合、細心の注意を払って取り外し前の位置に
ノズル１７を取り付けた場合でも、エピタキシャル層の
厚さの面内分布及びバッチ内分布が再現しないことが常
であり、且つその調整には多大の時間と労力を費やすこ
とが多かった。
従来の縦型気相成長装置を用いて半導体エピタキシャル
層を成長させると、エピタキシャル層の厚さが各バッチ
工程毎に不規則に変化するのが通例であった。また、定
期的な洗浄のためにノズル１７を取り外した後に再度取
り付けた場合、細心の注意を払って取り外し前の位置に
ノズル１７を取り付けた場合でも、エピタキシャル層の
厚さの面内分布及びバッチ内分布が再現しないことが常
であり、且つその調整には多大の時間と労力を費やすこ
とが多かった。
【０００９】そこで本発明は、エピタキシャル層厚さの
面内分布及びバッチ内分布並びに各バッチ処理毎の厚さ
を安定的に且つ再現性よく成長させることができる縦型
気相成長装置を提供することを目的とする。
面内分布及びバッチ内分布並びに各バッチ処理毎の厚さ
を安定的に且つ再現性よく成長させることができる縦型
気相成長装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明の縦型気相成長装
置は、半導体基板を載置するサセプタと、該サセプタを
介して前記半導体基板を加熱する加熱手段と、前記サセ
プタの中央部を貫通して垂直に設けられた気相成長の原
料ガス導入用のノズルと、これら各部を収容するベルジ
ャとを備えた構成において、前記ノズルの側面に形成さ
れたガス噴出孔から噴出した原料ガスの流れを制御する
ガス流制御板を、前記ノズルの前記側面に形成された前
記ガス噴出孔よりも上部に、少なくとも前記サセプタ上
の外側の列に載置された前記半導体基板の中心部までを
覆うように設けたことにより、前記問題点を解決した。
置は、半導体基板を載置するサセプタと、該サセプタを
介して前記半導体基板を加熱する加熱手段と、前記サセ
プタの中央部を貫通して垂直に設けられた気相成長の原
料ガス導入用のノズルと、これら各部を収容するベルジ
ャとを備えた構成において、前記ノズルの側面に形成さ
れたガス噴出孔から噴出した原料ガスの流れを制御する
ガス流制御板を、前記ノズルの前記側面に形成された前
記ガス噴出孔よりも上部に、少なくとも前記サセプタ上
の外側の列に載置された前記半導体基板の中心部までを
覆うように設けたことにより、前記問題点を解決した。
【００１１】前記ガス流制御板は、前記サセプタに対し
て平行な平面板であってもよいし、端部が下方に傾斜し
た平面板であってもよい。また、中央部が上方に突出し
た曲面板であってもよい。
て平行な平面板であってもよいし、端部が下方に傾斜し
た平面板であってもよい。また、中央部が上方に突出し
た曲面板であってもよい。
【００１２】前記ガス流制御板の前記サセプタからの距
離ｈは、前記サセプタの半径Ｒの１／２以下であるのが
好ましい。また、前記ノズルの上端に、原料ガスが上向
きに噴出できる噴出孔を設けたものが好ましい。
離ｈは、前記サセプタの半径Ｒの１／２以下であるのが
好ましい。また、前記ノズルの上端に、原料ガスが上向
きに噴出できる噴出孔を設けたものが好ましい。
【００１３】
【作用】発明者等は、従来の縦型気相成長装置を用いて
気相成長を行った場合に生じるエピタキシャル層の厚さ
バラツキの原因を解明するため、縦型気相成長装置の反
応室内における原料ガスの流れに注目した。縦型気相成
長装置のベルジャはサセプタと比較すると相対的に低温
であるため、サセプタの上方向には自然対流に起因する
不安定なガスの対流が存在すると推定した。エピタキシ
ャル層の厚さバラツキは、縦型気相成長装置内のガスの
流れ方を如実に反映するものであり、ガスの流れが不安
定であると、エピタキシャル層の厚さの安定性や再現性
を損う原因となり得る。
気相成長を行った場合に生じるエピタキシャル層の厚さ
バラツキの原因を解明するため、縦型気相成長装置の反
応室内における原料ガスの流れに注目した。縦型気相成
長装置のベルジャはサセプタと比較すると相対的に低温
であるため、サセプタの上方向には自然対流に起因する
不安定なガスの対流が存在すると推定した。エピタキシ
ャル層の厚さバラツキは、縦型気相成長装置内のガスの
流れ方を如実に反映するものであり、ガスの流れが不安
定であると、エピタキシャル層の厚さの安定性や再現性
を損う原因となり得る。
【００１４】そこで本発明者等は、従来の縦型気相成長
装置の反応室内に二酸化硅素の微粒子からなる白煙を発
生させ、ガス流動の様子を観察した。その結果、図７に
示すように、ノズル１７の側面から水平に噴き出した原
料ガスは、ベルジャ１１の内壁に達した後に方向を変
え、高温に加熱されたサセプタ１４に接して流れながら
ノズル１７の方向に戻ることが観察された。しかし一方
で、ノズル１７に到達する過程において原料ガスは高温
のサセプタ１４によって加熱されるため、浮力を生じて
上昇することも観察された。
装置の反応室内に二酸化硅素の微粒子からなる白煙を発
生させ、ガス流動の様子を観察した。その結果、図７に
示すように、ノズル１７の側面から水平に噴き出した原
料ガスは、ベルジャ１１の内壁に達した後に方向を変
え、高温に加熱されたサセプタ１４に接して流れながら
ノズル１７の方向に戻ることが観察された。しかし一方
で、ノズル１７に到達する過程において原料ガスは高温
のサセプタ１４によって加熱されるため、浮力を生じて
上昇することも観察された。
【００１５】さらに、原料ガスが上昇するパターンは決
して一定でなく、ある時には殆ど上昇しない場合もあ
り、極めて不規則であることも分った。このような原料
ガスの流れの不安定性がエピタキシャル層の厚さの不安
定性の原因であると考えられる。
して一定でなく、ある時には殆ど上昇しない場合もあ
り、極めて不規則であることも分った。このような原料
ガスの流れの不安定性がエピタキシャル層の厚さの不安
定性の原因であると考えられる。
【００１６】このような原料ガスの流れを安定化させる
手段としては、例えば原料ガスの噴き出し速度を大きく
する方法が考えられる。すなわち、加熱されたサセプタ
の熱によって生じる浮力に勝る程度の流速で原料ガスを
噴き出させ、原料ガスが上方に方向を変えないようにす
るものである。しかし、この方法では原料ガスを大量に
流す必要があり、原料ガスの消費効率が極めて低く、適
当ではない。
手段としては、例えば原料ガスの噴き出し速度を大きく
する方法が考えられる。すなわち、加熱されたサセプタ
の熱によって生じる浮力に勝る程度の流速で原料ガスを
噴き出させ、原料ガスが上方に方向を変えないようにす
るものである。しかし、この方法では原料ガスを大量に
流す必要があり、原料ガスの消費効率が極めて低く、適
当ではない。
【００１７】そこで本発明においては、根本的に原料ガ
スの上昇する流路を遮るため、ノズルの所定高さにガス
流制御板を設けたものである。ガス流制御板は、高温の
サセプタから熱を受け取って浮力を生じた原料ガスがノ
ズルの上方に逃げる経路を遮り、原料ガスが反応室内の
エピタキシャル成長に関与しない領域に散逸するのを抑
止する。また、ガス流制御板が原料ガスの流れの方向の
自由度を制限することにより、原料ガスは決った経路内
を流れ、半導体基板上に極めて安定したガス流を形成す
る。その結果、半導体エピタキシャル層の成長時には、
その膜厚について極めて高い安定性及び再現性を得るこ
とができる。
スの上昇する流路を遮るため、ノズルの所定高さにガス
流制御板を設けたものである。ガス流制御板は、高温の
サセプタから熱を受け取って浮力を生じた原料ガスがノ
ズルの上方に逃げる経路を遮り、原料ガスが反応室内の
エピタキシャル成長に関与しない領域に散逸するのを抑
止する。また、ガス流制御板が原料ガスの流れの方向の
自由度を制限することにより、原料ガスは決った経路内
を流れ、半導体基板上に極めて安定したガス流を形成す
る。その結果、半導体エピタキシャル層の成長時には、
その膜厚について極めて高い安定性及び再現性を得るこ
とができる。
【００１８】さらに、ノズルの上端の噴出孔から上向き
に原料ガスを噴出すると、上向きに噴出する原料ガスの
流量が大きい場合には、反応室の上半部の圧力が相対的
に高くなる。反応室の上半部の圧力が相対的に高くなる
と、結果的にノズルの側面から水平に噴出される原料ガ
スの角度を水平より僅かに下向きに調整する効果があ
り、原料ガスが上方に逃げる割合を低くすることができ
る。
に原料ガスを噴出すると、上向きに噴出する原料ガスの
流量が大きい場合には、反応室の上半部の圧力が相対的
に高くなる。反応室の上半部の圧力が相対的に高くなる
と、結果的にノズルの側面から水平に噴出される原料ガ
スの角度を水平より僅かに下向きに調整する効果があ
り、原料ガスが上方に逃げる割合を低くすることができ
る。
【００１９】これらの結果、半導体エピタキシャル層の
成長時には、その厚さについて極めて高い安定性及び再
現性を得ることができる。
成長時には、その厚さについて極めて高い安定性及び再
現性を得ることができる。
【００２０】なお、本発明におけるガス流制御板は、図
６に示した従来の縦型気相成長装置のノズル１７の上端
の板１８とは機能が根本的に異なる。すなわち、図６の
板１８は単にノズル１７の上端を封止するためのもので
あり、ガス流に影響を与えるものではなく、且つガス流
に影響を与えないように設けられる。一方、本発明にお
けるガス流制御板は、積極的にガス流を制御するもので
あり、且つノズルの上端にのみ設けられるものでもな
い。
６に示した従来の縦型気相成長装置のノズル１７の上端
の板１８とは機能が根本的に異なる。すなわち、図６の
板１８は単にノズル１７の上端を封止するためのもので
あり、ガス流に影響を与えるものではなく、且つガス流
に影響を与えないように設けられる。一方、本発明にお
けるガス流制御板は、積極的にガス流を制御するもので
あり、且つノズルの上端にのみ設けられるものでもな
い。
【００２１】
【実施例】以下、本発明の縦型気相成長装置について、
図を参照して説明する。図１は、本発明の縦型気相成長
装置の一実施例を示す概略断面図である。本実施例の縦
型気相成長装置は、図６に示した従来の気相成長装置と
ほぼ同一の基本構成を有する。従って、図１において図
６と同一又は相当部分については同一符合を付してその
説明を省略する。
図を参照して説明する。図１は、本発明の縦型気相成長
装置の一実施例を示す概略断面図である。本実施例の縦
型気相成長装置は、図６に示した従来の気相成長装置と
ほぼ同一の基本構成を有する。従って、図１において図
６と同一又は相当部分については同一符合を付してその
説明を省略する。
【００２２】本実施例の縦型気相成長装置は、原料ガス
導入用のノズル１７の上部に、原料ガスの流れを制御す
る円板状のガス流制御板２１を設けてある。このガス流
制御板２１は平らな板でサセプタ１４に対して平行に設
けられ、ガス流制御板２１の中央部には上向きに原料ガ
スを噴き出させるガス噴出孔２１ａが設けられてある。
図２は、ノズル１７及びその周辺部のみを示す。
導入用のノズル１７の上部に、原料ガスの流れを制御す
る円板状のガス流制御板２１を設けてある。このガス流
制御板２１は平らな板でサセプタ１４に対して平行に設
けられ、ガス流制御板２１の中央部には上向きに原料ガ
スを噴き出させるガス噴出孔２１ａが設けられてある。
図２は、ノズル１７及びその周辺部のみを示す。
【００２３】本実施例においては、ガス流制御板２１の
サセプタ１４からの高さｈは、ノズル１７の側面に形成
されたガス噴出孔１７ａよりも上方の位置に設ければよ
いが、本実施例ではサセプタ１４の半径Ｒの１／２以下
となっている。また、ガス流制御板２１の半径ｒは、少
なくとも前記サセプタの外側の列に載置された前記半導
体基板の中心部までを覆う程度であればよい。なお、各
図において各部の寸法比は上記条件を必ずしも反映して
いない。
サセプタ１４からの高さｈは、ノズル１７の側面に形成
されたガス噴出孔１７ａよりも上方の位置に設ければよ
いが、本実施例ではサセプタ１４の半径Ｒの１／２以下
となっている。また、ガス流制御板２１の半径ｒは、少
なくとも前記サセプタの外側の列に載置された前記半導
体基板の中心部までを覆う程度であればよい。なお、各
図において各部の寸法比は上記条件を必ずしも反映して
いない。
【００２４】図３は、本実施例の縦型気相成長装置にお
ける原料ガスの流動の様子を示したものである。原料ガ
スは高温のサセプタ１４から熱を受け取って浮力を生じ
るが、ガス流制御板２１に遮られて上方へ逃げることが
できない。
ける原料ガスの流動の様子を示したものである。原料ガ
スは高温のサセプタ１４から熱を受け取って浮力を生じ
るが、ガス流制御板２１に遮られて上方へ逃げることが
できない。
【００２５】本実施例の縦型気相成長装置を用いて、例
えばＳｉＨＣｌ3を原料ガスとして水素ガス中に混合
し、Ｓｉ結晶基板上にＳｉのエピタキシャル層を成長さ
せるバッチ処理工程を複数回行った場合のエピタキシャ
ル層のバッチ内の厚さバラツキを調べた。ここで使用し
た装置のベルジャ１１の半径は２６ｃｍ、サセプタの半
径Ｒは２３ｃｍ、ガス流制御板２１の半径ｒは２０ｃｍ
であり、ガス流制御板２１のサセプタ１４からの高さｈ
はサセプタ１４の半径Ｒの１／２である。また水素ガス
の流量を毎分４０リットルとした。その測定結果を、従
来の縦型気相成長装置を用いた場合とともに図４に示し
た。
えばＳｉＨＣｌ3を原料ガスとして水素ガス中に混合
し、Ｓｉ結晶基板上にＳｉのエピタキシャル層を成長さ
せるバッチ処理工程を複数回行った場合のエピタキシャ
ル層のバッチ内の厚さバラツキを調べた。ここで使用し
た装置のベルジャ１１の半径は２６ｃｍ、サセプタの半
径Ｒは２３ｃｍ、ガス流制御板２１の半径ｒは２０ｃｍ
であり、ガス流制御板２１のサセプタ１４からの高さｈ
はサセプタ１４の半径Ｒの１／２である。また水素ガス
の流量を毎分４０リットルとした。その測定結果を、従
来の縦型気相成長装置を用いた場合とともに図４に示し
た。
【００２６】図から分るように、従来の装置を用いた場
合は、シリコンエピタキシャル層の厚さが不規則且つ不
安定な変動をしているが、本実施例の装置を用いた場合
には、従来の装置を用いた場合と比較して変動の幅が１
／２〜１／３に縮小した。
合は、シリコンエピタキシャル層の厚さが不規則且つ不
安定な変動をしているが、本実施例の装置を用いた場合
には、従来の装置を用いた場合と比較して変動の幅が１
／２〜１／３に縮小した。
【００２７】ガス流制御板２１の半径ｒは、ノズル１７
の側面から水平に噴き出される原料ガスの流量及び流速
により決定される。水平に噴き出される原料ガスの流速
及び流量が大きい時には、浮力によりガスの流れが曲げ
られる程度が小さいので、ガス流制御板２１の半径ｒは
小さくてもよい。一方、水平に噴き出される原料ガスの
流速及び流量が小さい時には、浮力の力によりガスの流
れが曲げられる程度が大きいので、ガス流制御板２１の
半径ｒを大きくして原料ガスが上方向に向う動きを遮る
面積を大きくする必要がある。
の側面から水平に噴き出される原料ガスの流量及び流速
により決定される。水平に噴き出される原料ガスの流速
及び流量が大きい時には、浮力によりガスの流れが曲げ
られる程度が小さいので、ガス流制御板２１の半径ｒは
小さくてもよい。一方、水平に噴き出される原料ガスの
流速及び流量が小さい時には、浮力の力によりガスの流
れが曲げられる程度が大きいので、ガス流制御板２１の
半径ｒを大きくして原料ガスが上方向に向う動きを遮る
面積を大きくする必要がある。
【００２８】このように、ガス流制御板２１の半径ｒは
気相成長時の条件により決定されるが、実験によれば、
少なくともサセプタ１４上の外側の列に載置された半導
体基板１３の中心部までを覆うように設ければよく、サ
セプタ１４の半径Ｒを越える必要はない。また、ガス流
制御板２１のサセプタ１４からの高さｈは、サセプタ１
４の半径Ｒの１／２以下とする必要がある。ｈがそれよ
り大きいと、ガス流制御板２１とサセプタ１４との間の
空間で不安定な自然対流が発生する。
気相成長時の条件により決定されるが、実験によれば、
少なくともサセプタ１４上の外側の列に載置された半導
体基板１３の中心部までを覆うように設ければよく、サ
セプタ１４の半径Ｒを越える必要はない。また、ガス流
制御板２１のサセプタ１４からの高さｈは、サセプタ１
４の半径Ｒの１／２以下とする必要がある。ｈがそれよ
り大きいと、ガス流制御板２１とサセプタ１４との間の
空間で不安定な自然対流が発生する。
【００２９】図５は、本発明の縦型気相成長装置の他の
実施例のノズル１７及びその周辺部を示す。本実施例に
おいては、ガス流制御板２１は、ノズル１７の上端より
下方に設けてある。すなわち、ガス流制御板２１は、前
述した第一の実施例のようにノズル１７の上端に設ける
必要はなく、原料ガスの流れを好ましく制御することが
できる所望の高さに設定すればよい。
実施例のノズル１７及びその周辺部を示す。本実施例に
おいては、ガス流制御板２１は、ノズル１７の上端より
下方に設けてある。すなわち、ガス流制御板２１は、前
述した第一の実施例のようにノズル１７の上端に設ける
必要はなく、原料ガスの流れを好ましく制御することが
できる所望の高さに設定すればよい。
【００３０】なお、ガス流制御板２１を設けたことによ
る副次的効果として、従来エピタキシャル層表面に生じ
ていた突起等の欠陥が減少することが確認できた。その
生成機構は、エピタキシャル成長のための化学反応の途
中で生じた化学物質（中間体）がガス流によって上方に
運ばれて冷却され、凝集・核生成により微粒子を形成
し、この微粒子が沈降して半導体基板に付着することに
よるものと考えられる。しかし、ガス流制御板２１が設
けられると、上記化学物質の上方への移動が阻まれ、微
粒子の生成を抑えられるものと考えられる。
る副次的効果として、従来エピタキシャル層表面に生じ
ていた突起等の欠陥が減少することが確認できた。その
生成機構は、エピタキシャル成長のための化学反応の途
中で生じた化学物質（中間体）がガス流によって上方に
運ばれて冷却され、凝集・核生成により微粒子を形成
し、この微粒子が沈降して半導体基板に付着することに
よるものと考えられる。しかし、ガス流制御板２１が設
けられると、上記化学物質の上方への移動が阻まれ、微
粒子の生成を抑えられるものと考えられる。
【００３１】以上本発明の実施例について詳細に説明し
たが、本発明は上記実施例にのみ限定されず、種々の変
更が可能であることは言うまでもない。例えば、上記実
施例ではガス流制御板の形状を円板状としたが、円板の
代りに多角形板を用いても同一の効果を有することは勿
論であり、且つ多角形は等辺でも不等辺でもよい。
たが、本発明は上記実施例にのみ限定されず、種々の変
更が可能であることは言うまでもない。例えば、上記実
施例ではガス流制御板の形状を円板状としたが、円板の
代りに多角形板を用いても同一の効果を有することは勿
論であり、且つ多角形は等辺でも不等辺でもよい。
【００３２】また、上記実施例では、ガス流制御板とし
て平らな板をサセプタに対して平行に設けるようにした
例について述べたが、ガス流制御板の形態としては、傘
状、ドーム状、杯状等の傾斜を有する構造を採用しても
よく、反応室１２内のガス流動の様子に対応した形態を
採用すればより効果的となる。これは、例えば縦型気相
成長装置のガス排出口２０の数やその配置状況によって
は反応室１２内のガス流が中心に対して非対称になるこ
とが前記ガス流動の観察により確認されており、反応室
１２内のガス流動の様子によってはガス流制御板２１全
体をガス排出口２０の側に下げるか又は上げる方が効果
的である場合もあるからである。例えば、ガス排出口２
０がベースプレート１０に１個だけ設けられている場合
には、ガス排出口２０の側を下げるか又は上げてもよ
い。
て平らな板をサセプタに対して平行に設けるようにした
例について述べたが、ガス流制御板の形態としては、傘
状、ドーム状、杯状等の傾斜を有する構造を採用しても
よく、反応室１２内のガス流動の様子に対応した形態を
採用すればより効果的となる。これは、例えば縦型気相
成長装置のガス排出口２０の数やその配置状況によって
は反応室１２内のガス流が中心に対して非対称になるこ
とが前記ガス流動の観察により確認されており、反応室
１２内のガス流動の様子によってはガス流制御板２１全
体をガス排出口２０の側に下げるか又は上げる方が効果
的である場合もあるからである。例えば、ガス排出口２
０がベースプレート１０に１個だけ設けられている場合
には、ガス排出口２０の側を下げるか又は上げてもよ
い。
【００３３】なお、ガス流制御板２１の傾斜の方向や角
度は、ガスの流量、成長温度、ガスの種類等により変化
するガス流動の状態と成長速度の変動や分布に基づいて
決定すればよい。また、ガス流制御板２１全体を傾斜さ
せる場合以外にも、ガス排出口２０の配置されている方
向にガス流制御板２１を伸ばしたり逆に縮めたりするこ
とも有効な方法である。
度は、ガスの流量、成長温度、ガスの種類等により変化
するガス流動の状態と成長速度の変動や分布に基づいて
決定すればよい。また、ガス流制御板２１全体を傾斜さ
せる場合以外にも、ガス排出口２０の配置されている方
向にガス流制御板２１を伸ばしたり逆に縮めたりするこ
とも有効な方法である。
【００３４】ガス噴出口の形状についても、円形、楕円
形、長円形、矩形、溝状等、種々の形状をとることがで
きる。また、ノズルの材質は、石英ガラス、炭化硅素、
窒化硅素、鋼、鉄、チタン等が可能であり、エピタキシ
ャル層の成長に最適な温度に合わせて選択することがで
きる。
形、長円形、矩形、溝状等、種々の形状をとることがで
きる。また、ノズルの材質は、石英ガラス、炭化硅素、
窒化硅素、鋼、鉄、チタン等が可能であり、エピタキシ
ャル層の成長に最適な温度に合わせて選択することがで
きる。
【００３５】また、上記実施例では、ＳｉＨＣｌ3を原
料ガスとして用いてシリコンエピタキシャル層の成長を
行ったが、上記の縦型気相成長装置を用いて、Ｇｅ等の
IV族半導体や、ＧａＡｓ、ＩｎＰ、ＧａＰ、ＧａＡｓ
Ｐ、ＡｌＧａＰ、ＡｌＧａＡｓ、ＩｎＧａＡｓ、ＩｎＧ
ａＰ等のIII-V族化合物半導体、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、Ｚ
ｎＳＳｅ、ＣｄＴｅ、ＣｄＳ等のII-VI族化合物半導体
等の半導体エピタキシャル層を成長させてもよい。
料ガスとして用いてシリコンエピタキシャル層の成長を
行ったが、上記の縦型気相成長装置を用いて、Ｇｅ等の
IV族半導体や、ＧａＡｓ、ＩｎＰ、ＧａＰ、ＧａＡｓ
Ｐ、ＡｌＧａＰ、ＡｌＧａＡｓ、ＩｎＧａＡｓ、ＩｎＧ
ａＰ等のIII-V族化合物半導体、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、Ｚ
ｎＳＳｅ、ＣｄＴｅ、ＣｄＳ等のII-VI族化合物半導体
等の半導体エピタキシャル層を成長させてもよい。
【００３６】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、厚
さが均一なエピタキシャル結晶層を再現性よく成長させ
ることができる。
さが均一なエピタキシャル結晶層を再現性よく成長させ
ることができる。
【図１】本発明の縦型気相成長装置の一実施例を示す概
略断面図である。
略断面図である。
【図２】図１に示した縦型気相成長装置のノズル１７及
びその周辺部を示す説明図である。
びその周辺部を示す説明図である。
【図３】図１に示した縦型気相成長装置における原料ガ
スの流動の様子を示す説明図である。
スの流動の様子を示す説明図である。
【図４】気相成長の各バッチ処理毎のエピタキシャル結
晶層の厚さバラツキを示すグラフである。
晶層の厚さバラツキを示すグラフである。
【図５】本発明の縦型気相成長装置の他の実施例のノズ
ル１７及びその周辺部を示す説明図である。
ル１７及びその周辺部を示す説明図である。
【図６】従来の縦型気相成長装置の一例を示す断面図で
ある。
ある。
【図７】図６の縦型気相成長装置における原料ガスの流
動の様子を示す説明図である。
動の様子を示す説明図である。
１０ ベースプレート １１ ベルジャ １２ 反応室 １３ 半導体基板 １４ サセプタ １５ 高周波加熱コイル １６ コイルカバー １７ ノズル １７ａ，２１ａ ガス噴出口 １９ ガス供給口 ２０ ガス排出口 ２１ ガス流制御板
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 片山 正健 群馬県安中市磯部２丁目13番１号 信越半 導体株式会社半導体磯部研究所内
Claims (6)
- 【請求項１】 半導体基板を載置するサセプタと、該サ
セプタを介して前記半導体基板を加熱する加熱手段と、
前記サセプタの中央部を貫通して垂直に設けられた気相
成長の原料ガス導入用のノズルと、これら各部を収容す
るベルジャとを備え、前記ノズルの側面に形成されたガ
ス噴出孔から気相成長用の原料ガスを噴出して前記半導
体基板上に半導体エピタキシャル層を気相成長させる縦
型気相成長装置において、前記ガス噴出孔から噴出され
た原料ガスの流れを制御するガス流制御板を、前記ノズ
ルの前記側面に形成された前記ガス噴出孔よりも上部
に、少なくとも前記サセプタ上の外側の列に載置された
前記半導体基板の中心部までを覆うように設けたことを
特徴とする縦型気相成長装置。 - 【請求項２】 前記ガス流制御板は、前記サセプタに対
して平行な平面板である請求項１に記載の縦型気相成長
装置。 - 【請求項３】 前記ガス流制御板は、端部が下方に傾斜
した平面板である請求項１に記載の縦型気相成長装置。 - 【請求項４】 前記ガス流制御板は、中央部が上方に突
出した曲面板である請求項１に記載の縦型気相成長装
置。 - 【請求項５】 前記ガス流制御板の前記サセプタからの
高さｈは前記サセプタの半径Ｒの１／２以下である請求
項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の縦型気相成
長装置。 - 【請求項６】 前記ノズルの上端に原料ガスが上向きに
噴出できる噴出孔を設けた請求項１ないし請求項５のい
ずれか１項に記載の縦型気相成長装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20470393A JPH0745530A (ja) | 1993-07-27 | 1993-07-27 | 縦型気相成長装置 |
| EP94111667A EP0636705A3 (en) | 1993-07-27 | 1994-07-26 | Vertical vapor deposition device. |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20470393A JPH0745530A (ja) | 1993-07-27 | 1993-07-27 | 縦型気相成長装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0745530A true JPH0745530A (ja) | 1995-02-14 |
Family
ID=16494920
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20470393A Pending JPH0745530A (ja) | 1993-07-27 | 1993-07-27 | 縦型気相成長装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0636705A3 (ja) |
| JP (1) | JPH0745530A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8878244B2 (en) | 2002-05-31 | 2014-11-04 | Renesas Electronics Corporation | Semiconductor device having strained silicon film |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08264464A (ja) * | 1995-03-24 | 1996-10-11 | Shin Etsu Handotai Co Ltd | 気相成長方法 |
| KR20110007434A (ko) * | 2009-07-16 | 2011-01-24 | 주식회사 아이피에스 | 반도체 제조 장치 |
| PL2468917T3 (pl) * | 2010-12-27 | 2013-11-29 | Riber | Wtryskiwacz do źródła odparowywania próżniowego |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57122513A (en) * | 1981-01-23 | 1982-07-30 | Hitachi Ltd | Method for vapor growth of semiconductor |
| JPS59919A (ja) * | 1982-06-25 | 1984-01-06 | Toshiba Corp | ガス導入器 |
| JPS5946023A (ja) * | 1982-09-09 | 1984-03-15 | Toshiba Corp | ガス導入器 |
| US4926793A (en) * | 1986-12-15 | 1990-05-22 | Shin-Etsu Handotai Co., Ltd. | Method of forming thin film and apparatus therefor |
| JPS62284078A (ja) * | 1987-05-22 | 1987-12-09 | Oki Electric Ind Co Ltd | 化学気相成長方法 |
| JP2506451B2 (ja) * | 1989-08-18 | 1996-06-12 | 富士通株式会社 | 化学気相成長装置及び化学気相成長法 |
-
1993
- 1993-07-27 JP JP20470393A patent/JPH0745530A/ja active Pending
-
1994
- 1994-07-26 EP EP94111667A patent/EP0636705A3/en not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8878244B2 (en) | 2002-05-31 | 2014-11-04 | Renesas Electronics Corporation | Semiconductor device having strained silicon film |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0636705A2 (en) | 1995-02-01 |
| EP0636705A3 (en) | 1996-03-13 |
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