JPH10317145A - 気相成長装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明は不純物濃度が均一で膜厚の均一な膜を
形成する気相成長装置を提供する。 【解決手段】気相成長装置１は、炉心管４内の軸中心部
分のボート５上に試料が載置され、化合物ガスをガス導
入管６から炉心管４内に供給して、ボート５上の試料を
気相成長させて膜を生成する。ガス導入管６の先端部に
設けられているノズル７は、炉心管４の内周面に沿って
配置され、ノズル７に形成された噴射口７ａは炉心管４
の軸中心方向に向かって形成されているとともに、軸中
心に対して周方向に所定角度傾斜して形成されている。
したがって、ガス導入管６のノズル７から炉心管４内に
噴射された化合物ガスは、炉心管４の軸中心方向に向か
うとともに、当該炉心管４内で旋回し、ボート５上の試
料に対して均一に拡散されて、試料に生成される不純物
層の厚さや濃度を均一にすることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、気相成長装置に関
し、詳細には、炉心管内の試料に対してガスを均一に拡
散させて、不純物濃度が均一で膜厚の均一な膜を形成す
る気相成長装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】気相の化学反応を利用して、基板上に単
結晶あるいは多結晶を成長させる技術として気相成長
（ＣＶＤ：Chemical Vapor Deposition ）があり、この
気相成長においては、試料（ウエハ）を加熱して、その
表面から発生する熱エネルギーにより化合物ガスを分解
して、試料の表面に薄膜を形成させるため、形成される
薄膜の均一性を確保するのに、ガスの分布や試料加熱が
重要な要素となる。

【０００３】そこで、従来、気相成長用炉心管（特開平
７−１８３２３２号公報参照）が提案されている。この
気相成長用炉心管は、中空の管形状の炉心管本体を中空
の管形状のガス導入手段に同軸状に内挿し、炉心管本体
の外周面とガス導入手段の内周面との間に少なくとも４
本の通路を形成して、炉心管本体の外周面とガス導入手
段の内周面を少なくとも４箇所において密接させ、各通
路の一端と炉心管本体の一端を互いに連通させている。
すなわち、この気相成長用炉心管は、ガス導入口を炉心
管本体と同軸状に内挿して、ガスの均一化を図ってい
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の気相成長装置にあっては、ガス導入口が炉心
管本体と同軸状に内挿されているため、ガス導入口から
炉心管内に導入されたガスが炉心管に沿って流れ、試料
の中心付近の不純物の厚さや濃度が不均一になるという
問題があった。

【０００５】そこで、請求項１記載の発明は、炉心管内
にガスを導入するガス導入管の先端のノズルを炉心管の
内周面に沿って配置するとともに、ノズルの噴射口を炉
心管の軸中心方向に向かって開口して形成することによ
り、ノズルの噴射口から炉心管の軸中心方向にガスを噴
射して、炉心管内に収納された試料に対してガスを均一
に拡散させ、試料に形成される不純物の厚さや濃度を均
一にする気相成長装置を提供することを目的としてい
る。

【０００６】請求項２記載の発明は、噴射口を、炉心管
の軸中心方向に向かうとともに、当該軸中心に対して炉
心管の周方向に所定角度傾斜した方向に向かって形成す
ることにより、ノズルの噴射口から炉心管内の軸中心方
向にガスを噴射するとともに、ガスを炉心管内で旋回さ
せて、炉心管内に収納された試料に対してガスをより一
層均一に拡散させ、試料に形成される不純物の厚さや濃
度をより一層均一にする気相成長装置を提供することを
目的としている。

【０００７】請求項３記載の発明は、ガス導入管を複数
本配設することにより、複数本のガス導入管のノズルか
ら炉心管の軸中心方向にガスを噴射して、炉心管内に収
納された試料に対してガスをより一層均一に拡散させ、
試料に形成される不純物の厚さや濃度をより一層均一に
する気相成長装置を提供することを目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明の気
相成長装置は、気相成長させる試料が収納され中空の管
形状に形成された炉心管と、先端部が前記炉心管内に挿
入され所定のガスを前記炉心管内に導入するガス導入管
と、を備えた気相成長装置において、前記ガス導入管
は、前記炉心管内に挿入された先端部に、前記炉心管の
内周面に沿って配置され所定数の噴射口の形成されたノ
ズルを有し、前記噴射口は、前記炉心管の軸中心方向に
向かって開口して形成されていることにより、上記目的
を達成している。

【０００９】上記構成によれば、炉心管内にガスを導入
するガス導入管の先端のノズルを炉心管の内周面に沿っ
て配置するとともに、ノズルの噴射口を炉心管の軸中心
方向に向かって開口して形成しているので、ノズルの噴
射口から炉心管の軸中心方向にガスが噴射され、炉心管
内に収納された試料に対してガスを均一に拡散させるこ
とができ、試料に形成される不純物の厚さや濃度を均一
にすることができる。

【００１０】この場合、例えば、請求項２に記載するよ
うに、前記噴射口は、前記炉心管の軸中心方向に向かう
とともに、当該軸中心に対して前記炉心管の周方向に所
定角度傾斜した方向に向かって形成されていてもよい。

【００１１】上記構成によれば、噴射口を、炉心管の軸
中心方向に向かうとともに、当該軸中心に対して炉心管
の周方向に所定角度傾斜した方向に向かって形成してい
るので、ノズルの噴射口から炉心管内の軸中心方向にガ
スを噴射するとともに、ガスを炉心管内で旋回させ、炉
心管内に収納された試料に対してガスをより一層均一に
拡散させることができ、試料に形成される不純物の厚さ
や濃度をより一層均一にすることができる。

【００１２】また、例えば、請求項３に記載するよう
に、前記ガス導入管は、複数本配設され、当該各ガス導
入管は、その先端部に前記ノズルを有していてもよい。

【００１３】上記構成によれば、ガス導入管を複数本配
設しているので、複数本のガス導入管のノズルから炉心
管の軸中心方向にガスを噴射し、炉心管内に収納された
試料に対してガスをより一層均一に拡散させることがで
き、試料に形成される不純物の厚さや濃度をより一層均
一にすることができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
を添付図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下に述
べる実施の形態は、本発明の好適な実施の形態であるか
ら、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本
発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定す
る旨の記載がない限り、これらの態様に限られるもので
はない。

【００１５】図１〜図４は、本発明の気相成長装置の一
実施の形態を適用した気相成長装置を示す図である。図
１において、気相成長装置１は、キャップ２上に、上部
が半球状に形成されて閉止された略円筒状の炉体３が配
置され、炉体３内には、円筒状に密閉された炉心管４が
収納されている。

【００１６】炉心管４内には、炉心管４の中央部で軸方
向にボート５が配置され、ボート５には、複数の試料、
例えば、Ｓｉウエハが載置される。

【００１７】炉心管４には、炉体３外から複数、例え
ば、４本のガス導入管６が挿入されており、炉体３の上
部には、図２に示すように、ガス導入管６の通過する孔
３ａが形成されている。

【００１８】各ガス導入管６の先端部は、炉心管４内に
挿入されており、各ガス導入管６の先端には、ノズル７
が配設されている。ノズル７は、所定長さを有し、図３
に示すように、炉心管４の内周面に沿って配置されてい
る。ノズル７には、図３に示すように、複数の噴出口７
ａが形成されており、各噴出口７ａは、炉心管４の軸中
心方向に向かうとともに、当該軸中心に対して炉心管４
の周方向に所定角度傾斜した方向に向かって開口する状
態で形成されている。これらのガス導入管６には、化合
物ガスが流され、ガス導入管６に導入された化合物ガス
は、図３に矢印で示すように、ノズル７の噴射口７ａか
ら炉心管４の軸中心方向に向かって噴出されるととも
に、当該炉心管４内で旋回する方向に噴射される。

【００１９】次に、本実施の形態の作用を説明する。気
相成長装置１により試料に膜を気相成長させる場合、ボ
ート５上に試料を載置して、炉心管４内の軸中心部分に
収納した後、炉心管４を密閉して、形成する薄膜の組成
元素を含む化合物ガスをガス導入管６から炉心管４内に
供給して、ボート５上の試料を赤外線等により加熱する
ことにより、気相成長させて、薄膜を生成する。

【００２０】このとき、ガス導入管６の先端部に設けら
れているノズル７は、炉心管４の内周面に沿って配置さ
れているとともに、ノズル７に形成された噴射口７ａが
炉心管４の軸中心方向に向かって形成されているため、
ガス導入管６のノズル７から炉心管４内に噴射される化
合物ガスは、図３に矢印で示すように、炉心管４の軸中
心方向に噴射される。

【００２１】したがって、ノズル７から噴射された化合
物ガスは、炉心管４の軸中心に配置されたボート５上の
試料に対して均一に拡散され、試料に生成される不純物
層の厚さや濃度を均一にすることができる。

【００２２】また、噴射口７ａは、噴射口７ａから噴射
される化合物ガスが炉心管４の軸中心方向に向かうとと
もに、当該炉心管４内で旋回する方向に形成されてい
る。したがって、ノズル７から噴射された化合物ガス
は、炉心管４内で旋回し、ボート５上の試料に対してよ
り一層均一に拡散され、試料に生成される不純物層の厚
さや濃度をより一層均一にすることができる。

【００２３】以上、本発明者によってなされた発明を好
適な実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は
上記のものに限定されるものではなく、その要旨を逸脱
しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもな
い。

【００２４】

【発明の効果】請求項１記載の発明の気相成長装置によ
れば、炉心管内にガスを導入するガス導入管の先端のノ
ズルを炉心管の内周面に沿って配置するとともに、ノズ
ルの噴射口を炉心管の軸中心方向に向かって開口して形
成しているので、ノズルの噴射口から炉心管の軸中心方
向にガスが噴射され、炉心管内に収納された試料に対し
てガスを均一に拡散させることができ、試料に形成され
る不純物の厚さや濃度を均一にすることができる。

【００２５】請求項２記載の発明の気相成長装置によれ
ば、噴射口を、炉心管の軸中心方向に向かうとともに、
当該軸中心に対して炉心管の周方向に所定角度傾斜した
方向に向かって形成しているので、ノズルの噴射口から
炉心管内の軸中心方向にガスを噴射するとともに、ガス
を炉心管内で旋回させ、炉心管内に収納された試料に対
してガスをより一層均一に拡散させることができ、試料
に形成される不純物の厚さや濃度をより一層均一にする
ことができる。

【００２６】請求項３記載の発明の気相成長装置によれ
ば、ガス導入管を複数本配設しているので、複数本のガ
ス導入管のノズルから炉心管の軸中心方向にガスを噴射
し、炉心管内に収納された試料に対してガスをより一層
均一に拡散させることができ、試料に形成される不純物
の厚さや濃度をより一層均一にすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の気相成長装置の一実施の形態を適用し
た気相成長装置の要部正面断面図。

【図２】図１の気相成長装置の炉体の上面図。

【図３】図１の気相成長装置のノズル付近の断面図。

【図４】図１の気相成長装置のガス導入管のノズル部分
の拡大正面図。

【符号の説明】

１ 気相成長装置 ２ キャップ ３ 炉体 ３ａ 孔 ４ 炉心管 ５ ボート ６ ガス導入管 ７ ノズル ７ａ 噴出口

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】気相成長させる試料が収納され中空の管形
   状に形成された炉心管と、先端部が前記炉心管内に挿入
   され所定のガスを前記炉心管内に導入するガス導入管
   と、を備えた気相成長装置において、前記ガス導入管
   は、前記炉心管内に挿入された先端部に、前記炉心管の
   内周面に沿って配置され所定数の噴射口の形成されたノ
   ズルを有し、前記噴射口は、前記炉心管の軸中心方向に
   向かって開口して形成されていることを特徴とする気相
   成長装置。
2. 【請求項２】前記噴射口は、前記炉心管の軸中心方向に
   向かうとともに、当該軸中心に対して前記炉心管の周方
   向に所定角度傾斜した方向に向かって形成されているこ
   とを特徴とする請求項１記載の気相成長装置。
3. 【請求項３】前記ガス導入管は、複数本配設され、当該
   各ガス導入管は、その先端部に前記ノズルを有している
   ことを特徴とする請求項１または請求項２記載の気相成
   長装置。