JPS6050919A - 気相成長装置 - Google Patents

気相成長装置

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Publication number
JPS6050919A
JPS6050919A JP58158603A JP15860383A JPS6050919A JP S6050919 A JPS6050919 A JP S6050919A JP 58158603 A JP58158603 A JP 58158603A JP 15860383 A JP15860383 A JP 15860383A JP S6050919 A JPS6050919 A JP S6050919A
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JP
Japan
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gas
susceptor
reaction chamber
reaction
exhaust
Prior art date
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Pending
Application number
JP58158603A
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English (en)
Inventor
Junichi Nozaki
野崎 順一
Hirozo Shima
島 博三
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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Priority to JP58158603A priority Critical patent/JPS6050919A/ja
Publication of JPS6050919A publication Critical patent/JPS6050919A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10PGENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10P14/00Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars
    • H10P14/20Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of semiconductor materials
    • H10P14/29Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of semiconductor materials characterised by the substrates
    • H10P14/2901Materials
    • H10P14/2902Materials being Group IVA materials
    • H10P14/2905Silicon, silicon germanium or germanium
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10PGENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10P14/00Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars
    • H10P14/20Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of semiconductor materials
    • H10P14/24Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of semiconductor materials using chemical vapour deposition [CVD]
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10PGENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10P14/00Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars
    • H10P14/20Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of semiconductor materials
    • H10P14/34Deposited materials, e.g. layers
    • H10P14/3402Deposited materials, e.g. layers characterised by the chemical composition
    • H10P14/3404Deposited materials, e.g. layers characterised by the chemical composition being Group IVA materials
    • H10P14/3411Silicon, silicon germanium or germanium

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、特に半導体工業で利用される気相成長装置に
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°C以」二
の摘出な温度に加熱しておき、四塩化珪素、又はジクロ
ールシラン、又はモノンランと、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
タキシャル成長工程と呼ばれている。このような膜を形
成する従来の装置の反応室部分を第1図に示す。この装
置は、石英管1と、被膜形成するシリコン基板2を載せ
る基台3.(以下サセフリと呼ぶ)と、ザセブタ3を加
熱するワークコイル4と、ガス供給ノズル5、および排
気口6、扉7とから構成されている。ワークコイル4に
高周波電力を印加することによって、サセプタ3とシリ
コン基板2とが1000″C以上の適当な温度に加熱さ
れる。一方、図示していないガス供給装置では、四塩化
珪素等の反応ガスと、ホスフィン等のドーピングガスと
を所定の濃度で水素ガスに混合し、この混合ガスがガス
供給ノズル5から反応室内に供給される。
この混合ガスは、反応室全体に広がって排気口6に向か
って流れ、この時サセプタ3およびシリコン基板2に接
触して熱を奪い所定温度以上に達した反応ガス分子が分
解析出して膜を形成する。このような装置においては、
混合ガスの温度はサセプタ3上でガス流れ方向に沿って
急激な温度変化を示し、従って分解析出に寄与するガス
層の厚味の変化も大きく、膜厚、比抵抗がガス流れ方向
に沿って変化し易い。そこで、膜厚、比抵抗の均一性を
上げるために、平均流速を大きくしてガスの流れ方向に
沿う温度変化、濃度変化の勾配を抑さえることがまず第
1に必要とされ、結果として毎分1007程の大量のガ
ス供給が必要となっている。更に、サセプタ3およびシ
リコン基板2がら離れたガス層中の反応ガスは、未反応
の1−1排出されることとなり、反応効率も低いという
欠点がある。また、1000°C以上の高温に加熱され
たサセプタ3およびシリコン基板2に接触し、熱を与え
られた高温ガスは、対流によって上昇気流となり、サセ
プタ3を離れて石英管1の上面に向かう流れとなり、そ
の結果石英管1の内面にも反応生成物が付着し、度々こ
の石英管1を洗浄する保守作業を余儀なくされている。
発明の目的 本発明は、上記従来の欠点を解消するもので、簡単な構
成で、反応ガスの反応効率を上げ、全体のガス消費量を
低減し、更に反応室壁面への反応生成物の付着のない気
相成長装置を提供することを目的としている。
発明の構成 本発明の気相成長装置は、キャリヤガス供給管と反応ガ
スを含む混合ガス供給管との二系統の供給管を有するガ
ス供給装置と、サセプタと、サセプタおよびこれに載置
されるシリコン基板とを加熱する手段と、キャリヤガス
供給口、ガス排出口更に上記混合ガスの供給管に連結さ
れた混合ガス供給ノズルと、上記サセプタをはさんでこ
の混合ガス供給ノズルに対面した位置に開口を有する排
気ノズルとを備えた反応室とから構成されており反応室
全体には反応ガスを含まないキャリヤガス流れを形成し
、この流れの中で、シリコン基板表面にのみ反応ガスを
含むガス流れを形成するようにすることで、ガスの消費
量を低減し、又反応室壁面への不要な堆積物の発生を抑
えることができるものである。
実施例の説明 以下に本発明の実施例を第2図、第3図にもとづいて読
切する。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8は、内部に水
冷溝9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1oと、上部開閉ブロック11とから構成さ
れている。この上部開閉ブロック11には、内部に赤外
線ランプヒータユニット12が設置されており、更にと
の赤外線ランプヒータユニット12に近接しだ位置に透
明石英プレート13が、○リング等の既知のガスシール
手段を介して固定具14により固定されている。この上
部開閉ブロック11は、第3図の斜視図で明らかなよう
に上下昇降動作が可能であり、上方へ持ち上げることに
よって、反応室上部が開口し、シリコン基板150投入
、取出しが行なわれる。又この上部開閉ブロック11を
降下させ、+1417ング16を挾んで壁面部材1Qに
接する位置に固定することで、外気が遮断された気密室
が形成される。又、この反応室8の一端には、ガス供給
装置(図示せず)から伸びたキャリヤガス供給管17が
結合されたキャリヤガス供給口18と、更に他端には、
可変絞りバルブ19を介して真空ポンプ20に連結され
た排気管21が結合されている排気口22とを有してい
る。これらのキャリヤガス供給口18と排気口22付近
の壁面部材10は、それぞれ内部形状がテーパ状に形成
されており、従ってキャリヤガス供給口18から導入さ
れたガスは、テーパ形状に沿って徐々に広がっていき、
反応室中央部では全体を満たしながら流れ、排気側では
テーパ状の絞りによって徐々に縮流となって淀みなく流
れていくこととなる。反応室8の内部には、シリコン基
板15を載置するサセプタ23が透明石英プレート13
を挾んで赤外線ランプヒータユニット12に対面した位
置に設置されている。更に、反応室8内へはガス供給装
置(図示していない)の混合ガス供給管に連結されてい
るノズル24が壁面部材1oを貫通し、サセプタ23の
キャリヤガス供給側で、これに近接して設置されている
○このノズル24は透明石英より成り、第3図に示して
いるように、一端が封止されたパイプ形状をなし、サセ
プタ側にサセプタ23の幅とほぼ同等の長さのガス吹き
出しスリット25が設けられている。又、サセプタ23
をはさんでノズル24と対面する位置に開口部26を有
する排気ノズル27が設置されている。この排気ノズル
27は第3図に見られるように、可変絞りバルブ28を
介して真空ポンプ29に連結された排気管30に結合さ
れている。
本実施例の装置における反応室は以上のような構造であ
シ、エピタキシャル成長時には、反応室B内へはキャリ
ヤガス供給口18を通して、水素等のキャリヤガスが供
給されると同時に、ノズル24を通してジクロールシラ
ン等のソースガスおよびホスフィン等のドーピングガス
を適当な濃度で含有した水素ベースの混合ガスか供給さ
れる。
キャリヤガス供給口18より出たキャリヤガスは反応室
8の入口テーパ形状に沿って広がり、排気口22に向か
って反応室8全体を満たしながら流れていくこととなる
。一方、ノズル24のスリット25から出た混合ガスは
、反応室8の中央部に位置し、所定温度に加熱されてい
るシリコン基板16およびこれを載置しているサセプタ
23の表面に沿って流れる。この間、サセプタ23より
熱が与えられ、徐々に高温ガスとなっていく。この時従
来例では、上層を流れるガス流は温度が低いために、サ
セプタ23の表面高温ガス層との間で対流が生じ、従っ
てサセプタ23の後半部での表面ガス流れは極めて複雑
な流れを呈し、結果成長膜厚の均一な制御が困難となる
。又反応室上方壁面に不必要な反応生成物が付着するこ
ととなる。
しかしながら、本実施例ではサセプタ23の後方に排気
ノズル27を配し、開口部26を通して強制的な排気力
を作用させているために、熱対流現象は緩和され、サセ
プタ23表面の混合ガスの流れとその上層のキャリヤガ
ス流れとは平行を保ったままサセプタ23上を流れるこ
ととなる0このように、反応室8内の圧力状態或いは反
応室8内全体の流れ状態はキャリヤガス供給口18を通
して送るキャリヤガス流量によって制御し、一方、シリ
コン基板150表面ガス層のみで決定されるこのシリコ
/基板16への気相成長反応は、ノズル24を通して供
給する混合ガス量、および可変絞リパルプ19,2Bの
調整により決まる排気ノズル27を通しての排気能力に
よって制御することができる。従ってソースガス量或い
はドーピングガス量を必要感小眼に抑えることができる
。又成長膜の均質性を得るためには、毎秒10cm、以
上の反応室内平均流速が従来の装置では必要とされてい
るが、本実施例では、ノズル24を通して噴き出すガス
流速を所定値以上にすればよく、反応室8全体の流速を
決定するキャリヤガス供給口18を通して供給するキャ
リヤガス流量も必要最小限で良い。
更に、従来装置において問題となっていた反応室壁面へ
の不必要な堆積も解消され、排気ノズル27の交換、洗
浄のみで反応室8内が清浄に維持でき、保守作業等が大
幅に低減される。
なお、本実施例では、加熱手段として赤外線加熱法を採
用し、それに応じた反応室構造を採用したが、本発明は
その他の加熱法を採用した装置についても適用できるこ
とは明らかである。う又ノズル24、或いは排気ノズル
27はそれぞれ壁面部材10の両サイドから貫通するよ
うに設けることも可能である。更に本発明はシリコン単
結晶成長への適用に限らず、その他の膜形成装置に適用
できることは明らかである。
発明の効果 以上のように、本発明は反応室全体を流れるキャリヤガ
スの供給口および排気口とは別に、シリコン基板を載置
したサセプタをはさんで、それぞれ混合ガス供給ノズル
と排気ノズルを設ける構成であり、気相成長反応に寄与
するシリコン基板表面ガス層を反応室全体のガス流れと
は別に制御できるので、反応効率も上かっ、又全体のガ
スの消費計を抑えることができると共に、反応室壁面へ
の不必要な堆積を生ずることもなく、保守作業を大幅に
低減でき、効果大なるものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の高周波加熱方式のエピタキシャル成長装
置の反応室の断面図、第2図は本発明の一実施例の気相
成長装置の反応室を示す断面図、第3図は同装置の一部
破断の斜視図である08・・・・・反応室、12・・・
・・・赤外線ランプヒータユニット、13・・・・・・
透明石英プレート、15・・・・・シリコン基板、18
・・・・・・キャリヤガス供給口、22・・・・・・排
気口、23・・・・・・サセプタ、24・・・・ノズル
、27・・・・・・排気ノズル。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか1名第1
図 第2図 第 3 図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. キャリヤガスを供給するキャリヤガス供給管および反応
    ガス或いは反応ガスとキャリヤガスとの混合ガスを供給
    する混合ガス供給管との少くとも二系統の供給管を有す
    るガス供給手段と、気相成長膜を形成する基板を載置す
    る基台と、上記基板および基台を加熱する手段と、上記
    基台が内部に設置される反応室と、この反応室の一端に
    あって前記キャリヤガス供給管と連結された第1のガス
    供給口と、上記反応室の他端にあシ、第1の強制排気手
    段を有する第1の排気管に連結された第1の排気口と、
    前記混合ガス供給管に連結され、上記反応室を形成する
    壁面部材を貫通してこの反応室内に伸び、前記基台に載
    置された基板表面に反応ガス、或いは反応ガスとキャリ
    ヤガスとの混合ガスが吹き付けられるような開口部を有
    する第2のガス供給口と、第2の強制排気手段を有する
    第2の排気管に連結され、前記反応室の壁面部材を貫通
    してこの反応室内に伸び、前記基台をはさんで、上記第
    2のガス供給口に対面した位置に開口を有する第2の排
    気口とから成る気相成長装置。
JP58158603A 1983-08-30 1983-08-30 気相成長装置 Pending JPS6050919A (ja)

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JP58158603A JPS6050919A (ja) 1983-08-30 1983-08-30 気相成長装置

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2561678A (en) * 2017-02-22 2018-10-24 Daido Metal Co Vertical bearing device

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2561678A (en) * 2017-02-22 2018-10-24 Daido Metal Co Vertical bearing device

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