JPS6185821A - 気相成長方法 - Google Patents

気相成長方法

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JPS6185821A
JPS6185821A JP59209173A JP20917384A JPS6185821A JP S6185821 A JPS6185821 A JP S6185821A JP 59209173 A JP59209173 A JP 59209173A JP 20917384 A JP20917384 A JP 20917384A JP S6185821 A JPS6185821 A JP S6185821A
Authority
JP
Japan
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temperature
gas
heating
silicon substrate
film
Prior art date
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Pending
Application number
JP59209173A
Other languages
English (en)
Inventor
Junichi Nozaki
野崎 順一
Naoki Suzuki
直樹 鈴木
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP59209173A priority Critical patent/JPS6185821A/ja
Publication of JPS6185821A publication Critical patent/JPS6185821A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • 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

Landscapes

  • Recrystallisation Techniques (AREA)

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、気相成長法、特に半導体工業で用いられるエ
ピタキシャル成長法に関するものである。
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上を通常1000°C以上
の適当な温度に加熱しておき、四塩化珪素、又はジクロ
ール7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、シリコン単結晶膜を形成する工程
は、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は、第
1図に示すとおりである。これは、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
下サセプタと呼ぶ)と、サセプタ(3)を加熱するワー
クコイル(4)と、1m個のガス噴出孔(5)を有する
ガス供給パイプ(6)と排気口(7)、および扉(8)
とから構成されている。このような装置において、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tooo’c
以上の適当な温度に加熱され、この時、ガス供給パイプ
(6)を通して四塩化珪素等の反応ガスと、水素ガスと
の混合ガスを供給することにより、シリコン基板(2)
上にエピタキシャル成長膜が形成される。このようにし
て形成される膜の厚味、或いは電気的特性がシリコン基
板(2)上で均一であるためには、シリコン基板(2)
およびサセプタ(3)の温度と、これらの上を流れるガ
ス流とが均一であることが必要である。
ところで、形成される膜が結晶欠陥のない良質膜である
ためには、結晶核生成速度に抑えることが必要であり、
同時に膜成長速度を工業的に実用性のある速度とするた
めに、キャリヤガスとしての水素を通常毎分ioo e
程流しており、これに02〜1%の濃度で四塩化珪素等
の反応ガスを混合している。このような大量の水素ガス
の供給は、サセプタ(3)およびシリコン基板(2)の
温度均一性に重大な影響を及ぼし、ガス供給側程低くな
る温変勾配をqする。そこで、膜形成条件下におけるサ
セプタ(3)の温度を実測しながら、ワークコイルのピ
ッチをガス供給側程“、コ1になるような均熱化条件出
しを実施している。
ところで近年薄いエピタキシャル成長膜が要求されるよ
うになってきて卦り、この時スリップと呼ばれる熱歪に
起因する結晶欠陥が生産性に大きな影響を及ぼすように
なってきた。このスリップ欠陥の低減のためには、10
00°C以上の膜形成時における温度均一性だけではな
く、昇温時、或いは降温時における700°C以上の温
度範囲においても温度の均一性を向上し、シリコン基板
(2)に生じる熱歪を極力抑えることが必要である。サ
セプタ(3)がこのような温度領域である場合と、to
oo’c以上の膜形成温度領域である場合とでは、サセ
プタ(3)表面とその上を流れる大量の水素ガスとの熱
交換状態が大きく異なり、従来装置におけるように膜形
成条件下における均一化条件に対応したワークコイル配
電のまま供給電力を上げていく制御だけではサセプタ温
度が900″C程度に上昇するまではガス供給側程高い
という温度勾配の不均一性が現われ、この時発生するス
リップ欠陥によって生産性が低下するものとなっていた
発明の目的 本発明は、上記従来の欠点を解消し、スリップ欠陥を生
ずることなく、安定した膜厚、および電気的特性の均一
性を与える気相成長方法を提供することを目的としてい
る。
発明の構成 本発明は、反応室においてサセプタおよびシリコン基板
を加熱する加熱源を反応室のガス供給側から排気側にか
けて複数ゾーンに分け、少なくとも昇降温中の各ゾーン
に供給される加熱電力を、所定温度に保持する時の対応
する各ゾーンにおける加熱電力より小さくする割合を、
前記ガス供給側から排気側に近づくにつれて少くするよ
うにしたことにより、昇温、膜形成、降温の全工程に渡
ってシリコン基板の温度分布を均一にし、スリップ欠陥
を生ずることなく、反応被膜の均一性を与えるものであ
る。
実施例の説明 以下に本発明の一実施例を第1図にもとづいて説明する
。(9)は透明石英よりなる反応管であり、この中にシ
リコン基板00を載置するサセプタαυが設置されてい
る。又反応管(9)の一端には複数個のガス噴出口(2
)を有するガス供給パイプαJと扉α→が設置されてい
る。反応管(9)の曲端には排気口0!19が形成され
て、ここから反応管(9)内ノカスが排出される。(1
6m) 、(16b) 、(16c)はサセプタaυお
よびシリコン基板0Iを加熱するために供給パイプαJ
側から排気口09側にかけて反応管(9)の下側に配列
されたワークコイルであり、それぞれ独立に高周波電源
(17a ) 、(17b ) 、(17c )より加
熱電力が供給されるようになっている。
これらの高周波電源は電力比切換え制8装置0□□□よ
りそれぞれ高周波出力制御信号を受ける構成となってい
る。電力比切換え制御装置0樽は、昇温期間、温度保持
期間、降温期間等の期間iびに、高周波電源(17a)
、(17b)、(17c)の出力電力比が予め設定され
た値に切シ換わっていくような制御信号を生成する機能
を有している。
本発明は以上の様な構成であり、反応膜形成時の100
0°Cを越える反応温度における温度均一化条件を、そ
れぞれのワークコイル(16g) 。
(16b) 、(16o)に例えば等しい大きさの電流
を供給するものとして、それらのピッチを調整すること
により設定するとともに、昇降温時、特に800〜90
0℃におけるサセプタ0υの温度均一性を与えるためK
は、前記ピッチ調整されたワークコイルの形状及びタッ
プ位置をそのままにして高周波電流(17m)、(17
b)、(17c)相互間の出力電力比を適当な値にし、
これを電力比切換え制御装置(至)に設定するものであ
る。すなわち、シリコン基板←Q及びサセプタaυを均
一に1000℃で加熱するためには、1000°Cとい
う高温と、ガス供給口(2)から管(9)内に流入して
シリコン基板01等から吸熱する前のガス温度との大き
な温度差を考慮し、コイl (16m) 、(16b)
、(16c)によるエネルギー供給密度はガス入口側の
コイ)V (特に(16a) )はど顕著に高くなるよ
う設定されている。したがって、900°C以下の昇温
又は降温段階においては、流入ガスとの前記温度差が小
さいため、ガス入口側コイ/L/(16m)によって対
応する被加熱部(発熱体)を900 ’C以下とするた
めの供給電流はきわめて小さくなり、これと同じ比率で
1000°Cの場合よりも低下させた電流をコイ/L’
 (16b)、(16c)に供給しても、これによる熱
エネルギーでは対応する被加熱部分が所望温度に達しな
いことになる。そこで本発明では少くとも昇降温中の各
コイル(16m)、(16b)、(16c)への供給電
力を、所定温度(この場合1000℃)保持段階におけ
る各コイN (16a)、(16b)、(16c)への
供給電力よりそれぞれ小さくする割合を、前記ガス供給
口(2)側から排気口θυ側に近いコイルはど低くする
ようにしたものである。
このようにして加熱制御することによって昇温中、膜形
成中、降温中の全工程に渡ってシリコン基板Q□の均一
な温度分布が得られ、スリップ欠陥を発生することなく
、均一な膜が形成できる。
なお、本実施例では加熱手段として高周波加熱法を採用
し、これへの適用例を示したが、最近減圧エピタキシャ
ル成長装置において採用されつつある赤外線ランプ加熱
方式についても適用し得ることは明らかである。又、電
力比の切り換えを昇温、温度保持期間、降温の3期間で
の実施例を示したが、減圧エビタキンヤル成長法におい
ては、更に減圧ガス供給状態に対応した温度均一化のた
めの高周波出力電力比を更に設定する等、切換期間を細
分化していくことでよシ均−性が向上し、これは本発明
の範囲で適用し得るものと認められる。
更に、本実施例は加熱源を3ゾーンに分けて示したが、
本発明はその数を限定するも・のでないことは明らかで
ある。又エピタキシャル成長装置以外の気相成長装置に
おいても本発明は適用できるものである。
発明の効果 以上のように、本発明はサセプタおよびシリコン基板の
加熱源を複数ゾーンに分け、少なくとも昇降温中の各ゾ
ーン間の加′?電力供給比と、所定温度に保持する時の
加熱電力比とを異なる値として、加熱制御をするもので
あって、昇温から降温迄の全工程に渡ってシリコン基板
の温度均一性が維持され、スリップ等の熱歪に伴なう結
晶欠陥を生ずることなく、膜厚、電気的特性の均一な膜
が形成できるので実用上天なる効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明による気相成長装置の反応室部分に示す
断面図、第2図は、従来の高周波加執方式のエピタキシ
ャル成長装置の反応室の断面図である。 (9)  ・  ・・・・反応室 Olj  ・・ ・・・・・・シリコン基板(11) 
  ・・ ・・・サセプタ 0の ・・ ・・・・・ ガス噴出口 03・ ・・・・・・・ ガス供給パイプ(1」)・・
・ ・・・・・扉 α9・・・・・・・・ 排気口 (16n)、(16b)、(16o)−・・ワークコイ
ル(17a)、(17b)、(17c) −−−高周波
電源0樽   ・・・・・電力比切り換え制御装置特許
出願人  松下電器産業株式会社 代  埋  人   新  実  健  部(外1名) ′l!12  図 15II  図 j

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1.  H_2、He、又はその他の不活性ガスを流しながら
    基板を所定温度迄加熱し、所定温度において前記ガスに
    反応ガスを混入し、或いは前記ガスから反応ガスに切り
    換えて基板表面に膜を形成する気相成長法であつて、前
    記基板を加熱するための加熱源を反応室のガス供給側か
    ら排気側にかけて複数ゾーンに分け、少なくとも昇降温
    中の各ゾーンに供給される加熱電力を、所定温度に保持
    する時の対応する各ゾーンにおける加熱電力より小さく
    する割合を、前記ガス供給側から排気側に近づくにつれ
    て少くなるようにすることを特徴とする気相成長法。
JP59209173A 1984-10-04 1984-10-04 気相成長方法 Pending JPS6185821A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113035697A (zh) * 2021-05-31 2021-06-25 新磊半导体科技(苏州)有限公司 一种高电子迁移率器件外延生长工艺参数的优化方法

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