JP2581093Y2 - Semiconductor heat treatment equipment - Google Patents

Semiconductor heat treatment equipment

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JP2581093Y2
JP2581093Y2 JP2284592U JP2284592U JP2581093Y2 JP 2581093 Y2 JP2581093 Y2 JP 2581093Y2 JP 2284592 U JP2284592 U JP 2284592U JP 2284592 U JP2284592 U JP 2284592U JP 2581093 Y2 JP2581093 Y2 JP 2581093Y2
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thermal decomposition
gas
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semiconductor
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祐子 伊東
芳明 佐野
和之 ▲猪▼口
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Oki Electric Industry Co Ltd
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Description

【考案の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この考案は、半導体素子の製造に
用いる半導体熱処理用装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor heat treatment apparatus used for manufacturing a semiconductor device.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体素子の製造工程の中で、絶縁膜形
成および配線金属の成膜に化学気相成長法(Chemi
cal Vapor Deposition法、略して
CVD法と呼ぶ。)が一般的に実用化されている。ガリ
ウム砒素(GaAs)などの化合物半導体の結晶成長工
程には、有機金属化学気相成長法(MetalーOrg
anic Chemical Vapor Depos
ition法、略してMOCVD法と呼ぶ。)が実用化
されている。ガリウム砒素(GaAs)などのイオン注
入後の活性化熱処理に砒素圧を印加する方法がある。こ
れらの方法では、モノシラン(SiH4 )、アンモニア
(NH3 )、およびアルシン(AsH3 )などの反応性
ガスを熱分解して半導体素子の形成に必要なガスまたは
反応生成物を得る。ここで、この反応性ガスを熱分解す
る部分を熱分解部と呼ぶ。熱分解部と半導体形成のため
に被処理体である半導体素子の処理を行う部分(以下、
処理部と呼ぶ。)は同一の反応炉内であることが多い。
この時、処理部温度の制御性及び熱分解反応の制御性が
半導体素子の性能を左右する要因となる。
2. Description of the Related Art In a semiconductor device manufacturing process, a chemical vapor deposition method (Chemi-Chemical Vapor Deposition) is used for forming an insulating film and forming a wiring metal.
The cal vapor deposition method is referred to as a CVD method for short. ) Is generally put to practical use. The crystal growth process of a compound semiconductor such as gallium arsenide (GaAs) includes metal-organic chemical vapor deposition (Metal-Org).
anic Chemical Vapor Depos
It is called an ition method, or MOCVD method for short. ) Has been put to practical use. There is a method of applying an arsenic pressure to the activation heat treatment after ion implantation of gallium arsenide (GaAs) or the like. In these methods, a reactive gas such as monosilane (SiH 4 ), ammonia (NH 3 ), and arsine (AsH 3 ) is thermally decomposed to obtain a gas or a reaction product necessary for forming a semiconductor element. Here, a portion that thermally decomposes the reactive gas is referred to as a pyrolysis portion. A thermal decomposition part and a part for processing a semiconductor element which is an object to be processed for forming a semiconductor (hereinafter, referred to as a part to be processed)
It is called a processing unit. ) Are often in the same reactor.
At this time, the controllability of the processing unit temperature and the controllability of the thermal decomposition reaction are factors that influence the performance of the semiconductor device.

【0003】半導体素子の形成に必要なガスの供給方法
として、砒素(As)、インジウム(In)、ガリウム
(Ga)、インジウム砒素(InAs)などの固体の加
熱による蒸発を用いることもある。ここでは、As(砒
素)、In(インジウム)、Ga(ガリウム)、InA
s(インジウム砒素)などの固体を固体ソースと呼び、
固体ソースの蒸発を行う部分を熱分解部と呼ぶ。固体ソ
ースの蒸発を行う熱分解部の温度の制御性も半導体素子
の性能を左右する要因となるが、熱分解部と処理部は同
一の反応炉であることが多い。
As a method of supplying a gas necessary for forming a semiconductor element, evaporation by heating a solid such as arsenic (As), indium (In), gallium (Ga), or indium arsenide (InAs) is sometimes used. Here, As (arsenic), In (indium), Ga (gallium), InA
Solids such as s (indium arsenide) are called solid sources,
A portion where the solid source is evaporated is called a thermal decomposition portion. Although the controllability of the temperature of the thermal decomposition section for evaporating the solid source also affects the performance of the semiconductor element, the thermal decomposition section and the processing section are often the same reactor.

【0004】処理部にガスを供給する前段にキャリアガ
ス加熱部を独立に設けたものとしては、特開平3ー12
5433に開示されているものがある。しかし、この加
熱部は、処理部の温度勾配を低減するためキャリアガス
を予備的に加熱することが目的であって、反応性ガスの
熱分解や固体ソースの蒸発についての要件は何ら記載さ
れていない。
Japanese Patent Application Laid-Open No. 3-12 / 1989 discloses an example in which a carrier gas heating section is independently provided before the gas is supplied to the processing section.
No. 5433 is disclosed. However, the purpose of this heating section is to preliminarily heat the carrier gas in order to reduce the temperature gradient in the processing section, and there is no description about the requirements for the thermal decomposition of the reactive gas and the evaporation of the solid source. Absent.

【0005】[0005]

【考案が解決しようとする課題】上述したように、従来
の熱処理用装置の構造は、半導体素子の形成のために用
いるガスを得るための熱分解部と被処理体の熱処理を行
う処理部とが一体化しているため各々の温度を独立に制
御させることができないという問題点があった。この考
案の目的は、半導体素子の形成のために用いるガスを
得るための熱分解部に要する温度制御と半導体素子の形
成のための被処理体の熱処理を行う処理部に要する温度
制御とを独立に行うことができる半導体熱処理用装置を
提供することにある。
As described above, the structure of the conventional heat treatment apparatus is composed of a thermal decomposition section for obtaining a gas used for forming a semiconductor element and a processing section for performing heat treatment of the object to be processed. However, there is a problem in that the respective temperatures cannot be controlled independently because they are integrated. The purpose of this invention is to separate the temperature control required for the thermal decomposition section to obtain the gas used for forming the semiconductor element and the temperature control required for the processing section for performing the heat treatment of the object to be processed for forming the semiconductor element. An object of the present invention is to provide a semiconductor heat treatment apparatus that can be performed at a low temperature.

【0006】ガス形成のための熱処理部と半導体素子
形成のための処理部とを接続する連通部でこれを流れる
ガスの温度低下をできるだけ抑制した半導体熱処理用装
置を提供することにある。
It is an object of the present invention to provide a semiconductor heat treatment apparatus in which a communication part connecting a heat treatment part for forming a gas and a treatment part for forming a semiconductor element suppresses a temperature decrease of a gas flowing therethrough as much as possible.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】この目的の達成を図るた
め、この考案の半導体熱処理用装置の構造によれば、次
のような特徴を有している。半導体素子の形成に用いる
ガスを熱分解または固体ソースの加熱により形成し、か
つ、この半導体素子を形成するために被熱処理体を処理
温度に保持できる熱処理用の炉において、熱処理用装置
は、ガスを得るための熱分解部と被処理体を熱処理する
ための処理部と熱分解部および処理部を連通させる連通
部を具えている。連通部は、熱分解部および処理部をそ
れそれ独立して温度制御できるガスの流路断面積および
流路長を有しており、連通部の外周囲に真空室を具えて
いることを特徴とする。
In order to achieve this object, the structure of the semiconductor heat treatment apparatus according to the present invention has the following features. A gas used for forming a semiconductor element is formed by thermal decomposition or heating of a solid source, and a heat treatment furnace capable of holding a heat treatment target at a processing temperature to form the semiconductor element. And a communicating section for communicating the thermal decomposition section, the thermal decomposition section, and the processing section for heat-treating the object to be processed. The communication portion has a gas flow path cross-sectional area and a gas flow length that can independently control the temperature of the thermal decomposition portion and the processing portion, and has a vacuum chamber around the outside of the communication portion. And

【0008】また、この考案の実施にあたり、好ましく
は、連通部の真空室に、耐熱材料を封入してあるのが良
い。また、この考案の好適実施例においては、半導体熱
処理用装置を縦型とし、熱分解部を処理部の上部に設置
し、熱分解部へのガス導入を熱分解部の下方にある連通
部の真空室を通して行うのが良い。
In implementing the present invention, it is preferable that a heat-resistant material is sealed in a vacuum chamber of the communication part. Further, in a preferred embodiment of the present invention, the semiconductor heat treatment apparatus is of a vertical type, the thermal decomposition section is installed above the processing section, and gas introduction to the thermal decomposition section is performed by the communication section below the thermal decomposition section. It is better to work through a vacuum chamber.

【0009】[0009]

【作用】この考案の構成によれば、半導体熱処理用装置
は熱分解部と処理部が各々独立しているため、各炉内を
別々に温度制御できる。熱分解部と処理部との間の接続
を行っている連結部の外周囲に真空室を具えており、ま
た、この真空室は所要に応じ耐熱性を有する材料が充填
されている。このため、後述する実験データからも理解
できるように接続部の温度低下が少ないことから熱分解
部おいて形成した原子ガスの接続部における析出がな
い。
According to the structure of the present invention, the thermal decomposition apparatus and the processing section are independent of each other in the semiconductor heat treatment apparatus, so that the temperature in each furnace can be controlled separately. A vacuum chamber is provided around the outer periphery of the connecting portion that connects the thermal decomposition section and the processing section, and the vacuum chamber is filled with a heat-resistant material as required. For this reason, as can be understood from the experimental data described later, since the temperature of the connecting portion is small, there is no precipitation at the connecting portion of the atomic gas formed in the thermal decomposition portion.

【0010】また、縦型半導体熱処理用装置の構造で
は、ガス供給管を熱分解部の下部に取りつけたことか
ら、ガス導入部を上部に取りつけた従来の構造よりも熱
分解部の放熱が少なく、熱分解部の温度を均一に制御で
きる。
Further, in the structure of the vertical semiconductor heat treatment apparatus, since the gas supply pipe is attached to the lower part of the thermal decomposition part, heat radiation of the thermal decomposition part is less than that of the conventional structure in which the gas introduction part is attached to the upper part. In addition, the temperature of the thermal decomposition section can be controlled uniformly.

【0011】また、この考案によれば、連通部が二重構
造になっているため耐強度性の増大にもつながる。
Further, according to the present invention, the communication portion has a double structure, which leads to an increase in strength resistance.

【0012】[0012]

【実施例】以下、図面を参照して、この考案の半導体熱
処理用装置の実施例の構造について説明する。しかしな
がら、説明に用いる各図は、これらの発明が理解できる
程度に、各構成の形状、大きさおよび配置関係を概略的
に示してあるにすぎない。なお、この実施例では、反応
ガス供給制御部、排ガス処理装置の他、ガス、温度、お
よび圧力をコントロールする装置については、直接この
考案の説明に供するものでないためこれらの図示と説明
とを省略してある。
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a perspective view of a semiconductor heat treatment apparatus according to an embodiment of the present invention; However, each drawing used in the description merely schematically shows the shape, size, and positional relationship of each component to the extent that these inventions can be understood. Note that, in this embodiment, other than the reaction gas supply control unit and the exhaust gas treatment device, devices for controlling gas, temperature, and pressure are not directly provided for the description of the present invention, so that illustration and description thereof are omitted. I have.

【0013】このような熱分解部と処理部とを分離独立
した型の半導体熱処理用装置に必要な条件は、 熱分解部から処理部に到達するまでの部分で温度低下
が小さいこと。 熱分解部の温度を一定に保つことができ、かつ、温度
分布が均一であること。 処理部の被処理体を設置した部分の温度を均一に保つ
ことができ、かつ、分布が均一であること などである。このうち条件は、熱分解または固体ソー
スの蒸発の制御性を左右する重要な要素である。また、
条件を満足するために反応炉を縦型にする場合が多
い。また、は、熱分解によって形成した原子ガスが温
度の低下によって固体として析出することを回避するた
めに必要な条件であり、また、を満足するためには、
熱分解部と処理部を接近させて設置する方法が採用され
ている。
A condition required for such a semiconductor heat treatment apparatus in which the thermal decomposition section and the processing section are separated and independent is that a temperature drop is small in a portion from the thermal decomposition section to the processing section. The temperature of the pyrolysis section can be kept constant and the temperature distribution is uniform. That is, the temperature of the portion where the object to be processed is set in the processing section can be kept uniform and the distribution is uniform. The condition is an important factor that affects the controllability of thermal decomposition or evaporation of the solid source. Also,
In many cases, the reactor is made vertical to satisfy the conditions. Further, is a condition necessary to avoid that the atomic gas formed by thermal decomposition is precipitated as a solid due to a decrease in temperature, and in order to satisfy
A method is adopted in which the thermal decomposition section and the processing section are placed close to each other.

【0014】〈第1実施例〉 先ず、第1実施例として、図1に半導体熱処理用装置の
断面図を示している。この考案の半導体熱処理用装置
は、半導体素子の形成に用いるガスを熱分解するための
熱分解部10、処理部12およびこれら熱分解部10と
処理部12とを結ぶ連通部(接続部とも称する。)14
を具えている(図1)。また、熱分解部10、処理部1
2、連通部14は炉管でつながっており、炉管の材質
は、例えば石英を使用する。また、熱分解部10はその
外周囲に個別のヒータ16を具えており、一方、処理部
12は、その外周囲に個別のヒータ17を具えている。
これらヒ−タ16および17によって熱分解部10およ
び処理部12を各々独立に加熱する。
First Embodiment First, as a first embodiment, FIG. 1 shows a cross-sectional view of a semiconductor heat treatment apparatus. The apparatus for heat treating a semiconductor of the present invention has a thermal decomposition section 10 for thermally decomposing a gas used for forming a semiconductor element, a processing section 12, and a communication section (also referred to as a connection section) connecting the thermal decomposition section 10 and the processing section 12. .) 14
(FIG. 1). Further, the thermal decomposition unit 10 and the processing unit 1
2. The communicating part 14 is connected with a furnace tube, and the material of the furnace tube is, for example, quartz. Further, the thermal decomposition section 10 has an individual heater 16 on its outer periphery, while the processing section 12 has an individual heater 17 on its outer periphery.
The heaters 16 and 17 heat the pyrolysis section 10 and the processing section 12 independently.

【0015】次に、図2の(A)に、連結部14の部分
のみを拡大した断面図を示す。図2の(A)から理解で
きるように、連通部14は、熱分解部10と処理部12
を結ぶ細管20が通り、細管20内をガスが通過する構
造になっている。図2の(B)にIーI線の断面図を示
す。この連通部14は、ガスが流れる通路になってお
り、熱分解部10内および処理部12内における温度制
御を独立して行い得るよう設計されている。例えば、こ
の細管の内径寸法は、0.6cmおよび外径寸法を1.
0cmとする。また、この細管20の長さLを、例え
ば、20cmとする。
Next, FIG. 2A is an enlarged sectional view showing only the connecting portion 14. As can be understood from FIG. 2A, the communication unit 14 includes the thermal decomposition unit 10 and the processing unit 12.
Are connected, and a gas passes through the inside of the thin tube 20. FIG. 2B is a sectional view taken along line II. The communication section 14 is a passage through which gas flows, and is designed so that temperature control in the thermal decomposition section 10 and temperature control in the processing section 12 can be performed independently. For example, the inner diameter of this capillary is 0.6 cm and the outer diameter is 1.
0 cm. The length L of the thin tube 20 is, for example, 20 cm.

【0016】次に、細管20の周囲を覆うやや太い太管
21は、例えば内径3.6cm、外径4.0cmとす
る。また、細管20と太管21の間には、真空室(真空
封止部とも称する。)24を設けてあり、所要に応じて
この真空室24内には断熱材料、例えば、石英ウールの
材料を充填する。また、容積としては、例えば、熱分解
部10を約0.2リットル(直径6.4cm、高さ6c
m)および処理部12を約10リットル(直径15c
m、高さ57cm)とするのが好適である。ただし、上
述した寸法および容積は一例であって何らこの考案を特
定するものではなく、この考案を達成し得る寸法及び容
積であれば他の値であってもよい。
Next, the slightly thick thick tube 21 covering the periphery of the thin tube 20 has, for example, an inner diameter of 3.6 cm and an outer diameter of 4.0 cm. Further, a vacuum chamber (also referred to as a vacuum sealing portion) 24 is provided between the thin tube 20 and the thick tube 21, and a heat insulating material such as a quartz wool material is provided in the vacuum chamber 24 as necessary. Fill. The volume of the thermal decomposition unit 10 is, for example, about 0.2 liter (6.4 cm in diameter, 6 c in height).
m) and about 10 liters (diameter 15c
m, height 57 cm). However, the above-described dimensions and volumes are merely examples, and do not specify the present invention at all. Other values may be used as long as the dimensions and volumes can achieve the present invention.

【0017】次に、熱処理部10と処理部12の独立性
について説明をする。図3は、熱分解部の温度と処理部
の温度を測定した実験データを示している。尚、この考
案の実施例では、ガスとして窒素ガスを用い、ガス流量
は1リットル/分、室温は20℃の条件で行っている。
また、炉内の実測温度は熱分解部10および処理部12
のそれぞれの室内のほぼ中央付近で測定を行っている。
ヒータ温度は熱分解部ヒータ16と処理部ヒータ17の
温度を測定している。図3からも理解できるように、熱
分解部10を室温(20℃)から800℃に昇温する
と、処理部12の炉管内温度が10数度高くなる(実測
値では15.6℃)。しかし、処理部12の目標温度を
100℃以上に設定すれば図3からも理解できるよう
に、熱分解部10の温度になんら影響されずに処理部1
2内温度を一定に独立制御できる。熱分解部を800℃
に保持している場合、処理部12のヒータ17の温度を
96.0℃にセットしておけば処理部12の目標温度1
00℃が達成できる。一方、熱分解部10の炉管温度
は、目標温度を800℃に設定すれば処理部12を室温
から800℃に昇温した場合でも何ら影響されることな
く一定に独立して保持できる。
Next, the independence of the heat treatment unit 10 and the processing unit 12 will be described. FIG. 3 shows experimental data obtained by measuring the temperature of the thermal decomposition section and the temperature of the processing section. In the embodiment of the present invention, nitrogen gas is used as the gas, the gas flow rate is 1 liter / min, and the room temperature is 20 ° C.
The measured temperature in the furnace is determined by the thermal decomposition unit 10 and the processing unit 12.
The measurement is performed near the center of each room.
As the heater temperature, the temperatures of the pyrolysis section heater 16 and the processing section heater 17 are measured. As can be understood from FIG. 3, when the temperature of the thermal decomposition section 10 is raised from room temperature (20 ° C.) to 800 ° C., the temperature in the furnace tube of the processing section 12 is increased by 10 degrees (15.6 ° C. in actual measurement). However, if the target temperature of the processing unit 12 is set to 100 ° C. or higher, as can be understood from FIG. 3, the processing unit 1 is not affected by the temperature of the thermal decomposition unit 10 at all.
2. The temperature inside 2 can be controlled independently independently. 800 ° C for pyrolysis section
If the temperature of the heater 17 of the processing unit 12 is set to 96.0 ° C., the target temperature 1
00 ° C. can be achieved. On the other hand, if the target temperature is set to 800 ° C., the furnace tube temperature of the thermal decomposition section 10 can be maintained independently and independently without any influence even when the temperature of the processing section 12 is raised from room temperature to 800 ° C.

【0018】次に、接続部すなわち連通部14における
温度低下について説明する。この考案によれば、熱分解
部10および処理部12を結ぶ連通部14は、材料に石
英を用いているため耐熱性にすぐれており、また、反応
性ガスの流れる細管20の周囲は真空室24であるた
め、熱伝導率はきわめて小さくなる。また、細管20と
太管21の間に所要に応じて充填された石英ウール(図
示せず)が連通部14の輻射熱による放熱を防止する作
用をする。また、連通部14の細管内径が0.6cmと
十分細く、1リットル/分で窒素ガスを流した場合、ガ
ス流速に換算すると59cm/秒(1000/60πr
2 式から導かれる。)と速く、接続部の長さ20cmの
細管を0.4秒以下(計算値では約0.34秒)で通過
する。従って、連通部14における温度低下は実質的に
無視できる。
Next, a description will be given of a temperature drop at the connection portion, that is, the communication portion 14. According to this invention, the communicating part 14 connecting the thermal decomposition part 10 and the processing part 12 is excellent in heat resistance because quartz is used as a material, and the periphery of the narrow tube 20 through which the reactive gas flows is a vacuum chamber. Since it is 24, the thermal conductivity becomes extremely small. In addition, quartz wool (not shown) filled between the thin tube 20 and the thick tube 21 as required acts to prevent heat radiation of the communication portion 14 due to radiant heat. Further, when the inner diameter of the thin tube of the communicating portion 14 is sufficiently thin as 0.6 cm and nitrogen gas flows at 1 liter / minute, the gas flow rate is 59 cm / sec (1000 / 60πr).
It is derived from Equation 2 . ), And passes through a thin tube having a connection length of 20 cm in less than 0.4 seconds (calculated value is about 0.34 seconds). Therefore, the temperature drop in the communication portion 14 can be substantially ignored.

【0019】次に、連通部14の機械的強度について説
明する。細管20の外径は1cmのものが4cmになっ
たため機械的強度は大きくなり熱処理用装置内の炉管の
交換、または、洗浄の際に破損しにくいという利点があ
る。
Next, the mechanical strength of the communication portion 14 will be described. Since the outer diameter of the thin tube 20 is changed from 1 cm to 4 cm, the mechanical strength is increased, and there is an advantage that the tube is hardly damaged when the furnace tube in the heat treatment apparatus is replaced or washed.

【0020】〈第2実施例〉 次に、縦型の半導体熱処理用装置の実施例について説明
する。図4は、この考案の説明に供する半導体熱処理用
装置の断面図を概略的に示している。図4から理解でき
るように、熱分解部10は、半導体素子形成のための処
理部12の上部に位置しており、それぞれの部分は連通
部14によって接続されている。そして、この連通部1
4にガス導入口を設けてある。図示例では、このガス導
入口の管18は、連通部14の細管20の空間を通り、
熱分解部10と連通した構造になっている。また、熱分
解部10、処理部12、連通部14は、炉管によってつ
ながっている。この炉管の材質は、例えば石英とする。
次に、熱分解部10と処理部12は、各々加熱ヒータ1
6および17でそれぞれ覆われており、それぞれの炉内
温度を独立に制御できるようになっている。ガス導入口
を形成している管18から流入したガスは、熱分解部1
0に送られ、ここで高温に加熱され熱分解された後、連
通部の細管20を通って処理部12に達し、その後ガス
は、処理部12の下部から排気される。この時、ガス導
入管18は熱分解部10の下部に接続されているため従
来の熱処理炉に比べて上部から逃げやすかった熱の放出
が抑制できる。また、この考案の構造によれば、第1実
施例の場合と同様に、ガス導入管18および連通部14
の細管20を太管21で覆い、ガス導入管18、細管2
0および太管21の間は真空室24となるように真空封
止されている。また、所要に応じてこの真空室24内に
は、耐熱材料を充填する。このような縦型の半導体熱処
理用装置においては、第1実施例と同様に細管20内と
太管21外の間の熱伝導率は小さく、熱輻射による放熱
も少ない。また、熱分解部10で加熱された高温のガス
が流れる細管20とガス導入管18が隣接しているにも
かかわらず、細管20とガス導入管18の間は真空にな
っているため熱伝導率が小さく、従って、連通部14で
の温度低下は抑制できる。上述したのは、反応性ガスを
用いた半導体熱処理用装置の場合であるが、熱分解部1
0で砒素(As)などの固体ソ−スを蒸発させる型の熱
処理炉においても同様の効果が得られる。この場合、固
体ソースの熱分解部10への充填はガス導入管18を通
して行われるため固体ソースの追加補充のために炉心管
を装置からはずす必要はない。また、第1実施例と同様
に熱分解部10と素子処理部12は接続部が二重構造の
ため機械的強度が増大することにもなる。尚、上述した
実施例では、細管の管径を0.6cmとしたが、好まし
くは0.3cm〜2.0cm程度の範囲内の適当な値と
するのが良い。また、この管径は、ガスの流量長との関
係で設計に応じて任意に定めれば良い。
Second Embodiment Next, a description will be given of an embodiment of a vertical semiconductor heat treatment apparatus. FIG. 4 schematically shows a cross-sectional view of a semiconductor heat treatment apparatus for explaining the present invention. As can be understood from FIG. 4, the thermal decomposition section 10 is located above the processing section 12 for forming a semiconductor element, and the respective sections are connected by the communication section 14. And this communication part 1
4 is provided with a gas inlet. In the illustrated example, the gas inlet tube 18 passes through the space of the thin tube 20 of the communication portion 14,
It has a structure communicating with the thermal decomposition section 10. Further, the thermal decomposition section 10, the processing section 12, and the communication section 14 are connected by a furnace tube. The material of the furnace tube is, for example, quartz.
Next, the thermal decomposition unit 10 and the processing unit 12
6 and 17, so that the furnace temperature can be controlled independently. The gas flowing from the pipe 18 forming the gas inlet is supplied to the pyrolysis section 1.
After being heated to a high temperature and thermally decomposed therein, the gas reaches the processing section 12 through the narrow tube 20 of the communication section, and then the gas is exhausted from the lower portion of the processing section 12. At this time, since the gas introduction pipe 18 is connected to the lower part of the thermal decomposition part 10, the release of heat, which is more likely to escape from the upper part than in the conventional heat treatment furnace, can be suppressed. Further, according to the structure of the present invention, similarly to the case of the first embodiment, the gas introduction pipe 18 and the communication portion 14 are formed.
The thin tube 20 is covered with a thick tube 21, and the gas introduction tube 18, the thin tube 2
The space between the 0 and the thick tube 21 is vacuum-sealed so as to form a vacuum chamber 24. The vacuum chamber 24 is filled with a heat-resistant material as required. In such a vertical semiconductor heat treatment apparatus, as in the first embodiment, the thermal conductivity between the inside of the thin tube 20 and the outside of the thick tube 21 is small, and heat radiation due to heat radiation is small. Further, although the narrow tube 20 through which the high-temperature gas heated in the thermal decomposition section 10 flows and the gas introduction tube 18 are adjacent to each other, the space between the small tube 20 and the gas introduction tube 18 is in a vacuum, so that heat conduction is performed. Since the rate is small, the temperature drop in the communication section 14 can be suppressed. The above is the case of the semiconductor heat treatment apparatus using the reactive gas.
The same effect can be obtained in a heat treatment furnace of a type in which solid source such as arsenic (As) is evaporated at 0. In this case, since the solid source is filled into the pyrolysis section 10 through the gas introduction pipe 18, it is not necessary to remove the core tube from the apparatus for additional replenishment of the solid source. Further, similarly to the first embodiment, the thermal decomposition section 10 and the element processing section 12 have a double connection portion, so that the mechanical strength increases. In the above-described embodiment, the diameter of the thin tube is set to 0.6 cm. However, it is preferable to set an appropriate value within a range of about 0.3 cm to 2.0 cm. The pipe diameter may be arbitrarily determined depending on the design in relation to the gas flow length.

【0021】[0021]

【発明の効果】上述した説明からも理解できるように、
この考案の半導体熱処理用装置の構造によれば、熱分解
部と処理部の各々独立したヒーターを具えた炉管で構成
され、熱分解部の炉管から処理部の炉管へのガス流路は
十分細い管であるので、炉管内温度が独立に制御でき、
従って、各部の温度制御性は高い。また、接続部を流れ
るガスの温度低下が少ないため、熱分解部において形成
した原子ガスの接続部における析出がない。
As can be understood from the above description,
According to the structure of the apparatus for semiconductor heat treatment of the present invention, the furnace is constituted by a furnace tube provided with independent heaters for the pyrolysis section and the processing section, and the gas flow path from the furnace tube of the pyrolysis section to the furnace tube of the processing section. Is a sufficiently thin tube, so the furnace tube temperature can be controlled independently,
Therefore, the temperature controllability of each part is high. In addition, since the temperature of the gas flowing through the connecting portion is less reduced, there is no precipitation of the atomic gas formed in the thermal decomposition portion at the connecting portion.

【0022】また、縦型半導体熱処理用装置の構造で
は、ガス導入管を熱分解部の下部にとりつけたことか
ら、ガス導入管を上部に取りつけた従来の構造よりも熱
分解部のガス導入部からの放熱が少なく、熱分解部の温
度をより均一にできる。この構造でも、接続部を流れる
ガスの温度低下は少ない。また、連通部は二重構造にな
っているため機械的強度が大きいことが期待できる。
Further, in the structure of the vertical type semiconductor heat treatment apparatus, the gas introduction pipe is attached to the lower part of the thermal decomposition part, so that the gas introduction part of the thermal decomposition part is larger than the conventional structure in which the gas introduction pipe is attached to the upper part. The heat radiation from the thermal decomposition part can be made more uniform. Also in this structure, the temperature of the gas flowing through the connection part does not decrease much. Further, since the communicating portion has a double structure, it can be expected that the mechanical strength is large.

【0023】このような構造を備えた半導体熱処理用装
置をCVD法やMOCVD法に適用するならば、良質の
薄膜形成や良質の結晶成長に有効な装置を提供できる。
また、半導体基板のイオン注入後の活性化熱処理に用い
るならば、被処理体の温度分布を均一に保ちながら最適
な砒素圧を安定に供給でき、優れた活性化熱処理を実現
する装置を提供できる。
If a semiconductor heat treatment apparatus having such a structure is applied to a CVD method or an MOCVD method, an apparatus effective for forming a good quality thin film and growing a good quality crystal can be provided.
In addition, when used for activation heat treatment after ion implantation of a semiconductor substrate, it is possible to stably supply an optimal arsenic pressure while maintaining a uniform temperature distribution of an object to be processed, and to provide an apparatus that realizes excellent activation heat treatment. .

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】この考案に供する半導体熱処理用装置の断面図
である。
FIG. 1 is a sectional view of a semiconductor heat treatment apparatus according to the present invention.

【図2】(A)は図1の連通部を説明するための拡大図
であり、(B)は(A)のI−I線断面図である。
FIG. 2A is an enlarged view for explaining a communicating portion of FIG. 1, and FIG. 2B is a cross-sectional view taken along line II of FIG.

【図3】各部炉管内の温度分布を示すデータである。FIG. 3 is data showing a temperature distribution in each furnace tube.

【図4】この考案に供する縦型半導体熱処理用装置の断
面図である。
FIG. 4 is a cross-sectional view of a vertical semiconductor heat treatment apparatus according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10:熱分解部 12:処理部 14:連通部(接続部) 16:熱分解部のヒータ 17:処理部のヒータ 18:ガス導入管 19:ガス排出管 20:細管 21:太管 22:ガス流路 24:真空室 10: Thermal decomposition section 12: Processing section 14: Communication section (connection section) 16: Heater of thermal decomposition section 17: Heater of processing section 18: Gas introduction pipe 19: Gas exhaust pipe 20: Thin pipe 21: Thick pipe 22: Gas Channel 24: vacuum chamber

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01L 21/205 C23C 16/46 C23C 16/52 H01L 21/203 H01L 21/324──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 6 , DB name) H01L 21/205 C23C 16/46 C23C 16/52 H01L 21/203 H01L 21/324

Claims (4)

(57)【実用新案登録請求の範囲】(57) [Scope of request for utility model registration] 【請求項1】 半導体素子の形成に用いるガスを反応性
ガスの熱分解または固体の加熱により形成し、かつ、こ
の半導体素子を形成するために被熱処理体を処理温度に
保持できる半導体熱処理用装置において、 該熱処理用装置は、前記ガスを得るための熱分解部と前
記被処理体を熱処理するための処理部と該熱分解部およ
び処理部を連通させる連通部を具えており、該連通部
は、前記熱分解部および処理部をそれぞれ独立して温度
制御できる前記ガスの流路断面積および流路長を有して
おり、該連通部の外周囲に真空室を具えていることを特
徴とする半導体熱処理用装置。
An apparatus for heat treating a semiconductor, wherein a gas used for forming a semiconductor element is formed by thermal decomposition of a reactive gas or heating of a solid, and a heat treatment target can be maintained at a processing temperature in order to form the semiconductor element. In the apparatus for heat treatment, the apparatus for heat treatment includes a thermal decomposition section for obtaining the gas, a processing section for heat-treating the object to be processed, and a communication section for communicating the thermal decomposition section and the processing section. Has a flow path cross-sectional area and a flow path length of the gas that can independently control the temperature of the thermal decomposition section and the processing section, and has a vacuum chamber around the outside of the communication section. For semiconductor heat treatment.
【請求項2】 請求項1に記載の真空室に、耐熱材料を
封入してあることを特徴とする半導体熱処理用装置。
2. An apparatus for heat treating a semiconductor, wherein a heat-resistant material is sealed in the vacuum chamber according to claim 1.
【請求項3】 請求項1に記載の半導体熱処理用装置を
縦型とし、該熱分解部を該処理部の上方に設置し、該熱
分解部の下方から該熱分解部にガスを導入する導入管を
具えており、該導入管のうち該熱分解部に隣接した部分
と該連通部の外周囲に真空室を具えていることを特徴と
する半導体熱処理用装置。
3. The apparatus for heat treating a semiconductor according to claim 1, wherein said apparatus is a vertical type, said thermal decomposition section is installed above said processing section, and gas is introduced into said thermal decomposition section from below said thermal decomposition section. An apparatus for heat-treating a semiconductor, comprising an introduction pipe, wherein a vacuum chamber is provided around a portion of the introduction pipe adjacent to the thermal decomposition section and around the communication section.
【請求項4】 請求項3に記載の真空室に、耐熱材料を
封入してあることを特徴とする半導体熱処理用装置。
4. A semiconductor heat treatment apparatus, wherein a heat-resistant material is sealed in the vacuum chamber according to claim 3.
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