JP3414475B2 - 結晶成長装置 - Google Patents
結晶成長装置Info
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Description
行う結晶成長装置、特にそのリアクターの構造改善に関
するものである。
結晶成長装置は、そのリアクター(結晶成長反応炉)に
導入された反応ガス(原料ガス)が加熱された基板(ウ
エハ)上で熱分解反応して、化合物やその固溶体結晶と
なり、その時基板の結晶面方位を維持したまま同じ結晶
面の単結晶層が該基板上に成長するようにしたものであ
る。
う従来の結晶成長装置のリアクター構造を示す概念図で
ある。同図において、31は水冷パイプが通ったステン
レス製のベルジャーで、上部にはのぞき窓32が設けら
れ、下部にはガスの排気口33が設けられている。
れるチャンバーの中央部に配置された反応ガス供給管3
5のガス噴出ノズル、36は反応ガスの吸入口、37は
噴出ノズル34の上側に配置された石英円板、38は中
央部に上記反応ガス供給管35が貫通した円盤状のSi
Cコートグラファイトから成るサセプタで、このサセプ
タ38上に半導体ウエハ39が載置される。
加熱器で、高周波誘導加熱用コイルあるいは抵抗加熱用
ヒータが用いられている。41はこの加熱器40を覆う
石英カバー、42はサセプタ38を反応ガス供給管35
を中心(回転軸)として図の矢印の如く回転させるモー
タである。
構成されたもので、内部のチャンバーは大気を遮断でき
る構造となっており、その中央部に配置された噴出ノズ
ル34から反応ガスが放出される。この反応ガスは、石
英円板37によって図の矢印の如く横方向にガイドされ
たまま、グラファイト(カーボン)製のサセプタ38の
上部を通過する。この時、サセプタ38は加熱器40に
より輻射加熱されており、該サセプタ38上にセットさ
れたウエハ39にエピタキシャル成長による薄膜が形成
される。そして、このサセプタ38を通過したガスは、
円周方向に排出され、排気口33からリアクター外部の
除害装置へ排気される。
ような従来の結晶成長装置においては、次のような問題
点があった。
セプタ口径の大型化に伴ってガス供給量が増加し、ガス
供給システムの大型化が必要となる。
クルの付着が発生し、大気開放時の空気との反応が大き
く危険(発煙・発火)である。
め、乱流が発生し、基板上面でのガス整流(層流)が難
しい。
自動化が難しい。
端(下流)に向けて流すため、熱せられたガスの浮力等
による拡散及び成長での消費によるガス濃度差が発生
し、ウエハ内での膜厚及び組成の均一性が難しくなる。
なされたもので、反応ガスの消費量を少なくすることが
でき、チャンバー内壁へのパーティクルの付着を防止で
き、ガスの乱流も抑えることができ、またウエハセット
の自動化、量産性の向上を図ることができ、膜厚、組成
の均一な結晶成長が得られる結晶成長装置を提供するこ
とを目的としている。
は、次のように構成したものである。
に反応ガスを流して結晶成長させる結晶成長装置におい
て、前記サセプタを円盤状に形成し、このサセプタの中
央部上方から該サセプタに向けて前記反応ガスを放出す
るガス供給ヘッドを設けるとともに、前記ガス供給ヘッ
ドには整流板が取り付けられて層流ガスを円周方向に放
出するようにしてあり、同サセプタの上方に、前記放出
された反応ガスを前記半導体ウエハ方向に導き、サセプ
タとの距離が中央部から周辺部にかけて漸次短くなるよ
うに形成したガイドプレートを備えたことを特徴とする
結晶成長装置。
に反応ガスを流して結晶成長させる結晶成長装置におい
て、前記サセプタを円盤状に形成し、このサセプタの中
央部に向けて前記反応ガスと該反応ガスの拡散を押える
ための押えガスとをそれぞれ分離供給可能なガス供給ヘ
ッドを設け、該ガス供給ヘッドの上部には、前記押えガ
スが円周方向に放出されるように筒状の整流板が形成さ
れていることを特徴とする結晶成長装置。
ハを載置した円盤状のサセプタに向けて上方から反応ガ
スが放出され、この反応ガスがガイドプレートによりサ
セプタの中央部から周辺部にかけて等速運動をし、また
ガイドプレートにより拡散が抑えられる。
セプタの上方から放出された反応ガスとともに押えガス
が放出され、この押えガスにより反応ガスの拡散が抑え
られる。
の要部を模式的に示す概念図である。図において、1は
SiCコートグラファイトから成る円盤状(円形円板)
に形成されたサセプタで、その上部に基板となる半導体
ウエハ2が複数個一様に配置されている。
セプタ1に向けて反応ガスと該反応ガスの拡散を押える
ための押えガスとを放出するガス供給ヘッドで、各々濃
度(1〜3)の異なる複数の供給管を有し、それぞれの
ガスを分離供給可能なように多層管構造となっている。
また、このガス供給ヘッド3の各供給管の下部のガス供
給口近傍にはそれぞれ整流板4が取り付けられている。
ガイド機能を持つガイドプレートで、サセプタ1との距
離が中央部から周辺部にかけて漸次短くなるように形成
されている。
3及びガイドプレート5を有したリアクターの全体を示
す構成図である。図中、6はサセプタ1を均熱板7を介
して加熱する加熱ヒータで、サセプタ1は均熱板7によ
り均一に加熱される。
9はサセプタ1を均熱板7とともに回転させるモータ、
10はその回転軸、11はベルジャー12内のチャンバ
ーの下方に設けられたフィルタで、不用ガスはこのフィ
ルタ11を通って排気される。
3及びガイドプレート5を機密性を確保して取り付ける
ためのベローズで、このベローズ13によりガイドプレ
ート5は上下に移動可能となり、サセプタ1とのクリア
ランス(ストローク)Hが調整可能となっている。
ードロックチャンバーで、電動で自動的にサセプタ1を
交換できるように構成されている。
加熱ヒータ6により加熱されたサセプタ1上の半導体ウ
エハ2に反応ガスを流してエピタキシャル結晶成長させ
るようになっており、所定の薄膜が形成された後は、ベ
ローズ13を介してガス供給ヘッド3とガイドプレート
5を同時に上下移動し、チャンバー側面に設置してある
ロードロックチャンバー14よりウエハのセットされた
サセプタのロード/アンロードが搬送機構によって自動
的に行われる。
ンバー中心部上面に配置され、円柱状の多層管構造のヘ
ッド3から反応ガスと押えガスが分離供給され、かつ反
応ガスは濃度別、階層別に輸送されて各ノズルから放出
される。また反応ガスは、整流板4を通して放出される
ので乱流がなく、サセプタ1の表面に放出された後は円
周方向に放射拡散しながら図2の実線矢印の如く進み、
ガス供給ヘッド3の管径内においてサイド(水平)フロ
ーに変換されたガスとともに、サセプタ1の表面数mmの
成長に必要なガスを供給する。また、不用なガスは図2
の破線矢印の如く外部に排出される。
最下段からは濃度の高い反応ガスを供給し、その供給口
(ノズル)上部からセパレートフィンによってフロー方
向を決定された濃度の薄い反応ガスを供給しているの
で、サセプタ1の表面に濃度の一様な反応ガスを供給す
ることができる。この供給ガスの階層は、膜厚分布によ
って増やすことができる。
ガス供給口の上部にある筒状の整流板4を通過し、この
層流ガスが円周方向に放出するようにしてあり、反応ガ
スの上層に位置して反応ガスの拡散を抑えている。更に
本実施例では、チャンバー上部にガイドプレート5を配
置してあるので、反応ガスの拡散は確実に抑えられる。
このガイドプレート5は、サセプタ1の上面の同一円周
上のガス断面積が各所で同等となるように勾配が設けら
れているので、サセプタ1に一様な反応ガスが供給され
る。
は、薄いプレート型とし、表面(上面)にポケットを設
けてそこにウエハ2を配置するようにしている。このた
め、ウエハ2のセット時にサセプタ1の表面が平滑面と
なり、良好な結晶成長が得られる。
の多層管構造で反応ガスと押えガスを分離供給できるよ
うにし、サセプタ1の表面に数mmのみに成長に必要なガ
スを供給することができるので、反応ガスの節約が可能
となり、ガス消費量を少なくすることができる。また、
押えガスによって反応ガスの上方向への拡散を防止で
き、サセプタ1の熱により反応ガスの浮力(熱対流)や
乱流を押さえ、表面からの剥離を防ぐことができるとと
もに、ガイドプレート5を配置したことにより、中央部
より放出されたガスが円周方向の放射拡散においても等
速運動となり、成長膜厚の均一性を向上させることが可
能となる。
濃度を変えて放出することで、ホルダー中心部と円周部
でガス濃度を一定化でき、エピタキシャル層の膜厚、組
成の均一化が可能となる。
層以上で分離供給しているため、サセプタ1以外のチャ
ンバー内壁に対しては、押えガスがバリアとなって反応
ガスの熱分解及び新たな化合物の生成によるパーティク
ルの付着を防止(低減化)している。このため、発火等
の危険もなく、安全なものとなる。
換が可能なため、反応室(チャンバー)を大気開放せず
にウエハの交換ができ、スループットがアップする。し
たがって、ウエハセットの自動化,量産性の向上を図る
ことができる。
クリアランス(ストローク)を、調整可能な構造にする
ことによって、ガス流速を変化させることができ、成長
スピードをコントロールできる。
に形成したサセプタに向けて上方から反応ガスを放出
し、この反応ガスの拡散をガイドプレートあるいは押え
ガスを用いることによって抑えるようにしたため、反応
ガスの消費量を少なくすることができ、チャンバー内壁
へのパーティクルの付着を防止でき、ガスの乱流も抑え
ることができ、またウエハセットの自動化、量産性の向
上を図ることができ、膜厚、組成の均一な結晶成長が得
られるという効果がある。
体構成図
Claims (2)
- 【請求項1】 加熱したサセプタ上の半導体ウエハに反
応ガスを流して結晶成長させる結晶成長装置において、
前記サセプタを円盤状に形成し、このサセプタの中央部
上方から該サセプタに向けて前記反応ガスを放出するガ
ス供給ヘッドを設けるとともに、前記ガス供給ヘッドに
は整流板が取り付けられて層流ガスを円周方向に放出す
るようにしてあり、同サセプタの上方に、前記放出され
た反応ガスを前記半導体ウエハ方向に導き、サセプタと
の距離が中央部から周辺部にかけて漸次短くなるように
形成したガイドプレートを備えたことを特徴とする結晶
成長装置。 - 【請求項2】 加熱したサセプタ上の半導体ウエハに反
応ガスを流して結晶成長させる結晶成長装置において、
前記サセプタを円盤状に形成し、このサセプタの中央部
に向けて前記反応ガスと該反応ガスの拡散を押えるため
の押えガスとをそれぞれ分離供給可能なガス供給ヘッド
を設け、該ガス供給ヘッドの上部には、前記押えガスが
円周方向に放出されるように筒状の整流板が形成されて
いることを特徴とする結晶成長装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP02801094A JP3414475B2 (ja) | 1994-02-25 | 1994-02-25 | 結晶成長装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP02801094A JP3414475B2 (ja) | 1994-02-25 | 1994-02-25 | 結晶成長装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JPH07235501A JPH07235501A (ja) | 1995-09-05 |
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Family
ID=12236824
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP02801094A Expired - Fee Related JP3414475B2 (ja) | 1994-02-25 | 1994-02-25 | 結晶成長装置 |
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1994
- 1994-02-25 JP JP02801094A patent/JP3414475B2/ja not_active Expired - Fee Related
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