JP6749295B2 - エピタキシャル成長による成膜方法、および、エピタキシャル成長装置 - Google Patents
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Description
まず、本発明の実施形態となるエピタキシャル成長装置1の構成について概説する。図1はエピタキシャル成長装置1の全体を示す断面図である。また、図2はエピタキシャル成長装置1の反応室2の構成を示す分解斜視図、図3はエピタキシャル成長装置1の反応室2の外側の構成を示す分解斜視図である。
次に、本実施形態のエピタキシャル成長装置を用いた成膜方法について説明する。
次に、本実施形態のエピタキシャル成長装置1の構成部材の詳細について説明するとともに、本実施形態の成膜方法の詳細についても説明する。
以下、実施例により発明の詳細について説明する。
第1原料ガス(トリクロロシラン)流量 8.5 SLM
パージガス(水素)流量 15.0 SLM
成長時間 600.0秒
成長温度 1100.0℃
回転速度 20.0 RPM
(比較例1)
(比較例2)
(比較例3)
各実施例及び比較例による膜の成長速度を検出した。検出された成長速度と第1原料ガスとの関係を図19に示す。
2 反応室
3 サセプタ
4 側壁部
5 天井部
6 サセプタ支持部
7 サセプタリング
11 第1リング
12 第2リング
13 フランジ部
21 天井板
22 支持部
23 加熱手段
24 貫通穴
25 突出部
26 上部リフレクタ
30 基板搬出口
31 上部側壁部
32 下部側壁部
33 載置面
34 第1凹部
35 間隙
36 第1凸部
37 第2凹部
38 間隙
39 第2凸部
41 反応ガス供給路
42 ガス排出路
43 壁面
44 パージ孔
45 載置台
51 挟持部
52 供給側連通路
53 排出側連通路
54 反応ガス導入部
55 ガス導入チューブ
56,56A,56B 整流板
56a 孔部
57 ガス排出部
58 ガス排出チューブ
61 装置底部
62 加熱手段
63 軸部
64 反応室下部
65 下部リフレクタ
71 第1供給路
72 第2供給路
73 第3供給路
74 壁面
75 溝部
81,82,83 領域
91 段差部
92 離間部
110A,110B リフトピン用貫通穴
111B 貫通穴
121 サセプタ・シャフト
122 基板リフト部
123 リフトピン
124 台座
W 基板
Claims (9)
- 天井板と、基板を支持するサセプタと、下部側壁部と上部側壁部を含む側壁部を有する反応室内で基板表面にエピタキシャル成長による成膜を行う方法であって、
反応ガス供給路を画定する第1凸部と第1凹部との間に形成される間隙内において前記反応室に反応ガスを供給するステップと、
中心軸を有する下部側壁部の壁面に形成された複数の溝部に沿って前記反応ガスを流すことにより、反応ガス供給路において、前記反応ガスを整流するステップであって、前記第1凹部で連続的に形成された溝部は前記下部側壁部の周方向に沿って前記中心軸と実質的に平行に配置されるステップと、
前記天井板と前記サセプタの間の領域に向かって対向して、前記第1凸部と前記第1凹部の間に形成されている第1開口部の中心から延びる水平方向に対応する第1フロー方向に前記反応ガスを流すステップと、
前記壁面の底部から前記壁面の上部まで延びる垂直方向に対応する第2フロー方向で前記複数の溝部内に前記反応ガスを流すステップであって、各々の前記溝部は断面湾曲形状を有し、前記複数の溝部の第1の溝部と前記複数の溝部の最後の溝部の断面湾曲形状は前記中心軸に沿って放射状に配置され、これによって、前記反応ガスは前記壁面の上部の上方で前記複数の溝部から排出され、前記水平方向に対応する第1フロー方向で整流されるステップと、
前記天井板と前記基板表面との間に画定される約10mm未満の間隔を通して流れる前記反応ガスにより形成された境界層を狭くするステップを含む前記反応ガスを整流するステップと、
前記第1凸部と前記第1凹部との間に形成される前記第1開口に対向する、前記反応室の第2凸部と第2凹部との間に形成される第2開口を介して、前記反応室から前記反応ガスを排出するステップとを含むことを特徴とするエピタキシャル成長による成膜方法。 - 前記反応ガス供給路は、
前記水平方向に対応する第1フロー方向に延設された第1供給路と、
前記第1供給路に連通し、前記垂直方向に対応する第2フロー方向に延設された第2供給路と、
前記第2供給路に連通し、前記水平方向に対応する第1フロー方向に延設された第3供給路とを含む請求項1に記載の成膜方法。 - 前記複数の溝部の各々の溝部の深さは、1mm以上5mm以下とする請求項1又は2記載の成膜方法。
- ガス排出路は、前記側壁部の外側に配置されたガス排出部に接続されており、該ガス排出部は、前記ガス排出路と接続される内側から外側に向かうにしたがって開口が狭くなるように形成されており、
前記成膜方法は、該ガス排出路を通じて前記反応ガスを外部に排出するステップをさらに含むことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の成膜方法。 - 反応室を加熱するステップをさらに含み、前記反応室を加熱するステップは、前記反応室内に配置されたサセプタの外周に設けられたサセプタリング部の使用によって前記反応ガスを予熱するステップを含み、
前記サセプタリング部は、前記側壁部に配置されたフランジ部に載置される第1リング部と、該第1リング部の上面に配置された凹部に載置される第2リング部を含み、該第2リング部は、前記サセプタの周縁部と前記第1リング部の内側周縁部との間の離間部が狭くなるような内径を有するものであり、
前記成膜方法が、第2リング部の使用により、前記反応ガスが前記サセプタの周縁から該サセプタの下面側に流れ込むのを阻止するステップをさらに含むことを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の成膜方法。 - 基板表面に成膜を行うエピタキシャル成長装置であって、
天井板と、前記基板を支持するサセプタと、下部側壁部と上部側壁部を含む側壁部と、前記天井板と前記基板表面との間の約10mm未満の空間を備えた反応室と、
前記側壁部に形成された反応ガス供給路であって、前記反応ガス供給路は、第1凸部と第1凹部との間に画定される反応ガス供給路と、
中心軸を有する下部側壁部の壁面に形成された複数の溝部であって、前記第1凹部で連続的に形成された複数の溝部は、前記下部側壁部の周方向に沿って前記中心軸に実質的に平行に配置され、各々の前記溝部は断面湾曲形状を有し、前記複数の溝部の第1の溝部と前記複数の溝部の最後の溝部の断面湾曲形状は中心軸に沿って放射状に配置され、
前記反応ガス供給路と対向する前記側壁部の位置に形成されたガス排出路であって、ガス排出路は、前記第1凸部と前記第1凹部との間に形成された第1開口に対向する、第2凸部と第2凹部との間に形成された第2開口を介して前記反応室を通過するガス排出路を備えたことを特徴とするエピタキシャル成長装置。 - 前記サセプタは、多数の貫通穴を有することを特徴とする請求項6に記載のエピタキシャル成長装置。
- 前記ガス排出路は、前記側壁部の外側に配置されたガス排出部に接続されており、該ガス排出部は、前記ガス排出路と接続される内側から外側に向かうにしたがって開口が狭くなるように形成されることを特徴とする請求項6又は7に記載のエピタキシャル成長装置。
- 前記反応室の上方に配置された、前記反応室を所定の成長温度に加熱する第1の加熱手段と、
前記第1の加熱手段の上方に配置された第1のリフレクタと、
前記反応室の下方に配置された、前記反応室を所定の成長温度に加熱する第2の加熱手段と、
前記第2の加熱手段の下方に配置された第2のリフレクタとをさらに備え、
前記第1のリフレクタは、前記第1の加熱手段からの熱線を前記反応室の中心に向かって反射させる第1の傾斜部と、前記第1の加熱手段からの熱線を鉛直下向きに反射させる第1の平坦部とを含み、前記第1の傾斜部と前記第1の平坦部の面積比が所定の比率となるように、かつ、前記第1の傾斜部と前記第1の平坦部の分布が偏らないように、前記第1の傾斜部と前記第1の平坦部とが配列されたものであり、
前記第2のリフレクタは、前記第2の加熱手段からの熱線を前記反応室の中心に向かって反射させる第2の傾斜部と、前記第2の加熱手段からの熱線を鉛直上向きに反射させる第2の平坦部とを含み、前記第2の傾斜部と前記第2の平坦部の面積比が所定の比率となるように、かつ、前記第2の傾斜部と前記第2の平坦部の分布が偏らないように、前記第2の傾斜部と前記第2の平坦部とが配列されたものであることを特徴とする請求項6〜8のいずれか1項に記載のエピタキシャル成長装置。
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