JPH01119017A

JPH01119017A - シリコン単結晶の製造方法

Info

Publication number: JPH01119017A
Application number: JP27948287A
Authority: JP
Inventors: Noboru Fuse; 布施　昇
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 1987-10-31
Filing date: 1987-10-31
Publication date: 1989-05-11

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】［発明の目的］（産業上の利用分野）本発明は、半導体ウェハ上に単結晶層を成長させるシリ
コン単結晶の製造方法に関する。

（従来の技術） −ｉに、気相成長（エピタキシャル成長）は、半導体素
子の特性を改善するための技術であり、低抵抗値の半導
体ウェハ上に、より高抵抗値の結晶層を半導体原子のハ
ロゲン化合物等の水素還元により半導体基板を結晶の核
として気相で結晶成長させるものである。

このような気相成長技術において、従来はケイ素に関す
る技術が主流であるため、以下従来のケイ素の気相成長
方法について説明する。

より古典的な方法としては、第２図に示すように、上部
にガス導入口１、下部に排気口２を備えた円筒状の石英
容器３の外側に設けられた誘導加熱コイル４によって、
石英容器３内の炭素を主材とするペデスタル５を加熱し
、ガス導入口１より例えば５ｉＣＪ２＋を含んだキャリ
ヤーガスの水素を導入し、ペデスタル５の上面に載置し
た半導体ウェハ６上にケイ素薄膜を気相成長させる方法
がある。なお、気相成長層を目的の抵抗値にするために
は、３族もしくは５族原子の化合物をキャリヤーガスに
混入する。

しかしながら近年は、生産性向上のため、種々の改善が
施されている。

例えば第３図に示す装置では、ペデスタル５ａ上に平面
的に複数のウェハ６を並ベバッチ処理によりスルーブツ
トの向上を図るとともに、気相成長層の特性をより均一
にするため、容器３ａ内と外とを磁気シールまたは０リ
ング等で気密性を保ちながら回転軸７ａを回転させる。

ウェハ枚数を増加させるためには、ペデスタル５ａ上面
の面積を大きくし、円周上に数列並べることで可能とな
る。

また第４図に示す装置では、容器３ｂ内に配置されたペ
デスタル５ｂは、多くの側面をもった多角錐、例えば６
側面をもった多角錐で、それぞれの側面にウェハ６を装
着できるように渚を作り、その円形Ｂ地の中にウェハ６
を入れ回転軸７ｂを回転することによってウェハ特性を
均一にする。

このような装置では、作業面積を大きくする必要がある
ため、ペデスタルが非常に大きなものとなる。また、こ
のペデスタルは、それぞれのウェハの温度を均一に保つ
ために、熱伝導の優れた、例えばカーボン材を使用して
いるが、カーボンからの汚染を防止するために、ペデス
タル全体を炭化ケイ素の薄膜で被覆するなど工夫が施さ
れている。しかしながら、炭化ケイ素薄、膜形成時に必
ず発生するピンホールおよび炭化ケイ素とケイ素の熱膨
張係数の違いにより発生する亀裂等で、その効果は完全
ではない。

（発明が解決しようとする問題点）上述のような気相成長方法においては、良質な単結晶層
を均一に成長させることが重要であるが、従来の方法で
は充分ではなく、さらに単結晶層を成長させることので
きる気相成長方法の開発が望まれている。

本発明は、かかる従来の事情に対処してなされたもので
、従来に比べてより良質なシリコン単結晶層を均一に成
長させることのできるシリコン単結晶の製造方法を提供
しようとするものである。

［発明の構成］（問題点を解決するための手段）すなわち本発明のシリコン単結晶の製造方法は、容器内
に半導体ウェハを配置し、この半導体ウェハ上に減圧下
で単結晶を気相成長させることを特徴とする。

（作　用）本発明方法では、半導体ウェハを配置する容器内を減圧
し、この減圧下でシリコン単結晶層を成長させる。

したがって、容器内のガス粒子の平均自由行程を長くす
ることができ、良質な単結晶層を均一に成長させること
ができる。また、流体ポンプを用いることにより、塩素
化合物等、メカニカルポンプを使用した場合には使用が
困難な物質を使用することができる。

（実施例）以下本発明方法を縦型成長炉による成長に適用した実施
例を図面を参照して説明する。

容器例えば石英ガラス製底部開口気密容器１１は、いわ
ゆる縦型円筒状に形成され、内壁１１ａと外壁１１ｂと
からなる２重管構造を有する。内壁Ｌｌａと外壁１１ｂ
との間は、ガス流路とされており、外壁１１ｂの下部に
接続されたガス導入管１２により導入されたガスは、内
壁１１ａと外壁１１ｂとの間を通って上昇し、内壁１１
ａの側面上側部に形成されたガス導入口１３から容器１
１内に流入するよう構成されている。

また、容器１１の下部には、水流ポンプ１３に接続され
た排気管１４が接続されており、容器１１の外側には、
例えば高周波コイル、ランプ等の加熱手段１５が配置さ
れている。

上記構成の装置を用いて、この実施例方法では、次のよ
うにして気相成長を行う。

すなわち、例えば石英等からなるウェハボート１６に、
半導体ウェハ１７をその主面が対向するように多数配置
し、容器１１の下部から容器１１内に挿入する。そして
、水流ポンプ１３により容器１１内を例えば１０−１〜
１０’　Ｔｏｒｒ程度に減圧するとともに、加熱手段１
５により容器１１内を例えば１０００〜１２５０℃程度
に加熱する。

次に、ガス導入口１３から例えばＨＣβガスを導入し、
最初わずかな厚さ半導体ウェハ１７表面のエツチングを
行う。しかる後、上記ガス導入口１３から例えばＳｉＣ
β＋、５ｉＨＣｕｘ、ＳｉＨ，，５ｉＨ２ＣＡ２等の所
定の反応ガスおよびＰＨＩ　、ＡＳＨ３、Ｂ２　Ｈ６、
ＢＢｒ３等のドーパントガスを含む水素ガス等の気相成
長に必要な所定ガスを容器１１内に導入して、半導体ウ
ェハ１７上に例えば厚さ数μｍ程度の結晶層を形成する
。

すなわち、この実施例方法では、水流ポンプ１３により
容器１１内を減圧し、減圧下で半導体ウェハ１７上に結
晶層を形成する。

したがって、容器内のガス粒子の平均自由行程を長くす
ることができ、良質な結晶層を均一に成長させることが
できる。また、Ｓｉ３Ｎ４膜の気相成長で、（Ｓ　ｉ　
Ｈ４／　Ｎ　Ｈ３＞系や（ＳｉＨ２Ｃぶ２／ＮＨ３）系
を使った場合、５ｉＣｆ＋、５ｉＨＣＪ２ｘ、ＳｉＨ＋
−５ｉＨ２ＣＪ２２等の塩素化合物等、メカニカルポン
プを使用した場合、メカニカルポンプでは使用が困難で
あったが、水流ポンプを用いるので使用することができ
る。

さらに、石英等からなるウェハボート１６を使用するの
で、カーボンからなるペデスタルを使用した場合の問題
、すなわち汚染の問題、熱容量が大きいために昇温およ
び冷却に時間を要する等の問題もなく、半導体ウェハ１
７の脱着も容易であるので、生産性の大幅な向上を図る
ことができる。

［発明の効果コ上述のように、本発明方法によれは、容器内のガス粒子
の平均自由行程を長くすることができ、良質な単結晶層
を均一に成長させることができる。

また、流体ポンプを用いるので、塩素化合物等、メカニ
カルポンプを使用した場合には使用が困難な物質を使用
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法の一実施例を説明するための装置の
構成図、第２図〜第４図は従来方法を説明するための装
置の構成図である。１１・・・・・・容器、１２・・・・・・ガス導入管、
１３・・・・・・ガス導入口、１４・・・・・・排気管
、１５・・・・・・加熱手段、１６・・・・・・ウェハ
ボート、１７・・・・・・半導体ウェハ。笥１図第２図第３図第４図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）容器内に半導体ウェハを配置し、この半導体ウェ
ハ上に減圧下で単結晶を気相成長させることを特徴とす
るシリコン単結晶の製造方法。
（２）減圧は、流体ポンプにより行うことを特徴とする
特許請求の範囲第１項記載のシリコン単結晶の製造方法
。
（３）気相成長は、縦型炉で成長させることを特徴とす
る特許請求の範囲第１項記載のシリコン単結晶の製造方
法。