JPH02151024A - 気相成長装置 - Google Patents

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 この発明は、高温下での気相成長により半導体基板表面
に被膜を形成させるのに用いられる気相成長装置に関す
る。

従来の技術 半導体基板へのエピタキシャル成長は、一般に気相成長
装置により行われている。この気相成長装置には各種構
造のものが必るが、その中で縦型気相成長装置が多く使
用されている。

この縦型気相成長装置は、第６図に示すように、ＳＬＣ
を被覆した黒鉛製のサセプタ（８）の上に半導体基板を
載せ、サセプタ（８）の裏面側に設けた高周波コイル（
９）で加熱し、中心の軸管（２）に挿通したノズル（２
−１）から原料ガスをペルジャー（１０）内に送入する
ように構成されている。

この種のサセプタの片側面から加熱する気相成長装置で
問題となるのは、サセプタが半径方向に温度差を生じ、
これが原因で半導体基板の結晶にスリップ転位が発生す
ることにおる。そのため、従来から上記温度差を解消す
るため、種々の工夫がなされている。

ヒータに高周波コイルを使用した気相成長装置において
は、第４図に示すように、軸管（２）に支承されたサセ
プタ（８）の下方に設けた支持板（４）に、高周波コイ
ル（１１）を部分的に支承し、上端の高さ位置を調節自
在にした複数本の支持棒（１２）を貫設し、各支持棒（
１２）の上端に高周波コイル（１１）を支持する。そし
て、実操業する前に高周波コイル（１１）に通電してサ
セプタ（８）の温度分布を調べ、全面が均一に加熱され
るように高周波コイル（１１）の高さ位置を部分的に変
える。実際にはサセプタ（８）の半径方向の中央部が高
温度となるため、高周波コイル（１１）は半径方向の中
央部が凹こむように調節される。

この第４図に示した高周波コイル（１１）の形状で通電
しサセプタ（８）を加熱すると、昇温時は第５図に示す
ように、高周波コイル（１１）とサセプタ（８）との間
隔が最も小さい外周部と内周部は、中間部分に比べ温度
が高く、サセプタの半径方向に温度差（８５０℃付近で
約５０℃、９５０’Ｃ付近で約３０℃）が発生する。こ
れは、高周波コイル（１１）とサセプタ（８）との間隔
調整が正確に行われていないためである。この昇温時の
温度差が大きいと、半導体基板には熱応力が原因でスリ
ップ転位が発生し、半導体基板の品質および歩留が低下
する。

発明が解決しようとする課題 上記のごとく、高周波コイルとサセプタとの間隔を調整
した気相成長装置を使用しても、昇温時におけるサセプ
タの半径方向の温度差を完全に解消することはできない
。ところが、半導体基板の気相成長においてスリップ転
位の発生を抑えるには、昇温時の８５０℃〜反応温度（
１０００〜１２００’Ｃ）における半導体基板、の温度
分布を均一にすることが不可欠である。

この発明は、上記の実情にかんがみ、半導体基板の昇温
時の温度差を低減した気相成長装置を提供することを目
的とする。

課題を解決するための手段 上記目的を達成するため、この発明の気相成長装置は、
サセプタの裏面側から高周波コイルで加熱するようにし
た気相成長装置において、表面が平滑面からなるサセプ
タの外周部と内周部が厚肉となるようにサセプタ裏面を
凹面に形成し、高周波コイルを水平に固設したことにあ
る。

作　　　　用 サセプタの外周部と内周部が厚肉となるようにサセプタ
裏面を凹面に形成し、かつ高周波コイルを水平に設ける
ことにより、半導体基板の昇温時の温度分布の均一化が
図れ、温度差を低減できる。

その結果、熱応力に起因する結晶のスリップ転位の発生
を大幅に減少させることができた。

実施例 この発明の実施例を図面に基いて説明する。

第１図に示すように、中心を軸管（２）により支持され
たサセプタ（１）は、表面が平滑面からなり、裏面は外
周部（１−１）と内周部（１−２）が厚肉となるように
凹面（１−３）に形成する。また、高周波コイル（３）
は、支持板（４）に垂直に貫設され、上端の高さ位置を
調節自在にした複数本の支持棒（５）の上端に部分的に
支持される。なお、サセプタ（１）の表面には多数の座
ぐり（６）が設けられ、それぞれ半導体基板（７）が載
せられる。また、（１３）は高周波コイルカバーである
。

上記サセプタ（１）の凹面（１−３）の曲率はサセプタ
の厚さや加熱条件などを考慮して温度分布が均一となる
ように実験的に決められる。

上記装置により、直径４インチ、Ｎ型＜ｉｉｉ＞のシリ
コン基板を反応温度１１４０’Ｑ、　ＳＬソース５ｉＣ
ｊａの条件で気相反応させ、エピタキシャル層厚１５μ
ｍを得た。また、比較のため、第４図に示す従来装置を
使って同一条件で気相反応させた。

そして、反応温度まで昇温する間のサセプタの温度分布
状態を調べた。その結果として、第２図にこの発明の実
施による場合を、第５図に従来装置による比較例の場合
を示した。この第２図から８５０’Ｃ以上の昇温時にお
けるサセプタの温度差は小ざく、８５０℃では約２０°
Ｃである。これに対し、第５図の場合温度差は８５０’
Ｃで約５０℃、９５０℃で約３０℃と大きいことがわか
る。

さらに、この発明の実施により気相成長させたシリコン
基板および従来装置により気相成長させたシリコン基板
からそれぞれ１０枚の試料を選びスリップの発生状態を
調べた。その結果として、第３図に合計したスリップ発
生長で比較して示した。

従来装置によるものは１００〜４００ｍｍ、平均２００
ｍｍの発生状況に対し、この発明によるものは０〜５０
ｍｍ、平均５ｍｍの発生状況であり、スリップが大幅に
低減していることがわかる。

発明の効果 サセプタの裏面形状を外周部と内周部が厚肉となる凹面
とすることにより、半導体基板に発生する熱応力に起因
するスリップを大幅に低減することができ、半導体基板
の品質および歩留を向上できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施による気相成長装置の要部を示
す断面図、第２図はこの発明の実施における昇温時のサ
セプタの温度分布を示すグラフ、第３図はこの発明装置
と従来装置により気相成長を行ったシリコン基板のスリ
ップ発生状況を示すグラフ、第４図は従来の気相成長装
置の要部を示す断面図、第５図は従来装置による昇温時
のサセプタの温度分布を示すグラフ、第６図は縦型気相
成長装置の基本構造を示す説明図である。 １・・・サセプタ １−１・・・外周部　　　　　１−２・・・内周部１−
３・・・凹面 ２・・・軸管　　　　　　　３・・・高周波コイル４・
・・支持板 ６・・・座ぐり ５・・・支持棒 ７・・・半導体基板

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　サセプタの裏面側に加熱手段を配した気相成長装置
   において、表面が平滑面からなるサセプタの外周部と内
   周部が厚肉となるようにサセプタの裏面を凹面に形成す
   ることを特徴とする気相成長装置。 ２　加熱手段を高周波コイルとし、水平に固設すること
   を特徴とする請求項１記載の気相成長装置。