JPH0329333Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、シリコン等でなる薄板状の基板に気
相成長ガスを吹き付けて成膜し、IC，LSI等の半
導体素子を製造する際に使用される気相成長装置
の改良に関する。

〔従来の技術〕

一般に、気相成長は加熱した基板に気相成長ガ
スを吹き付けて行なうが、以下これを第３図によ
り説明する。

第３図は従来の縦型気相成長装置の要部を示す
断面図で、気密に形成された反応管１の頂部に処
理ガス導入管２が連接され、その外周部には高周
波加熱コイル３が設けられている。反応管１の内
部には前記高周波加熱コイル３によつて誘導加熱
されるサセプタ４が設けられ、その上面に基板５
が載置される。このような気相成長装置におい
て、気相成長は高周波加熱コイル３によつてサセ
プタ４を発熱させて基板５を加熱すると共に、処
理ガス導入管２より気相成長ガスを反応管１内に
導入して、前記加熱された基板４に気相成長ガス
を垂直に吹き付けることにより行なわれている。

〔考案が解決しようとする問題点〕

しかし、上述の如き気相成長装置によると、基
板５の中心部の成膜が周辺部より厚くなつて均一
な膜厚のものが得られずこれはサセプタ４を回転
させながら気相成長を行なう等の方法を用いても
解消し得ない問題点であつた。このため膜厚の不
均一さを少なくするには比較的小面積の基板によ
るしかなく、従つて極めて生産性が悪いものであ
つた。

本考案は上記不都合に鑑みてなされたもので、
比較的大きな基板に均一な膜厚の気相成長を実施
できる気相成長装置を提供するものである。

〔問題点を解決するための手段〕

本考案は、上記問題点を解決するため、高温に
加熱した基板面に気相成長ガスを熱対流の影響を
排除できる程度の速さで垂直に吹き付けて、該基
板面上に成膜する気相成長装置において、気相成
長ガス流路の断面中心位置で前記基板面より上流
位置に、前記中心位置の気相成長ガスの流速分布
が周辺部より低速になるような所定の抵抗を生ぜ
しめる整流子を設けたことを特徴とするものであ
る。

〔作用〕 即ち、これは、上記問題点を解決するため種々
考究した結果、均一な膜厚が得られない主たる要
因が気相成長ガスの不整流にあることの知見に基
づくものである。

以下にその詳細を説明すると、気相成長ガスを
反応管内に流すと、たとえば800℃程度に昇温し
ている基板やサセプタからの熱により気相成長ガ
スの流れに熱対流が生じる恐れがあり、熱対流が
あると基板の上側の反応管内壁面に気相成長ガス
の分解生成物が付着し、それが基板上に落下して
欠陥の原因になることがある。また、気相成長ガ
スがすみやかに入れ替わらず、薄膜の成長コント
ロールが因難となる不都合が生ずる。これを解決
するには気相成長ガスの流速を前記熱対流の影響
が排除できる程度に速めればよく、流速を上げる
手段としては気相成長ガスの流量を実用的な範囲
内で増加するか、又は反応管の断面積を小さくす
るか、又は両者を併用するかのいずれかで可能で
ある。

しかし乍ら、熱対流対策として単に流速を大き
くとつた場合気相成長ガスの流れが反応管内壁面
の抵抗により第３図Ａ，Ｂ，Ｃで表示した如く、
中心部が速く、周辺部が遅い放物線状の流速分布
となり、しかも、ガス流速を速めれば速める程、
反応管内壁面の抵抗を受けて気相成長ガスの流速
分布は先端が尖つたような放物線状となり、中心
部の流速が一層周辺部より速くなる。そしてこの
ような流速分布は、基板上に均一な膜厚の気相成
長を実施する上で障害になる。

本考案はこのような知見を得てなされたもの
で、気相成長ガス流路の断面中心位置で前記基板
面より上流位置に、前記中心位置の気相成長ガス
の流速分布が周辺部より低速になるような所定の
抵抗を生ぜしめる整流子を設け気相成長ガスの流
速分布を制御して従来より大きな基板を用いても
良好に気相成長が実施できるようにしたものであ
る。

〔実施例〕

第１図は前記第３図に本考案を施した気相成長
装置の一例で、図中第３図と同一構成部分には同
一記号を付してある。また、第２図イ，ロ，ハは
本考案の主要構成部をなす整流子の各種実施例の
斜視図である。

第１図において、１０は反応管１内の整流子
で、気相成長ガスの流れ中心に沿つて基板５の上
流に配置され、該整流子１０の頂部は反応管１上
面を気密に、かつ摺動自在に貫通する操作棒１１
に連接して固定されている。整流子１０の形状は
第２図イに示した如く長方形の板状のもので、材
質は石英ガラス等気相成長ガスにより腐食され
ず、かつ気相成長ガスと反応しないものが選定さ
れる。なお、整流子１０の上下端の鋭角部１２は
気相成長ガスの流れを円滑にするために形成した
ものである。

上述の如き構成において、前記同様に基板５を
加熱すると共に、気相成長ガスを流すと、気相成
長ガスは整流子１０部分を通過中のときは、第１
図Ｄの如く、反応管１の内壁面及び整流子１０表
面の抵抗を受けてその部分で流速が遅くなり、そ
れらの中間部分で最大流速となる流速分布を示
す。整流子１０通過直後はＥの如く、前記流速分
布の状態のままであるが、整流子１０を通過した
後は、Ｆの如く、次第にガス流の中心部の流速が
上昇し、更にはＧの如く、ほぼ均一な流速分布の
状態となり、更に下流では放物線状の流速分布と
なる。

上述の如く、整流子１０の作用により気相成長
ガスの流速分布は変わるが、種々実験した結果、
流速分布が整流子１０通過直後から放物線線状に
なるまでの区間（助走区間）の適宜の位置に基板
５を置くと、従来より大きな基板を用いた場合で
あつても該基板面にほぼ均一な膜厚の気相成長を
行なえることが確認できた。従つてサセプタ４の
位置を固定しておいて操作棒１１を上下動させ、
基板５と整流子１０の間の距離を適宜に設定する
と、整流子１０の助走区間形成作用により基板５
を従来より大きくしても良好な気相成長を実施す
ることができる。なお、この場合、気相成長ガス
は整流子１０の表裏２面により抵抗を受け、整流
子１０板厚部分では表面積が小さくほとんど抵抗
を受けないのでサセプタ４を転させながら気相成
長することが必要である。

なお、上記実施例では助走区間の適宜の位置に
基板５を設定するために操作棒１１を上下動させ
たが、整流子１０を固定しておいて基板５を載置
するサセプタ４を上下動させても良い。また、上
記実施例では気相成長ガスが基板５に垂直に吹き
付けられるものとして、一般的な縦型気相成長装
置の場合で説明したが、気相成長ガスを基板５に
垂直に吹き付ける型式のものであれば、任意の装
置に応用できることは言う迄もない。

次に、整流子の他の実施例について説明する。
第２図ロに示した整流子１０Ａは前記板状の整流
子１０を２枚用いて互いに中心部で交差して断面
を十字状に形成したものである。この整流子１０
Ａの場合も気相成長ガスの流れ中心に沿つて配置
することは言うまでもない。この整流子１０Ａに
よると、前記板状の整流子１０に比べ表面積が２
倍になるので充分な抵抗を得ることができる。し
かも抵抗となる部分の対称性が向上するので、前
記板状の整流子１０に比べ大幅に気相成長ガスの
流速分布の変化を均一化させることができる。

なお、上記整流子１０Ａでは２枚の板状の整流
子１０を直交して形成したが、必要に応じ必ずし
も直交に限定することなく適宜の角度で交差して
も良い。また上記整流子１０Ａは２枚を直交した
ものであつたが、３枚若しくはそれ以上を交差し
て断面を星型に形成しても良く、交差させる枚数
が増える程表面積が増えるので小型にでき、しか
も気相成長ガスの流速分布を変化させる程度が流
線の各部で均一化してくるので好ましい。

次に第２図ハに図示した整流子１０Ｂを説明す
る。整流子１０Ｂは気相成長ガスの流れ方向に沿
つて流線形状に形成したもので、充分な表面積が
得られ、しかも気相成長ガスの流れを円滑にした
まま抵抗を与えることができる。更に整流子１０
Ｂによると、気相成長ガスが整流子１０Ｂに接す
る場合すべて対称に接触するので、整流子１０Ｂ
によつて生ずる気相成長ガスの流速分布の変化は
任意の流線であつても同一である。従つて極めて
理想的に流速分布を変化させることができ本考案
の気相成長装置の整流子として使用すると実施効
果が大きいものである。

〔考案の効果〕

上述の如く、本考案に係る気相成長装置による
と、 (1) 熱対流を防止し得る流速で気相成長を行なつ
ても、整流子による助走区間形成作用により、
比較的大きな基板に均一な膜厚の気相成長が実
施でき、生産性が向上するので実施効果が大き
い。

(2) 簡単な構成なので、従来の装置の簡単な改良
で考案が実施でき、これにより上述の如き効果
が得られるので実用的価値が高い。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の気相成長装置の一実施例を示
す断面図、第２図イ，ロ，ハは本考案に用いられ
る整流子の夫々異なる実施例を示す斜視図、第３
図は従来の気相成長装置の断面図である。 １…反応管、２…処理ガス導入管、３…高周波
加熱コイル、４…サセプタ、５…基板、１０，１
０Ａ，１０Ｂ…整流子、１１…操作棒、１２…鋭
角部。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 高温に加熱した基板面に気相成長ガスを熱対流
   の影響を排除できる程度の速さで垂直に吹き付け
   て、該基板面上に成膜する気相成長装置におい
   て、気相成長ガス流路の断面の中心位置で前記基
   板面より上流位置に、前記中心位置の気相成長ガ
   スの流速分布が周辺部より低速になるような所定
   の抵抗を生ぜしめる整流子を設けたことを特徴と
   する気相成長装置。