JPH04354120A - 気相エピタキシャル成長装置 - Google Patents
気相エピタキシャル成長装置Info
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- JPH04354120A JPH04354120A JP12963091A JP12963091A JPH04354120A JP H04354120 A JPH04354120 A JP H04354120A JP 12963091 A JP12963091 A JP 12963091A JP 12963091 A JP12963091 A JP 12963091A JP H04354120 A JPH04354120 A JP H04354120A
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Landscapes
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は安全性の高い気相エピタ
キシャル成長装置に関する。
キシャル成長装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体基板の上に、その基板の結晶面方
位を維持したまま同じ結晶面の半導体単結晶薄膜を成膜
するエピタキシャル成長技術のうち、気相エピタキシャ
ル成長法は、急峻な界面形成が可能であり、また、大面
積の基板への成膜が可能であるということから、高品質
の半導体薄膜の量産方法として不可欠になっている。
位を維持したまま同じ結晶面の半導体単結晶薄膜を成膜
するエピタキシャル成長技術のうち、気相エピタキシャ
ル成長法は、急峻な界面形成が可能であり、また、大面
積の基板への成膜が可能であるということから、高品質
の半導体薄膜の量産方法として不可欠になっている。
【０００３】この気相エピタキシャル成長法としては、
例えば、有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ法）やクロラ
イドＶＰＥ法などが知られている。これらの方法のうち
例えばＭＯＣＶＤ法では、毒性の高いアルシン（ＡｓＨ
３ ）やフォスフィン（ＰＨ３ ）のような水素化物ガ
ス、自然発火性の激しいトリエチルガリウム（ＴＥＧ）
やトリメチルインジウム（ＴＭＩ）のような有機金属が
原料ガスとして用いられ、また、キャリアガスとして、
可燃性の水素が多量（数十〜数百ｌ／分）に用いられる
。
例えば、有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ法）やクロラ
イドＶＰＥ法などが知られている。これらの方法のうち
例えばＭＯＣＶＤ法では、毒性の高いアルシン（ＡｓＨ
３ ）やフォスフィン（ＰＨ３ ）のような水素化物ガ
ス、自然発火性の激しいトリエチルガリウム（ＴＥＧ）
やトリメチルインジウム（ＴＭＩ）のような有機金属が
原料ガスとして用いられ、また、キャリアガスとして、
可燃性の水素が多量（数十〜数百ｌ／分）に用いられる
。
【０００４】この方法に用いる装置の従来例を図２に示
す。図において、反応管１は外管２と内管３を組合わせ
た２重管構造になっていて、これら外管２と内管３の間
は、入口２ａから冷却水４を流入し出口２ｂから流出さ
せることにより、冷却水４で満たされている。そして、
外管２の外周には高周波誘導コイルや赤外線ランプのよ
うなヒータ５が配置されている。この場合、反応管１の
構成材料としては、高周波を透過すること、または赤外
線を透過することなどから、一般に石英ガラスが使用さ
れている。
す。図において、反応管１は外管２と内管３を組合わせ
た２重管構造になっていて、これら外管２と内管３の間
は、入口２ａから冷却水４を流入し出口２ｂから流出さ
せることにより、冷却水４で満たされている。そして、
外管２の外周には高周波誘導コイルや赤外線ランプのよ
うなヒータ５が配置されている。この場合、反応管１の
構成材料としては、高周波を透過すること、または赤外
線を透過することなどから、一般に石英ガラスが使用さ
れている。
【０００５】なお、反応管を抵抗発熱体で構成してヒー
タの外設を省略することも行なわれているが、しかし、
このタイプのものは、反応管への電流導入が容易とはい
えず、成長する単結晶への汚染も起こりやすく、また、
内部が透視できないという問題があり、現在では前記し
た石英製の反応管が主流になっている。内管３の中には
例えば黒鉛から成る導電性サセプタ６が所定位置に配設
され、その上に、石英トレー７を介してＩｎＰやＧａＡ
ｓなどの半導体基板８が載置されている。そして全体は
図の矢印のように所定の速さで回転できるようになって
いる。
タの外設を省略することも行なわれているが、しかし、
このタイプのものは、反応管への電流導入が容易とはい
えず、成長する単結晶への汚染も起こりやすく、また、
内部が透視できないという問題があり、現在では前記し
た石英製の反応管が主流になっている。内管３の中には
例えば黒鉛から成る導電性サセプタ６が所定位置に配設
され、その上に、石英トレー７を介してＩｎＰやＧａＡ
ｓなどの半導体基板８が載置されている。そして全体は
図の矢印のように所定の速さで回転できるようになって
いる。
【０００６】気相成長に当たっては、まず例えば、高周
波誘導コイルのヒータ５を動作することにより導電性サ
セプタ６を誘導加熱して基板８を所定の温度に加熱する
。このときの温度制御は熱電対９を用いて行なわれる。 内管３のガス導入口３ａから、前記した原料ガスとアク
セプタやドナーの不純物ガスのそれぞれの所定量を、キ
ャリアガスで移送することにより基板８に接触させ、こ
こで気相反応させて、基板８の上に所定結晶をエピタキ
シャル成長させる。
波誘導コイルのヒータ５を動作することにより導電性サ
セプタ６を誘導加熱して基板８を所定の温度に加熱する
。このときの温度制御は熱電対９を用いて行なわれる。 内管３のガス導入口３ａから、前記した原料ガスとアク
セプタやドナーの不純物ガスのそれぞれの所定量を、キ
ャリアガスで移送することにより基板８に接触させ、こ
こで気相反応させて、基板８の上に所定結晶をエピタキ
シャル成長させる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記した気
相成長が進む過程で、内管３の内壁、とりわけ導入ガス
の下流側に位置する内管の内壁には、原料ガスの分解生
成物が付着していく。この付着量が増加すると、導入し
た原料ガス等の流れに乱れが生じたり、基板８へのガス
搬送が良好に進まなかったり、または反応管の真空排気
状態に支障をきたしたりして、結晶のエピタキシャル成
長が円滑に進行しなくなる。
相成長が進む過程で、内管３の内壁、とりわけ導入ガス
の下流側に位置する内管の内壁には、原料ガスの分解生
成物が付着していく。この付着量が増加すると、導入し
た原料ガス等の流れに乱れが生じたり、基板８へのガス
搬送が良好に進まなかったり、または反応管の真空排気
状態に支障をきたしたりして、結晶のエピタキシャル成
長が円滑に進行しなくなる。
【０００８】そのため、数回から数十回の操作後に、装
置から反応管を取外し、その内壁を例えば王水で洗浄す
ることにより、付着している分解生成物を除去する作業
が必ず行なわれている。しかしながら、反応管が石英製
であった場合、上記洗浄の過程で反応管の外壁、内壁に
は多数の微小擦過傷がつく。このような擦過傷がつくと
石英反応管はその強度が低下して非常に破損しやすくな
り、例えば、装置への再装着後における真空排気時や昇
温時に反応管が破損するという問題の起こることがある
。
置から反応管を取外し、その内壁を例えば王水で洗浄す
ることにより、付着している分解生成物を除去する作業
が必ず行なわれている。しかしながら、反応管が石英製
であった場合、上記洗浄の過程で反応管の外壁、内壁に
は多数の微小擦過傷がつく。このような擦過傷がつくと
石英反応管はその強度が低下して非常に破損しやすくな
り、例えば、装置への再装着後における真空排気時や昇
温時に反応管が破損するという問題の起こることがある
。
【０００９】また、反応管の内壁に付着した分解生成物
のうち、ＡｓやＰは石英ガラスと反応して、例えばＰの
場合には石英ガラスのリン化が進んで反応管の軟化点が
低下し、再装着後の反応管の強度低下を引き起こすので
、このこともまた、反応管の破損を招きやすくする原因
になる。本発明は、石英製の反応管を備えた従来装置に
おける上記問題を解決し、反応管それ自体の強度低下を
招くことのない気相エピタキシャル成長装置の提供を目
的とする。
のうち、ＡｓやＰは石英ガラスと反応して、例えばＰの
場合には石英ガラスのリン化が進んで反応管の軟化点が
低下し、再装着後の反応管の強度低下を引き起こすので
、このこともまた、反応管の破損を招きやすくする原因
になる。本発明は、石英製の反応管を備えた従来装置に
おける上記問題を解決し、反応管それ自体の強度低下を
招くことのない気相エピタキシャル成長装置の提供を目
的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ために、本発明においては、半導体結晶のエピタキシャ
ル成長を行なう気相エピタキシャル成長装置において、
用いる反応管が石英製であり、かつ、前記反応管の外壁
および内壁のいずれか１つまたは両方が樹脂コーティン
グされていることを特徴とする気相エピタキシャル成長
装置が提供され、具体的には、半導体結晶のエピタキシ
ャル成長を行なう気相エピタキシャル成長装置において
、用いる反応管が石英製の外管と内管とから成る２重管
構造であり、かつ、前記外管の外壁および前記内管の内
壁が耐熱性樹脂でコーティングされている気相エピタキ
シャル成長装置が提供される。
ために、本発明においては、半導体結晶のエピタキシャ
ル成長を行なう気相エピタキシャル成長装置において、
用いる反応管が石英製であり、かつ、前記反応管の外壁
および内壁のいずれか１つまたは両方が樹脂コーティン
グされていることを特徴とする気相エピタキシャル成長
装置が提供され、具体的には、半導体結晶のエピタキシ
ャル成長を行なう気相エピタキシャル成長装置において
、用いる反応管が石英製の外管と内管とから成る２重管
構造であり、かつ、前記外管の外壁および前記内管の内
壁が耐熱性樹脂でコーティングされている気相エピタキ
シャル成長装置が提供される。
【００１１】
【作用】石英製反応管の外壁は樹脂コーティングされて
いるので、反応管の洗浄時の擦過傷は樹脂コーティング
にはつくが、その下に位置する石英反応管は無傷になる
ので、その強度低下は起こらなくなる。また、反応管の
内壁の樹脂コーティングは、気相反応時の分解生成物、
とくにＡｓやＰが反応管それ自体の内壁に付着してその
強度低下を引き起こすことを防止するバリヤとして作用
する。いずれの場合であっても、石英反応管の強度低下
は起こらず、安全性の高い操業を継続することができる
ようになる。
いるので、反応管の洗浄時の擦過傷は樹脂コーティング
にはつくが、その下に位置する石英反応管は無傷になる
ので、その強度低下は起こらなくなる。また、反応管の
内壁の樹脂コーティングは、気相反応時の分解生成物、
とくにＡｓやＰが反応管それ自体の内壁に付着してその
強度低下を引き起こすことを防止するバリヤとして作用
する。いずれの場合であっても、石英反応管の強度低下
は起こらず、安全性の高い操業を継続することができる
ようになる。
【００１２】
【実施例】以下に、反応管が２重管構造である場合の実
施例を添付図面に基づいて説明する。図において、外管
２の外壁２ｃは適宜な厚みの樹脂コーティング層１０ａ
で被覆され、また内管３の内壁３ｂは適宜な厚みの耐熱
性樹脂コーティング層１０ｂで被覆されている。耐熱性
樹脂コーティング層１０ａの被服形成個所は、内管３の
内壁全体であってもよいが、ガス導入口３ａの内壁は必
ずしも被覆する必要はなく、図で示したように、気相成
長反応が進行する基板８の上流側の適宜な個所から下流
側にかけての内壁であればよい。
施例を添付図面に基づいて説明する。図において、外管
２の外壁２ｃは適宜な厚みの樹脂コーティング層１０ａ
で被覆され、また内管３の内壁３ｂは適宜な厚みの耐熱
性樹脂コーティング層１０ｂで被覆されている。耐熱性
樹脂コーティング層１０ａの被服形成個所は、内管３の
内壁全体であってもよいが、ガス導入口３ａの内壁は必
ずしも被覆する必要はなく、図で示したように、気相成
長反応が進行する基板８の上流側の適宜な個所から下流
側にかけての内壁であればよい。
【００１３】樹脂コーティング層１０ａに用いる樹脂は
、この層が冷却水４で常時冷却されるので必ずしも耐熱
性の樹脂である必要はなく、例えばポリエチレンであれ
ばよい。この層１０ａの厚みは２００μｍ程度であれば
よい。一般に、気相成長は、成長させる結晶の種類によ
っても異なるが、基板温度を５００〜８００℃にして行
なわれる。そのとき、内管３の内壁３ａは導電性サセプ
タ６などからの輻射熱を受けるが、その場合、内管３の
内壁３ｂの温度を１５０℃以下にするように、内管３の
径、外管２と内管３の間隔、冷却水４の温度と流量など
が調節される。
、この層が冷却水４で常時冷却されるので必ずしも耐熱
性の樹脂である必要はなく、例えばポリエチレンであれ
ばよい。この層１０ａの厚みは２００μｍ程度であれば
よい。一般に、気相成長は、成長させる結晶の種類によ
っても異なるが、基板温度を５００〜８００℃にして行
なわれる。そのとき、内管３の内壁３ａは導電性サセプ
タ６などからの輻射熱を受けるが、その場合、内管３の
内壁３ｂの温度を１５０℃以下にするように、内管３の
径、外管２と内管３の間隔、冷却水４の温度と流量など
が調節される。
【００１４】耐熱性樹脂コーティング層１０ｂは、上記
した熱に耐え得るような樹脂で形成される。具体的には
、テトラフルオロエチレンなどが好適である。層１０ｂ
の厚みは格別限定されないが、５００μｍ程度であれば
よい。外管２の外壁２ｃを厚み２００μｍのポリエチレ
ンコーティング層で被覆し、石英を含む砂の上で数回こ
ろがした。ポリエチレンコーティング層の表面には多数
の擦過傷が認められた。しかし、このポリエチレンコー
ティング層を除去して石英外管の外壁２ｃを目視観察し
たところ、擦過傷は全く認められなかった。
した熱に耐え得るような樹脂で形成される。具体的には
、テトラフルオロエチレンなどが好適である。層１０ｂ
の厚みは格別限定されないが、５００μｍ程度であれば
よい。外管２の外壁２ｃを厚み２００μｍのポリエチレ
ンコーティング層で被覆し、石英を含む砂の上で数回こ
ろがした。ポリエチレンコーティング層の表面には多数
の擦過傷が認められた。しかし、このポリエチレンコー
ティング層を除去して石英外管の外壁２ｃを目視観察し
たところ、擦過傷は全く認められなかった。
【００１５】なお、ポリエチレンコーティング層で被覆
しない石英管についても同様の試験を行なったところ、
石英管の表面には多数の擦過傷が認められた。石英内管
３の内壁３ｂを厚み５００μｍのテトラフルオロエチレ
ン層で被覆し、基板温度６５０℃で、厚み３μｍのＩｎ
Ｐ単結晶をエピタキシャル成長させる操作を１０回反復
し、その後、反応管１を装置から取外し、内管３の壁面
を王水で２時間洗浄したのち充分に水洗した。
しない石英管についても同様の試験を行なったところ、
石英管の表面には多数の擦過傷が認められた。石英内管
３の内壁３ｂを厚み５００μｍのテトラフルオロエチレ
ン層で被覆し、基板温度６５０℃で、厚み３μｍのＩｎ
Ｐ単結晶をエピタキシャル成長させる操作を１０回反復
し、その後、反応管１を装置から取外し、内管３の壁面
を王水で２時間洗浄したのち充分に水洗した。
【００１６】テトラフルオロエチレン層を除去し、内管
３の内壁３ｂを二次イオン質量分析法（ＳＩＭＳ法）で
元素分析したところ、ＰやＩｎは全く認められなかった
。比較のために、テトラフルオロエチレン層で被覆しな
かった石英反応管についても同様の気相成長操作を行な
って、その壁面をＳＩＭＳ法で元素分析したところ、内
壁から５００μｍの深さまでは検出限界の５０倍のＰが
検出された。
３の内壁３ｂを二次イオン質量分析法（ＳＩＭＳ法）で
元素分析したところ、ＰやＩｎは全く認められなかった
。比較のために、テトラフルオロエチレン層で被覆しな
かった石英反応管についても同様の気相成長操作を行な
って、その壁面をＳＩＭＳ法で元素分析したところ、内
壁から５００μｍの深さまでは検出限界の５０倍のＰが
検出された。
【００１７】
【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明の
気相エピタキシャル成長装置では、用いる石英製反応管
の外壁や内壁に樹脂コーティング層が形成されているの
で、反応管の洗浄時における外壁への擦過傷を防ぐこと
ができ、また操業時に副生する分解生成物の反応管への
付着はその内壁に形成されている耐熱性樹脂コーティン
グ層がバリヤとなって防止する。
気相エピタキシャル成長装置では、用いる石英製反応管
の外壁や内壁に樹脂コーティング層が形成されているの
で、反応管の洗浄時における外壁への擦過傷を防ぐこと
ができ、また操業時に副生する分解生成物の反応管への
付着はその内壁に形成されている耐熱性樹脂コーティン
グ層がバリヤとなって防止する。
【００１８】その結果、反応管の強度低下は防止され、
洗浄後の反応管を装置へ再装着した場合でも、反応管の
破損などの事故はなくなり、非常に安全な操業が可能に
なる。
洗浄後の反応管を装置へ再装着した場合でも、反応管の
破損などの事故はなくなり、非常に安全な操業が可能に
なる。
【図１】本発明の実施例装置を示す概略図である。
【図２】従来の装置例を示す概略図である。
１ 反応管
２ 外管
２ａ 冷却水の入口
２ｂ 冷却水の出口
２ｃ 外管２の外壁
３ 内管
３ａ ガス導入口
３ｂ 内管３の内壁
４ 冷却水
５ ヒータ
６ 導電性サセプタ
７ トレー
８ 半導体基板
９ 熱電対
Claims (2)
- 【請求項１】 半導体結晶のエピタキシャル成長を行
なう気相エピタキシャル成長装置において、用いる反応
管が石英製であり、かつ、前記反応管の外壁および内壁
のいずれか１つまたは両方が樹脂コーティングされてい
ることを特徴とする気相エピタキシャル成長装置。 - 【請求項２】 半導体結晶のエピタキシャル成長を行
なう気相エピタキシャル成長装置において、用いる反応
管が石英製の外管と内管とから成る２重管構造であり、
かつ、前記外管の外壁および前記内管の内壁が耐熱性樹
脂でコーティングされている請求項１の気相エピタキシ
ャル成長装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12963091A JPH04354120A (ja) | 1991-05-31 | 1991-05-31 | 気相エピタキシャル成長装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12963091A JPH04354120A (ja) | 1991-05-31 | 1991-05-31 | 気相エピタキシャル成長装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04354120A true JPH04354120A (ja) | 1992-12-08 |
Family
ID=15014248
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12963091A Pending JPH04354120A (ja) | 1991-05-31 | 1991-05-31 | 気相エピタキシャル成長装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04354120A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH09106950A (ja) * | 1995-10-12 | 1997-04-22 | Nec Corp | 結晶成長装置および結晶プロセス装置 |
| JP2002367913A (ja) * | 2001-06-08 | 2002-12-20 | Dowa Mining Co Ltd | Ｍｏｃｖｄ装置 |
-
1991
- 1991-05-31 JP JP12963091A patent/JPH04354120A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH09106950A (ja) * | 1995-10-12 | 1997-04-22 | Nec Corp | 結晶成長装置および結晶プロセス装置 |
| JP2002367913A (ja) * | 2001-06-08 | 2002-12-20 | Dowa Mining Co Ltd | Ｍｏｃｖｄ装置 |
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