JPH0611031B2 - 気相反応容器 - Google Patents
気相反応容器Info
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- JPH0611031B2 JPH0611031B2 JP4581884A JP4581884A JPH0611031B2 JP H0611031 B2 JPH0611031 B2 JP H0611031B2 JP 4581884 A JP4581884 A JP 4581884A JP 4581884 A JP4581884 A JP 4581884A JP H0611031 B2 JPH0611031 B2 JP H0611031B2
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- Japan
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- susceptor
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- gas
- semiconductor substrate
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02104—Forming layers
- H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
- H01L21/02612—Formation types
- H01L21/02617—Deposition types
- H01L21/0262—Reduction or decomposition of gaseous compounds, e.g. CVD
-
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
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- H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
- H01L21/02518—Deposited layers
- H01L21/02521—Materials
- H01L21/02524—Group 14 semiconducting materials
- H01L21/02532—Silicon, silicon germanium, germanium
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Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、気相反応容器、特に半導体工業で利用される
Si（シリコン）ウエハへの気相反応容器に関するもので
ある。
Si（シリコン）ウエハへの気相反応容器に関するもので
ある。
従来例の構成とその問題点 半導体工業においては、シリコン基板上に反応ガスを供
給して、その基板表面に反応物の膜を形成する工程があ
る。特に、その中でもエピタキシャル工程とはシリコン
単結晶基板を通常１０００℃以上の適当な温度に加熱し
ておき、四塩化硅素、又はジクロールシラン、またはモ
ノシランと水素との混合ガスを供給することによって、
シリコン単結晶膜を形成する工程である。
給して、その基板表面に反応物の膜を形成する工程があ
る。特に、その中でもエピタキシャル工程とはシリコン
単結晶基板を通常１０００℃以上の適当な温度に加熱し
ておき、四塩化硅素、又はジクロールシラン、またはモ
ノシランと水素との混合ガスを供給することによって、
シリコン単結晶膜を形成する工程である。
現在シリコン単結晶膜を形成するための加熱手段とし
て、主に高周波加熱が利用されている。しかしながら、
近年エピタキシャル工程での新たな課題であるオートド
ーピングの低減については、減圧成長方式が効果的であ
るが、減圧中で高周波加熱を行なうと、プラズマが発生
し良質な単結晶膜が得られない。そこで減圧成長方式に
おける加熱手段として赤外線加熱が注目されている。
て、主に高周波加熱が利用されている。しかしながら、
近年エピタキシャル工程での新たな課題であるオートド
ーピングの低減については、減圧成長方式が効果的であ
るが、減圧中で高周波加熱を行なうと、プラズマが発生
し良質な単結晶膜が得られない。そこで減圧成長方式に
おける加熱手段として赤外線加熱が注目されている。
この赤外線加熱の方式を使用した従来のエピタキシャル
装置は、第１図にその具体構成を示すように、石英ベル
ジャ１とベース板２によって、完全に外気と遮断するこ
とができるようになっていて、ベース板２には反応ガス
を供給するためのガス供給口３と、反応ガスを排出する
ためのガス排出口４が取り付けられている。またベース
板２上には、半導体基板５を載せる基台６（以下サセプ
タと呼ぶ）が設置されている。また石英ベルジャ１の外
側は、半導体基板５を加熱するための赤外線ランプ７
と、赤外線ランプ７の光線を効率よく半導体基板５に照
射するように反射鏡８が取り付けられている。この構成
装置について説明すると、赤外線ランプ７によってサセ
プタ６と半導体基板５とが１０００℃以上の適当な温度
に加熱される。一方図示していないガス供給装置で、四
塩化硅素等の反応ガスとホスフィン等のドーピングガス
とを所定の濃度で水素ガスに混合し、この混合ガスがガ
ス供給口３から供給される。この混合ガスは、排出口４
に向かって流れ、この時サセプタ６および半導体基板５
に接触して熱を奪い所定温度以上に達した反応ガス分子
が分解析出して膜を形成する。こうして形成される膜の
厚さ、および比抵抗の均一性は半導体基板５の表面温度
分布に大きく影響される。特に半導体基板５の温度均一
性が大きく損なわれた場合には、スリップと呼ばれる結
晶学的欠陥が発生する。従って、良質な気相成長膜を得
るためには、半導体基板５を全面に渡って均一な温度分
布に保持することが必要である。第１図において、この
ような半導体基板５の温度分布は赤外線ランプ７から供
給される熱エネルギーと、半導体基板５が載置されてい
るサセプタ６の外周面からの放散熱エネルギーの平衡状
態によって決定される。特にこの放散熱エネルギーは１
０００℃を越える高温体では表面輻射による熱放出量に
大きく依存される。第２図はサセプタ６の横断面上の熱
の流れを示した図であるが、この図において、サセプタ
６の上面は赤外線ランプ７から一定の輻射熱を受けてい
る。一方、サセプタ６からの熱放出は、下方向へはベー
ス板２が遮熱板として作用し熱放散量を小さく、かつ均
一にすることができる。しかしながらサセプタ６の外側
面については遮熱されておらず、その表面温度に対応し
た大量の熱が放出される。従ってサセプタ６の表面、即
ち半導体基板５の温度分布は、その外周部からサセプタ
６の外側面への大量の熱移動を伴なうために、中央部で
温度が高く外周で低いという分布となってしまう。この
ため半導体基板５上にエピタキシャル成長させた膜厚は
中央に比べて端の方が薄いという欠点を有し、またその
ことによる結晶学的スリップなどの結晶欠陥を生じやす
いという欠点を有していた。
装置は、第１図にその具体構成を示すように、石英ベル
ジャ１とベース板２によって、完全に外気と遮断するこ
とができるようになっていて、ベース板２には反応ガス
を供給するためのガス供給口３と、反応ガスを排出する
ためのガス排出口４が取り付けられている。またベース
板２上には、半導体基板５を載せる基台６（以下サセプ
タと呼ぶ）が設置されている。また石英ベルジャ１の外
側は、半導体基板５を加熱するための赤外線ランプ７
と、赤外線ランプ７の光線を効率よく半導体基板５に照
射するように反射鏡８が取り付けられている。この構成
装置について説明すると、赤外線ランプ７によってサセ
プタ６と半導体基板５とが１０００℃以上の適当な温度
に加熱される。一方図示していないガス供給装置で、四
塩化硅素等の反応ガスとホスフィン等のドーピングガス
とを所定の濃度で水素ガスに混合し、この混合ガスがガ
ス供給口３から供給される。この混合ガスは、排出口４
に向かって流れ、この時サセプタ６および半導体基板５
に接触して熱を奪い所定温度以上に達した反応ガス分子
が分解析出して膜を形成する。こうして形成される膜の
厚さ、および比抵抗の均一性は半導体基板５の表面温度
分布に大きく影響される。特に半導体基板５の温度均一
性が大きく損なわれた場合には、スリップと呼ばれる結
晶学的欠陥が発生する。従って、良質な気相成長膜を得
るためには、半導体基板５を全面に渡って均一な温度分
布に保持することが必要である。第１図において、この
ような半導体基板５の温度分布は赤外線ランプ７から供
給される熱エネルギーと、半導体基板５が載置されてい
るサセプタ６の外周面からの放散熱エネルギーの平衡状
態によって決定される。特にこの放散熱エネルギーは１
０００℃を越える高温体では表面輻射による熱放出量に
大きく依存される。第２図はサセプタ６の横断面上の熱
の流れを示した図であるが、この図において、サセプタ
６の上面は赤外線ランプ７から一定の輻射熱を受けてい
る。一方、サセプタ６からの熱放出は、下方向へはベー
ス板２が遮熱板として作用し熱放散量を小さく、かつ均
一にすることができる。しかしながらサセプタ６の外側
面については遮熱されておらず、その表面温度に対応し
た大量の熱が放出される。従ってサセプタ６の表面、即
ち半導体基板５の温度分布は、その外周部からサセプタ
６の外側面への大量の熱移動を伴なうために、中央部で
温度が高く外周で低いという分布となってしまう。この
ため半導体基板５上にエピタキシャル成長させた膜厚は
中央に比べて端の方が薄いという欠点を有し、またその
ことによる結晶学的スリップなどの結晶欠陥を生じやす
いという欠点を有していた。
発明の目的 本発明は、上記欠点に鑑み赤外線ランプを用いて、簡単
な構成で半導体基板上により均一な膜厚を得るための気
相反応容器を提供することにある。
な構成で半導体基板上により均一な膜厚を得るための気
相反応容器を提供することにある。
発明の構成 本発明の気相反応容器は、ガス供給口と、ガスを排出す
る排気口と、外気を遮断し少なくとも一方は光を透過す
ることのできる材質よりなる壁面部材と、前記壁面部材
の外側にあって、前記壁面部材の光を透過する部分を通
して加熱光線を内部に照射する輻射加熱手段と、前記壁
面部材の内側にあって、気相成長膜を形成する基板を載
置する基台と、前記基台の外周を囲むように置かれ、か
つ高さが前記基台の高さとほぼ一致するような補助基台
とから構成されており、半導体基板上に均一な膜を成長
させることができるという特有の効果を有する。
る排気口と、外気を遮断し少なくとも一方は光を透過す
ることのできる材質よりなる壁面部材と、前記壁面部材
の外側にあって、前記壁面部材の光を透過する部分を通
して加熱光線を内部に照射する輻射加熱手段と、前記壁
面部材の内側にあって、気相成長膜を形成する基板を載
置する基台と、前記基台の外周を囲むように置かれ、か
つ高さが前記基台の高さとほぼ一致するような補助基台
とから構成されており、半導体基板上に均一な膜を成長
させることができるという特有の効果を有する。
実施例の説明 以下に本発明の一実施例について図面を参照しながら説
明する。第３図は本発明の一実施例の反応容器の断面図
である。反応室９は、内部に水冷溝１０が施されたステ
ンレス等の耐熱耐食性金属より成る壁面部材１１と上部
開閉ブロック１２とから構成されている。この上部開閉
ブロック１２には、内部に赤外線ランプヒーターユニッ
ト１３が設置されており、更にこの赤外線ランプヒータ
ーユニット１３に近接した位置に透明石英プレート１４
がＯリング等の既知のガスシール手段を介して固定具１
５により固定されている。この上部開閉ブロックには上
下昇降動作が可能であり、上方へ持ち上げることによっ
て、反応室上部が開口し、半導体基板１６の投入，取出
しが行える。また、この上部開閉ブロック１２を降下さ
せＯリングを挾んで壁面部材１１に接触する位置に固定
することで、外気から完全に遮断された気密室が構成さ
れる。またこの反応室９の一端にはガス供給装置（図示
せず）から伸びたガス供給管１７が結合されたガス供給
口１８と、更に他端には排気管１９が結合されている排
気口２０とが備え付けられている。反応室９の内部には
半導体基板１６を載置し、グラファイト等の熱伝導率の
大きい材質よりなるサセプタ２１が透明石英プレート１
４を挾んで赤外線ランプヒーターユニット１３に対面し
た位置に設置されている。更に２２は第４図に示してい
るように、サセプタ２１の外周を囲むようなリング状の
不透明石英よりなる補助基台（以下石英板と表記する）
であり、サセプタ２１の高さとほぼ一致するような高さ
である。
明する。第３図は本発明の一実施例の反応容器の断面図
である。反応室９は、内部に水冷溝１０が施されたステ
ンレス等の耐熱耐食性金属より成る壁面部材１１と上部
開閉ブロック１２とから構成されている。この上部開閉
ブロック１２には、内部に赤外線ランプヒーターユニッ
ト１３が設置されており、更にこの赤外線ランプヒータ
ーユニット１３に近接した位置に透明石英プレート１４
がＯリング等の既知のガスシール手段を介して固定具１
５により固定されている。この上部開閉ブロックには上
下昇降動作が可能であり、上方へ持ち上げることによっ
て、反応室上部が開口し、半導体基板１６の投入，取出
しが行える。また、この上部開閉ブロック１２を降下さ
せＯリングを挾んで壁面部材１１に接触する位置に固定
することで、外気から完全に遮断された気密室が構成さ
れる。またこの反応室９の一端にはガス供給装置（図示
せず）から伸びたガス供給管１７が結合されたガス供給
口１８と、更に他端には排気管１９が結合されている排
気口２０とが備え付けられている。反応室９の内部には
半導体基板１６を載置し、グラファイト等の熱伝導率の
大きい材質よりなるサセプタ２１が透明石英プレート１
４を挾んで赤外線ランプヒーターユニット１３に対面し
た位置に設置されている。更に２２は第４図に示してい
るように、サセプタ２１の外周を囲むようなリング状の
不透明石英よりなる補助基台（以下石英板と表記する）
であり、サセプタ２１の高さとほぼ一致するような高さ
である。
第５図は、サセプタ２１と石英板２２の横断面上の熱の
流れを示した図である。
流れを示した図である。
サセプタ２１の外周に石英板２２を置くことにより、こ
の石英板２２が遮熱板として働く。すなわち、石英板２
２は上面からは赤外線ランプヒーターユニット１３から
の輻射熱を受け、内側からはサセプターからの熱放出を
受け、下面と外側へだけ熱の放出がある。しかし、石英
板２２は熱伝導率が小さいため外側に比べて内側はより
高温となっている。そのためサセプタ６の側面からの熱
の放出量は第２図に比べると少なくなり、サセプタ６上
では均一な温度分布が得られる。
の石英板２２が遮熱板として働く。すなわち、石英板２
２は上面からは赤外線ランプヒーターユニット１３から
の輻射熱を受け、内側からはサセプターからの熱放出を
受け、下面と外側へだけ熱の放出がある。しかし、石英
板２２は熱伝導率が小さいため外側に比べて内側はより
高温となっている。そのためサセプタ６の側面からの熱
の放出量は第２図に比べると少なくなり、サセプタ６上
では均一な温度分布が得られる。
以上のように石英板２２でサセプタ２１の外周を囲むよ
うに設置することにより、以前に比べて均一な成長膜を
得ることができた。
うに設置することにより、以前に比べて均一な成長膜を
得ることができた。
なお本実施例において、石英板２２はエピタキシャル成
長ガスに対して非反応物質でかつ熱伝導率の小さい物質
でできていればどのような材質でもよい。また形状もサ
セプター２１が丸形であるため本実施例ではリング状と
したが、サセプタ２１の側面を一定の間隔をあけて囲む
ことができれば、どのような形状でもよい。
長ガスに対して非反応物質でかつ熱伝導率の小さい物質
でできていればどのような材質でもよい。また形状もサ
セプター２１が丸形であるため本実施例ではリング状と
したが、サセプタ２１の側面を一定の間隔をあけて囲む
ことができれば、どのような形状でもよい。
また本実施例は、エピタキシャル成長に適用したもので
あるが、エピタキシャル成長に限らず、他の気相成長に
も適用できることはいうまでもない。
あるが、エピタキシャル成長に限らず、他の気相成長に
も適用できることはいうまでもない。
発明の効果 以上のように、本発明においては、サセプタの外周面に
石英板を設置することにより半導体基板上により均一な
膜を成長させることができ、また半導体基板上でより均
一な温度が得られたことから、結晶学的なスリップが低
減しその実用的効果は大なるものがある。
石英板を設置することにより半導体基板上により均一な
膜を成長させることができ、また半導体基板上でより均
一な温度が得られたことから、結晶学的なスリップが低
減しその実用的効果は大なるものがある。
第１図は、従来の赤外線ランプを用いたエピタキシャル
成長容器の断面図、第２図はサセプタの横断面上の熱の
流れを示した説明図、第３図は本発明の一実施例におけ
る赤外線ランプを用いたエピタキシャル成長容器の断面
図、第４図は石英板の斜視図、第５図はサセプタの側面
に石英板を置いた場合のサセプタの横断面上の熱の流れ
を示した説明図である。 ９……反応室、１３……赤外線ランプヒーターユニッ
ト、１４……透明石英プレート、１６……半導体基板、
１８……ガス供給口、２０……ガス排気口、２１……サ
セプタ、２２……石英板。
成長容器の断面図、第２図はサセプタの横断面上の熱の
流れを示した説明図、第３図は本発明の一実施例におけ
る赤外線ランプを用いたエピタキシャル成長容器の断面
図、第４図は石英板の斜視図、第５図はサセプタの側面
に石英板を置いた場合のサセプタの横断面上の熱の流れ
を示した説明図である。 ９……反応室、１３……赤外線ランプヒーターユニッ
ト、１４……透明石英プレート、１６……半導体基板、
１８……ガス供給口、２０……ガス排気口、２１……サ
セプタ、２２……石英板。
Claims (1)
- 【請求項１】ガス供給口と、ガスを排出する排気口と、
外気を遮断し少なくとも一方は光を透過することのでき
る材質よりなる壁面部材と、前記壁面部材の外側にあっ
て、前記壁面部材の光を透過する部分を通して加熱光線
を内部に照射する輻射加熱手段と、前記壁面部材の内側
にあって、気相成長膜を形成する基板を載置し、グラフ
ァイト等の熱導率の大きな材質よりなる基台と、前記基
台の外周を囲むように置かれ、かつ高さが前記基台の高
さとほぼ一致し、不透明石英等の熱伝導率の小さな材質
よりなる補助基台とからなる気相反応容器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4581884A JPH0611031B2 (ja) | 1984-03-09 | 1984-03-09 | 気相反応容器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4581884A JPH0611031B2 (ja) | 1984-03-09 | 1984-03-09 | 気相反応容器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60189924A JPS60189924A (ja) | 1985-09-27 |
| JPH0611031B2 true JPH0611031B2 (ja) | 1994-02-09 |
Family
ID=12729823
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4581884A Expired - Lifetime JPH0611031B2 (ja) | 1984-03-09 | 1984-03-09 | 気相反応容器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0611031B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH088220B2 (ja) * | 1988-09-05 | 1996-01-29 | 株式会社日立製作所 | 半導体ウェハの熱処理装置、及び熱処理方法 |
| US5446824A (en) * | 1991-10-11 | 1995-08-29 | Texas Instruments | Lamp-heated chuck for uniform wafer processing |
-
1984
- 1984-03-09 JP JP4581884A patent/JPH0611031B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60189924A (ja) | 1985-09-27 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |