JPH0611033B2 - 気相成長容器 - Google Patents
気相成長容器Info
- Publication number
- JPH0611033B2 JPH0611033B2 JP59209172A JP20917284A JPH0611033B2 JP H0611033 B2 JPH0611033 B2 JP H0611033B2 JP 59209172 A JP59209172 A JP 59209172A JP 20917284 A JP20917284 A JP 20917284A JP H0611033 B2 JPH0611033 B2 JP H0611033B2
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- JP
- Japan
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- base
- gas
- heat
- susceptor
- resistant container
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
- C23C16/48—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating by irradiation, e.g. photolysis, radiolysis, particle radiation
- C23C16/481—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating by irradiation, e.g. photolysis, radiolysis, particle radiation by radiant heating of the substrate
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
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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）ウエハへの気相エピタキシャル反応容器
に関するものである。
Si（シリコン）ウエハへの気相エピタキシャル反応容器
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、その基板表面上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ではシリコ
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、この表面に四塩化珪素、又はジクロールシランと
水素との混合ガスを供給することによって、シリコン単
結晶膜を形成するものである。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は、主に高周波加熱が利
用されている。
給して、その基板表面上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ではシリコ
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、この表面に四塩化珪素、又はジクロールシランと
水素との混合ガスを供給することによって、シリコン単
結晶膜を形成するものである。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は、主に高周波加熱が利
用されている。
一方、近年エピタキシャル工程ではオートドーピングを
低減することが新たな課題となっており、これには減圧
成長方式が効果的であることが分かっている。しかしな
がら、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という不都合が生ず
る。そこで減圧成長方式における加熱手段としては、赤
外線加熱が注目されることとなった。
低減することが新たな課題となっており、これには減圧
成長方式が効果的であることが分かっている。しかしな
がら、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という不都合が生ず
る。そこで減圧成長方式における加熱手段としては、赤
外線加熱が注目されることとなった。
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３図にその具体構成を示すように、赤外線透
過容器としての石英ベルジャー(1)とベース板(2)とによ
って完全に外気を遮断することができるようになってお
り、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)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。また石英ベルジャー(1)の上部外側には、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)の光線を効率よくベルジャー(1)内の半導体
基板(5)に照射するための反射鏡(8)が取り付けられてい
る。
装置は、第３図にその具体構成を示すように、赤外線透
過容器としての石英ベルジャー(1)とベース板(2)とによ
って完全に外気を遮断することができるようになってお
り、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)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。また石英ベルジャー(1)の上部外側には、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)の光線を効率よくベルジャー(1)内の半導体
基板(5)に照射するための反射鏡(8)が取り付けられてい
る。
さて、以上の構成のみにより半導体基板(5)を1000℃以
上の高温に加熱すると、サセプタ(6)外周面からの、気
流による大きな放熱エネルギーの影響によって、半導体
基板(5)上の温度均一性が悪くなる。そこで半導体基板
(5)上の温度均一性を良くするために、熱伝導率の小さ
い環状石英板(9)がサセプタ(6)の回りに置かれている。
（第４図は石英板(9)の斜視図である。） 上記従来の装置において、赤外線ランプ(7)によってサ
セプタ(6)及び半導体基板(5)は1000℃以上の適当な温度
に加熱される。一方図示されていないガス供給装置で、
四塩化珪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。一方、これら一連の
過程が実行されるためには、その前後において昇温及び
降温過程が存在することになる。すなわち、半導体基板
(5)上にエピタキシャル成長を形成するためには、高温
処理前後の昇温、降温という過程が必要であり、これら
一連の過程でスループットタイムが決まってしまうこと
になる。この点、赤外線ランプ加熱の特徴として急熱、
急冷が可能であると一般に考えられているから、スルー
プットタイムはそれほど長くならないはずである。しか
しながら、半導体基板(5)上の温度均一性を良くするた
めにサセプタ(6)の回りに配置した石英板(9)の熱容量の
ために、逆に降温が急速に行なわれないという欠点を有
していた。
上の高温に加熱すると、サセプタ(6)外周面からの、気
流による大きな放熱エネルギーの影響によって、半導体
基板(5)上の温度均一性が悪くなる。そこで半導体基板
(5)上の温度均一性を良くするために、熱伝導率の小さ
い環状石英板(9)がサセプタ(6)の回りに置かれている。
（第４図は石英板(9)の斜視図である。） 上記従来の装置において、赤外線ランプ(7)によってサ
セプタ(6)及び半導体基板(5)は1000℃以上の適当な温度
に加熱される。一方図示されていないガス供給装置で、
四塩化珪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。一方、これら一連の
過程が実行されるためには、その前後において昇温及び
降温過程が存在することになる。すなわち、半導体基板
(5)上にエピタキシャル成長を形成するためには、高温
処理前後の昇温、降温という過程が必要であり、これら
一連の過程でスループットタイムが決まってしまうこと
になる。この点、赤外線ランプ加熱の特徴として急熱、
急冷が可能であると一般に考えられているから、スルー
プットタイムはそれほど長くならないはずである。しか
しながら、半導体基板(5)上の温度均一性を良くするた
めにサセプタ(6)の回りに配置した石英板(9)の熱容量の
ために、逆に降温が急速に行なわれないという欠点を有
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た半導体
エピタキシャル装置において、簡単な構成で半導体基板
上の温度均一性を損なうことなく、降温速度を速くする
ための気相反応容器を提供することにある。
エピタキシャル装置において、簡単な構成で半導体基板
上の温度均一性を損なうことなく、降温速度を速くする
ための気相反応容器を提供することにある。
発明の構成 本発明の気相成長容器は、ガスの供給口と排気口を有す
る光透過及び耐熱性容器と、前記耐熱性容器の外部にあ
って、前記耐熱性容器の内部を加熱光線で照射する輻射
加熱手段と、前記耐熱性容器の内部にあって、気相成長
膜を形成する基板を載置するための基台と、前記基台の
外周を囲むように置かれ、かつ垂直方向の厚さが前記基
台の厚さとほぼ一致し、下部には前記基台の下側を通り
抜ける間隙をもった不透明石英もしくはこれと同等以下
の熱伝導率を有する材質よりなる補助基台から構成され
ており、サセプタ上の温度均一性を損なうことなく、急
冷できるとうい特有の効果を有するものである。
る光透過及び耐熱性容器と、前記耐熱性容器の外部にあ
って、前記耐熱性容器の内部を加熱光線で照射する輻射
加熱手段と、前記耐熱性容器の内部にあって、気相成長
膜を形成する基板を載置するための基台と、前記基台の
外周を囲むように置かれ、かつ垂直方向の厚さが前記基
台の厚さとほぼ一致し、下部には前記基台の下側を通り
抜ける間隙をもった不透明石英もしくはこれと同等以下
の熱伝導率を有する材質よりなる補助基台から構成され
ており、サセプタ上の温度均一性を損なうことなく、急
冷できるとうい特有の効果を有するものである。
実施例の説明 以下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１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(10)は、内部に水冷溝(11)を有するステン
レス等の耐熱耐食性金属より成る壁面部材(12)と枠型の
上部開閉ブロック(13)とから構成されている。壁面部材
(12)は、開口(12a)を有する上壁部(12b)と下壁部(12c)
とを含んでいる。また、上部開閉ブロック(13)の内側に
は、前記開口(12a)に対応する範囲において赤外線ラン
プヒーターユニット(14)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(14)の下側面に近接した位
置に、透明石英プレート(15)が、Ｏリング等の既知のガ
スシール手段を介して固定具(16)により固定されてい
る。この上部開閉ブロック(13)は上昇下降動作が可能で
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(17)の投入、取出しが行える。またこの
上部開閉ブロック(13)を降下させＯリングを挾んで壁面
部材(12)に接触する位置で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(10)
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(18)が結合されたガス供給口(19)が、更に他端には
排気管(20)を結合した排気口(21)がそれぞれ上壁部(12
b)の下面に接して備え付けられている。反応室(10)の内
部には半導体基板(17)を載置するために、グラファイト
等のような熱伝導率の大きい材質よりなるサセプタ(22)
が、赤外線ランプヒーターユニット(14)に対面した位置
に設置されている。本発明によれば、サセプタ(22)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
（以下石英板と称する）(23)が配置される。この石英板
(23)の垂直方向の厚さはサセプタ(22)の厚さとほぼ一致
する程度であり、下部にはサセプタ本体の下側を通り抜
ける間隙(23a)を有する。この形状の詳細は第２図に示
すとおりである。
する。第１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(10)は、内部に水冷溝(11)を有するステン
レス等の耐熱耐食性金属より成る壁面部材(12)と枠型の
上部開閉ブロック(13)とから構成されている。壁面部材
(12)は、開口(12a)を有する上壁部(12b)と下壁部(12c)
とを含んでいる。また、上部開閉ブロック(13)の内側に
は、前記開口(12a)に対応する範囲において赤外線ラン
プヒーターユニット(14)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(14)の下側面に近接した位
置に、透明石英プレート(15)が、Ｏリング等の既知のガ
スシール手段を介して固定具(16)により固定されてい
る。この上部開閉ブロック(13)は上昇下降動作が可能で
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(17)の投入、取出しが行える。またこの
上部開閉ブロック(13)を降下させＯリングを挾んで壁面
部材(12)に接触する位置で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(10)
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(18)が結合されたガス供給口(19)が、更に他端には
排気管(20)を結合した排気口(21)がそれぞれ上壁部(12
b)の下面に接して備え付けられている。反応室(10)の内
部には半導体基板(17)を載置するために、グラファイト
等のような熱伝導率の大きい材質よりなるサセプタ(22)
が、赤外線ランプヒーターユニット(14)に対面した位置
に設置されている。本発明によれば、サセプタ(22)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
（以下石英板と称する）(23)が配置される。この石英板
(23)の垂直方向の厚さはサセプタ(22)の厚さとほぼ一致
する程度であり、下部にはサセプタ本体の下側を通り抜
ける間隙(23a)を有する。この形状の詳細は第２図に示
すとおりである。
上記のとおり、サセプタ(22)の外周に石英板(23)を置く
ことにより、石英板(23)が昇温及び熱処理時には遮熱板
として働き、サセプタ(22)上の温度均一性を保つととも
に、石英板(23)の下部に間隙を有するため、その分だけ
石英板(23)の熱容量が小さくなり、かつガスの循環もし
やすいため、ガス量を増加させないで、急速冷却するこ
とが可能となる。
ことにより、石英板(23)が昇温及び熱処理時には遮熱板
として働き、サセプタ(22)上の温度均一性を保つととも
に、石英板(23)の下部に間隙を有するため、その分だけ
石英板(23)の熱容量が小さくなり、かつガスの循環もし
やすいため、ガス量を増加させないで、急速冷却するこ
とが可能となる。
以上のように、石英板(23)でサセプタ(22)の外周を囲む
ことにより、以前に比べて均一な温度分布を保ったまま
で、急冷が可能となった。
ことにより、以前に比べて均一な温度分布を保ったまま
で、急冷が可能となった。
なお本実施例において、石英板(23)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
質であればどのような材質でもよい。
長ガスに対して非反応物質で、かつ熱伝導率の小さい物
質であればどのような材質でもよい。
また、石英板(23)の形状はサセプタ(22)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(22)形状に
応じてそ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。
め本実施例ではリング状としたが、サセプタ(22)形状に
応じてそ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。
また本実施例では、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。
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。
発明の効果 以上のように本発明は、サセプタの外周面に、下部に間
隙を有した石英板を設置することにより、半導体基板上
の均一な温度を損なうことなく、高温からの冷却効果を
高めることができるため、降温時間の短縮につながり、
ひいてはスループットが向上し、その実用的効果は大な
るものがある。
隙を有した石英板を設置することにより、半導体基板上
の均一な温度を損なうことなく、高温からの冷却効果を
高めることができるため、降温時間の短縮につながり、
ひいてはスループットが向上し、その実用的効果は大な
るものがある。
第１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側断面図、第２図は、第１
図の成長容器で使用される石英板の斜視図、第３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
側断面図、第４図は、第３図の容器中で使用される石英
板の斜視図である。 (10)……反応室 (14)……赤外線ランプヒーターユニット (15)……透明石英プレート (17)……半導体基板 (19)……ガス供給口 (21)……ガス排気口 (22)……サセプタ (23)……石英板
たエピタキシャル成長容器の側断面図、第２図は、第１
図の成長容器で使用される石英板の斜視図、第３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
側断面図、第４図は、第３図の容器中で使用される石英
板の斜視図である。 (10)……反応室 (14)……赤外線ランプヒーターユニット (15)……透明石英プレート (17)……半導体基板 (19)……ガス供給口 (21)……ガス排気口 (22)……サセプタ (23)……石英板
Claims (1)
- 【請求項１】ガスの供給口と排気口とを有する、光透過
及び耐熱性容器と、前記耐熱性容器の外部にあって、前
記耐熱性容器の内部を加熱光線で照射する輻射加熱手段
と、前記耐熱性容器の内部にあって、気相成長膜を形成
する基板を載置するためのグラファイトもしくはこれと
同等以上の熱伝導率を有する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、かつ垂直方向の厚さが
前記基台の厚さとほぼ一致し、下部には前記基台の下側
を通り抜ける間隙をもった不透明石英もしくはこれと同
等以下の熱伝導率を有する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 |
|---|---|---|---|
| JP59209172A JPH0611033B2 (ja) | 1984-10-04 | 1984-10-04 | 気相成長容器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59209172A JPH0611033B2 (ja) | 1984-10-04 | 1984-10-04 | 気相成長容器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6185820A JPS6185820A (ja) | 1986-05-01 |
| JPH0611033B2 true JPH0611033B2 (ja) | 1994-02-09 |
Family
ID=16568522
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59209172A Expired - Lifetime JPH0611033B2 (ja) | 1984-10-04 | 1984-10-04 | 気相成長容器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0611033B2 (ja) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58175826A (ja) * | 1981-12-04 | 1983-10-15 | Ushio Inc | 半導体を光照射で加熱する方法 |
| JPS59112611A (ja) * | 1982-12-17 | 1984-06-29 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 気相成長装置 |
-
1984
- 1984-10-04 JP JP59209172A patent/JPH0611033B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58175826A (ja) * | 1981-12-04 | 1983-10-15 | Ushio Inc | 半導体を光照射で加熱する方法 |
| JPS59112611A (ja) * | 1982-12-17 | 1984-06-29 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 気相成長装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6185820A (ja) | 1986-05-01 |
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