JPH07120628B2 - Barrel type susceptor - Google Patents

Barrel type susceptor

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JPH07120628B2
JPH07120628B2 JP8677988A JP8677988A JPH07120628B2 JP H07120628 B2 JPH07120628 B2 JP H07120628B2 JP 8677988 A JP8677988 A JP 8677988A JP 8677988 A JP8677988 A JP 8677988A JP H07120628 B2 JPH07120628 B2 JP H07120628B2
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謙司 下山
秀樹 後藤
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三菱化学株式会社
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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CVD技術を用いた化合物半導体の製造方法に係わり、特にエピタキシャル成長膜の膜厚およびキャリア濃度の均一性を向上させるようにしたバレル型サセプタに関するものである。 DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [INDUSTRIAL FIELD The present invention relates to a compound semiconductor manufacturing method using the CVD technique, a barrel-type which is adapted to especially improve the uniformity of the film thickness and the carrier concentration of the epitaxial growth film it relates to the susceptor.

〔従来の技術〕 [Prior art]

第6図は従来のバレル型サセプタを示す図で、図中10はサセプタ、30は半導体ウエハ、50はリアクタ、51はRFコイル、52は冷却水制御用二重管、53はガス流である。 In FIG. FIG. 6 is showing a conventional barrel-type susceptor, FIG. 10 is a susceptor, 30 semiconductor wafer, 50 reactors, the RF coil 51, 52 is a cooling water control double pipe, 53 is a gas flow .

図において、リアクタ50にはRFコイル52が設けられ、内部を高周波加熱するようになっている。 In the figure, the RF coil 52 provided in the reactor 50, has an inner so that high-frequency heating. リアクタ50の壁は二重管構造になっていて、図示しない入口、出口を通して冷却水が導入、排出されて中を循環し、内壁を冷却できるようになっている。 Wall of the reactor 50 have a double pipe structure, an inlet (not shown), cooling water is introduced through the outlet, it circulates a medium is discharged, so that the can be cooled inner wall. リアクタ50内に収納されたサセプタ10は多面体からなり、例えば4つの側面を有し、 The susceptor 10 housed in the reactor 50 is made of a polyhedron, for example, it has four side surfaces,
各側面にウエハ30を立て掛けて保持するようになっていて、リアクタ50内で回転駆動される。 Each side be adapted to hold leaning against the wafer 30, it is rotated at a reactor 50 within. このリアクタ50内にガス流53が導入され、サセプタ10の壁面に保持されたウエハ30にエピアキシャル成長膜が形成される。 The gas stream 53 is introduced into the reactor 50, epitaxial axial growth film is formed on the wafer 30 held on the wall surface of the susceptor 10. そしてリアクタ50内に導入されたガス流は図示しないポンプで引かれて排出されるようになっている。 The gas stream introduced into the reactor 50 is adapted to be discharged are drawn by a pump (not shown).

〔発明が解決すべき課題〕 このようなCVD技術を用い、エピタキシャル成長膜を形成する従来のバレル型サセプタにおいて、キャリア濃度の均一性は、RFコイルの形状等の最適化を図ってリアクタ内の温度分布を均一化することによりサセプタ面内の熱均一性を向上させ、さらに蒸気圧のの小さいドーパントを用いることにより実現している。 Using [invention to be solved solved] such CVD techniques, in a conventional barrel type susceptor for forming an epitaxial growth film, the uniformity of the carrier density, the temperature in the reactor is optimized in shape of the RF coil distribution improves the thermal uniformity in the susceptor surface by equalizing the are further realized by using a smaller dopant of the vapor pressure. しかし、成長した膜厚の均一性についてはサセプタの形状に大きく依存し、従来のバレル型サセプタでは十分な均一性を確保することはできなかった。 However, the uniformity of the grown film thickness depends largely on the shape of the susceptor, it was not possible to secure a sufficient uniformity in the conventional barrel type susceptor.

なお、サセプタを十分大きくし、その壁面を通ってウエハに至るまでのガス流の助走路を十分長くすることによりキャリア濃度及び膜厚の均一性を向上させることも考えられが、サセプタの形状を非常に大きくしなければならないという問題がある。 Incidentally, the susceptor large enough, but also believed to improve the uniformity of the carrier density and thickness by sufficiently long runway of the gas flow up to the wafer through the wall, the shape of the susceptor there is a problem that must be very large.

本発明は上記問題点を解決するためのもので、傾斜角の大きい多面体のバレル型サセプタの上部にツバを設けることにより、膜厚の面内均一性を向上させると共に、またツバに切り込みを設けることによりキャリア濃度の均一性も確保することができ、さらにサセプタにガス流の助走路を設けず、小型のサセプタで膜厚、キャリア濃度の均一性を確保することができるるバレル型サセプタを提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above problems, by providing a flange at the top of the barrel type susceptor of large polyhedral inclination angle, thereby improving the in-plane uniformity of film thickness, also providing a notch in the collar providing uniformity of the carrier density can be ensured, further without providing the runway of the gas flow to the susceptor, the film thickness at a small susceptor, the Dekiruru barrel type susceptor is possible to ensure the uniformity of the carrier density by an object of the present invention is to.

〔課題を解決するための手段〕 [Means for Solving the Problems]

第1図、第2図は本発明のバレル型サセプタを説明するための図で、第1図(イ)はバレル型サセプタの全体構成図、同図(ロ)、(ハ)は傾斜壁面の角度およびツバ、切り込みを説明するための図、第2図(イ)は頂面図、同図(ロ)は本体側面図、同図(ハ)は本体をA− Figure 1, a diagram for FIG. 2 illustrating the barrel type susceptor of the present invention, FIG. 1 (b) is an overall configuration diagram of a barrel type susceptor, FIG. (B), (c) the inclined wall angle and flange, diagram for explaining the cuts, FIG. 2 (b) is a top view, FIG. (b) the main body side view, FIG. (c) is a body A-
A′方向から見た側円図、同図(ニ)はカサの頂面図、 A 'side circle view seen from a direction, FIG. (D) is a top view of the umbrella,
同図(ホ)はカサの側面図で、図中、10はサセプタ本体、11は本体上面、12は窪み、13は傾斜壁面、14はウエハ支持部、15はカット面、20はカサ、21はツバ、22a〜2 FIG (e) is a side view of the umbrella, in the figure, the susceptor body 10, 11 is the body top surface, 12 recess, the inclined wall surface 13, 14 a wafer support part, 15 cut surface, 20 Casa, 21 the saliva, 22a~2
2dは切り込み、23は突部、30はウエハである。 2d is cut, 23 protrusion, 30 is a wafer.

本体10の壁面は第1図(ロ)に示すように水平面に対し、約70〜90゜の角度θをなしている。 Wall of the body 10 with respect to the horizontal plane as shown in FIG. 1 (b), and has about 70 to 90 ° angle theta. この壁面には第2図(ロ)、(ハ)に示すように円弧状ウエハ支持部14 Figure 2 in this wall (B), arcuate wafer support 14 as shown in (c)
が設けられ、ここにウエハ30が嵌め込まれて立て掛けられる(第1図(イ))。 Is provided, is leaning against here by the wafer 30 is fitted (FIG. 1 (b)). この本体10に嵌合し、上方からのガス流を層流状にして本体壁面へ流す働きをするカサ Fitted into the body 10, umbrella which serves to flow into the body wall with the gas flow from the upper to the laminar flow
20はツバ21を有すると共に、切り込み22a〜22dが設けられている。 20 which has a flange 21, notch 22a~22d are provided.

このように形成されたサセプタを第3図に示すようにリアクタの中へ挿入する。 Inserting the thus formed susceptor into the reactor as shown in Figure 3. リアクタ50は第6図の場合と同様ガス流53を導入し、ポンプで排出するようになっており、このガス流が回転駆動されたサセプタのカサ20に当たって壁面に沿って層流状に流れることにより、ウエハにエピタキシャル成長膜が形成される。 Reactor 50 the first case of FIG. 6 by introducing similar gas stream 53 and is adapted to pumped, flows in laminar flow along the wall surface the gas flow against the umbrella 20 of the susceptor which is rotated Accordingly, the epitaxial growth film is formed on the wafer. このツバの存在によりガス流方向における膜厚の面内均一性が向上し、 Plane uniformity of the film thickness in the gas flow direction is improved by the presence of this flange,
また切り込みの存在によりキャリア濃度の均一性も確保することができる。 Also it is possible to ensure the uniformity of the carrier density due to the presence of notches. またこのときのエピタキシャル成長はリアクタの形状、サセプタの形状、サセプタの位置、 The epitaxial growth of this time the shape of the reactor, the shape of the susceptor, susceptor position,
RFコイルの位置等により、影響を受け、また、成長温度、成長圧力、流速、濃度、サセプタの回転数、ガス流のV族/III族の比率、導入ガスの種類等の要因により影響を受ける。 The position of the RF coil, influenced, also, the growth temperature, growth pressure, flow rate, concentration, number of rotations of the susceptor, V Group / III group ratio of the gas stream is affected by factors such as the type of introduced gas .

なお、以上の説明ではサセプタの本体にカサを嵌合させることによりサセプタを形成したが、両者を一体的に構成するようにしてもよい。 Although the formation of the susceptor by fitting the bulk to the body of the susceptor in the above description, it may be configured integrally with the.

また、上記説明ではガス流がリアクタの上部から導入される場合について説明したが、ガス流がリアクタの下部から導入するようにしてもよく、その場合もバレル型サセプタのガス流上流側にツバを設けることにより同様の効果が得られる。 Further, in the above description has described the case where the gas flow is introduced from the top of the reactor may also be a gas flow introduced from the bottom of the reactor, the flange to the gas stream upstream of the case barrel type susceptor the same effect by providing obtained.

〔作用〕 [Action]

本発明は多面体のバレル型サセプタの上部にツバを設けることにより、ガス流方向の面内均一性を向上させて膜厚の面内均一性を向上させ、このときツバの効果によるキャリア濃度の面内均一性の低下をツバの中央部に切り込みをつけることにより防止し、キャリア濃度の均一性も維持させることができ、さらにガス流に垂直な方向の膜厚の均一性は多面体サセプタの面数を増やすことにより向上させることができる。 By the present invention to provide a flange at the top of the barrel type susceptor of the polyhedron, to improve in-plane uniformity of the gas flow direction to improve the in-plane uniformity of the film thickness, the surface of the carrier concentration due to the effect of the flange at this time the reduction of the inner homogeneity prevented by attaching a cut in the central portion of the flange, the uniformity of the carrier concentration can be maintained, further uniformity of the film thickness in the direction perpendicular to the gas flow the number of faces of the polyhedron susceptor it can be improved by increasing the.

第4図(イ)はツバのないサセプタを用いた場合の膜厚とキャリア濃度分布を示し、上流側において膜厚およびキャリア濃度は高く、下流側に行くにしたがって膜厚は薄くなり、かつキャリア濃度は低くなる。 4 (b) shows the thickness and the carrier concentration distribution in the case of using a susceptor without flange, the film thickness and the carrier concentration is high at the upstream side, the film thickness becomes thinner toward the downstream side, and the carrier concentration is low.

第4図(ロ)はツバ付きサセプタにおける膜厚分布、第4図(ハ)はツバ付きサセプタにおけるキャリア濃度分布を示し、膜厚はガス流方向においてほぼ均一となり、 4 (b) the film thickness distribution in the flanged susceptor 4 (c) shows the carrier concentration distribution in flanged susceptor thickness becomes substantially uniform in the gas flow direction,
ガス流に直交する方向では中央部分が薄く、両側が厚くなる。 Thin central portion in a direction perpendicular to the gas flow, on both sides becomes thicker. また、キャリア濃度は上流側で高く、下流側で低くなる。 The carrier concentration is high at the upstream side is lower on the downstream side.

このようにツバを付けることにより、膜厚のガス流方向面内均一は向上する。 By thus attaching the collar, the thickness of the gas flow direction plane uniformity is improved. そしてサセプタの面数を増やすことによりガス流の直交方向に対しての面内均一も向上させることができる。 And it can be in-plane uniformity with respect to the orthogonal direction of the gas flow improves by increasing the number of surfaces of the susceptor. なお、キャリア濃度についてはツバに切り込みを設けることによりその均一性の低下を防止することができる。 Note that the carrier concentration can be prevented the deterioration of the uniformity by providing a notch in the collar.

〔実施例〕 〔Example〕

成長温度600〜800℃、ガスの全流量8.0LSM(Standard L Growth temperature 600 to 800 ° C., the total flow rate 8.0LSM gas (Standard L
itter/Minute)、トリメチルガリウム(TMGa)の流量8. itter / Minute), a flow rate of trimethylgallium (TMGa) 8.
46×10 -4 (mol/mi)、V族/III族の比を70とし、第1図(ハ)のツバの長さa=5mm、切り込みの深さb=2mm、 46 × 10 -4 (mol / mi ), and 70 the ratio of the group V / III group, collar length a = 5 mm of FIG. 1 (c), the cut depth b = 2 mm,
本体上部の1辺の長さc=61mm、切り込みの長さl=10 Upper part of the main body of the length of one side c = 61 mm, cut length l = 10
mmとした時、n型GaAsのエピタキシャル膜厚の均一性は5〜7%、キャリア濃度の均一性は3〜5%であった。 When a mm, the uniformity of the epitaxial film thickness of the n-type GaAs is 5-7%, the uniformity of the carrier concentration was 3-5%.
なお、膜厚の均一性の測定は光学的手段、機械的手段あるいは電気的手段等任意のものでよく、またキャリア濃度の均一性は容量検出により行うことができる。 The measurement of the uniformity of the film thickness is optical means may be of any such mechanical means or electrical means, also the uniformity of the carrier density can be carried out by capacitance detection.

またツバを付け、ドーパントガスとしてSi 2 H 6を使用した時、膜厚の均一性は±7〜9%、キャリア濃度の均一性は±6〜8%であった。 Also with the flange, when using Si 2 H 6 as a dopant gas, the uniformity of the film thickness is ± 7 to 9%, the uniformity of the carrier concentration was ± 6-8%.

また、ドーパントガスとしてSi 2 H 6を用い、ツバの中央部の切り込みを2mmとした時、膜厚の均一性は±6〜8 Further, using Si 2 H 6 as a dopant gas, when the notch in the middle portion of the collar was 2 mm, the uniformity of the film thickness ± 6-8
%、キャリアの均一性は±2〜5%であり、他の条件は同じで切り込み1mmのときは膜厚の均一性は±6〜8 %, The uniformity of the carrier is 2 to 5% ±, other conditions are the uniformity of the film thickness when the 1mm cut at the same ± 6-8
%、キャリア濃度の均一性は±6〜7%であった。 %, The uniformity of the carrier concentration was 6 to 7% ±.

〔比較例〕 [Comparative Example]

ドーパントガスSi 2 H 6 、ツバなしの場合、膜厚の均一性は±8〜11%、キャリア濃度の均一性は±2〜5%であった。 Dopant gas Si 2 H 6, if no flange, the uniformity of the film thickness is ± 8 to 11%, the uniformity of the carrier density was 2 to 5% ±.

第5図はドーパントガスとしてSi 2 H 6を使用し、サセプタの寸法を〔実施例〕におけるものとし、ツバないしの場合、ツバ付きで1mmの切り込みがある場合、2mmの切り込みがある場合の膜厚とキャリア濃度の均一性における相関をウエハ全体について検出したものである。 Figure 5 uses the Si 2 H 6 as a dopant gas, the dimensions of the susceptor and those in EXAMPLES, if of from saliva, if there is a cut of 1mm with a collar, film when there is a notch in 2mm the correlation in the uniformity of the thickness and the carrier concentration is obtained by detecting the entire wafer.

この図からツバを付けることにより膜厚性の均一性が向上することが分かり、また2mmの切り込みを設けることによりキャリア濃度を低下させることなく、膜厚の均一性を向上できることが分かる。 FIG found to improve the uniformity of the film thickness of by attaching a flange from and 2mm incision without reducing the carrier concentration by providing a, it is found that can improve the uniformity of the film thickness.

なお、以上の説明においてはドーパントガスとしてSi 2 H As dopant gas in the above description Si 2 H
6を用いたが、H 2 Seあるいはその他のガスを用いることも可能てある。 6 was used, but Aru also possible to use H 2 Se or other gases.

〔発明の効果〕 〔Effect of the invention〕

以上のように本発明によれば、サセプタの壁面の傾斜角を70〜90゜と大きくして層流が得られ易くなり、ツバを付けることによりガス流方向の膜厚面内均一性を向上させることができる。 According to the present invention as described above, the laminar flow by increasing the inclination angle of the wall surface of the susceptor 70 to 90 ° is easily obtained, improving the film thickness in-plane uniformity of the gas flow direction by attaching a collar it can be. 但し、このときツバの効果によりキャリア濃度の面内均一性が悪くなるが、ツバの中央部に切り込みを設けることによりキャリア濃度の均一性を維持しながら膜厚の均一性を向上させることができる。 However, this time is in-plane uniformity of the carrier density is deteriorated due to the effect of the collar, it is possible to improve the uniformity of the film thickness while maintaining uniformity of the carrier density by providing a notch in the center portion of the flange . また、ガス流に垂直な方向の膜厚性の均一性は多面体サセプタの面数を増やし、できるだけ円柱に近づけることにより、より向上させることができる。 Further, uniformity of the film thickness in the vertical direction to the gas stream increases the number of faces of the polyhedron susceptor, by approaching as much as possible cylinder, it is possible to further improve. また、ツバを付けることによりウエハの上流側に助走路を設けることなく均一性を向上させることができるので、サセプタの大きさを小さくすることが可能となる。 Further, it is possible to improve the uniformity without providing a runway on the upstream side of the wafer by attaching the collar, it is possible to reduce the size of the susceptor.

また、ガス流がリアクタの下部から導入される場合においても、バレル型型サセプタのガス流上流側にツバを付けることにより同様の効果が得られる。 Further, even when the gas flow is introduced from the lower part of the reactor, the same effect by placing a collar on the gas stream upstream of the barrel type type susceptor is obtained.

【図面の簡単な説明】 BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

第1図、第2図は本発明のバレル型サセプタを説明するための図で、第1図(イ)はバレル型サセプタの全体構成図、第1図(ロ)、(ハ)は傾斜壁面の角度およびツバ、切り込みを説明するための図、第2図(イ)は頂面図、第2図(ロ)は本体側面図、第2図(ハ)は本体をA−A′方向から見た側面図、第2図(ニ)はカサの頂面図、第2図(ホ)はカサの側面図、第3図は本発明によるサセプタとリアクタの概観図、第4図は膜厚およびキャリア濃度分布を示す図で、第4図(イ)はツバなしの場合、第4図(ロ)、(ハ)はツバ付きの場合を示す図、第5図はツバなし、ツバ付きで1mmの切り込み、2mm Figure 1, Figure 2 is a diagram for explaining the barrel type susceptor of the present invention, FIG. 1 (b) is an overall configuration diagram of a barrel type susceptor, FIG. 1 (b), (c) is angled wall angle and flange, diagram for explaining the cuts, FIG. 2 (b) is a top view, FIG. 2 (b) is a body side view, FIG. 2 (c) is a body from a-a 'direction see side view, FIG. 2 (d) is a top view of the umbrella, FIG. 2 (e) is a side view of the umbrella, Figure 3 is schematic view of a susceptor and reactor according to the present invention, Figure 4 is the film thickness and a view showing a carrier concentration distribution, FIG. 4 (b) in the case of no flange, 4 (b), (c) is a diagram showing a case with a collar, Figure 5 is no collar, with a collar 1mm cuts, 2mm
の切り込みを設けた時の膜厚とキャリア濃度の均一性における相関を示す図、第6図は従来のバレル型サセプタを示す図である。 Illustrates cut the correlation in uniformity of the film thickness and the carrier concentration when provided with a, FIG. 6 is a diagram showing a conventional barrel type susceptor. 10……サセプタ本体、11……本体上面、12……窪み、13 10 ...... susceptor body, 11 ... main body top surface, 12 recess ..., 13
……傾斜壁面、14……ウエハ支持部、15……カット面、 ...... inclined wall surface, 14 ...... wafer support unit, 15 ...... cut surface,
20……傘、21……ツバ、22a〜22d……切り込み、23…… 20 ...... umbrella, 21 ...... collar, cut 22a~22d ......, 23 ......
突部、30……ウエハ、50……リアクタ、51……RFコイル、52……二重管、53……ガス流。 Projection, 30 ...... wafer, 50 ...... reactor, 51 ...... RF coil, 52 ...... double pipe, 53 ...... gas stream.

Claims (2)

    【特許請求の範囲】 [The claims]
  1. 【請求項1】多面体の壁面にウエハを保持し、壁面に沿ってガスを流すことによりエピタキシャル成長を生じさせるバレル型サセプタにおいて、サセプタ上部にツバを設けたことを特徴とするバレル型サセプタ。 1. A holding the wafer on the wall of the polyhedron, in a barrel-type susceptor causing epitaxial growth by flowing a gas along the wall surface, a barrel-type susceptor, characterized in that a flange on the susceptor top.
  2. 【請求項2】ツバの中央部に所定深さの切り込みを設けた請求項1記載のバレル型サセプタ。 2. A barrel type susceptor of claim 1, wherein having a cut of predetermined depth in the central portion of the flange.
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