JPH07176482A - エピタキシャル成長方法および装置 - Google Patents
エピタキシャル成長方法および装置Info
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- JPH07176482A JPH07176482A JP14789392A JP14789392A JPH07176482A JP H07176482 A JPH07176482 A JP H07176482A JP 14789392 A JP14789392 A JP 14789392A JP 14789392 A JP14789392 A JP 14789392A JP H07176482 A JPH07176482 A JP H07176482A
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- anisotropic material
- epitaxial growth
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- 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
- C23C16/458—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 characterised by the method used for supporting substrates in the reaction chamber
- C23C16/4581—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 characterised by the method used for supporting substrates in the reaction chamber characterised by material of construction or surface finish of the means for supporting the substrate
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B25/00—Single-crystal growth by chemical reaction of reactive gases, e.g. chemical vapour-deposition growth
- C30B25/02—Epitaxial-layer growth
- C30B25/10—Heating of the reaction chamber or the substrate
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B25/00—Single-crystal growth by chemical reaction of reactive gases, e.g. chemical vapour-deposition growth
- C30B25/02—Epitaxial-layer growth
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- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】 サセプタに熱的に異方性の材料を使用するこ
とにより、エピタキシャル成長層の均一性を向上させ
る。 【構成】 従来のエピタキシャル成長反応器内の加熱さ
れたサセプタ上に配置されたウェーハは、その半径に関
して対称に温度変化を示し、回転のみでは除去されな
い。本発明によると、熱的に異方性のサセプタの高伝導
率の表面に、ウェーハ１７を熱的に結合させることによ
って、観測された半径方向の温度変化を実質的に除去す
ることが可能であり、それによって成長したエピタキシ
ャル層の均一性が向上する。本実施例において、ウェー
ハ１７は、加熱されたサセプタブロック１２の中央部分
に位置する熱分解グラファイトからなる回転可能なサセ
プタディスク２０と、熱的に接触して配置される。
とにより、エピタキシャル成長層の均一性を向上させ
る。 【構成】 従来のエピタキシャル成長反応器内の加熱さ
れたサセプタ上に配置されたウェーハは、その半径に関
して対称に温度変化を示し、回転のみでは除去されな
い。本発明によると、熱的に異方性のサセプタの高伝導
率の表面に、ウェーハ１７を熱的に結合させることによ
って、観測された半径方向の温度変化を実質的に除去す
ることが可能であり、それによって成長したエピタキシ
ャル層の均一性が向上する。本実施例において、ウェー
ハ１７は、加熱されたサセプタブロック１２の中央部分
に位置する熱分解グラファイトからなる回転可能なサセ
プタディスク２０と、熱的に接触して配置される。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体基板上のエピタ
キシャル層の成長、特に、エピタキシャル成長層の均一
性を向上させる装置および方法に関する。
キシャル層の成長、特に、エピタキシャル成長層の均一
性を向上させる装置および方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】多重量子井戸レーザ、ホトニックアレイ
（photonic arrays）、長距離伝送レーザなどの半導体
素子の製造において、エピタキシャル成長は重要であ
る。一般的なエピタキシャル成長方法において、半導体
ウェーハは低圧反応室内に設置され、必要な温度まで加
熱される。金属有機物ガスと水素化物ガスのような反応
体ガスの混合物が、加熱されたウェーハ上に流される。
混合物は加熱されたウェーハの表面で反応し、エピタキ
シャル成長層を生成する。
（photonic arrays）、長距離伝送レーザなどの半導体
素子の製造において、エピタキシャル成長は重要であ
る。一般的なエピタキシャル成長方法において、半導体
ウェーハは低圧反応室内に設置され、必要な温度まで加
熱される。金属有機物ガスと水素化物ガスのような反応
体ガスの混合物が、加熱されたウェーハ上に流される。
混合物は加熱されたウェーハの表面で反応し、エピタキ
シャル成長層を生成する。
【０００３】従来のエピタキシャル成長方法および装置
における問題点は成長の不均一性である。半導体素子チ
ップの高収率の製造のためには、直径２および３インチ
のウェーハの全領域上における均一なエピタキシャル成
長が必要である。量子井戸レーザのような特定の臨界的
な（critical）素子の適用について、エピタキシャル層
の厚さ、組成およびドーピングの変化は、公差±２％ま
たはそれ以下に制御されることが必要である。
における問題点は成長の不均一性である。半導体素子チ
ップの高収率の製造のためには、直径２および３インチ
のウェーハの全領域上における均一なエピタキシャル成
長が必要である。量子井戸レーザのような特定の臨界的
な（critical）素子の適用について、エピタキシャル層
の厚さ、組成およびドーピングの変化は、公差±２％ま
たはそれ以下に制御されることが必要である。
【０００４】
【発明の解決しようとする課題】しかし、市販されてい
る装置による金属有機化学蒸着法（metalorganic chemi
cal vapor deposition, MOCVD）のような従来の成長方
法は、これらの要求される公差を満足しない。例えばＭ
ＯＣＶＤ法において、フィルム厚さの５％を越える大き
い偏差が、直径２インチのウェーハ上で、反応体ガスの
流れの方向およびガス流を横断する方向の両方において
観測される。
る装置による金属有機化学蒸着法（metalorganic chemi
cal vapor deposition, MOCVD）のような従来の成長方
法は、これらの要求される公差を満足しない。例えばＭ
ＯＣＶＤ法において、フィルム厚さの５％を越える大き
い偏差が、直径２インチのウェーハ上で、反応体ガスの
流れの方向およびガス流を横断する方向の両方において
観測される。
【０００５】成長の均一性を高めるために種々の技術が
採用されたが、ほとんど成功していない。例えば、流れ
方向における不均一な堆積速度は反応体化学種の消耗に
起因するという理論に従って、消耗効果を最小にするた
めに、石英バフルや傾斜サセプタの使用によってガス流
条件が変更された。しかし厚さの均一性の有意義な向上
は得られなかった。全流量、圧力、温度およびガス組成
を変化させることによる均一性向上の試みも、同様に効
果がない。
採用されたが、ほとんど成功していない。例えば、流れ
方向における不均一な堆積速度は反応体化学種の消耗に
起因するという理論に従って、消耗効果を最小にするた
めに、石英バフルや傾斜サセプタの使用によってガス流
条件が変更された。しかし厚さの均一性の有意義な向上
は得られなかった。全流量、圧力、温度およびガス組成
を変化させることによる均一性向上の試みも、同様に効
果がない。
【０００６】もう一つの方法は、成長過程において基板
の回転を行うように反応器を変更する。ウェーハを回転
させるためのガス被動システムを有する反応器は、厚さ
の均一性を増すが、それにもかかわらず５％を越える部
分的な厚さの変動を示す。従ってエピタキシャル成長層
の均一性を高める必要性が残っている。
の回転を行うように反応器を変更する。ウェーハを回転
させるためのガス被動システムを有する反応器は、厚さ
の均一性を増すが、それにもかかわらず５％を越える部
分的な厚さの変動を示す。従ってエピタキシャル成長層
の均一性を高める必要性が残っている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】従来のエピタキシャル成
長反応器内の加熱されたサセプタ上に配置されたウェー
ハは、回転のみでは除去不可能な、半径方向について対
称な温度変動を示すことが発見された。この発見に基づ
き、ウェーハを、熱的に異方性のサセプタの高熱伝導率
の表面に熱的に結合させることによって、半径方向の温
度変動を実質的に除去することが可能であり、従ってエ
ピタキシャル成長層の均一性を高めることが可能である
ことが決定された。
長反応器内の加熱されたサセプタ上に配置されたウェー
ハは、回転のみでは除去不可能な、半径方向について対
称な温度変動を示すことが発見された。この発見に基づ
き、ウェーハを、熱的に異方性のサセプタの高熱伝導率
の表面に熱的に結合させることによって、半径方向の温
度変動を実質的に除去することが可能であり、従ってエ
ピタキシャル成長層の均一性を高めることが可能である
ことが決定された。
【０００８】本実施例において、ウェーハは、加熱され
たサセプタブロックの中央部分に位置する熱分解グラフ
ァイト製の回転可能なサセプタディスクと、熱的に接触
して配置される。
たサセプタブロックの中央部分に位置する熱分解グラフ
ァイト製の回転可能なサセプタディスクと、熱的に接触
して配置される。
【０００９】
【実施例】図１および図２は、本発明による装置と方法
の変更を理解するために有用である。本質的に、従来の
ＭＯＣＶＤ反応器は、融着された石英円筒管のような外
部容器１０と、内部セル１１から成り、内部セルは、例
えばグラファイトのサセプタブロック１２を含む角形の
融着された石英管である。
の変更を理解するために有用である。本質的に、従来の
ＭＯＣＶＤ反応器は、融着された石英円筒管のような外
部容器１０と、内部セル１１から成り、内部セルは、例
えばグラファイトのサセプタブロック１２を含む角形の
融着された石英管である。
【００１０】赤外線ランプ１３の列は円筒管１０の底部
の周囲に位置し、サセプタブロック１２に埋め込まれた
熱電対（図示せず）によって制御される。有機金属およ
び水素化物反応体それぞれのための別々のガス流入ライ
ン（図示せず）が管１０の一端に設置され、流出ライン
（図示せず）がもう一端に設置される。
の周囲に位置し、サセプタブロック１２に埋め込まれた
熱電対（図示せず）によって制御される。有機金属およ
び水素化物反応体それぞれのための別々のガス流入ライ
ン（図示せず）が管１０の一端に設置され、流出ライン
（図示せず）がもう一端に設置される。
【００１１】容器１０の本来の機能は、低圧下での反応
器動作を可能にすることである。内部の角形セル１１
は、サセプタブロック１２の領域における層流場の発生
を確実にする。ランプ１３はサセプタ１２を望ましい均
一な温度に加熱し、サセプタ１２は、エピタキシャル成
長が要求されるウェーハ１７を支持し、かつ望ましく均
一に加熱する。
器動作を可能にすることである。内部の角形セル１１
は、サセプタブロック１２の領域における層流場の発生
を確実にする。ランプ１３はサセプタ１２を望ましい均
一な温度に加熱し、サセプタ１２は、エピタキシャル成
長が要求されるウェーハ１７を支持し、かつ望ましく均
一に加熱する。
【００１２】随意に、反応器には、ジャーナル・オブ・
クリスタル・グロウス（J.CrystalGrowth）、９３巻、
２０７頁（１９８８年）にＰ．Ｍ．フリリンク（P.M.Fr
ijlink）によって記述されているような、ウェーハの回
転のための手段が設置され得る。
クリスタル・グロウス（J.CrystalGrowth）、９３巻、
２０７頁（１９８８年）にＰ．Ｍ．フリリンク（P.M.Fr
ijlink）によって記述されているような、ウェーハの回
転のための手段が設置され得る。
【００１３】操作において、入念に洗浄されたウェーハ
１７がサセプタ１２上に設置され、容器１０が約２０ミ
リバールの圧力まで排気され、サセプタが５００℃から
７００℃、望ましくは約６４０℃の温度まで徐々に加熱
される。金属有機物および水素化物反応体がセル１１内
へ導入されて混合され、セル１１の上壁と側壁および加
熱されたウェーハ１７を含むサセプタ１２の上表面によ
って決定される、加熱された堆積領域へ水平方向に流さ
れる。
１７がサセプタ１２上に設置され、容器１０が約２０ミ
リバールの圧力まで排気され、サセプタが５００℃から
７００℃、望ましくは約６４０℃の温度まで徐々に加熱
される。金属有機物および水素化物反応体がセル１１内
へ導入されて混合され、セル１１の上壁と側壁および加
熱されたウェーハ１７を含むサセプタ１２の上表面によ
って決定される、加熱された堆積領域へ水平方向に流さ
れる。
【００１４】このような装置を使用したＭＯＣＶＤ法の
難点はウェーハの加熱が不均一であることである。図３
は、直径２．５インチ厚さ５ｍｍの回転しないグラファ
イトディスクを含むサセプタの、縦方向の温度分布を示
す。図示されるように、ディスクの上流の端部（Ｘ＝
１．７５）と中央（Ｘ＝３．０）の間では温度勾配が大
きい（ΔＴ＞２５℃）。ディスクの側面方向においても
高い勾配が観測される（図示せず）。
難点はウェーハの加熱が不均一であることである。図３
は、直径２．５インチ厚さ５ｍｍの回転しないグラファ
イトディスクを含むサセプタの、縦方向の温度分布を示
す。図示されるように、ディスクの上流の端部（Ｘ＝
１．７５）と中央（Ｘ＝３．０）の間では温度勾配が大
きい（ΔＴ＞２５℃）。ディスクの側面方向においても
高い勾配が観測される（図示せず）。
【００１５】グラファイトディスクの回転は、この不均
一性を除去しない。図４は、上記と同じサセプタにおい
てグラファイトディスクが１１５ｒｐｍで回転する場合
の、縦方向の温度分布を示す。回転によってディスクの
中心から等半径に位置する点間の違いは減少されるが、
回転しない場合と比較して温度均一性の向上は認められ
ない。
一性を除去しない。図４は、上記と同じサセプタにおい
てグラファイトディスクが１１５ｒｐｍで回転する場合
の、縦方向の温度分布を示す。回転によってディスクの
中心から等半径に位置する点間の違いは減少されるが、
回転しない場合と比較して温度均一性の向上は認められ
ない。
【００１６】エピタキシャル成長のための従来の装置と
方法は、ウェーハの主表面を、熱的に異方性のサセプタ
ディスクの高熱伝導率表面に熱的に結合させることによ
って変更され得る。図５および図６はそれぞれ、熱分解
グラファイトや熱分解窒化ホウ素のような熱的に異方性
の材料からなる回転可能なディスク２０が主サセプタブ
ロック１２上に配置され、ウェーハがディスクと熱的に
接触するように配置された本実施例の装置の断面図およ
び上面図である。
方法は、ウェーハの主表面を、熱的に異方性のサセプタ
ディスクの高熱伝導率表面に熱的に結合させることによ
って変更され得る。図５および図６はそれぞれ、熱分解
グラファイトや熱分解窒化ホウ素のような熱的に異方性
の材料からなる回転可能なディスク２０が主サセプタブ
ロック１２上に配置され、ウェーハがディスクと熱的に
接触するように配置された本実施例の装置の断面図およ
び上面図である。
【００１７】主サセプタブロック１２には通常のグラフ
ァイトが使用可能である。サセプタブロックの表面、露
出しているディスク表面、および露出しているウェーハ
表面が全て同一平面を成すように、ディスク２０とサセ
プタブロック１２にはそれぞれ凹部２０Ａと１２Ａが設
置されることが望ましい。
ァイトが使用可能である。サセプタブロックの表面、露
出しているディスク表面、および露出しているウェーハ
表面が全て同一平面を成すように、ディスク２０とサセ
プタブロック１２にはそれぞれ凹部２０Ａと１２Ａが設
置されることが望ましい。
【００１８】好都合に、上述のフリリンクの論文に記述
されているようなガス流入手段（図示せず）が、サセプ
タディスクを回転させるために供給される。ディスク２
０は直径６６ｍｍ、厚さ５ｍｍである。
されているようなガス流入手段（図示せず）が、サセプ
タディスクを回転させるために供給される。ディスク２
０は直径６６ｍｍ、厚さ５ｍｍである。
【００１９】望ましい異方性の材料である熱分解グラフ
ァイトは、ユニオン・カーバイド・コーポレーション
（Union Carbide Corporation）から市販されている。
熱的な特性が本質的に等方性である通常のグラファイト
と比較すると、熱分解グラファイトは高熱伝導率平面内
において、従来のサセプタに使用される通常のＡＴＪグ
レードのグラファイトの３倍の熱伝導率を有する。
ァイトは、ユニオン・カーバイド・コーポレーション
（Union Carbide Corporation）から市販されている。
熱的な特性が本質的に等方性である通常のグラファイト
と比較すると、熱分解グラファイトは高熱伝導率平面内
において、従来のサセプタに使用される通常のＡＴＪグ
レードのグラファイトの３倍の熱伝導率を有する。
【００２０】さらに、高熱伝導率平面を横断する方向に
おいて、熱分解グラファイトは２００倍小さい熱伝導率
を有する。高い表面伝導率と低い横断方向伝導率の組み
合わせによって、高度の温度均一性を有するディスクが
生成される。従ってディスクに熱的に接触しているウェ
ーハにおいて、温度均一性が向上する。
おいて、熱分解グラファイトは２００倍小さい熱伝導率
を有する。高い表面伝導率と低い横断方向伝導率の組み
合わせによって、高度の温度均一性を有するディスクが
生成される。従ってディスクに熱的に接触しているウェ
ーハにおいて、温度均一性が向上する。
【００２１】図７に示されるように、熱分解グラファイ
トディスクの温度均一性は、通常のグラファイトディス
クのそれより優れており、熱分解グラファイトディスク
は、ディスクの全領域において±２℃以内まで均一な温
度分布を有する。
トディスクの温度均一性は、通常のグラファイトディス
クのそれより優れており、熱分解グラファイトディスク
は、ディスクの全領域において±２℃以内まで均一な温
度分布を有する。
【００２２】図８および９は、ウェーハを異方性サセプ
タディスクの高熱伝導率表面に結合する装置の、他の実
施例である。図８において、ディスクがウェーハに隣接
し、かつ限られた周囲部分においてのみウェーハ１７に
接するように、異方性サセプタディスク２０に凹部２０
ｂが設置される。凹部の深さは約１ミリメートルである
ことが望ましい。ここで異方性サセプタディスクは放熱
により、熱的にウェーハに結合される。
タディスクの高熱伝導率表面に結合する装置の、他の実
施例である。図８において、ディスクがウェーハに隣接
し、かつ限られた周囲部分においてのみウェーハ１７に
接するように、異方性サセプタディスク２０に凹部２０
ｂが設置される。凹部の深さは約１ミリメートルである
ことが望ましい。ここで異方性サセプタディスクは放熱
により、熱的にウェーハに結合される。
【００２３】図９において、異方性サセプタディスク２
０はウェーハ１７と主サセプタブロックの両方と隣接し
ているが、ディスク２０がウェーハ１７およびブロック
１２と限られた領域においてのみ接するように、凹部２
０ｂおよび２０ｃが設置される。このように異方性サセ
プタディスクは放熱により、熱的に主サセプタブロック
およびウェーハに結合される。
０はウェーハ１７と主サセプタブロックの両方と隣接し
ているが、ディスク２０がウェーハ１７およびブロック
１２と限られた領域においてのみ接するように、凹部２
０ｂおよび２０ｃが設置される。このように異方性サセ
プタディスクは放熱により、熱的に主サセプタブロック
およびウェーハに結合される。
【００２４】図１０の実施例は、熱的に異方性の材料か
らなる第二の物体３０が、サセプタブロック１２と熱的
に接触するようにディスク２０の周囲に配置されている
ことを除いて、図５および６の例と同様である。物体３
０は、厚さが１２ミルであり、ディスク２０の周囲より
横方向へ１インチまたはそれ以上延長されていることが
望ましい。
らなる第二の物体３０が、サセプタブロック１２と熱的
に接触するようにディスク２０の周囲に配置されている
ことを除いて、図５および６の例と同様である。物体３
０は、厚さが１２ミルであり、ディスク２０の周囲より
横方向へ１インチまたはそれ以上延長されていることが
望ましい。
【００２５】この実施例の利点は、ディスク２０がウェ
ーハ上のより均一な温度分布を提供するのみならず、物
体３０がウェーハより上流の表面上のより均一な温度分
布を提供し、図７に示されるようなディスク周囲におけ
る急な温度勾配を軽減することである。従って物体３０
は、熱によって引き起こされるガス流または反応速度に
起因するエピタキシャル成長の不均一性を軽減する。
ーハ上のより均一な温度分布を提供するのみならず、物
体３０がウェーハより上流の表面上のより均一な温度分
布を提供し、図７に示されるようなディスク周囲におけ
る急な温度勾配を軽減することである。従って物体３０
は、熱によって引き起こされるガス流または反応速度に
起因するエピタキシャル成長の不均一性を軽減する。
【００２６】減圧室、室内にあるウェーハを加熱する手
段、およびウェーハ上にエピタキシャル成長を起こすた
めに加熱されたウェーハ上に反応体ガスを流す手段から
なる型のエピタキシャル成長反応器を、改良することが
できる。改良は、比較的高い熱伝導率の表面を有する熱
的に異方性の材料の物体を、ウェーハの主表面に熱的に
結合させる点である。
段、およびウェーハ上にエピタキシャル成長を起こすた
めに加熱されたウェーハ上に反応体ガスを流す手段から
なる型のエピタキシャル成長反応器を、改良することが
できる。改良は、比較的高い熱伝導率の表面を有する熱
的に異方性の材料の物体を、ウェーハの主表面に熱的に
結合させる点である。
【００２７】物体は表面の横断方向において、比較的低
い熱伝導率を有する。望ましい異方性材料は熱分解グラ
ファイトであり、熱結合は熱的接触または放熱によって
もたらされる。望ましい実施例において、物体は回転可
能なディスクである。
い熱伝導率を有する。望ましい異方性材料は熱分解グラ
ファイトであり、熱結合は熱的接触または放熱によって
もたらされる。望ましい実施例において、物体は回転可
能なディスクである。
【００２８】減圧雰囲気下でウェーハを加熱し、加熱さ
れたウェーハ上に反応体ガスを流すステップから成るエ
ピタキシャル成長方法も改良可能である。改良はウェー
ハの主表面を熱的に異方性の材料製の物体の高い熱伝導
率の表面に熱的に結合させることによってウェーハを加
熱する点である。熱的な結合は直接的な熱的接触または
放熱によって行われる。望ましい異方性材料は熱分解グ
ラファイトである。
れたウェーハ上に反応体ガスを流すステップから成るエ
ピタキシャル成長方法も改良可能である。改良はウェー
ハの主表面を熱的に異方性の材料製の物体の高い熱伝導
率の表面に熱的に結合させることによってウェーハを加
熱する点である。熱的な結合は直接的な熱的接触または
放熱によって行われる。望ましい異方性材料は熱分解グ
ラファイトである。
【００２９】本発明は金属有機化学蒸着に関して記述し
たが、同様に、均一な堆積のためにウェーハを均一に加
熱することが要求されるいかなるエピタキシャル成長方
法にも、応用が可能である。
たが、同様に、均一な堆積のためにウェーハを均一に加
熱することが要求されるいかなるエピタキシャル成長方
法にも、応用が可能である。
【００３０】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
高い熱伝導率の表面と、表面の横断方向において比較的
低い熱伝導率を有する熱的に異方性の材料からなるサセ
プタの表面に、ウェーハを熱的に結合させることによっ
て、ウェーハの温度分布を均一化することが可能であ
り、従ってエピタキシャル成長層の均一性を向上させる
ことが可能である。
高い熱伝導率の表面と、表面の横断方向において比較的
低い熱伝導率を有する熱的に異方性の材料からなるサセ
プタの表面に、ウェーハを熱的に結合させることによっ
て、ウェーハの温度分布を均一化することが可能であ
り、従ってエピタキシャル成長層の均一性を向上させる
ことが可能である。
【図１】従来のＭＯＣＶＤ反応器の概略を示す断面図で
ある。
ある。
【図２】図１の従来の反応器の概略を示す下視図であ
る。
る。
【図３】主サセプタブロック上に配置された、静止した
グラファイトディスク上の種々の点における温度を示す
グラフである。
グラファイトディスク上の種々の点における温度を示す
グラフである。
【図４】回転しているグラファイトディスク上の種々の
点における温度を示すグラフである。
点における温度を示すグラフである。
【図５】変更されたサセプタの概略を示す断面図であ
る。
る。
【図６】図５のサセプタの上視図である。
【図７】回転する熱分解グラファイトディスクを有する
サセプタと、回転する通常のグラファイトディスクを有
するサセプタの、温度均一性を比較したグラフである。
サセプタと、回転する通常のグラファイトディスクを有
するサセプタの、温度均一性を比較したグラフである。
【図８】第二の変更例のサセプタを示す断面図である。
【図９】第三の変更例のサセプタを示す断面図である。
【図１０】第四の変更例のサセプタを示す断面図であ
る。
る。
１０ 外部容器 １１ 内部セル １２ サセプタブロック １２Ａ サセプタブロック凹部 １３ 赤外ランプ １７ ウェーハ ２０ ディスク ２０Ａ ディスク凹部 ２０ｂ ディスク凹部 ２０ｃ ディスク凹部 ３０ 第二の物体
Claims (13)
- 【請求項１】 反応室と、反応室内のウェーハを加熱す
るための手段と、ウェーハ上にエピタキシャル成長をも
たらすための前記ウェーハ上に反応体ガスを流す手段か
らなるエピタキシャル成長装置において、 表面上は比較的高い熱伝導率を有し、表面の横断方向に
おいて比較的低い熱伝導率を有する熱的に異方性の材料
の物体を含み、前記高熱伝導率表面を有する物体が、前
記ウェーハの主表面に熱的に結合されることを特徴とす
るエピタキシャル成長装置。 - 【請求項２】 前記反応室が減圧室であり、前記ウェー
ハの加熱手段がサセプタブロックを加熱する手段を含
み、前記ガスを流す手段が金属有機物ガスと水素化物反
応体ガスの混合物を流す手段を含むことを特徴とする、
請求項１記載の装置。 - 【請求項３】 前記熱的に異方性の材料が熱分解グラフ
ァイトであることを特徴とする、請求項１記載の装置。 - 【請求項４】 前記熱的に異方性の材料の物体が、前記
ウェーハに熱的に接触するように配置されることを特徴
とする、請求項１記載の装置。 - 【請求項５】 前記熱的に異方性の材料の物体が、前記
ウェーハに放熱によって熱的に結合するように配置され
ることを特徴とする、請求項１記載の装置。 - 【請求項６】 前記熱的に異方性の材料の物体が、前記
サセプタと熱的に接触して配置されることを特徴とする
請求項２記載の装置。 - 【請求項７】 前記異方性の材料の物体が、前記サセプ
タに放熱によって熱的に結合するために配置されること
を特徴とする、請求項２記載の装置。 - 【請求項８】 前記異方性の材料の物体が回転可能であ
ることを特徴とする、請求項１記載の装置。 - 【請求項９】 熱的に異方性の材料の第二の物体が前記
サセプタブロックと熱的に接触して配置され、反応体ガ
ス流に関して前記第一の物体の上流の領域において均一
な表面温度を提供するために、前記第二の物体が前記第
一の物体の端部の周囲に延長されることを特徴とする、
請求項２記載の装置。 - 【請求項１０】 ウェーハを加熱するステップと、加熱
されたウェーハ上に反応体ガスを流すステップからなる
エピタキシャル成長をもたらす方法において、 前記ウェーハを、表面を横切る方向において比較的低い
熱伝導率を有する熱的に異方性の材料の物体の比較的高
い熱伝導率を有する表面に熱的に結合することによっ
て、前記ウェーハが加熱されることを特徴とするエピタ
キシャル成長方法。 - 【請求項１１】 前記ウェーハの加熱が、前記表面との
熱的接触によってもたらされることを特徴とする、請求
項１０の方法。 - 【請求項１２】 前記ウェーハの加熱が、前記表面から
の放熱によってもたらされることを特徴とする、請求項
１０の方法。 - 【請求項１３】 前記熱的に異方性の材料が熱分解グラ
ファイトであることを特徴とする、請求項１０記載の方
法。
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|---|---|---|---|
| US70895991A | 1991-05-31 | 1991-05-31 | |
| US708959 | 1991-05-31 |
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|---|---|
| JPH07176482A true JPH07176482A (ja) | 1995-07-14 |
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| JP14789392A Pending JPH07176482A (ja) | 1991-05-31 | 1992-05-15 | エピタキシャル成長方法および装置 |
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| JP (1) | JPH07176482A (ja) |
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- 1992-05-20 EP EP92304604A patent/EP0519608A1/en not_active Withdrawn
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|---|---|
| EP0519608A1 (en) | 1992-12-23 |
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