JPS5834035A - 気相成長方法 - Google Patents

気相成長方法

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JPS5834035A
JPS5834035A JP56124515A JP12451581A JPS5834035A JP S5834035 A JPS5834035 A JP S5834035A JP 56124515 A JP56124515 A JP 56124515A JP 12451581 A JP12451581 A JP 12451581A JP S5834035 A JPS5834035 A JP S5834035A
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Yuji Furumura
雄二 古村
Takeshi Nishizawa
西沢 武志
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Fujitsu Ltd
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING 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
    • C23CCOATING 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
    • C23C16/00Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44Chemical 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
    • C23C16/455Chemical 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 introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
    • C23C16/45563Gas nozzles
    • C23C16/4558Perforated rings
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C30CRYSTAL GROWTH
    • C30BSINGLE-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
    • C30B25/00Single-crystal growth by chemical reaction of reactive gases, e.g. chemical vapour-deposition growth
    • C30B25/02Epitaxial-layer growth
    • C30B25/14Feed and outlet means for the gases; Modifying the flow of the reactive gases
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は気相成長方法、特に複数の基板上に均一な品質
の成長膜がえられる気相成長方法に関する。
周知のように、半導体装置は半導体基板上に種々の被膜
を成長させてあり、例えば単結晶シリコンをエビタ中シ
ャル戒長させたり、又既に素子が作成された基板画に絶
縁膜あるいは単結晶シリコンな成長させている。かよう
な成長膜は半導体装置の特性に重要な影響を与えるため
、これらの気相成長方法および装置が種々検討されてき
たが、その最も良く知られている気相成長方法として、
横型反応管を用い、管外より加熱し、管内に反応管の長
手方向に垂直に多数の基板を並べ、反応管の一方から反
応ガスを流入させて成長させる方法がある。
このような気相成長方法を行なう装置の一例を第1図に
示してあり、本例はカーボン製の円板サセプタの両側に
半導体基板を保持させたもので、1は石英反応管、2は
加熱用高周波コイル、3は半導体基板1.4はサセプタ
で、反応ガスは反応管一端にあるガス流入口5から流入
し、他端のガス流出口6から流出させる構造である。こ
の装置を用いて、例えば基板上に単結晶シリコンをエビ
タ午シャル成長しようとすれば、例えばジクロールシラ
ン(Si&cυを反応ガスとし、水素(H2)をキャリ
ヤガスとして、又Nl1層に成長する場合にはさらに不
純物ガスとしてフォスフイン(PL)を使用して、これ
らのガスを混合してガス流入口6より流入し、半導体基
板3上にN型si層を成長させる。反応管内を常圧にし
て、自然流出させる場合もあるが、減圧気相成長法とし
て、流出口6より強制的に排気し、管内を10Thrr
前後にする場合もあり、その場合は排気装置(図示せず
)が流出口6に直結される。ところが、多数のサセプタ
4に惨歇の半導体基板3を保持させて、N型si層を成
長させると、何れの場合もその膜厚および不純物濃度が
均一とならない欠点がある。
第2図は、横軸を第1図の反応管lの横方向長さとし、
縦軸は反応管の加熱温度(℃およびエピタキシャル成長
膜の膜厚(t)として前記Tおよびtと反応管の横方向
位置との関係を示す図表である。
図のように、反応管の温度(−)を均一にすると、膜厚
(t、)はガス流入口側が厚くなって、ガス流出口側が
うすくなる。そのため、反応管の温度(Tb)に差を与
えて、ガス流入口側を低くすれば、膜厚(tb’+を均
一とすることができる。しかし、不純物の含有量をあら
れす比抵抗(ス)は第3図に示す反応管の横方向位置・
と比抵抗との関係図表から明らかなように、反応管の温
度(−が均一な場合の比抵抗(91)より、温度差を与
えた反応管温度(Tb)の場合の比抵抗(Tb)が一層
その差がひどくなる。これは温度が低くなれば不純物が
エピタキシャル層に付着した後、再び蒸発するという現
象が少なくなるためと、ガス流入口側の方が当然不純物
濃度が高いための2つの原因が重な9合うためと考えら
れる。
したがりて、エピタキシャル成長膜の膜厚を均一にして
も、その成長膜の比抵抗、即ち不純物濃度は均一とはな
らず、むしろ不均一化を助長する傾向にあり、それでは
横型反応管を用いた気相成長方法において、多量生産に
すれば一層膜厚又は不純物濃度のバラツキを増大するこ
とになる。本発明はこのような問題点を解決し、均質な
成長膜が量産化される気相成長方法を提案するもので、
その特徴は反応管の一端部から反応ガスおよび不純物ガ
スを伴ったキャリヤガスを流入し、他端部から排出させ
ると共に、反応管の他端部側からも不純物ガスを流入し
て、均質な成長膜を形成する気相成長方法で、以下実施
例により詳細に説明する。
第4図は本発明にかNる気相成長方法を行なう成長装置
の概略断面図で、第1図に示した成長装置に加えて、ガ
ス逆流人ロアを設けたものでちゃ、ガス逆流人口10は
内径8IIJ程度の細管で、直径200關の石英管に比
べて充分に小さい。サセプタ4は直径120■、厚さ1
0mのカーボン円板で、表面はシリコンカーバイドで被
覆されており、そのサセプタの両面に半導体基板3を保
持している。サセププタは約50wm間隔に設けられて
、約30〜40個の4インチ径の半導体基板面に成長膜
を形成することができる。管外の高周波コイ、FL/2
によりサセプタ4が加熱されて、半導体基板3の温度は
、平均W■℃となるが、ガス流入口5側がガス流出口6
側より約30℃低くなった温度勾配が形成されている。
今、このような成長装置を用いて% N21Siエピタ
キシヤル層を成長するために、ガス流入口5何より反応
ガスとしてジクロールシラン(St )&00を3を分
、反応ガス中の不純物ガスとしてフォスフイン(PHs
 )をlOF、P、M含ませた水素ガスを251、それ
らの午ヤリャガスとし【水素ガスを1002分の3つを
混合して流入させる。一方、ガス逆流人ロアよりPH3
を同じ<10P、RM含ませた水素ガスを50r6流入
させ、ガス流出口6側から真空吸引して、管内を10 
Torr程度の減圧にする。そうセ すると、第5図に示すよう(こ均一な膜厚(tc)第6
図に示すような均一な比抵抗(9c)をもった成長膜を
得ることができた。第5図においてTcは反応管の温度
を示し、第6図においてNcは燐濃度を示しているが、
この実施例のように吸引側から反応ガス中に含ませる不
純物ガスを逆流入させると、一部がガス上流に逆浸透し
て、従来は減少していた不純物量を補充する逆拡散流効
果があられれることが判明した。第7図はガスの流れを
示すモデル図で、ガス流入口5からのガスは大きな流速
で中央を流れるが、反応管壁では流速が0に近い薄層が
形成されるためその管壁に沿って逆流入ロアより逆流人
ガスの一部が上流に逆拡散するものと考えられ、他の実
験よりこの逆拡散流効果は反応管内の圧力や反応管の太
さにより多少の差があるものの、ある一定の効率で得ら
れることも確められた。
又、第**はガス逆流入口から直接不純物ガスが流出す
ることを防ぐカバー管8を設けた2重管構造で、このよ
うにすれば不純物ガスの逆流人が更に均一化される。本
発明では逆流入口は前記の1個だけでなく多数設けても
、又第8図に示す構造としてもよい。
以上の実施側から明白なように、本発明はこの逆拡散法
効果を利用して、均一な膜厚の成長膜を形式すると同時
に、その成長膜に含まれる不純物漉度をも均一にする気
相成長方法で、積層反応管を用いた気相成長法の量産性
を高めると共に、半導体装置の品質向上にも役立つ極め
て有効なものである。
崗、本発明はサセプタの使用有無に関係なく適用するこ
とがで糠、且つエピタキシャル層のみならず、NIlあ
るいはPal不純物をドープするリン珪酸ガラス(PS
G)膜やボロン珪酸ガラス(BCG)膜などの珪酸ガラ
ス膜、多結晶シリコンなどに適用して効果のあることは
いうまでもない。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の気相成長装置の断面図、第2図はその反
応管の横方向位置と加熱温度および成長膜の膜厚との関
係図表、第3wiは同じく反応管の横方向位置と比抵抗
との関係図表で、第4図は本発明にかかる気相成長装置
の断爾図、第5図はその反応管の横方向位置と加熱温度
および成長膜の膜厚との関係図表、第6図は同じく反応
管の横方向位置と比抵抗および燐濃度との関係図表 第
7図は本発明によるガスの流れを示すモデル図、第8図
はさらに改善されたガス逆流人法を示す図である。 図中、1は石英管、2は高周波コイル、3は半導体基板
、4はサセプタ、5はガス流入口、6はガス流出口、7
はガス逆流入口を示す。 第1rM 第3図 第4図 000(100000(1000(1 第6図 第8図 手続補正書(自発) 特許庁長官殿 1、事件の表示 昭和を乙年持許願第1パクム虻号 3 補正をする者 事f+との関係     特許出願人 住所 神奈川県用崎市中原区1−II・IB中10X5
番地(522)名称富士通株式会社 4 代  理  人     住所 J−奈用県用崎市
中原区1−/l・1TITIJ1015番地Δ士通株式
会社内 不d明細薔の特許請求の範囲の欄を次の通り補正する。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 反応管内に複数の基板が該反応管の長手方向に垂直に並
    置される横掘反応管を用いた気相成長方法において、該
    反応管の一端部から反応ガスおよび不義物ガスを伴なっ
    た中ヤリャガスを流入し、他端部から排出されると共に
    、該反応管の該他端部側からも不義物ガスを流入するこ
    とを特徴とする気相成長方法。
JP56124515A 1981-08-08 1981-08-08 気相成長方法 Expired JPS5927611B2 (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP56124515A JPS5927611B2 (ja) 1981-08-08 1981-08-08 気相成長方法
US06/405,082 US4510177A (en) 1981-08-08 1982-08-04 Method and apparatus for vapor phase deposition
DE8282304170T DE3263897D1 (en) 1981-08-08 1982-08-06 Vapor phase deposition of semiconductor material
EP82304170A EP0072226B1 (en) 1981-08-08 1982-08-06 Vapor phase deposition of semiconductor material

Applications Claiming Priority (1)

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JPS5834035A true JPS5834035A (ja) 1983-02-28
JPS5927611B2 JPS5927611B2 (ja) 1984-07-06

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ID=14887385

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JPS5927611B2 (ja) 1984-07-06
DE3263897D1 (en) 1985-07-04
EP0072226A1 (en) 1983-02-16
US4510177A (en) 1985-04-09
EP0072226B1 (en) 1985-05-29

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