JPS5875830A - 減圧ホツトウオ−ルｃｖｄ法 - Google Patents
減圧ホツトウオ−ルｃｖｄ法Info
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- JPS5875830A JPS5875830A JP17298781A JP17298781A JPS5875830A JP S5875830 A JPS5875830 A JP S5875830A JP 17298781 A JP17298781 A JP 17298781A JP 17298781 A JP17298781 A JP 17298781A JP S5875830 A JPS5875830 A JP S5875830A
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- substrate
- pressure
- reaction tube
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- 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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- 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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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は減圧ホットウォールＣＶＤ法に関するもので、
主としてシリコン・エピタキシを対象とするものである
。
主としてシリコン・エピタキシを対象とするものである
。
減圧ホットウォール・シリコン・エピタキシは安価な拡
散炉（電気炉）を使用し、減圧によるソースガスの気相
熱分解抑制と拡散係数の増大とを利用し、大面積のシリ
コン基板を多量に処理することを目的としている。しか
し実際には技術的に種々の問題点かあ９実用化が遅れて
いた。例えば真空装置が膨大化すること、結晶が白濁化
しやすいことなどである。
散炉（電気炉）を使用し、減圧によるソースガスの気相
熱分解抑制と拡散係数の増大とを利用し、大面積のシリ
コン基板を多量に処理することを目的としている。しか
し実際には技術的に種々の問題点かあ９実用化が遅れて
いた。例えば真空装置が膨大化すること、結晶が白濁化
しやすいことなどである。
本発明は上記従来の問題点を解消するためになされたも
ので、減圧ホットウォールＣＶＤ特にシリコン・エピタ
キシにおいて、エピタキシアル反応以前に白濁・汚染さ
れる基板表面を保護し、良質のエピタキシアル薄膜を製
造することを目的としている。
ので、減圧ホットウォールＣＶＤ特にシリコン・エピタ
キシにおいて、エピタキシアル反応以前に白濁・汚染さ
れる基板表面を保護し、良質のエピタキシアル薄膜を製
造することを目的としている。
結晶の白濁化について本願の発明者が追究したところ、
基板を反応管の高温部にセットするとエピタキシアル反
応以前に基板鏡面が失われ、従ってエピタキシアル薄膜
が白濁することがわかった。
基板を反応管の高温部にセットするとエピタキシアル反
応以前に基板鏡面が失われ、従ってエピタキシアル薄膜
が白濁することがわかった。
さらに解明の結果、これは排出系配管に堆積した反応生
成物の低温凝縮物から発する不純ガスが逆拡散して基板
表面を汚染することが一因であることがわかった。逆拡
散防止については、いろいろな手段があり、高流量法、
細径による高流速法などの方法がある。一般に逆拡散濃
度は、レイノルズ数Ｒｅとシーミツト数Ｓｃの積Ｒ，ｅ
・８ｃによって定まるとされている。但し Ｒｅ ＝
ｄｕρ／μ、 Ｓｃ＝μ／ρＤで、ｄは管直径、Ｕは流
速、Ｐは密度、μは粘性係数、Ｄは拡散係数である。従
って、流速に依存するが圧力にはほとんど依存しないこ
とになる。
成物の低温凝縮物から発する不純ガスが逆拡散して基板
表面を汚染することが一因であることがわかった。逆拡
散防止については、いろいろな手段があり、高流量法、
細径による高流速法などの方法がある。一般に逆拡散濃
度は、レイノルズ数Ｒｅとシーミツト数Ｓｃの積Ｒ，ｅ
・８ｃによって定まるとされている。但し Ｒｅ ＝
ｄｕρ／μ、 Ｓｃ＝μ／ρＤで、ｄは管直径、Ｕは流
速、Ｐは密度、μは粘性係数、Ｄは拡散係数である。従
って、流速に依存するが圧力にはほとんど依存しないこ
とになる。
しかし本願の発明者の実験によれば、反応管内圧力を高
くすれば基板の白濁化が防止できることがわかった。
くすれば基板の白濁化が防止できることがわかった。
エピタキシアル反応工程以前に、シリコン基板が白濁化
する現象につき、発明者がＮ２流量、圧力を実験パラメ
ーターに１０００℃（高温部）におかれた基板の表面を
観察した。すなわち １）Ｎ２ガスを流通させずメカニ
カルブースターとロータリーポンプにより反応管内を１
０−’ Ｔｏｒｒの高真空にした場合、２） Ｎ２ ＝
２ｔ／ｍｉｎの流量でメカニカル・ブースターとロー
タリーポンプで排気し圧力が０、 Ｉ Ｔｏｒｒのとき
、６） ）（２＝ ２ ｔＡｎｉｎの流量でロータリー
ポンプのみで排気し圧力が６ Ｔｏｒｒのとき、４ ）
Ｎ２ ＝ ２ Ｌ／ｍｉｎの流量でロータリーポンプ
で排気するとともにコンダクタンス変化方式の圧力調節
弁で系の圧力を６０ Ｔｏｒｒにしたとき、について表
面状態を観察したところ上記４）のみが良好状態であり
、流量一定の下では圧力が高い方が良いことが判った。
する現象につき、発明者がＮ２流量、圧力を実験パラメ
ーターに１０００℃（高温部）におかれた基板の表面を
観察した。すなわち １）Ｎ２ガスを流通させずメカニ
カルブースターとロータリーポンプにより反応管内を１
０−’ Ｔｏｒｒの高真空にした場合、２） Ｎ２ ＝
２ｔ／ｍｉｎの流量でメカニカル・ブースターとロー
タリーポンプで排気し圧力が０、 Ｉ Ｔｏｒｒのとき
、６） ）（２＝ ２ ｔＡｎｉｎの流量でロータリー
ポンプのみで排気し圧力が６ Ｔｏｒｒのとき、４ ）
Ｎ２ ＝ ２ Ｌ／ｍｉｎの流量でロータリーポンプ
で排気するとともにコンダクタンス変化方式の圧力調節
弁で系の圧力を６０ Ｔｏｒｒにしたとき、について表
面状態を観察したところ上記４）のみが良好状態であり
、流量一定の下では圧力が高い方が良いことが判った。
また流量を増せば限界圧力が下がり３０ ｔ／ｍｉｎの
Ｎ２流量では３０ Ｔｏｒｒであった。操作圧力を上昇
させればそれだけ有効であるが、圧力範囲をあまり高く
とると圧力調節弁の自由度がなくなるは・か、常圧近辺
まで圧力を上げると、外圧を利用した真空シールが不完
全となり内圧が変動したとき真空が破壊しＮ２が洩れる
場合もあり最大圧力６００ Ｔｏｒｒ近辺が圧力調整可
能で安全な限界である。
Ｎ２流量では３０ Ｔｏｒｒであった。操作圧力を上昇
させればそれだけ有効であるが、圧力範囲をあまり高く
とると圧力調節弁の自由度がなくなるは・か、常圧近辺
まで圧力を上げると、外圧を利用した真空シールが不完
全となり内圧が変動したとき真空が破壊しＮ２が洩れる
場合もあり最大圧力６００ Ｔｏｒｒ近辺が圧力調整可
能で安全な限界である。
末法の適用すなわち基板が高温部にあるときの圧力を反
応工程□時の圧力より高く保つことにより、エピタキシ
アル反応時のガス流量とその前工程たとえば酸化膜除去
のための基板Ｎ２アニール工程のＮ２ガス流量を同じに
とることができるので、ガス流量変化によるエピタキシ
アル反応管内の温度変化が発生することなく十分定常的
゛な状態でエピタキシアル反応が可能となる。また、本
発明の目的とする基板の白濁化が防止でき良質のエピタ
キシアル薄膜が得られる。
応工程□時の圧力より高く保つことにより、エピタキシ
アル反応時のガス流量とその前工程たとえば酸化膜除去
のための基板Ｎ２アニール工程のＮ２ガス流量を同じに
とることができるので、ガス流量変化によるエピタキシ
アル反応管内の温度変化が発生することなく十分定常的
゛な状態でエピタキシアル反応が可能となる。また、本
発明の目的とする基板の白濁化が防止でき良質のエピタ
キシアル薄膜が得られる。
以下、本発明を実施例によって詳細に説明する。
第１図は本発明の方法を実施するための装置の構成説明
図である。
図である。
３ゾーンの電気炉１の中に石英製反応管２がセントされ
ている。４インチシリコン基板３を５０枚搭載した治具
４は最初ガス供給配管９，１０よりＮ２ガスを流しなが
ら開放された治具収納管５に設置される。つぎにＮ２ガ
ス流通をとめ、ロータリーポンプ１４．一段メカニカル
ブースターポンプ（ルーツポンプ）１５．二段メカニカ
ルブースターポンプ（ルーツポンプ）１６を順次稼動さ
せてＨ，２置換のために高真空に排気する。つぎに１４
□−５ｔ／ｍｉｎの流量の下で自動圧力調節弁１３を稼
動させロータリーポンプ１４のみで排気し系の圧力を５
０ Ｔｏｒｒに保持する。この状態で管７に姦填された
マグネット式ボートローダ−６により治具４を反応管内
をスライドさせながら高温部の電気炉内部へと送る。高
温部に基板がセットされたのち同様の流量、排気状態で
基板表面のＮ２アニールを実施する。
ている。４インチシリコン基板３を５０枚搭載した治具
４は最初ガス供給配管９，１０よりＮ２ガスを流しなが
ら開放された治具収納管５に設置される。つぎにＮ２ガ
ス流通をとめ、ロータリーポンプ１４．一段メカニカル
ブースターポンプ（ルーツポンプ）１５．二段メカニカ
ルブースターポンプ（ルーツポンプ）１６を順次稼動さ
せてＨ，２置換のために高真空に排気する。つぎに１４
□−５ｔ／ｍｉｎの流量の下で自動圧力調節弁１３を稼
動させロータリーポンプ１４のみで排気し系の圧力を５
０ Ｔｏｒｒに保持する。この状態で管７に姦填された
マグネット式ボートローダ−６により治具４を反応管内
をスライドさせながら高温部の電気炉内部へと送る。高
温部に基板がセットされたのち同様の流量、排気状態で
基板表面のＮ２アニールを実施する。
つぎにメカニカルブースターポンプ１５．１（Ｓを稼動
させるとともにＮ２ ＝ ２ｔ／ｒｎｉｎ ｒ ５ｉＨ
２Ｃｔ２＝＝ ３Ａ７ｆｎｉｎ 。
させるとともにＮ２ ＝ ２ｔ／ｒｎｉｎ ｒ ５ｉＨ
２Ｃｔ２＝＝ ３Ａ７ｆｎｉｎ 。
ＰＨ３＝ ０．１ ｔ／ｍｉｎをガス供給配管？より送
るとともに、反応管後尾配管１８を通して多孔多管式ノ
ズル１９より補給用ＰＨ３＝ ０．１ ｔ／ｍｉｎを送
りエピタキシアル反応を行なった。反応圧力（エピタキ
シアル部分の゛圧力）は０．５ Ｔｏｒｒ ＊、温度１
０００℃でガス流れ方向に温度勾配がつけである。
るとともに、反応管後尾配管１８を通して多孔多管式ノ
ズル１９より補給用ＰＨ３＝ ０．１ ｔ／ｍｉｎを送
りエピタキシアル反応を行なった。反応圧力（エピタキ
シアル部分の゛圧力）は０．５ Ｔｏｒｒ ＊、温度１
０００℃でガス流れ方向に温度勾配がつけである。
反応終了後ロータリーポンプ１４９みな稼動しＮ２ ＝
５ ｔ／１ｎｉｎの流量の下で自動圧力調節弁１３で
反応管内圧力を５０ Ｔｏｒｒに保持し、ポートローダ
−６と治具４との連結、引戻しを行ないエピタキシアル
基板３を搭載した治具４をマグネット８により治具収納
管５まで戻す。高温の基板が冷却したならＮ２流通を止
めブースターポンプを再稼動させて高真空にしたのち、
Ｎ２を送って系内を常圧に復帰させ基板を系外に取出す
。
５ ｔ／１ｎｉｎの流量の下で自動圧力調節弁１３で
反応管内圧力を５０ Ｔｏｒｒに保持し、ポートローダ
−６と治具４との連結、引戻しを行ないエピタキシアル
基板３を搭載した治具４をマグネット８により治具収納
管５まで戻す。高温の基板が冷却したならＮ２流通を止
めブースターポンプを再稼動させて高真空にしたのち、
Ｎ２を送って系内を常圧に復帰させ基板を系外に取出す
。
本方法により基板の鏡面肌が全く損なわれることなく良
質の単結晶が得られた。
質の単結晶が得られた。
なお、説明を省略したが、図においてＨＣ１配管は基板
のエツチング及び反応管のクリーニング用に設けたもの
であり、１１は反応ガスの冷却器、１２はダスト・フィ
ルタ、１７はガス圧が常圧以上になったときに開く自動
排出弁で安全弁の役目をはだすもの、２（１，２１は圧
力計である。
のエツチング及び反応管のクリーニング用に設けたもの
であり、１１は反応ガスの冷却器、１２はダスト・フィ
ルタ、１７はガス圧が常圧以上になったときに開く自動
排出弁で安全弁の役目をはだすもの、２（１，２１は圧
力計である。
また、本発明はシリコン・エピタキシのみでな（Ｓｉ基
板の上の多結晶５ｉＣＶＤ、Ｓｉ酸化膜のＣＶＤにも適
用が可能である。
板の上の多結晶５ｉＣＶＤ、Ｓｉ酸化膜のＣＶＤにも適
用が可能である。
以上説明したように、本発明によれば、基板表面の白濁
化が防止でき、良質の単結晶エピタキシアル模等の形成
が可能となり、その効果は大きい。
化が防止でき、良質の単結晶エピタキシアル模等の形成
が可能となり、その効果は大きい。
１
第１図は本発明の方法を実施するための装置の構成説明
図である。 １・・・電気炉 ２・・・反応管３・・・基
板 ４・・・治具５・・・治具収納管
６・・・ボー）ｏ−ボー７・・・ボートローダ−収
納管 ８・・・マグネット ９，１０・・・ガス供給
配管１３・・・圧力調節弁 １４・・・ロータリー
ポンプ１５．１６・・・メカニカルブースターポンプ代
理人弁理士 中村純之助
図である。 １・・・電気炉 ２・・・反応管３・・・基
板 ４・・・治具５・・・治具収納管
６・・・ボー）ｏ−ボー７・・・ボートローダ−収
納管 ８・・・マグネット ９，１０・・・ガス供給
配管１３・・・圧力調節弁 １４・・・ロータリー
ポンプ１５．１６・・・メカニカルブースターポンプ代
理人弁理士 中村純之助
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 基板なＨ２ガス流通のもとて反応管の高温部に搬入しセ
ットする工程と、搬入された上記基板をＨ２ガスでアニ
ールする工程と、Ｈ２ガスとソースガス流通のもとで行
なうＣＶＤ工程と、ソースガスを止めＣＶＤ工程工程終
了後方２ガス流 板を反応管の高温部から搬出し冷却する工程を包含して
なる減圧ホットウォールＣＶＤ法において、上記ＣＶＤ
工程以外の工程で上記基板が高温部にあるときの反応管
内圧力をＨ２ガス流通のもとで３０〜６ Ｄ Ｏ Ｔｏ
ｒｒに保持することを特徴とする減圧ホットウォールＣ
ＶＤ法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17298781A JPS5875830A (ja) | 1981-10-30 | 1981-10-30 | 減圧ホツトウオ−ルｃｖｄ法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17298781A JPS5875830A (ja) | 1981-10-30 | 1981-10-30 | 減圧ホツトウオ−ルｃｖｄ法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5875830A true JPS5875830A (ja) | 1983-05-07 |
Family
ID=15952069
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17298781A Pending JPS5875830A (ja) | 1981-10-30 | 1981-10-30 | 減圧ホツトウオ−ルｃｖｄ法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5875830A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5178534A (en) * | 1989-05-18 | 1993-01-12 | Bayne Christopher J | Controlled diffusion environment capsule and system |
-
1981
- 1981-10-30 JP JP17298781A patent/JPS5875830A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5178534A (en) * | 1989-05-18 | 1993-01-12 | Bayne Christopher J | Controlled diffusion environment capsule and system |
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