JPS59207622A - 半導体薄膜気相成長装置 - Google Patents
半導体薄膜気相成長装置Info
- Publication number
- JPS59207622A JPS59207622A JP8226883A JP8226883A JPS59207622A JP S59207622 A JPS59207622 A JP S59207622A JP 8226883 A JP8226883 A JP 8226883A JP 8226883 A JP8226883 A JP 8226883A JP S59207622 A JPS59207622 A JP S59207622A
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- JP
- Japan
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- susceptor
- reaction tube
- substrate
- raw material
- thin film
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-
- 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
- C23C16/455—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 introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
-
- 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
- C23C16/458—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
- C23C16/4582—Rigid and flat substrates, e.g. plates or discs
- C23C16/4587—Rigid and flat substrates, e.g. plates or discs the substrate being supported substantially vertically
- C23C16/4588—Rigid and flat substrates, e.g. plates or discs the substrate being supported substantially vertically the substrate being rotated
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】
本発明は半導体基板上に半導体薄膜を気相成長させる装
置に関するもので、特に付着物による薄膜の汚染を防止
し、かつ収率の向上を計ったものである。
置に関するもので、特に付着物による薄膜の汚染を防止
し、かつ収率の向上を計ったものである。
従来半導体基板上に半導体薄膜の気相成長を行なうには
、第１図に示すように鉛直状に配置した円筒状反応管（
１）の上部にガス導入口（２）と下部にガス排出口（３
）を設け、反応管（１）内に多面角錐台状のカーボン製
サセプタ（４）を同軸状に収納し、サセプタ（４）の側
面に半導体基板（５）を取付け、原料ガスとキャリアガ
スを反応管（１）の上部から下部に流し、サセプタ（４
）の側面に取付けた基板（５）を所定温度に加熱して、
基板（５）の表面近傍で原料ガスを熱分解させて基板（
５）上に半導体薄膜を成長させている。
、第１図に示すように鉛直状に配置した円筒状反応管（
１）の上部にガス導入口（２）と下部にガス排出口（３
）を設け、反応管（１）内に多面角錐台状のカーボン製
サセプタ（４）を同軸状に収納し、サセプタ（４）の側
面に半導体基板（５）を取付け、原料ガスとキャリアガ
スを反応管（１）の上部から下部に流し、サセプタ（４
）の側面に取付けた基板（５）を所定温度に加熱して、
基板（５）の表面近傍で原料ガスを熱分解させて基板（
５）上に半導体薄膜を成長させている。
基板（５）の加熱は、図に示すように反応管（１）の外
周にＲＦコイル（６）を設けて高周波加熱するか、又は
赤外線照射により加熱し、基板（５）の表面近傍以外で
の原料ガスの熱分解を防止するため、反応管を二重壁と
して冷媒導入口（８）と冷媒排出口（９）を有するジャ
ケット（７）を形成し、これに冷媒を流して反応管（１
）を冷却している。またサセプタ（４）に取付けた複数
個の基板（５）の温度及びガス雰囲気を一様にして均一
、な半導イ！薄膜を成長させるため、サセプタ（４）に
回転軸（１０）を設（プてサセプタ（４）を回転させて
いる。
周にＲＦコイル（６）を設けて高周波加熱するか、又は
赤外線照射により加熱し、基板（５）の表面近傍以外で
の原料ガスの熱分解を防止するため、反応管を二重壁と
して冷媒導入口（８）と冷媒排出口（９）を有するジャ
ケット（７）を形成し、これに冷媒を流して反応管（１
）を冷却している。またサセプタ（４）に取付けた複数
個の基板（５）の温度及びガス雰囲気を一様にして均一
、な半導イ！薄膜を成長させるため、サセプタ（４）に
回転軸（１０）を設（プてサセプタ（４）を回転させて
いる。
原料ガスの流速がある値を越えると自然対流状態から第
２図に示すように矢印方向の流速の大きい領域（ａ ＞
と、サセプタ（４）の表面近傍に流速の小さいよどみ層
（ｂ）を生じ、一般にはこの状態で基板（５）上に半導
体薄膜の気相成長を行なっている。従って原料ガスは流
速の大きい領域（ａ ）から流速の小さいよどみ層（ｂ
）に拡散し、基板（５）上に達して気相成長することに
なり、当然のことながら下流は上流に較べて原料ガスの
濃度が小さくなる。これについてサセプタ（４）を多面
角錐台状として下流のガス流速を大きくすることにより
、よどみ層（ｂ）の厚さを薄クシて拡散時間を短くし、
薄膜の厚さを均一化している。
２図に示すように矢印方向の流速の大きい領域（ａ ＞
と、サセプタ（４）の表面近傍に流速の小さいよどみ層
（ｂ）を生じ、一般にはこの状態で基板（５）上に半導
体薄膜の気相成長を行なっている。従って原料ガスは流
速の大きい領域（ａ ）から流速の小さいよどみ層（ｂ
）に拡散し、基板（５）上に達して気相成長することに
なり、当然のことながら下流は上流に較べて原料ガスの
濃度が小さくなる。これについてサセプタ（４）を多面
角錐台状として下流のガス流速を大きくすることにより
、よどみ層（ｂ）の厚さを薄クシて拡散時間を短くし、
薄膜の厚さを均一化している。
しかしながらサセプタ（４）が高温に加熱されるところ
から、サセプタ（４）近傍のガスは膨張して矢印方向の
浮力を生じ、これがガスの流れ方向と逆のため、これに
打勝ってガス雰囲気を一様にするためには、大きなガス
流量が必要となり、ガス流量の増大と共に収率が低下す
る欠点があった。また基板（５）の表面が斜め−Ｖ方を
むいて取付けられるため、反応管等についた付着物が基
板（５）上に落下し、生産歩留りを悪化させる原因どな
っている。
から、サセプタ（４）近傍のガスは膨張して矢印方向の
浮力を生じ、これがガスの流れ方向と逆のため、これに
打勝ってガス雰囲気を一様にするためには、大きなガス
流量が必要となり、ガス流量の増大と共に収率が低下す
る欠点があった。また基板（５）の表面が斜め−Ｖ方を
むいて取付けられるため、反応管等についた付着物が基
板（５）上に落下し、生産歩留りを悪化させる原因どな
っている。
本発明はこれに鑑み種々検討の結果、従来装置よりもガ
ス流速の小さい条件で均一な半導体薄膜の成長を行なっ
て収率を向上すると共に、付着物による半導体簿膜の汚
染を防止し、結果的に低コストのエピタキシャルウェー
ハを提供することができる半導体薄膜気相成長装置を開
発したもので、鉛直状に配置した反応管内に、周面に半
導体基板を取付けたサセプタを同軸状に収納し、原料ガ
スとキャリアガスを流して基板を加熱することにより、
原料ガスを熱分解して基板上に半導体薄膜を成長させる
装置において、反応管を円筒乃至下方に広がる円錐台状
とし、サセプタを多面角柱乃至上方に広がる逆子面角錐
台状として反応管とサセプタ間の間隙を上方に向って狭
め、基板をサセプタ側面に平坦に取付け、反応管内に下
方から上方に向けて原料ガスを流して基板を加熱するこ
とを特徴とするものである。
ス流速の小さい条件で均一な半導体薄膜の成長を行なっ
て収率を向上すると共に、付着物による半導体簿膜の汚
染を防止し、結果的に低コストのエピタキシャルウェー
ハを提供することができる半導体薄膜気相成長装置を開
発したもので、鉛直状に配置した反応管内に、周面に半
導体基板を取付けたサセプタを同軸状に収納し、原料ガ
スとキャリアガスを流して基板を加熱することにより、
原料ガスを熱分解して基板上に半導体薄膜を成長させる
装置において、反応管を円筒乃至下方に広がる円錐台状
とし、サセプタを多面角柱乃至上方に広がる逆子面角錐
台状として反応管とサセプタ間の間隙を上方に向って狭
め、基板をサセプタ側面に平坦に取付け、反応管内に下
方から上方に向けて原料ガスを流して基板を加熱するこ
とを特徴とするものである。
即ち本発明は第３図に示すように、鉛直状に配置した円
筒状反応管（１）の下部にガス導入口（２）と、上部に
ガス排出口（３）を設け、反応管（１）内に、上方に広
がる逆子面角錐台状のカーボン製ナセプタ（４）を同軸
状に収納し、反応管（１）とサセプタ（４）間の間隙を
上方に向かって狭め、サセプタ（４）を上部に設（づた
回転軸（１０）により矢印方向に回転させる。サセプタ
（４）の側面には基板（５）をその表面がサセプタ（４
）側面と平坦に取付け、原料ガスとキャリアガスを反応
管（１）の下部Ｊ、り上部に向けて矢印方向に流し、基
板（５）を所定温度に加熱して基板（５）近傍の原料ガ
スを熱分解し、基板（５）に半導体薄膜を成長させるも
のである。
筒状反応管（１）の下部にガス導入口（２）と、上部に
ガス排出口（３）を設け、反応管（１）内に、上方に広
がる逆子面角錐台状のカーボン製ナセプタ（４）を同軸
状に収納し、反応管（１）とサセプタ（４）間の間隙を
上方に向かって狭め、サセプタ（４）を上部に設（づた
回転軸（１０）により矢印方向に回転させる。サセプタ
（４）の側面には基板（５）をその表面がサセプタ（４
）側面と平坦に取付け、原料ガスとキャリアガスを反応
管（１）の下部Ｊ、り上部に向けて矢印方向に流し、基
板（５）を所定温度に加熱して基板（５）近傍の原料ガ
スを熱分解し、基板（５）に半導体薄膜を成長させるも
のである。
基板（５）の加熱には、第３図に示すように反応管（１
）の外周にＲＦコイル（６）を設けて高５− 周波加熱するか、図には示してないが、赤外線を照制し
て加熱する。また基板（５）の表面近傍以外での原料ガ
スの熱分解を防止するため、反応管を二重壁とし、これ
に冷媒導入口（８）と冷媒排出口（９）を設けてジャケ
ット（７）を形成し、冷媒を流して反応管（１）を冷却
する。
）の外周にＲＦコイル（６）を設けて高５− 周波加熱するか、図には示してないが、赤外線を照制し
て加熱する。また基板（５）の表面近傍以外での原料ガ
スの熱分解を防止するため、反応管を二重壁とし、これ
に冷媒導入口（８）と冷媒排出口（９）を設けてジャケ
ット（７）を形成し、冷媒を流して反応管（１）を冷却
する。
サセプタ（４）への基板（５）取付けは第４図に示すよ
うにサセプタ（４）の側面に基板（５）の表面がサセプ
タ（４）側面と平坦になるように凹溝（１１）を設けて
基板（５）を装着し、該凹溝（１１）にパイプ（１２）
を取付けてブロワ−（１３）と接続し、減圧吸着せしめ
る。ブロワ−（１３）の排ガスは排ガス処理機により処
理する。また第５図（イ）（ロ）に示すようにサセプタ
（４）の側面に基板〈５）の表面がサセプタ（４）側面
と平坦になるように凹溝（１１）を設けて基板（５）を
装着し、ビン（１４）等によりサセプタ（４）表面に固
定してもよい。
うにサセプタ（４）の側面に基板（５）の表面がサセプ
タ（４）側面と平坦になるように凹溝（１１）を設けて
基板（５）を装着し、該凹溝（１１）にパイプ（１２）
を取付けてブロワ−（１３）と接続し、減圧吸着せしめ
る。ブロワ−（１３）の排ガスは排ガス処理機により処
理する。また第５図（イ）（ロ）に示すようにサセプタ
（４）の側面に基板〈５）の表面がサセプタ（４）側面
と平坦になるように凹溝（１１）を設けて基板（５）を
装着し、ビン（１４）等によりサセプタ（４）表面に固
定してもよい。
本発明装置は以上の構成からなり、半導体ｊＷ膜の気相
成長において第６図に示すようにサセプタ６一 （７Ｉ〉が高温に加熱され、サセプタ（４）近傍のガス
が膨張して矢印方向の浮力を生じても、浮力の方向とガ
スの流れの方向がほぼ一致し、かつ反応管（１）とサセ
プタ（４）間の間隙が上方に向かって狭められているた
め、矢印方向のガス流速の大きい厚い領ｌ！ｉ！（ａ）
と流速の小さい薄いよどみ冷域〈１））の層流状態が小
さいガス流速で得られ、収率が向上し、更に半導体基板
が斜めＦ方を向いてるため、付着物の落下ににる汚染が
ない。
成長において第６図に示すようにサセプタ６一 （７Ｉ〉が高温に加熱され、サセプタ（４）近傍のガス
が膨張して矢印方向の浮力を生じても、浮力の方向とガ
スの流れの方向がほぼ一致し、かつ反応管（１）とサセ
プタ（４）間の間隙が上方に向かって狭められているた
め、矢印方向のガス流速の大きい厚い領ｌ！ｉ！（ａ）
と流速の小さい薄いよどみ冷域〈１））の層流状態が小
さいガス流速で得られ、収率が向上し、更に半導体基板
が斜めＦ方を向いてるため、付着物の落下ににる汚染が
ない。
以上円筒状反応管内に逆子面角錐台状サセプタを収納し
た例について説明したが、これに限るものではなく、第
７図に示すように下方に拡がる円錐台状反応管（１）内
に多面角柱状サセプタ（４）を同軸状に収納して反応管
（１）とサセプタ（４）間の間隙を上方に向かって狭め
、サセプタ（４）の側面に基板（５）を平ＩＵｉに取（
ｑけ、サセプタ（４）を上部に設りた回転！ｌ１ｌ（１
０）により矢印方向に回転させる。このようにして原料
ガスとキャリアガスを反応管（１）の下方より上方に向
かって矢印方向に流し、基板（５）を所定温度に加熱し
て基板（５）近傍の原料ガスを熱分解し、基板〈５）に
半導体薄膜を成長させてもよい。これにノ よれば流速の大きな厚い領域と、流速の小さい薄いよど
み領域の層流状態が、小さいガス流速で得られ、また半
導体基板の正面は鉛直状にあるため、付着物の落下によ
る汚染がない。
た例について説明したが、これに限るものではなく、第
７図に示すように下方に拡がる円錐台状反応管（１）内
に多面角柱状サセプタ（４）を同軸状に収納して反応管
（１）とサセプタ（４）間の間隙を上方に向かって狭め
、サセプタ（４）の側面に基板（５）を平ＩＵｉに取（
ｑけ、サセプタ（４）を上部に設りた回転！ｌ１ｌ（１
０）により矢印方向に回転させる。このようにして原料
ガスとキャリアガスを反応管（１）の下方より上方に向
かって矢印方向に流し、基板（５）を所定温度に加熱し
て基板（５）近傍の原料ガスを熱分解し、基板〈５）に
半導体薄膜を成長させてもよい。これにノ よれば流速の大きな厚い領域と、流速の小さい薄いよど
み領域の層流状態が、小さいガス流速で得られ、また半
導体基板の正面は鉛直状にあるため、付着物の落下によ
る汚染がない。
このように本発明装置にｊ：れは、従来装置よりも小さ
いカス流量で均一な半導体薄膜成長が得られ、収率が向
干し、半導体薄膜の汚染を防止することができる顕著な
効果を奏するものである。
いカス流量で均一な半導体薄膜成長が得られ、収率が向
干し、半導体薄膜の汚染を防止することができる顕著な
効果を奏するものである。
第１図は従来装置の一例を示す側断面図、第２図は第１
図におりる原料ガスの流ねを示す説明図、第３図は本発
明装置の一実施例を示す側断面図、第４図は本発明にお
ける基板取付（プの一例を示す説明図、第５図（イ）、
（ロ）は本発明における基板取付けの他の一例を示すも
ので、（イ〉は側面図、（ロ）は（イ）のＡ−Ａ’線の
断面図、第６図は本発明装置における原わ１ガスの流れ
を示す説明図、第７図は本発明装置の伯の一実施例を示
す側断面図である。 １、反応管 ２、原料ガスの導入口 ３、ガス排出口 ４、サセプタ ５、半導体基板 ６、ＲＦコイル ７、冷却ジャケット ８、冷媒導入口 ９、冷媒排出口 １０、回転軸 ９− 第１図 寸 派 区寸 派 ｎｏ′） 派
図におりる原料ガスの流ねを示す説明図、第３図は本発
明装置の一実施例を示す側断面図、第４図は本発明にお
ける基板取付（プの一例を示す説明図、第５図（イ）、
（ロ）は本発明における基板取付けの他の一例を示すも
ので、（イ〉は側面図、（ロ）は（イ）のＡ−Ａ’線の
断面図、第６図は本発明装置における原わ１ガスの流れ
を示す説明図、第７図は本発明装置の伯の一実施例を示
す側断面図である。 １、反応管 ２、原料ガスの導入口 ３、ガス排出口 ４、サセプタ ５、半導体基板 ６、ＲＦコイル ７、冷却ジャケット ８、冷媒導入口 ９、冷媒排出口 １０、回転軸 ９− 第１図 寸 派 区寸 派 ｎｏ′） 派
Claims (1)
- 鉛直状に配置した反応管内に、周面に半導体基板を取付
けたサセプタを同軸状に収納し、原料ガスとキャリアガ
スを流して基板を加熱することにより、原料ガスを熱分
解して基板上に半導体薄膜を成長させる装置において、
反応管を円筒乃至下方に広がる円錐台状とし、サセプタ
を多面角柱乃至上方に広がる逆子面角錐台状として反応
管とサセプタ間の間隙を上方に向かって狭め、基板をサ
セプタ側面に平坦に取付け、反応管内に下方から上方に
向けて原料ガスを流して基板を加熱することを特徴とす
る半導体薄膜気相成長装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8226883A JPS59207622A (ja) | 1983-05-11 | 1983-05-11 | 半導体薄膜気相成長装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8226883A JPS59207622A (ja) | 1983-05-11 | 1983-05-11 | 半導体薄膜気相成長装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59207622A true JPS59207622A (ja) | 1984-11-24 |
Family
ID=13769733
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8226883A Pending JPS59207622A (ja) | 1983-05-11 | 1983-05-11 | 半導体薄膜気相成長装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59207622A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4772356A (en) * | 1986-07-03 | 1988-09-20 | Emcore, Inc. | Gas treatment apparatus and method |
| US4838983A (en) * | 1986-07-03 | 1989-06-13 | Emcore, Inc. | Gas treatment apparatus and method |
| US5002011A (en) * | 1987-04-14 | 1991-03-26 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Vapor deposition apparatus |
| US5038711A (en) * | 1987-03-10 | 1991-08-13 | Sitesa S.A. | Epitaxial facility |
| US5334250A (en) * | 1989-11-02 | 1994-08-02 | Sharp Kabushiki Kaisha | Vapor deposition apparatus for using solid starting materials |
| CN114086157A (zh) * | 2021-09-30 | 2022-02-25 | 华灿光电（浙江）有限公司 | 锥形结构的石墨基板 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5447576A (en) * | 1977-09-22 | 1979-04-14 | Hitachi Ltd | Plasma cvd apparatus |
-
1983
- 1983-05-11 JP JP8226883A patent/JPS59207622A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5447576A (en) * | 1977-09-22 | 1979-04-14 | Hitachi Ltd | Plasma cvd apparatus |
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| US4772356A (en) * | 1986-07-03 | 1988-09-20 | Emcore, Inc. | Gas treatment apparatus and method |
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| CN114086157A (zh) * | 2021-09-30 | 2022-02-25 | 华灿光电（浙江）有限公司 | 锥形结构的石墨基板 |
| CN114086157B (zh) * | 2021-09-30 | 2023-12-22 | 华灿光电（浙江）有限公司 | 锥形结构的石墨基板 |
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