JPS59207899A - 気相反応容器 - Google Patents
気相反応容器Info
- Publication number
- JPS59207899A JPS59207899A JP8300383A JP8300383A JPS59207899A JP S59207899 A JPS59207899 A JP S59207899A JP 8300383 A JP8300383 A JP 8300383A JP 8300383 A JP8300383 A JP 8300383A JP S59207899 A JPS59207899 A JP S59207899A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- gas
- reaction tube
- partition plate
- epitaxial growth
- substrate
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- 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
- C30B25/14—Feed and outlet means for the gases; Modifying the flow of the reactive gases
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
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】
産業上の利用分野
本発明は、気相成長装置、特に半導体工業で利用される
気相エピタキシャル成長装置に用いられる反応容器に関
する。
気相エピタキシャル成長装置に用いられる反応容器に関
する。
従来例の構成とその問題点
半導体工業においては、シリコン基板上に反応ガスを供
給して、その基板表面に反応物の膜を形成する工程があ
る。特に、シリコン単結晶基板を通常１０００℃以上の
適当な温度に加熱しておき、四塩化珪素、又はジクロー
ルシラン、又はモノシランと、水素との混合ガスを供給
することによって、シリコン単結晶膜が形成でき、エピ
タキシャル成長工程と呼ばれている。このような膜を形
成する従来の装置の反応室部分を第１図に示す。これは
、石英管１と、被膜形成するシリコン基板２を載せる基
台３（以下サセプタと呼ぶ）と、サセプタ３を加熱する
ワークコイル４と、複数個のガス噴出孔５を有するガス
供給バイブロと、排気ロア、および扉８とから構成され
ている。ワークコイル４に高周波電力を印加することに
よって、サセプタ３とシリコン基板２とが１０００℃以
」二の適当な温度に加熱される。一方、図示していない
ガス供給装置で、四塩化珪素等の反応ガスと、ホスフィ
ン等のドーピングガスとを所定の濃度で毎分１００Ａ程
の水素ガスに混合し、この混合ガスがガス供給バイブロ
を通して反応室内に供給される。この混合ガスは、排気
ロアに向かって流れ、この時サセプタ３およびシリコン
基板２に接触して熱を奪い所定益度以上に達した反応ガ
ス分子か分解析出して膜を形成する。このようにして形
成される膜の厚味、或いは比抵抗がシリコン基板２」−
に均一に形成されるためには、シリコン基板２およびサ
セフリ３」二のガスの流れが均一であることが捷ず必要
である。ところで、形成される被膜が結晶欠陥の々いシ
リコン単結晶であるだめには結晶核生成速度を適度に抑
えることが必要であり、同時に膜成長速度を工業的に実
用性のある速度とするために、キャリヤガスとしての水
素ガスを通常毎分１ｏｏｔ程流しており、これに０．２
％〜１％の濃度で四塩化珪素等の反応ガスを混合してい
る。
給して、その基板表面に反応物の膜を形成する工程があ
る。特に、シリコン単結晶基板を通常１０００℃以上の
適当な温度に加熱しておき、四塩化珪素、又はジクロー
ルシラン、又はモノシランと、水素との混合ガスを供給
することによって、シリコン単結晶膜が形成でき、エピ
タキシャル成長工程と呼ばれている。このような膜を形
成する従来の装置の反応室部分を第１図に示す。これは
、石英管１と、被膜形成するシリコン基板２を載せる基
台３（以下サセプタと呼ぶ）と、サセプタ３を加熱する
ワークコイル４と、複数個のガス噴出孔５を有するガス
供給バイブロと、排気ロア、および扉８とから構成され
ている。ワークコイル４に高周波電力を印加することに
よって、サセプタ３とシリコン基板２とが１０００℃以
」二の適当な温度に加熱される。一方、図示していない
ガス供給装置で、四塩化珪素等の反応ガスと、ホスフィ
ン等のドーピングガスとを所定の濃度で毎分１００Ａ程
の水素ガスに混合し、この混合ガスがガス供給バイブロ
を通して反応室内に供給される。この混合ガスは、排気
ロアに向かって流れ、この時サセプタ３およびシリコン
基板２に接触して熱を奪い所定益度以上に達した反応ガ
ス分子か分解析出して膜を形成する。このようにして形
成される膜の厚味、或いは比抵抗がシリコン基板２」−
に均一に形成されるためには、シリコン基板２およびサ
セフリ３」二のガスの流れが均一であることが捷ず必要
である。ところで、形成される被膜が結晶欠陥の々いシ
リコン単結晶であるだめには結晶核生成速度を適度に抑
えることが必要であり、同時に膜成長速度を工業的に実
用性のある速度とするために、キャリヤガスとしての水
素ガスを通常毎分１ｏｏｔ程流しており、これに０．２
％〜１％の濃度で四塩化珪素等の反応ガスを混合してい
る。
こうした大量の混合ガスの流速は、石英管１の断。
面を流れる平均流速は毎秒数１０ＣＴｎのオーターであ
るが、ガス供給パイグ６の噴出孔５ては毎秒数１０７７
１の極めて高速のガス流として噴出し、一般には扉８の
内面に噴射されて向きを紋え反応室内に導入されている
。従って、第１図に示しているようた直管タイプの反応
容器では、ガス供給ノぐイブ６の噴出孔５を通して噴出
するガスの速度慣性力が、石英管１内のガス流れに大き
な作用を及ぼしており、実際、ガス供給バイブロの微妙
な取り付は角の変化や或いはこれに設けられている噴出
孔５の穴径の不均一性、間隔等によって、被膜の膜厚分
布が大きな影響を受ける結果となっている。
るが、ガス供給パイグ６の噴出孔５ては毎秒数１０７７
１の極めて高速のガス流として噴出し、一般には扉８の
内面に噴射されて向きを紋え反応室内に導入されている
。従って、第１図に示しているようた直管タイプの反応
容器では、ガス供給ノぐイブ６の噴出孔５を通して噴出
するガスの速度慣性力が、石英管１内のガス流れに大き
な作用を及ぼしており、実際、ガス供給バイブロの微妙
な取り付は角の変化や或いはこれに設けられている噴出
孔５の穴径の不均一性、間隔等によって、被膜の膜厚分
布が大きな影響を受ける結果となっている。
このことから、ガス供給バイブロの交換、或いは洗浄、
再組立の際、その都度条件出しをすることが必要であり
、又ガス供給バイブロに設けられている噴出孔５．或い
は扉８との相対位置関係の経時変化によって膜厚均一性
が変化していくという欠点を有している。
再組立の際、その都度条件出しをすることが必要であり
、又ガス供給バイブロに設けられている噴出孔５．或い
は扉８との相対位置関係の経時変化によって膜厚均一性
が変化していくという欠点を有している。
発明の目的
本発明は、上記従来の欠点を解消し、安定した膜厚・比
抵抗の均一性を与える反応容器を提供することを目的と
している。
抵抗の均一性を与える反応容器を提供することを目的と
している。
発明の構成
本発明は、シリコン基板を載置する基台が内部に配置さ
れる反応管と、この反応管の一端に隣接して設置され反
応管と同等の断面積を有するガス導入ブロックと、この
カス導入ブロックの反応管とは反対側の側面に設けられ
たガス導入口と、上記ガス導入ブロック内にあってガス
導入口と反応管との間でガス流れに垂直に配置され細孔
或いは隙間を有する複数枚の仕切り板、とから構成され
ており、ガス導入口から高速で流入されるカスの速度慣
性力が上記仕切り仮によって解消され、反応管へ導入さ
れる時には、全面に渡って均一な速度分布を有するガス
流れを形成することとなり、反応被膜の均一性・再現性
が大幅に向」ニされるものである。
れる反応管と、この反応管の一端に隣接して設置され反
応管と同等の断面積を有するガス導入ブロックと、この
カス導入ブロックの反応管とは反対側の側面に設けられ
たガス導入口と、上記ガス導入ブロック内にあってガス
導入口と反応管との間でガス流れに垂直に配置され細孔
或いは隙間を有する複数枚の仕切り板、とから構成され
ており、ガス導入口から高速で流入されるカスの速度慣
性力が上記仕切り仮によって解消され、反応管へ導入さ
れる時には、全面に渡って均一な速度分布を有するガス
流れを形成することとなり、反応被膜の均一性・再現性
が大幅に向」ニされるものである。
実施例の説明
以下に本発明の一実施例を第２図にもとすいて説明する
。図において、９は透明石英よりなる反応管であり、こ
の中にシリコン基板１０を載置するサセプタ１１が設置
されている。又反応管９の−，よｉｄ排気１．２，１設
ゆ、わ、ｉす、ヵ・７カ１排出される。他端のガス導入
部１３にはこれに隣接してガス尋人ブロック１４が配置
されている。このガス尋人ブロック１４は扉１５に固着
されており、シリコン基板１０の投ノい取出時には、扉
１５と共に上下動される。反応管９の外周にはサセプタ
１１の長さに渡って、これを加熱するだめのワークコイ
ル１６が配置されている。上記カス導入ブロック１４の
内部には、扉１５側に、ガス供給装置（図示していない
）から供給されるガスの導入口１γが設けられている。
。図において、９は透明石英よりなる反応管であり、こ
の中にシリコン基板１０を載置するサセプタ１１が設置
されている。又反応管９の−，よｉｄ排気１．２，１設
ゆ、わ、ｉす、ヵ・７カ１排出される。他端のガス導入
部１３にはこれに隣接してガス尋人ブロック１４が配置
されている。このガス尋人ブロック１４は扉１５に固着
されており、シリコン基板１０の投ノい取出時には、扉
１５と共に上下動される。反応管９の外周にはサセプタ
１１の長さに渡って、これを加熱するだめのワークコイ
ル１６が配置されている。上記カス導入ブロック１４の
内部には、扉１５側に、ガス供給装置（図示していない
）から供給されるガスの導入口１γが設けられている。
この導入口１７の内断面、漬は０．７ ｃｎｌ程度であ
り、この導入口１７を通して毎秒２０ ｍ程の流速でガ
スがガス導入ブロック１４内に尋人される。更にガス導
入ブロック１４内には中間、および反応管９側にそれぞ
れ中間仕切り板１８．供給仕切り板１９が設置されてい
る。
り、この導入口１７を通して毎秒２０ ｍ程の流速でガ
スがガス導入ブロック１４内に尋人される。更にガス導
入ブロック１４内には中間、および反応管９側にそれぞ
れ中間仕切り板１８．供給仕切り板１９が設置されてい
る。
これらの仕切り板の面積、すなわちガス導入ブロック１
４の断面積は反応管９の断面積と回等、又は若干太き目
の面積を有している。中間仕切り板１８は、ステンレス
焼結板で構成されておシ、この焼結板内の隙間を通して
ガスが流れるためには充分なる圧力差が必要である。従
って、導入口１７を通して毎秒２０ｍ 程の動圧エネル
ギーを有して導入されたガスは、扉１５と中間仕切り板
１８との間の部屋で動圧→静圧の変換がなされ、導入口
１７を通ってきた時のガス流れ方向性（−速度慣性力）
が解消されて、中間仕切り板１８の全面に渡って供給仕
切り板１９側へ流出していくこととなる。供給仕切り板
１９は、細孔を多数設けた透明石英プレートより形成し
ており、中間仕切り板１８と同様の効果を有し、更に全
面に渡って均一性を増したガス流として反応管９内へカ
スを供給する。
４の断面積は反応管９の断面積と回等、又は若干太き目
の面積を有している。中間仕切り板１８は、ステンレス
焼結板で構成されておシ、この焼結板内の隙間を通して
ガスが流れるためには充分なる圧力差が必要である。従
って、導入口１７を通して毎秒２０ｍ 程の動圧エネル
ギーを有して導入されたガスは、扉１５と中間仕切り板
１８との間の部屋で動圧→静圧の変換がなされ、導入口
１７を通ってきた時のガス流れ方向性（−速度慣性力）
が解消されて、中間仕切り板１８の全面に渡って供給仕
切り板１９側へ流出していくこととなる。供給仕切り板
１９は、細孔を多数設けた透明石英プレートより形成し
ており、中間仕切り板１８と同様の効果を有し、更に全
面に渡って均一性を増したガス流として反応管９内へカ
スを供給する。
この時ガス流路としての反応管９の１’？面積が同等で
あることによって、この全面に渡って均一なカス流が反
応′＠′９内でも維持される。
あることによって、この全面に渡って均一なカス流が反
応′＠′９内でも維持される。
本発明は以」二のような構成であり、従来装置では、細
いパイプを通して高速カスを直接反応室内に噴出させて
おり、尋人パイプの形状、取付は位置等が反応室内のガ
ス流れに大きく影響し、均一性・再現性が得がたかっだ
が、本発明では、反応室９に入るガスは、ガス供給パイ
プの形状によらず、供給ガス流量と反応管断面積とて決
まる流速で全面に渡って均一に尊大されるので、均一化
の条件出しが容易であり、又再現性のあるエピタキシャ
ル成長膜が得られる。
いパイプを通して高速カスを直接反応室内に噴出させて
おり、尋人パイプの形状、取付は位置等が反応室内のガ
ス流れに大きく影響し、均一性・再現性が得がたかっだ
が、本発明では、反応室９に入るガスは、ガス供給パイ
プの形状によらず、供給ガス流量と反応管断面積とて決
まる流速で全面に渡って均一に尊大されるので、均一化
の条件出しが容易であり、又再現性のあるエピタキシャ
ル成長膜が得られる。
な寂、本実施例では、加熱手段として、〜高周波加熱法
を採用し、それに応じた反応室構造を採用したが、本発
明はこれに限定されるものでないことは明らかである。
を採用し、それに応じた反応室構造を採用したが、本発
明はこれに限定されるものでないことは明らかである。
又、ガス導入ブロック１４内の仕切り板を、それぞれス
テンレス焼結板と、細孔を有した透明石英プレートとの
２枚で構成したが、ガスの導入口１７を通して流入する
ガスの速度咀性力が充分に解消される々らは、ステンレ
スのメツシュ板でも良く、特に材質、又仕切り板の数を
限定するものではない。更に本発明はエピタキシャル成
長装置ｆｆへの適用に限らず、その他の気相反応容器と
して適用できることは明らかである。
テンレス焼結板と、細孔を有した透明石英プレートとの
２枚で構成したが、ガスの導入口１７を通して流入する
ガスの速度咀性力が充分に解消される々らは、ステンレ
スのメツシュ板でも良く、特に材質、又仕切り板の数を
限定するものではない。更に本発明はエピタキシャル成
長装置ｆｆへの適用に限らず、その他の気相反応容器と
して適用できることは明らかである。
発明の効果
以上のように、本発明は、カス尋入口と反応室との間に
、反応室と同等の断面積を有するガス導入フロックを設
け、内部にガス導入口より供給されるガスの速度慣性力
を解消し得る仕切り板を配することによって、反応室内
へ全面に渡って均一なカス供給が可能となり、従来のよ
うな、ガスノズルの形状、取り付は角、経時変化等が反
応室内でのガス流れに影キ・９．５しないので、均一性
の向」二が図れ、又保守作業も低減でき、効果は犬なる
ものである。
、反応室と同等の断面積を有するガス導入フロックを設
け、内部にガス導入口より供給されるガスの速度慣性力
を解消し得る仕切り板を配することによって、反応室内
へ全面に渡って均一なカス供給が可能となり、従来のよ
うな、ガスノズルの形状、取り付は角、経時変化等が反
応室内でのガス流れに影キ・９．５しないので、均一性
の向」二が図れ、又保守作業も低減でき、効果は犬なる
ものである。
第１図は従来の高周波加熱方式のエピタキシャル成長装
置の反応室の断面図、第２図は本発明の一実施例におけ
る気相成長装置の反応容器を示す断面図である。 ９・・・・・反応管、１０・・・・・シリコン基板、１
１・・・・−・サセプタ、１４ ・・・・ガス尋人ブロ
ック、１７・・・・・・ガス導入口、１８・・・ 中間
仕切り板、１９・・・・・・供給仕切υ板。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名＠１
図
置の反応室の断面図、第２図は本発明の一実施例におけ
る気相成長装置の反応容器を示す断面図である。 ９・・・・・反応管、１０・・・・・シリコン基板、１
１・・・・−・サセプタ、１４ ・・・・ガス尋人ブロ
ック、１７・・・・・・ガス導入口、１８・・・ 中間
仕切り板、１９・・・・・・供給仕切υ板。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名＠１
図
Claims (1)
- 気相反応膜を形成する基板を載置する基台と、この基台
が内部に配置され、一端にガス排出口を、（ｍ端にガス
導入部を有する反応管と、この反応管の前記ガス導入部
に隣接して設置され、反応管と同等の断面積を有し、反
応管とは反対側の側面にガス導入口を有するガス尋人ブ
ロックと、このガス導入ブロック内にあって、ガス導入
口と反応管との間でガス流れに垂直に配置され、多数の
細孔あるいは隙間より成るガス流路を有する１枚又は複
数枚の仕切９板とから成る気相反応容器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8300383A JPS59207899A (ja) | 1983-05-12 | 1983-05-12 | 気相反応容器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8300383A JPS59207899A (ja) | 1983-05-12 | 1983-05-12 | 気相反応容器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59207899A true JPS59207899A (ja) | 1984-11-26 |
Family
ID=13790077
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8300383A Pending JPS59207899A (ja) | 1983-05-12 | 1983-05-12 | 気相反応容器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59207899A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100488244B1 (ko) * | 2002-04-09 | 2005-05-06 | 재단법인서울대학교산학협력재단 | 가압 경수형 원자력 발전소의 원자로 냉각 계통구조재료의 내부식성 향상을 위해 냉각수 내의 수소기체를 고 농도로 주입하는 격막구조설비와 저 농도로주입하는 장치 및 그러한 격막구조설비 및 장치를 이용한냉각수 내의 수소 기체 주입 방법 |
-
1983
- 1983-05-12 JP JP8300383A patent/JPS59207899A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100488244B1 (ko) * | 2002-04-09 | 2005-05-06 | 재단법인서울대학교산학협력재단 | 가압 경수형 원자력 발전소의 원자로 냉각 계통구조재료의 내부식성 향상을 위해 냉각수 내의 수소기체를 고 농도로 주입하는 격막구조설비와 저 농도로주입하는 장치 및 그러한 격막구조설비 및 장치를 이용한냉각수 내의 수소 기체 주입 방법 |
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