JPS61177713A - 炭化珪素化合物半導体の気相エピタキシヤル成長装置 - Google Patents
炭化珪素化合物半導体の気相エピタキシヤル成長装置Info
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- JPS61177713A JPS61177713A JP1817285A JP1817285A JPS61177713A JP S61177713 A JPS61177713 A JP S61177713A JP 1817285 A JP1817285 A JP 1817285A JP 1817285 A JP1817285 A JP 1817285A JP S61177713 A JPS61177713 A JP S61177713A
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- Japan
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- reaction tube
- susceptor
- silicon carbide
- square
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- 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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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
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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
- H01L21/02529—Silicon carbide
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〕
本発明は大型基板結晶に炭化珪素化合物半導体結晶を均
一性良くエピタキシャル成長させる気相成長装置に関す
るものである。
一性良くエピタキシャル成長させる気相成長装置に関す
るものである。
従来、炭化珪素化合物半導体の気相エピタキシャル成長
装置としては、第２図に示したように水冷丸型反応管４
１の中に直接サセプター２０ｔ−置き、その上にエピタ
キシャル成長させるべき基板結晶１１ ｆｔ設置する構
造のものが用いられている（電子通信学会技術研究報告
５ＳＤ８２−１６７ ） 。
装置としては、第２図に示したように水冷丸型反応管４
１の中に直接サセプター２０ｔ−置き、その上にエピタ
キシャル成長させるべき基板結晶１１ ｆｔ設置する構
造のものが用いられている（電子通信学会技術研究報告
５ＳＤ８２−１６７ ） 。
しかし、この構造では丸型反応管４１の中にサセプター
囚が直接置かれるため、反応ガスの流れがサセプター加
のところで乱されて基板結晶１１上に均一性良く炭化珪
素化合物半導体をエピタキシャル成長させることはでき
ないという欠点を有していた。
囚が直接置かれるため、反応ガスの流れがサセプター加
のところで乱されて基板結晶１１上に均一性良く炭化珪
素化合物半導体をエピタキシャル成長させることはでき
ないという欠点を有していた。
本発明は、このような従来の欠点を従来し、大型基板結
晶に炭化珪素化合物半導体結晶を均一性良くエピタキシ
ャル成長せしめることのできる装置を提供することを目
的とする。
晶に炭化珪素化合物半導体結晶を均一性良くエピタキシ
ャル成長せしめることのできる装置を提供することを目
的とする。
本発明は、炭化珪素化合物半導体の気相エビタキシャル
成長装置において、冷却可能な丸型反応管内の少なくと
４エピタキシヤル成長させる基板結晶の設置部分近傍に
、断面が長方形で、しかもその底部が反応ガスの流れの
下流方向に向かって高くなっている角型反応管を設置し
、さらに前記角型反応管内の下流側にサセプターを、そ
の上面が前記内部角型反応管の内面の底部と同一の平面
をなすように設置し、前記サセプターの上にエピタキシ
ャル成長させる基板結晶を設置したことを特徴とする炭
化珪素化合物半導体の気相エピタキシャル成長装置であ
る。
成長装置において、冷却可能な丸型反応管内の少なくと
４エピタキシヤル成長させる基板結晶の設置部分近傍に
、断面が長方形で、しかもその底部が反応ガスの流れの
下流方向に向かって高くなっている角型反応管を設置し
、さらに前記角型反応管内の下流側にサセプターを、そ
の上面が前記内部角型反応管の内面の底部と同一の平面
をなすように設置し、前記サセプターの上にエピタキシ
ャル成長させる基板結晶を設置したことを特徴とする炭
化珪素化合物半導体の気相エピタキシャル成長装置であ
る。
まずエピタキシャル成長させる基板結晶の設置部分近傍
に断面が長方形の形状を持った角型反応管を設置し、前
記角型反応管の下流にサセプターを、その上面が前記角
型反応管の内面の底部と一つの平面となるように設置し
、前記サセプターの上にエピタキシャル成長させる基板
結晶を設置することにより、反応ガスの流れが、サセプ
ターにより乱されることがなくなって基板結晶上層の反
応ガスの流れが一様となり、均一性の良い炭化珪素化合
物半導体のエピタキシャル膜が得られる。
に断面が長方形の形状を持った角型反応管を設置し、前
記角型反応管の下流にサセプターを、その上面が前記角
型反応管の内面の底部と一つの平面となるように設置し
、前記サセプターの上にエピタキシャル成長させる基板
結晶を設置することにより、反応ガスの流れが、サセプ
ターにより乱されることがなくなって基板結晶上層の反
応ガスの流れが一様となり、均一性の良い炭化珪素化合
物半導体のエピタキシャル膜が得られる。
さらに、前記角型反応管の底部を反応ガスの流れの下流
方向に向かって高くすることにより、基板結晶上への成
長膜の供給量が流れ方向に対し一定となるため流れ方向
に関するエピタキシャル膜の膜厚分布が一定となる。前
記側角型反応管の傾きとしては、２度乃至加変の範囲が
好ましい、２度以下では基板結晶の前方のエピタキシャ
ル成長膜が後方のそれに比べて厚くなりすぎ、２０度以
上では基板結晶の後方のエピタキシャル膜が前方のそれ
と比べて厚くなりすぎ好ましくない。
方向に向かって高くすることにより、基板結晶上への成
長膜の供給量が流れ方向に対し一定となるため流れ方向
に関するエピタキシャル膜の膜厚分布が一定となる。前
記側角型反応管の傾きとしては、２度乃至加変の範囲が
好ましい、２度以下では基板結晶の前方のエピタキシャ
ル成長膜が後方のそれに比べて厚くなりすぎ、２０度以
上では基板結晶の後方のエピタキシャル膜が前方のそれ
と比べて厚くなりすぎ好ましくない。
また、前記角型反応管のみでは強度的に弱く、内部を減
圧にすることはできないが、外部に丸型反応管を設ける
ことによシ、反応管内部を減圧できるようになり、反応
管内部のガスの交換を迅速に行うことが可能となり、減
圧下での成長ができる。炭化珪素のエピタキシャル成長
温度は１３００℃以上の高温であるが、丸型反応管を水
冷できる構造とすることにより、反応管の劣化を防止で
き、さらに水による赤外線の吸収効果も加わって反応管
外部への熱のふく射が押さえられ、反応管外部に出る熱
も極めて少ない。
圧にすることはできないが、外部に丸型反応管を設ける
ことによシ、反応管内部を減圧できるようになり、反応
管内部のガスの交換を迅速に行うことが可能となり、減
圧下での成長ができる。炭化珪素のエピタキシャル成長
温度は１３００℃以上の高温であるが、丸型反応管を水
冷できる構造とすることにより、反応管の劣化を防止で
き、さらに水による赤外線の吸収効果も加わって反応管
外部への熱のふく射が押さえられ、反応管外部に出る熱
も極めて少ない。
以下に本発明の実施例について図面を参照して詳細に説
明する。
明する。
第１図において、（２）は本発明の実施例を示す断面図
、（６）は囚の＆ ＩＬ’矢視図、■は囚のｂｂ’矢視
図である。第１図囚〜（Ｑにおいて、外部に水冷室４５
を備えた丸型反応管４１に角型反応管３１ｔ−内装する
。
、（６）は囚の＆ ＩＬ’矢視図、■は囚のｂｂ’矢視
図である。第１図囚〜（Ｑにおいて、外部に水冷室４５
を備えた丸型反応管４１に角型反応管３１ｔ−内装する
。
冷却水は冷却水人口４よシ水冷室４５内に流入し、冷却
水出口材よシ流出する。前記角型反応管３１は、第１図
（６）に示したように長方形の形状でガス導入管４２側
の基部おより端を発して長手方向に延び、しかもその底
部が反応ガスの流れの下流方向に向かって上傾し、その
後端にサセプター２０を設置できる構造となっている。
水出口材よシ流出する。前記角型反応管３１は、第１図
（６）に示したように長方形の形状でガス導入管４２側
の基部おより端を発して長手方向に延び、しかもその底
部が反応ガスの流れの下流方向に向かって上傾し、その
後端にサセプター２０を設置できる構造となっている。
前記角型反応管３１の後端開放部よりサセプター２０ｔ
−導入し、その上面が前記角型反応管３１の内面の底部
と一つの平面をなすように前記サセプター２０１に設置
する。前記サセプター加はグラファイトでできており、
その外側を炭化珪素にてコーティングしたものである。
−導入し、その上面が前記角型反応管３１の内面の底部
と一つの平面をなすように前記サセプター２０１に設置
する。前記サセプター加はグラファイトでできており、
その外側を炭化珪素にてコーティングしたものである。
前記サセプター加の上には角型反応管３１の後端開放部
を通してエピタキシャル成長させる基板結晶１１を設置
する。
を通してエピタキシャル成長させる基板結晶１１を設置
する。
反応ガス導入管３２より、Ｓｉ＆ −Ｃ５Ｈａ−ルガス
を導入し、ガス導入管４２より迅ガスを導入する。加熱
は高周波コイル５０よシ高周波電力を導入して行う。
を導入し、ガス導入管４２より迅ガスを導入する。加熱
は高周波コイル５０よシ高周波電力を導入して行う。
第１図において、丸型反応管４１は内部の直径が１３０
ａｍ、角型反応管３１は内部の幅が１００１ＥＩＩ％そ
の底部が５度の傾きで下流方向に向かって上傾させ、サ
セプター加は、同様に上面の傾きが５度の傾きで下流方
向に向かって上傾させ、角型反応管３１の内面の上部と
サセプター加の上面との間隔が１５ｍｍとなるように配
置し、基板結晶１１として、直径３インチのＳｉ単結晶
を使用し、基板の面方位としては（１００）面を使用し
た。
ａｍ、角型反応管３１は内部の幅が１００１ＥＩＩ％そ
の底部が５度の傾きで下流方向に向かって上傾させ、サ
セプター加は、同様に上面の傾きが５度の傾きで下流方
向に向かって上傾させ、角型反応管３１の内面の上部と
サセプター加の上面との間隔が１５ｍｍとなるように配
置し、基板結晶１１として、直径３インチのＳｉ単結晶
を使用し、基板の面方位としては（１００）面を使用し
た。
Ｓｔ単結晶基板を導入した後、成長前にロータリー真空
ポンプを使用し後方開放端より反応管４１内の空気成分
を排気した。その後ガス導入管３２及び４２より水素を
導入し反応管４１内を大気圧の水素で満たした。
ポンプを使用し後方開放端より反応管４１内の空気成分
を排気した。その後ガス導入管３２及び４２より水素を
導入し反応管４１内を大気圧の水素で満たした。
反応ガスとしてＳｉＬとＣ５Ｈｓを使用し水素ガスをキ
ャリヤーガスとして反応ガス導入管３２より導入し、成
長中は反応ガス導入管３２より導入される水素、ＳｉＨ
４＃ Ｃｍ’ｓ全体の流量ｆ：５１／ｍとして行った。
ャリヤーガスとして反応ガス導入管３２より導入し、成
長中は反応ガス導入管３２より導入される水素、ＳｉＨ
４＃ Ｃｍ’ｓ全体の流量ｆ：５１／ｍとして行った。
さらに全工程を通じてガス導入管４２より水素を３１／
−導入した。
−導入した。
まず水素のみを反応ガス導入管３２より流し、基板結晶
温度ｔ−１２００℃に１０分間保ち、Ｓｌ基板のクリー
ニングを行った０次に反応ガス導入管３２より濃度Ｏ，
ＯＳモル係のＣ５Ｈｓｔ−導入し、基板結晶温度を１３
８０℃に一分間保ち、Ｓｉ基板上に炭化珪素のバッファ
層を形成した。その後、反応ガス導入管３２より濃度０
．０３モルチの５ＩＨ４，０，０１モル−〇〇、Ｈ＠を
同時に導入し、基板結晶温度ｉ １３５０℃に一時間保
ち、炭化珪素の結晶成長を行った。
温度ｔ−１２００℃に１０分間保ち、Ｓｌ基板のクリー
ニングを行った０次に反応ガス導入管３２より濃度Ｏ，
ＯＳモル係のＣ５Ｈｓｔ−導入し、基板結晶温度を１３
８０℃に一分間保ち、Ｓｉ基板上に炭化珪素のバッファ
層を形成した。その後、反応ガス導入管３２より濃度０
．０３モルチの５ＩＨ４，０，０１モル−〇〇、Ｈ＠を
同時に導入し、基板結晶温度ｉ １３５０℃に一時間保
ち、炭化珪素の結晶成長を行った。
第３図囚は上記のようＫして得られた炭化珪素のエピタ
キシャル成長膜の矢印（第３図（６））で示した場所に
おける反応ガス流れ方向に関する膜厚の分布状態を示し
たものである０点線は従来の方法で、第２図において内
部の直径１３０ ｍの反応管に直径３インチのＳｉ結晶
（１００）面を配置し、成長温度、成長時間、反応ガス
濃度、反応ガス流量は上記と同じ条件で行った。この方
法では、サセプターによって反応ガスの流れが乱される
ため゛、ウェハー内において流れの前面部分は厚い膜が
成長し、後方にいくにしたがって薄くなってしまい、さ
らに、サセプターの前面において流れが乱れ反応が均一
に起こらず分解温度の低いＳｉＨ４ガスが優先的に分解
し、その後方に設置されたウェハーの前面の成長相はＳ
ｔと炭化珪素が混在したものとなってしまう。
キシャル成長膜の矢印（第３図（６））で示した場所に
おける反応ガス流れ方向に関する膜厚の分布状態を示し
たものである０点線は従来の方法で、第２図において内
部の直径１３０ ｍの反応管に直径３インチのＳｉ結晶
（１００）面を配置し、成長温度、成長時間、反応ガス
濃度、反応ガス流量は上記と同じ条件で行った。この方
法では、サセプターによって反応ガスの流れが乱される
ため゛、ウェハー内において流れの前面部分は厚い膜が
成長し、後方にいくにしたがって薄くなってしまい、さ
らに、サセプターの前面において流れが乱れ反応が均一
に起こらず分解温度の低いＳｉＨ４ガスが優先的に分解
し、その後方に設置されたウェハーの前面の成長相はＳ
ｔと炭化珪素が混在したものとなってしまう。
これに対し、本発明による装置を用いた場合を実線で示
したが、炭化珪素エピタキシャル膜の反応ガスの流れ方
向に関する膜厚分布は均一なものとな９、さらに、サセ
プターによる流れの乱れがたいた′めウェハー全面にあ
たって炭化珪素相のみが得られた。
したが、炭化珪素エピタキシャル膜の反応ガスの流れ方
向に関する膜厚分布は均一なものとな９、さらに、サセ
プターによる流れの乱れがたいた′めウェハー全面にあ
たって炭化珪素相のみが得られた。
また、水冷光型反応管の外面よシ１０ａ＋を離れたとこ
ろの温度は成長中最大で４０℃であり、反応管外部に出
る熱も極めて少ないものであった。
ろの温度は成長中最大で４０℃であり、反応管外部に出
る熱も極めて少ないものであった。
以上詳細に述べた通り、本発明によれば炭化珪素化合物
半導体の均一なエピタキシャル成長層を得ることができ
る効果を有するものである。
半導体の均一なエピタキシャル成長層を得ることができ
る効果を有するものである。
第１図（４）は本発明の実施例を示す断面図、（至）は
囚のａ ａ’矢視図、（Ｏは囚のｂｂ’矢視図、第２図
は従来法を示す断面図、第３図囚は炭化珪素のエピタキ
シャル膜の膜厚の反応ガス流れ方向に関する分布状態を
従来法（点線）と本発明による装置を用いた場合（実線
）を比較して示す図、（２）は反応ガス流に対する基板
の設置状況を示す図である。 １１・・・基板結晶、１２・・・エピタキシャル成長膜
、加・・・サセプター、３１・・・角型反応管、３２・
・・反“送ガス導入管、お・・・基部、４１・・・水冷
光型反応管、弦・・・ガス導入管、４３・・−冷却水入
口、Ｉ・・・冷却水出口、５０・・・高周波コイル 第１図 （Ａ） ノア ： １（オ反糸吉晶 ４Ｉ：米１丸型反応管 第１図 ４Ｉ：水冷大型反応管 第３図 （Ａ） 亮３図 （Ｂ）
囚のａ ａ’矢視図、（Ｏは囚のｂｂ’矢視図、第２図
は従来法を示す断面図、第３図囚は炭化珪素のエピタキ
シャル膜の膜厚の反応ガス流れ方向に関する分布状態を
従来法（点線）と本発明による装置を用いた場合（実線
）を比較して示す図、（２）は反応ガス流に対する基板
の設置状況を示す図である。 １１・・・基板結晶、１２・・・エピタキシャル成長膜
、加・・・サセプター、３１・・・角型反応管、３２・
・・反“送ガス導入管、お・・・基部、４１・・・水冷
光型反応管、弦・・・ガス導入管、４３・・−冷却水入
口、Ｉ・・・冷却水出口、５０・・・高周波コイル 第１図 （Ａ） ノア ： １（オ反糸吉晶 ４Ｉ：米１丸型反応管 第１図 ４Ｉ：水冷大型反応管 第３図 （Ａ） 亮３図 （Ｂ）
Claims (1)
- （１）炭化珪素化合物半導体の気相エピタキシャル成長
装置において、冷却可能な丸型反応管内の少なくともエ
ピタキシャル成長させる基板結晶の設置部分近傍に、断
面が長方形で、しかもその底部が反応ガスの流れの下流
方向に向かつて高くなつている角型反応管を設置し、さ
らに前記角型反応管内の下流側に基板結晶を搭載するサ
セプターをその上面が前記角型反応管の内面の底部と同
一の平面をなすように設置したことを特徴とする炭化珪
素化合物半導体の気相エピタキシャル成長装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1817285A JPS61177713A (ja) | 1985-02-01 | 1985-02-01 | 炭化珪素化合物半導体の気相エピタキシヤル成長装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1817285A JPS61177713A (ja) | 1985-02-01 | 1985-02-01 | 炭化珪素化合物半導体の気相エピタキシヤル成長装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61177713A true JPS61177713A (ja) | 1986-08-09 |
Family
ID=11964190
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1817285A Pending JPS61177713A (ja) | 1985-02-01 | 1985-02-01 | 炭化珪素化合物半導体の気相エピタキシヤル成長装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61177713A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005219098A (ja) * | 2004-02-05 | 2005-08-18 | Nisshin Steel Co Ltd | 形状矯正能に優れたテンションレベラ |
| JP2005219099A (ja) * | 2004-02-05 | 2005-08-18 | Nisshin Steel Co Ltd | 形状矯正能に優れたテンションレベラ |
-
1985
- 1985-02-01 JP JP1817285A patent/JPS61177713A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005219098A (ja) * | 2004-02-05 | 2005-08-18 | Nisshin Steel Co Ltd | 形状矯正能に優れたテンションレベラ |
| JP2005219099A (ja) * | 2004-02-05 | 2005-08-18 | Nisshin Steel Co Ltd | 形状矯正能に優れたテンションレベラ |
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