JPS6126218A - 気相成長装置 - Google Patents

気相成長装置

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JPS6126218A
JPS6126218A JP14801184A JP14801184A JPS6126218A JP S6126218 A JPS6126218 A JP S6126218A JP 14801184 A JP14801184 A JP 14801184A JP 14801184 A JP14801184 A JP 14801184A JP S6126218 A JPS6126218 A JP S6126218A
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gas
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transparent plate
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temperature
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Masato Mitani
三谷 眞人
Takatoki Ichiyanagi
一柳 高畤
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Matsushita Electric Industrial Co 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

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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】 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関するものである。
従来例の構成とその問題点 従来の気相成長装置は第1図にその具体構成を示すよう
に、透明石英チャンバ1と、シリコン基板2を載置する
基台3と、透明石英チャンバ1の外にあって、基台3に
対面して設置されている赤外線ランプユニット4と、ガ
ス供給管6と、排気口6とから構成されていた。赤外線
ランプユニット4から出た赤外光は、透明石英チャンバ
1を透過して基台3に載せられたシリコン基板2を照射
し、これを1000’C以上の温度に加熱する。このあ
とガス供給管5より、ジクロールシラン等を水素中に適
当な濃度で混合した反応ガスを供給し、排気口6から排
気する。このとき反応ガスが透明石英チャンバ1内を流
れる間に分解析出し、シリコン基板2上にシリコン単結
晶膜が形成される。
しかしながら上記のような構成では、赤外線ランプユニ
ット4から出る赤外光の一部が、透明石英チャンバ1(
以下チャンバ1と略す)を完全に透過できず一部吸収さ
れ、このチャンバ1自体が徐々に昇温し、反応ガスがこ
れに触れることによってチャンバ1の内面にもシリコン
結晶が堆積し易いという問題があった。そしていったん
チャンバ1の内面にシリコン結晶が堆積し始めると、赤
外光の透過率が損われ、吸収される赤外光が増大するた
めにチャンバ1の昇温か早くなって、加速度的にチャン
バ1への堆積が増加し、そのためチャンバ1自体が更に
加熱されて強度が低下して、内部を水素を主体とするガ
スが流れる容器としては、極めて危険な状態になる問題
があった。そのためチャンバ1を外部から強制的に空冷
してやる必要があり、従来例はチャンバ1の表面積が大
きいため、大量の冷却ガスを必要とするという構造上の
欠点を有していた。また、大量の冷却ガスによってチャ
ンバ1を外部から空冷しても、微小ではあるがチャンバ
1の内面でのシリコン結晶堆積がやはシ存在し、そのた
めチャンバ1を装置からはずし、これを洗浄乾燥した上
で再組立し、リークチェックをするという保守作業を頻
繁に行う必要があり、従来例は内部の基台3まで取りは
ずした上でチャンバ1を外し、大量の面積を洗浄乾燥し
なくてはならないという欠点を有していた。
さらに、常温に近い温度で供給口6から反応ガスが供給
されるため、基台3および基板2から反応ガスへ伝達さ
れる熱量が、供給口5に近い部分で大きな量となり、こ
の結果基台3および基板2は供給口6に近い側が温度が
低く、遠い側が温度が高いという不均一な温度分布とな
って、基板2上に形成されるシリコン単結晶膜の膜厚が
ばらつき、かつ結晶性が低下(スリップが発生)すると
いう問題があった。そのため赤外線ランプユニット4の
各赤外線ランプの出力を、供給口6に近い部分のものほ
ど基台3および基板2から反応ガス・へ伝達される大量
の熱量に見合うだけ余計に高めなくてはならないという
欠点があった。
発明の目的 本発明は上記欠点に鑑み、基板加熱方式が光輻射加熱方
式で、輻射光が透過する透明プレートへの反応生成物の
付着を空冷という手段を用いることなしに解消し、かつ
気相成長膜の膜厚の均−性及び結晶性を維持するために
余計に高めなくてはならない輻射光の出方を低く抑える
ことができる気相成長装置を提供する。
発明の構成 本発明による気相成長装置は、気相成長膜を形成する基
板を載置する基台と、上記基板および基台を加熱する光
輻射加熱手段と、基台と光輻射加熱手段との間にあって
輻射光を透過する材質より成る第1の透明プレートと、
第1の透明プレートと伴に外気を庶断して上記基台が内
部に設置される反応室を成す壁面部材と、基台と第1の
透明プレートとの間にあって輻射光を透過する材質よシ
成り適当数の円孔を有する第2の透明プレートと、第1
の透明プレートと第2の透明プレートとの間にあってキ
ャリヤガスを供給する少くとも1個のキャリヤガス供給
手段と、第2の透明プレートと基台との1間にあって反
応ガスあるいは反応ガスとキャリヤガスとの混合ガスを
供給する少くとも1個の混合ガス供給手段と、混合ガス
とキャリヤガスを排気する少くとも1個の排気手段とか
ら構成され、第1の透明プレートと第2の透明プレート
の間に供給したキャリヤガスを第2の透明プレートに設
けた適当数の円孔から噴出させることによって、透明プ
レートでの反応生成物の付着を解消でき、また第2の透
明プレートの円孔から噴出させたキャリヤガスに反応ガ
スを混合した混合ガスを基板上に供給することによシ、
余計に高めなくてはならない輻射光の出力を低く抑える
と同時に気相成長膜の結晶性の維持および膜厚の均一性
の向上が実現できるという特有の効果を有する。
実施例の説明 以下本発明の一実施例について、図面を参照しながら説
明する。
第2図は本発明の一実施例における気相成長装置の断面
図である。第2図において、7はシリコン単結晶膜を形
成させるシリコン基板、8はシリコン基板7を載置する
カーボンより成る基台であり、9はシリコン基板7およ
び基台8を加熱する赤外線ランプユニットである。10
は赤外線ランプユニット9と基台8の間にある厚さ16
wn程度の透明石英グレート、11はステンレス等の耐
熱耐食性金属より成る壁面部材、12は赤外線ランプユ
ニット9が内部に設置される耐熱耐食性金属より成る上
部ヒータブロックで、13は透明石英プレート10を上
部ヒータブロック12に固定する固定具である。14は
透明石英プレート10とけられた円孔で、第4図に円孔
16の具体的な構成の仕方を示す。16は透明石英プレ
ート14を壁面部材11に固定する固定具である。また
17はキャリヤガスを供給するキャリヤガス供給管、1
8は反応ガスあるいは反応ガスとキャリヤガスとの混合
ガスを供給する混合ガス供給管、19は混合ガスを反応
室中央部に導く透明石英より成る混合ガス誘導管、20
は混合ガスおよびキャリヤガスを排気するガス排気管で
、キャリヤガスは矢印入方向に流れて、矢印B方向に流
れてきた混合ガスと反応室中央部で混合され、その後矢
印C方向に沿って排気される。混合ガス誘導管19は、
壁面部材11にはめ込まれており、混合ガスが混合ガス
誘導管19内のみを流れるように既知のガスシールド手
段が混合ガス誘導管19と壁面部材11との間に利用さ
れている。またキャリヤガスが円孔16のみを通って反
応室中央部へ矢印入方向に流れるように第2の透明石英
プレート14と壁面部材11は既知のガスシールド手段
を介して固定具16により締結されている。そして上部
ヒータブロック12と透明石英プレート、および上部ヒ
ータブロック12と壁面部材11との間もそれぞれ既知
のガスシールド手段を介して反応室内部のガス雰囲気を
維持するために締結されている。
21は壁面部材11を水冷するために設けられた適当数
の冷水溝、22は上部ヒータブロック12を水冷するだ
めの冷水溝、23は固定具13のだめの42)(溝、2
4は固定具16のための力水溝である。第3図は本発明
の一実施例における気相成長装置の外観図である。第3
図において、26は壁面部材11に設けられた開閉扉、
26はシリコン基板7を出し入れするだめの開口である
以上のように構成された気相成長装置について以下その
動作を説明する。
エピタキシャル成長時には、赤外線ランプユニット9か
ら放射される熱線が透明石英プレー)10および14を
透過して基台8およびこれに載置されているシリコン基
板7を照射し、これらを所定温度に加熱する。このとき
キャリヤガス供給口17を通して、キャリヤガスとして
の水素ガスを常温で供給し、第2の透明石英プレート1
4の円孔16から反応室中央部に水素ガスを噴出させる
。このとき同時に、混合ガス供給口18を通して、ジク
ロールシラン等のソースガスおよびホスフィン等のドー
ピングガスを適当な濃度で含有した水素べ・円孔15か
ら噴出している水素ガスと混合される〇このとき水素ガ
ス中のジクロールシランおよびホスフィンの濃度が所定
の濃度になるように、キャリヤガス供給口17を通して
供給する水素ガスの量と、混合ガス供給口18を通して
供給する反応ガスの量および反応ガス中のジクロールシ
ランとホスフィンの濃度を設定しておく。混合して所定
の濃度にされた混合ガスは、ガス排気管2oに向かって
矢印C方向に流れ、この間に所定温度に加熱されている
シリコン基板7および基台8に接した反応ガス相から反
応ガスが分解析出し、シリコン基板7上にエピタキシャ
ル成長膜が形成される。
さて円孔16から水素ガスを噴出させることにょ  ′
つて、矢印B方向に流れてきた反応ガスを透明プレート
14に触れる前に排気管2oの方へ強制的に押し流すこ
とができ、同時にシリコン基板7および基台8によ−て
加熱さi、自然対流を起こして透明プレート14の方へ
上昇してくる反応ガスも、透明プレート14に到る前に
排気管20の方へ押し流すことができる。すなわち、透
明プレート14および1oに反応生成物が付着すること
を、透明プレートの強制冷却という手段を用いることな
く容易に解消できる。更に、自然対流で上昇してくる反
応ガスが、円孔15から噴出する水素ガスと混合し、そ
して排気管の方へ強制的に押し流される際に、反応室内
部で渦が発生し、この渦がシリコン基板近傍の反応ガス
の濃度の均一化を実現できる。すなわち、シリコン単結
晶膜の成長速度均一化、膜厚の均一化をはかることがで
きる。
また、円孔16から噴出される前に水素ガスが、赤外線
ランプユニット9から出る熱線によって加熱された壁面
部材11および固定具16および上部ヒータブロック1
2そして透明石英プレート10から熱伝達を受けて予備
加熱されるため、混合ガス誘導管18によって導かれて
きた反応ガスと混合した後でも、その温度は常温より高
くなり、シリコン基板7および基台8から混合ガスが奪
う熱量が低く抑えられる。本実施例においては、基台8
の排気管20に最も近い側が最も多く熱を奪われるが、
上記の理由により混合ガスの温度と基台7六の温度差を
従来例に比較して十分低減ができる。
に高めなくてはならない出力を従来例に比較して低く抑
えることができる。
以上のように本実施例によれば、簡単な装置の構成によ
って透明石英プレートでの反応生成物の付着を解消でき
、同時に余計に高めなければならなかった赤外線ランプ
ユニットの出力を抑えることができる。そして気相成長
膜の膜成長速度の均一化、膜厚の均一化を実現すること
ができる。
なお本実施例では、キャリヤガス供給管および混合ガス
供給管、ガス排気管をそれぞれ2個としたが、これらが
それぞれ1個であっても3個以上であってもかまわない
ことは言うまでもない。
発明の効果 以上のように本発明による気相成長装置は、第1の透明
プレートと壁面部材によって外気から庶断される反応室
内部に、適当数の円孔を有する第2の透明プレートを設
け、第1の透明プレートと第2の透明プレートの間に供
給した後筒2の透明プレートの円孔を通して反応室内部
に噴出させたキャリヤガスと、第2の透明プレートと基
台の間に供給した反応ガスとを混合し、その後この混合
ガスを基板上に流すことによって、透明プレートでの反
応生成物付着の解消、膜厚の均一性を保持するために余
計に高めなくてはならない輻射光の出力増分の低減、更
に膜成長速度の均一化向上をはかることが簡単な装置、
構成によって実現でき、その実用的効果は犬なるものが
ある。
【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図は本発明
の一実施例における気相成長装置の断面図、第3図は同
装置の外観図、第4図は第2の透明石英プレートの拡大
斜視図である。 7・・・・・・シリコン基板、8・・・・・・基台、1
0.14・・・・・透明石英プレート、9・・・・・・
赤外線ランプユニット、11・・・・・・壁面部材、1
7・・・・・・キャリヤガス供給管、18・・・・・・
混合ガス供給管、19・・・・・・混合ガス誘導管、2
0・・・・・・ガス排気管、15・・・・・円孔。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 勇 ほか1名第1

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 気相成長膜を形成する基板を載置する基台と、上記基板
    および基台を加熱する光輻射加熱手段と、基台と光輻射
    加熱手段との間にあって輻射光を透過する材質より成る
    第1の透明プレートと、第1の透明プレートと伴に外気
    を遮断して上記基台が内部に設置される反応室を構成す
    る壁面部材と、基台と第1の透明プレートとの間にあっ
    て輻射光を透過する材質より成り適当数の円孔を有する
    第2の透明プレートと、第1の透明プレートと第2の透
    明プレートとの間にあってキャリヤガスを供給する少く
    とも1個のキャリヤガス供給手段と、第2の透明プレー
    トと基台との間にあって反応ガスあるいは反応ガスとキ
    ャリヤガスとの混合ガスを供給する少くとも1個の混合
    ガス供給手段と、混合ガスとキャリヤガスを排気する少
    くとも1個の排気手段とからなる気相成長装置。
JP14801184A 1984-07-16 1984-07-16 気相成長装置 Granted JPS6126218A (ja)

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JPH0518452B2 JPH0518452B2 (ja) 1993-03-12

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