JPS62113419A - 気相エピタキシヤル成長装置 - Google Patents

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、気相エピタキシャル成長装置に関し、特に、
多数枚のシリコン単結晶基板を、ある間隔で積み重ねて
エピタキシャル成長する量産性の高い気相エピタキシャ
ル成長装置に関するものである。

〔従来の技術〕

従来、この種のシリコンエピタキシャル成長装置は、反
応管内に設置したシリコン単結晶基板を加熱し、その基
板表面にシラン系反応ガス（ＳＩＨ４゜８ｉＨ２Ｃ１２
、５ｉ）（ｃ、ｇ３．　ＳｉＣ党、）及びＨ２等の反応
ガスを導入して、シリコンをエピタキシャル成長させる
ものとなってい念。この種のシリコンエピタキシャル成
長装置では、シリコンエピタキシャル膜の膜厚、を気抵
抗等を、各基板内、及び基板間で均一にするため、反応
ガスの導入方法や、シリコン単結晶基板の設置方法に種
々の工夫がなされている。例としては、第４図に示した
様に、多数枚のシリコン単結晶基板２５をある間隔で積
み重ねる様に保持した基板ホルダーと、反応管内壁の間
に、多数の細孔２４を有するガス導入用ノズルを設け、
その細孔より、シリコン単結晶基板２５に向って反応ガ
スを吹き出す方式の装置〔発明が解決しようとする問題
点〕 上述した従来のシリコンエピタキシャル成長装置では、
均一なシリコンエピタキシャル膜を得る之め、ノズルの
細孔から吹き出す反応ガス流を、シリコン単結晶基板表
面に均一に分布させる必要があり、このためＫは、細孔
の形状、数１位置を調整し、かつノズルに首振り運動を
させる駆動機構を付加する等、構造及び、機構が複雑に
なるという欠点がある。ま几、この複雑さが原因となり
、均一な膜厚、電気抵抗等の特性を有するエピタキシャ
ル膜を再現性良く成長させるには困難が多い。

さらに、シラン系反応ガス及び水素を混合した後で高温
に保たれた反応管内に導入するため、所望以外の場所で
起こる環元反応によシ、シリコン微粒子が発生し、エピ
タキシャル成長しようとするシリコン単結晶基板を汚染
したり、ノズル及び細孔が詰まるという問題が生じる。

〔問題点を解決する之めの手段〕

本発明の気相エピタキシャル成長装置は、加熱装置内に
設置した反応管の内部に複数枚の半導体基板を間隔をも
たせて積み重ねる様に設置する基板ホルダーと、反応ガ
スを導入するノズルとを有する気相エピタキシャル装置
におりで、このノズルが内管、外管の開口部が同一位置
にある２重管構造ノズルであること、また、その２重管
構造ノズルの外管の開口部の先端が絞られた形状になっ
ている事を特徴としている。

〔実施例〕

次に本発明について図面を参照して説明する。

第２図は本発明で用いる２重管構造ノズルの一実施例の
横断面図である。内管１はシラン系反応ガス（ＳＩＨ４
，５ｉＨ２Ｃρ２，８ｉＨＣｆ１３，５ｉＣＬ）の流路
となり、細孔２よりこのシラン系反応ガスが放出される
。外管３は水素ガスの流路であり、先端が絞られた細孔
４よりこの水素ガスは放出される。シラン系反応ガスと
水素ガスとは、細孔４の先端の絞られ几開口部付近で混
合される。

第１図は、第２図で説明を加えた２重管構造ノズルを用
いた本発明の一実施例の縦断面図である。

反応管５は真空排気口６を備え、内部が減圧されても真
空気密が保たれる様、架台７に固定されている。シリコ
ン単結晶基板８は回転機構を有する基板ホルダー９に保
持されている。シリコン単結晶基板８は抵抗加熱装置１
０で加熱され、反応ガスは２重管構造ノズル１１より導
入され、反応管５の内壁に向って開口しているノズルの
開口部１２より反応管内に導入される。

第３図は、本発明の他の実施例の縦断面図である。反応
管外管１３は真空排気口１４を備え、反応管内管１５は
排気口１６を備えている。反応管外管１３及び内管１５
は真空気密が保たれる様架台１７に固定されている。回
転機構を有する基板ホルダー１８が、シリコン単結晶基
板１９を積み重ねた様に保持している。２重管構造ノズ
ル２０を通して反応ガスは導入され、このノズルと対面
に位置する排気口１６を経て真空排気口１４から排気さ
れる。また、シリコン単結晶基板１９を加熱する抵抗加
熱装置２１が設けられている。

以下に第３図で説明した実施例におけるシリコンのエピ
タキシャル成長実験の一例を示す。基板ホルダー１８に
直径１５０■のシリコン単結晶基板１９を９１間隔で５
０枚設置し、基板ホルダー１８をｌＱｒｐｍ　で回転す
る。次いで、２重管構造ノスに２０　ヨＦ）　Ｈ２カス
ヲ３０　％、　ＨＣｌカスヲ１　％を流しながら反応管
温度を１１００℃とした。その後、）スｊｌ／内管より
、５ｉＨ２Ｃ１２ガスを０．３　％。

ＨＣｆｔガスを１ぶ流し、ノズル外管よりＨ２ガスを２
０　％、　ＰＨ３カスヲ０．０５　ｍ　ヲ流シ、反応管
ＦＱ部を２　Ｔｏｒｒとしてシリコンのエピタキシャル
成長を行なった。その結果、５０枚金工のシリコン単結
晶基板におけるエピタキシャル膜の膜厚分布は±３％以
内、電気抵抗の分布は±５係以内でらリ、微粒子汚染に
よる欠陥の発生も認められなかっ几。

本実施例では、２′Ｎ管構造ノズルの開口部を反応管内
壁に向けたが、この開口部を、基板ホルダーに向けても
良く、この時、開口部はエピタキシャル成長しようとす
る基板の数と同等である事が望ましい。

ま急加熱装置については、抵抗加熱方式によったが、高
周波加熱、ランプ加熱の方式を用いても良い。また、ノ
ズル内管にシラン系反応ガス及びＨＣｌガス、ノズル外
管にＨ２ガス及びＰＨａ　　ガスを流し友が逆に、内管
にＨ２ガス及びＰＨｓガス、外管にシラン系反応ガス及
びＨＣｊｌ　　ガスを流しても良ｂ０ さらに、シリコン単結晶基板の直径の増大、用いる反応
ガス抽の増加、反応ガス流量の増加に対しては、２重管
構造ノズルの数を増す事で対処する事ができる。

〔発明の効果〕

以上説明したように１本発明は、反応管内部に反応ガス
を導入するにあたり、１本もしくは、複数本の２重管構
造のノズルを用いて、シラン系反応ガスとＨ２ガスを別
個に流す事により、均一な膜厚、！気抵抗等の特性を有
するエピタキシャル膜を再現性よく成長できる効果があ
り、シリコンエピタキシャル基板を極めて量産性よく安
価に製造できるため従来、高価格のため、その応用が限
定されてい友エピタキシャル基板の応用範囲を著しく拡
大するという効果がある。近年、ＬＳＩの高集積化に伴
ない、シリコン単結晶基板の高品質化が急務となって来
ているが、エビタキ７ヤル基板は通常のバルク基板と比
較して高品質基板である事からＭＯ８デバイスにも適用
されるようになって来ており、本発明の工業的価値は甚
大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の気相エピタキシャル装置の一実施例の
縦断面図、第２図は本発明の気相エビタキ７ヤル装置に
用いる２重管構造ノズルの一実施例の横断面図、第３図
は本発明の気相エピタキシャル装置の他の実施例の縦断
面図、第４図は従来の気相エピタキシャル装置の縦断面
図である。 １・・・・・・内管、２，２４・・・・・・細孔、３・
・・・・・外管、４・・・・・・先端が絞られた細孔、
５．２２・・・・・・反応管、６．１４・・・・・真空
排気口、７・・・・・・架台、８，１９・・・・・シリ
コン単結晶基板、９，１８．２９・・・・・・基板ホル
ダー、１０．２１・・・・・・抵抗加熱装置、１１゜２
０・・・・・・２重管構造ノズル、１２・・・・・・開
口部、１３・・・・・・反応管外管、１５・・・・・・
反応管内管、　１６．２７・・・・・・排気口、１７・
・・・・・架台、２３・・・・・・ノズル、２６・・・
・・・ガス導入口、２８・・・・・・高周波加熱ヒータ
。 代理人　弁理士　　内　原　　　音　　　゛モ１回 夕尺応シ ￥＝３回

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）反応管内に複数枚の半導体基板を間隔をもたせ積
   み重ねる様に設置する基板ホルダーと、反応ガスを導入
   するノズルとを有する気相エピタキシャル成長装置にお
   いて、該ノズルが内管、外管の開口部が同一位置にある
   ２重管構造ノズルである事を特徴とする気相エピタキシ
   ャル成長装置。
2. （２）前記２重管構造ノズルの外管の開口部の先端が絞
   られた形状になっている事を特徴とする特許請求の範囲
   第（１）項記載の気相エピタキシャル成長装置。