JPS6276719A - 気相成長装置 - 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、半導体デバイス製造におけるバレル型の気相
成長装置に関するものであり、その中でも特にシリコン
基板を載置するサセプタの改良に関するものである。

従来の技術 半導体工業における気相成長装置は、反応ガス分子が加
熱されたシリコン基板表面で熱により分解析出して単結
晶シリコン等の薄膜を形成させるものであるが、こうし
て形成された薄膜の膜厚、および比抵抗の均一性は、シ
リコン基板の表面温度°に大きく影響される。すなわち
良質な気相成長膜を得るためには、シリコン基板を全面
にわたって均一な温度分布に保持した上で大量の反応ガ
スを供給することが望ましい。また、シリコン基板自体
の熱歪による結晶欠陥の発生を阻止するためにも、温度
均一性が重要となる。そのだめには、サセプタのシリコ
ン基板を載置する側の面の温度についても均一であるこ
とが重要となっている。

従来の輻射加熱手段を用いてシリコン基板を加熱するバ
レル型気相成長装置のサセプタは、例えば特公昭５７−
４４００９号公報に示されているように、第３図のよう
になっていた。この装置のシリコン基板１を載置するサ
セプタ２は、石英ベルジャ３とベース板４によって外気
と遮断されている反応室５の内部に設置されており、反
応室５の外部にある赤外線ランプ６から放射され石英ベ
ルジャ３を透過する輻射熱によって、シリコン基板１と
共に所定の温度まで加熱されていた。

発明が解決しようとする問題点 しかしながら第３図に示す構成のサセプタ２にシリコン
基板１を載置して、赤外線ランプ６で輻射加熱するとき
、サセプタ２の端部７ａ、７ｂから温度の上昇に伴って
、それぞれ石英ベルジャ３゜ベース板４へ大量の輻射熱
が放出され、サセプタ２およびシリコン基板１には、サ
セプタ２の中央部が温度が高く、端部７ａ、７ｂの方に
向かって温度が低くなるという不均一な温度分布が生じ
るという問題があった。

そのため、従来のサセプタ２を用いたバレル型の気相成
長装置では、サセプタ２に載置するシリコン基板１自体
にも不均一な温度分布が生じ、それに伴ってシリコン基
板１に形成される薄膜の膜厚が不均一となる欠点と、シ
リコン基板１に生じる熱歪によって結晶欠陥が発生する
という欠点を有していた。この傾向は、サセプタ２およ
びシリコ７基板１の温度が高いほど顕著となる。このた
め、端部７　ａ　、　？　ｂ側の赤外線ランプ６の輻射
強度を大きくし、サセプタ２の中央部を照射する赤外線
ランプ６の輻射強度を小さくするという対策が考えられ
る。しかしランプから幅対光が全周方向へほぼ均一に放
射されることから、１本の赤外線ランプ６の輻射強度を
上昇または低下させるとき、その赤外線ラング６直下の
受熱面のみならず、他の位置でも多少の輻射光強度の上
昇または低下が生じるため、サセプタ２上の特定の場所
のみを輻射光強度が上昇するよう赤外線ランプ６の輻射
強度を制御することは容易ではない。・また、サセプタ
２の形状、材質を変更したとき、その都度赤外線ランプ
６の輻射２強度を調整しなくてはならないという問題が
ある。

本発明は、上記問題点に鑑み、簡単な構成で、サセプタ
に応じて赤外線ランプ輻射強度の調整を必要とすること
なく、サセプタの上端部および下端部からの放熱に起因
する。サセプタのシリコン基板を載置する側の面の温度
分布むらを解消し、それに伴ってシリコン基板の温度分
布むらを解消することによシ、均一性のすぐれた良質の
気相成長膜の形成と、熱歪による結晶欠陥発生の阻止が
可能なバレル型の気相成長装置を提供するものである・ 問題点を解決するための手段 上記問題点を解消するための本発明の気相成長装置は、
被膜形成するシリコン基板を載置し、輻射加熱手段によ
ってシリコン基板と共に加熱されるサセプタの上端部お
よび下端部に、サセプタの上端部および下端部を補助加
熱する手段を設けたことを特徴とするものである。

作　　用 この技術的手段による作用は次のようになる。

サセプタ端部に補助加熱手段を設けることによシ、サセ
プタ端部を直接加熱することが可能となる。この直接加
熱によって得られる熱量によって、サセプタ端部から反
応室壁面へ放出される輻射熱を直接補うことができる。

そのため、補助加熱手段を設けた部分からサセプタ側面
の中央に至る部分は、サセプタ端部から放出される紹射
熱の影響を受けることが解消され、端部から放出される
熱によって生じていたサセプタの不均一温度分布が解消
される。そしてこれに伴ってシリコン基板の温度むらが
解消される。

この結果、シリコン基板上に均一性のすぐれた良質の気
相成長膜の形成が可能となり、同時に熱歪によって生じ
る結晶欠陥を抑制することが可能となる。

実施例 以下、本発明の一実施例の気相成長装置について、図面
を参照しながら説明する。

第１図は本発明の一実施例におけるバレル型の気相成長
装置に用いるサセプタの拡大斜視図で、第２図は本発明
の一実施例における気相成長装置の具体構成図である。

第１図において、１１はグラフフィトから成るサセプタ
である。１２ａは、サセプタ１１の上端部に埋め込まれ
たカンタル等の金属抵抗線で、表面は絶縁体で被覆され
ている。１２ｂは、サセプタ１１の下端部に埋め込まれ
たカンタル等の金属抵抗線で、金属抵抗線１２ａと同様
、表面は絶縁体で被覆されている。１３は、サセプタ１
１を回転させるための石英からなる中空の回転軸で、１
４が回転軸１３に設けられた穴を示す。１５ａは、金属
抵抗線１２＆へ通電するためのリード線で、１６ｂは、
金属抵抗線１２ｂへ通電するためのリード線である。リ
ード線１６ａおよび１５ｂは、サセプタ１１の内壁を伝
って、回転軸１３に設けられた穴１４内部に導かれてい
る。また、第２図において、１６は、シリコン基板で、
１７は石英ベルジャ、１８はベース板である。１９は、
赤外線ランプで、２ｏは反射鏡である。２１は、反応ガ
スを供給する供給口、２２は反応ガスを排気する排気口
である。２３ａは、回転軸１３に取り付けられた通電性
の高い金属環で、金属環２３ａは、リード線１５ａと一
本ずつ直結されている。２３ｂは、金属環２３ａと同様
、回転軸１３に取シ付けられた通電性の高い金属環で、
リード線１６ｂと一本ずつ直結されている。金属環２３
ａおよび２３ｂは、サセプタ１１を回転させながら、金
属抵抗線１２ａおよび１２ｂに通電するために設けられ
たもので、金属環２３ａおよび２３ｂを、ブラシ等の回
転しながら通電のできる端子を介しぞ気相成長装置外部
の電源とつなぐことにより可能である。

以上のように構成された気相成長装置の一実施例につい
て、以下第１図および第２図を用いてその動作を説明す
る。気相成長時にシリコン基板１６を所定の温度まで加
熱するために、赤外線ランプ１９からシリコン基板１６
へ輻射エネルギーを供給する。同時に、サセプタ１１も
赤外線ランプ１９から輻射エネルギーを受ける。このと
き、輻射エネルギーを受けたサセプタ１１は、昇温する
につれて赤熱し、サセプタ１１の表面から石英ベルジャ
１７およびベース板１８に輻射エネルギーを放出する。

サセプタ１１の赤外線ランプ１９に相対していない上面
と下面については、輻射エネルギーを放出するのみであ
るため、定常な状態では、サセプタ１１の赤外線ランプ
１９に相対する面が吸収した輻射エネルギーの一部は、
熱伝導によってサセプタ１１内部をサセプタ１１の上面
および下面へ向かって移動し、このためサセプタ１１側
面の中央から、上端部および下端部に向けて温度勾配が
生じる。サセプタ１１に載置するシリコン基板１６につ
いても、この影響を受けて、温度勾配が発生する。この
とき、金属環２３ａおよび２３ｂ１そしてリード線１５
ａおよび１５ｂを通して金属抵抗線１２ａおよび１２ｂ
に通電して、サセプタ１１の上端部および下端部を直接
加熱する。この直接加熱量は、サセプタ１１側面の中央
から、上端部、下端部に向けての熱の移動、また逆方向
の熱の移動が無くなるように、通電する電圧を調整して
設定する。具体的には、サセプタ１１の上面、下面から
放出される輻射エネルギー分を、それぞれ金属抵抗線１
２ａ　、　１２ｂから発熱させる。このとき、サセプタ
１１のシリコン基板１６を載置する側面の温度均一性を
確保できる。その結果、シリコン基板１６の温度均一性
を確保できるＯ また、サセプタ１１の形状、材質が変更されても、サセ
プタ１１の上端部および下端部にそれぞれ埋め込んだ金
属抵抗線１２ａ、１２ｂを発熱させることにより、サセ
プタ１１＼上端部および下端部から放出される輻射エネ
ルギー分を補うとき、赤外線ランプ１９の輻射強度の再
調整を必要とすることなく、シリコン基板１６の温度均
一性を確保できる。

以上のように本実施例によれば、サセプタ１１の上端部
および下端部にそれぞれ金属抵抗線１２ａ。

１２ｂを埋め込み、通電加熱することによって、容易に
シリコン基板１６の温度均一性を得ることができ、その
効果は非常に大きい。

なお、本実施例において、金属抵抗線はサセプタ上面お
よび下部の一部に埋め込んだが、上面および下面の全面
にわたって埋め込んでも同じ効果が得られることは言う
までもない。また、本実施例において、サセプタ上端部
および下端部を補助加熱する手段として金属抵抗線を上
端部および下端部に埋め込む形としたが、サセプタ上端
部および下端部を直接補助加熱することが可能な限り、
いかなる加熱手段であっても、いかなる設置方法であっ
てもかまわない。

発明の効果 以上のように本発明は、反応ガス中で被膜形成される基
板を載置し、輻射加熱手段によって前記基板と共に加熱
されるサセプタを備えたバレル型の気相成長装置におい
て、前記サセプタの上端部および下端部を補助加熱する
手段を設けることによって、前記サセプタの上端部およ
び下端部からの放熱に起因するシリコン基板の温度むら
を解消でき、その結果、膜厚の均一性にすぐれた良質の
気相成長膜を得ることができ、同時にシリコン基板の熱
歪による結晶欠陥の発生を解消できるため、その効果は
非常に大きいものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例におけるバレル型の気相成長
装置に用いたサセプタの拡大斜視図、第２図は本発明の
一実施例におけるバレル型の気相成長装置のＪ一体構成
図、第３図は従来のバレル型の気相成長装置を示す図で
ある。 １１・・・・・・サセプタ、１６・・・・・・シリコン
基板、１２ａ、１２ｂ・・・・・・金属抵抗線、１９・
・・・・・赤外線ランプ。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第１
図 ｆ２α、ＩＦドー瞥属狽Ｉ襲 ノｉｉ−−−シワコソＬ本夜 ず９−−〜ふりＬ創覧うッ、・

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）反応ガス中において被膜形成される基板を載置し
   、輻射加熱手段によって前記基板と共に加熱されるサセ
   プタを備えたバレル型の気相成長装置において、前記サ
   セプタの上端部および下端部に、前記サセプタの上端部
   および下端部を補助加熱する手段を設けたことを特徴と
   する気相成長装置。
2. （２）補助加熱をする手段が、通電する手段を備えた金
   属抵抗線からなることを特徴とする、特許請求の範囲第
   １項記載の気相成長装置。