JPS6276720A - 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シ分解析出して単結
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
ためには、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。

従来の赤外線加熱方式を利用した気相成長装置のサセプ
タは、例えば「最新ＬＳＩプロセス技術」。

工業調査会、Ｐ２１１〜２２９　、Ｐ３ｓｓ〜３９３に
示されているように、第２図のよってなっていた。この
装置のシリコン基板１を載置する円板状のサセプタ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６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２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、赤外線ランプらで輻射加熱するとき
、サセプタ２の周辺部７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、周辺部７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およびシリコン基板１の温度が
高いほど顕著となる。このため、周辺部Ｔ側の赤外線ラ
ンプ６の輻射強度を太きくし、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。しかしランプから輻射光が全周方向へ
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
ンプ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だめ、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、サセプタの周辺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υ、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々気相成
長装置を提供するものである。

問題点を解決するだめの手段 上記問題点を解決するために本発明の気相成長装置用サ
セプタは、反応ガス中で被膜形成されるシリコン基板を
載置し、輻射加熱手段によってシリコン基板と共に加熱
される板状のサセプタの周辺部に、サセプタ周辺部を補
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 この技術手段による作用は次のようになる。

サセプタ周辺部に補助加熱手段を設けることによシ、サ
セプタ周辺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、サセプタ周辺部
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
タの中央に至る部分は、サセプタ周辺部から放出される
輻射熱の影響を受けることが解消され、周辺部から放出
される輻射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、本発明の実施例の気相成長装置用サセプタについ
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気相成長装置用サセ
プタの具体構成を示すもので、第１図（ａ）は、本発明
の気相成長装置用サセプタを組み込んだ気相成長装置、
第１図（ｂ）は、本発明の気相成長装置用サセプタの斜
視図である。第１図において、１１はシリコン基板、１
２はシリコン基板１１を載置するグラファイトから成る
サセプタでちる。

１３は、サセプタ１２の周辺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。１
４は、気相成長装置の外部に設置されている電源（図示
せず）から金属抵抗線１３へ通電するためのリード線で
ある。１５は、ベース板で、サセプタ１２が載置される
。ベース板１６には、リード線１４を通すための穴が設
けられている。１６は、石英ベルジャ、１７は赤外線ラ
ンプ、１８は反射鏡である。１９は、反応ガスを供給す
る供給口、２ｏは反応ガスを排気する排気口である。

以上のように構成された気相成長装置用サセプタの一実
施例について、以下第１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１１を所定の温度まで加熱
するために、赤外線ランプ１７からシリコン基板１１へ
輻射エネルギーを供給する。同時に、サセプタ１２も赤
外線ランプ１７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１２は、昇温するに
つれて赤熱し、サセプタ１２の表面からベース板１４お
よび石英ベルジャ１６に輻射エネルギーを放出する。サ
セプタ１２の赤外線ランプ１７に相対していない側面に
ついては、輻射エネルギーをベース板１４および石英ベ
ルジャ１６へ放出するのみであるため、定常な状態では
サセプタ１２の赤外線ランプ１７に相対する面が吸収し
た輻射エネルギーの一部は、サセプタ１２内部を熱伝導
によりサセプタ１２側面へ移動し、そして側面からサセ
プタ１２外へ輻射エネルギーとして放出されることとな
る。このため、サセプタ１２中央部から周辺部に向けて
温度勾配が生じる。サセプタ１２に載置しているシリコ
ン基板１１についても、サセプタ１２の影響を受けて、
中央部から周辺部に向けて温度勾配が生じる。このとき
、リード線１４を通して金属抵抗線１３に通電し、サセ
プタ１２の周辺部を直接加熱する。この直接加熱量は、
サセプタ１２の中央から周辺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１２の側面か
ら放出される輻射エネルギー分を、金属抵抗線１３から
発熱させる。このとき、サセプタ１２のシリコン基板１
１を載置する面の温度均一性を確保できる。その結果、
シリコン基板１１の温度均一性を確保できる。

また、サセプタ１２の形状、材質が変更されても、サセ
プタ１２周辺部に埋め込んだ金属抵抗線１３を発熱させ
ることによシ、サセプタ１２側面から放出される輻射エ
ネルギー分を補うとき、赤外線ラング１７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１１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１２の周辺部
に補助加熱手段として金属抵抗線１３を埋め込み、金属
抵抗線１３に通電加熱することによって、シリコン基板
１１の温度均一性を容易に得ることができ、その効果は
非常に大きい。

なお、本実施例において、サセプタ１２は円板状とした
が、正方形の板状であってもかまわないことは言うまで
もない。またサセプタ１２周辺部に溝を設け、その溝の
中に補助加熱手段が設置されている構造であっても、同
じ効果が得られることは言うまでもない。また、サセプ
タ１２周辺部を直接補助加熱することが可能な限り、い
かなる補助加熱手段であってもかまわない。そして、本
実施例では、サセプタ１２をベース板１６上に固定した
構造としたが、サセプタ１２が回転可能な構造であって
も何ら差しつかえない。更に、本実施例では、サセプタ
１２上に１枚のシリコン基板１１を載置したが、同時に
多数のシリコン基板１１を載置しても、サセプタ１２周
辺部を補助加熱するとき、同じ効果を得ることができる
。

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
される板状のサセプタを備えた気相成長装置において、
前記サセプタの周辺部に、前記サセプタ周辺部を補助加
熱する手段を設けることによって、前記サセプタの周辺
部からの放熱に起因する前記基板の温度むらを解消する
ことができ、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、同時に前記基板に熱歪に
よって生じていた結晶欠陥を解消できるため、その効果
は非常に大きいものがある。

【図面の簡単な説明】

第１図０は本発明の一実施例における気相成長装置を示
す正面断面図、第１図（ｂ）は本発明の一実施例におけ
る気相成長装置に用するサセプタの拡大斜視図、第２図
は従来の気相成長装置用サセプタが、気相成長装置に組
み込まれた状態を示す図である。 １１・・・・・・シリコン基板、１２・・・・・・サセ
プタ、１３・・・・・・金属抵抗線、１７・・・−・・
赤外線ランプ。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）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板状のサセ
   プタを備えた気相成長装置において、前記サセプタの周
   辺部に、前記サセプタの周辺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）サセプタの周辺部を補助加熱する手段が、通電加
   熱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。