JPS6333815A - 気相成長方法 - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、たとえばモノシラン（Ｓｔ）１４）のように
ウオール７ｊポを発生し易い分解温度の低い反応ｊ比抵
抗値とも安定した気相成長が行なえる気相成長方法の改
良に関する。

（従来技術） 従来、分解温度の低い反応〃ス５ＩＨ４による気相成長
では、反応室を構成する石英ベルジャに分解されたシリ
コンが付着する、いわゆるウオールデポが一面に発生す
るために、温度センサなどによってサセプタ温度を制御
することができない。したがってサセプタを加熱するた
めに必要な発振機出力は反応基状況に関係なく、出力値
を一定にする出力制御方式が採用されている。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、仁のような従来装置にあって瓜上記のよ
うに反英ペルジャー面にウオールデポが発生するため、
出力制御による気相成長を行なうと次のような問題を発
生する。

一定の発振機出力値でサセプタを加熱するため、反応に
必要なキャリヤガス量の変更、冷却水の変動、反応〃ス
蓋の変更などによってサセプタの温エバの温度が変動す
るため、単位時間当υの成長膜厚すなわち成長率が変る
ため希望する膜厚が得られない場合が多条発生する。

また、ある一定の比抵抗値全必狭とする成長膜が欲しい
場合、成長層がＮ型の場合にはホスホイン（ＰＨ５）、
Ｐ型の場合にはジブラン（Ｂ２Ｈ６）とそれぞれドーパ
ントが成長中に反応室内に注入される。

このドー・譬ントが気相成長層に侵入する度合いは、温
度値に左右されるのが経験的に分かつている。

したがって、ウェハの温度変動があると、当然ながら、
比抵抗値も変動し、適正な比抵抗値がえられない。Ｓｉ
Ｈ４ガスは成長温度が低く結晶欠陥であるスリップが発
生しにくい、流れがよいため均一な薄膜得られやすい、
塩素を含んでいないため反応室を構成する部材を腐食さ
せない、などの利点があるにもかかわらず、それほど多
く採用されていないのが実情である。

本発明は、上記事情に基づきなされたもので、その目的
とするところは、ウオールデポさらにはＳｉＨ４などの
反応ガスの分解による反応室内の曇シによって、温度セ
ンサが間違った値を出力することを修正し、サセプタ温
度をよシ一定に保ち気相成長をよシ適確にコントロール
可能ならしめる気相成長方法を提供するものである。

［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） 本発明は、上記問題点を解決するために、サセプタ温度
を＠度センサにて感知し、その出力１ｉ！ｌ：を発振機
に帰還して発振機出力を制御しつつ気相成長を行なう気
相成長方法において、反応ガスを供給する直前ないし直
後に発振機出力を固定し、所定時間経過後にその時の温
度センサの出力値全反応ガス供給開始時の出力値と比較
し、以後その差分だけ温度センサ出力値を補正して前記
発振機出力値を制御することＫよシサセプタ温度を制御
しつつ気相成長を行なうようにしたものである。

（作用） すなわち、本発明は、反応案内へ反応ガスを供給して気
相成長を開始する直前ないし直後に発振機の出力値を固
定し、ウオールデポによる温度センサの出力値の誤差が
安定する所定時間後に、その時の温度センサの出力値を
反応ガス供給開始時の出力値との差を検知し、温度セン
サの出力値の補正を行ない、その後は補正された温度セ
ンサの出力値で発振機の出力値を制御するようにしたか
ら、モノ７ランのようにウオール−ｒポを生じ易い気相
成長の場合にも基本的には温度センサによシサセグタの
温度制御が可能となるため、キャリヤガス量、冷却木葉
、室温等の変動あるいは変更によりてサセプタの温度は
変動しないので膜厚、比抵抗ともに均一な気相成長が行
なえる。このように、モノシランでの気相成長全簡単に
行なうことができれは、気相成長温度を他のガスの場合
に比べて低い約１０３０℃で済ませられるため、ウェハ
の大口径化によるスリップ発生、オートドープの発生な
どが抑制でき、その効果は大である。また、正確な温度
制御を実施することができるためウオールデポを最少限
に押えることが可能となる。

（実施例） 以下、本発明の一実施態様を示す第１図ないし第２図に
従って説明する。その前に、気相成長装置の概略？説明
する。

第１図中１は反応室、２はノズル、３はサセプタ、４は
基板、５は高周波紡導コイル（以下ＲＦコイルという）
、６は金属ベルジャ、７は石英ベルジャである。ＲＦコ
イル５に高周波高電圧高電流を印加し、サセプタ３を誘
導加熱によって所定温度に加熱し、基板４を前記サセプ
タ３によって気相成長温度まで加熱し、しかる後ノズル
２によシ反応ガスをキャリヤガスとともに噴出させて気
相成長を行なうものである。なお、図中１２はサセプタ
支持体であシ、その中をノズル２が通っている。１３は
ガス導出管である。温度センサ８にてサセプタ温度を検
出し、その出力値を発振機９に帰還し、所定の高周波高
電圧高電流６ａｒコイル５に印加し、常にサセプタ３の
温度が一定になるように制御するようになっている。ま
たノズル２から噴出したモノシラン５ＩＨ４が分解し、
石英ガラス製の石英ベルツヤ７にシリコンが付着しない
ように冷却ノズル１０によシ冷却ガス１１を局所的に吹
き付け、前記石英ベルジャ７を効果的に冷却するように
している。

経験的に、気相成長温度を高くすると、例えはソースガ
スＳｉＨ４の場合、１０００℃以上になると、ノズルか
ら噴出されるＳｉＨ４は一時期瞬間的に分解し、サセプ
タ３から発する赤外劇ヲさえぎることになシ、温度セン
サ８はあたかも低い温度を検出することになってしまう
、具体的には実験の結果によると８〜１５℃の温度低下
が発生する。このような幣害が発生すると、発振機９の
出力はさらにあがることＫなシ、サセプタ３の温度はさ
らにあがυ、５ＩＨ４は益々分解することになる。する
と、益々、赤外線をさえぎることになシ悪循壌が発生す
る。

このような問題を解決するのが、本発明の特徴とすると
ころで、以下、具体的に説明する。

第２図は時間経過に対する発振機９の出力とサセプタ３
の温度、それに温度センサ８の出力を示す。反応室内の
ガスが完全に水素ガスＨ２に置換された後、サセプタ３
はＲＦコイル５によりて気相成長に必要な温度まで加熱
される。この場合、気相成長温度の約８０％温度値Ｃ点
までは発振機９の出力値は最大値がかかるが、その後は
発振＠９の出力はＰＩＤ制御によシ徐々に低下し、設定
温度値でほぼ一定の値に落ち漸く。

気相成長開始、つまシノズル２からソースガスであるモ
ノシラン５ＩＨ４が噴出されると、若干、このＳｉＨ４
が分解し、シリコンＳｔが遊離して、サセプタ３の上面
の輝度が阻害されるため温度センサ８の出力値の低下が
発生する。従来のサセプタ３の温度制御方法では、この
ように温度センサ８の出力値の低下（点線で示す）によ
り発振機９の出力はＤ点において、上昇嘔せるよう茄令
を受けるために一点鎖線に示す如く上昇する。当然サセ
プタ３の温度も追従して上昇する。温度が上昇すると、
モノシランＳｉＨ４の分解は益々激しくなり、したがっ
てサセプタ３の温度は加速度的に上昇し、温度センサ８
でサセプタ３の温度を制御できないのが実情である。

また、温度センサ８によらない発振機９の出力を一定に
する出力制御では、前述の如く、キャリヤガス量、冷却
水温、ソースガス量等の変動あるいは変更によって、サ
セプタ３の温度が時々刻々変わる問題がある。本発明は
かかる問題を解決するもので、以下詳細に説明する。

第２図において、ソースガスであるモノシランＳｉＨ４
が反応室１１に噴出されるＤ点で、発振機９の出力は今
まで温度センサ８にて制御されていたが、タイマ「入」
と同時に温度センサ８からのフィードバックによらない
一定出力制御に切換えられる。

また同時に、温度センサ８の出力は、前記気相成長開始
時（Ｄ点）との差をとり、その差分Δｔだけ出力＋ｉ　
ｆｔ補正し調整する。前記タイマは、ウオールデポの発
生による温度センサ８の出力の変化が安定する所定の時
間に定められている。タイマ「切」と同時に発振機９の
出力は補正された温度センサ８の出力値により再び制御
されサセプタ３の温度を制御する。

祝状、タイマ設定時間はほぼ２〜３分程度でよく、この
くらいの時間では発振機９の出力を一定出力制御で行な
っても、キャリヤ量、冷却水量、冷却水温などの変動が
おっても、サセプタ３の温度は変動せず、したがって、
気相成長層には品質的に何んら影響を与えないことが確
認されていも［発明の効果］ 本発明は、以上説明したように、反応室内へ搬送ガスを
供給して気相成長を開始する直前ないし直後に発振機の
出力値を固定し、ウオールデポによる温度センサの出力
値の誤差が安定する所定時間後に、その時の温度センサ
の出力値を反応ガス供給開始時の出力値との差を検知し
、温度センサの出力値の補正を行ない、その後は補正さ
れた温度センサの出力値で発振機の出力を制御するよう
にしたため、モノシランのようにウオールデポを生じ易
い気相成長の場合にも基本的には温度センサによシサセ
プタの温度制御が可能となり、キャリヤガス量、冷却水
量、室温等の変動あるいは変更によるサセプタの温度変
動を制御することができ、膜厚、比抵抗ともに均一な気
相成長が行なえる。このように、モノシランでの気相成
長を簡単に行なうことができれは気相成長温度を他のガ
スの場合に比べて低い約１０３０℃で済ませられるため
、ウェハの大口径化によるスリラグ発生、オートドーグ
の発生などが抑制でき、その効果は犬である。また、正
確な温度側（ｌａ４１を実施することができるためウオ
ールデポを最小限に押えることができるといった効果金
臭する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の気相成長方法を適用し得る装置の構成
説明図、第２図は本発明によるサセプタ温度の制御方法
を示す説明図である。 １・・・反応室、３・・・サセプタ、４・・・基板、８
・・・温度セｙす、９・・・発振機。 出願人代理人　　弁理士　鈴　江　武　套筒１図 第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. サセプタの温度を温度センサにて感知し、その出力値を
   発振機に帰還して発振機の出力を制御しつつ気相成長を
   行なう気相成長方法において、反応ガスを供給する直前
   ないし直後に発振機の出力を固定し、所定時間経過後に
   その時の温度センサの出力値を反応ガス供給開始時の出
   力値と比較し、以後その差分だけ温度センサ出力値を補
   正して前記発振機の出力値を制御することによりサセプ
   タの温度を制御しつつ気相成長を行なうことを特徴とす
   る気相成長方法。