JPH0372075A - 炭化珪素膜製造装置 - 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、半導体に熱処理を施す拡散炉用の反応管等の
筒状基体の内面に炭化珪素被膜を形成するのに好適に用
いられる炭化珪素膜製造装置に関する。

〔従来の技術及び発明が解決しようとする課題〕半導体
拡散炉用の反応管としては筒状の炭化珪素質基体の内面
に高純度の炭化珪素被膜を形成したものが好ましいが、
このような反応管を製造する場合、基体内面に高純度炭
化珪素被膜を形成する方法としては、珪素源と炭素源と
を含む原料ガスを基体内に供給し、常圧又は減圧下で加
熱して基体内面に炭化珪素膜を蒸着する化学気相蒸着（
ＣＤＶ）法が通常用いられている。

しかし、このような方法で得られた炭化珪素膜は緻密性
、均一性、均質性に劣り、破損や剥離といった不都合を
生じる。場合がある。即ち、拡散炉用反応管などのよう
に長尺筒状の基体内面に化学気相蒸着法により炭化珪素
膜を形成する場合、加熱下において筒状基体の一端開口
部より原料ガスを供給するが、この場合原料ガスの供給
部付近、即ち一端側はど厚い被膜となり易く、反応条件
の変化が緻密性にも影響し、緻密性、均一性、均質性の
高い被膜を得ることが困難である。このため。

このような方法により被膜を形成した半導体拡散炉用反
応管は、半導体の熱処理中に被膜の破損。

剥離を起こしやすく、不純物の通過や拡散により。

内部の半導体を汚染する場合がある。

このような問題を解決するため、筒状の外殻内に筒状電
極を配し、該筒状電極内に被処理炭化珪素管を配設して
該炭化珪素管内にその一端側から原料ガスを供給し、上
記外殻外周に移動可能に配設されたリング状の誘導加熱
器により筒状電極内を帯域状に誘導加熱すると共に、誘
導加熱器を外殻に沿って移動させることによって加熱帯
域、即ち反応領域を移動させ、原料ガスの似絵側の端部
と他端部とで膜厚や緻密性に差が生じるのを防止した被
膜形成装置が提案されている（特公昭６０−６３０４号
公報）。

しかし、このような装置にあっては、加熱部（反応領域
）とガス導入部との距離が変化し、その間の温度分布、
ガス組成（炭素源／珪素源比、原料ガス／キャリヤーガ
ス比等）の制御が困難であり、このため膜厚の均一性は
得られ易いものの、膜が多層横進になり易いなど、均質
性の点て問題を生しる場合がある。

本発明は、上記事情に鑑みなされたもので、長尺の筒状
物であっても、その内面全面に均一性。

均質性の優れた高純度炭化珪素膜を確実に形威し得、半
導体拡散炉用の炭化珪素質反応管の製造に好適に用いら
れる炭化珪素膜製造装置を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、上記目的を連取するため、筒状の被処理物内
面に高純度炭化珪素被＋ｌＷを化学気相蒸着法によって
形成する装置であって、上記筒状の被処理物を収容する
反応管と、この反応管内を加熱する加熱機構と、先端部
が上記反応管内をその軸方向に沿って移動し得るように
配設され、その先端部から上記反応管内に収容された筒
状の被処理物内に炭素源と珪素源とを含む原料ガスを併
給するガス供給管と、このガス供給管を移動させるガス
供給管移動機構とを具備してなることを特徴とする炭化
珪素膜製造装置を提供する。

〔作　用〕

本発明の炭化珪素膜製造装置を用いて筒状の被処理物の
内面に炭化珪素被膜を形成する場合、該被処理物を反応
管に収容した後、加熱機構により反応管内を加熱し、ガ
ス供給管先端部から珪素源と炭素源とを含む原料ガスを
被処理物内に供給すると共に、ガス供給管の先端を被処
理物内に軸方向に沿って移動させて筒状被処理物の内面
全面に炭化珪素を化学気相蒸着させ、炭化珪素被膜を形
成する。なお、この際反応管内を減圧とすることが好ま
しい。

而して、Ｐ発明の炭化珪素膜製造装置によれば、ガス供
給管の先端部（ガス噴出部）が筒状被処理物内に原料ガ
スを供給しつつ、該被処理物内を軸方向に沿って移動す
ることにより、被処理物が長尺な筒状物であっても、そ
の内面に均一、均質な蒸着膜が得られる反応領域にたえ
ず新しい原料ガスを供給することができ、更に被処理物
の一端側であっても他端側であっても同一の条件で気相
合成及び蒸着を行なうことができるので、被処理物内面
全面に均一、均質で緻密な炭化珪素Ｉ摸を確実に形成す
ることができる。従って、被処理物として炭化珪素管を
用いることにより、被ｌ摸の破損。

剥離といった不都合を生したり、熱処理中に不純物の通
過や拡散により内部の半導体を汚染するようなことのな
い半導体拡散炉用の炭化珪素質反応管を得ることができ
る。

以下１本発明の一実施例につき図面を参照して説明する
。

〔実施例〕

図面は、半導体拡散炉用反応管の筒状炭化珪素質基体の
内面に高純度炭化珪素被膜を形成するのに好適に使用さ
れる本発明の一実施例に係る炭化珪素膜製造装置を示す
もので、この炭化珪素膜製造装置１は、箱型基台２の上
面に立設された円筒状反応管３を具備する。なお、この
円筒状反応管３は石英等から形成されている。この反応
管３内には、その軸方向に沿って円筒状の黒鉛電極４が
配置固定され、この電ｒｉ４と反応管３との間にはカー
ボン繊維等の断熱材が介装されて断熱層５が形成されて
いる。また、反応管３の外側には、上記電極４を誘導加
熱する水冷誘導コイル６が配設されており、上記電極４
と共に誘導加熱機構を構成している。なお１反応管３の
」二端開ロ部は中央部に排気管７を有する蓋体８により
Ｏリング（図示せず）を介して気密に閉塞されている。

」二記載台２内には、原料ガスを反応管３内（電極４内
）に供給するガス供給管９が上記反応管３の軸方向に沿
って移動可能に配設されている。この供給管９の基端部
は、基台２内に互に所定間隔離間して立設された２本の
支柱１０．１１にそれぞれ摺動可能に取り付けられた摺
動リング１２ａ。

１２ｂ間に架設固定された支持棒１３に固定されている
。上記一方の摺動リング１２ａには、その端部に突起１
４が突設されていると共に、この突起１４は基台２の底
壁に固定された減速モータ１５の回転軸１６と支柱１０
の先端側部に突設されたピン１７との間に巻装された邸
動用チェーン↓８に固定され、減速モーター１５の作動
により駆動用チェーン１８が上下方向に移動すると共に
、この移動と一体に摺動リング１２ａ、１２ｂ及び支持
棒１３が移動し、従ってガス供給管９が一体に移動する
ようになっている。一方、上記ガス供給管９の先端部１
９は、該ガス供給管９の下降限位置において、上記反応
管３が立設された基台２のそ上壁の該反応管３中心部に
対応する箇所に穿設された挿通孔２０内に挿入されてい
る。

次に、上記炭化珪素膜製造装置１を用いて半導体拡散炉
用反応管の筒状炭化珪素質基体の内面に高純度炭化珪素
被膜を形成する場合は、まず被処理物である筒状の炭化
珪素質基体２１を電極４内に配設し、蓋体８で反応管３
を閉塞した後、排気管７から真空ポンプ等により反応管
３内の空気を排気して反応管３内を減圧とする。この減
圧状態を保持したまま、水冷誘導コイル６に通電して電
極４内を誘導加熱し、ガス供給管９の先端部１９より炭
素源と珪素源とを含有する原料ガスを炭化珪素質基体２
１内に噴出させると共に、減速モータ１５を作動させ、
ガス供給管９をゆっくりと上昇させて炭化珪素質基体内
面の下端部から上端部までの全面に亘って同一の条件で
気相合成及び蒸着を行なうものである。なお、この場合
、原料ガスとしては炭素源と珪素源とを含有するもので
あり、具体的にはメチルトリクロロシラン等が好適に使
用され、この際通常はキャリヤーガスとして水素ガスが
併用される。また、炭素源と珪素源とを別々のガスから
供給することもできる。この場合、ガス供給管９を二重
構造とすることにより。

原料ガスに対して任意のキャリヤーガス流量が容易に選
択できる。また、二種類の原料ガスを別々に供給でき、
ガス供給管９内での反応を防ぐことができ、反応管内へ
設定ガス流量で供給できる等の利点がある。反応管内の
加熱温度は１↓ＯＯ〜１５００℃とすることができ、ま
た反応管内を１〜１００Ｔｏｒｒ程度の減圧とすること
が釘ましい。

更に、ガス供給管９の移動速度は、希望する膜厚と処理
対象物の大きさ、その他の処理条件とから決定する必要
があるが２００ｎｗｎ／ｈｒ程度とすることが好ましい
。

上記炭化珪素膜製造装置ｌによれば、ガス供給管９の先
端部（ガス噴出部）１０が筒状の被処理物２１内に原料
ガスを供給しつつ、該被処理物２１内を移動することに
より、その内面の均一均質な蒸着膜が得られる反応領域
にたえず新しい原料ガスが供給され、更に被処理物２（
内面の下端部から上端部までの全面に亘って同一の条件
で気相合成及び蒸着が行なわれ、被処理物２↓の内面全
面に均一、均質で緻密な炭化珪素膜が確実に形成される
。

従って、被処理物２１として炭化珪素管を用いることに
より、被膜の破損、剥離といった不都合を生じたり、熱
処理中に不純物の通過や拡散により内部の半導体を汚染
するようなことのない半導体拡散炉用の炭化珪素質反応
管を得ることができるものである。

なお、本発明の炭化珪素膜製造装置は、上記実施例に限
定されるものではなく、例えば加熱機構を誘導加熱に代
えて抵抗加熱、赤外放射加熱、レーザービーム加熱等の
他の方法による加熱機構とすることや反応管を水平に配
置することは何ら差し支えなく、またガス供給管の移動
機構や各部材の形状及びそれらの配置等も本発明の要旨
の範囲内において種々変更して差し支えない。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明の炭化珪素膜製造装置によ
れば、長尺筒状の被処理物であってもその内面全面に均
一、均質で緻密な炭化珪素膜を形成することができ、被
処理物として炭化珪素管を用いることにより、被膜の破
損、剥離といった不都合を生じたり、熱処理中に不純物
の通過や拡散により内部の半導体を汚染するようなこと
のない半導体拡散炉用の炭化珪素質反応管を得ることが
できるものである。

以下、実験例を示し、本発明の効果を具体的に説明する
。

〔実験例〕

上記実施例において示した炭化珪素膜製造装置１を用い
、その黒鉛電極４内に内径１５０ｍ＋＋φ。

外径１６０ｎｍφ、長さ２０００１１１１１の炭化珪素
管２１を装填し、蓋体８で反応管３上端開口部を気密に
閉塞した後、排気管７から真空ポンプにより反応管３内
の空気を排気して管内を減圧した。

次に、水冷誘導コイル６に通電して電極４内を誘湛加熱
すると共に、ガス供給管９から炭化珪素管２１内に水素
ガスを６０００　ｍＱ／ｍｉｎの条件で流入させながら
反応管３内を５０Ｔｏｒｒに調整した。

その後、炭化珪素管２１内を１３００°Ｃとし、ガス浜
給管９の先端１９より水素ガス及びメチルトリクロロシ
ランをそれぞれ６０００　ｍＱ／＋ｎｊｎ及び５ＱｍＱ
／ｍｉｎの流速で炭化珪素管２１内に流入させながら、
減速モーター１５を作動させてガス供給管９を炭化珪素
管２１の軸方向に沿って下方から上方へ２００　ｎ＋ｍ
／ｈｒの速度で移動させ、炭化珪素管２１の内面に炭化
珪素を気相蒸着させて、内面が緻密質の炭化珪素膜で被
覆された炭化珪素質反応管を得た。

上記炭化珪素質反応管において、その被膜の両端部及び
中央部での膜厚は平均５００μｓでそのバラツキは最大
厚と最小厚との差が１５戸であった。

また、被膜の断面を観察したところ層状態は認められず
、均一、均質な炭化珪素膜であることが確認された。

一方、比較のため減速モータ１５を作動させずにガス供
給管９を最下部に固定して、即ち従来の装置と同様の原
料ガス供給機構とし、その他の条件は上記と同様にして
被膜形成を行なったところ、得られた炭化珪素膜はガス
下流側はど薄くなり。

ガス下流側の端部ではほとんど被覆されなかった。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例を示す断面図である。 １・・・炭化珪素膜製造装置　　３・・・反応管６・・
・水冷誘導コイル　　　　９・・・ガス供給管２１・・
被処理物

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １．筒状の被処理物内面に高純度炭化珪素被膜を化学気
   相蒸着法によって形成する装置であって、上記筒状の被
   処理物を収容する反応管と、この反応管内を加熱する加
   熱機構と、先端部が上記反応管内をその軸方向に沿って
   移動し得るように配設され、その先端部から上記反応管
   内に収容された筒状の被処理物内に炭素源と珪素源とを
   含む原料ガスを供給するガス供給管と、このガス供給管
   を移動させるガス供給管移動機構とを具備してなること
   を特徴とする炭化珪素膜製造装置。