JPH097953A - 単結晶薄膜の製造方法 - Google Patents
単結晶薄膜の製造方法Info
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- JPH097953A JPH097953A JP7153105A JP15310595A JPH097953A JP H097953 A JPH097953 A JP H097953A JP 7153105 A JP7153105 A JP 7153105A JP 15310595 A JP15310595 A JP 15310595A JP H097953 A JPH097953 A JP H097953A
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- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B25/00—Single-crystal growth by chemical reaction of reactive gases, e.g. chemical vapour-deposition growth
- C30B25/02—Epitaxial-layer growth
- C30B25/10—Heating of the reaction chamber or the substrate
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- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
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- C30B25/02—Epitaxial-layer growth
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 半導体単結晶基板を短時間に昇降温でき、ス
リップの発生が抑制された高品質な単結晶薄膜が得られ
る単結晶薄膜の製造方法を提供する。 【構成】 コールドウォール式の反応容器内に実質的に
加熱能力の無い保持具を用いて半導体単結晶基板を載置
し、一方向に反応ガスを流しながら、該反応ガスの流れ
方向に対する前記半導体単結晶基板の温度分布を均一に
保ち、該半導体単結晶基板上に単結晶薄膜を気相成長さ
せることを特徴とする。
リップの発生が抑制された高品質な単結晶薄膜が得られ
る単結晶薄膜の製造方法を提供する。 【構成】 コールドウォール式の反応容器内に実質的に
加熱能力の無い保持具を用いて半導体単結晶基板を載置
し、一方向に反応ガスを流しながら、該反応ガスの流れ
方向に対する前記半導体単結晶基板の温度分布を均一に
保ち、該半導体単結晶基板上に単結晶薄膜を気相成長さ
せることを特徴とする。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体単結晶基板上に
単結晶薄膜を気相成長させる単結晶薄膜の製造方法に関
する。
単結晶薄膜を気相成長させる単結晶薄膜の製造方法に関
する。
【0002】
【関連技術】半導体デバイスの製造において、半導体単
結晶基板上に数ミクロンの単結晶薄膜を気相成長させる
工程がある。この工程では、例えば図4に示すように、
コールドウォール式の水平型気相成長装置20が用いら
れる。該水平型気相成長装置20は、水平に設置される
透明な石英ガラス製の反応容器22を有している。該反
応容器22は、反応ガスGの導入口24と排気口26と
を備えている。該反応容器22の周りには、半導体単結
晶基板Wを加熱する加熱手段28a,28b及び前記反
応容器22の外壁を冷却する冷却手段30が配置されて
いる。一方、該反応容器22の内部にはサセプタ32が
設置されている。該サセプタ32は通常、炭化珪素によ
り薄く被覆されたカーボン(グラファイト)製であり、
回転軸34に支持されて反応ガスGの流れに平行な面内
で回転可能に配設されている。
結晶基板上に数ミクロンの単結晶薄膜を気相成長させる
工程がある。この工程では、例えば図4に示すように、
コールドウォール式の水平型気相成長装置20が用いら
れる。該水平型気相成長装置20は、水平に設置される
透明な石英ガラス製の反応容器22を有している。該反
応容器22は、反応ガスGの導入口24と排気口26と
を備えている。該反応容器22の周りには、半導体単結
晶基板Wを加熱する加熱手段28a,28b及び前記反
応容器22の外壁を冷却する冷却手段30が配置されて
いる。一方、該反応容器22の内部にはサセプタ32が
設置されている。該サセプタ32は通常、炭化珪素によ
り薄く被覆されたカーボン(グラファイト)製であり、
回転軸34に支持されて反応ガスGの流れに平行な面内
で回転可能に配設されている。
【0003】前記水平型気相成長装置20を用いて気相
成長を行う際には、前記サセプタ32上に形成された凹
部に前記半導体単結晶基板Wを載置し、透明な石英ガラ
ス製の反応容器22を通して輻射加熱ランプ等の加熱手
段28a,28bから発せられる輻射光29a,29b
により前記サセプタ32と前記半導体単結晶基板Wとを
同時に1000〜1200℃に加熱し、反応ガスGの導
入口24からH2 ,トリクロロシラン(SiHCl3 )
等の原料ガス,ジボラン(B2 H6 )等のドーパントガ
スなどを反応ガスGとして一方向かつ略水平方向に流
し、前記半導体単結晶基板W上に単結晶薄膜を成長させ
る。
成長を行う際には、前記サセプタ32上に形成された凹
部に前記半導体単結晶基板Wを載置し、透明な石英ガラ
ス製の反応容器22を通して輻射加熱ランプ等の加熱手
段28a,28bから発せられる輻射光29a,29b
により前記サセプタ32と前記半導体単結晶基板Wとを
同時に1000〜1200℃に加熱し、反応ガスGの導
入口24からH2 ,トリクロロシラン(SiHCl3 )
等の原料ガス,ジボラン(B2 H6 )等のドーパントガ
スなどを反応ガスGとして一方向かつ略水平方向に流
し、前記半導体単結晶基板W上に単結晶薄膜を成長させ
る。
【0004】上記気相成長を行うにあたり、半導体単結
晶基板Wに温度差に起因する熱応力が働くと所謂スリッ
プと呼ばれる結晶欠陥が発生するので、半導体単結晶基
板Wとサセプタ32は、前記加熱手段28a,28bに
より両方向から同時に輻射加熱されるように前記反応容
器22内に配置される。すると、前記加熱手段28a,
28bにより加熱されたサセプタ32は半導体単結晶基
板Wの裏面側を加熱するので、該半導体単結晶基板Wの
主表面と裏面の温度差を小さくすることができる。
晶基板Wに温度差に起因する熱応力が働くと所謂スリッ
プと呼ばれる結晶欠陥が発生するので、半導体単結晶基
板Wとサセプタ32は、前記加熱手段28a,28bに
より両方向から同時に輻射加熱されるように前記反応容
器22内に配置される。すると、前記加熱手段28a,
28bにより加熱されたサセプタ32は半導体単結晶基
板Wの裏面側を加熱するので、該半導体単結晶基板Wの
主表面と裏面の温度差を小さくすることができる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところが、昇温中にお
いて、半導体単結晶基板Wはサセプタ32に比べて熱容
量がはるかに小さいので、半導体単結晶基板Wはサセプ
タ32より速く昇温し、サセプタ32との温度差が大き
くなる。その結果、該サセプタ32と接触する半導体単
結晶基板Wの裏面温度は主表面に比べて低くなり、スリ
ップの発生原因となる。
いて、半導体単結晶基板Wはサセプタ32に比べて熱容
量がはるかに小さいので、半導体単結晶基板Wはサセプ
タ32より速く昇温し、サセプタ32との温度差が大き
くなる。その結果、該サセプタ32と接触する半導体単
結晶基板Wの裏面温度は主表面に比べて低くなり、スリ
ップの発生原因となる。
【0006】そこで、昇温速度を十分小さくし、半導体
単結晶基板Wとサセプタ32との温度差を小さく保ちな
がらゆっくりと昇温する必要があった。しかし、昇温速
度を十分小さくしゆっくりと昇温するとその分だけ工程
時間が長くなり、生産性が低下するという問題があっ
た。
単結晶基板Wとサセプタ32との温度差を小さく保ちな
がらゆっくりと昇温する必要があった。しかし、昇温速
度を十分小さくしゆっくりと昇温するとその分だけ工程
時間が長くなり、生産性が低下するという問題があっ
た。
【0007】本発明は、上記した問題点に鑑みなされた
もので、半導体単結晶基板を短時間に昇降温でき、スリ
ップの発生が抑制された高品質な単結晶薄膜が得られる
単結晶薄膜の製造方法を提供することを目的とする。
もので、半導体単結晶基板を短時間に昇降温でき、スリ
ップの発生が抑制された高品質な単結晶薄膜が得られる
単結晶薄膜の製造方法を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明に係る単結晶薄膜の製造方法は、コールドウ
ォール式の反応容器内に実質的に加熱能力の無い保持具
を用いて半導体単結晶基板を載置し、一方向に反応ガス
を流しながら、該反応ガスの流れ方向に対する前記半導
体単結晶基板の温度分布を均一に保ち、該半導体単結晶
基板上に単結晶薄膜を気相成長させることを特徴とす
る。
に、本発明に係る単結晶薄膜の製造方法は、コールドウ
ォール式の反応容器内に実質的に加熱能力の無い保持具
を用いて半導体単結晶基板を載置し、一方向に反応ガス
を流しながら、該反応ガスの流れ方向に対する前記半導
体単結晶基板の温度分布を均一に保ち、該半導体単結晶
基板上に単結晶薄膜を気相成長させることを特徴とす
る。
【0009】好ましくは、前記半導体単結晶基板の中心
に対して、反応ガスの上流側を下流側よりも相対的に強
く加熱することにより、前記半導体単結晶基板の温度分
布を均一に保つ構成とする。例えば、前記半導体単結晶
基板に対する加熱を、反応ガスの上流側で下流側よりも
5〜10℃強くすることが好ましい。
に対して、反応ガスの上流側を下流側よりも相対的に強
く加熱することにより、前記半導体単結晶基板の温度分
布を均一に保つ構成とする。例えば、前記半導体単結晶
基板に対する加熱を、反応ガスの上流側で下流側よりも
5〜10℃強くすることが好ましい。
【0010】また、好ましくは、反応ガスの補助加熱領
域を前記半導体単結晶基板の載置部よりも上流側に設け
ることにより、前記半導体単結晶基板の温度分布を均一
に保つ構成とする。前記補助加熱領域は、例えばカーボ
ン製であることが好ましい。また、例えば、前記補助加
熱領域は、珪素,炭化珪素,石英またはセラミックスで
被覆された発熱体であることが好ましい。
域を前記半導体単結晶基板の載置部よりも上流側に設け
ることにより、前記半導体単結晶基板の温度分布を均一
に保つ構成とする。前記補助加熱領域は、例えばカーボ
ン製であることが好ましい。また、例えば、前記補助加
熱領域は、珪素,炭化珪素,石英またはセラミックスで
被覆された発熱体であることが好ましい。
【0011】さらに、前記加熱能力の無い保持具は石英
製または炭化珪素製であり、前記半導体単結晶基板の裏
面を3点以上で支持するか、又は、環状体で支持するこ
とが好ましい。
製または炭化珪素製であり、前記半導体単結晶基板の裏
面を3点以上で支持するか、又は、環状体で支持するこ
とが好ましい。
【0012】
【作用】本発明者は、本発明に関連して、単結晶薄膜の
気相成長について次のような検討を行った。図3はこの
単結晶薄膜の気相成長実験に用いられた水平型気相成長
装置を示す断面概略説明図である。図3において図4と
同一又は類似部材は同一符号で示す。
気相成長について次のような検討を行った。図3はこの
単結晶薄膜の気相成長実験に用いられた水平型気相成長
装置を示す断面概略説明図である。図3において図4と
同一又は類似部材は同一符号で示す。
【0013】まず、図3に示すような水平型気相成長装
置10を用いて気相成長を行う際に、半導体単結晶基板
Wを例えば石英製または炭化珪素製のような加熱能力の
無い保持具4を用いて、3点以上又は環状体で裏面から
支持し、主表面側及び裏面側から加熱手段8の輻射光9
で直接加熱すると、サセプタを用いなくても前記半導体
単結晶基板Wを気相成長温度の1000〜1200℃に
まで十分昇温させることができた。
置10を用いて気相成長を行う際に、半導体単結晶基板
Wを例えば石英製または炭化珪素製のような加熱能力の
無い保持具4を用いて、3点以上又は環状体で裏面から
支持し、主表面側及び裏面側から加熱手段8の輻射光9
で直接加熱すると、サセプタを用いなくても前記半導体
単結晶基板Wを気相成長温度の1000〜1200℃に
まで十分昇温させることができた。
【0014】しかも、サセプタを用いないので、熱容量
の小さい半導体単結晶基板Wに対して昇降温を短時間に
行うことができ、工程時間を短縮することができる。昇
降温に必要な時間は、サセプタを用いる場合の約1/5
であった。
の小さい半導体単結晶基板Wに対して昇降温を短時間に
行うことができ、工程時間を短縮することができる。昇
降温に必要な時間は、サセプタを用いる場合の約1/5
であった。
【0015】しかし、室温付近の反応ガスGを該反応ガ
スGの導入口24から反応容器22に導入すると、反応
ガスGは半導体単結晶基板Wに到達するまでに加熱され
ることが殆ど無く、低温の反応ガスGに触れた半導体単
結晶基板Wの主表面の温度は、加熱能力を持つサセプタ
上に載置されていないので急激に低下し、気相成長され
る単結晶薄膜にスリップが発生する原因となる。
スGの導入口24から反応容器22に導入すると、反応
ガスGは半導体単結晶基板Wに到達するまでに加熱され
ることが殆ど無く、低温の反応ガスGに触れた半導体単
結晶基板Wの主表面の温度は、加熱能力を持つサセプタ
上に載置されていないので急激に低下し、気相成長され
る単結晶薄膜にスリップが発生する原因となる。
【0016】熱電対を埋め込んだ半導体単結晶基板を使
用して温度測定をしたところ、前記半導体単結晶基板W
の中心に対して反応ガスGの上流側は、主表面の温度が
5〜10℃低下する場合があることが分かった。
用して温度測定をしたところ、前記半導体単結晶基板W
の中心に対して反応ガスGの上流側は、主表面の温度が
5〜10℃低下する場合があることが分かった。
【0017】そこで、サセプタを用いずにスリップの発
生が抑制された高品質な単結晶薄膜を製造するために、
反応ガスの流れ方向に対する前記半導体単結晶基板の温
度分布を均一に保つ構成が必須であるとの知見を得て本
発明を完成したものである。さらに、本発明者は、上記
半導体単結晶基板の温度分布を均一に保つためには次の
二つの方法を適用するのが好適であることを見出した。
生が抑制された高品質な単結晶薄膜を製造するために、
反応ガスの流れ方向に対する前記半導体単結晶基板の温
度分布を均一に保つ構成が必須であるとの知見を得て本
発明を完成したものである。さらに、本発明者は、上記
半導体単結晶基板の温度分布を均一に保つためには次の
二つの方法を適用するのが好適であることを見出した。
【0018】第1の方法としては、前記半導体単結晶基
板の中心に対して、反応ガスの上流側を下流側よりも、
例えば5〜10℃相対的に強く加熱し、反応ガスにより
冷却される温度分を補完する。
板の中心に対して、反応ガスの上流側を下流側よりも、
例えば5〜10℃相対的に強く加熱し、反応ガスにより
冷却される温度分を補完する。
【0019】第2の方法としては、反応ガスの補助加熱
領域を前記半導体単結晶基板の載置部よりも上流側に設
け、反応容器に導入される低温の反応ガスを前記半導体
単結晶基板の主表面に触れる前に加熱し、反応ガスが前
記半導体単結晶基板の主表面を冷却しないようにする。
領域を前記半導体単結晶基板の載置部よりも上流側に設
け、反応容器に導入される低温の反応ガスを前記半導体
単結晶基板の主表面に触れる前に加熱し、反応ガスが前
記半導体単結晶基板の主表面を冷却しないようにする。
【0020】
【実施例】以下に、本発明方法を添付図面を参考にしな
がら具体的に説明する。図1は、本発明方法の第1の実
施態様に用いられる水平型気相成長装置の一例を示す概
略断面説明図である。なお、図1において図4と同一又
は類似部材は同一符号で示す。
がら具体的に説明する。図1は、本発明方法の第1の実
施態様に用いられる水平型気相成長装置の一例を示す概
略断面説明図である。なお、図1において図4と同一又
は類似部材は同一符号で示す。
【0021】図1に示すように、本発明方法の第一の実
施態様に用いられる水平型気相成長装置2では、反応ガ
スGの導入口24と排気口26とを備え水平に設置され
た透明な石英ガラス製の反応容器22内に、気相成長を
行う半導体単結晶基板Wが収納される。該反応容器22
は、該反応容器22の外壁を冷却する冷却手段30を備
え、気相成長の原料ガスが反応または分解し、反応容器
22の内壁に堆積することを防止するコールドウォール
式である。
施態様に用いられる水平型気相成長装置2では、反応ガ
スGの導入口24と排気口26とを備え水平に設置され
た透明な石英ガラス製の反応容器22内に、気相成長を
行う半導体単結晶基板Wが収納される。該反応容器22
は、該反応容器22の外壁を冷却する冷却手段30を備
え、気相成長の原料ガスが反応または分解し、反応容器
22の内壁に堆積することを防止するコールドウォール
式である。
【0022】前記半導体単結晶基板Wは、透明な石英ガ
ラス製の保持具4を用いて裏面から3点で支持され、主
表面側及び裏面側から輻射加熱ランプ8a,8bで前記
反応容器22の外側より直接加熱される。前記半導体単
結晶基板Wから主表面側及び裏面側の輻射加熱ランプ8
a,8bまでの幅は150mmとした。前記輻射加熱ラ
ンプ8a,8bは、前記半導体単結晶基板Wに相対する
位置に主表面及び裏面全体を覆うように配列される。
ラス製の保持具4を用いて裏面から3点で支持され、主
表面側及び裏面側から輻射加熱ランプ8a,8bで前記
反応容器22の外側より直接加熱される。前記半導体単
結晶基板Wから主表面側及び裏面側の輻射加熱ランプ8
a,8bまでの幅は150mmとした。前記輻射加熱ラ
ンプ8a,8bは、前記半導体単結晶基板Wに相対する
位置に主表面及び裏面全体を覆うように配列される。
【0023】図1に示すように、半導体単結晶基板Wの
中心に対して、反応ガスGの上流側を下流側よりも相対
的に強く加熱することを可能にするために、上流側へ赤
外光9aを照射する輻射加熱ランプ8aの制御回路は、
前記半導体単結晶基板Wの下流側へ赤外光9bを照射す
る輻射加熱ランプ8bの制御回路から独立させた。
中心に対して、反応ガスGの上流側を下流側よりも相対
的に強く加熱することを可能にするために、上流側へ赤
外光9aを照射する輻射加熱ランプ8aの制御回路は、
前記半導体単結晶基板Wの下流側へ赤外光9bを照射す
る輻射加熱ランプ8bの制御回路から独立させた。
【0024】さらに、上流側を加熱する輻射加熱ランプ
8aにおいて、個々のランプに過大な出力を負荷しない
ために、配列するランプの本数を下流側の輻射加熱ラン
プ8bよりも多く設定してある。
8aにおいて、個々のランプに過大な出力を負荷しない
ために、配列するランプの本数を下流側の輻射加熱ラン
プ8bよりも多く設定してある。
【0025】まず、上記構成の輻射加熱ランプ8a,8
bを配置した水平型気相成長装置2を用いて気相成長を
行う前に、熱電対を埋め込んだ基板Waを使用して該基
板の温度分布測定を行い、温度分布が均一になるように
加熱分布を調整する。
bを配置した水平型気相成長装置2を用いて気相成長を
行う前に、熱電対を埋め込んだ基板Waを使用して該基
板の温度分布測定を行い、温度分布が均一になるように
加熱分布を調整する。
【0026】熱電対を埋め込んだ直径200mmのシリ
コン単結晶基板Waを反応容器22内に挿入し、裏面か
ら3点で支持する透明な石英ガラス製の保持具4上に載
置した。次に、100リットル毎分の水素ガスを反応ガ
スGの導入口24から供給すると、該導入口24におけ
る流速は0.3m毎秒であった。
コン単結晶基板Waを反応容器22内に挿入し、裏面か
ら3点で支持する透明な石英ガラス製の保持具4上に載
置した。次に、100リットル毎分の水素ガスを反応ガ
スGの導入口24から供給すると、該導入口24におけ
る流速は0.3m毎秒であった。
【0027】前記水素ガスを一方向かつ略水平方向に流
しながら、透明な石英ガラス製の反応容器22を通し
て、熱電対を埋め込んだシリコン単結晶基板Waを輻射
加熱ランプ8a,8bにより主表面側及び裏面側から同
時に加熱する。
しながら、透明な石英ガラス製の反応容器22を通し
て、熱電対を埋め込んだシリコン単結晶基板Waを輻射
加熱ランプ8a,8bにより主表面側及び裏面側から同
時に加熱する。
【0028】昇温後、熱電対を埋め込んだシリコン単結
晶基板Waの中心部の温度が1150℃で安定したとこ
ろで、水素ガスの上流側に対応する輻射加熱ランプ8a
の1本当たりの出力を下流側に対応する輻射加熱ランプ
8bより最大30%大きくして上流側を下流側よりも5
〜10℃相対的に強く加熱し、該基板Wa上の温度分布
が均一になるように加熱分布を調整した。
晶基板Waの中心部の温度が1150℃で安定したとこ
ろで、水素ガスの上流側に対応する輻射加熱ランプ8a
の1本当たりの出力を下流側に対応する輻射加熱ランプ
8bより最大30%大きくして上流側を下流側よりも5
〜10℃相対的に強く加熱し、該基板Wa上の温度分布
が均一になるように加熱分布を調整した。
【0029】次に、直径200mm、p型、面方位{1
00}の高濃度にボロンが添加されたシリコン単結晶基
板Wを反応容器22内に挿入し、裏面から3点で支持す
る透明な石英ガラス製の保持具4上に載置後、100リ
ットル毎分の水素ガスを反応容器22内に一方向かつ略
水平に流しながら、前記シリコン単結晶基板Wを輻射加
熱ランプ8a,8bにより主表面側及び裏面側から同時
に加熱した。
00}の高濃度にボロンが添加されたシリコン単結晶基
板Wを反応容器22内に挿入し、裏面から3点で支持す
る透明な石英ガラス製の保持具4上に載置後、100リ
ットル毎分の水素ガスを反応容器22内に一方向かつ略
水平に流しながら、前記シリコン単結晶基板Wを輻射加
熱ランプ8a,8bにより主表面側及び裏面側から同時
に加熱した。
【0030】前記加熱は、前記した加熱分布の調整によ
り設定したように、前記シリコン単結晶基板Wの中心に
対して反応ガスGの上流側の輻射光9aを下流側の輻射
光9bよりも5〜10℃相対的に強くし、前記シリコン
単結晶基板Wの温度分布が均一になるようにした。
り設定したように、前記シリコン単結晶基板Wの中心に
対して反応ガスGの上流側の輻射光9aを下流側の輻射
光9bよりも5〜10℃相対的に強くし、前記シリコン
単結晶基板Wの温度分布が均一になるようにした。
【0031】昇温後、前記シリコン単結晶基板Wの中心
部の温度が1150℃で安定したところで、水素ガス1
00リットル毎分中に原料ガスのトリクロロシランを
3.5モル%混合しさらにドーパントガスとして微量の
ジボランを添加したものを反応ガスGとして供給し、前
記シリコン単結晶基板W上に厚さが5μmのシリコン単
結晶薄膜を成長させた。その結果、前記シリコン単結晶
薄膜の全面においてスリップの発生は認められなかっ
た。
部の温度が1150℃で安定したところで、水素ガス1
00リットル毎分中に原料ガスのトリクロロシランを
3.5モル%混合しさらにドーパントガスとして微量の
ジボランを添加したものを反応ガスGとして供給し、前
記シリコン単結晶基板W上に厚さが5μmのシリコン単
結晶薄膜を成長させた。その結果、前記シリコン単結晶
薄膜の全面においてスリップの発生は認められなかっ
た。
【0032】上記実施態様では、シリコン単結晶薄膜の
気相成長を例としたので反応ガスGとして水素ガスを使
用する場合について記述したが、窒素ガス,アルゴンガ
ス,ヘリウムガス等を使用し、シリコン以外の単結晶薄
膜を気相成長する際にも応用できることは言うまでもな
い。
気相成長を例としたので反応ガスGとして水素ガスを使
用する場合について記述したが、窒素ガス,アルゴンガ
ス,ヘリウムガス等を使用し、シリコン以外の単結晶薄
膜を気相成長する際にも応用できることは言うまでもな
い。
【0033】また、上記実施態様では、シリコン単結晶
基板Wを裏面から3点で支持する保持具4を用いたが、
該保持具4は3点以上又は環状体で、シリコン単結晶基
板Wを裏面から支持する加熱能力の無い保持具であれば
良い。
基板Wを裏面から3点で支持する保持具4を用いたが、
該保持具4は3点以上又は環状体で、シリコン単結晶基
板Wを裏面から支持する加熱能力の無い保持具であれば
良い。
【0034】続いて、本発明方法の第二の実施態様を図
2とともに説明する。図2は、本発明方法の第二の実施
態様に用いられる水平型気相成長装置の一例を示す断面
説明図である。なお、図2において図4と同一又は類似
部材は同一符号で示す。
2とともに説明する。図2は、本発明方法の第二の実施
態様に用いられる水平型気相成長装置の一例を示す断面
説明図である。なお、図2において図4と同一又は類似
部材は同一符号で示す。
【0035】本発明の第二の実施態様において用いられ
る図2に示した装置においても、図1と同様の基本的構
成を有する水平型気相成長装置2を用いた。ただし、図
2に示すように、半導体単結晶基板Wの載置部よりも上
流側に反応ガスGの補助加熱領域12を設け、反応容器
22内に導入される低温の反応ガスGが前記半導体単結
晶基板Wの主表面に触れる前に補助加熱することによ
り、加熱能力の無い保持具4を用いて支持された半導体
単結晶基板Wの表面温度が低下することを抑制する。
る図2に示した装置においても、図1と同様の基本的構
成を有する水平型気相成長装置2を用いた。ただし、図
2に示すように、半導体単結晶基板Wの載置部よりも上
流側に反応ガスGの補助加熱領域12を設け、反応容器
22内に導入される低温の反応ガスGが前記半導体単結
晶基板Wの主表面に触れる前に補助加熱することによ
り、加熱能力の無い保持具4を用いて支持された半導体
単結晶基板Wの表面温度が低下することを抑制する。
【0036】前記補助加熱領域12には、珪素,炭化珪
素,石英,セラミックスのいずれかで被覆された高純度
のカーボンを発熱体として用いる。前記カーボンは該カ
ーボン上にまで延在する輻射加熱ランプ8aにより加熱
されるか、カーボンの下に高周波発振コイルを設置し誘
導加熱されるか、または、カーボンを抵抗体として抵抗
加熱される。
素,石英,セラミックスのいずれかで被覆された高純度
のカーボンを発熱体として用いる。前記カーボンは該カ
ーボン上にまで延在する輻射加熱ランプ8aにより加熱
されるか、カーボンの下に高周波発振コイルを設置し誘
導加熱されるか、または、カーボンを抵抗体として抵抗
加熱される。
【0037】前記補助加熱領域12を設けることによ
り、反応ガスGの上流側を下流側よりも相対的に強く加
熱する程度を小さくすることができる。また、例えば反
応ガスGの流量が小さくて、前記補助加熱領域12によ
る反応ガスGの加熱のみで十分に半導体単結晶基板Wの
温度分布が均一になる場合には、該半導体単結晶基板W
の中心に対して、反応ガスGの上流側も下流側と同じ出
力で加熱すればよい。
り、反応ガスGの上流側を下流側よりも相対的に強く加
熱する程度を小さくすることができる。また、例えば反
応ガスGの流量が小さくて、前記補助加熱領域12によ
る反応ガスGの加熱のみで十分に半導体単結晶基板Wの
温度分布が均一になる場合には、該半導体単結晶基板W
の中心に対して、反応ガスGの上流側も下流側と同じ出
力で加熱すればよい。
【0038】前記した図4に記載の従来用いられている
気相成長装置20において、サセプタ32のかわりに、
半導体単結晶基板Wを裏面から3点で支持する透明な石
英ガラス製の保持具を用いた場合について、以下に説明
する。
気相成長装置20において、サセプタ32のかわりに、
半導体単結晶基板Wを裏面から3点で支持する透明な石
英ガラス製の保持具を用いた場合について、以下に説明
する。
【0039】従来の気相成長装置20においては、図5
に示すように、半導体単結晶基板Wの中心を対称軸とし
て輻射加熱ランプ28a,28bを点対称に配置し、該
輻射加熱ランプ28a,28bの配列のうち2〜3個づ
つをグループとして、半導体単結晶基板Wの外周23a
を主として加熱する輻射光29aを発するランプ28a
と、半導体単結晶基板Wの中心部23bを主として加熱
する輻射光29bを発するランプ28bとに分かれてい
た。
に示すように、半導体単結晶基板Wの中心を対称軸とし
て輻射加熱ランプ28a,28bを点対称に配置し、該
輻射加熱ランプ28a,28bの配列のうち2〜3個づ
つをグループとして、半導体単結晶基板Wの外周23a
を主として加熱する輻射光29aを発するランプ28a
と、半導体単結晶基板Wの中心部23bを主として加熱
する輻射光29bを発するランプ28bとに分かれてい
た。
【0040】前記従来装置20においては、該半導体単
結晶基板Wを炭化珪素で被覆した高純度のカーボン製の
サセプタ32上に載置し、該サセプタ32の中心を中心
軸として自転させることにより均一な温度分布を半導体
単結晶基板W上に実現していた。
結晶基板Wを炭化珪素で被覆した高純度のカーボン製の
サセプタ32上に載置し、該サセプタ32の中心を中心
軸として自転させることにより均一な温度分布を半導体
単結晶基板W上に実現していた。
【0041】しかし、前記従来装置20の反応容器22
内で、サセプタ32のかわりに、半導体単結晶基板Wを
裏面から3点で支持する透明な石英ガラス製の保持具上
に載置し、前記半導体単結晶基板Wの中心に対して反応
ガスGの上流側も下流側と同じ出力で加熱して、前記第
一の実施態様と同じ成長条件で気相成長を行うと、スリ
ップが半導体単結晶基板Wの外周端に顕著に観察され
た。したがって、本発明方法の実施には従来の中心部と
外周部に分けて温度を制御する従来装置20は不適当で
あることが確認された。
内で、サセプタ32のかわりに、半導体単結晶基板Wを
裏面から3点で支持する透明な石英ガラス製の保持具上
に載置し、前記半導体単結晶基板Wの中心に対して反応
ガスGの上流側も下流側と同じ出力で加熱して、前記第
一の実施態様と同じ成長条件で気相成長を行うと、スリ
ップが半導体単結晶基板Wの外周端に顕著に観察され
た。したがって、本発明方法の実施には従来の中心部と
外周部に分けて温度を制御する従来装置20は不適当で
あることが確認された。
【0042】
【発明の効果】以上述べたごとく、本発明によれば、気
相成長を行う際に、半導体単結晶基板を加熱能力の無い
保持具を用いて支持するので、サセプタを用いる場合に
比べて昇降温を短時間に行うことができ、工程時間を短
縮することができる。しかも、半導体単結晶基板に対す
る加熱出力を反応ガスの流れ方向の上流側で相対的に強
くしたり、反応ガスを補助加熱領域で予め加熱したりす
ることにより半導体結晶基板の温度分布を均一にでき、
スリップの発生が抑止された高品質な単結晶薄膜が得ら
れるという著大な効果を奏する。
相成長を行う際に、半導体単結晶基板を加熱能力の無い
保持具を用いて支持するので、サセプタを用いる場合に
比べて昇降温を短時間に行うことができ、工程時間を短
縮することができる。しかも、半導体単結晶基板に対す
る加熱出力を反応ガスの流れ方向の上流側で相対的に強
くしたり、反応ガスを補助加熱領域で予め加熱したりす
ることにより半導体結晶基板の温度分布を均一にでき、
スリップの発生が抑止された高品質な単結晶薄膜が得ら
れるという著大な効果を奏する。
【図1】本発明に係る単結晶薄膜の製造方法の第一の実
施態様に用いられる水平型気相成長装置の一例を示す概
略断面説明図である。
施態様に用いられる水平型気相成長装置の一例を示す概
略断面説明図である。
【図2】本発明に係る単結晶薄膜の製造方法の第二の実
施態様に用いられる水平型気相成長装置の一例を示す概
略断面説明図である。
施態様に用いられる水平型気相成長装置の一例を示す概
略断面説明図である。
【図3】単結晶薄膜の製造方法を実施する際に用いられ
る水平型気相成長装置の一例を示す概略断面説明図であ
る。
る水平型気相成長装置の一例を示す概略断面説明図であ
る。
【図4】従来の単結晶薄膜の製造方法を実施する際に用
いられる水平型気相成長装置の一例を示す概略断面説明
図である。
いられる水平型気相成長装置の一例を示す概略断面説明
図である。
【図5】図4に示した従来装置の加熱手段による輻射光
が加熱する基板上の位置を示す説明図である。
が加熱する基板上の位置を示す説明図である。
2,10,20 水平型気相成長装置 4 保持具 8,8a,8b,28a,28b 加熱手段 9,9a,9b,29a,29b 輻射光 12 補助加熱領域 22 反応容器 24 反応ガスの導入口 26 反応ガスの排気口 30 反応容器外壁の冷却手段 32 サセプタ G 反応ガス W 半導体単結晶基板
Claims (7)
- 【請求項1】 コールドウォール式の反応容器内に実質
的に加熱能力の無い保持具を用いて半導体単結晶基板を
載置し、一方向に反応ガスを流しながら、該反応ガスの
流れ方向に対する前記半導体単結晶基板の温度分布を均
一に保ち、該半導体単結晶基板上に単結晶薄膜を気相成
長させることを特徴とする単結晶薄膜の製造方法。 - 【請求項2】 前記半導体単結晶基板の中心に対して、
反応ガスの上流側を下流側よりも相対的に強く加熱する
ことにより、前記半導体単結晶基板の温度分布を均一に
保つことを特徴とする請求項1記載の単結晶薄膜の製造
方法。 - 【請求項3】 前記半導体単結晶基板に対する加熱を、
反応ガスの上流側で下流側よりも5〜10℃強くするこ
とを特徴とする請求項2記載の単結晶薄膜の製造方法。 - 【請求項4】 反応ガスの補助加熱領域を前記半導体単
結晶基板の載置部よりも上流側に設けることにより、前
記半導体単結晶基板の温度分布を均一に保つことを特徴
とする請求項1〜3のいずれか1項記載の単結晶薄膜の
製造方法。 - 【請求項5】 前記補助加熱領域が、カーボン製である
ことを特徴とする請求項4記載の単結晶薄膜の製造方
法。 - 【請求項6】 前記補助加熱領域が、珪素,炭化珪素,
石英またはセラミックスで被覆された発熱体であること
を特徴とする請求項4記載の単結晶薄膜の製造方法。 - 【請求項7】 前記加熱能力の無い保持具が石英製また
は炭化珪素製であり、前記半導体単結晶基板の裏面を3
点以上で支持するか、又は、環状体で支持することを特
徴とする請求項1〜6のいずれか1項記載の単結晶薄膜
の製造方法。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP15310595A JP3206375B2 (ja) | 1995-06-20 | 1995-06-20 | 単結晶薄膜の製造方法 |
US08/665,290 US5743956A (en) | 1995-06-20 | 1996-06-17 | Method of producing single crystal thin film |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP15310595A JP3206375B2 (ja) | 1995-06-20 | 1995-06-20 | 単結晶薄膜の製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH097953A true JPH097953A (ja) | 1997-01-10 |
JP3206375B2 JP3206375B2 (ja) | 2001-09-10 |
Family
ID=15555086
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP15310595A Expired - Fee Related JP3206375B2 (ja) | 1995-06-20 | 1995-06-20 | 単結晶薄膜の製造方法 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5743956A (ja) |
JP (1) | JP3206375B2 (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7049154B2 (en) | 2001-06-28 | 2006-05-23 | Shin-Etsu Handotai Co., Ltd. | Vapor phase growth method by controlling the heat output in the gas introduction region |
JP2007081315A (ja) * | 2005-09-16 | 2007-03-29 | Taiyo Nippon Sanso Corp | 半導体薄膜成長装置 |
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---|---|---|---|---|
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JP3147048B2 (ja) * | 1997-09-12 | 2001-03-19 | 日本電気株式会社 | 半導体装置 |
EP1118880B1 (en) * | 1998-06-18 | 2003-11-26 | Hamamatsu Photonics K.K. | Method of organic film deposition |
DE19940033A1 (de) * | 1999-08-24 | 2001-05-17 | Aixtron Ag | Verfahren und Vorrichtung zum Abscheiden von Schichten auf rotierenden Substraten in einem allseits beheizten Strömungskanal |
US6436796B1 (en) * | 2000-01-31 | 2002-08-20 | Mattson Technology, Inc. | Systems and methods for epitaxial processing of a semiconductor substrate |
KR20070110041A (ko) * | 2005-02-21 | 2007-11-15 | 미쓰비시 가가꾸 가부시키가이샤 | 질화물 반도체 재료 및 질화물 반도체 결정의 제조 방법 |
CN103806094B (zh) * | 2012-11-08 | 2016-06-08 | 北京北方微电子基地设备工艺研究中心有限责任公司 | 外延生长设备 |
CN114000190B (zh) * | 2021-10-28 | 2023-02-17 | 西湖大学 | 一种采用温度梯度实现高通量薄膜生长的方法 |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
NL113990C (ja) * | 1955-11-02 | |||
DE1244733B (de) * | 1963-11-05 | 1967-07-20 | Siemens Ag | Vorrichtung zum Aufwachsen einkristalliner Halbleitermaterialschichten auf einkristallinen Grundkoerpern |
DE1289832B (de) * | 1964-08-21 | 1969-02-27 | Siemens Ag | Vorrichtung zur Herstellung planer Oberflaechen von aus der Gasphase abgeschiedenen Halbleiterkristallschichten |
US4147571A (en) * | 1977-07-11 | 1979-04-03 | Hewlett-Packard Company | Method for vapor epitaxial deposition of III/V materials utilizing organometallic compounds and a halogen or halide in a hot wall system |
FI57975C (fi) * | 1979-02-28 | 1980-11-10 | Lohja Ab Oy | Foerfarande och anordning vid uppbyggande av tunna foereningshinnor |
JPS60215596A (ja) * | 1984-04-09 | 1985-10-28 | Sumitomo Chem Co Ltd | 有機金属熱分解気相エピタキシヤル成長法 |
GB2162207B (en) * | 1984-07-26 | 1989-05-10 | Japan Res Dev Corp | Semiconductor crystal growth apparatus |
-
1995
- 1995-06-20 JP JP15310595A patent/JP3206375B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1996
- 1996-06-17 US US08/665,290 patent/US5743956A/en not_active Expired - Lifetime
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US7049154B2 (en) | 2001-06-28 | 2006-05-23 | Shin-Etsu Handotai Co., Ltd. | Vapor phase growth method by controlling the heat output in the gas introduction region |
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Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US5743956A (en) | 1998-04-28 |
JP3206375B2 (ja) | 2001-09-10 |
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