JPS594434A - 気相反応装置 - 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】 本発明は、半導体製造における気相反応装置に係り、反
応容器の内壁に反応生成物を防ぐと共に、高温加熱に耐
え得る強度を有し、基板への加熱が均一となる気相反応
装置金得ることを目的とする。

従来の気相反応装置としては、第１図に示すように、透
明石英からなるペルジャー１で反応容器を構成し、この
反応容器内部に設けられたサセプター２に半導体基板３
を載置し、この半導体装置３を、ペルジャー１外部に設
けられ、かつサセプター２と対向するよう設けられた赤
外線ラング４により加熱しながら、ガス供給口６より反
応ガスを流して、半導体基板３の上に、気相成長させる
ものがある。

しかし、このような気相反応装置においては、反応容器
内壁に反応物質が付着しやすく、一度付着がはじまると
、付着物による吸熱が起こるため、ますます付着速度が
早められ、たちまち内壁が付着物で被われてしまう。こ
れは内壁の温度が加熱により上昇するためと考えられる
。とくにジクロールシラン（ＳｉＨ２Ｃ１１２）を反応
ガスとして用いた場合には、その分解温度が約６５０℃
と低く、壁面温度が３５０℃以上になると壁面への付着
が起る。とぐにサセプターと向い合ったペルジャー内面
は、サセプターからの輻射熱による温度上昇のため付着
が著しい。このため、反応ガスの流れ方向によって半導
体基板表面の温度のバラツキが起こ９、気相成長層の厚
さのバラツキが生じやすかった。また壁面に付着した付
着物が半導体基板上に飛散してきて異常突起等の結晶欠
陥を生じやすかった。さらに石英ペルジャーの側壁部で
の赤外線の反射や屈折及び上記付着物形成などに起因し
て石英ペルジャーへの蓄熱がなされる結果、高温加熱状
態で石英ペルジャーに熱応力によるクラックを生じ、危
険な状態になることや、石英ペルジャーからの熱輻射に
よって基板表面に加熱の均一性が得られないことなどの
欠点を有していた。。

さらに、反応容器全体に対し石英ペルジャーの占める割
合が大きいため、容器内外の圧力差や外部力に対し、強
度的に脆いという欠点、及び従来例の形状をなす石英ペ
ルジャーの製作が困難であるという欠点を有していた。

本発明は、上記従来の欠点を解消するもので、以下にそ
の一実施例を第２図に基いて説明する。

第２図において、６はステンレス製の基台であり、７は
基台６の上に既知の方法で固定され反応容器の円筒形状
の側壁をなすステンレス製の支持枠であり、この支持枠
７の上部に透明な石英平板からなるトッププレート８が
、ステンレス製で中空円板形状をなす固定枠９によって
固定されている。すなわち反応容器は基台６、支持枠７
、固定枠９からなる金属性の筐体部とトッププレート８
から構成されている。支持枠７及び固定枠９の内部には
、冷却水の循環孔１０が設けられている。

１１は上記筐体部とトッププレート８からなる反応容器
内部に設けられた半導体基板１２を支持するサセプター
である。１３はトッププレート８とサセプター１１の間
に位置し、支持枠７の一部に設けた段差部１４に支持さ
れた透明石英からなる仕切板で、複数個のガス流通孔１
５を有しており、反応容器内を仕切っている。１６は加
熱用赤外線ランプであり、サセプター１１の表面に対し
、仕切板１３、トッププレート８をはさんで対面するよ
うに設置されている。１７は基台６に設けられた第１の
ガス供給口であり、１８は支持枠７に設けられたガス第
２の供給口であり、１９は基台６に設けられた排気口で
ある。

上記構−成において、サセプター１１に半導体基板１２
を載置し、これを反応容器外部にあシ、サセプター１１
と対向するよう設けられた赤外線ランプ１６によシ加熱
しながら、ガス供給口１，１７より反応室内に反応ガス
（例えばＨ２と５ｉＨ２Ｃｅ２金混合したガス）を矢印
入方向に流し、かつ支持枠７に設けられたガス供給口２
．１８より非反応ガス（例えばＨ２ガス）を矢印Ｂ方向
に流す。この時反応ガスの流れが、半導体基板１２上で
実質的に乱れないように、仕切板１３のガス流通孔、１
６より吹き出される非反応ガスの圧力または流速を定め
る。半導体基板１２の加熱流度は、気相成長層の目的、
反応ガス等によって異なるが約４００乃至１２００℃の
範囲の一度湛度にする。

この時、支持枠７、固定枠９に伝導された熱はその内部
を循環する冷却水によって吸収されるため、反応容器の
トッププレート８以外の筐体部の蓄熱を防止されている
。また仕切板１３は多数のガス流通孔１５より吹き出さ
れる非反応ガスにより反応ガスが仕切板１３に接触する
ことを妨げるために高温加熱によって反応内壁への反応
物質の付着が防げると共に、反応容器の密閉異常や破損
を生じることがない。また上記容器の蓄熱防止により半
導体基板１２の表面は石英トッププレート８全通して直
接輻射される熱のみによって加熱されることとなり、半
導体基板１２上の加熱状態に関する均一性を保つ効果を
うむ。また反応室の中の反応ガスの流速とバランスをと
った流速で非反応ガスをガス流通孔１６より吹き出させ
ているため、気相成長層の厚さのバラツキの少ない一様
性のよい成長層が得られる反応装置を得ることができる
。

さらに半導・体基板１２と赤外線ランプ１６を反応容器
の内部と外部に分離する平板形状の透明石英カラなるト
ッププレート８は、従来例の一体的ニ製作されたペルジ
ャー型に比べその製作は容易であり、しかも反応容器の
主な部分にステンレスを用いたことにより、充分な強度
をもつ反応容器を得ることができる。

第３図は本発明の他の実施例で、２ｏは石英からなるリ
ングで支持枠７の内面を覆うように位置し、かつ仕切板
１３を支持するようになっている。

２１は石英からなるプレートで、基台６の上に載置され
ており、気相成長を行なう時、基台６及び支持枠７のス
テンレス表面からの不純物の混入を防ぐために、反応室
内部を全て石英で覆うことにより、半導体基板１２に成
長する膜の結晶性の向上を行なっている。またサセプタ
ー１１は反応ガスの流れ方向Ａに対して成長層の膜厚が
均一になるよう傾斜させている。

なお、上記実施例においては反応容器の形状化円筒形と
したが、角形等の他の形状でもよい。また基台ｄ内部に
冷却流体循環孔を設けて蓄熱防止効果を得ることもでき
る。また、トッププレート８に対する蓄熱全防止するた
めに外部からトップグレート表面に冷却ガスを吹きつけ
ることも可能である。さらに本装置を減圧状態で使用す
ることも可能である。またサセプター１１を図示してい
ない回転手段で回転しながら気相成長させ、成長層の膜
厚の均一性を得ることができる。

このように本発明によれば、反応容器の構成として、赤
外線ランプと半導体基板の載置するサセプターの対面し
ている部分にのみ透明石英からなるトッププレートと仕
切板を設け、他の筐体部には内部に冷却流体循環孔を有
し、また高強度を有する部材を用い、また仕切板に非反
応ガスを流すことにより、反応容器内壁に、反応生成物
の付着することなく、高温加熱による熱応力の影響を避
けると共に、加熱の均一性を得、しかも反応容器全体の
強度を増す効果を発揮するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の気相反応装置の断面図、第２図は本発明
の一実施例における気相反応装置の断面図、第３図は本
発明の他の実施例における気相反応装置の断面図である
。 ６・・・・・・基台、７・・・・・・支持枠、８・・・
・・・トッププレート、１１・・・・・サセプター、１
２・・・・・・半導体基板、１３・・−・・・仕切板、
１６・・・・・・ガス流通孔、１６・・・・・・赤外線
ランプ、１７・・・・・・ガス供給口、１８・・・・・
・ガス供給口、１９・・・・・・排気口。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第１
図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）　　ガス供給口と排気口を備え内部に冷却流体の
   循環孔を有する筐体部及びこの筐体部上部の開口部に設
   けられた透明石英からなる平板形状のトッププレートか
   ら構成された反応容器と、この反応容器内部に設けられ
   た基板支持のためのサセプターと、このサセプターと、
   前記トッププレートとの間に設けられ複数個の流通孔を
   有した透明石英からなる仕切板と、前記反応容器外部に
   設けられ、サセプターと対向するよう取付けられた輻射
   加熱用赤外線ランプとからなり、前記仕切板で仕切られ
   たサセプター側の室に反応ガスを流入し、かつトッププ
   レートと仕切板との間に非反応ガスを流入するよう構成
   した気相反応装置。 （≧　前記仕切板で仕切−ちれたサセプター側の室の内
   部にあって、筐体部の側面及び下面を石英からなる部材
   を設け、反応室内面を石英部材で覆うように構成した特
   許請求の範囲第１項記載の気相反応装置。