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JP3008782B2 - 気相成長方法およびその装置 - Google Patents

気相成長方法およびその装置

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JP3008782B2
JP3008782B2 JP6186460A JP18646094A JP3008782B2 JP 3008782 B2 JP3008782 B2 JP 3008782B2 JP 6186460 A JP6186460 A JP 6186460A JP 18646094 A JP18646094 A JP 18646094A JP 3008782 B2 JP3008782 B2 JP 3008782B2
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reaction vessel
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等 羽深
雅典 黛
直人 楯
正健 片山
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Shin Etsu Handotai Co Ltd
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • 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
    • C30B25/08—Reaction chambers; Selection of materials therefor
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/455—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • 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
    • C30B25/14—Feed and outlet means for the gases; Modifying the flow of the reactive gases

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  • Metallurgy (AREA)
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  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
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  • Chemical Vapour Deposition (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、反応性原料ガスを半導
体結晶基板上に輸送し、該基板上に半導体結晶薄膜を成
長させる方法およびその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】水平型（横型）気相成長装置は、図６に
示すように、一端部に反応性原料ガス４の供給口５を備
え他端部に反応ガスの排出口６を備えたコールドウオー
ル型の反応容器３を、水平方向に設け、該反応容器３の
内部に半導体結晶基板１（以下、単に基板と記載する）
をほぼ水平に配置し、該基板１を加熱しながら、前記反
応容器３内に反応性原料ガス４（以下、原料ガスと記載
する）を一方向に流し、基板１上に所望の半導体結晶薄
膜２を成長させるように構成したものである。
【０００３】ところで、図７（図６の正面断面図であっ
て、反応容器３を原料ガスの供給口５側から見たもの）
に示す従来の水平型気相成長装置において、反応容器３
の内部高さＨは、反応容器３の底面部で基板１を載置す
るサセプター（図示せず）や基板搬送装置の機械的駆動
部（図示せず）などが必要とする高さだけに基づいて決
定されていた。
【０００４】また、図７に示す反応容器３の内部幅Ｗ
は、基板１の直径Ｄおよびサセプター（図示せず）の直
径に基づいて、それらの搬入や搬出に必要とされる適当
な幅を加えただけで設定されていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】このようにして設計さ
れた従来の反応容器３を用いて気相成長を行なうと、特
に、不純物濃度の高い基板１上に２桁以上不純物濃度の
低い半導体結晶薄膜２を成長する際、図５に示すよう
に、基板１と半導体結晶薄膜２との界面で、半導体結晶
薄膜２の不純物濃度が基板１の不純物濃度から所望の半
導体結晶薄膜２の不純物濃度まで変化する部分の幅Ｔ
（以下、遷移幅という。）が大きくなるので、これを低
減させるために多くの試みが成されていた。
【０００６】遷移幅Ｔを小さくする条件を見つけるため
には、遷移幅Ｔの形成原因を検討しなければならない。
この形成原因として従来、固体内外方拡散Ｏとオートド
ーピングＡの二つが挙げられている。
【０００７】固体内外方拡散Ｏは、成長温度に対応して
基板１から半導体結晶薄膜２内に不純物が拡散する現象
である。これは不純物濃度と加熱温度並びに加熱時間に
応じて必ず生じる現象であるから、これを抑えるために
は加熱温度を下げるか加熱時間を短くするしか方法はな
い。
【０００８】しかし、固体内外方拡散Ｏを抑制するため
に加熱温度を下げると、その影響で成長速度が低下する
上に、結晶薄膜の面状態の劣化を防止するためにさらに
成長速度を下げる必要がある。その結果、反応時間すな
わち加熱時間が長くなるので、再び固体内外方拡散Ｏを
増大させる要因が発生し、固体内外方拡散Ｏの抑制効果
が小さいばかりか、成長速度の低下による生産性の低下
をも引き起こしてしまう。
【０００９】一方、オートドーピングＡは、基板１から
気相中に飛び出した不純物が半導体結晶薄膜２の成長表
面に再び取り込まれてしまう現象である。これも加熱温
度を下げたり加熱時間を短くすることにより抑制できる
が、上記固体内外方拡散Ｏと同様に、オートドーピング
Ａの抑制効果が小さいばかりか、成長速度の低下による
生産性の低下をも引き起こしてしまい、得策ではない。
【００１０】近年、気相エピタキシャル成長による半導
体単結晶薄膜を用いた電子デバイスの高集積化に伴い、
膜厚が非常に薄い半導体単結晶薄膜が要求されるように
なり、最近では通常の遷移幅Ｔの厚さと同じか、または
これより薄い膜厚の半導体単結晶薄膜が要求されるよう
になった。
【００１１】そこで、本発明の目的は、従来と同一の反
応条件でも遷移幅のより小さい半導体結晶薄膜を得るこ
とできる気相成長方法およびその装置を提供することに
ある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】請求項１に記載の気相成
長方法は、一端部に反応性原料ガスの供給口を備え他端
部に反応ガスの排出口を備えたコールドウオール型の反
応容器を、ほぼ水平方向に設け、該反応容器の内部に、
半導体結晶基板を主表面がほぼ水平になるように配置
し、反応性原料ガスをほぼ水平に一方向に流して、加熱
された前記半導体結晶基板上に所望の半導体結晶薄膜を
成長させる気相成長方法において、前記反応容器の内部
幅がＷ、反応性原料ガスの供給口から半導体結晶基板の
該供給口側の外周端部までの長さがＬ、前記半導体結晶
基板の主表面と該主表面に相対する反応容器の内壁との
間隔がＧの時、反応性原料ガスの供給口から該原料ガス
の流れる方向に（Ｌ＋Ｗ）の範囲内で、Ｗ／Ｇ比が１５
以上となる位置に前記半導体結晶基板を配置することを
特徴とする。
【００１３】また、請求項２に記載の気相成長方法は、
前記半導体結晶基板として、直径が前記反応容器の内部
幅Ｗより小さいものを配置することを特徴とする。
【００１４】また、請求項３に記載の気相成長方法は、
前記反応容器の側壁内面と前記半導体基板の外周端部と
の間隔を３ｃｍ以上とすることを特徴とする。
【００１５】さらに、請求項４に記載の気相成長装置
は、一端部に反応性原料ガスの供給口を備え他端部に反
応ガスの排出口を備えたコールドウオール型の反応容器
を、ほぼ水平方向に設け、該反応容器の内部に、半導体
結晶基板の主表面がほぼ水平になるように該半導体結晶
基板の載置手段を配置し、反応性原料ガスをほぼ水平に
一方向に流して、加熱された前記半導体結晶基板上に所
望の半導体結晶薄膜を成長させる気相成長装置におい
て、前記反応容器の内部幅がＷ、反応性原料ガスの供給
口から半導体結晶基板の該供給口側の外周端部までの長
さがＬ、半導体結晶基板の主表面と該主表面に相対する
内壁との間隔がＧの時、反応性原料ガスの供給口から該
原料ガスの流れる方向に（Ｌ＋Ｗ）の範囲内で、Ｗ／Ｇ
比が１５以上となる位置に半導体結晶基板を載置するよ
うに該半導体結晶基板の載置手段を配置したことを特徴
とする。
【００１６】さらに、請求項５に記載の気相成長装置
は、一端部に反応性原料ガスの供給口を備え他端部に反
応ガスの排出口を備えたコールドウオール型の反応容器
を、ほぼ水平方向に設け、該反応容器の内部に、半導体
結晶基板の主表面がほぼ水平になるように該半導体結晶
基板の載置手段を配置し、反応性原料ガスをほぼ水平に
一方向に流して、加熱された前記半導体結晶基板上に所
望の半導体結晶薄膜を成長させる気相成長装置におい
て、前記反応容器の内部幅がＷ、内部高さがＨ、反応性
原料ガスの供給口から半導体結晶基板の該供給口側の外
周端部までの長さがＬの時、前記反応容器の内部長さ
（反応性原料ガスが流れる方向の内部寸法）を（Ｌ＋
Ｗ）以上とし、かつＷ／Ｈ比を１５以上としたことを特
徴とする。
【００１７】
【実施例】まず、オートドピングに関する、数値計算お
よび予備実験の結果について述べる。
【００１８】本発明者は、遷移幅が大きくなる原因の１
つであるオートドーピングについて、水平型気相成長装
置を用いて調査検討したところ、ほぼ水平方向に設けら
れたコールドウオール型の反応容器内に基板を載置し、
該基板を加熱しながら反応性原料ガスをほぼ水平に一方
向に流して結晶薄膜を成長させる水平型の気相成長装置
において、反応容器と被加熱領域との間の温度差によ
り、反応性原料ガスが自然対流の渦を形成しながら基板
上を流れる際に、該基板の背面等から飛び出した不純物
が前記自然対流中に混入して運ばれ、基板に接近する度
に結晶薄膜の成長表面に再び取り込まれてしまい、これ
によりオートドーピングが発生することを見出した。
【００１９】例えば図６，図７に示すように、反応容器
３内で基板１上の空間が大きい従来の水平型気相成長装
置においては、原料ガス４は反応容器３内を下流側に進
みながら、加熱された基板１の中央部で上昇し、冷却さ
れた反応容器３の側壁７付近で下降する大きな縦渦１２
の自然対流１１を形成する。
【００２０】上記自然対流１１について、流体力学に従
ってグラスホフ数（Grashof 数）やレイリー数（Raylei
gh数）を尺度として数値計算したところ、この自然対流
１１の縦渦１２の生じやすさは、基板１が反応容器３の
底面に直に配置されると仮定した場合、反応容器３の内
部高さＨの３乗に比例することが判った。
【００２１】このため、基板１上の空間が大きいと、基
板１から自然対流１１中に混入した不純物が基板１に再
接近する確率が増えるので、これが原因してオートドー
ピング量が大きくなり、その結果、遷移幅が広くなる。
【００２２】そこで、コールドウオール型の反応容器を
有する水平型の気相成長装置において、基板１の主表面
と該主表面に相対する反応容器の内壁との間隔Ｇを徐々
に小さくしながら半導体結晶薄膜２の成長実験を行って
遷移幅を測定する一方、各条件下での前記縦渦１２の回
転数を数値計算と可視化実験により求め、各々に関し
て、前記間隔Ｇと反応容器３の内部幅Ｗとの比：Ｗ／Ｇ
比に対する関係について検討した。
【００２３】その結果、内部幅Ｗが４０ｃｍの反応容器
３については、基板１の主表面と該主表面に相対する反
応容器の内壁との間隔Ｇを２ｃｍとすること、すなわち
前記間隔Ｇと反応容器３の内部幅Ｗとの比：Ｗ／Ｇ比を
２０とすることにより、３０ｃｍの直径を有する被加熱
領域を原料ガス４が通過する時に基板１上に生じる自然
対流１１の縦渦１２の回転数を０．５回程度に抑えられ
ることが判った。なお、前記内部幅Ｗは反応容器３の両
側の側壁７，７の内面間の距離である。
【００２４】幾つかの場合について調べたところ、Ｗ／
Ｇ比を１５以上とすると、反応性原料ガスの供給口５か
ら半導体結晶基板の供給口５側の外周端部までの長さが
Ｌの時、反応性原料ガスの供給口５から該原料ガスの流
れる方向に（Ｌ＋Ｗ）の範囲内で、縦渦１２の回転数を
１回以下に抑えることができ、オートドーピングは殆ど
無視できる程度まで小さくできることが判った。
【００２５】また、基板１は前記反応容器３内に載置さ
れるので、基板１が載置されている場所における反応容
器３の内部高さがＨの時、Ｗ／Ｈ比を１５以上とする
と、必然的にＷ／Ｇ比も１５以上となる。
【００２６】上記のように、Ｗ／Ｇ比やＷ／Ｈ比を１５
以上とし、基板１の主表面と該主表面に相対する反応容
器の内壁との間隔Ｇを小さくすることにより、反応性原
料ガスの供給口５から該原料ガスの流れる方向に（Ｌ＋
Ｗ）の範囲内に配置された被加熱領域上で、自然対流１
１の縦渦１２の回転が抑えられ、オートドーピングを殆
ど無視できる程度まで小さくできるので、遷移幅を低減
することができる。
【００２７】一方、反応容器３の側壁７に近い領域で
は、該側壁による粘性の影響を受けて原料ガス４の境界
層（流速の小さな領域）が形成される。この境界層の厚
さは、反応容器３の内部幅Ｗや載置される基板１の直径
Ｄに関係なく、最低３ｃｍ程度であることが把握され
た。
【００２８】基板１の背面等から飛び出した不純物が前
記境界層中に取り込まれると、該境界層は流速が小さい
ので、それだけ前記不純物が境界層中で長く漂い、オー
トドーピングを起こす確率が高くなる。そこで、基板１
の外周端部を側壁７から３ｃｍ以上離した状態で気相成
長を行わせると、基板１が前記側壁７近傍における原料
ガス４の境界層内に含まれないので、境界層に起因する
オートドーピングは発生せず、基板１全体が原料ガス４
の流れに関して同一の環境下に置かれることになる。
【００２９】次に、常圧における本発明装置の実施例
を、図を参照しながら詳細に説明する。
【００３０】実施例１ 図１は気相成長装置の要部の構成説明図であって、
（ａ）は反応容器３の概略斜視図、（ｂ）は反応容器３
の一部を示す平面図、（ｃ）は反応容器３の一部を示す
縦断面図である。基板１を反応容器３内に配置し、所望
温度に加熱昇温した状態において原料ガス４を流し、基
板１上に半導体結晶薄膜２を成長する。基板１を所望温
度に昇温するための方法としては、赤外線などの放射光
を反応容器３を透過させて基板１に到達させる方法、基
板１の下部に抵抗加熱体を設けて通電する方法、同じく
誘導加熱体を設けて通電することにより加熱する方法等
が可能である。
【００３１】基板１上にシリコンなどの半導体結晶薄膜
２を気相成長させるときには、半導体結晶が反応容器３
の壁に堆積しないようにするため、反応容器３の壁を低
温に保持し、基板１のみを昇温する。即ち、反応環境と
しては基板１のみが高温に加熱され、それ以外は室温か
ら少々高い温度に達する程度とする。このような温度環
境を形成する容器をコールドウオール型と呼ぶが、コー
ルドウオール型の容器においては、基板１と反応容器３
の壁との温度差が大きいので、自然対流１１が発生し易
い。
【００３２】そこで、シリコン単結晶基板上にシリコン
単結晶薄膜を気相エピタキシャル成長させる場合につい
て詳細に検討した結果を以下に示す。
【００３３】抵抗率が約０．０２Ω・ｃｍのｐ型で、直
径Ｄが２０ｃｍのシリコン製単結晶基板１枚を、図１に
示す反応容器３内で該反応容器３内部幅よりもやや小さ
い直径のサセプター上（図示せず）に載置し１１００℃
に加熱した。
【００３４】反応性原料ガスの供給口５から基板１の外
周端部までの長さＬを２０ｃｍ、反応容器３の側壁７と
該側壁７，７に対峙する基板１の外周端部との間隔ｄ1
およびｄ2 を５ｃｍ、反応容器３の内部幅Ｗを３０ｃｍ
とし、基板１の主表面と該主表面に相対する反応容器の
内壁との間隔Ｇを１．５〜６ｃｍの間（Ｗ／Ｇ比は５〜
２０）で変化させ、以下のようにして気相エピタキシャ
ル成長を行った。
【００３５】トリクロロシランガス３．６リットル／分
を水素ガスに混合し、この混合ガスすなわち原料ガス４
を流量１００リットル／分で、反応容器３の供給口５か
ら水平に一方向に導入した。この場合に、原料ガス４が
基板１上を通過する間に被加熱領域であるサセプター上
で自然対流により形成される縦渦１２の回転数を、流体
力学による数値計算と可視化実験により調査し、Ｗ／Ｇ
比に対する関係について検討した結果を図２に示す。
【００３６】図２から明らかなように、Ｗ／Ｇ比が１５
以上の時に縦渦１２の回転数Ｎは、１回転以下になるこ
とが判った。これは、Ｗ／Ｇ比を１５以上とすれば、基
板１の最も上流側の端において基板１内の不純物が気相
中に飛び出したとしても、単結晶薄膜２内に再度混入し
ない条件を達成できることを示すものである。
【００３７】そこで、実際の効果を確認するためシリコ
ン単結晶薄膜２の成長を行ない、その遷移幅を測定し
た。成長条件は、上記縦渦１２を調査したときの条件と
基本的に同一であるが、シリコン単結晶薄膜２の成長前
に基板１の表面を清浄化するために、基板１を水素ガス
の雰囲気中で１１９０℃で９０秒間保持した。トリクロ
ロシランを導入してシリコン単結晶薄膜２を成長させる
時間は１分間とした。また、ドーパントとしてジボラン
ガスを、シリコン単結晶薄膜２の抵抗率がｐ型の１０Ω
・ｃｍとなるように流した。
【００３８】このようにしてシリコン単結晶薄膜を約３
μｍの厚さに成長後、基板１上に得られたシリコン単結
晶薄膜２内のドーパントの分布の様子を二次イオン質量
分析（ＳＩＭＳ）を用いて測定し、図３に示すような遷
移幅とＷ／Ｇ比との関係を得た。
【００３９】図３から、原料ガスの条件が同一であって
も遷移幅はＷ／Ｇ比と共に変化し、Ｗ／Ｇ比が１５を超
えると、もはや０．５μｍ以下には低減できないことが
判った。この下限値は、基板１の前処理と半導体結晶薄
膜２の成長中の固体内外方拡散によるものである。すな
わち、Ｗ／Ｇ比を１５以上とすることにより、オートド
ーピングの影響を無視できるまでに抑えた、遷移幅の小
さいシリコン単結晶薄膜を成長できることが判った。
【００４０】実施例２ 図４は反応装置３の概略正面断面図である。この反応容
器３は、底面の一部を凹状に形成し、この凹状底部８内
にサセプター９を配置し、サセプター９に載置した基板
１の主表面と該主表面に相対する内壁との間隔をＧとす
る時、Ｗ／Ｇ比を１５以上としたものである。
【００４１】この反応容器３では、基板１をサセプター
９に載置した時に、基板１の主表面が前記凹状底部８を
除く底面と相対的に同じ高さになるようにして配置した
ので、原料ガス４がサセプター９の外周面には勿論、基
板１の外周面にも衝突することがなくなるため、原料ガ
ス４の流れに乱れが発生しにくくなり、本発明の目的を
より確実に達成することができる。
【００４２】ところで、基板の主表面と該主表面に相対
する内壁との間で発生する自然対流をガスの流速で抑制
することによりオートドーピングの影響を抑えようとす
ると、極めて大きなガス流量が必要である。つまり、ガ
スの流速で遷移幅を制御しようとすることは、エピタキ
シャル成長基板の製造コストを大幅に引き上げるので望
ましくない。
【００４３】上記実施例１，２において、シリコン単結
晶基板上にシリコン単結晶薄膜を気相エピタキシャル成
長させる場合について詳細に検討したが、本発明は上記
実施例にのみ限定されず、種々の変更が可能であること
は言うまでもない。
【００４４】例えば、実施例１，２では１枚の基板上に
気相成長させたが、原料ガスの供給口からガスの流れ方
向に（Ｌ＋Ｗ）の範囲内であれば、複数の基板上に気相
成長させてもよい。また、基板上に多結晶を気相成長さ
せる場合にも効果がある。
【００４５】
【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明の
気相成長方法およびその装置では、該装置を構成する反
応容器内の基板上の空間を小さくし、且つ、該基板を反
応容器内のある範囲内に配置すると、基板上の空間で発
生する原料ガスの自然対流を抑制する作用が得られるた
め、気相成長時に基板背面等から飛び出した不純物によ
るオートドーピングを抑え、基板全体にわたって一様に
遷移幅を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１に係る気相成長装置の要部を
示す構成説明図であって、（ａ）は反応容器の概略斜視
図、（ｂ）は反応容器の概略平面図、（ｃ）は反応容器
の概略縦断面図である。
【図２】実施例１による気相エピタキシャル成長実験の
結果を示すグラフであって、反応容器内のＷ／Ｇ比と、
原料ガスが被加熱領域上を通過する間に自然対流により
形成される原料ガスの縦渦の回転数との関係を示すもの
である。
【図３】実施例１による気相エピタキシャル成長実験の
結果を示すグラフであって、反応容器内のＷ／Ｇ比と、
半導体結晶薄膜の遷移幅との関係を示すものである。
【図４】実施例２の反応装置の概略正面断面図である。
【図５】不純物濃度の深さ方向の分布を示す図である。
【図６】従来の水平型気相成長装置の反応容器内に形成
される、原料ガスの自然対流の様子を説明する斜視図で
ある。
【図７】図６の正面断面図であって、反応容器内に形成
される原料ガスの縦渦の様子を説明するものである。
【符号の説明】
１ 基板 ２ 半導体結晶薄膜 ３ 反応容器 ４ 原料ガス ５ 供給口 ６ 排出口 ７ 側壁 ８ 凹状底部 ９ サセプター １１ 原料ガスの自然対流 １２ 原料ガスの縦渦 Ａ オートドーピング Ｇ 基板の主表面と該主表面に相対する反応容器の内壁
との間隔 Ｈ 反応容器の内部高さ Ｌ 原料ガス供給口から基板の前記供給口側の外周端部
までの長さ Ｏ 固体内外方拡散 Ｔ 遷移幅 Ｗ 反応容器の内部幅
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−7419（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 21/205

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 一端部に反応性原料ガスの供給口を備え
    他端部に反応ガスの排出口を備えたコールドウオール型
    の反応容器を、ほぼ水平方向に設け、該反応容器の内部
    に、半導体結晶基板を主表面がほぼ水平になるように配
    置し、反応性原料ガスをほぼ水平に一方向に流して、加
    熱された前記半導体結晶基板上に所望の半導体結晶薄膜
    を成長させる気相成長方法において、 前記反応容器の内部幅がＷ、反応性原料ガスの供給口か
    ら半導体結晶基板の該供給口側の外周端部までの長さが
    Ｌ、前記半導体結晶基板の主表面と該主表面に相対する
    反応容器の内壁との間隔がＧの時、反応性原料ガスの供
    給口から該原料ガスの流れる方向に（Ｌ＋Ｗ）の範囲内
    で、Ｗ／Ｇ比が１５以上となる位置に前記半導体結晶基
    板を配置することを特徴とする気相成長方法。
  2. 【請求項２】 前記半導体結晶基板として、直径が前記
    反応容器の内部幅Ｗより小さいものを配置することを特
    徴とする請求項１に記載の気相成長方法。
  3. 【請求項３】 前記反応容器の側壁内面と前記半導体基
    板の外周端部との間隔を３ｃｍ以上とすることを特徴と
    する請求項２に記載の気相成長方法。
  4. 【請求項４】 一端部に反応性原料ガスの供給口を備え
    他端部に反応ガスの排出口を備えたコールドウオール型
    の反応容器を、ほぼ水平方向に設け、該反応容器の内部
    に、半導体結晶基板の主表面がほぼ水平になるように該
    半導体結晶基板の載置手段を配置し、反応性原料ガスを
    ほぼ水平に一方向に流して、加熱された前記半導体結晶
    基板上に所望の半導体結晶薄膜を成長させる気相成長装
    置において、 前記反応容器の内部幅がＷ、反応性原料ガスの供給口か
    ら半導体結晶基板の該供給口側の外周端部までの長さが
    Ｌ、半導体結晶基板の主表面と該主表面に相対する内壁
    との間隔がＧの時、反応性原料ガスの供給口から該原料
    ガスの流れる方向に（Ｌ＋Ｗ）の範囲内で、Ｗ／Ｇ比が
    １５以上となる位置に半導体結晶基板を載置するように
    該半導体結晶基板の載置手段を配置したことを特徴とす
    る気相成長装置。
  5. 【請求項５】 一端部に反応性原料ガスの供給口を備え
    他端部に反応ガスの排出口を備えたコールドウオール型
    の反応容器を、ほぼ水平方向に設け、該反応容器の内部
    に、半導体結晶基板の主表面がほぼ水平になるように該
    半導体結晶基板の載置手段を配置し、反応性原料ガスを
    ほぼ水平に一方向に流して、加熱された前記半導体結晶
    基板上に所望の半導体結晶薄膜を成長させる気相成長装
    置において、 前記反応容器の内部幅がＷ、内部高さがＨ、反応性原料
    ガスの供給口から半導体結晶基板の該供給口側の外周端
    部までの長さがＬの時、前記反応容器の内部長さ（反応
    性原料ガスが流れる方向の内部寸法）を（Ｌ＋Ｗ）以上
    とし、かつＷ／Ｈ比を１５以上としたことを特徴とする
    気相成長装置。
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