JPS6122621A - 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】 （ア）技術分野 この発明は、半導体成長、加工のだめの気相成長法の改
良に関する。

半導体ウェハの上に、エピタキシャル層を形成するには
、気相エビクキシー、液相エピタキシー、分子線エピタ
キシーなどが用いられる。

気相エピタキシーは、半導体エビクキシー技術の中では
長い歴史をもち、シリコンフェノ・に関しては、広く実
用的に用いられている。

シリコンクエバの上に、シリコンとドーパントをエピタ
キシャル成長させるには、例えば窒素をキャリヤガスと
して、５ｉＣ４とＨ２ガスを、反応容器の中へ送りこみ
、シリコンフェノ・の上部を通過させる。シリコンクエ
バは加熱してあり、この上に、還元されたシリコンとド
ーパントをエピタキシャル成長１７てゆく。

シリコンクエバは、カーボン々どのサセプタの上に載置
されておシ、サセプタが高周波コイルによって加熱され
る。

にａＡｓクエハに対しても、同じような気相エピタキシ
ー技術が確立されている。

半導体ウェハの上に、各種のデバイスを作製するには、
エピタキシーの他に、例えば熱酸化などのプロセスが実
行される。

熱酸化は、シリコンの酸化被膜を作るプロセスである。

シリコンクエバを、多数、容ｔ％に入れ、電気炉の中に
置いて、加熱し、この容器内へ、０２Ｎ２とを通し、加
熱したシリコンの表面に酸素を供給するこ七により、シ
リコンを表面から酸化してゆく。

また、シリコンクエバの上に、ｓｉＮの絶縁膜、５ｉＱ
２の絶縁膜を形成する場合は、化学的気相析出法（ＣＶ
Ｄ法）が用いられる。

ＳｉＮ膜を作るには、加熱したシリコンクエバの上へ、
ＳｉＨ４、ＮＨ８、Ｎ２よりなるガス流を流し、シリコ
ンの表面にＳｉＮの膜を析出させる。

５ｉ０２膜を作るには、加熱したシリコンクエバの上へ
、ＳｉＨ４，０２、Ｎ２よりなるガスを流し、シリコン
の表面に５ｉ０２の膜を析出させる。

さらにＣＶＤ法は、シリコンクエバに、Ｐ型又はｎ型不
純物を拡散し、ｐ−ｎ接合を作るためにも用いられる。

キャリヤガスとして窒素ガスを用い、Ｂ２Ｈ６、ＮＨｌ
ｌとともに、ガス流として、シリコンクエバの上へ通す
。すると、シリコンクエバの上にＢＮの膜が生じ、この
膜からＢがシリコンクエバの中へ拡散してゆき、ｐ型頭
域を形成する。

このように、半導体ウェハの上に、気相エビクキシー（
ｙａｐｏｒ　ｐｈａｓｅ　Ｅｐｉｔａｘｙ、　ＶＰＥ）
、熱酸化、絶縁膜のＣＶＤ法による形成、不純物拡散な
どが、気相反応を利用して行われる。

本発明では、これらのプロセスを捷とめて、気相成長方
法と呼ぶことにする。

この内、気相エビクキシーＶＰＥだけは、単結晶の成長
であるから、気相成長の名前に最も適している。

しかし、本発明が問題とする従来技術の問題点は、ＶＰ
Ｅ以外に、気相反応を利用して、クエかの上になんらか
の加工をする場合に常に現われる。

そこで、ｓｉＮ、　５ｉＱ２膜のＣＶＤ法による形成、
不純物のＣＶＤ法による拡散、酸化々ども、気相成長方
法のカテゴリーに含めて考える。

（イ）従来技術とその問題点 気相成長方法の構成は、 （１）　　半導体クエかがサセプタの」二に載せられて
、反応容器の中に収容されている。

（２）反応容器の周囲には、高周波加熱コイル又は、抵
抗加熱ヒータがあって、サセプタ、ウェハを加熱する。

（３）反応容器は横向きに置かれており、この中を反応
ガスが略水平方向に流れてゆく。

（４）反応ガスは、窒素などの不活性なキャリヤガスと
、シリコン、ＧａＡＳなどのウェハと化学反応を起す成
分ガスとの混合物である。

（５）　　ガスは少なくとも２種類以上のものが同時に
流れる。それぞれのガス流量は測定、監視されている。

また、反応容器の中を流れるガスの総量は、ガス供給側
の流量調整弁または反応容器の反対側に設けられた排気
調整、弁によって自在に調節できる。

反応ガスのそれぞれは調整弁があるので、独立に流量を
調節できる。

ウェハの温度は、ヒータ又は高周波コイルの電力を調節
して、任意に制御できる。

反応容器が横型であるのは、同時に数多くのウェハを並
べて圃くことができるからである。

ウェハは、水平に、又は、僅かに流れに対して斜めにな
るように支持される。

水平に支持する場合は、クエか面と、ガス流が平行にな
る。このようにする場合も多い。しかし、流量が十分で
ない場合、反応ガスがウェハに先に当る上流側で膜が厚
く、下流側で膜が薄くなることがある。流れに沿った方
向に於て、膜厚が不均一になる。また、膜質も一様で々
い。

そこで、ウェハ面をやや前方が下るように傾ける、とい
う事も行われる。

第２図は前傾した配置のウェハの例を示す断面図である
。

反応容器１の中に半導体基板（ウェハ）２を、基板ホル
ダ３によって支持している。基板ホルダ３の前端には、
やや前傾した台板４が取付けてあり、この上に半導体基
板２が置いである。

反応ガス流５は、反応容器１の中をほぼ水平に流れる。

流れは、前傾する基板２に当って、通過してゆく。

基板２と、反応ガスの一部は化学反応を起こす。

この図は、１枚のクエハだけを示すが、実際には、多く
のクエハが一部の反応容器１の中に収容されて、化学反
応を受ける。

この例で、台板４、半導体基板２が前傾しているから、
基板２の後部もガスが当り、ここで反応する。こうして
、前後の膜厚がほぼ等しいものができるように工夫され
ている。

しかしながら、実際には、基板２の後端部、及び前端部
でガス流が乱れる。ガス流がもともと層流であったとし
ても、台板４、基板２の存在によって、著しく乱れてし
まう。

流が乱れるので、基板の上に生じた膜の膜厚は不均一で
、しかも膜質が異なる、という欠点がある。

（つ）本発明の方法 本発明は、反応ガス流が基板の近傍で乱れるのを防ぎ、
気相成長膜の膜厚及び膜質を一様にする事を目的とする
。

第１図は本発明の気相成長方法を説明するための断面図
である。

反応容器１は、石英管などの容器であって、水平にして
使う。半導体基板２は、基板ホルダ３の先端の台板４の
」二に、斜めに置かれている。

反応ガス流５が、反応容器１の中を、一方の端から入り
、他の端へと通ってゆく。反応ガスは、目的により、さ
まざまであるが、化学反応をする成分と、これを運搬す
るためのキャリヤガスとよりなる。

以上の構成は、従来のものと異ならない。

本発明に於ては、基板２の下部の前方に整流板６を新し
く設けている。

整流板６は、反応ガス流５が、基板ホルダ３の　。

前端の台板４に当って乱れるのを防止するものである。

整流板６は、飛行機の翼形の断面をしている。

整流板６の上を通るガス流は、整流板６によって、流れ
の向きを上方に変換し、基板２の面とほぼ平行になる。

整流板６の下を通るガス流は、翼形断面の整流板下面に
沿って進み、斜め上方向きの流れとなって、基板２に接
近する。

斜め上方の流れであるから、基板２に対し、平行に近い
流れになっている。従って、流れが基板２に接する時、
流れの方向が基板の向きに等しくなり、層流の流れとな
る。

台板４の下端に当る反応ガス流は衝突によって撹乱され
るが、これらは、台板４の下方を廻るから、乱流になっ
ても、基板２の上での気相成長には悪影響を及ぼさ々い
。

結局、整流板５と台板４の中間の領域Ａを通る、反応ガ
ス流が安定する。これは基板２の直前であるから、領Ｍ
Ａでガス流が安定している、ということは重要彦事であ
る。

さらに、整流板５け、回転可能であシ、しかも、上下、
横方向に動きうるようになっている。これによって、反
応ガスの種類や圧力、流量により最適の整流板５の角度
、位置を設定できる。

（１）効　果 （１）気相成長法により、半導体クエハの上に結晶成長
、絶縁膜形成などを行う場合、本発明に従うと、反応ガ
ス流の基板面での流れが安定する。

膜厚、膜質が均一に成長する、という利点がある。

（２）整流板を微細調整することにより、ガス流を容易
に変化させることができる。つまり、制御可能々変数が
増えて、条件出しがより容易に々る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の気相成長方法の構成を説明するための
断面図。 第２図は従来の気相成長装置の一例で、反応ガス中に基
板が前傾して置かれている状態を示す断面図。 １・−・−反応容器 ２　　　・半導体基板 ３　　・　基板ホルダ ４　　　・・台　　　板 ５　　−・・反応ガス流 ６・・　・整流板

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）反応容器１の中に基板ホルダ３によつて半導体基
   板２を支持し、反応容器１を加熱し、反応ガス流５を流
   すことにより半導体基板２の上に所望の被膜を形成する
   気相成長方法に於て、反応ガス流５の流れに関し半導体
   基板２の前方に、回転、上下、水平方向に変位可能な整
   流板６を設けた事を特徴とする気相成長方法。
2. （２）整流板６が翼型断面を有する特許請求の範囲第（
   １）項記載の気相成長方法。