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JPS63144513A - バレル型エピタキシヤル成長装置 - Google Patents

バレル型エピタキシヤル成長装置

Info

Publication number
JPS63144513A
JPS63144513A JP61291468A JP29146886A JPS63144513A JP S63144513 A JPS63144513 A JP S63144513A JP 61291468 A JP61291468 A JP 61291468A JP 29146886 A JP29146886 A JP 29146886A JP S63144513 A JPS63144513 A JP S63144513A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
susceptor
epitaxial growth
wafer
epitaxial
uniform
Prior art date
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Granted
Application number
JP61291468A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH0587128B2 (ja
Inventor
Masaki Omura
大村 雅紀
Hiroshi Sakama
坂間 弘
Kenji Araki
健治 荒木
Hiroshi Kamio
神尾 寛
Yoshinobu Shima
島 芳延
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
JFE Engineering Corp
Original Assignee
NKK Corp
Nippon Kokan Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NKK Corp, Nippon Kokan Ltd filed Critical NKK Corp
Priority to JP61291468A priority Critical patent/JPS63144513A/ja
Priority to CA000557115A priority patent/CA1313813C/en
Priority to US07/162,064 priority patent/US4848272A/en
Publication of JPS63144513A publication Critical patent/JPS63144513A/ja
Publication of JPH0587128B2 publication Critical patent/JPH0587128B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C30CRYSTAL GROWTH
    • C30BSINGLE-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
    • C30B25/00Single-crystal growth by chemical reaction of reactive gases, e.g. chemical vapour-deposition growth
    • C30B25/02Epitaxial-layer growth
    • C30B25/12Substrate holders or susceptors
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING 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
    • C23CCOATING 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
    • C23C16/00Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44Chemical 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
    • C23C16/458Chemical 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 supporting substrates in the reaction chamber
    • C23C16/4582Rigid and flat substrates, e.g. plates or discs
    • C23C16/4587Rigid and flat substrates, e.g. plates or discs the substrate being supported substantially vertically
    • C23C16/4588Rigid and flat substrates, e.g. plates or discs the substrate being supported substantially vertically the substrate being rotated
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C30CRYSTAL GROWTH
    • C30BSINGLE-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
    • C30B25/00Single-crystal growth by chemical reaction of reactive gases, e.g. chemical vapour-deposition growth
    • C30B25/02Epitaxial-layer growth
    • C30B25/10Heating of the reaction chamber or the substrate

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)

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】 [産業上の利用分野コ 本発明は、超LSI等の製造工程に用いられるバレル型
エピタキシャル成長装置の改良に関する。
[従来の技術] 近年、集積回路は、高集積化、極微細化に伴って例えば
MOS用の半導体基板(ウェハ)にエピタキシャル結晶
を成長させてエピタキシャル層を形成することが多くな
っている。そして、このエピタキシャル層の膜厚は半導
体基板が大口径化するに伴って薄膜化している。そこで
、このエピタキシャル成長の反応装置としては、水平反
応管型、縦形ベルジャ型およびバレル型の3種類に分類
され、そして最近開発されている減圧CVDを改造した
ホットウォール型がある。これら反応装置の概略構成は
、高温状態の反応炉内に複数のウェハを載置するサセプ
タを置き、この反応炉内に四塩化シリコン(SiCr4
)やシラン等のガスである反応流体を流入させることに
よって各ウェハ表面にエピタキシャル層を形成させるも
のとなっている。
さて、上記バレル型エピタキシャル成長装置の改造型と
してウェハに対して2方向から加熱を行って均一加熱を
得るようにしたものがある。この装置の構成は高周波誘
導コイルにより加熱するとともに、ベルジャ表面に貴金
属コーテイング膜を形成して金属コーテイング膜からの
輻射熱をつ工ハの表面に放射させるようにしたものとな
っている。
[発明が解決しようとする問題点] ところで、エピタキシャル膜はその膜厚値および抵抗値
を均一に保つことが高品質を得るために重要なことであ
る。ところが、上記バレル型の装置では各ウェハごとの
温度や同一ウェハ上に置けるチップを形成する部位ごと
の温度を均一に制御することができず、温度分布が不均
一となっている。この不均一性を補うためペルジャー金
属コーティングを行う方法があるが、これも以下のよう
な問題点がある。
また、ペルジャー形成した金属コーテイング膜からの熱
の輻射量はエピタキシャル成長の進行にともなって減少
して温度を不均一化する原因となっている。なお、金属
コーテイング膜はエピタキシャル処理を繰返すことによ
り熱疲労して劣化してしまう。さらに、流入される反応
流体の流入量によっても温度が不均一となる。
一方、ウェハ製造処理量の面からみると、1回の処理量
が特に大口径のウェハになると少なくなり、ウェハのコ
スト高となる問題がある。
そこで本発明は、エピタキシャル膜厚や抵抗値等を均一
化して高品質の薄膜が得られるバレル型エピタキシャル
成長装置を提供することを目的とする。
〔問題点を解決するための手段] 本発明は、反応流体が随時流入するとともに排出する反
応炉と、この反応炉内の垂直方向に設けられ複数の被処
理体を縦横に載置する多角柱等の第1サセプタと、前記
反応炉内で前記第1サセプタを囲う如く設けられ前記被
処理体と対向する位置に被処理体を複数縦横に載置する
第2サセプタと、これら第1および第2サセプタの少な
くともいずれか一方を回転させる回転機構とを備えて上
記目的を達成しようとするバレル型エピタキシャル成長
装置である。
[作用] このような手段を備えたことにより、第1サセプタと第
2サセプタとの少なくともいずれか一方が回転し、これ
により互いに対向位置に置かれる被処理体間で輻射熱作
用が起こるとともに反応流体の流れが均一化する。
[実施例] 以下、本発明の一実施例について図面を参照して説明す
る。
第1図はバレル型エピタキシャル成長装置の構成図であ
り、第2図はその断面構成図である。同図において1は
円形又は楕円形状の円柱を有する石英等から成る反応炉
(以下、ペルジャーと指称する)であって、このペルジ
ャー1には随時四塩化シリコン(S i C1< )等
の反応流体が流入するとともに排出している。このペル
ジャー1の内部には六角柱でかつ上面よりも下面の大き
い第1サセプタとしてのシリンダ型サセプタ2がシャフ
ト3でもって垂設され、このシリンダ型サセプタ2の各
側面に被処理体としてのウェハ4が複数個各側面に所定
の間隔をおいて全体からみて縦横方向に載置されている
。さて、このシリンダ型サセプタ2とペルジャー1の内
壁との間には、サセプタ2との間隔を比較的短くした状
態で第2サセプタ5が設けられてている。この第2サセ
プタ5はシリンダ型サセプタ2の各面と対向する各面を
形成してシリンダ型サセプタ2を囲う如くの形状に形成
されている。そして、この第2サセプタ5の内壁面には
ウェハ4がそれぞれ支持端4aにより支持されて複数個
全体から見て縦横方向に載置されている。なお、この第
2サセプタ5の底部にはシャフト6が設けられ、このシ
ャフト6の内部に反応流体の排出路7が形成されている
。ところで、これらサセプタ2.5はそれぞれシャフト
3,6を介して回転装置8によって少なくともいずれか
一方が回転するものとなっている。すなわち、例えば、
シリンダ型サセプタ2が回転装置8によって矢印(イ)
方向に回転するとともに一方の第2サセプタ5が回転装
置8によって矢印(ロ)方向に回転したり、また、シリ
ンダ2.5のいずれか一方が停止し他方が上記方向(イ
)(ロ)に回転するものとなっている。9は反応流体の
噴出口を形成したノズル体であって、反応流体はガス制
御装置10によってその噴出量および噴出力等が制御さ
れるものとなっている。具体的には、反応流体の流れを
より均一化するために第3図に示す如く反射板11に小
径の流れ孔11aを形成したり、また第4図に示す如く
導入路11bを均一な噴射量および噴射力の得られると
ころに設けている。
なお、ノズル体9は噴出口が各方向を向いて形成されて
いたり、またシリンダ型サセプタ2の回転と同期して回
転して反応流体を均一にペルジャー1内に噴射するよう
になっている。さらに、第2サセプタ5の開口側および
底面側には水またはガスにより冷却されている前記反射
板11.12が図示しない支持体によって設けられてい
る。また、ペルジャー1の外壁側には高周波誘導加熱コ
イル13が設けられて加熱装置14から高周波電流の供
給を受けるようになっている。また、シリンダ型サセプ
タ2の内側にも高周波加熱コイルが設けられている。
このような構成であれば、各ウエノ14がシリンダ型サ
セプタ2およびこのサセプタ2を囲う如く形成された第
2サセプタ5にそれぞれ載置され、この状態でシリンダ
型サセプタ2が矢印(イ)方向に回転するとともに第2
サセプタ5が矢印(ロ)方向に回転する。そして、これ
と同時にガス制御装置10の制御によってノズル体9の
各噴射出口から反応流体が随時ペルジャー1内に噴出さ
れ、これとともにこの反応流体が排出路7から排出され
る。また、誘導装置14から高周波電流が高周波誘導加
熱コイル13に供給されてサセプタが所定温度に加熱さ
れる。このような状態にあれば、ペルジャー1の内部で
エピタキシャル反応が進行して各ウェハ4の表面上にエ
ピタキシャル結晶が成長する。さて、この時各サセプタ
2,5にそれぞれ載置されている各ウェハ4はその表面
が鏡面状となっているところから互いに輻射熱源として
作用し、各サセプタ2.5の各ウェハ4間の温度分布を
均一化する。さらに、熱は各反射板11゜12において
も反射されてペルジャー1.内の温度がより均一化して
いる。
一方、各サセプタ2.5がそれぞれ回転しているところ
から反応流体は撹拌されて各ウェハ4面上に一様に流れ
る。かくして、各ウニ/X4面上におけるエピタキシャ
ル反応の条件つまり温度分布が同一となるとともに反応
流体の流れが一様となって各ウェハ4間で均一の膜厚で
かつ均一の抵抗値をもったエピタキシャル膜が形成され
る。
このように上記一実施例においては、シリンダ型サセプ
タ2と第2サセプタ5とがそれぞれ回転して各ウェハ4
が互いに輻射熱源として作用させるとともに反応流体を
撹拌作用させる構成としたので、温度分布が同一となる
とともに反応流体の流れが一様となって均一の膜厚でか
つ均一の抵抗値をもったエピタキシャル膜が形成でき、
しかも同一のウェハ4上における各部位ごとのバラツキ
も無くなって品質を均一化できる。これにより、エピタ
キシャル膜における欠陥、スリップ、微小欠陥等が減少
する。また、各サセプタ2.5においてそれぞれ複数の
ウェハ4にエピタキシャル膜を形成できるので、1回の
処理で多数のウエノ14にエピタキシャル膜を形成でき
る。
なお、本発明は上記一実施例に限定されるものでなくそ
の主旨を逸脱しない範囲で変形できる。
例えば、各サセプタ2.5の回転方向は上記実施例以外
に互いに同一方向に回転させてもよく、またいずれか一
方のサセプタ2,5が停止状態にあっても上記実施例と
同一の効果を得ることができる。また、ウェハ4はシリ
コン基板はもちろんのこと化合物半導体基板に対しても
適用できる。
[発明の効果] 以上詳記したように本発明によれば、エピタキシャル膜
厚およびその抵抗値を均一化して高品質のエピタキシャ
ル膜が形成できるバレル型エピタキシャル成長装置を提
供でき名。
【図面の簡単な説明】
第1図および第2図は本発明に係わるバレル型エピタキ
シャル成長装置の一実施例を示す構成図、°第3図およ
び第4図は本発明装置における反応流体の噴出手段の構
成例を示す図である。 1・・・ペルジャー、2・・・シリンダ型サセプタ(第
1サセプタ)、3.6・・・シャフト、4・・・ウェハ
、5・・・第2サセプタ、7・・・排出路、8・・・回
転装置、9・・・ノズル体、10・・・ガス制御装置、
11.12・・・反射板、13・・・高周波誘導加熱コ
イル、14・・・加熱装置。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 反応流体が随時流入するとともに排出する反応炉と、こ
    の反応炉内の垂直方向に設けられ複数の被処理体を縦横
    に載置する多角柱等の第1サセプタと、前記反応炉内で
    前記第1サセプタを囲う如く設けられ前記被処理体と対
    向する位置に被処理体を複数縦横に載置する第2サセプ
    タと、これら第1および第2サセプタの少なくともいず
    れか一方を回転させる回転機構とを具備したことを特徴
    とするバレル型エピタキシャル成長装置。
JP61291468A 1986-12-09 1986-12-09 バレル型エピタキシヤル成長装置 Granted JPS63144513A (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP61291468A JPS63144513A (ja) 1986-12-09 1986-12-09 バレル型エピタキシヤル成長装置
CA000557115A CA1313813C (en) 1986-12-09 1988-01-22 Film forming apparatus
US07/162,064 US4848272A (en) 1986-12-09 1988-02-29 Apparatus for forming thin films

Applications Claiming Priority (1)

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JP61291468A JPS63144513A (ja) 1986-12-09 1986-12-09 バレル型エピタキシヤル成長装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS63144513A true JPS63144513A (ja) 1988-06-16
JPH0587128B2 JPH0587128B2 (ja) 1993-12-15

Family

ID=17769259

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP61291468A Granted JPS63144513A (ja) 1986-12-09 1986-12-09 バレル型エピタキシヤル成長装置

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US (1) US4848272A (ja)
JP (1) JPS63144513A (ja)

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Also Published As

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