JPS5926328B2 - 気相反応装置 - Google Patents
気相反応装置Info
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- JPS5926328B2 JPS5926328B2 JP51125775A JP12577576A JPS5926328B2 JP S5926328 B2 JPS5926328 B2 JP S5926328B2 JP 51125775 A JP51125775 A JP 51125775A JP 12577576 A JP12577576 A JP 12577576A JP S5926328 B2 JPS5926328 B2 JP S5926328B2
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- 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
- C23C16/45502—Flow conditions in reaction chamber
- C23C16/45508—Radial flow
-
- 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
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は気相反応装置に関するものである。
気相成長反応にお（・ては反応室に導入された反応物質
を含んだガスの流れる状態が反応効率や反応生成物の純
度あるいは反応生成物の膜厚や膜質の均一性に大きな影
響を与える。このため気相反応装置においては反応室内
の形状や導入ガスの噴出方向等を充分考慮して設計する
ことが重要となつて来る。従来では、気相化学反応を用
いて反応生成物を形成対象物上に堆積被着させる場合、
ベースとなるキャリア−ガス中に反応成分を添加した混
合ガスを、形成対象物が設置され適当な反応温度に昇温
された反応室内のガス噴射装置を介して導入することに
より行なつていた。
を含んだガスの流れる状態が反応効率や反応生成物の純
度あるいは反応生成物の膜厚や膜質の均一性に大きな影
響を与える。このため気相反応装置においては反応室内
の形状や導入ガスの噴出方向等を充分考慮して設計する
ことが重要となつて来る。従来では、気相化学反応を用
いて反応生成物を形成対象物上に堆積被着させる場合、
ベースとなるキャリア−ガス中に反応成分を添加した混
合ガスを、形成対象物が設置され適当な反応温度に昇温
された反応室内のガス噴射装置を介して導入することに
より行なつていた。
第１図に従来の気相成長装置の断面概略図を示し、同図
を用いてガス噴射装置１から噴射されたガスの流れにつ
いて説明する。ガス噴射装置１の下方のガス導入口２よ
り導入された反応成分を含んだ混合ガスは、ガス導入口
２と反対側のガス噴出口３より反応室４内に噴出される
。ガス噴出口３の開口面積は、ガス導入口２の開口面積
よりも小さくなつているので、Ｉ 反応室４内に噴出さ
れるガスの噴射速度はガス導入口２に導入されるガスの
速度よりも犬となる。反応室４内に噴出されたガスはペ
ルシャー５上部に到達した後、反応室４下方に導びかれ
その一部のガスは形成対象物６を載置し且つ気相化学反
応ｊ を行なわしめる温度に高周波熱装置７により昇温
されたサセプター８上に達する。サセプター８はサセプ
ター支持台９により回転されると共に支持されている。
反応成分を含んだ混合ガスは形成対象物６おより びサ
セプター８上で反応を行ない反応生成物を堆積被着する
。
を用いてガス噴射装置１から噴射されたガスの流れにつ
いて説明する。ガス噴射装置１の下方のガス導入口２よ
り導入された反応成分を含んだ混合ガスは、ガス導入口
２と反対側のガス噴出口３より反応室４内に噴出される
。ガス噴出口３の開口面積は、ガス導入口２の開口面積
よりも小さくなつているので、Ｉ 反応室４内に噴出さ
れるガスの噴射速度はガス導入口２に導入されるガスの
速度よりも犬となる。反応室４内に噴出されたガスはペ
ルシャー５上部に到達した後、反応室４下方に導びかれ
その一部のガスは形成対象物６を載置し且つ気相化学反
応ｊ を行なわしめる温度に高周波熱装置７により昇温
されたサセプター８上に達する。サセプター８はサセプ
ター支持台９により回転されると共に支持されている。
反応成分を含んだ混合ガスは形成対象物６おより びサ
セプター８上で反応を行ない反応生成物を堆積被着する
。
その後サセプター８の中心部方向に流れ再度中心部に位
置しているガス噴射装置１から噴出されたガスに巻込ま
れた状態となり再びペルシャー５上部へ導びかれる。５
すなわち従来の気相成長装置における反応室４内のガ
スの流れは反応室４中心からペルシャー５の内壁に向つ
ての対流状態となつており、また反応室４内に導入され
た反応成分を含んだ混合ガスの一部のみしか形成対象物
６上に達しないために以下の欠点を生じていた。
置しているガス噴射装置１から噴出されたガスに巻込ま
れた状態となり再びペルシャー５上部へ導びかれる。５
すなわち従来の気相成長装置における反応室４内のガ
スの流れは反応室４中心からペルシャー５の内壁に向つ
ての対流状態となつており、また反応室４内に導入され
た反応成分を含んだ混合ガスの一部のみしか形成対象物
６上に達しないために以下の欠点を生じていた。
（１）形成対象物６上に到達する対流ガスの成分として
は導入された混合ガス成分とサセプター８上で既に気相
反応により生成した副生成ガスおよび反応室４内で発生
する不純物ガス、例えば高温に昇温されているサセプタ
ー８や形成対象物６から発散した吸着ガスおよび混合ガ
ス成分と形成対象物６との反応により生じる成分、例え
ばＳＯＳ（シリコン・オン・サファイア）結晶成長にお
けるアルミナの水素キャリヤーにおける還元作用で発生
する酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ、ＡｌＯ）等、種々雑
多な成分を含むので形成対象物６上に堆積被着する反応
生成物の純度は必らずしも目的とした物質のみの清浄な
物とは限らない。
は導入された混合ガス成分とサセプター８上で既に気相
反応により生成した副生成ガスおよび反応室４内で発生
する不純物ガス、例えば高温に昇温されているサセプタ
ー８や形成対象物６から発散した吸着ガスおよび混合ガ
ス成分と形成対象物６との反応により生じる成分、例え
ばＳＯＳ（シリコン・オン・サファイア）結晶成長にお
けるアルミナの水素キャリヤーにおける還元作用で発生
する酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ、ＡｌＯ）等、種々雑
多な成分を含むので形成対象物６上に堆積被着する反応
生成物の純度は必らずしも目的とした物質のみの清浄な
物とは限らない。
（２）反応室４内に導入された混合ガスの一部は、ペル
シャー５の内壁とサセプター８の間隙を通り、気相成長
装置下方に配置されているガス排出口１０から装置外に
排出される。
シャー５の内壁とサセプター８の間隙を通り、気相成長
装置下方に配置されているガス排出口１０から装置外に
排出される。
反応室４内における前記混合ガスの流れは形成対象物６
上への反応生成物の堆積被着には寄与しないため導入さ
れた混合ガスの利用効率が悪い。本発明はこれらの欠点
を解決することを目的とした気相反応装置を提供するも
ので、以下実施例により図面と共に本発明を説明する。
上への反応生成物の堆積被着には寄与しないため導入さ
れた混合ガスの利用効率が悪い。本発明はこれらの欠点
を解決することを目的とした気相反応装置を提供するも
ので、以下実施例により図面と共に本発明を説明する。
第２図は本発明の一実施例を示す気相反応装置の断面概
略図を示す。
略図を示す。
ガス噴射装置１１は反応装置下方の中心に配設されてい
て、ガス導入口１２を有し、該ガス導入口１２と反対の
先端部にはガス遮蔽板２２がガス導入方向と直交してガ
ス噴射装置１１の一端を封じるように配設されている。
また前記ガス遮蔽板２２近傍のガス噴射装置１１上の側
面には複数個のガス噴出口１３を有している。該ガス噴
出口１３から反応室１４内に噴射されるガスの噴射速度
は、該ガス噴出口１３の開口総面積がガス導入口１２の
開口面積よりも小さくなつているため、ガス導入口１２
に導入される反応成分とベースとなるキャリアーガスの
混合ガスの導入速度よりも大となる。このため、ガス導
入口１２より導入された混合ガスはガス噴射装置１１下
方から上方に向かつて進行後、ガス噴出口１３から反応
室１４内にほぼ横方向に大きな速度で噴射される。噴射
された混合ガスの大半は形成対象物１６を載置し、且つ
気相化学反応を行なわしめる温度に高周波加熱装置１７
により昇温された基台となるサセプター１８上に達する
。該サセプター１８はサセプター支持台１９により支持
されると共に、ガス噴射装置１１を中心として水平方向
に回転している。混合ガス中の反応成分は形成対象物１
６やサセプター１８上で反応を行ない反応生成物を堆積
被着する。その後サセプター１８上を進行したガス流は
ペルシャー１５の内壁近傍に配設されたガス流制御部と
してのガス流制御壁２１に衝突する。該ガス流制御壁２
１は大きい口径と小さい口径の開口部を有した直円錐台
形状の隔壁部２３と該隔壁部２３の小さい開口部に同示
円状の貫通孔を有した円板状の隔壁部２４とが一体的に
結合されてなる形状であり、前記隔壁部２３の大きい口
径の開口部が反応室１４の下面を向く様に配設されてい
る。尚、該ガス流制御壁２１の大きい口径の開口部の取
付高さはサセプター１８の取付高さとガス噴射装置１１
の最頂部の高さ位置の間である。また該ガス流制御壁２
１の隔壁部２３の直円錐台形状の仰角は４５壁以下が望
ましい。また隔壁部２４の開口部の口径は、サセプター
１８の外径の％から１倍の間が適当である。ガス流制御
壁２１やペルシャー１５の内壁に衝突したガス流は横方
向の流れから下向きの流れに変換せられサセプター１８
とペルシャー１５の内壁のなす間隙を通り、気相反応装
置下方に配設されているガス排出口２０から装置外に排
出される。即ちガス流制御壁２１は、サセプター１８上
でのガス流が対流となることを防止あるいは抑制する効
果を持つ。なお、ガス流制御部は、本実施例のもの以外
にペルシャー１５の側壁に設けられる排出口であつても
可能である。
て、ガス導入口１２を有し、該ガス導入口１２と反対の
先端部にはガス遮蔽板２２がガス導入方向と直交してガ
ス噴射装置１１の一端を封じるように配設されている。
また前記ガス遮蔽板２２近傍のガス噴射装置１１上の側
面には複数個のガス噴出口１３を有している。該ガス噴
出口１３から反応室１４内に噴射されるガスの噴射速度
は、該ガス噴出口１３の開口総面積がガス導入口１２の
開口面積よりも小さくなつているため、ガス導入口１２
に導入される反応成分とベースとなるキャリアーガスの
混合ガスの導入速度よりも大となる。このため、ガス導
入口１２より導入された混合ガスはガス噴射装置１１下
方から上方に向かつて進行後、ガス噴出口１３から反応
室１４内にほぼ横方向に大きな速度で噴射される。噴射
された混合ガスの大半は形成対象物１６を載置し、且つ
気相化学反応を行なわしめる温度に高周波加熱装置１７
により昇温された基台となるサセプター１８上に達する
。該サセプター１８はサセプター支持台１９により支持
されると共に、ガス噴射装置１１を中心として水平方向
に回転している。混合ガス中の反応成分は形成対象物１
６やサセプター１８上で反応を行ない反応生成物を堆積
被着する。その後サセプター１８上を進行したガス流は
ペルシャー１５の内壁近傍に配設されたガス流制御部と
してのガス流制御壁２１に衝突する。該ガス流制御壁２
１は大きい口径と小さい口径の開口部を有した直円錐台
形状の隔壁部２３と該隔壁部２３の小さい開口部に同示
円状の貫通孔を有した円板状の隔壁部２４とが一体的に
結合されてなる形状であり、前記隔壁部２３の大きい口
径の開口部が反応室１４の下面を向く様に配設されてい
る。尚、該ガス流制御壁２１の大きい口径の開口部の取
付高さはサセプター１８の取付高さとガス噴射装置１１
の最頂部の高さ位置の間である。また該ガス流制御壁２
１の隔壁部２３の直円錐台形状の仰角は４５壁以下が望
ましい。また隔壁部２４の開口部の口径は、サセプター
１８の外径の％から１倍の間が適当である。ガス流制御
壁２１やペルシャー１５の内壁に衝突したガス流は横方
向の流れから下向きの流れに変換せられサセプター１８
とペルシャー１５の内壁のなす間隙を通り、気相反応装
置下方に配設されているガス排出口２０から装置外に排
出される。即ちガス流制御壁２１は、サセプター１８上
でのガス流が対流となることを防止あるいは抑制する効
果を持つ。なお、ガス流制御部は、本実施例のもの以外
にペルシャー１５の側壁に設けられる排出口であつても
可能である。
以下に本発明の気相反応装置の効果を述べる。
（１）反応室１４に導入された反応成分を含んだ混合ガ
スは、従来例で述べた如くの対流を生じることなく、ガ
ス流制御壁とガス噴射装置の作用効果により絶えず新鮮
な混合ガスが形成対象やサセプター１８上を覆つている
ので清浄な反応生成物を均一性よく得ることが可能とな
る。即ち、形成対象物からのオートドーピングや、アウ
トデイフユージヨンまたはサセプターあるいはペルシャ
ーからの不純物の混入が防止できるので、例えばサフア
イア基板上にシリコンを成長させるような、基板と異種
物質の気相成長には特に効果的である。（２）反応室に
導入された反応成分を含んだ混合ガスの大半が形成対象
物やサセプター近傍を流れるため反応成分の殆んどが反
応を行なうので効率よく反応生成物を形成対象物上に堆
積被着することが出来る。
スは、従来例で述べた如くの対流を生じることなく、ガ
ス流制御壁とガス噴射装置の作用効果により絶えず新鮮
な混合ガスが形成対象やサセプター１８上を覆つている
ので清浄な反応生成物を均一性よく得ることが可能とな
る。即ち、形成対象物からのオートドーピングや、アウ
トデイフユージヨンまたはサセプターあるいはペルシャ
ーからの不純物の混入が防止できるので、例えばサフア
イア基板上にシリコンを成長させるような、基板と異種
物質の気相成長には特に効果的である。（２）反応室に
導入された反応成分を含んだ混合ガスの大半が形成対象
物やサセプター近傍を流れるため反応成分の殆んどが反
応を行なうので効率よく反応生成物を形成対象物上に堆
積被着することが出来る。
（３）上記第（２）項に記載したように、混合ガスの大
半が形成対象物やサセプターの近傍を流れるため、反応
生成物を所定量に限定した場合、反応温度や混合ガス中
の反応成分濃度や混合ガス流量等を従来装置と同一条件
にして反応を行なうと、従来装置よりも堆積速度が大と
なり、堆積に要する時間が短縮できるので、反応成生物
を減少させても従来と同様の堆積が行なえる。
半が形成対象物やサセプターの近傍を流れるため、反応
生成物を所定量に限定した場合、反応温度や混合ガス中
の反応成分濃度や混合ガス流量等を従来装置と同一条件
にして反応を行なうと、従来装置よりも堆積速度が大と
なり、堆積に要する時間が短縮できるので、反応成生物
を減少させても従来と同様の堆積が行なえる。
また、堆積速度が大であるため、反応温度を低くしても
従来装置により得たものと同一の堆積層が得られるので
、形成対象物からのオートドーピングやアウトデイフユ
ージヨンが抑制でき、不純物分布の急峻な堆積層を得る
ことができる。反応速度を従来と同一のものにして同一
堆積層を得ようとする場合、反応温度を下げる以外に、
反応成分を含んだ混合ガス濃度を稀くすることも可能で
あるので、有毒物質や可燃性物質を用いた反応において
は危険性が減少する。（４）上記第（３）項に記載した
ように、本発明装置では、従来と同一堆積層を得るのに
、短時間で行なえるため、反応温度に加熱するための電
力、反応物質およびキャリアーガス等の資源節約が可能
となる。
従来装置により得たものと同一の堆積層が得られるので
、形成対象物からのオートドーピングやアウトデイフユ
ージヨンが抑制でき、不純物分布の急峻な堆積層を得る
ことができる。反応速度を従来と同一のものにして同一
堆積層を得ようとする場合、反応温度を下げる以外に、
反応成分を含んだ混合ガス濃度を稀くすることも可能で
あるので、有毒物質や可燃性物質を用いた反応において
は危険性が減少する。（４）上記第（３）項に記載した
ように、本発明装置では、従来と同一堆積層を得るのに
、短時間で行なえるため、反応温度に加熱するための電
力、反応物質およびキャリアーガス等の資源節約が可能
となる。
以上本発明による気相反応装置は、工業上、特に半導体
工業において価値の高いものである。
工業において価値の高いものである。
第１図は従来の気相反応装置の断面概略図、第２図は本
発明の気相反応装置の一実施例の断面概略図である。 １１・・・・・・ガス噴射装置、１２・・・・・・ガス
導入口、１３・・・・・・ガス噴出口、１４・・・・・
・反応室、１５・・・・・・ペルシャー １６・・・・
・・形成対象物、１７・・・・・・高周波加熱装置、１
８・・・・・・基台、１９・・・・・・サセプター支持
台、２０・・・・・・ガス排出口、２１・・・・・・ガ
ス流制御部、２２・・・・・・ガス遮蔽板。
発明の気相反応装置の一実施例の断面概略図である。 １１・・・・・・ガス噴射装置、１２・・・・・・ガス
導入口、１３・・・・・・ガス噴出口、１４・・・・・
・反応室、１５・・・・・・ペルシャー １６・・・・
・・形成対象物、１７・・・・・・高周波加熱装置、１
８・・・・・・基台、１９・・・・・・サセプター支持
台、２０・・・・・・ガス排出口、２１・・・・・・ガ
ス流制御部、２２・・・・・・ガス遮蔽板。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 気相成長すべき形成対象物が載置せられる基台と、
前記形成対象物に反応ガスを噴出するガス噴出口を有す
るガス噴射装置と、前記形成対象物を通過した前記反応
ガスが再度前記形成対象物に接触しないように前記反応
ガスを導くガス流制御部とが反応室内に形成されたこと
を特徴とする気相反応装置。 ２ ガス噴射装置が管状体よりなり、前記管状体の一端
に、前記管状体の一端の開口面積より大きな面積を有す
るガス遮蔽板を有するとともに、前記管状体の側壁の前
記ガス遮蔽板近傍に複数個のガス噴出口を有することを
特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の気相反応装置
。 ３ ガス流制御部が、下方に向つて開口面積が大きくな
る両端開放の管状体よりなり、反応室内壁に設けられた
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の気相反
応装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP51125775A JPS5926328B2 (ja) | 1976-10-19 | 1976-10-19 | 気相反応装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP51125775A JPS5926328B2 (ja) | 1976-10-19 | 1976-10-19 | 気相反応装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5350076A JPS5350076A (en) | 1978-05-08 |
| JPS5926328B2 true JPS5926328B2 (ja) | 1984-06-26 |
Family
ID=14918520
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP51125775A Expired JPS5926328B2 (ja) | 1976-10-19 | 1976-10-19 | 気相反応装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5926328B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS56145198A (en) * | 1980-04-04 | 1981-11-11 | Hitachi Ltd | Forming method of single crystal silicon membrane and device therefor |
-
1976
- 1976-10-19 JP JP51125775A patent/JPS5926328B2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5350076A (en) | 1978-05-08 |
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