(57)【要約】 【課題】  形成される薄膜の均一性を高めることができる化学気相成長装置を提供する。【解決手段】  基板１は、主面が反応ガスの流動方向とほぼ平行な方向となるようにサセプタ３内に配置される。サセプタ３は石英管２内に配置される。反応ガスの流動方向と直交する反応室の断面において、反応室の両端部の内壁３ｅおよび３ｆは、外側へ向かって膨出するように構成される。これにより、反応室の両端部で、内壁の影響により反応ガスの流速が遅くなることを防ぎ、成膜を基板１の表面全体にわたって均一に行うことができる。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
反応ガスを導入可能であると共に、基板を、該基板の主面が前記反応ガスの流動方向とほぼ平行となるように配置可能な反応室を有し、該反応室に導入された前記反応ガスの反応によって、前記反応室に配置された前記基板の表面に薄膜を形成する化学気相成長装置において、
前記反応ガスの流動方向と直交する前記反応室の断面において、前記反応室の両端部の内壁が外側へ向かって膨出している
ことを特徴とする化学気相成長装置。
【請求項２】
前記断面形状において、外側へ向かって膨出している前記反応室の前記両端部の前記内壁の形状は対称であることを特徴とする請求項１に記載の化学気相成長装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、反応室内に配置された基板の表面に、反応ガスの反応によって薄膜を形成する化学気相成長装置に関し、特に、形成される薄膜の均一化を測った化学気相成長装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体装置の製造において、高温に加熱された反応ガス同士の化学的な反応によって、半導体基板等の基板表面に薄膜を形成する化学的気相成長（ＣＶＤ：Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）を行うＣＶＤ装置が利用されている。図３は、従来のＣＶＤ装置の、反応ガスの流動方向に平行な断面図を示している。このＣＶＤ装置は炭化珪素（ＳｉＣ）の成膜用のＣＶＤ装置である。基板１は、石英管２内に配置されたグラファイト製のサセプタ３によって保持される。ＳｉＣの成膜には１５００〜１８００℃程度の高温が必要であるため、高温に耐え得るグラファイト製のサセプタが用いられる。
【０００３】
符号３ａおよび３ｂはサセプタ３の内壁すなわち反応室の内壁を示している。石英管２とサセプタ３との間には、図示せぬ断熱材が挿入されている。また、このＣＶＤ装置には、図示せぬ反応ガス導入用の配管、反応ガス排気用の配管、および排気用のポンプ系が設けられている。薄膜を形成する場合、紙面左側より反応ガスを反応室内に導入し、基板１およびサセプタ３を高温に加熱する。反応ガスの流動方向は紙面の左から右に向かう方向である。基板１は、その主面が反応ガスの流動方向とほぼ平行となるように配置されている。石英管２の周りには、図示せぬ高周波コイルが配置され、その高周波コイルに高周波電圧が印加される。この高周波コイルから発生する高周波磁界によってサセプタ３が誘導加熱され、基板１が加熱される。
【０００４】
図４は、このＣＶＤ装置の、反応ガスの流動方向に直交する断面図を示している。この種のＣＶＤ装置においては、図４に示されるように、反応室（ガスチャネル）の断面形状が長方形となるものが一般的である。なお、特許文献１には、基板の全領域の温度が均一な温度となるように温度制御を行う気相エピタキシャル成長装置が記載されている。また、特許文献２には、反応ガスの熱対流現象を除去することにより、基板上で成長する薄膜の厚さの均一化を図った化合物半導体製造用水平反応炉が記載されている。
【特許文献１】特開平４−３６７２３８号公報
【特許文献２】特開平１１−３１２６５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した従来のＣＶＤ装置においては、反応ガスの流速が成膜速度に大きな影響を与える。反応ガスの流動方向に直交する反応室の断面において、反応室の断面形状が長方形である場合には、反応室の両端部の内壁（図４における符号３ｃおよび３ｄ）の影響により、反応室の両端部付近の反応ガスの流速が遅くなる。これにより、従来のＣＶＤ装置においては、反応室の中央付近では成膜が均一に行われるが、両端部付近では成膜の均一性が損なわれるという問題があった。この現象は、反応ガスの流速が遅いほど顕著に現れるので、均一な成膜を行うためには、莫大な量の反応ガスを反応室内に導入し、流速を相当に高める必要があるが、その場合にはコストの増大等の問題があった。
【０００６】
本発明は、上述した問題点に鑑みてなされたものであって、形成される薄膜の均一性を高めることができる化学気相成長装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は上記の課題を解決するためになされたもので、請求項１に記載の発明は、反応ガスを導入可能であると共に、基板を、該基板の主面が前記反応ガスの流動方向とほぼ平行となるように配置可能な反応室を有し、該反応室に導入された前記反応ガスの反応によって、前記反応室に配置された前記基板の表面に薄膜を形成する化学気相成長装置において、前記反応ガスの流動方向と直交する前記反応室の断面において、前記反応室の両端部の内壁が外側へ向かって膨出していることを特徴とする化学気相成長装置である。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の化学気相成長装置において、前記断面形状において、外側へ向かって膨出している前記反応室の前記両端部の前記内壁の形状は対称であることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、反応ガスの流動方向と直交する反応室の断面において、反応室の両端部の内壁が外側へ向かって膨出するように構成したので、形成される薄膜の均一性を高めることができるという効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、図面を参照し、本発明を実施するための最良の形態について説明する。図１は、本発明の一実施形態によるＣＶＤ装置の、反応ガスの流動方向に直交する断面図である。本実施形態によるＣＶＤ装置においては、反応室の両端部の内壁（図１の符号３ｅおよび３ｆ）が外側へ向かって膨出している。これにより、反応室の両端部で、内壁の影響により反応ガスの流速が遅くなることを防ぎ、成膜を基板１の表面全体にわたって均一に行うことができる。また、図１においては、成膜時に形成される薄膜の均一性をより高めるため、内壁３ｅおよび３ｆの形状は対称となっている。なお、図１においては、内壁３ｅおよび３ｆの断面形状は曲線形状であるが、多角形状の形状等の、角部を有する形状であってもよい。
【００１１】
図２は、本実施形態によるＣＶＤ装置と従来のＣＶＤ装置における成膜時の反応ガスの流速および基板１の表面に形成される薄膜の膜厚の比較を概略的に示している。図２（ａ）は反応ガスの流速の比較を示している。図において、横軸は図１の紙面左右方向における距離を示している。本実施形態によるＣＶＤ装置における成膜時の反応ガスの流速は曲線２０ａのようになり、従来のＣＶＤ装置における成膜時の反応ガスの流速は曲線２０ｂのようになる。図示されているように、本実施形態のＣＶＤ装置によれば、反応ガスの流速はより均一となる。
【００１２】
図２（ｂ）は基板１の表面に形成される薄膜の膜厚を示している。図２（ｂ）においても、横軸は図１の紙面左右方向における距離を示している。本実施形態によるＣＶＤ装置によって形成される薄膜の膜厚は曲線３０ａのようになり、従来のＣＶＤ装置によって形成される薄膜の膜厚は曲線３０ｂのようになる。図示されているように、本実施形態のＣＶＤ装置によれば、基板１の表面に形成される薄膜の膜厚はより均一となる。また、均一な成膜を行うことができるようになることから、形成された薄膜の膜質（内部応力等）もより均一となることが期待できる。なお、本実施形態によるＣＶＤ装置は、ＳｉＣの薄膜の形成に好適であるが、用途はこれに限定されるわけではない。
【００１３】
上述したように、本実施形態によれば、反応ガスの流動方向と直交する反応室の断面において、反応室の両端部の内壁が外側へ向かって膨出するように構成することにより、反応ガスが反応室内を流れやすくなり、形成される薄膜の膜厚等の均一性を高めることができる。また、反応ガスの流速の均一性を高めるために、莫大な量の反応ガスを反応室内に導入する必要がないので、ＣＶＤ装置を用いて製造される半導体装置の製造コストを抑えることができる。
【００１４】
以上、図面を参照して本発明の実施形態について詳述してきたが、具体的な構成はこれらの実施の形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施形態によるＣＶＤ装置の、反応ガスの流動方向に直交する断面図である。
【図２】同実施形態および従来のＣＶＤ装置による成膜時の反応ガスの流速および形成された薄膜の膜厚を示す概略参考図である。
【図３】従来のＣＶＤ装置の、反応ガスの流動方向に平行な断面図である。
【図４】従来のＣＶＤ装置の、反応ガスの流動方向に直交する断面図である。
【符号の説明】
【００１６】
１・・・基板、２・・・石英管、３・・・サセプタ、３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ，３ｅ，３ｆ・・・内壁。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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