(57)【要約】【課題】横型ｆａｃｅ−ｄｏｗｎ方式のＭＯＣＶＤ装置において、排気側からリアクタチャンバー内に反応ガスが逆流するのを防止し、安定な成長が可能なＣＶＤ装置を提供する。【解決手段】本発明のＣＶＤ装置では、リアクタチャンバー４内にはサセプタ３が設置され、サセプタ３にウエハ１が成長面となる表面を下にしてセットされている。成長時には、反応ガスがリアクタチャンバー４の一方から導入され、ウエハ１の表面と平行な方向に流れた後、排気ポート６から外部に排出される。この間、センターパージユニット５からパージガスが導入され、ウエハ１の裏面に沿って流れ、排気ポート６から外部に排出される。チャンバー４内での反応ガス及びパージガスの経路は、それぞれ排気ポート６入口まで分流板７により分離されている。【選択図】図１
2006089291.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
リアクタチャンバー内にウエハを保持するためのサセプタが設置された横型のＣＶＤ装置であって、
前記リアクタチャンバーには排気ポートが接続されており、
前記リアクタチャンバーと前記サセプタの一の面との間に導入された反応ガスと、前記リアクタチャンバーと前記サセプタの他の面との間に導入されたパージガスとは、前記排気ポートに至るまで前記リアクタチャンバー内でそれぞれのガスの流れの経路が分離されていることを特徴とするＣＶＤ装置。
【請求項２】
分流板によって前記ガスの流れの経路が分離されていることを特徴とする請求項１記載のＣＶＤ装置。
【請求項３】
前記ウエハは、膜が成長される面を下向きにして前記サセプタに保持されることを特徴とする請求項１または２記載のＣＶＤ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主に化合物半導体のエピタキシャル成長に使用するＣＶＤ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＧａＡｓを代表する化合物半導体を用いた高周波用電子デバイスは携帯電話をはじめ、大量に生産されている。近年その多くはエピタキシャルウエハ（以下、エピウエハと呼ぶ）を使用しており、デバイスの量産にはその材料を製造するエピ成長技術が不可欠である。
【０００３】
近年、エピウエハの品質の安定化及びコストダウンの要求が厳しく、それに伴いウエハサイズも大口径化にシフトしている。このような背景の中、エピ成長には大口径ウエハで安定した成長をすることが必要となってくる。
【０００４】
従来は上記エピ成長方法として、有機金属気相成長法（以下、ＭＯＣＶＤ法という）が主に用いられており、その成長装置としては横型反応管を用いる方式が主流であった（例えば、非特許文献１参照）。
【０００５】
なお、非特許文献１では、ウエハ表面が上を向く、いわゆるｆａｃｅ−ｕｐ方式の装置が開示されているが、現在ではパーティクルの付着等を防止するためｆａｃｅ−ｄｏｗｎ方式を採用することが多い。
【０００６】
図４は従来の横型ｆａｃｅ−ｄｏｗｎ方式のＭＯＣＶＤ装置の構造を示した断面図である。
【０００７】
以下、簡単にこの装置の構成等を説明する。
【０００８】
リアクタチャンバー４内にはサセプタ３が設置され、サセプタ３にウエハ１が成長面となる表面を下にしてセットされている。リアクタチャンバー４の外周にはヒーター２が設置され、サセプタ３およびウエハ１が加熱される。
【０００９】
成長時には、反応ガスがリアクタチャンバー４の一方から導入され、ウエハ１の表面と平行な方向に流れた後、排気ポート６から外部に排出される。反応ガスは加熱されたウエハ１の表面上で反応してエピタキシャル層として成長する。
【００１０】
この間、センターパージユニット５からパージガス（Ｈ2ガス）が導入され、ウエハ１の裏面に沿って流れ、排気ポート６から外部に排出される。パージガスを流すことにより、ウエハ１の裏面にエピ膜が成長されるのを防止している。さらに、チャンバー４の終端では、パージガスと反応ガスとが同じ経路を通って排気ポートに向かっている。
【非特許文献１】赤崎勇編著、「ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体」、培風館、第１版、平成６年５月、ｐ．６８−ｐ．７２
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
ウエハサイズの大口径化にしたがい、処理ウエハ枚数を同じに保つためには、ＭＯＣＶＤ装置のチャンバーサイズも大きくなる。
【００１２】
発明者等は、従来、５インチウエハ用に用いられていた横型ｆａｃｅ−ｄｏｗｎ方式のＭＯＣＶＤ装置で、６インチＧａＡｓウエハ上にエピ成長をすると、成長状態により、図１に示したように排気ポート近傍からリアクタチャンバー内部へのガスの回り込みが生じることを見いだした。
【００１３】
図４には、ガスの流れも同時に示しているが、横型ｆａｃｅ−ｄｏｗｎ方式では、上方へと流れた反応ガスがチャンバー４内ではサセプタ３によって押さえ込まれるため、サセプタの下面を伝ってチャンバー４の外周へと流れていく。
【００１４】
しかし、この構造では、チャンバー４の終端で、パージガスと反応ガスとが同じ経路を通るため、サセプタ３の上面側にガスの通り道が出来ていることとなる。よって、反応ガスがウエハ１の表面を通ってサセプタ３を過ぎた時点で、反応ガスの一部は上方へと流れを変えて行く。この流れによりチャンバー４内部の上側フランジ等に堆積物を形成する。この堆積物の量はパージガスであるＨ2ガス流量により変わる。
【００１５】
本来であれば、反応ガスとパージガスはサセプタ３の終端部で合流し、排気ポート６からそのまま排気されるが、この流れは、チャンバーの大きさや、成長条件等に依存するため、特にチャンバーが大型化すると、終端部でのガスの流れが乱れやすくなり、ガスの逆流を引き起こす。
【００１６】
発明者等の実験によると、チャンバー中心からウエハ上流までの距離が２２０ｍｍ以上と上記現象が顕著となることが確認された。
【００１７】
逆流してチャンバー内部に回り込んだ反応ガスは、例えば、ドーパント供給源となり、アンドープ層のエピ成長工程でドーパントの混入を引き起こしたり、また、ウエハ表面へのパーティクル付着等を引き起こしたりする。このような現象は、デバイスの特性を悪化させ、また、歩留りや信頼性の低下をもたらす。
【００１８】
そこで、本発明は上記課題に鑑み、チャンバー内でのガス回り込みを回避し、高品質で、かつ安定にエピ成長できる横型ｆａｃｅ−ｄｏｗｎ方式のＭＯＣＶＤ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
上記課題を解決するため、本発明のＣＶＤ装置は、リアクタチャンバー内にウエハを保持するためのサセプタが設置された横型のＣＶＤ装置であって、前記リアクタチャンバーには排気ポートが接続されており、前記リアクタチャンバーと前記サセプタの一の面との間に導入された反応ガスと、前記リアクタチャンバーと前記サセプタの他の面との間に導入されたパージガスとは、前記排気ポートに至るまで前記リアクタチャンバー内でそれぞれのガスの流れの経路が分離されていることを特徴とする。
【００２０】
分流板によって前記ガスの流れの経路が分離されていることが好ましい。
【００２１】
前記ウエハは、膜が成長される面を下向きにして前記サセプタに保持されることが好ましい。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、反応ガスの排気経路とパージガスの排気経路とを分離することにより、反応ガスの回り込みをなくし、排気ポート構造を採用することにより、高品質で、かつ安定にエピ成長を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明の実施の形態について、説明する。
【００２４】
図１は、本発明の実施の形態におけるＭＯＣＶＤ装置の構造を示した模式図である。
【００２５】
本装置の特徴は、チャンバー４内での反応ガス及びパージガスの経路を、それぞれ排気ポート６入口まで分流板７により分離している。このようにすることにより、反応ガスのチャンバー上方への流れを防止し、パージガスと反応ガスがぶつかって起こる乱流及びそれに伴う反応ガスの逆流を防止することが可能となる。
【００２６】
図２は、本実施の形態におけるウエハ表面上の付着パーティクル数分布を示した図であり、図２（ａ）は本発明の装置を用いた場合、図２（ｂ）は従来の装置を用いた場合の図である。なお、パーティクル数を測定する試料を作製するにあたって、エピ成長時に、サセプタのみを回転させ、ウエハを乗せるトレイは回転させていない。
【００２７】
また、図３は、本実施の形態におけるエピ成長後のアンドープ層のウエハ内でのキャリア濃度レベルを示した図であり、図３（ａ）は本発明の装置を用いた場合、図３（ｂ）は従来の装置を用いた場合の図である。なお、キャリア濃度はＣ−Ｖ測定より求めた。
【００２８】
図２から明らかなように、従来の装置を用いた場合には、ガスの流れの下流側にパーティクルが集中して付着していた。一方、本発明の装置を用いた場合には、このような集中は見られず、パーティクル数も大幅に減少していた。
【００２９】
また、図３から明らかなように、従来の装置を用いた場合には、ガスの流れの下流側でキャリア濃度が上昇し、１０16ｃｍ-3を越えるレベルに達していたのに対し、本発明の装置を用いた場合には、ウエハ面内でのキャリア濃度の変動は見られず、１０15ｃｍ-3を下回る低キャリア濃度を保つことができた。これは、反応ガスの逆流による汚染が防止されていることを示している。
【００３０】
以上のように本実施の形態によれば、従来の装置構造で起こっていた排気ポート部からのガスの回り込みを防止でき、エピ成長への弊害を大幅に抑制できる。このことによりエピ成長を高品質かつ安定に行うことができ、高性能の半導体装置を高歩留りで生産することができる。
【００３１】
特にウエハの大口径化に伴い、ガスの回り込み汚染はより顕著になると考えられるため、本発明の構造を採用することにより、パーティクル付着の低減、ドーパントによる汚染等の減少といった効果がより発揮される。
【００３２】
なお、本実施の形態では、反応ガスとパージガスの排気経路を分離するために分流板を用いたが、これはチャンバーの内壁構造を加工して分離してもよく、その他の構造を採用することも可能である。ただし、分流板のように取り外し可能な部品を用いることにより、安価に装置が構成できるとともに、分流板に付着した堆積物の影響も部品交換によって簡便に取り除くことができる。
【００３３】
また、本実施の形態では、エピ成長について示したが、他の膜の成長に適用しても同様の効果が得られる。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
本発明の半導体製造装置は、リアクタチャンバー内での反応ガスの逆流を防止でき、ウエハの大口径化に対応可能なＣＶＤ装置として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の実施の形態におけるＭＯＣＶＤ装置の構造を示した断面図
【図２】本発明の実施の形態におけるウエハ表面上の付着パーティクル数分布を示した図であり、図２（ａ）は本発明の装置を用いた場合、図２（ｂ）は従来の装置を用いた場合の図
【図３】本発明の実施の形態におけるエピ成長後のアンドープ層のウエハ内でのキャリア濃度レベルを示した図であり、図３（ａ）は本発明の装置を用いた場合、図３（ｂ）は従来の装置を用いた場合の図
【図４】従来の横型ｆａｃｅ−ｄｏｗｎ方式のＭＯＣＶＤ装置の構造を示した断面図
【符号の説明】
【００３６】
１  ウエハ
２  ヒーター
３  サセプタ
４  リアクタチャンバー
５  センターパージユニット
６  排気ポート
７  分流板
【図１】
2006089291.tif 000003
【図２】
2006089291.tif 000004
【図３】
2006089291.tif 000005
【図４】
2006089291.tif 000006