JP2778321B2 - Vapor phase silicon epitaxial growth equipment - Google Patents
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は気相シリコンエピタキシ
ャル成長装置に関し、特に反応容器を縦に組み立てた気
相シリコンエピタキシャル成長装置に関するものであ
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a vapor phase silicon epitaxial growth apparatus, and more particularly to a vapor phase silicon epitaxial growth apparatus in which a reaction vessel is vertically assembled.
【0002】[0002]
【従来の技術】図5は従来の気相シリコンエピタキシャ
ル成長装置を示した縦断面図である。以下、特開昭63
−0086424にある本成長装置について説明する。
基板ホルダー4にシリコン単結晶基板5を所定間隔で水
平に積み重ねるように保持し、減圧下で抵抗加熱炉7を
用いて900〜1200℃程度に加熱してその基板表面
にジクロルシラン等のシラン系ガス、ホスフィン等のド
ーピングガス、塩化水素ガス等のエッチングガス、アル
ゴンや窒素等のキャリアガスからなる混合ガスをノズル
管8より供給し、またそれとは別のノズル管8より水素
ガスのみを供給して、エピタキシャル成長させるものと
なっている。反応容器は架台3により保持される2重構
造で外管1で真空を保持し、回転する単結晶基板5に複
数のノズル管8を用いて混合ガス、水素ガスを供給す
る。ノズル管8は等間隔でかつ直径の等しい複数のガス
放出孔12を有している。混合ガス、水素ガスは内管2
の円筒面に設けられた多数のガス排出孔10を通って排
気口11より排出される。2. Description of the Related Art FIG. 5 is a longitudinal sectional view showing a conventional vapor phase silicon epitaxial growth apparatus. Hereinafter, JP-A-63
The present growth apparatus at -008424 will be described.
A silicon single crystal substrate 5 is held on a substrate holder 4 so as to be horizontally stacked at predetermined intervals, and heated to about 900 to 1200 ° C. using a resistance heating furnace 7 under reduced pressure, and a silane-based gas such as dichlorosilane is applied to the substrate surface. A mixed gas composed of a doping gas such as phosphine, an etching gas such as hydrogen chloride gas, and a carrier gas such as argon and nitrogen is supplied from a nozzle tube 8, and only a hydrogen gas is supplied from another nozzle tube 8. And epitaxial growth. The reaction vessel has a double structure held by a gantry 3 and holds a vacuum with an outer tube 1, and supplies a mixed gas and a hydrogen gas to a rotating single crystal substrate 5 using a plurality of nozzle tubes 8. The nozzle tube 8 has a plurality of gas discharge holes 12 at equal intervals and having the same diameter. Mixed gas and hydrogen gas
The gas is exhausted from the exhaust port 11 through a number of gas exhaust holes 10 provided in the cylindrical surface.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の気相シ
リコンエピタキシャル成長装置では、単結晶基板5上に
成長するエピタキシャル膜への不純物ドーピングはホス
フィン等のドーピングガスを用いて行なっている。ドー
ピングガスが流れるノズル管8は全ての単結晶基板5の
それぞれに対し、ドーピングガスをほぼ平行に放出する
複数のガス放出孔12を有している。In the above-mentioned conventional vapor phase silicon epitaxial growth apparatus, the doping gas such as phosphine is used for doping impurities into the epitaxial film grown on the single crystal substrate 5. The nozzle tube 8 through which the doping gas flows has a plurality of gas emission holes 12 for emitting the doping gas substantially in parallel to all the single crystal substrates 5.
【0004】そのため、反応容器を高くして多数枚の単
結晶基板5上に成長するエピタキシャル膜にドーピング
しようとすると、ノズル管8は長くなり、ドーピングガ
スはノズル管8の上流側のガス放出孔12から主に放出
される為下流側では圧力損失が起こってガス放出孔12
から放出されるドーピングガス流量が上流側よりも少な
くなる。その結果、複数枚の単結晶基板5の間ではエピ
タキシャル膜の抵抗率は、上流側の単結晶基板5の方が
ドーピングガス流量が大きくドーパント供給量が多いこ
とから、上流側の方が下流側のそれよりも小さくなると
いう現象が起きる。従って、単結晶基板5の成長枚数を
増やすと、単結晶基板5間の抵抗率均一性が著しく悪化
するという欠点がある。[0004] Therefore, when doping an epitaxial film grown on a large number of single crystal substrates 5 by increasing the height of the reaction vessel, the nozzle tube 8 becomes long, and the doping gas is supplied to the gas discharge holes on the upstream side of the nozzle tube 8. Pressure loss occurs on the downstream side because the gas is discharged mainly from
Of doping gas released from the upstream side is smaller than that on the upstream side. As a result, among the plurality of single-crystal substrates 5, the resistivity of the epitaxial film is such that the upstream single-crystal substrate 5 has a higher doping gas flow rate and a larger dopant supply amount, and thus the upstream has a lower downstream resistivity. The phenomenon that becomes smaller than that of occurs. Therefore, when the number of single crystal substrates 5 to be grown is increased, there is a disadvantage that the uniformity of resistivity between the single crystal substrates 5 is significantly deteriorated.
【0005】単結晶基板5の面内のエピタキシャル膜抵
抗率均一性についてはジクロルシラン等のシラン系ガス
とホスフィン等のドーピングガスとではキャリアガス中
の拡散係数が一致せず、物質輸送律速のエピタキシャル
成長条件であるために、単結晶基板5の面内のエピタキ
シャル膜厚均一性を向上させるためにキャリアガスやシ
ラン系ガスの流れを最適化しても、同時にドーピングガ
スの流れを最適化することは困難である。従って、単結
晶基板5の面内のエピタキシャル膜抵抗率均一性と膜厚
均一性を同時に向上させることは困難であるという欠点
がある。Regarding the uniformity of the in-plane epitaxial film resistivity of the single-crystal substrate 5, the diffusion coefficient in the carrier gas does not match between the silane-based gas such as dichlorosilane and the doping gas such as phosphine, and the condition of the epitaxial growth controlled by the mass transport is limited. Therefore, even if the flow of the carrier gas or the silane-based gas is optimized to improve the uniformity of the in-plane epitaxial film thickness of the single crystal substrate 5, it is difficult to optimize the flow of the doping gas at the same time. is there. Therefore, there is a disadvantage that it is difficult to simultaneously improve the in-plane epitaxial film resistivity uniformity and the film thickness uniformity of the single crystal substrate 5.
【0006】[0006]
【課題を解決するための手段】本発明の気相シリコンエ
ピタキシャル成長装置は、複数枚の被気相成長シリコン
基板を所定の間隔で水平に積み重ねるように保持し、複
数のガス放出孔を有する複数のエピタキシャル成長用ノ
ズル管より複数枚の被気相成長シリコン基板のそれぞれ
の被気相成長面にエピタキシャル膜を気相成長させる気
相シリコンエピタキシャル成長装置において、エピタキ
シャル膜へのドーピング源として高濃度に不純物をドー
ピングした単結晶基板を有し、これを被気相成長シリコ
ン基板と同時に搭載して被気相成長シリコン基板群の上
部と下部または被気相成長シリコン基板群を上下に分割
したものの上部、中間部、下部に配置し、エピタキシャ
ル成長中にこのドーピング源のみをガスエッチングする
ガスエッチング用ノズル管を設けると共に、前記エピタ
キシャル成長用ノズル管にはドーピング源へのエピタキ
シャル成長用ガス放出孔を設けない構造を備えている。A vapor phase silicon epitaxial growth apparatus according to the present invention holds a plurality of vapor-grown silicon substrates so as to be horizontally stacked at a predetermined interval and has a plurality of gas discharge holes having a plurality of gas discharge holes. A high-concentration impurity is doped as a doping source for an epitaxial film in a vapor-phase silicon epitaxial growth apparatus in which an epitaxial film is vapor-phase-grown on each vapor-deposited surface of a plurality of vapor-deposited silicon substrates from an epitaxial growth nozzle tube. Having a single crystal substrate, which is mounted simultaneously with the vapor-deposited silicon substrate, and the upper and lower portions of the upper and lower portions of the vapor-deposited silicon substrate group or those obtained by vertically dividing the vapor-deposited silicon substrate group. For gas etching, which is located at the bottom and gas-etches only this doping source during epitaxial growth Provided with a nozzle tube, wherein the epitaxial growth nozzle tube has a structure without the epitaxial growth gas discharge holes of the doping source.
【0007】[0007]
【実施例】次に本発明について図面を参照して説明す
る。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Next, the present invention will be described with reference to the drawings.
【0008】図1は本発明の第1の実施例の縦断面図で
ある。FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a first embodiment of the present invention.
【0009】本実施例は、装置をささえるための架台
3、外管1と内管2からなる二重管構造の反応管、シリ
コン単結晶基板5を保持するための基板ホルダー4、抵
抗加熱炉7、シリコン単結晶基板5上に別系統でキャリ
アガス、シラン系ガス、エッチングガスからなる混合ガ
ス、水素ガスを放出するノズル管8(エピタキシャル成
長用)、ドーピング源の単結晶基板6、及びこの単結晶
基板6のみをガスエッチングするためのノズル管9(ガ
スエッチング用)から構成される。In this embodiment, a stand 3 for supporting the apparatus, a reaction tube having a double tube structure comprising an outer tube 1 and an inner tube 2, a substrate holder 4 for holding a silicon single crystal substrate 5, a resistance heating furnace 7. A nozzle tube 8 (for epitaxial growth) for discharging a mixed gas composed of a carrier gas, a silane-based gas and an etching gas, a hydrogen gas, and a single crystal substrate 6 as a doping source on a silicon single crystal substrate 5 in a separate system. It is composed of a nozzle tube 9 (for gas etching) for gas etching only the crystal substrate 6.
【0010】ノズル管8(エピタキシャル成長用)には
窒素またはアルゴン等のキャリアガス、ジクロルシラン
等のシラン系ガス、およびこの石英ノズル管自身にエピ
タキシャル成長中に同時に堆積するポリシリコンをエッ
チングするための塩化水素ガス等のエッチングガスのみ
から成る混合ガスが流れ、所定の間隔で水平に積載され
た複数のシリコン単結晶基板5のそれぞれに対して、こ
の混合ガスがほぼ水平にガス放出孔12を通して供給さ
れ、ガス排出孔10を通して排気口11から排気され
る。またそれとは別のノズル管8(エピタキシャル成長
用)により同様に水素ガスが供給され、シリコン単結晶
基板5上で両者のガスが混合されエピタキシャル成長す
る。ドーピング源となる高濃度に不純物ドーピングされ
たシリコン単結晶基板6はシリコン単結晶基板5の群の
上部と下部に搭載され、この基板6上には前述の混合ガ
ス、水素ガスは供給されないためエピタキシャル成長し
ない。これはノズル管8(エピタキシャル成長用)のガ
ス放出孔12、およびガス排出孔10がこのドーピング
源の単結晶基板6の位置においては開孔されていないこ
とにより実現する。さらに、このドーピング源の単結晶
基板6のみに、ノズル管9(ガスエッチング用)により
エピタキシャル成長中に塩化水素ガス等のエッチングガ
ス、キャリアガスが供給され、エッチングされることに
より高濃度ドーピング源中の不純物が蒸発し、その結
果、シリコン単結晶基板5上に成長するエピタキシャル
膜中に不純物が均一にドーピングされる。ドーピング源
の単結晶基板6はシリコン単結晶基板5の群の上部と下
部に搭載されるため、エピタキシャル成長中にエッチン
グにより蒸発した不純物はキャリアガスによって全ての
シリコン単結晶基板5の上にほぼ均一に供給され、エピ
タキシャル膜抵抗率のシリコン単結晶基板5面間均一性
は改善される。またシリコン単結晶基板5の面内におい
て、エピタキシャル膜厚均一性が最適化されるようなガ
スの流れを形成したとき、不純物の気相中の流れはそれ
とは別に制御しているためにエピタキシャル膜厚と抵抗
率の面内均一性を同時に達成することが出来る。The nozzle tube 8 (for epitaxial growth) has a carrier gas such as nitrogen or argon, a silane-based gas such as dichlorosilane, and a hydrogen chloride gas for etching polysilicon deposited simultaneously on the quartz nozzle tube itself during epitaxial growth. A mixed gas consisting only of an etching gas such as the above flows, and the mixed gas is supplied to the plurality of silicon single crystal substrates 5 mounted horizontally at predetermined intervals substantially horizontally through the gas discharge holes 12, Air is exhausted from the exhaust port 11 through the exhaust hole 10. A hydrogen gas is similarly supplied from another nozzle tube 8 (for epitaxial growth), and the two gases are mixed and epitaxially grown on the silicon single crystal substrate 5. A silicon single crystal substrate 6 doped with impurities at a high concentration serving as a doping source is mounted on the upper and lower parts of the group of silicon single crystal substrates 5, and the above mixed gas and hydrogen gas are not supplied on this substrate 6, so that epitaxial growth is performed. do not do. This is realized because the gas discharge holes 12 and the gas discharge holes 10 of the nozzle tube 8 (for epitaxial growth) are not opened at the position of the single crystal substrate 6 of the doping source. Further, an etching gas such as a hydrogen chloride gas and a carrier gas are supplied to the single crystal substrate 6 of the doping source only during the epitaxial growth by the nozzle tube 9 (for gas etching), and the single crystal substrate 6 is etched. The impurities evaporate, and as a result, the impurities are uniformly doped in the epitaxial film grown on the silicon single crystal substrate 5. Since the single crystal substrate 6 as a doping source is mounted on the upper and lower parts of the group of silicon single crystal substrates 5, impurities evaporated by etching during epitaxial growth are almost uniformly deposited on all silicon single crystal substrates 5 by the carrier gas. The uniformity of the supplied epitaxial film resistivity between the surfaces of the silicon single crystal substrate 5 is improved. Further, when a gas flow is formed in the plane of the silicon single crystal substrate 5 so as to optimize the uniformity of the epitaxial film thickness, the flow of impurities in the gas phase is separately controlled, so that the epitaxial film In-plane uniformity of thickness and resistivity can be achieved simultaneously.
【0011】以下に本実施例による気相シリコンエピタ
キシャル成長装置を使用したエピタキシャル膜の成長例
を説明する。基板ホルダー4に直径150mmのシリコ
ン単結晶基板5を8mm間隔で12枚セットし、またド
ーピング源の単結晶基板6を12枚のシリコン単結晶基
板5の群の上部と下部に各1枚ずつ8mm間隔でセット
する。ドーピング源の単結晶基板6は、直径150mm
の抵抗率約0.003Ω・cmのAsドーピングシリコ
ン単結晶基板とした。1分間に5回転の回転数(5rp
m)で基板ホルダー4を回転させ、反応管内温度を抵抗
加熱炉7により1050℃とした。ノズル管8(エピタ
キシャル成長用)にはシラン系ガスとしてジクロルシラ
ンを200SCCM、エッチングガスとして塩化水素ガ
スを150SCCM、キャリアガスとして窒素を12S
LMで流し、それとは別のノズル管8から水素ガスを1
2SLMの流量で流した。またノズル管9(ガスエッチ
ング用)にはドーピング源の単結晶基板6のみをガスエ
ッチングするために塩化水素ガスを50SCCM、キャ
リアガスとして窒素を3SLMで流した。成長圧力10
Torrの条件でシリコン単結晶基板5上にエピタキシ
ャル膜を膜厚3μm、抵抗率1Ω・cmで成長した。An example of growing an epitaxial film using the vapor phase silicon epitaxial growth apparatus according to the present embodiment will be described below. Twelve silicon single crystal substrates 5 each having a diameter of 150 mm are set on the substrate holder 4 at intervals of 8 mm, and a single crystal substrate 6 as a doping source is placed on the upper and lower parts of a group of 12 silicon single crystal substrates 5 by 8 mm each. Set at intervals. The single crystal substrate 6 of the doping source has a diameter of 150 mm.
As a single crystal silicon substrate doped with As and having a resistivity of about 0.003 Ω · cm. 5 rotations per minute (5 rpm
In step m), the substrate holder 4 was rotated, and the temperature inside the reaction tube was set to 1050 ° C. by the resistance heating furnace 7. In the nozzle tube 8 (for epitaxial growth), 200 SCCM of dichlorosilane as a silane-based gas, 150 SCCM of hydrogen chloride gas as an etching gas, and 12 S of nitrogen as a carrier gas.
LM and hydrogen gas 1 from another nozzle tube 8
The flow was at a flow rate of 2 SLM. Further, in order to gas-etch only the single crystal substrate 6 serving as a doping source, 50 SCCM of hydrogen chloride gas and 3 SLM of nitrogen as carrier gas were supplied to the nozzle tube 9 (for gas etching). Growth pressure 10
Under the condition of Torr, an epitaxial film was grown on the silicon single crystal substrate 5 with a thickness of 3 μm and a resistivity of 1 Ω · cm.
【0012】この第1の実施例の結果を図5に示した従
来の装置でエピタキシャル膜を成長させた場合の結果と
比較して次に説明する。図2は従来の成長装置、第1実
施例および第2実施例(後述する)の成長装置を用いた
場合のシリコン単結晶基板5中心部のエピタキシャル膜
抵抗率の単結晶基板搭載位置依存性を示した図、図3は
従来および第1実施例におけるシリコン単結晶基板5面
内のエピタキシャル膜抵抗率均一性を示した図である。
単結晶基板搭載位置は基板ホルダー最下部の基板を1と
して最上部に向かってカウントした位置である。但しド
ーピング源の基板は除いてカウントする。図2で従来の
成長装置では単結晶基板搭載位置番号が大きくなる、つ
まりノズル管8の下流側に行く程エピタキシャル膜抵抗
率は上昇する。従って抵抗率均一性は±30%である
が、本実施例の成長装置では±9%と著しく改善され
る。これは従来の成長装置ではノズル管8の上流側から
ドーピングガスが主に放出されるため、下流側では圧力
損失が起こってガス放出孔12より放出されるドーピン
グガス流量が減少するが、本実施例の成長装置では水平
に積載された12枚の単結晶基板群の上部と下部に配置
された高濃度ドーピング源の単結晶基板から、エッチン
グにより蒸発したAsがキャリアガスにより上下方向か
ら12枚の単結晶基板にほぼ均一に供給されるためであ
る。本実施例では搭載位置6、7の単結晶基板5は搭載
位置1、12の単結晶基板5に比べ約0.2Ω・cm程
高抵抗であるが、これはドーピング源の単結晶基板6よ
り離れるにつれてエッチングにより蒸発したAsの気相
中の濃度が低下し、単結晶基板5へのドーパント供給量
が減少するためである。しかし、ドーピング源が搭載位
置1の単結晶基板5の1つ下、及び搭載位置12の単結
晶基板5の1つ上に搭載されるために12枚の単結晶基
板5全てに同一のノズル管8でドーパントを供給する従
来の技術に比べれば12枚の単結晶基板5全ての基板間
抵抗率均一性は改善される。The results of the first embodiment will now be described in comparison with the results obtained when an epitaxial film is grown by the conventional apparatus shown in FIG. FIG. 2 shows the dependence of the epitaxial film resistivity at the center of the silicon single crystal substrate 5 on the single crystal substrate mounting position when the conventional growth apparatus and the growth apparatuses of the first embodiment and the second embodiment (described later) are used. FIG. 3 is a view showing the uniformity of the epitaxial film resistivity in the plane of the silicon single crystal substrate 5 in the conventional and the first embodiment.
The single crystal substrate mounting position is a position where the substrate at the lowermost part of the substrate holder is counted toward the uppermost part. However, counting is performed excluding the substrate of the doping source. In FIG. 2, in the conventional growth apparatus, the single crystal substrate mounting position number increases, that is, the epitaxial film resistivity increases toward the downstream side of the nozzle tube 8. Therefore, although the resistivity uniformity is ± 30%, the growth apparatus according to the present embodiment is significantly improved to ± 9%. This is because, in the conventional growth apparatus, the doping gas is mainly released from the upstream side of the nozzle tube 8, so that the pressure loss occurs on the downstream side and the flow rate of the doping gas released from the gas discharge holes 12 decreases. In the growth apparatus of the example, As evaporated by etching from a single crystal substrate of a high-concentration doping source arranged at the upper and lower parts of a group of twelve single crystal substrates stacked horizontally by a carrier gas, 12 As This is because it is supplied almost uniformly to the single crystal substrate. In this embodiment, the single-crystal substrates 5 at the mounting positions 6 and 7 have a higher resistance than the single-crystal substrates 5 at the mounting positions 1 and 12 by about 0.2 Ω · cm. This is because, as the distance increases, the concentration of As vaporized by the etching in the gas phase decreases, and the supply amount of the dopant to the single crystal substrate 5 decreases. However, since the doping source is mounted one below the single crystal substrate 5 at the mounting position 1 and one above the single crystal substrate 5 at the mounting position 12, the same nozzle tube is used for all twelve single crystal substrates 5. Compared with the conventional technique of supplying the dopant at 8, the inter-substrate resistivity uniformity of all 12 single-crystal substrates 5 is improved.
【0013】また図3で単結晶基板面内のエピタキシャ
ル膜抵抗率均一性は従来の成長装置では±16%である
のに対し、本実施例の成長装置では±2%と著しく改善
される。このときの単結晶基板面内のエピタキシャル膜
厚均一性は±2%と最適化してある。単結晶基板面内の
エピタキシャル膜厚均一性が向上するようにジクロルシ
ランやキャリアガスの流れを最適化した場合、従来の成
長装置では同じキャリアガスの中に同時にホスフィンガ
スも混ぜており、しかもジクロルシランとホスフィンガ
スとでキャリアガス中の拡散係数が異なるために必ずし
もホスフィンガスの流れが最適とはならない。一方、本
実施例の成長装置ではジクロルシランとドーピング源か
ら蒸発したAsの流れが独立に制御されるため、膜厚均
一性と同時に抵抗率均一性も最適化されるようにガスの
流れを制御することが出来、本実施例では基板面内の抵
抗率均一性を最適化するようにエッチングガス、キャリ
アガス流量を選び±2%の面内均一性を得、従来のそれ
よりも著しく改善されている。In FIG. 3, the uniformity of the epitaxial film resistivity in the plane of the single crystal substrate is ± 16% in the conventional growth apparatus, while it is remarkably improved to ± 2% in the growth apparatus of the present embodiment. At this time, the uniformity of the epitaxial film thickness in the plane of the single crystal substrate is optimized at ± 2%. When the flow of dichlorosilane and carrier gas is optimized to improve the uniformity of the epitaxial film thickness in the plane of the single crystal substrate, the phosphine gas is mixed with the same carrier gas at the same time in the conventional growth equipment. Since the diffusion coefficient in the carrier gas differs from that of the phosphine gas, the flow of the phosphine gas is not always optimal. On the other hand, in the growth apparatus of this embodiment, since the flow of dichlorosilane and As evaporated from the doping source are independently controlled, the flow of gas is controlled so that the uniformity of the film thickness and the uniformity of the resistivity are optimized simultaneously. In this embodiment, the etching gas and the carrier gas flow rate are selected so as to optimize the resistivity uniformity in the substrate surface, and the in-plane uniformity of ± 2% is obtained. I have.
【0014】またドーピング源自身にはエピタキシャル
成長しない構造としたことにより、同一のドーピング源
を何度使用しても上述の効果を得ることが出来る。Since the doping source itself is not epitaxially grown, the above effect can be obtained even if the same doping source is used many times.
【0015】次に本発明の第2の実施例について説明す
る。図4は本発明の第2の実施例の縦断面図である。ド
ーピング源の単結晶基板6を単結晶基板5の群を上下に
分割したその上部、中間部、下部に配置し、それに対応
する位置にのみノズル管9(ガスエッチング用)のガス
放出孔を開孔し、またノズル管8(エピタキシャル成長
用)のガス放出孔12及びガス排出孔10はその位置に
開孔しないようにした。それ以外は全て第1の実施例と
同様にした。Next, a second embodiment of the present invention will be described. FIG. 4 is a longitudinal sectional view of a second embodiment of the present invention. The single crystal substrate 6 as a doping source is arranged at the upper, middle and lower parts of the single crystal substrate 5 divided into upper and lower groups, and gas discharge holes of the nozzle tube 9 (for gas etching) are opened only at the corresponding positions. The gas discharge holes 12 and the gas discharge holes 10 of the nozzle tube 8 (for epitaxial growth) were not opened at those positions. Except for this, all the operations were the same as in the first embodiment.
【0016】図2に従来の装置と第1の実施例と本実施
例を用いて成長したときのエピタキシャル膜抵抗率の単
結晶基板搭載位置依存性を示したが、本実施例は抵抗率
均一性は±4%と第1の実施例の±9%に比べ改善され
ている。これはドーピング源を単結晶基板5の群の上半
分と下半分の間にも配置したことで、12枚の単結晶基
板5のあらゆる場所へAsの供給がより促進されたため
である。すなわち、第1の実施例においてドーピング源
より離れるにつれエッチングによる蒸発Asの気相中濃
度の減少が見られたが、前述のようにドーピング源を配
置したことによりこのような現象が抑えられ、本実施例
では第1の実施例に比べ基板間抵抗率均一性が改善され
る。また単結晶基板5の群の間や上部、下部に配置する
ドーピング源の枚数を更に増やすようにすれば更に基板
間抵抗率均一性が改善される。FIG. 2 shows the dependency of the epitaxial film resistivity on the single crystal substrate mounting position when grown using the conventional apparatus, the first embodiment, and this embodiment. The characteristics are ± 4%, which is improved compared to ± 9% of the first embodiment. This is because the supply of As to the 12 single-crystal substrates 5 everywhere is further promoted by disposing the doping source between the upper half and the lower half of the group of single-crystal substrates 5. That is, in the first embodiment, the concentration of evaporated As in the vapor phase decreased due to etching as the distance from the doping source increased. However, such a phenomenon was suppressed by disposing the doping source as described above. In the embodiment, the uniformity of the resistivity between the substrates is improved as compared with the first embodiment. Further, by further increasing the number of doping sources disposed between the groups of the single crystal substrates 5 or above and below, the uniformity of the resistivity between the substrates is further improved.
【0017】[0017]
【発明の効果】以上説明したように、本発明の気相シリ
コンエピタキシャル成長装置は所定の間隔で水平に積載
された複数のシリコン単結晶基板の群の上部と下部に高
濃度に不純物ドーピングされたドーピング源の単結晶基
板を配置し、その上にはエピタキシャル膜が成長しない
ようにし、このドーピング源の単結晶基板のみがエピタ
キシャル成長中にガスエッチングされるようなガスエッ
チング専用ノズル管を配置することにより、エピタキシ
ャル膜抵抗率の単結晶基板面間均一性および面内均一性
を同時に改善するという効果がある。これは複数の単結
晶基板の上下のドーピング源よりエッチングされ蒸発し
たAsが全ての単結晶基板にほぼ均一にエピタキシャル
成長中に供給され、またエピタキシャル膜厚単結晶基板
面内均一性の最適化とエピタキシャル膜抵抗率の単結晶
基板面内均一性の最適化を独立に行なうことが出来るた
めである。さらにドーピング源を単結晶基板の群を上下
に分割したその上部と中間部と下部にも配置すること
で、エピタキシャル膜抵抗率の単結晶基板面間均一性は
改善されるという効果がある。これはドーピング源のエ
ッチングによる蒸発Asの濃度のばらつきが基板間にお
いて改善され、複数の単結晶基板へのドーパントの供給
がより均一になったためである。As described above, in the vapor phase silicon epitaxial growth apparatus according to the present invention, the upper and lower portions of a group of a plurality of silicon single crystal substrates horizontally mounted at predetermined intervals are doped with a high concentration of impurities. By arranging a single crystal substrate of the source and preventing an epitaxial film from growing thereon, and by arranging a nozzle tube dedicated to gas etching such that only the single crystal substrate of the doping source is gas-etched during the epitaxial growth, This has the effect of simultaneously improving the inter-plane uniformity and the in-plane uniformity of the epitaxial film resistivity between the single crystal substrates. This is because the As which has been etched and evaporated from the upper and lower doping sources of a plurality of single crystal substrates is almost uniformly supplied to all the single crystal substrates during the epitaxial growth. This is because the in-plane uniformity of the film resistivity of the single crystal substrate can be optimized independently. Further, by arranging the doping source also in the upper part, the middle part, and the lower part of the single crystal substrate group vertically divided, the uniformity of the epitaxial film resistivity between the single crystal substrates is improved. This is because the variation in the concentration of evaporated As due to the etching of the doping source was improved between the substrates, and the supply of the dopant to the plurality of single crystal substrates became more uniform.
【図1】本発明の第1の実施例の縦断面図である。FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a first embodiment of the present invention.
【図2】本発明の第1、第2の実施例と従来の気相シリ
コンエピタキシャル成長装置を用いた場合のエピタキシ
ャル膜抵抗率のシリコン単結晶基板搭載位置依存性を示
した図である。FIG. 2 is a diagram showing the dependence of the epitaxial film resistivity on the silicon single crystal substrate mounting position when the first and second embodiments of the present invention and a conventional vapor phase silicon epitaxial growth apparatus are used.
【図3】本発明の第1の実施例と従来の気相シリコンエ
ピタキシャル成長装置を用いた場合のエピタキシャル膜
抵抗率均一性を示した図である。FIG. 3 is a diagram showing the uniformity of the epitaxial film resistivity when the first embodiment of the present invention and a conventional vapor phase silicon epitaxial growth apparatus are used.
【図4】本発明の第2の実施例の縦断面図である。FIG. 4 is a longitudinal sectional view of a second embodiment of the present invention.
【図5】従来の気相シリコンエピタキシャル成長装置の
縦断面図である。FIG. 5 is a longitudinal sectional view of a conventional vapor phase silicon epitaxial growth apparatus.
1 外管 2 内管 3 架台 4 基板ホルダー 5 単結晶基板 6 ドーピング源の単結晶基板 7 抵抗加熱炉 8 ノズル管(エピタキシャル成長用) 9 ノズル管(ガスエッチング用) 10 ガス排出孔 11 排気口 12 ガス放出孔 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Outer tube 2 Inner tube 3 Stand 4 Substrate holder 5 Single crystal substrate 6 Single crystal substrate of doping source 7 Resistance heating furnace 8 Nozzle tube (for epitaxial growth) 9 Nozzle tube (for gas etching) 10 Gas exhaust hole 11 Exhaust port 12 Gas Release hole
Claims (3)
の間隔で水平に積み重ねるように保持し、複数のガス放
出孔を有する複数のエピタキシャル成長用ノズル管を有
し、前記複数枚の被気相成長シリコン基板のそれぞれの
被気相成長面に対してほぼ平行にシラン系ガス、エッチ
ングガス、キャリアガスからなる混合ガスと水素ガスを
それぞれ別の前記ノズル管より流し、前記被気相成長面
にエピタキシャル膜を気相成長させる気相シリコンエピ
タキシャル成長装置において、前記エピタキシャル膜へ
のドーピング源として高濃度に不純物をドーピングした
単結晶基板を有し、これを前記被気相成長シリコン基板
と同時に搭載して前記エピタキシャル成長中にこの前記
ドーピング源のみをガスエッチングするガスエッチング
用ノズル管を設けると共に、前記エピタキシャル成長用
ノズル管には前記ドーピング源へのエピタキシャル成長
用ガス放出孔を設けないことを特徴とする気相シリコン
エピタキシャル成長装置。A plurality of vapor-grown silicon substrates are held horizontally at predetermined intervals so as to be horizontally stacked, and a plurality of epitaxial growth nozzle tubes having a plurality of gas emission holes are provided. A gas mixture comprising a silane-based gas, an etching gas, and a carrier gas and a hydrogen gas are flowed from different nozzle tubes substantially in parallel to the respective vapor-deposited growth surfaces of the phase-grown silicon substrate, and In a vapor phase silicon epitaxial growth apparatus for vapor-phase growing an epitaxial film, there is provided a single crystal substrate doped with impurities at a high concentration as a doping source for the epitaxial film, and this is mounted simultaneously with the silicon substrate to be vapor-deposited. Providing a gas etching nozzle tube for gas etching only the doping source during the epitaxial growth. A vapor-phase silicon epitaxial growth apparatus characterized in that the epitaxial growth nozzle tube is not provided with a gas discharge hole for epitaxial growth to the doping source.
の高濃度に不純物ドーピングされた単結晶基板を前記被
気相成長シリコン基板群の上部と下部に配置した請求項
1記載の気相シリコンエピタキシャル成長装置。2. The vapor-phase silicon epitaxial growth apparatus according to claim 1, wherein a single-crystal substrate doped with a high concentration of impurities as a doping source for the epitaxial film is arranged above and below the vapor-deposited silicon substrate group.
の高濃度に不純物ドーピングされた単結晶基板を前記被
気相成長シリコン基板群を上下に2分割したその上部と
中間部と下部に配置した請求項1記載の気相シリコンエ
ピタキシャル成長装置。3. A single crystal substrate doped with a high concentration of impurity as a doping source for the epitaxial film is disposed at an upper part, an intermediate part, and a lower part obtained by vertically dividing the vapor-deposited silicon substrate group into two parts. 2. The apparatus for vapor-phase silicon epitaxial growth according to claim 1.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP434692A JP2778321B2 (en) | 1992-01-14 | 1992-01-14 | Vapor phase silicon epitaxial growth equipment |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP434692A JP2778321B2 (en) | 1992-01-14 | 1992-01-14 | Vapor phase silicon epitaxial growth equipment |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05226255A JPH05226255A (en) | 1993-09-03 |
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ID=11581870
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Country Status (1)
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2019186335A (en) * | 2018-04-06 | 2019-10-24 | 東京エレクトロン株式会社 | Substrate processing apparatus and substrate processing method |
-
1992
- 1992-01-14 JP JP434692A patent/JP2778321B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05226255A (en) | 1993-09-03 |
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