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JPH0463153B2 - - Google Patents
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JPH0463153B2 - - Google Patents

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JPH0463153B2
JPH0463153B2 JP9572187A JP9572187A JPH0463153B2 JP H0463153 B2 JPH0463153 B2 JP H0463153B2 JP 9572187 A JP9572187 A JP 9572187A JP 9572187 A JP9572187 A JP 9572187A JP H0463153 B2 JPH0463153 B2 JP H0463153B2
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JP
Japan
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gas
cylindrical body
supply device
plate
gas supply
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Application number
JP9572187A
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English (en)
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JPS63262469A (ja
Inventor
Juji Furumura
Kenji Koyama
Atsuhiro Tsukune
Masahide Nishimura
Mamoru Maeda
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 シヤワー状にガスを流出する機能を有するガス
供給装置の内部にガス案内板を用いて層流形成手
段を設けて、導入ガスを中心部から周辺部に向か
う層流に形成して該装置内を誘導しガス流出面に
配設されたガス拡散板上に周辺部から供給するよ
うにして装置内を通過するガスの流れを低温部か
ら高温部に向かう一方向の流れに統一し、これに
よつて気相成長の際ガス供給装置内に生成堆積す
る粉末状反応生成物の量を減少せしめて、該粉末
状反応生成物の落下による被成長基板面の汚染を
防止する。
〔産業上の利用分野〕
本発明は気相反応において被処理基板上に反応
ガスを注下するのに用いられるガス供給装置に係
り、特に化学気相成長に際して成長膜質の向上に
寄与するガス供給装置に関する。
半導体IC等に用いられるに二酸化シリコン
(SiO2)、燐珪酸ガラス(PSG)等の層間絶縁膜
は、主として化学気相成長(CVD)法によつて
形成されるが、近時該半導体ICの高集積化に伴
つて該層間絶縁膜が薄く形成され、且つ該層間絶
縁膜上に形成される配線層の膜厚も薄く形成され
るようになつて来て、膜質の低下による該層間絶
縁膜の絶縁性の劣化や、該層間絶縁膜の突起状欠
陥に起因する配線層の断線等が問題になつてい
る。
この層間絶縁膜の膜質劣化や突起状欠陥は、多
くは該層間絶縁膜を形成するCVD装置に起因す
るもので、高集積度ICの信頼性向上の面から、
その改善が要望されている。
〔従来の技術〕
第2図は上記層間絶縁膜の形成に多く用いられ
る従来の減圧CVD装置の模式側断面図で、図中、
51は成長室、52はガス供給管、53はガス供
給装置、54は真空排気口、55はヒータを内蔵
した基板支持台、56は被成長基板を示す。
上記従来のCVD装置に配設されたシヤワー状
にガスを流出するガス供給装置即ちシヤワー状ガ
ス供給装置53は、第3図に示す模式側断面図の
ように、軸に対して直角な上下端面を有する高さ
の低い円筒体57と、その上端面に固着された中
心部にガス供給管52が開口固定された天板58
と、円筒体57の下端面の近傍に該端面と平行に
固着された第1のガス流通孔59を低配設密度で
有する第1のガス拡散板60と、該円筒体57の
下端面に固着された第2のガス流通孔61を高配
設密度で有する第2のガス拡散板62とによつて
構成されていた。
しかし該従来構造のシヤワー状ガス供給装置に
おいては、ガス供給管52から例えばモノシラン
(SiH4)と酸素(O2)との混合ガスよりなる成長
ガスを導入して、例えば400℃程度に加熱された
被成長基板56上にSiO2膜を成長しようとする
際、基板支持台55及び被成長基板56からの輻
射熱によつて高温に加熱されている第1のガス拡
散板60の中央部に常温の成長ガス63が高速で
衝突して該ガス拡散板60が局部的に冷却され、
その近傍に低温領域64が形成される。
そしてガス拡散板60の周辺部に接する高温領
域65から、該高温において飽和状態に反応種が
形成された高温の成長ガスの一部が鎖線で示す矢
印66のように低温領域64へ逆流し、冷却され
て反応種が急激に過飽和状態になり、粉末状の
SiO2を生成して、該SiO2粉67を拡散板60,
62上等に堆積させる。
また特に成長ガスの導入を停止した際には円筒
体57と第1のガス拡散板60とによつて画定さ
れる一空間内に停滞している成長ガスが該空間内
を自由に移動し、高温の成長ガスが低温領域に浸
入し冷却されるので、上記SiO2粉67の堆積は
より顕著となる。
そしてこれらSiO2粉67は、成長ガスを流通
せしめた際に成長ガス62に載つて被成長基板5
6上に運ばれ該基板上に付着するので、該基板5
6上に成長するSiO2膜68に亀裂状の欠陥69
や、突起状の欠陥70を発生させ、これによつて
該SiO2膜68による層間絶縁膜の絶縁性の劣化
や、該SiO2層間絶縁膜上に形成される金属配線
層の断線等が生ずる。
そこで従来は、上記欠陥を防止して半導体IC
等の製造デバイスの信頼性を向上させるために、
該ガス供給装置の洗浄が頻繁に行われたので、
CVD装置の保守工数の増大、スループツトの大
幅な減少等が問題となつていた。
〔発明が解決しようとする問題点〕
本発明が解決しようとする問題点は、上記のよ
うに従来のガス供給装置を具備したCVD装置に
おいては、気相成長絶縁膜の亀裂状或いは突起状
の欠陥による絶縁性の劣化や、配線層の断線等に
よる製造デバイスの信頼性の低下を防止するため
に、ガス供給装置の頻繁な洗浄が必要なために
CVD装置の保守工数が増大し、且つスループツ
トが大幅に減少していたことである。
〔問題点を解決するための手段〕
上記問題点は、軸に対して直角な上下端面を有
する円筒体と、該円筒体の上端面に固着された中
心部にガス導入口を有する天板と、該円筒体の下
端面に固着されたガス拡散板と、該円筒体の内部
に、該円筒体の側壁との間に間隙部を有するガス
案内板を用いて構成されガス導入口から導入され
るガスを該円筒体の中心部から周辺部に向かう層
流に形成する層流形成手段とを有し、ガス導入口
から導入されたガスが該層流形成手段を経て該ガ
ス案内板と円筒体側壁との間隙部から該拡散板上
に供給され、該ガス拡散板を介して外部に流出せ
しめられることを特徴とする本発明によるガス供
給装置によつて解決される。
〔作用〕
即ち本発明に係るシヤワー状のガス供給装置に
おいては、天板の中心部に開口する単数若しくは
同心円状の複数のガス導入口から導入される各々
のガスを個々に、天板及び装置内部に配設したガ
ス案内板によつて薄い層流にして装置の中心部か
ら周辺部に誘導し、装置の内壁面と案内板の周縁
部との間に形成される空隙部を介して周辺部から
ガス拡散板上に供給し、ガス拡散板を介してシヤ
ワー状に流出させる。
このようにすることにより、ガス供給装置内を
流れるガスの流れが常温の導入ガスの衝突によつ
て冷却される最低温領域から該冷却を直接受けな
い装置の内壁近傍の中温領域を経て輻射により最
も高温に加熱されているガス拡散板に達する低温
部から高温部に向かう一方向の流れに統一される
ので、ガス中に含まれる反応種が過飽和になるこ
とがない。
従つて気相成長に際して、過飽和反応種によつ
てガス供給装置内に生成堆積される粉末状の気相
成長物質は大幅に減少し、ガス供給装置から被成
長基板面に落下する粉末状の気相成長物質が減少
するので、気相成長膜の亀裂状欠陥及び突起状欠
陥が大幅に減少する。
〔実施例〕
以下本発明を、2個のガス導入口を有する一実
施例について、第1図に示す模式側断面図a及び
模式平面図bを用いて具体的に説明する。
第1図において、 1は軸に対して直角な上下端面を有し石英等よ
りなる高さ例えば5〜10mm程度の円筒体、 2は円筒体1の上端面に固着された石英等より
なる天板、 3は天板2の中心部に開口して固定された石英
等よりなる第1のガス導入管、 4は石英等よりなり第1のガス導入管のほぼ中
心を貫通する第2のガス導入管、 5は第2のガス導入管4の先端部が中央部に開
口して固定され該第2のガス導入管4によつて円
筒体内1のほぼ中心位置に該円筒体2の上端面か
ら例えば1mm程度の距離d1を隔てて平行に支持さ
れた石英等よりなる第1のガス案内板、 6は図示されない支持手段により第1のガス案
内板5の下部に例えば1mm程度の距離d2を隔てて
平行に支持された石英等よりなる第2のガス案内
板、 7は第2のガス案内板6の下部に例えば1mm程
度の距離d3を隔てて平行に、該円筒体2の開口部
を覆つて固着された石英板等よりなり、例えば
0.3mmφのガス流出孔8が3mm程度のピツチでマ
トリクス上に配設されたガス拡散板、 9はガス流を示す矢印、 10はガス流出面 を示す。
なお第1、第2のガス案内板5,6と円筒体1
の内側面との距離d4は、例えば2mm程度に形成さ
れる。
上記本発明に係るガス供給装置を前述のような
反応容器内に、ガス拡散板7を有するガス流出面
10を例えば420℃程度に加熱された被成長基板
(図示せず)に対向させて配置し、第2のガス導
入管4から例えば500c.c./minの流量でO2ガスを
流入し、第1のガス導入管3からSiH4ガス50
c.c./minとキヤリアガスである窒素(N2)ガス
3l/minとの混合ガスを流入し、反応容器内を
10Torr程度に減圧して図示しない被成長基板上
に1μm程度の厚さのSiO2膜の成長を行つた。
この成長工程において、上記ガス供給装置の被
処理基板側からの輻射及び伝導熱によつて加熱さ
れてガス拡散板7と第2のガス案内板6との間の
第3の空間部が最も高い300℃程度の温度T3に加
熱され、該2のガス案内板6と第1のガス案内板
5との間の第2の空間部が250℃程度の温度T2
加熱され、第1のガス案内板5と上端面との間の
第1の空間部が200℃程度の温度T1に加熱され
る。そして更に各空間部には、該空間に形成され
るガスの層流の向きと反対の向きの温度勾配が形
成される。また上記ガスの流入量に対して距離
d1,d2,d3で示される各空間部の高さが1mm程度
に十分低く形成されているので各空間部に形成さ
れる層流内に高温部から低温部に逆流する乱流を
しようずることがない。従つて該ガス供給装置内
の上記成長ガスの流れは低温から高温に向かう温
度勾配に沿つた流れのみとなるので、該装置の内
部に過飽和反応種に起因する粉末状SiO2の堆積
は殆ど生じなくなる。
そのためこのガス供給装置において、洗浄を行
わずに厚さ1μmの上記SiO2膜の気相成長を30回
以上行つても成長膜にデバイスの信頼性を低下せ
しめる大きさ及び量の突起欠陥及び亀裂欠陥を生
ずることがなかつた。この値は従来装置において
10回毎に洗浄していたのに比べて大幅に改善され
た値であり、これによつてCVD装置のスループ
ツトは大幅に向上する。
〔発明の効果〕
以上説明のように本発明によればガス供給装置
内に反応種を過飽和に含んだ反応ガスが形成され
ることがなくなるので、該ガス供給装置をCVD
装置に用いた際に該ガス供給装置内に粉末状の反
応生成物が生成堆積されることが極めて少なくな
るので、CVD膜の品質を確保するために行うガ
ス供給装置の洗浄頻度を大幅に減少することが出
来、CVD装置の保守工数の削減及びスループツ
トの向上が図れる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を模式的に示す側断
面図a及び平面図b、第2図は従来の減圧CVD
装置を示す模式側断面図、第3図は従来のガス供
給装置の模式側断面図である。 図において、1は円筒体、2は天板、3は第1
のガス導入管、4は第2のガス導入管、5は第1
のガス案内板、6は第2のガス案内板、7はガス
拡散板、8はガス流出孔、9はガス流を示す矢
印、10はガス流出面、を示す。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 軸に対して直角な上下端面を有する円筒体
    と、 該円筒体の上端面に固着された中心部にガス導
    入口を有する天板と、 該円筒体の下端面に固着されたガス拡散板と、 該円筒体の内部に、該円筒体の側壁との間に間
    隙を有するガス案内板を用いて構成されガス導入
    口から導入されるガスを該円筒体の中心部から周
    辺部に向かう層流に形成する層流形成手段とを有
    し、 ガス導入口から導入されたガスが該層流形成手
    段を経て該ガス案内板と円筒体側壁との間隙部か
    ら該拡散板上に供給され、該ガス拡散板を介して
    外部に流出せしめられることを特徴とするガス供
    給装置。 2 上記ガス導入口が同心円状に形成された複数
    のガス導入口よりなり、且つ上記層流形成手段が
    各々のガス導入口から導入されるガスについて
    個々に設けられてなることを特徴とする特許請求
    の範囲第1項記載のガス供給装置。 3 上記ガス拡散板が、複数個のガス流出孔を有
    する単数若しくは複数枚の平板よりなることを特
    徴とする特許請求の範囲第1項記載のガス供給装
    置。
JP9572187A 1987-04-17 1987-04-17 ガス供給装置 Granted JPS63262469A (ja)

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