JPH084075B2 - 気相成長装置 - Google Patents
気相成長装置Info
- Publication number
- JPH084075B2 JPH084075B2 JP62033293A JP3329387A JPH084075B2 JP H084075 B2 JPH084075 B2 JP H084075B2 JP 62033293 A JP62033293 A JP 62033293A JP 3329387 A JP3329387 A JP 3329387A JP H084075 B2 JPH084075 B2 JP H084075B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- chamber
- gas
- vapor phase
- nozzle
- phase growth
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は半導体ウエハ表面に気相成長層を形成する装
置に係り、特に気相成長層を多数の半導体ウエハ表面上
に均一に形成するための気相成長装置に関する。
置に係り、特に気相成長層を多数の半導体ウエハ表面上
に均一に形成するための気相成長装置に関する。
半導体ウエハ（以下ウエハと略記）上に気相化学反応
を利用してSiO2膜，ナイトライド膜，多結晶シリコン膜
を形成するCVD法や単結晶シリコン膜を形成するエピタ
キシヤル成長などの気相成長技術がLSI製造プロセスに
おいて広く適用されている。
を利用してSiO2膜，ナイトライド膜，多結晶シリコン膜
を形成するCVD法や単結晶シリコン膜を形成するエピタ
キシヤル成長などの気相成長技術がLSI製造プロセスに
おいて広く適用されている。
近年、プロセスコストの低減や製品歩留りの向上を目
的とするウエハ径の大型化（＞直径６インチ）が進めら
れており、CVD装置もこのようなすう勢に対応するため
の装置の大型化、ウエハ処理能力の増大が進められてい
る。
的とするウエハ径の大型化（＞直径６インチ）が進めら
れており、CVD装置もこのようなすう勢に対応するため
の装置の大型化、ウエハ処理能力の増大が進められてい
る。
一方、デバイスの高集積化や高速化に伴い、形成する
薄膜の高精度の均一化も合せて要求されている。
薄膜の高精度の均一化も合せて要求されている。
以上の要求に応えるCVD装置として特開昭59−50093号
公報に示されるように、ウエハをその主面を対向して等
間隔に並べ、前記ウエハを実質的に包含するように反応
容器内に設置したインナチユーブを加熱源とし前記ウエ
ハを均一に加熱し、反応ガスを孔を有するノズルを用い
て各ウエハの間に供給する方法で、一度に大量のウエハ
に均一なCVD膜を形成することを目的とする新たなCVD装
置が提案されている。
公報に示されるように、ウエハをその主面を対向して等
間隔に並べ、前記ウエハを実質的に包含するように反応
容器内に設置したインナチユーブを加熱源とし前記ウエ
ハを均一に加熱し、反応ガスを孔を有するノズルを用い
て各ウエハの間に供給する方法で、一度に大量のウエハ
に均一なCVD膜を形成することを目的とする新たなCVD装
置が提案されている。
しかしながら、上記従来方式の気相成長装置では、ノ
ズルの各孔から供給する原料ガスの流量分布に関して配
慮が不足していることから、各々のウエハに対し等量の
原料ガス供給が困難で、結局、高精度のウエハ間膜厚均
一性が得がたいという問題がある。この主な理由は、ノ
ズルの一端から原料ガスを供給しその流れ方向に配置し
た多数の孔からガスを噴出する場合、ノズル管内圧力に
分布が生じるためである。この解決策として、ノズル
管径を極端に大きくする。噴出孔径を極端に小さくす
るなどの方法でノズル管内抵抗に比べて噴出孔流出抵抗
を小さくし、ノズル管内の圧力を各部で実質的に均一に
する方法がある。しかしながら、前述は炉内の大きさ
に制限があること、はウエハに噴出するガス流速が大
きくなりウエハ面内の膜厚均一性が崩れてしまうなどの
欠点がある。
ズルの各孔から供給する原料ガスの流量分布に関して配
慮が不足していることから、各々のウエハに対し等量の
原料ガス供給が困難で、結局、高精度のウエハ間膜厚均
一性が得がたいという問題がある。この主な理由は、ノ
ズルの一端から原料ガスを供給しその流れ方向に配置し
た多数の孔からガスを噴出する場合、ノズル管内圧力に
分布が生じるためである。この解決策として、ノズル
管径を極端に大きくする。噴出孔径を極端に小さくす
るなどの方法でノズル管内抵抗に比べて噴出孔流出抵抗
を小さくし、ノズル管内の圧力を各部で実質的に均一に
する方法がある。しかしながら、前述は炉内の大きさ
に制限があること、はウエハに噴出するガス流速が大
きくなりウエハ面内の膜厚均一性が崩れてしまうなどの
欠点がある。
本発明の目的は多数の大口径ウエハに対してもウエハ
間で均一な薄膜を比較的容易に形成可能な気相成長装置
を提供するにある。
間で均一な薄膜を比較的容易に形成可能な気相成長装置
を提供するにある。
上記目的はガス供給ノズルを、一端にガスの導入口を
有し、かつガスの流れ方向において室内圧力が実質的に
はぼ等しい第１室と、第１室と連結して、かつ、第１室
からのガスの流れ方向と異なる方向でウエハにガスを供
給する孔を有し、第１室に比して圧力の低い第２室とか
ら成る２室構造とすることで達成される。
有し、かつガスの流れ方向において室内圧力が実質的に
はぼ等しい第１室と、第１室と連結して、かつ、第１室
からのガスの流れ方向と異なる方向でウエハにガスを供
給する孔を有し、第１室に比して圧力の低い第２室とか
ら成る２室構造とすることで達成される。
孔は、円形，楕円形，長円形，矩形等、各種の形をと
り得る。
り得る。
前記ノズルの第１室と第２室を連結する導出口の流出
抵抗を第１室内の流出抵抗に比べて十分大きくし、第１
室内の圧力分布を実質的に均一とすることによつて第１
室から供給するガス流量を第２室の各部で均一とするこ
とができる。また、第２室には、各ウエハ面内の均一性
が最良となるガス流速を得るための噴出孔（またはスリ
ット）を、第１室より供給するガス流の方向と異なる方
向に設けることにより最適な流速でそれぞれのウエハに
均一に原料ガスを供給することができる。
抵抗を第１室内の流出抵抗に比べて十分大きくし、第１
室内の圧力分布を実質的に均一とすることによつて第１
室から供給するガス流量を第２室の各部で均一とするこ
とができる。また、第２室には、各ウエハ面内の均一性
が最良となるガス流速を得るための噴出孔（またはスリ
ット）を、第１室より供給するガス流の方向と異なる方
向に設けることにより最適な流速でそれぞれのウエハに
均一に原料ガスを供給することができる。
以下、本発明をSiのエピタキシヤル成長を一実施例と
し第１図，第２図に従つて説明する。
し第１図，第２図に従つて説明する。
１はシリコン単結晶ウエハで、石英製ホルダ２に主面
を表側として２枚ずつ10段、合計20枚がチヤージされ
る。ホルダ２はウエハ面内の均一性を向上するためにモ
ータ８で回転されている。ウエハ１を筒状のカーボンサ
セプタ４で取囲み、高周波コイル５でサセプタ４を誘導
加熱してウエハ１をエピタキシヤル成長温度に均一に加
熱する。６は原料ガスを供給するためのノズルで、第２
図に示すように第１室6aと第２室6bから成る。6cは連結
管,6dは噴出孔である。７は廃ガスの排気管である。３
は反応容器となる石英製ベルジヤである。
を表側として２枚ずつ10段、合計20枚がチヤージされ
る。ホルダ２はウエハ面内の均一性を向上するためにモ
ータ８で回転されている。ウエハ１を筒状のカーボンサ
セプタ４で取囲み、高周波コイル５でサセプタ４を誘導
加熱してウエハ１をエピタキシヤル成長温度に均一に加
熱する。６は原料ガスを供給するためのノズルで、第２
図に示すように第１室6aと第２室6bから成る。6cは連結
管,6dは噴出孔である。７は廃ガスの排気管である。３
は反応容器となる石英製ベルジヤである。
次にエピタキシヤル成長の実施例について説明する。
まず、12.7cm（５インチ）径の大口径ウエハを２枚ずつ
重ね合せ、1cm間隔で10段、20枚をホルダ２にチヤージ
じ、20rpmで回転する。ノズル６から水素ガス40l/minを
10分間供給し炉内を水素雰囲気とした後、高周波コイル
５に通電しサセプタ４を1150℃まで昇温する、水素ガス
中にSiCl4原料を約1.5mol％混入しエピタキシヤル成長
を開始する。この時、水素とSiCl4の混合ガス約40l/min
はノズル６の第１室6aに供給され、20mmの等間隔で５本
設けられた連結管6cを通じて第２室6bに供給される。第
１室6aの管内径は15mm、連結管6a内径は2mmであり、５
本の連結管6cからほぼ等量の原料ガスが第２室6bに供給
される。第２室6bには積載ウエハ間隔に応じて11個の直
径3mmの噴出孔6dが連結管6c位置から90゜ずらして設け
られており、連結管6c内流速に比べて遅い流速の原料ガ
スが各ウエハ１に均一に供給される。廃ガスは排気ノズ
ル７よりベルジヤ３外に廃出する。
まず、12.7cm（５インチ）径の大口径ウエハを２枚ずつ
重ね合せ、1cm間隔で10段、20枚をホルダ２にチヤージ
じ、20rpmで回転する。ノズル６から水素ガス40l/minを
10分間供給し炉内を水素雰囲気とした後、高周波コイル
５に通電しサセプタ４を1150℃まで昇温する、水素ガス
中にSiCl4原料を約1.5mol％混入しエピタキシヤル成長
を開始する。この時、水素とSiCl4の混合ガス約40l/min
はノズル６の第１室6aに供給され、20mmの等間隔で５本
設けられた連結管6cを通じて第２室6bに供給される。第
１室6aの管内径は15mm、連結管6a内径は2mmであり、５
本の連結管6cからほぼ等量の原料ガスが第２室6bに供給
される。第２室6bには積載ウエハ間隔に応じて11個の直
径3mmの噴出孔6dが連結管6c位置から90゜ずらして設け
られており、連結管6c内流速に比べて遅い流速の原料ガ
スが各ウエハ１に均一に供給される。廃ガスは排気ノズ
ル７よりベルジヤ３外に廃出する。
所定の時間エピタキシヤル成長を行なつた後、SiCl4
原料の供給を止めサセプタ４の降温を開始する。ウエハ
温度が低温となつたらベルジヤ３を開けウエハ１を取り
出す。
原料の供給を止めサセプタ４の降温を開始する。ウエハ
温度が低温となつたらベルジヤ３を開けウエハ１を取り
出す。
本実施例により直径12.7mmのウエハ20枚にエピタキシ
ヤル層を10μｍ形成した結果、ウエハ間膜厚ばらつき±
４％を得、従来のばらつき（±8.2％）に比べ均一性を
２倍以上向上できた。
ヤル層を10μｍ形成した結果、ウエハ間膜厚ばらつき±
４％を得、従来のばらつき（±8.2％）に比べ均一性を
２倍以上向上できた。
以上の操作によつてウエハ間のエピタキシヤル膜厚の
均一なエピタキシヤルウエハを得ることができる。
均一なエピタキシヤルウエハを得ることができる。
本実施例においては連結管が孔状のノズルについて説
明したが間隙を十分小さくしたスリット状としても効果
は同様である。
明したが間隙を十分小さくしたスリット状としても効果
は同様である。
第３図は一本のノズル管内を２室に分割して同様の効
果を得るようにしたノズルの断面説明図である。また、
第４図はノズル管内へのシリコンの析出を防ぐため二重
管とし、ガス冷却通路6eによりノズル６の温度上昇を防
ぐ場合のノズルの断面構造説明図である。
果を得るようにしたノズルの断面説明図である。また、
第４図はノズル管内へのシリコンの析出を防ぐため二重
管とし、ガス冷却通路6eによりノズル６の温度上昇を防
ぐ場合のノズルの断面構造説明図である。
〔発明の効果〕 以上述べたように、本発明装置によれば、大口径ウエ
ハに対してもウエハ間で均一に薄膜を容易に形成するこ
とができる。
ハに対してもウエハ間で均一に薄膜を容易に形成するこ
とができる。
第１図は本発明の一実施例を示す気相成長装置の縦断面
図、第２図（ａ）は第１図の気相成長装置に用いられて
いるノズルを拡大して示す図、第２図（ｂ）は第２図
（ａ）のＡ−Ａ切断線に沿つた横断面図、第３図，第４
図は他の実施例になるノズルを示す横断面図である。 １……ウエハ、２……ホルダ、３……ベルジヤ、４……
サセプタ、５……加熱コイル、６……ガスノズル、6a…
…第１室、6b……第２室、6C……連結管、6d……噴出
孔、７……排気ノズル、８……モータ。
図、第２図（ａ）は第１図の気相成長装置に用いられて
いるノズルを拡大して示す図、第２図（ｂ）は第２図
（ａ）のＡ−Ａ切断線に沿つた横断面図、第３図，第４
図は他の実施例になるノズルを示す横断面図である。 １……ウエハ、２……ホルダ、３……ベルジヤ、４……
サセプタ、５……加熱コイル、６……ガスノズル、6a…
…第１室、6b……第２室、6C……連結管、6d……噴出
孔、７……排気ノズル、８……モータ。
Claims (2)
- 【請求項１】半導体ウエハを互にその主面を平行とし、
反応容器内に多数並べて収納し、加熱しながら前記反応
容器内に設置した多数の孔を有するガス供給ノズルの一
端から原料ガスを導入し、前記半導体ウエハ外周より主
面にほぼ平行に原料ガスを供給し気相成長層を形成する
装置において、前記ガス供給ノズルが、容器外からのガ
ス供給口を有し、かつノズルの長手方向において実質的
に同一圧力となる第１室と、第１室と連結し、かつ上記
半導体ウエハ面に原料ガスを供給するための孔を有する
第２室からなり、かつ第２室から上記半導体ウエハにガ
スを噴出する方向を第１室から第２室へのガスの流れ方
向と異なる方向にしたことを特徴とする気相成長装置。 - 【請求項２】上記特許請求の範囲第１項において、第２
室から半導体ウエハにガスを供給する孔は、円孔，楕円
孔，長円孔，矩形孔のいずれかであることを特徴とする
気相成長装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62033293A JPH084075B2 (ja) | 1987-02-18 | 1987-02-18 | 気相成長装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62033293A JPH084075B2 (ja) | 1987-02-18 | 1987-02-18 | 気相成長装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63202016A JPS63202016A (ja) | 1988-08-22 |
| JPH084075B2 true JPH084075B2 (ja) | 1996-01-17 |
Family
ID=12382492
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62033293A Expired - Lifetime JPH084075B2 (ja) | 1987-02-18 | 1987-02-18 | 気相成長装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH084075B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6481215A (en) * | 1987-09-22 | 1989-03-27 | Nec Corp | Vapor growth apparatus |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5827656B2 (ja) * | 1976-11-17 | 1983-06-10 | 株式会社東芝 | プラズマｃｖｄ装置 |
| JPS60189220A (ja) * | 1984-03-07 | 1985-09-26 | Nippon Denso Co Ltd | プラズマｃｖｄ装置 |
-
1987
- 1987-02-18 JP JP62033293A patent/JPH084075B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63202016A (ja) | 1988-08-22 |
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