DE112009004405B4 - Filmausbildevorrichtung und Filmausbildeverfahren - Google Patents

Filmausbildevorrichtung und Filmausbildeverfahren Download PDF

Info

Publication number
DE112009004405B4
DE112009004405B4 DE112009004405.0T DE112009004405T DE112009004405B4 DE 112009004405 B4 DE112009004405 B4 DE 112009004405B4 DE 112009004405 T DE112009004405 T DE 112009004405T DE 112009004405 B4 DE112009004405 B4 DE 112009004405B4
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
gas
wafer
raw material
chamber
silicon
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 - Fee Related
Application number
DE112009004405.0T
Other languages
English (en)
Other versions
DE112009004405T5 (de
Inventor
Kenji Nakashima
Takahiro Ito
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Publication of DE112009004405T5 publication Critical patent/DE112009004405T5/de
Application granted granted Critical
Publication of DE112009004405B4 publication Critical patent/DE112009004405B4/de
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/4411—Cooling of the reaction chamber walls
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/22—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
    • C23C16/24—Deposition of silicon only
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/4401—Means for minimising impurities, e.g. dust, moisture or residual gas, in the reaction chamber
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/448—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for generating reactive gas streams, e.g. by evaporation or sublimation of precursor materials
    • C23C16/4488—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for generating reactive gas streams, e.g. by evaporation or sublimation of precursor materials by in situ generation of reactive gas by chemical or electrochemical reaction
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/455—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
    • C23C16/45587—Mechanical means for changing the gas flow
    • C23C16/45589—Movable means, e.g. fans
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/458—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for supporting substrates in the reaction chamber
    • C23C16/4582—Rigid and flat substrates, e.g. plates or discs
    • C23C16/4583—Rigid and flat substrates, e.g. plates or discs the substrate being supported substantially horizontally
    • C23C16/4585—Devices at or outside the perimeter of the substrate support, e.g. clamping rings, shrouds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B25/00—Single-crystal growth by chemical reaction of reactive gases, e.g. chemical vapour-deposition growth
    • C30B25/02—Epitaxial-layer growth
    • C30B25/14—Feed and outlet means for the gases; Modifying the flow of the reactive gases
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
    • C30B29/02—Elements
    • C30B29/06—Silicon
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02367—Substrates
    • H01L21/0237—Materials
    • H01L21/02373—Group 14 semiconducting materials
    • H01L21/02381—Silicon, silicon germanium, germanium
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02518—Deposited layers
    • H01L21/02521—Materials
    • H01L21/02524—Group 14 semiconducting materials
    • H01L21/02532—Silicon, silicon germanium, germanium
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02612—Formation types
    • H01L21/02617—Deposition types
    • H01L21/0262—Reduction or decomposition of gaseous compounds, e.g. CVD

Abstract

Filmausbildevorrichtung (10; 80) zum Ausbilden eines Films auf einem Wafer (50), wobei die Filmausbildevorrichtung (10; 90) aufweist: eine Kammer (15), in der sich der Wafer (50) befindet, ein Gaseinführelement (24a, 25b, 26), das konfiguriert ist, um Rohmaterialgas in die Kammer (15) einzuführen, wobei sich das Rohmaterialgas in ein Nebenproduktgas und eine Substanz umwandelt, die an einer Oberfläche des Wafers (50) durch Reaktion an der Oberfläche des Wafers (50) anhaftet, und ein Umkehrreaktionselement (30; 84), das konfiguriert ist, um das Rohmaterialgas zu erzeugen, indem eine Reaktion des Nebenproduktgas in der Kammer (15) verursacht wird.

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die in der vorliegenden Beschreibung offenbarte Technologie bezieht sich auf die Filmausbildetechnologie zum Aufwachsen eines Films auf eine Oberfläche eines Wafers.
  • STAND DER TECHNIK
  • Es ist eine Technologie zum Aufwachsen eines Films auf eine Oberfläche eines Wafers bekannt, indem Rohmaterialgas in eine Kammer in einem Zustand eingeführt wird, in dem sich der Wafer in der Kammer befindet.
  • Die JP 2008-198752 A (auf die sich nachfolgend als Patentliteratur 1 bezogen wird) offenbart eine Filmausbildevorrichtung zum Aufwachsen eines Siliziumfilms auf eine Oberfläche eines Siliziumwafers. Diese Filmausbildevorrichtung weist eine Kammer, in der sich der Siliziumwafer befindet, und ein Gaseinführelement auf, das konfiguriert ist, um ein gemischtes Gas bzw. Mischgas (Rohmaterialgas) aus Siliziumchloridgas, wie zum Beispiel Trichlorsilan, und Wasserstoffgas, in die Kammer einzuführen. Durch das Einführen des Rohmaterialgases in die Kammer während der Erwärmung des Siliziumwafers reagieren das Wasserstoffgas und das Siliziumchloridgas miteinander an der Oberfläche des Siliziumwafers. Dadurch wächst der Siliziumfilm auf die Oberfläche des Siliziumwafers auf.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • TECHNISCHES PROBLEM
  • Ein Problem der vorstehend genannten Filmausbildetechnologie besteht darin, dass die Filmausbildegeschwindigkeit gering ist. Insbesondere in den letzten Jahren ist ein dicker Film zum Herstellen von Leistungshalbleitervorrichtungen erforderlich, die starke Ströme verarbeiten. Zur Ausbildung eines solchen dicken Films ist eine lange Zeit erforderlich, wodurch die Effizienz der Herstellung von Halbleitervorrichtungen deutlich verringert wird. Daher ist eine Filmausbildetechnologie, bei der die Filmausbildegeschwindigkeit wesentlich schneller ist, erforderlich. Die vorliegenden Erfinder haben entdeckt, dass das folgende Phänomen eine Ursache ist, durch die die Filmausbildegeschwindigkeit gering gestaltet wird. Wenn ein Rohmaterialgas an einer Oberfläche eines Wafers reagiert, werden eine Substanz, die an der Oberfläche des Wafers haftet (das heißt eine Substanz, die der Film an der Oberfläche des Wafers sein soll) und ein Nebenproduktgas erzeugt. Das erzeugte Nebenproduktgas wird aus der Kammer ausgegeben, jedoch kann nicht das gesamte Nebenproduktgas aus der Kammer ausgegeben werden. Bei einem Teil des erzeugten Nebenproduktgases findet Konvektion in die Kammer statt. Das Konvektions-Nebenproduktgas mischt sich mit dem Rohmaterialgas, das in die Kammer eingeführt wird, und strömt zur Oberfläche des Wafers. Wenn sich das Nebenproduktgas mit dem Rohmaterialgas mischt und zur Oberfläche des Wafers gemäß Vorbeschreibung strömt, wird die Filmausbildereaktion an der Oberfläche des Wafers behindert und fällt die Filmausbildegeschwindigkeit. Beispielsweise reagieren entsprechend der Technologie der Patentliteratur 1 das Wasserstoffgas und das Siliziumchloridgas an der Oberfläche des Siliziumwafers, wodurch der Siliziumfilm (Siliziumkristall) auf die Oberfläche des Wafers aufgewachsen wird und andererseits Chlorwasserstoffgas (HCl-Gas) als das Nebenprodukt erzeugt wird. Bei einem Teil des erzeugten Chlorwasserstoffsäuregases findet Konvektion in der Kammer statt, dieser mischt sich mit dem Rohmaterialgas (Wasserstoffgas und Siliziumchloridgas) und strömt zur Oberfläche des Siliziumwafers. Als ein Ergebnis reagieren das Chlorwasserstoffgas und der Siliziumfilm miteinander und werden Wasserstoffgas und Siliziumchloridgas erzeugt. Anders ausgedrückt tritt die Umkehrreaktion (Ätzreaktion zum Ätzen des Siliziumfilms) der Reaktion des Wasserstoffgases und des Siliziumchloridgases (Filmausbildereaktion) an der Oberfläche des Wafers auf. Aufgrund dieses Umstandes ist entsprechend der Technologie der Patentliteratur 1 die Filmausbildegeschwindigkeit hoch unmittelbar nach dem Start des Ausbildens des Filmes, jedoch, sobald eine vorbestimmte Zeit nach dem Start des Ausbildens des Films vergangen ist, erhöht sich die Dichte des Chlorwasserstoffsäuregases in der Kammer und sinkt die Filmausbildegeschwindigkeit.
  • Die in der vorliegenden Beschreibung offenbarte Technologie wurde im Hinblick auf das Vorstehende geschaffen und eine Aufgabe ist es, eine Filmausbildevorrichtung und ein Filmausbildeverfahren vorzusehen, die den Abfall der Filmausbildegeschwindigkeit aufgrund des Nebenproduktgases unterdrücken können.
  • LÖSUNG DES PROBLEMS
  • Eine Filmausbildevorrichtung, die in der vorliegenden Beschreibung offenbart ist, bildet einen Film auf einem Wafer aus. Die Filmausbildevorrichtung weist eine Kammer, ein Gaseinführelement und ein Umkehrreaktionselement auf. Ein Wafer befindet sich in der Kammer. Das Gaseinführelement führt Rohmaterialgas in die Kammer ein. Das Rohmaterialgas wandelt sich in das Nebenproduktgas und eine Substanz um, die an der Oberfläche des Wafers haftet, indem eine Reaktion an der Oberfläche des Wafers stattfindet. Das Umkehrreaktionselement erzeugt das Rohmaterialgas durch das Bewirken der Reaktion des Nebenproduktgases in der Kammer. Es ist festzuhalten, dass das Gaseinführelement nicht nur das Rohmaterialgas, sondern auch andere Gase einführen kann. Beispielsweise kann im Fall eines Aufwachsens eines Siliziumfilms auf eine Oberfläche eines Wafers Dotiergas zum Dotieren von P-Typ- oder N-Typ-Verunreinigungen in den Siliziumfilm zusätzlich zum Rohmaterialgas eingeführt werden. Das Rohmaterialgas kann ein Gas sein, das mit einem anderen Rohmaterialgas reagiert, um einen Film auf einer Oberfläche eines Wafers auszubilden, wie der vorstehend genannte Fall des Wasserstoffgases und des Siliziumchloridgases, oder kann ein Gas sein, das mit einem Wafer reagiert, um einen Film auf einer Oberfläche des Wafers zu bilden. Entsprechend dieser Filmausbildevorrichtung erzeugt das Umkehrreaktionselement das Rohmaterialgas in der Kammer durch das Bewirken der Reaktion des Nebenproduktgases in der Kammer. Dadurch verringert sich eine Menge des Nebenproduktgases und erhöht sich eine Menge des Rohmaterialgases in der Kammer. Folglich wird die Behinderung der Filmausbildereaktion durch das Nebenproduktgas unterdrückt. Entsprechend dieser Filmausbildevorrichtung kann ein Film an einer Oberfläche eines Wafers mit einer hohen Filmausbildegeschwindigkeit ausgebildet werden.
  • Bei der vorstehend genannten Filmausbildevorrichtung kann sich der Wafer, der aus Silizium hergestellt ist, in der Kammer befinden. In diesem Fall kann das Gaseinführelement ein erstes Rohmaterialgas und ein zweites Rohmaterialgas einschließlich Silizium in die Kammer einführen. Als ein Ergebnis reagieren das erste Rohmaterialgas und das zweite Rohmaterialgas miteinander an der Oberfläche des Wafers und wandeln sich in das Nebenproduktgas und den Siliziumkristall um, der an der Oberfläche des Wafers haftet. In diesem Fall ist es zu bevorzugen, dass das Umkehrreaktionselement ein Umkehrreaktionsmaterial einschließlich Silizium aufweist. Das Umkehrreaktionselement kann das erste Rohmaterialgas und das zweite Rohmaterialgas erzeugen, indem bewirkt wird, dass das Umkehrreaktionsmaterial das Nebenproduktgas erreicht. Entsprechend dieser Konfiguration kann ein Siliziumfilm effizient an der Oberfläche des Wafers erzeugt werden.
  • In der Filmausbildevorrichtung, bei der das zweite Rohmaterialgas einschließlich Silizium zum Einsatz gelangt, kann das Umkehrreaktionsmaterial ein Siliziumblock sein, der auf einem Pfad des Nebenproduktgas angeordnet ist, das in die Kammer strömt. Es ist vorzuziehen, dass die Filmausbildevorrichtung ferner ein erstes Heizelement zum Erwärmen des Siliziumblocks und ein zweites Heizelement zum E wärmen des Wafers auf eine höhere Temperatur als der Siliziumblock aufweist. Durch das Aufrechterhalten des Wafers auf einer Temperatur, die höher als die des Siliziumblockes ist, kann eine Filmausbildereaktion (Reaktion des ersten Rohmaterialgases und des zweiten Rohmaterialgases, durch die der Siliziumkristall an der Oberfläche des Wafers aufwächst) dominant an der Oberfläche des Wafers auftreten. Durch das Halten des Siliziumblockes auf einer Temperatur, die niedriger als die des Wafers ist, kann eine Ätzreaktion (Reaktion des Nebenproduktgases mit dem Silizium des Siliziumblockes, durch die der Siliziumblock geätzt wird und das erste Rohmaterialgas und das zweite Rohmaterialgas erzeugt werden) dominant an der Oberfläche des Siliziumblockes auftreten. Folglich kann die Zuführung des Nebenproduktgases zur Oberfläche des Wafers unterdrückt werden. Daher kann der Siliziumfilm effizient an der Oberfläche des Wafers erzeugt werden.
  • Bei der vorstehend genannten Filmausbildevorrichtung ist es zu bevorzugen, dass sich das Umkehrreaktionsmaterial auf einem Pfad befindet, entlang von dem Gas, bei dem Konvektion in der Kammer stattfindet, von einer Umfangskante des Wafers zu einem Zusammenströmpunkt mit dem Rohmaterialgas strömt. Entsprechend dieser Konfiguration kann das Umkehrreaktionsmaterial das Gas kontaktieren, das einen Bereich passiert, der nahe der Oberfläche des Wafers ist, und eine hohe Menge des Nebenproduktgases aufweist. Daher kann das Nebenproduktgas effizient verringert werden.
  • Die vorstehend genannte Filmausbildevorrichtung kann ferner eine Halteeinrichtung aufweisen, die einen Montageabschnitt, an dem der Wafer montiert ist, und ein mit Flügeln versehenes Rad, das eine Vielzahl von Flügeln aufweist, die sich um den Montageabschnitt der Halteeinrichtung befinden, aufweist. Durch das Rotieren des mit Flügeln versehenen Rades mit der Halteeinrichtung als ein Zentrum wird das Gas oberhalb der Halteeinrichtung zu einer Außenumfangsseite gesendet. In diesem Fall ist es vorzuziehen, dass die Vielzahl an Flügel aus dem Umkehrreaktionsmaterial gefertigt ist. Entsprechend dieser Konfiguration kann das Gas oberhalb der Halteeinrichtung (das heißt der Bereich nahe der Oberfläche des Wafers) zur Außenumfangsseite des mit Flügeln versehenen Rades gesendet werden, indem das mit Flügeln versehene Rad rotiert wird, so dass das neue Materialgas dem Bereich nahe der Oberfläche des Wafers zugeführt werden kann. Da die Vielzahl an Flügeln aus dem Umkehrreaktionsmaterial gefertigt ist, reagiert das Nebenproduktgas, das in dem Gas enthalten ist, das durch die Flügel ausgesendet wird, mit den Flügeln (Umkehrreaktionsmaterial). Folglich kann das Nebenproduktgas verringert werden. Das Gas, das durch die Flügel gesendet wird, ist ein Gas, das den Bereich nahe der Oberfläche des Wafers passiert und daher eine hohe Menge des Nebenproduktgases aufweist. Daher kann das Nebenproduktgas effizient verringert werden, indem die Flügel durch das Umkehrreaktionsmaterial gebildet werden.
  • Die vorliegende Beschreibung sieht ein Filmausbildeverfahren vor, um einen Film auf einer Oberfläche eines Wafers auszubilden, der sich in einer Kammer befindet. Das Filmausbildeverfahren weist einen Schritt zum Erzeugen eines Nebenproduktgases und einer Substanz, die an der Oberfläche des Wafers haftet, indem Rohmaterialgas in die Kammer eingeführt wird und bewirkt wird, dass das Rohmaterialgas an der Oberfläche des Wafers reagiert, und einen Schritt zum Erzeugen des Rohmaterialgases in der Kammer, indem die Reaktion des Nebenproduktgases in der Kammer bewirkt wird, auf.
  • Entsprechend diesem Filmausbildeverfahren kann ein Film an der Oberfläche des Wafers effizient ausgebildet werden.
  • WIRKUNG DER ERFINDUNG
  • Entsprechend der Filmausbildevorrichtung und dem Filmausbildeverfahren, die in der vorliegenden Beschreibung offenbart sind, wird das Rohmaterialgas aus dem Nebenproduktgas erzeugt, das durch die Filmausbildereaktion erzeugt wird. Dadurch kann die Menge des Nebenproduktgases in der Kammer verringert werden und kann die Behinderung der Filmausbildereaktion durch das Nebenproduktgas unterdrückt werden. Folglich kann ein Film mit einer hohen Filmausbildegeschwindigkeit erzeugt werden.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 ist eine schematische Querschnittsansicht einer Filmausbildevorrichtung 10 eines ersten Ausführungsbeispiels,
  • 2 zeigt eine schematische Perspektivansicht des Inneren einer Kammer 15 der Filmausbildevorrichtung 10 des ersten Ausführungsbeispiels,
  • 3 ist eine schematische Querschnittsansicht einer Filmausbildevorrichtung 80 eines zweiten Ausführungsbeispiels und
  • 4 ist eine Draufsicht eines Rades 82 mit Flügeln.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DES BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELS
  • Hauptmerkmale der Ausführungsbeispiele, die nachfolgend zu beschreiben sind, werden als Erstes aufgelistet.
  • (Merkmal 1) Ein Gaseinführelement führt Rohmaterialgas zu einer Oberfläche eines Wafers. Eine Filmausbildevorrichtung weist ein Rotationselement zum Rotieren des Wafers und ein Auslasselement zum Auslassen von Gas aus einer Kammer auf. Aufgrund dieser Umstände strömt das eingeführte Rohmaterialgas zur Oberfläche des Wafers hin und strömt dieses dann zu einer Umfangskante des Wafers entlang der Oberfläche des Wafers. Ein Teil des Gases, das über die Oberfläche des Wafers (das heißt nach der Reaktion auf dieser) gegangen ist, wird durch das Auslasselement ausgegeben und das verbleibende Gas strömt zur Seite des Rohmaterialgaseinführabschnitts entlang einer Außenumfangswand der Kammer und vereinigt sich mit dem eingeführten Materialgas (das heißt bei dem verbleibenden Gas findet Konvektion in der Kammer statt).
  • (Merkmal 2) Ein Umkehrreaktionselement weist einen Siliziumblock auf, der an einem Pfad angeordnet ist, entlang von dem das Gas, bei dem in der Kammer Konvektion stattfand, von einer Umfangskante des Wafers zum Rohmaterialgaseinführabschnitt strömt. Genauer gesagt weist das Umkehrreaktionselement einen Siliziumblock auf, der nahe einer Außenumfangswand der Kammer angeordnet ist.
  • (Merkmal 3) Das Gaseinführelement führt ein erstes Rohmaterialgas, das aus Wasserstoffgas zusammengesetzt ist, und ein zweites Rohmaterialgas, das aus Siliziumchloridgas (z. B. SiH2Cl2, SiHCl3, SiCl4) zusammengesetzt ist, in die Kammer. Das Gaseinführelement führt ebenfalls Dotiergas in die Kammer.
  • (Merkmal 4) An der Oberfläche des Wafers treten eine Filmausbildereaktion (eine Reaktion des ersten Rohmaterialgases und des zweiten Rohmaterialgases, durch die der Siliziumkristall wächst und das Nebenproduktgas erzeugt wird) und eine Ätzreaktion (die Reaktion des Nebenproduktgases und des Siliziumkristalls, durch die die Siliziumkristalle geätzt werden und das erste Materialgas und das zweite Rohmaterialgas erzeugt werden) auf. An der Oberfläche des Siliziumblocks treten die Filmausbildereaktion und die Ätzreaktion auf.
  • (Merkmal 5) Die Filmausbildevorrichtung weist ein erstes Heizelement zum Heizen des Siliziumblocks und ein zweites Heizelement zum Heizen des Wafers auf. Das erste Heizelement heizt den Siliziumblock auf eine Temperatur, bei der die Ätzreaktion dominanter als die Filmausbildereaktion an der Oberfläche des Siliziumblocks auftritt. Das zweite Heizelement erwärmt den Wafer auf eine Temperatur, bei der die Filmausbildereaktion dominanter als die Ätzreaktion an der Oberfläche des Wafers auftritt.
  • (Erstes Ausführungsbeispiel)
  • Es wird eine Filmausbildevorrichtung entsprechend einem ersten Ausführungsbeispiel beschrieben. 1 ist eine schematische Querschnittsansicht der Filmausbildevorrichtung 10 des ersten Ausführungsbeispiels. Die Filmausbildevorrichtung 10 wächst eine Epitaxialschicht aus Silizium auf eine Oberfläche eines Siliziumwafers 50 auf. Wie es in 1 gezeigt ist, hat die Filmausbildevorrichtung 10 eine erste Umhüllung 12 und eine zweite Umhüllung 14, die sich in der ersten Umhüllung 12 befindet. Eine Kammer 15 wird durch einen Innenraum der zweiten Umhüllung 14 gebildet. Eine Innenfläche der Kammer 15 wird durch Quarz mit hoher Reinheit oder SiC bedeckt. Eine Halteeinrichtung 16 und ein Siliziumring 30 befinden sich in der Kammer 15.
  • Die Halteeinrichtung 16 ist ein zylindrisches Element und hat einen Halteabschnitt 17, von dem der Durchmesser groß ist, und einen Wellenabschnitt 18, von dem der Durchmesser klein ist. Ein Lagerabschnitt 20 ist an einem Grundabschnitt der Umhüllung 20 ausgebildet. Der Wellenabschnitt 18 der Halteeinrichtung 16 ist in den Lagerabschnitt 20 eingeführt. Aufgrund dieses Umstandes ist die Halteeinrichtung 16 im Lagerabschnitt 20 installiert, um drehbar zu sein, wie es durch einen Pfeil 60 in 1 gezeigt ist. Die Halteeinrichtung 16 wird durch eine Antriebsvorrichtung in Rotation versetzt, die nicht dargestellt ist. Der Halteabschnitt 17 befindet sich in der Kammer 15. Eine obere Fläche 17a des Halteabschnitts 17 ist eine Montagefläche, wo der Siliziumwafer 15, der ein Objekt ist, auf dem die Epitaxialschicht wächst, montiert ist. Eine Öffnung 17b ist an einem Mittelpunkt der Montagefläche 17a ausgebildet. Der Siliziumwafer 50 ist an der Montagefläche 17a montiert, um die Öffnung 17b zu schließen. Eine Widerstandsheiz-Heizeinrichtung 22 befindet sich im Halteabschnitt 17. Die Heizeinrichtung 22 befindet sich direkt unterhalb der Öffnung 17b. Daher kann der Siliziumwafer 50, der an der Montagefläche 17a montiert ist, durch die Heizeinrichtung 22 erwärmt werden.
  • Ein Siliziumring 30 ist ein Block, der aus Silizium mit hoher Reinheit hergestellt ist. 2 ist eine Perspektivansicht, die eine allgemeine Konfiguration in der Kammer 15 darstellt. Wie es in 2 gezeigt ist, hat der Siliziumring 30 eine Ringform. Der Siliziumring 30 befindet sich entlang einer Außenumfangswand der Kammer 15 (das heißt einer Außenumfangswand 14a der Umhüllung 14). Wie es in 1 gezeigt ist, befindet sich der Siliziumring 30 an einer Position, die höher als die des Siliziumwafers 50 ist, der an der Montagefläche 17a montiert ist.
  • Rohmaterialgaszuführkanäle 24a und 24b sind mit einem oberen Teil der Kammer 15 verbunden. Die Rohmaterialgaszuführkanäle 24a und 24b erstrecken sich aus der Umhüllung 12 heraus und stromaufwärts liegende Endabschnitte von diesen sind mit einer Rohmaterialgaszuführvorrichtung 25 verbunden. Die Rohmaterialgaszuführvorrichtung 25 führt gemischtes Gas bzw. Mischgas von H2-Gas (Wasserstoffgas), SiHCl3-Gas (Trichlorsilangas) und PH3-Gas (Wasserstoffphosphidgas) in die Rohmaterialgaszuführkanäle 24a und 24b. Dieses gemischte Gas wird nachfolgend „Rohmaterialmischgas” bezeichnet. Das H2-Gas und das SiHCl3-Gas sind Gase zum Aufwachsen der Epitaxialschicht des Siliziums auf die Oberfläche des Siliziumwafers 50 durch die Reaktion miteinander. Das PH3-Gas ist ein Dotiergas zum Dotieren von Phosphor in die Epitaxialschicht, um die Epitaxialschicht als N-Schicht zu gestalten. Im oberen Abschnitt der Kammer 15 befindet sich eine Rieselplatte 26, um die Rohmaterialgaszuführkanäle 24a und 24b von der Kammer 15 zu trennen. Die Rieselplatte 26 hat viele Durchgangslöcher, die von der Vorderfläche zur Hinterfläche der Rieselplatte 26 hindurchtreten. Daher wird das Rohmaterialmischgas, das von der Rohmaterialgaszuführvorrichtung 25 zugeführt wird, in die Kammer 15 über die Rohmaterialgaszuführkanäle 24a und 24b und die Rieselplatte 26 geführt.
  • Auslasskanäle 28a und 28b sind mit einer Bodenfläche 15a der Kammer 15 verbunden. Stromabwärtige Endabschnitte der Auslasskanäle 28a und 28b sind mit einer Auslasspumpe 29 verbunden. Die Auslasspumpe gibt das Gas in die Auslasskanäle 28a und 28b aus. Durch Aktivieren der Auslasspumpe 29 kann der Druck in der Kammer 15 verringert werden.
  • Ein Wasserkühlrohr 32 befindet sich zwischen der Außenumfangswand 14a der Umhüllung 14 (das heißt der Außenumfangswand der Kammer 15) und einer Außenumfangswand 12a der Umhüllung 12. Kaltwasser kann in das Wasserkühlrohr 32 strömen. Durch das Wasserkühlrohr 32 kann die Außenumfangswand 14a der Umhüllung 14 gekühlt werden. Folglich kann verhindert werden, dass das Gas in der Kammer an der Oberfläche der Außenumfangswand 14a in der Kammer 15 reagiert.
  • Eine Induktionsheizspule 34 befindet sich zwischen der Außenumfangswand 14a der Umhüllung 14 (das heißt der Außenumfangswand der Kammer 15) und der Außenumfangswand 12a der Umhüllung 12. Die Induktionsheizspule 34 befindet sich an der Außenseite des Wasserkühlrohrs 32. Die Induktionsheizspule 34 befindet sich ungefähr auf der gleichen Höhe wie der Siliziumring 30 (d. h. an einer Position entsprechend dem Siliziumring 30). Die Induktionsheizspule 34 ist mit einer Hochfrequenz-Energiezuführung, die nicht dargestellt ist, verbunden. Der Induktionsstrom fließt in den Siliziumring 30, wenn die Hochfrequenz-Energiezuführung der Induktionsheizspule 34 einen Hochfrequenzstrom zuführt. Als ein Ergebnis kann der Siliziumring 30 erwärmt werden.
  • Ein Prozess zum Aufwachsen der Epitaxialschicht auf die Fläche des Siliziumwafers 50 (Filmausbildeprozess) durch die Filmausbildevorrichtung 10 wird nun beschrieben. Wenn die Filmausbildeverarbeitung ausgeführt wird, wird der Siliziumwafer 50 auf der Montagefläche 17a der Halteeinrichtung 16 montiert. Jeder Abschnitt der Filmausbildevorrichtung 10 wird dann wie folgt gesteuert. Die Auslasspumpe 29 wird aktiviert, so dass der Druck innerhalb der Kammer 15 auf 760 Torr oder weniger aufrechterhalten wird. Kaltwasser wird in dem Wasserkühlrohr 32 umgeführt, um die Außenumfangswand 14a der Umhüllung 14 zu kühlen. Die Halteeinrichtung 16 wird mit einer Rotationsgeschwindigkeit von ungefähr 1000 Umdrehungen pro Minute in Rotation versetzt. Die Heizeinrichtung 22 ist aktiviert, um die Temperatur des Siliziumwafers 50 auf ungefähr 1100°C zu halten. Ein Hochfrequenzstrom strömt in die Induktionsheizspule 34, um die Temperatur des Siliziumrings 30 auf ungefähr 1000°C zu halten. Dann wird die Rohmaterialgaszuführvorrichtung 25 aktiviert, um das Rohmaterialmischgas in die Kammer 15 zu führen.
  • Das Rohmaterialmischgas, das der Kammer 15 zugeführt wird, strömt von der Rieselplatte 26 zum Siliziumwafer 50, wie es durch die Pfeilmarkierungen 70 in 1 gezeigt ist. Wenn ein Bereich nahe der Oberfläche des Siliziumwafers 50 erreicht ist, strömt das Rohmaterialmischgas zur Außenumfangsseite des Wafers 50, wie es durch die Pfeilmarkierung 72 gezeigt ist. Da der Siliziumwafer 50 mit einer hohen Rotationsgeschwindigkeit in Rotation versetzt ist, wird die Strömungsgeschwindigkeit des Gases, das entlang des Pfades strömt, der durch die Pfeilmarkierung 72 angezeigt ist, erhöht, indem eine Beeinflussung durch Zentrifugalkraft vorgenommen wird. Daher ist eine Strömungsrate des Gases, das entlang des Pfades strömt, der durch die Pfeilmarkierung 72 angezeigt ist, höher als eine Strömungsrate des Gases, das der Kammer 15 zugeführt wird, und eine Strömungsrate des Gases, das aus der Kammer 15 ausgegeben wird. Der Siliziumwafer 50 wird durch die Heizeinrichtung 22 erwärmt, so dass das Rohmaterialmischgas eine Reaktion verursacht, während dieses durch einen Bereich nahe dem Siliziumwafer 50 strömt. Genauer gesagt bewirkt das SiHCl3-Gas und H2-Gas eine Reaktion entsprechend der folgendenden Reaktionsformel. SiHCl3 + H2 → Si + 3HCl
  • Si (Silizium), das durch die Reaktion entsprechend der vorstehenden Reaktionsformel erzeugt wird, wird Silizium, das an der Oberfläche des Siliziumwafers 50 haftet. Anders ausgedrückt wächst die Epitaxialschicht (Siliziumschicht) auf der Oberfläche des Siliziumwafers 50 durch die Reaktion entsprechend der vorstehenden Reaktionsformel. Wenn die Epitaxialschicht auf die Oberfläche des Siliziumwafers 50 aufgewachsen wird, werden Phosphoratome von PH3-Gas in die Epitaxialschicht aufgenommen. Folglich wird die wachsende Epitaxialschicht eine N-Typ-Siliziumschicht. Wie die vorstehende Reaktionsformel zeigt, wird HCl-Gas (Chlorwasserstoffsäuregas) nach der Reaktion als ein Nebenprodukt erzeugt. Auf die durch die vorstehende Reaktionsformel gezeigte Reaktion wird sich nachfolgend als „Filmausbildereaktion” bezogen.
  • Das Gas, das geströmt ist und die Umfangskante des Siliziumwafers 50 erreicht, wie es die Pfeilmarkierung 72 zeigt, weist ein Gas, das an der Oberfläche des Siliziumwafers 50 nicht reagiert hat, (SiHCl3-Gas, H2-Gas und PH3-Gas) und das HCl-Gas, das durch die Reaktion an der Oberfläche des Siliziumwafers 50 erzeugt wurde, auf. Das meiste des Gases, das die Umfangskante des Siliziumwafers 50 erreicht hat, strömt durch die Auslasskanäle 28a und 28b und wird von der Kammer 15 ausgegeben, wie es durch die Pfeilmarkierungen 74 gezeigt ist. Jedoch ist, wie es vorstehend genannt wurde, die Strömungsrate des Gases, das, wie es durch die Pfeilmarkierungen 72 angezeigt ist, strömt, höher als die Strömungsrate des Gases, das aus der Kammer 15 ausgegeben wird, wie es durch die Pfeilmarkierungen 74 gezeigt wird. Somit strömt ein Teil des Gases stromaufwärts (zur Seite der Rieselplatte 26) entlang der Außenumfangswand 14a der Kammer 15, wie es durch die Pfeilmarkierungen 76 gezeigt ist. Anders ausgedrückt findet bei einem Teil des Gases eine Konvektion in der Kammer 15 statt. In diesem Fall passiert das Gas einen Bereich nahe der Oberfläche des Siliziumrings 30. Der Siliziumring 30 wird durch die Induktionsheizspule 34 erwärmt, so dass das Gas, das durch den Bereich nahe dem Siliziumring 30 strömt, eine Reaktion verursacht. Genauer gesagt bewirken das SiHCl3-Gas und das H2-Gas die vorstehend genannte Filmausbildereaktion. Ferner bewirken das HCl-Gas und der Siliziumring 30 (das heißt Si) ebenfalls eine Reaktion entsprechend der folgenden Reaktionsformel. Si + 3HCl → SiHCl3 + H2
  • Anders ausgedrückt reagieren das HCl-Gas und Si (Silizium) des Siliziumrings 30 miteinander und werden SiHCl3-Gas und H2-Gas erzeugt. Diese Reaktion ist eine Umkehrreaktion der vorstehend genannten Filmausbildereaktion. Der Siliziumring 30 wird durch diese Reaktion geätzt. Auf diese Reaktion wird sich nachstehend als „Ätzreaktion” bezogen. Wie vorstehend genannt, wird der Siliziumring 30 auf ungefähr 1000°C gehalten. In diesem Temperaturbereich tritt die Ätzreaktion dominanter als die Filmausbildereaktion auf. Daher verringert sich, wenn das Gas durch den Bereich nahe der Oberfläche des Siliziumrings 30 geht, die Menge des HCl-Gases und erhöht sich die Menge des SiHCl3-Gases und des H2-Gases.
  • Das Gas, das, wie es durch die Pfeilmarkierungen 76 angezeigt ist, geströmt ist, (Gas, das HCl-Gas aufweist) vereint sich mit dem Rohmaterialmischgas, das von der Rieselplatte 26 zugeführt wird, und strömt zur Oberfläche des Siliziumwafers 50 erneut, wie es durch die Pfeilmarkierungen 70 angezeigt ist. Anders ausgedrückt wird das HCl-Gas zur Oberfläche des Siliziumwafers 50 geführt. Daher tritt an der Oberfläche des Siliziumwafers 50 die vorstehend genante Ätzreaktion zusätzlich zur vorstehend genannten Filmausbildereaktion auf. Dieses bedeutet, dass eine Reaktion, durch die das HCl-Gas die Epitaxialschicht (Siliziumschicht) ätzt, die auf der Oberfläche des Siliziumwafers 50 aufgewachsen ist, auftritt. Gemäß Vorbeschreibung wird der Siliziumwafer 50 bei 1100°C gehalten. In diesem Temperaturbereich tritt die Filmausbildereaktion dominanter als die Ätzreaktion auf, so dass die Epitaxialschicht kontinuierlich wächst. Die Wachstumsgeschwindigkeit fällt jedoch aufgrund der Erzeugung der Ätzreaktion. Gemäß Vorbeschreibung wird, wenn bei dem Gas die Konvektion in der Kammer 15 stattfindet (wenn das Gas, wie es durch die Pfeilmarkierungen 76 gezeigt ist, strömt), das HCl-Gas durch die Ätzreaktion verbraucht, die an der Oberfläche des Siliziumrings 30 auftritt, und werden SiHCl3-Gas und H2-Gas erzeugt. Aufgrund dieses Umstandes verringert sich das HCl-Gas, das die Oberfläche des Siliziumwafers 50 erreicht. Folglich wird die Erzeugung der Ätzreaktion an der Oberfläche des Siliziumwafers unterdrückt und ein Abfallen bei der Wachstumsgeschwindigkeit der Epitaxialschicht unterdrückt. Als ein Ergebnis kann entsprechend dieser Filmausbildevorrichtung 10 die Epitaxialschicht schneller wachsen.
  • Gemäß Vorbeschreibung reagiert entsprechend der Filmausbildevorrichtung 10 des ersten Ausführungsbeispiels das HCl-Gas, das durch die Filmausbildereaktion erzeugt wird, mit dem Siliziumring 30, so dass sich die Menge des HCl-Gases verringert. Das bedeutet, dass sich die Dichte des HCl-Gases in der Kammer 15 nicht stark erhöht, selbst wenn die Filmausbildeverarbeitung kontinuierlich ausgeführt wird. Folglich wird das HCl-Gas-Ätzen der Epitaxialschicht unterdrückt. Entsprechend der Filmausbildevorrichtung 10 des ersten Ausführungsbeispiels kann die Epitaxialschicht mit einer hohen Wachstumsgeschwindigkeit aufgewachsen werden.
  • (Zweites Ausführungsbeispiel)
  • Eine Filmausbildevorrichtung 80 entsprechend dem zweiten Ausführungsbeispiel wird beschrieben. In der Beschreibung von jedem Abschnitt der Filmausbildevorrichtung 80 des zweiten Ausführungsbeispiels wird ein Abschnitt mit der gleichen Funktion wie der der Filmausbildevorrichtung 10 des ersten Ausführungsbeispiels mit den gleichen Bezugszeichen wie beim ersten Ausführungsbeispiel bezeichnet. 3 ist eine schematische Querschnittsansicht der Filmausbildevorrichtung 80 des zweiten Ausführungsbeispiels. Im Unterschied zu der Filmausbildevorrichtung 10 des ersten Ausführungsbeispiels weist die Filmausbildevorrichtung 80 des zweiten Ausführungsbeispiels keinen Siliziumring 30 und keine Induktionsheizspule 34 auf. Ferner kann entsprechend der Filmausbildevorrichtung 80 des zweiten Ausführungsbeispiels die Halteeinrichtung 16 nicht rotiert werden und ist diese an der Kammer 15 befestigt. Die Filmausbildevorrichtung 80 des zweiten Ausführungsbeispiels weist ein Rad 82 mit Flügeln und eine Heizeinrichtung 88 auf.
  • Das Rad 82 mit Flügeln befindet sich an der Montagefläche 17a der Halteeinrichtung 16. 4 ist eine Draufsicht des Rads 82 mit Flügeln bei der Ansicht von oben. Wie es in 4 gezeigt ist, ist das Rad 82 mit Flügeln als ein Grundelement 86 und eine Vielzahl an Flügeln 84 konfiguriert. Das Grundelement 86 ist ein Plattenelement mit einer Ringform. Das Grundelement 86 befindet sich an der Montageplatte 17a der Halteeinrichtung 16, um einen Abschnitt einzuschließen, wo der Wafer 50 montiert ist (ein Montageabschnitt des Wafers 50). Das Grundelement 86 kann sich um eine Mittelachse von diesem drehen, wie es in einer Pfeilmarkierung 98 in 4 gezeigt ist. Anders ausgedrückt kann sich das gesamte Rad 82 mit Flügeln um den Montageabschnitt des Wafers 50 als Mittelpunkt drehen. Das Rad 82 mit Flügeln wird durch eine Antriebsvorrichtung, die nicht dargestellt ist, in Rotation versetzt. Die Vielzahl an Flügeln 84 steht an bzw. auf dem Grundelement 86. Die Flügel 84 sind in einem Winkel zum Senden von Gas Von innerhalb des Rades 82 mit Flügeln (innerhalb der Ringform) zur Außenseite des Rades 82 mit Flügeln (außerhalb der Ringform), wenn sich das Rad 82 mit Flügeln dreht, installiert. Die Flügel 84 sind aus Silizium mit hoher Reinheit gefertigt. Die Heizeinrichtung 88 ist unterhalb des Rades 82 mit Flügeln innerhalb der Halteeinrichtung 16 installiert. Die Heizeinrichtung 88 erwärmt das Rad 82 mit Flügeln.
  • Nun wird eine Verarbeitung (Filmausbildeverarbeitung) zum Aufwachsen der Epitaxialschicht auf die Oberfläche des Siliziumwafers 50 durch die Filmausbildevorrichtung 80 beschrieben. Wenn die Filmausbildeverarbeitung ausgeführt wird, wird der Siliziumwafer 50 an der Montagefläche 17a der Halteeinrichtung 16 montiert. Jeder Abschnitt der Filmausbildevorrichtung 80 wird dann wie folgt gesteuert. Die Auslasspumpe 29 wird aktiviert, so dass der Druck innerhalb der Kammer 15 auf 760 Torr oder weniger aufrechterhalten wird. Kaltwasser wird im Wasserkühlrohr 32 umgeführt, um die Außenumfangswand 14a der Umhüllung 14 zu kühlen. Das Rad 82 mit Flügeln wird in Rotation versetzt. Die Heizeinrichtung 22 wird aktiviert, um die Temperatur des Siliziumwafers 50 auf ungefähr 1100°C aufrechtzuerhalten. Die Heizeinrichtung 88 wird aktiviert, um die Temperatur des Rades 82 mit Flügeln auf ungefähr 1000°C aufrechtzuerhalten. Dann wir die Rohmaterialgaszuführvorrichtung 25 aktiviert, um das Rohmaterialmischgas in die Kammer 15 zu führen.
  • Das Rohmaterialmischgas, das der Kammer 15 zugeführt wird, strömt von der Rieselplatte 26 zum Siliziumwafer 50, wie es durch die Pfeilmarkierungen 90 in 3 gezeigt ist. Das Rohmaterialmischgas, das den Bereich nahe der Oberfläche des Siliziumwafers 50 erreicht hat, wird zur Außenumfangsseite durch das Rad 82 mit Flügeln gesendet, wie es durch die Pfeilmarkierung 92 gezeigt ist. Das meiste des Gases, das zur Außenumfangsseite gesendet wird, wird aus der Kammer ausgegeben, wie es durch die Pfeilmarkierungen 94 angezeigt ist, jedoch bei einem Teil des Gases findet eine Konvektion in der Kammer 15 statt, wie es durch die Pfeilmarkierungen 96 angezeigt ist. Dann vereinigt sich dieses Gas mit dem Rohmaterialmischgas, das von der Rieselplatte 26 zugeführt wird, wie es durch Pfeilmarkierung 90 angezeigt ist, und strömt dieses erneut zur Oberfläche des Siliziumwafers 50.
  • Die Epitaxialschicht wächst durch die Filmausbildereaktion und das HCl-Gas wird an der Oberfläche des Siliziumwafers 50 erzeugt. Aufgrund dieses Umstandes wird eine hohe Menge an HCl-Gas in dem Gas eingeschlossen, das durch das Rad 82 mit Flügeln geht, wie es durch die Pfeilmarkierung 92 angezeigt ist. Gemäß Vorbeschreibung sind die Flügel 84 des Rades 82 mit Flügeln aus Silizium hergestellt und wird das Rad 82 mit Flügeln bei ungefähr 1000°C gehalten. Daher reagieren, wenn das Gas durch das Rad 82 mit Flügeln geht, die Flügel 84 und das Gas miteinander. In diesem Fall treten die vorstehend genannte Filmausbildereaktion und die Ätzreaktion auf, jedoch tritt die Ätzreaktion dominanter auf. Daher verringert sich die Menge des HCl-Gases in dem Gas, das durch das Rad 82 mit Flügeln geht, und erhöht sich die Menge des SiHCl3-Gases und des H2-Gases. Dieses bedeutet, dass sich die Menge des HCl-Gases in dem Gas, bei dem die Konvektion stattfindet, wie es durch die Pfeilmarkierungen 96 angezeigt ist, verringert und dass sich die Menge des HCl-Gases, das in das Rohmaterialmischgas gemischt ist, das die Oberfläche des Siliziumwafers 50 erreicht, verringert. Folglich wird die Erzeugung der Ätzreaktion an der Oberfläche des Siliziumwafers 50 unterdrückt. Daher kann entsprechend der Filmausbildevorrichtung 80 des zweiten Ausführungsbeispiels die Epitaxialschicht schneller wachsen bzw. aufgewachsen werden.
  • Wie es vorstehend beschrieben ist, kann entsprechend der Filmausbildevorrichtung 10 des ersten Ausführungsbeispiels und der Filmausbildevorrichtung 80 des zweiten Ausführungsbeispiels die Epitaxialschicht schneller als die konventionelle Technologie ausgebildet werden. In den vorstehend genannten Ausführungsbeispielen wird das SiHCl3-Gas als das Rohmaterialgas verwendet, jedoch kann das SiH3Cl2-Gas oder das SiCl4-Gas statt des SiHCl3-Gas verwendet werden. Im Fall der Verwendung dieser Gase kann ebenfalls die Epitaxialschicht des Siliziums auf der Oberfläche des Siliziumwafers 50 wachsen und kann die Erzeugung des Nebenproduktgases (HCl-Gas) aufgrund der Ätzreaktion mit dem Siliziumring 30 oder den Flügeln 84 verringert werden. In den vorstehend genannten Ausführungsbeispielen wird der Siliziumblock (das heißt der Siliziumring 30 und die Flügel 84) als das Umkehrreaktionsmaterial zum Verringern des HCl-Gases verwendet. Jedoch kann die Form des Siliziumblockes geändert werden, wie es entsprechend der Notwendigkeit als angemessen betrachtet wird. Die Position, an der sich der Siliziumblock befindet, kann ebenfalls geändert werden, wie es als geeignet betrachtet wird, solange wie die Position gestattet, dass der Siliziumblock mit dem HCl-Gas in Reaktion tritt. Das Umkehrreaktionsmaterial ist nicht auf Silizium beschränkt. Das Material kann geändert werden, wie es als angemessen betrachtet wird, solange das Material Silizium aufweist und mit HCl-Gas in Reaktion tritt. Das Umkehrreaktionsmaterial ist nicht auf ein Blockobjekt beschränkt. Das Umkehrreaktionsmaterial kann ein beliebiges Gas, eine beliebige Flüssigkeit oder ein beliebiger Feststoff sein. Das Umkehrreaktionsmaterial kann der Kammer 15 bei Notwendigkeit zugeführt werden, statt das Umkehrreaktionsmaterial in der Kammer 15 anzuordnen. In den vorstehend genannten Ausführungsbeispielen wurde ein Beispiel zum Ausbilden eines Films auf der Oberfläche des Siliziumwafers beschrieben, jedoch ist ein Soll- bzw. Zielwafer, auf dem der Film ausgebildet wird, nicht auf einen Siliziumwafer beschränkt. Beispielsweise kann die Technologie, die in der vorliegenden Beschreibung offenbart ist, auf einen Fall angewendet werden, bei dem der Film auf einer Oberfläche eines SiC-Wafers ausgebildet wird. In den vorstehend genannten Ausführungsbeispielen wurde ein Beispiel zum Aufwachsen einer Siliziumepitaxialschicht (Schicht von Einzelkristallen) beschrieben, jedoch kann die Technologie, die in der vorliegenden Beschreibung offenbart ist, auf das Aufwachsen einer anderen Schicht angewendet werden. Beispielsweise kann die Technologie, die in der vorliegenden Beschreibung offenbart ist, auf einen Fall eines Aufwachsens einer Schicht aus einem anderen Material, wie zum Beispiel SiC angewendet werden. Die Technologie, die in der vorliegenden Beschreibung offenbart ist, kann ebenfalls auf einen Fall angewendet werden, bei dem eine Schicht aus Polykristallen aufgewachsen wird, statt der Epitaxialschicht. Im vorstehend genannten Ausführungsbeispiel wurde ein Beispiel des H2-Gases und des SiHCl3-Gases (beides Rohmaterialgase), die miteinander reagieren, um einen Film auszubilden, beschrieben, jedoch kann die Technologie, die in der vorliegenden Beschreibung offenbart ist, auf einen Fall angewendet werden, bei dem ein Film durch Rohmaterialgas und einen Wafer, die miteinander reagieren, um einen Film auszubilden, ausgebildet wird. In den vorstehend genannten Ausführungsbeispielen werden eine Heizvorrichtung vom Widerstandstyp und die Induktionsheizspule als Heizeinrichtung verwendet, jedoch kennen unterschiedliche Vorrichtungen für die Heizeinrichtung verwendet werden und eine Lampenausglühvorrichtung beispielsweise verwendet werden.

Claims (6)

  1. Filmausbildevorrichtung (10; 80) zum Ausbilden eines Films auf einem Wafer (50), wobei die Filmausbildevorrichtung (10; 90) aufweist: eine Kammer (15), in der sich der Wafer (50) befindet, ein Gaseinführelement (24a, 25b, 26), das konfiguriert ist, um Rohmaterialgas in die Kammer (15) einzuführen, wobei sich das Rohmaterialgas in ein Nebenproduktgas und eine Substanz umwandelt, die an einer Oberfläche des Wafers (50) durch Reaktion an der Oberfläche des Wafers (50) anhaftet, und ein Umkehrreaktionselement (30; 84), das konfiguriert ist, um das Rohmaterialgas zu erzeugen, indem eine Reaktion des Nebenproduktgas in der Kammer (15) verursacht wird.
  2. Filmausbildevorrichtung (10; 80) von Anspruch 1, wobei der Wafer (50), der aus Silizium hergestellt ist, sich in der Kammer (15) befindet, das Gaseinführelement (24a, 24b, 26) ein erstes Rohmaterialgas und ein zweites Rohmaterialgas in die Kammer (15) einführt, wobei das zweite Rohmaterialgas Silizium aufweist, das erste Rohmaterialgas und das zweite Rohmaterialgas sich in ein Nebenproduktgas und einen Siliziumkristall umwandeln, der an der Oberfläche des Wafers (50) haftet, indem eine Reaktion miteinander an der Oberfläche des Wafers (50) stattfindet, und das Umkehrreaktionselement (30; 84) ein Umkehrreaktionsmaterial einschließlich Silizium aufweist und das erste Rohmaterialgas und zweite Rohmaterialgas erzeugt, indem bewirkt wird, dass das Umkehrreaktionsmaterial mit dem Nebenproduktgas reagiert.
  3. Filmausbildevorrichtung (10; 80) nach Anspruch 2, wobei das Umkehrreaktionsmaterial ein Siliziumblock ist, der sich an einem Pfad des Nebenproduktgases, das in die Kammer strömt, befindet, und die Filmausbildevorrichtung (10; 80) ferner ein erstes Heizelement (34; 88) zum Heizen des Siliziumblocks und ein zweites Heizelement (22) zum Heizen des Wafers (50) auf eine höhere Temperatur als die des Siliziumblocks aufweist.
  4. Filmausbildevorrichtung (10; 80) von Anspruch 2 oder 3, wobei sich das Umkehrreaktionsmaterial auf einem Pfad befindet, an dem Gas, bei dem in der Kammer (15) Konvektion stattfindet, von einer Umfangskante des Wafers (50) zu einem Zusammenflusspunkt mit dem Rohmaterialgas strömt.
  5. Filmausbildevorrichtung (80) von Anspruch 2 oder 3, die ferner aufweist: eine Halteeinrichtung (16), die einen Montageabschnitt (17a) aufweist, an dem der Wafer (50) montiert ist, und ein Rad (82) mit Flügeln, das eine Vielzahl an Flügeln (84) aufweist, die sich um den Montageabschnitt (17a) der Halteeinrichtung (16) befinden, wobei das Rad (82) mit Flügeln konfiguriert ist, um Gas von oberhalb der Halteeinrichtung (16) zu einer Außenumfangsseite zu senden, wenn sich das Rad (82) mit Flügeln um die Halteeinrichtung (16) dreht, und die Flügel (84) aus dem Umkehrreaktionsmaterial gefertigt sind.
  6. Verfahren zum Ausbilden eines Films auf einer Oberfläche eines Wafers (50), der sich in einer Kammer (15) befindet, wobei das Verfahren aufweist: einen Schritt zum Erzeugen eines Nebenproduktgases und einer Substanz, die an der Oberfläche des Wafers (50) haftet, indem Rohmaterialgas in die Kammer (15) eingeführt wird und bewirkt wird, dass das Rohmaterialgas an der Oberfläche des Wafers (50) reagiert, und einen Schritt des Erzeugens des Rohmaterialgases in der Kammer (15) durch das Bewirken einer Reaktion des Nebenproduktgases in der Kammer (15).
DE112009004405.0T 2008-12-02 2009-08-10 Filmausbildevorrichtung und Filmausbildeverfahren Expired - Fee Related DE112009004405B4 (de)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008307492A JP4781421B2 (ja) 2008-12-02 2008-12-02 成膜装置
JP2008-307492 2008-12-02
PCT/JP2009/064118 WO2010064470A1 (ja) 2008-12-02 2009-08-10 成膜装置、及び、成膜方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE112009004405T5 DE112009004405T5 (de) 2012-08-23
DE112009004405B4 true DE112009004405B4 (de) 2014-07-03

Family

ID=42233126

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE112009004405.0T Expired - Fee Related DE112009004405B4 (de) 2008-12-02 2009-08-10 Filmausbildevorrichtung und Filmausbildeverfahren

Country Status (5)

Country Link
US (1) US8497217B2 (de)
JP (1) JP4781421B2 (de)
CN (1) CN102232240B (de)
DE (1) DE112009004405B4 (de)
WO (1) WO2010064470A1 (de)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6038618B2 (ja) * 2011-12-15 2016-12-07 株式会社ニューフレアテクノロジー 成膜装置および成膜方法
JP6297884B2 (ja) * 2014-03-28 2018-03-20 東京エレクトロン株式会社 タングステン膜の成膜方法
IT201600099783A1 (it) * 2016-10-05 2018-04-05 Lpe Spa Reattore per deposizione epitassiale con riflettore esterno alla camera di reazione e metodo di raffreddamento di un suscettore e di substrati

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008198752A (ja) * 2007-02-13 2008-08-28 Nuflare Technology Inc 気相成長装置および気相成長方法

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0293070A (ja) * 1988-09-28 1990-04-03 Hitachi Ltd プラズマ成膜加工装置
US6087580A (en) 1996-12-12 2000-07-11 Energy Conversion Devices, Inc. Semiconductor having large volume fraction of intermediate range order material
US6902622B2 (en) * 2001-04-12 2005-06-07 Mattson Technology, Inc. Systems and methods for epitaxially depositing films on a semiconductor substrate
JP5107685B2 (ja) * 2007-11-29 2012-12-26 株式会社ニューフレアテクノロジー 気相成長装置及び気相成長方法

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008198752A (ja) * 2007-02-13 2008-08-28 Nuflare Technology Inc 気相成長装置および気相成長方法

Also Published As

Publication number Publication date
DE112009004405T5 (de) 2012-08-23
US20110230055A1 (en) 2011-09-22
US8497217B2 (en) 2013-07-30
CN102232240A (zh) 2011-11-02
WO2010064470A1 (ja) 2010-06-10
JP2010135390A (ja) 2010-06-17
JP4781421B2 (ja) 2011-09-28
CN102232240B (zh) 2014-04-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE112014002133B4 (de) Herstellungsverfahren für einen Einkristall, Silicium-Einkristall, Verfahren zur Herstellung eines Siliciumwafers, Herstellungsverfahren für einen Silicium-Epitaxialwafer, sowie Silicium-Epitaxialwafer
DE102011079855B4 (de) Verfahren zur Verringerung der Stapelfehlerdichte bei der Herstellung eines Siliciumcarbideinkristalls
DE102015202131B4 (de) Verfahren zum Herstellen einer Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung und Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung
DE3727264C2 (de)
EP1936012B1 (de) Verfahren zum Herstellen kristallisierten Siliciums sowie kristallisiertes Silicium
DE112014002916B4 (de) Vorrichtung zum Ausbilden eines Siliciumcarbidhalbleiterfilms und Filmbildungsverfahren, welches diese verwendet
DE2422508C3 (de) Verfahren zum epitaktischen Aufwachsen einer kristallinen Schicht
DE112014002781B9 (de) Verfahren zur Kontrolle der Sauerstoffpräzipitation in stark dotierten Siliciumwafern, geschnitten aus nach dem Czochralski-Verfahren gezüchteten Ingots, und Silicumwafer
DE60105941T2 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Siliziumkarbidkristallen unter Verwendung von Quellgasen
DE112007002336B4 (de) Vorrichtung und Verfahren zur Herstellung von Einkristallen
DE112009004405B4 (de) Filmausbildevorrichtung und Filmausbildeverfahren
US7018549B2 (en) Method of fabricating multiple nanowires of uniform length from a single catalytic nanoparticle
DE102016115436A1 (de) Verfahren zum Züchten von monokristallinem Silizium und einem daraus hergestellten monokristallinen Siliziumingot
TW201029917A (en) Apparatus and method for producing quantum dot having multiple heating area
DE112015004143T5 (de) Verfahren zum Herstellen eines Einkristalls und Verfahren zum Herstellen eines Siliziumwafers
DE112018002713T5 (de) SiC-EPITAXIE-WAFER UND VERFAHREN ZU DESSEN HERSTELLUNG
DE112018002163B4 (de) Verfahren zur Herstellung eines Silicium-Einkristalls, Verfahren zur Herstellung eines epitaktischen Silicium-Wafers, Silicium-Einkristall, und epitaktischer Silicium-Wafer
DE112017003016T5 (de) Verfahren zur Herstellung von Silicium-Einkristall
DE10393635B4 (de) Verfahren zur Herstellung eines Siliziumwafers
DE2310117A1 (de) Verfahren zum aufwachsen von versetzungsfreien einkristallinen schichten auf keimkristallen
DE2950827C2 (de) Verfahren zum epitaktischen Abscheiden von einkristallinem Material
DE10164379A1 (de) Verfahren zur Herstellung eines epitaktischen kohlenstoffdotierten Wafers und eines epitaktischen Halbleiter-Wafers
DE102010014110A1 (de) Verfahren zur Herstellung eines Halbleiter-Einkristalls und Vorrichtung zur Herstellung des Halbleiter-Einkristalls
DE102014221421B3 (de) Verfahren zur Herstellung einer epitaktischen Halbleiterscheibe aus einkristallinem Silizium
US8728434B2 (en) Preparation of nanocrystals for thermoelectric and solar cell applications using sulfide-based nanocrystal precursors in colloidal systems

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R083 Amendment of/additions to inventor(s)
R016 Response to examination communication
R018 Grant decision by examination section/examining division
R020 Patent grant now final
R084 Declaration of willingness to licence
R020 Patent grant now final

Effective date: 20150408

R082 Change of representative

Representative=s name: WINTER, BRANDL, FUERNISS, HUEBNER, ROESS, KAIS, DE

R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee