DE3885833T2

DE3885833T2 - Chemischer Dampfabscheidungsapparat für die Herstellung von hochqualitativen epitaktischen Schichten mit gleichmässiger Dichte.

Info

Publication number: DE3885833T2
Application number: DE88115622T
Authority: DE
Inventors: Masao Mikami; Seiichi Shishiguchi; Fumitoshi Toyokawa
Original assignee: NEC Corp; Nippon Electric Co Ltd
Current assignee: NEC Electronics Corp
Priority date: 1987-09-22
Filing date: 1988-09-22
Publication date: 1994-03-24
Anticipated expiration: 2008-09-23
Also published as: EP0308946A2; US4992301A; DE3885833D1; EP0308946A3; EP0308946B1

Description

Hintergrund der Erfindung

Erfindungsgebiet

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur chemischen Dampfabscheidung (CVD) und insbesondere eine CVD-Vorrichtung zum epitaxialen Aufwachsen von Silizium.

Beschreibung des Standes der Technik

Die Anforderungen an epitaxile Si-Wafer (Silizium-Wafer mit epitaxialer Schicht) sind gestiegen, um bipolare, Bi-CMOS-, CCD- und andere Halbleitereinrichtungen hoher Güte zu erhalten. Desweiteren werden Si-Wafer mit einem Durchmesser von bis zu 25-150 mm hergestellt, um die Prozeßkosten zu reduzieren. Da jedoch die Wafer-Bearbeitungskapazität der herkömmlichen CVD-Vorrichtungen klein war, konnte eine große Anzahl Wafer großen Durchmessers nicht gleichzeitig behandelt werden, was zu den hohen Kosten für die Herstellung von epitaxialen Wafern führte. Darüberhinaus konnte über den gesamten Si-Wafer großen Durchmessers keine gleichmäßige Filmdicke und Kristallqualität erzielt werden.
Zur Verbesserung eines Wachstums der gleichförmigen epitaxialen Schicht auf dem Si-Wafer großen Durchmessers wurde in der JP-PA-62-173712 eine CVD-Vorrichtung vorgeschlagen. In dieser CVD-Vorrichtung werden Si-Wafer mit Durchmessern von 150 mm vertikal in einem Wafer-Halter gestapelt. Um eine Gleichförmigkeit der epitaxialen Schichten zu erhalten, wird der Wafer-Halter gedreht, um die Startgase auf die Si-Wafer durch Löcher eines Gaszuführ-Düsenrohres zu leiten, wobei die Richtungen der Löcher vom Drehmittelpunkt jedes Si-Wafers wegführte. Bei dieser CVD-Vorrichtung ist jedoch die Anzahl des Gaszuführ-Düsenrohres nur eins. Daher ist der Strom der Ausgangsgase über den Si-Wafer immer noch ungleichförmig, insbesondere über einen Si-Wafer mit großem Durchmesser. Aufgrund dessen genügt die Gleichförmigkeit der epitaxialen Schichten nicht den Anforderungen, die zur Verwendung für integrierte Schaltungen in großem Maßstab erforderlich sind.
Aus der EP-A-0164928 ist eine CVD-Vorrichtung bekannt, wie sie im Oberbegriff von Anspruch 1 definiert ist. Diese Vorrichtung gemäß dem Stand der Technik hat drei parallele Gaszuführ-Düsenrohre oder Leitungen, die auf den Drehpunkt der Substrate gerichtet sind. Der Grad der Gleichförmigkeit der mit dieser Vorrichtung erzielten, abgeschiedenen Schicht ist nicht beschrieben.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine CVD-Vorrichtung der vorstehend beschriebenen Art zu schaffen, mit der eine verbesserte Gleichförmigkeit der epitaxialen Schichten auf den Substraten, insbesondere auf Si-Wafern mit großem Durchmesser, erzielt werden kann.
Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe gelöst durch die CVD-Vorrichtung, wie sie im Anspruch 1 definiert ist. Die abhängigen Ansprüche 2 bis 5 zeigen weitere vorteilhafte Merkmale der Vorrichtung gemäß der Erfindung.
Da die Ausgangsgase aus zwei Düsenrohren zugeführt werden und die Gasaustrittsachsen aus den zwei Düsenrohren einander an dem Punkt schneiden, der vom Mittelpunkt des Si-Wafers abweicht, wird der Strom der Ausgangsgase über Si-Wafer mit großem Durchmesser gleichförmig. Um einen gleichförmigeren Gasstrom zu erhalten, kann ein drittes Gaszufuhr-Düsenrohr zusätzlich zu dem ersten und dem zweiten Gaszufuhr-Düsenrohren angeordnet werden, wobei die zwei Gasaustrittsachsen der Gasaustrittsöffnungen des ersten und des dritten Gaszufuhr-Düsenrohrs und die Gasaustrittsachsen des zweiten und des dritten Gaszufuhr-Düsenrohrs jeweils einander über dem Si-Wafer schneiden, und diese Schnittpunkte sind gegenüber dem Mittelpunkt jedes Si-Wafers ebenfalls abweichend.
Die Gasemissionsöffnungen können in mehreren Spalten ausgebildet sein, wobei jede der Spalten die Gasemissionsöffnungen in vertikaler Richtung hat. Das bevorzugte Gaszufuhr- Düsenrohr hat an beiden Enden Gaseingangsteile. Das ebenfalls bevorzugte Gaszufuhr-Düsenrohr hat in seiner Mitte den Gaseingangsteil.

Kurze Beschreibung der Figuren.

Die vorstehenden und weiteren Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden näher anhand der folgenden detaillierten Beschreibung anhand der begleitenden Figuren erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 eine CVD-Vorrichtung im Schnitt gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2a einen Schnitt zur Erläuterung eines Düsenrohres, das bei der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet wird;
Fig. 2b einen Schnitt entlang der Schnittlinie A-A der Fig. 2a;
Fig. 3 einen Schnitt zur Erläuterung einer Anordnung der Düsenrohre, die bei der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet werden;
Fig. 4a ein Diagramm zur Erläuterung der Beziehung zwischen den Positionen am Si-Wafer und der Wachstumsgeschwindigkeit der epitaxialen Schicht und der Beziehung zwischen den Positionen auf dem Si-Wafer und dem spezifischen Widerstand der epitaxialen Schicht gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 4b eine graphische Darstellung zur Erläuterung einer Beziehung zwischen den Positionen auf dem Si-Wafer und der Wachstumsgeschwindigkeit der epitaxialen Schicht zur Erläuterung der Gleichförmigkeit der epitaxialen Schicht gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 5 ein Diagramm zur Erläuterung der Beziehung zwischen den Positionen des Si-Wafers in dem Wafer-Halter und der Wachstumsgeschwindigkeit der epitaxialen Schicht;
Fig. 6a eine Vorderansicht des Düsenrohres, das zur Erzielung der in der Fig. 5 gezeigten Bezugsdaten verwendet wird;
Fig. 6b einen Schnitt durch das in der Fig. 6a gezeigte Düsenrohr;
Fig. 7 ein Diagramm zur Erläuterung einer Beziehung zwischen den Positionen auf dem Si-Wafer und dem spezifischen Widerstand der epitaxialen Schichten und zur Erläuterung der Wirkung des Trägergases;
Fig. 8 einen Schnitt zur Erläuterung einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 9a, 9b und 9c jeweils Diagramme zur Erläuterung der Beziehungen zwischen den Positionen auf dem Si-Wafer und der Filmdicke der epitaxialen Schichten gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 10 ein Diagramm zur Erläuterung einer Beziehung zwischen den Positionen der Schnittpunkte der Gasaustrittsachsen aus den Düsenrohren und der Abweichung der Filmdicke der epitaxialen Schichten;
Fig. 11 eine Schnittansicht zur Erläuterung einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 12a, 12b und 12c jeweils Diagramme zur Erläuterung der Beziehungen zwischen den Positionen auf den Si-Wafern und der Filmdicke der epitaxialen Schichten gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 13 eine CVD-Vorrichtung gemäß der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in der Schnittansicht;
Fig. 14a ein Düsenrohr, das bei der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet wird in einer Vorderansicht;
Fig. 14b ein Schnitt entlang der Schnittlinie A-A' durch das Düsenrohr gemäß Fig. 14a;
Fig. 15 ein Diagramm zur Erläuterung der Beziehung zwischen den Positionen auf dem Si-Wafer und der Filmdicke der epitaxialen Schicht gemäß der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 16a das Düsenrohr, das beim Erzielen der Referenzdaten gemäß Fig. 15 verwendet worden ist, in einer Vorderansicht;
Fig. 16b einen Schnitt durch das Düsenrohr gemäß Fig. 16a;
Fig. 17a eine fünfte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in einer Schnittansicht;
Fig. 17b das Düsenrohr, das bei der fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet wird, in einer Vorderansicht;
Fig. 17c das Düsenrohr gemäß Fig. 17b im Schnitt;
Fig. 18 das Düsenrohr, das bei der sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet wird, in einer Vorderansicht;
Fig. 19 ein Diagramm zur Erläuterung einer Beziehung zwischen den Positionen auf den Si-Wafern und der Filmdicke der epitaxialen Schichten gemäß der sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 20 das Düsenrohr, das bei der siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet wird, in einer Vorderansicht;
Fig. 21 ein Diagramm zur Erläuterung einer Beziehung zwischen den Positionen der Si-Wafer und der Filmdicke der epitaxialen Schichten gemäß der siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
Fig. 22 eine CVD-Vorrichtung, die bei der achten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet worden ist, in einer Schnittansicht.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen

(1. Ausführungsform)

Bezugnehmend auf Fig. 1 sind ein äußeres Reaktionsrohr 11 und ein inneres Reaktionsrohr 7 mit einem inneren Durchmesser von 240 mm auf einem Sockel 14 installiert. In dem innenliegenden Reaktionsrohr 7 ist ein Wafer-Halter 6 installiert. In dem Wafer-Halter 6 sind dreißig Si-Wafer 5 mit einem Durchmesser von 150 mm in vertikaler Richtung mit einem Zwischenraum von 10 mm gestapelt. In der Nähe des Wafer-Halters 6 sind Gaszufuhr-Düsenrohre 8 und 9 vertikal angeordnet. Die Ausgangsgase werden über die Düsenrohre 8 und 9 über die Si-Wafer 5 eingeführt und durch die Öffnungen 10 abgesaugt, die in der Wand des innenliegenden Reaktionsrohres 7 ausgebildet sind, und in dem außenliegenden Reaktionsrohr 11 ist ein Abzug 12 ausgebildet. Die Si-Wafer 5 werden mittels einer Widerstands-Heizvorrichtung 13 erhitzt.
Bezugnehmend auf die Figuren 2a und 2b, die eine typische Form eines Düsenrohres 9 zeigen, das aus einem Hauptdüsenrohr 91 gebildet ist, welches einen Innendurchmesser von 20 mm und Gasaustrittsöffnungen 94, 95 und 96 mit einem Innendurchmesser von 1 mm hat, sowie ein Seiten-Düsenrohr 92 mit einem Innendurchmesser von 10 mm und ein Gaseinlaßrohr 93 mit einem Innendurchmesser von 10 mm hat, das an die beiden unteren Enden des Haupt- und des Seiten-Düsenrohres 91 und 92 angeschlossen ist. Das obere Ende und das untere Ende des Seiten-Düsenrohres 92 sind jeweils mit dem oberen Ende und dem unteren Ende des Haupt-Düsenrohres 91 verbunden. Der Abstand der Gasaustrittsöffnungen 94, 95 und 96 beträgt in vertikaler Richtung 10 mm, die Öffnungen 94, 95 und 96 sind jeweils zwischen benachbarten Si-Wafern 5 positioniert, um die Ausgangsgase über die Si-Wafer 5 zu leiten. Es wird nunmehr auf Fig. 3 Bezug genommen, aus der zu ersehen ist, daß das Düsenrohr 8 ein Haupt-Düsenrohr 81 und ein Seiten-Düsenrohr 82 und einen ähnlichen Aufbau wie das Düsenrohr 9 hat, jedoch nur eine Gaszufuhrspalte hat, in der viele Gasaustrittsöffnungen 83 in vertikaler Richtung ausgebildet sind. Der Abstand L zwischen der Kante des Si-Wafers 5 und den Mittelpunkten des Düsenrohres 81 und 91 beträgt 35 mm. Die Verbindungslinie zwischen dem Mittelpunkt des Si-Wafers 5 und dem Mittelpunkt des Haupt-Düsenrohres 81 schneidet die Linie, welche den Mittelpunkt des Si-Wafers 5 und den Mittelpunkt des Haupt-Düsenrohres 91 verbindet, in einem Winkel von 30º.
Eine Gasaustrittsachse 83a eines Gases, das aus der Gas- Austrittsöffnung 83 ausgeblasen wird (im Nachfolgenden die Linie, die den Mittelpunkt des Haupt-Düsenrohres und den Mittelpunkt einer Gasaustrittsöffnung, die in der Wand des Hauptdüsenrohres ausgebildet ist, verbindet) wird als eine Gasaustrittsachse der zugehörigen Gasaustrittsöffnung bezeichnet; daher ist in diesem Fall diese Gasaustrittsachse 83a der Gasaustrittsöffnung 83 identisch mit der Linie, welche den Mittelpunkt der Hauptdüse 81 und den Mittelpunkt der Gasaustrittsöffnung 83 verbindet, und gegenüber dem Mittelpunkt Si-Wafers 5 nach links verschoben. Der Winkel dieser Gasaustrittsachse 83a, die mit der Verbindungslinie zwischen den beiden Mittelpunkten des Si-Wafers 5 und des Hauptdüsenrohres 81 gebildet ist, ist mit 15º gezeichnet. Eine Gasaustrittsachse 94a der Gasaustrittsöffnung 94 verläuft gerade oberhalb des Mittelpunktes des Si-Wafers 5. Eine Gasaustrittsachse 95a der Gasaustrittsöffnung 95 ist gegenüber dem Mittelpunkt des Si-Wafers 5 nach rechts verschoben. Der Winkel zwischen dieser Gasaustrittsachse 95a und der Verbindungslinie zwischen den beiden Mittelpunkten des Si-Wafers 5 und der Hauptdüse 91 ist bei 15º gezeichnet. Eine Gasaustrittsachse 96a der Gasaustrittsöffnung 96 ist gegenüber dem Mittelpunkt des Si-Wafers 5 nach rechts verschoben. Der Winkel zwischen dieser Gasaustrittsachse 96a und der Verbindungslinie zwischen den beiden Mittelpunkten des Si-Wafers 5 und der Hauptdüse 91 ist bei 30º gezeichnet.
Unter nochmaliger Bezugnahme auf die Fig. 1 und 3 wird ein Gemisch aus Ar, SiH&sub2;Cl&sub2;, HCl und PH&sub3; durch das Düsenrohr 9 zusammen mit H&sub2; durch das Düsenrohr 8 in das innenliegende Reaktionsrohr 7 eingeleitet. Die Strömungsgeschwindigkeiten von Ar, SiH&sub2;Cl&sub2;, HCl und H&sub2; werden jeweils auf 20 l/min, 400 cc/min, 300 cc/mm und 20 l/min gesteuert. 50 ppm PH&sub3; in Ar sind 300-fach mit H&sub2; verdünnt, und das so verdünnte Gas wird mit einer Strömungsgeschwindigkeit von 50 cc/min eingeleitet. Das epitaxiale Aufwachsen wird bei 1000ºC durchgeführt, wobei der Gesamtdruck im Inneren Reaktionsrohr 7 auf 1,3 kPa (10 Torr) gehalten wird. Die Filmdicke der epitaxialen Schicht wird durch ein IR-Interferenzverfahren gemessen, der spezifische Widerstand der epitaxialen Schicht wird durch eine Vierpunkt-Probentechnik gemessen.
Wie aus der Fig. 4a zu ersehen ist, zeigt die gemäß der vorliegenden Ausführungsform erzielte epitaxiale Schicht eine ausgezeichnete Gleichförmigkeit. Das heißt, daß sowohl die Gleichförmigkeit der Wachstumsgeschwindigkeit der epitaxialen Schicht auf einem Wafer als auch die Gleichförmigkeit des spezifischen Widerstandes der epitaxialen Schicht auf dem Wafer innerhalb von ± 5% lagen. Bezugnehmend auf die Fig. 4b und Fig. 4c ist die Gleichförmigkeit der Wachstumsgeschwindigkeit der epitaxialen Schicht, die gemäß der vorliegenden Erfindung gewachsen ist (siehe Kurve 41), besser als die der epitaxialen Schicht, die durch ein Gaszufuhr-Düsenrohr 45 mit Ein-Gas-Austrittsöffnungen 46 aufgewachsen ist, wie sie in der Fig. 4c gezeigt ist. Eine Kurve 42 wurde erhalten, indem die Gasaustrittsachse 46a der Gasaustrittsöffnung 46 so eingestellt war, daß sie direkt oberhalb des Mittelpunktes des Si-Wafers 5 verläuft, und eine Kurve 43 wurde erhalten, indem die Gasaustrittsachse 46a der Gasaustrittsöffnung 46 so eingestellt war, daß sie gegenüber dem Mittelpunkt des Si-Wafers 5 nach rechts verschoben war, wobei der Winkel zwischen dieser Gasaustrittsachse 46a und der Verbindungslinie zwischen den beiden Mittelpunkten des Si-Wafers 5 und des Düsenrohres 45 15º betrug, wobei die Gasaustrittsachse 83a gegenüber dem Mittelpunkt des Si-Wafers 5 nach links verschoben war, der Winkel zwischen der Gasaustrittsachse 83a und der Verbindungslinie zwischen den beiden Mittelpunkten des Si-Wafers 5 und des Düsenrohres 81 15º betrug. Bei dem Prozeß zum Erzielen dieser Kurven 42 und 43 wurde H&sub2; durch das Düsenrohr 81 mit einer Strömungsgeschwindigkeit von 20 l/min zusammen mit Ar eingeleitet, SiH&sub2;Cl&sub2;, HCl und PH&sub3; wurden durch das Düsenrohr 45 mit Strömungsgeschwindigkeiten von 12 l/min, 400 cc/min, 300 cc/min bzw. 50 cc/min eingeleitet.
Wie aus den Figuren 5 und 6 zu ersehen ist, ist die Gleichförmigkeit der Wachstumsgeschwindigkeit der epitaxialen Schicht, die in Übereinstimmung mit der vorliegenden Ausführungsform (siehe Kurve 51) von Wafer zu Wafer erhalten wurde, ausgezeichnet und besser als die der epitaxialen Schicht (siehe Kurve 52), die unter Verwendung des Gaszufuhr-Düsenrohres 61 wie in der Fig. 6 gezeigt, anstatt des Düsenrohres 9 wie in den Fig. 1 und 3 gezeigt, aufgewachsen ist. Das Düsenrohr 61 hat kein Seitendüsenrohr wie das Seitendüsenrohr 92 des Düsenrohres 9, um die Ausgangsgase nur vom unteren Ende des Düsenrohres 61 einzuleiten.
Nun wird auf Fig. 7 Bezug genommen, aus der zu ersehen ist, daß wenn H&sub2; anstatt von Ar als Trägergas verwendet wird, die Gleichförmigkeit des spezifischen Widerstandes der epitaxialen Schicht auf ±150% verschlechtert ist. Da Masse und Viskosität des Wasserstoffs kleiner als von Ar sind, wird PH&sub3; durch H&sub2;-Trägergas nicht ausreichend transportiert. Wenn darüberhinaus H&sub2; als Trägergas verwendet wird, ist die stagnierende Schicht oberhalb des Si-Wafers 5 dünn, so daß sie PH&sub3; am Umfang des Si-Wafers 5 konsumiert. Daher wird der spezifische Widerstand der epitaxialen Schicht am Umfang des Si-Wafers klein und in der Mitte des Si-Wafers groß, was zu einer großen Veränderung des spezifischen Widerstandes der epitaxialen Schicht führt.

(Zweite Ausführungsform)

Bezugnehmend auf Fig. 8 ist der Si-Wafer 5 drehbar installiert, wobei der Drehmittelpunkt mit dem Mittelpunkt O des Si-Wafers 5 übereinstimmt. In der Nähe des Si-Wafers 5 sind zwei Gaszufuhr-Düsenrohre 8 und 9 rechtwinkelig zur Hauptfläche des Si-Wafers 5 angeordnet. Die Gasaustrittsachse 88a der Ausgangsgase, die an der Gasaustrittsöffnung 88, welche in dem Düsenrohr 8 ausgebildet ist, emittiert werden, ist gegenüber dem Mittelpunkt O des Si-Wafers 5 um den Winkel ω geneigt, eine Gasaustrittsachse 98a der Ausgangsgase, die in einer Gasaustrittsöffnung 98, welche in dem Düsenrohr 9 ausgebildet ist, emittiert werden, ist gegenüber dem Mittelpunkt O des Si-Wafers 5 im Winkel θ geneigt.
Die Winkel ωθ sind so bemessen, daß sie nicht 0º sind und der Schnittpunkt O' der zwei Gasaustrittsachsen 88a und 89a nicht mit dem Mittelpunkt O des Si-Wafers 5 übereinstimmt. Die Winkel ωθ müssen gemäß der Größe des Si-Wafers 5 und der Installationspositionen der Düsenrohre 8 und 9 geändert werden. Wenn der Strom der Ausgangsgase, die von den Düsenrohren 8 und 9 zugeführt werden, auf die Nachbarschaft des Mittelpunktes des Si-Wafers 5 konzentriert ist, wird die Filmdicke in der Mitte des Si-Wafers dick, während die Filmdicke am Umfang des Si-Wafers 5 dünn wird. Daher ist der Schnittpunkt O' vorzugsweise oberhalb des schraffierten Bereiches des Si-Wafers 5 positioniert, der innerhalb des Halbkreises des Si-Wafers 5 auf der Düsenrohrseite und außerhalb eines konzentrischen Kreises 85 mit einem Radius τ, der 30% eines Radius R des Si-Wafers 5 ist, liegt.
Der Si-Wafer 5 hat einen Durchmesser von 150 mm, und die Düsenrohre 8 und 9 sind in der CVD-Vorrichtung wie in der Fig. 1 gezeigt installiert. Nochmals auf die Fig. 1 bezogen, ist der Si-Wafer 5 horizontal im Wafer 6 gehalten. Bei einer Umdrehung des Wafer-Halters mit 5 Umdrehungen pro Minute wird die Temperatur auf 1100ºC erhöht. SiH&sub2;Cl&sub2;, H&sub2; und PH&sub3; (verdünnt mit H&sub2;) werden durch das Düsenrohr 8 und 9 mit Strömungsgeschwindigkeiten von 300 cc/min, 25 l/min bzw. 20 cc/min eingeleitet. Unter einem Druck von ca. 1,3 kPa (10 Torr) werden epitaxiale Siliziumschichten vom n-Typ mit einer Dicke von 10 um aufgewachsen.
Die Figuren 9a, 9b und 9c zeigen die Beziehungen zwischen den Positionen auf dem Si-Wafer 5 und der Filmdicke der epitaxialen Schichten, wenn der Schnittpunkt O' der zwei Gasaustrittsachsen 8a und 9a jeweils zwischen der Verbindungslinie zwischen dem Mittelpunkt des Si-Wafers 5 und dem Mittelpunkt des Düsenrohres 8 und der Verbindungslinie zwischen dem Mittelpunkt des Si-Wafers und dem Mittelpunkt des Düsenrohres 9 und auf dem Kreis 85 mit einem Radius r = 0 mm (d.h. direkt oberhalb des Mittelpunktes des Si-Wafers 5), 15 mm und 35 mm, angeordnet sind.
Wenn der Radius r des Kreises 85 0 mm ist, wird am Umfang des Si-Wafers epitaxiales Wachstum kaum beobachtet. Wenn r 15 mm ist, ist die Filmdicke im mittleren Bereich von etwa 60 bis 70 mm Durchmesser gleichmäßig dick, während sie am Umfang dünn ist. Wenn r 35 mm ist, wird die epitaxiale Siliziumschicht auf der gesamten Oberfläche des Si-Substrats 5 mit gleichmäßiger Filmdicke aufgewachsen, wobei die Gleichförmigkeit der Dicke innerhalb von 3% liegt. Darüberhinaus liegt die Gleichförmigkeit des spezifischen Widerstandes der epitaxialen Schicht über die gesamte Oberfläche des Si-Substrats 5 bei r=35 mm innerhalb von 5%. Fig. 10 zeigt die Beziehung zwischen dem Radius r des Kreises 85 und der Veränderung der Filmdicke der epitaxialen Schicht über die gesamte Oberfläche des Si-Substrats 5. Wenn r kleiner als 25 mm ist, erhöht sich die Veränderung der Filmdicke abrupt. Darüberhinaus ist, wenn r kleiner als 22,5 mm ist (was 30% des Radius R des Si-Wafers 5 mit 150 mm im Durchmesser entspricht), die Veränderung der Filmdicke so groß, daß der epitaxiale Film für die Herstellung von integrierten Schaltkreisen praktisch nicht verwendet werden kann. Wenn die epitaxiale Schicht durch Einstellen des Schnittpunktes 0' in dem schraffierten Bereich gemäß Fig. 8 aufgewachsen ist, ist die Gleichförmigkeit der Filmdicke und des spezifischen Widerstandes der epitaxialen Schicht ähnlich wie bei den vorstehend genannten Ergebnissen.

(Dritte Ausführungsform)

Wie in der Fig. 11 gezeigt, ist der Si-Wafer 5 so installiert, daß er um seinen Mittelpunkt O dreht. In der Nähe des Si-Wafers 5 sind drei Gaszufuhr-Düsenrohre 111, 112 und 113 rechtwinkelig zur Hauptfläche des Si-Wafers 5 installiert. Eine Gasaustrittsachse 111a der Ausgangsgase, die an der Gasaustrittsöffnung 114 abgegeben werden, welche in dem Düsenrohr 111 ausgebildet ist, ist gegenüber dem Mittelpunkt O des Si-Wafers 5 im Winkel α geneigt, eine Gasaustrittsachse 112a der Ausgangsgase, die an der Gasaustrittsöffnung 115 abgegeben werden, welche in dem Düsenrohr 112 ausgebildet ist, ist gegenüber dem Mittelpunkt O des Si-Wafers 5 im Winkel β geneigt, eine Gasaustrittsachse 113a der Ausgangsgase, die an einer Gasaustrittsöffnung 116 abgegeben werden, die in dem Düsenrohr 113 ausgebildet ist, ist gegenüber den Mittelpunkten O des Si-Wafers 5 im Winkel γ geneigt.
Die Winkel α, β und γ sind so eingestellt, daß sie nicht 0º sind, und die Schnittpunkte O', O'' und O''' stimmen nicht mit dem Mittelpunkt O des Si-Wafers 5 überein. Die Winkel α, β und γ werden gemäß der Größe des Si-Wafers 5 und der Installationsposition der Düsenrohre 111, 112 und 113 verändert, wobei die Schnittpunkte O', O'' und O''' vorzugsweise oberhalb des schraffierten Bereiches des Si-Wafers 5 positioniert sind, der innerhalb des Halbkreises des Si-Wafers 5 auf der Düsenrohrseite und außerhalb des konzentrischen Kreises 85 liegt und einen Radius r' hat, der wie bei der zweiten Ausführungsform 30% eines Radius R' des Si-Wafers 5 beträgt.
Der Si-Wafer 5 hat einen Durchmesser von 200 mm und die Düsenrohre 111, 112 und 113 sind in der in der Fig. 1 gezeigten CVD-Vorrichtung installiert. Nochmals unter Bezugnahme auf die Fig. 1 ist der Si-Wafer 5 im Wafer-Halter 6 horizontal gehalten. Während der Wafer-Halter mit 8 Umdrehungen pro Minute dreht, wird er auf 1100ºC erhitzt. SiH&sub2;Cl&sub2;, H&sub2; und B&sub2;H&sub6; (verdünnt mit H&sub2;) werden durch die Düsenrohre 111, 112 und 113 jeweils mit Strömungsgeschwindigkeiten von 400 cc/min, 30 l/min und 20 cc/min eingeführt. Unter einem Druck von ca. 1,3 kPa (10 Torr) werden epitaxiale Siliziumschichten vom P-Typ mit 5 um Dicke aufgewachsen. Bei dieser Ausführungsform stimmen die Schnittpunkte O', O'' und O''' miteinander überein und sind zwischen der Verbindungslinie zwischen dem Mittelpunkt des Si-Wafers 5 und dem Mittelpunkt des Düsenrohres 111 und der Verbindungslinie zwischen dem Mittelpunkt des Si-Wafers 5 und dem Mittelpunkt des Düsenrohres 113 und dem Kreis 85 mit einem Radius r' positioniert.
In den Figuren 12a, 12b und 12c sind die Beziehungen zwischen den Positionen auf dem Si-Wafer 5 und der Filmdicke der epitaxialen Schichten für r'= 0 mm, 25 mm und 65 mm gezeigt. Wenn r' 0 mm ist, ist die Filmdicke nur im mittleren Bereich des Si-Wafers 5 dick. Wenn r' 25 mm ist, ist der mittlere Bereich flach, die Filmdicke am Umfang ist jedoch dünn. Wenn r' 60 mm ist, wird eine gleichmäßige Filmdicke erhalten, ihre Gleichförmigkeit liegt innerhalb von ± 3%.
Da die Anzahl der Düsenrohre bei dieser Ausführungsform drei ist, kann auf dem Si-Wafer mit einem großen Durchmesser von über 200 mm eine gute Gleichförmigkeit der Filmdicke erzielt werden.

(Vierte Ausführungsform)

Bezugnehmend auf Fig. 13 zeigt diese ein äußeres Reaktionsrohr 13 und ein inneres Reaktionsrohr 7, die auf einem Sokkel 14 installiert sind. Im inneren Reaktionsrohr 7 ist ein Wafer-Halter 6 zum Halten der Si-Wafer 5 installiert. In der Nähe des Wafer-Halters 6 ist ein Gaszufuhr-Düsenrohr 130 vertikal angeordnet. Die Ausgangsgase werden durch das Düsenrohr 130 über die Si-Wafer 5 eingeleitet und durch Öffnungen 10, die in der Wand des innenliegenden Reaktionsrohres 7 ausgebildet sind, und durch einen Abzug 12, der im äußeren Reaktionsrohr 11 ausgebildet ist, abgesaugt. Die Si-Wafer 5 werden durch eine Heizvorrichtung 13 erhitzt.
Wie aus den Figuren 14a und 14b zu ersehen ist, sind in dem Düsenrohr 130 viele Gasaustrittsöffnungen 131 ausgebildet. Da die Öffnungen 131 in drei Spalten angeordnet sind, werden die Ausgangsgase, die an dem Düsenrohr 130 emittiert werden, in radialer Weise über einen breiten Bereich des Si-Wafers 5 gestreut. Daher kann über den gesamten Si-Wafer 5 mit großem Durchmesser eine gleichmäßige Filmdicke erzielt werden.
Wie aus der Fig. 13 zu ersehen ist, sind 100 Si-Wafer 5 mit einem Durchmesser von 150 mm im Waferhalter 6 eingesetzt, wobei der Abstand zwischen benachbarten Si-Wafern 5 8 mm ist. Der Waferhalter 6 dreht mit 5 Umdrehungen pro Minute, die Temperatur innerhalb des Reaktionsrohres 7 wird auf 1050ºC mittels der Heizvorrichtung 13 erhöht. Durch das Düsenrohr 130 wird in das innenliegende Reaktionsrohr 7 H&sub2;, SiH&sub2;, Cl&sub2; und PH&sub3; eingeleitet. Die Strömungsgeschwindigkeit für H&sub2; ist 20 l/min, für SiH&sub2;Cl&sub2; 200 ml/min und für PH&sub3; 2 ml/min. Unter einem Druck von ca. 700 Pa (5 Torr) werden auf den installierten Wafern 5 epitaxiale Siliziumschichten vom N-Typ aufgewachsen.
Fig. 15 zeigt eine Beziehung zwischen den Positionen auf dem Si-Wafer 5 und der Filmdicke der epitaxialen Schicht gemäß der vorliegenden Ausführungsform (gezeigt durch eine durchgezogene Linie), bei der die epitaxiale Schicht durch das Düsenrohr 130', das gemäß Fig. 16 Gasaustrittsöffnungen 131' in einer Spalte hat, anstatt des Düsenrohres 130 verwendet worden ist (durch eine gestrichelte Linie dargestellt). Im Fall der Verwendung des Düsenrohres 130' gemäß Fig. 16 liegt die Gleichförmigkeit der Filmdicke im mittleren Teil mit 60 mm Durchmesser innerhalb von ± 5 % und über die gesamte Fläche des Si-Wafers 5 im Bereich von ± 40%. Die Gleichmäßigkeit der Filmdicke gemäß der vorliegenden Erfindung ist jedoch merklich verbessert und zeigt eine gute Ebenheit von ±4 % der Filmdicke über die gesamte Oberfläche des Si-Wafers 5. Darüberhinaus ist die Gleichförmigkeit des spezifischen Widerstandes der epitaxialen Schicht ungefähr 3% über die gesamte Fläche des Si-Wafers 5 hinweg.

(Fünfte Ausführungsform)

Wie aus der Fig. 17 zu ersehen ist, hat ein Düsenrohr 170 drei Gaszufuhrebenen 172, 173 und 174, die den Si-Wafern 5 zugewandt sind. In jeder Ebene sind die Gaszufuhröffnungen 171 in einer Spalte ausgebildet. Daher sind die Gasaustrittsachsen 171a in radialer Art und Weise über den Si-Wafer 5 gestreut.
Es werden epitaxiale Siliziumschichten auf den Si-Wafern 5 mit 150 mm Durchmesser mittels des Düsenrohres 170 gemäß Fig. 17, das in der CVD-Vorrichtung gemäß Fig. 13 anstatt des Düsenrohres 130 verwendet wird, unter den gleichen Aufwachsbedingungen wie bei der vierten Ausführungsform aufgewachsen. Die Gleichförmigkeit der Filmdicke auf dem Wafer beträgt ±4%, woraus die gleiche Gleichförmigkeit wie bei der vierten Ausführungsform resultiert.

(Sechste Ausführungsform)

Wie in der Fig. 18 dargestellt, hat ein Düsenrohr 180 ein Gasaustrittsrohr 182, in welchem eine Vielzahl von Gasaustrittsöffnungen 181 ausgebildet sind, und ein Gaseinlaßrohr 183. Das obere Ende des Gaseinlaßrohres 183 ist mit dem mittleren Teil des Gasaustrittsrohres 182 verbunden. Die Ausgangsgase müssen vom unteren Ende des Gaseingangsrohres 183 zugeführt werden. Da die Ausgangsgase in den mittleren Teil des Gasaustrittsrohres 182 geleitet werden, werden ungeachtet der Positionen der Gasaustrittsöffnungen 181 im Gasaustrittsrohr 182 gleichmäßige Strömungsgeschwindigkeiten der an den Gasaustrittsöffnungen 181 emittierten Ausgangsgase erhalten, was zu einer ausgezeichneten Wafer-zu- Wafer-Gleichförmigkeit führt. Unter nochmaliger Bezugnahme auf die Fig. 13 ist das Düsenrohr 180 gemäß Fig. 18 im inneren Reaktionsrohr 7 anstatt des Düsenrohres 130 installiert. Im Waferhalter 6 sind 100 Si-Wafer mit 150 mm Durchmesser mit einem Abstand von 5 mm zwischen den benachbarten Si-Wafern 5 eingesetzt. Der Waferhalter 6 dreht mit 5 Umdrehungen pro Minute, die Temperatur innerhalb der innenliegenden Reaktionskammer 7 wird durch die Heizvorrichtung 13 auf 1050ºC erhöht. Durch das Düsenrohr 180 werden in das innenliegende Reaktionsrohr 7 H&sub2;SiH&sub2;, Cl&sub2; und PH&sub3; mit Strömungsgeschwindigkeiten von jeweils 20 l/min, 200 ml/min und 2 ml/min eingeleitet, um unter einem Druck von ca. 700 Pa (5 Torr) epitaxiale Siliziumschichten vom N-Typ mit 5um Dicke auf zuwachsen.
Fig. 19 zeigt eine Beziehung zwischen den Einstellpositionen der Si-Wafer 5 im Waferhalter 6 und der Filmdicke der aufgewachsenen Epitaxialschicht gemäß der vorliegenden Ausführungsform (durch eine durchgezogene Linie dargestellt) gegenüber denen der Epitaxialschicht, die durch das Düsenrohr 130' gemäß Fig. 16 aufgewachsen ist, wobei die Ausgangsgase nur durch das untere Ende des Düsenrohres 130' eingeleitet worden sind (durch eine gestrichelte Linie dargestellt). Für den Fall der Verwendung des Düsenrohres 130' gemäß Fig. 16 wird für 50 Si-Wafer 5, die in der unteren Seite des Waferhalters 6 eingesetzt waren, eine gute Gleichförmigkeit der Filmdicke von Wafer zu Wafer erhalten, während die Filmdicke graduell sinkt, wenn die Einsetzposition des Si-Wafers 5 näher an die obere Seite kommt, was zu einer Verschlechterung der Gleichförmigkeit von Wafer zu Wafer führt. Die Gleichförmigkeit der Filmdicke von Wafer zu Wafer gemäß der vorliegenden Erfindung ist jedoch merklich verbessert und zeigt eine Gleichförmigkeit von Wafer zu Wafer von 5 % bei der Filmdicke über die gesamten Wafer 5 im Waferhalter 6. Die Gleichförmigkeit von Wafer zu Wafer des spezifischen Widerstandes ist ebenfalls auf die gleiche Art und Weise wie bei der Filmdicke verbessert.
Als nächstes werden durch Einleiten H&sub2;, SiH&sub2;Cl&sub2; und B&sub2;H&sub6; als Ausgangsgase mit Strömungsgeschwindigkeiten von 20 l/min für H&sub2;, 200 ml/min für SiH&sub2;Cl&sub2; und 2 ml/min für B&sub2;H&sub6; epitaxiale Siliziumschichten vom P-Typ aufgewachsen. Die epitaxialen Schichten können auch in diesem Fall mit ausgezeichneter Gleichförmigkeit von Wafer zu Wafer aufgewachsen werden.

(Siebte Ausführungsform)

Wie in der Fig. 20 dargestellt, hat ein Gaszufuhr-Düsenrohr 200 ein Hauptgaszufuhr-Düsenrohr 202, in welchem eine Vielzahl von Gasaustrittsöffnungen 201 in einer Reihe angeordnet sind, ein Seiten-Gaszufuhr-Düsenrohr 203, dessen oberes und unteres Ende jeweils mit den oberen und dem unteren Ende des Haupt-Gaszufuhr-Düsenrohres 202 verbunden sind, und ein Gas-Eingangs-Düsenrohr 204. Das obere Ende des Gaseingangs-Düsenrohres 204 ist an den mittleren Teil des Seiten-Gaszufuhr-Düsenrohres 203 angeschlossen, damit Ausgangsgase vom unteren Ende des Gaseingangsrohres 204 zugeführt werden. Da die Ausgangsgase sowohl dem oberen als auch dem unteren Ende des Hauptgaszufuhr-Düsenrohres 202 über das Seiten-Düsenrohr 203 zugeführt werden, ist die Strömungsgeschwindigkeit des Ausgangsgasgemisches, das an den Gasaustrittsöffnungen 201 emittiert wird, ungeachtet der Positionen der Gasaustrittsöffnung 201 in dem Haupt- Gaszufuhr-Düsenrohr 202 ausgeglichen, was zu einer guten Gleichförmigkeit der aufgewachsenen Epitaxialschichten von Wafer zu Wafer führt.
Unter nochmaliger Bezugnahme auf die Figur 13 wird das Düsenrohr 200 gemäß Fig. 20 anstatt des Düsenrohres 130 im innenliegenden Reaktionsrohr 7 installiert. Im Waferhalter 6 sind 100 Si-Wafer 5 mit 150 mm Durchmesser mit einem Abstand von 8 mm zwischen den einander benachbarten Si-Wafern 5 eingesetzt. Der Waferhalter 6 läuft mit 5 Umdrehungen/min um, die Temperatur innerhalb des innenliegenden Reaktionsrohres 7 wird durch die Heizvorrichtung 13 auf 1050ºC erhöht. Durch das Düsenrohr 200 werden H&sub2;, SiH&sub2;Cl&sub2; und PH&sub3; mit Strömungsgeschwindigkeiten von 20 l/min, 200 ml/min und 2 ml/min eingeleitet, um unter einem Druck von ca. 700 Pa (5 Torr) epitaxiale Siliziumschichten vom N-Typ mit einer Dicke von 5 um auf zuwachsen.
Fig. 21 zeigt den Zusammenhang zwischen den Einstellpositionen der Si-Wafer 5 im Waferhalter 6 und der Filmdicke der epitaxialen Schicht, die gemäß der vorliegenden Ausführungsform aufgewachsen ist (durch eine durchgezogene Linie dargestellt), gegenüber denen der epitaxialen Schicht, die durch das Düsenrohr 130' gemäß Fig. 16, durch welches die Ausgangsphase zugeführt worden sind, aufgewachsen ist (durch eine gestrichelte Linie dargestellt). Für den Fall der Verwendung des Düsenrohres 130' gemäß Fig. 16 wird eine gute Gleichförmigkeit von Wafer zu Wafer der Filmdicke für 50 Si-Wafer 5 erhaltene die im unteren Bereich des Waferhalters 6 eingesetzt waren, die Filmdicke verringert sich jedoch graduell zu den obenliegenden Wafern hin, was zu einer Verschlechterung der Gleichförmigkeit von Wafer zu Wafer führt. Die Wafer-zu-Wafer-Gleichförmigkeit des Filmdikken-Wachstums gemäß der vorliegenden Erfindung ist jedoch bemerkenswert verbessert und zeigt eine Wafer- zu-Wafer-Gleichförmigkeit von 5%. Die Wafer-zu-Wafer- Gleichförmigkeit des spezifischen Widerstandes ist ebenfalls auf die gleiche Art und Weise wie die Filmdicke verbessert.
Als nächstes werden epitaxiale Siliziumfilme vom P-Typ durch Einleiten von H&sub2;, SiH&sub2;Cl&sub2; und B&sub2;H&sub6; als Ausgangsgase mit Strömungsgeschwindigkeiten von 20 l/min, 200 ml/min und 2 ml/min unter den gleichen Aufwachsbedingungen wie im Fall von PH&sub3; mit Ausnahme des Ausgangsgases B&sub2;H&sub6; aufgewachsen. Es können ebenfalls epitaxiale Schichten mit guter Wafer- zu-Wafer-Gleichförmigkeit aufgewachsen werden.

(Achte Ausführungsform)

Wie aus der Fig. 22 zu ersehen ist, ist ein außenliegendes Reaktionsrohr 11 mit einer Abzugsöffnung 12 auf einem Sokkel 14 installiert. Ein innenliegendes Reaktionsrohr 7 mit Öffnungen 10 zum Ausstoßen von Reaktionsgasen ist in dem außenliegenden Reaktionsrohr 11 und auf dem Sockel 14 installiert. In dem innenliegenden Reaktionsrohr 7 ist ein Wafer-Halter 6, der die Si-Wafer 5 in gestapelter Art und Weise hält, drehbar installiert. In der Nähe des Waferhalters 6 sind in vertikaler Richtung Gaszufuhr-Düsenrohre 221 und 222 installiert, wobei die Gaszufuhr-Düsenrohre jeweils die gleiche Anzahl von Öffnungen wie Si-Wafer 5 angeordnet sind, haben. Die Si-Wafer 5 werden durch die Heizvorrichtung 13 erhitzt.
75 Si-Wafer 5 mit einem Durchmesser von 150 mm sind im Waferhalter 6 mit einem Abstand von 8 mm jeweils zwischen benachbarten Si-Wafern eingesetzt. Der Waferhalter 6 dreht mit 10 Umdrehungen/min, H&sub2; wird mit einer Strömungsgeschwindigkeit von 25 l/min durch das Düsenrohr 221 eingeleitet, und Ar wird mit einer Strömungsgeschwindigkeit von 20 l/min durch das Düsenrohr 222 eingeleitet. Der Druck in den Reaktionsrohren 7 und 11 wird auf ca. 700 Pa (5 Torr) gehalten. Unter diesen Bedingungen wird die Temperatur der Si-Wafer auf 1100ºC erhöht. Dann werden epitaxiale Siliziumschichten auf den Si-Wafern 5 durch Einleiten von SiH&sub2;Cl&sub2; und B&sub2;H&sub6; durch das Düsenrohr 222 mit Strömungsgeschwindigkeiten von jeweils 600 ml/min und 0,01 ml/min aufgewachsen, während der Druck in den Reaktionsrohren 7 und 11 auf ca. 700 Pa (5 Torr) gehalten wird.
Auf allen 75 Si-Wafern 5 wurden epitaxiale Filme mit 5 um Filmdicke aufgewachsen. Die Gleichförmigkeit der Filmdicke lag innerhalb ±4% und die Gleichförmigkeit des spezifischen Widerstandes betrug ±6%. Wenn H&sub2; durch das Düsenrohr 222 mit der Strömungsgeschwindigkeit 20 l/min anstatt von Ar als Trägergas eingeleitet wurde, wurde die Gleichförmigkeit der Filmdicke der epitaxialen Filme auf ungefähr ±12% verschlechtert, und die Veränderung des spezifischen Widerstandes der epitaxialen Schicht wurde auf ungefähr 20% erhöht. Um die gleiche Gleichförmigkeit der Filmdicke und des spezifischen Widerstandes wie bei Ar als Trägergas zu erhalten, war eine Strömungsgeschwindigkeit für das Trägergas H&sub2; von mehr als 120 l/min erforderlich.
Als nächstes wurden unter Verwendung der gleichen CVD-Vorrichtung gemäß Fig. 22 epitaxiale Schichten vom N-Typ als ein anderes Beispiel der vorliegenden Erfindung aufgewachsen. 75 Si-Wafer 5 mit einem Durchmesser von 150 mm wurden mit 10 Umdrehungen/min gedreht, H&sub2; wurde mit einer Strömungsgeschwindigkeit von 35 l/min durch das Düsenrohr 221 eingeleitet und Kr wurde als Trägergas von SiHCl&sub3; durch das Düsenrohr 222 mit einer Strömungsgeschwindigkeit von 18 l/min eingeleitet, während der Druck in den Reaktionsrohren 7 und 11 auf ca. 11 kPa (8 Torr) gehalten wurde. Unter diesen Bedingungen wurde die Temperatur der Si-Wafer auf 1150ºC erhöht. Dann wurden durch weiteres Eingleiten von SiHCl&sub3; und PH&sub3; durch das Düsenrohr 222 mit Strömungsgeschwindigkeiten von jeweils 500 ml/min und 0,02 ml/min epitaxiale Siliziumschichten auf den Si-Wafern 5 aufgewachsen, wobei der Druck in den Reaktionsrohren 7 und 11 auf ca. 1,1 kPa (8 Torr) gehalten wurde.
Auf allen 75 Si-Wafern 5 wurden epitaxiale Filme mit 8 um Dicke aufgewachsen. Die Gleichförmigkeit der aufgewachsenen Filmdicke lag innerhalb von ±5 % und die Gleichförmigkeit des spezifischen Widerstandes lag innerhalb ±7%. Wenn H&sub2; anstatt von Ar als Trägergas durch das Düsenrohr 222 mit einer Strömungsgeschwindigkeit von 25 ml/min eingeleitet wurde, wurde die Gleichförmigkeit der Filmdicke der epitaxialen Schichten auf ungefähr 15% verschlechtert, und die Veränderung des spezifischen Widerstandes der epitaxialen Schichten stieg auf ungefähr ±20%. Um die gleiche Gleichförmigkeit der Filmdicke und des spezifischen Widerstandes der epitaxialen Schichten zu erhalten wie im Fall der Verwendung des Trägergases Ar, war eine Strömungsgeschwindigkeit für das Trägergas H&sub2; von über 180 l/min erforderlich.
Da bei diesem Beispiel Kr, das ein größeres Atomgewicht als Ar hat, als Trägergas für SiHCl&sub3; verwendet wurde, das ein größeres Molekulargewicht als SiH&sub2;Cl&sub2; hat, konnte die Menge des Trägergases, die notwendig war, um gleichförmige epitaxiale Schichten zu erhalten, reduziert werden. Zusätzlich ist bei dem ersten Beispiel der vorliegenden Ausführungsform, wenn Kr anstatt von Ar verwendet wird und mit einer Strömungsgeschwindigkeit von 20 l/min eingeleitet wird, die verringerte Strömungsgeschwindigkeit von 12 l/min genug, um gute Gleichförmigkeiten der Filmdicke und des spezifischen Widerstandes zu erhalten.
Durch die Verwendung von Edelgasen wie beispielsweise Ar und Kr, konnten unter Aufrechterhaltung der Gleichförmigkeiten der Filmdicke und des spezifischen Widerstandes die Mengen von H&sub2; merklich reduziert werden. Daher kann die Einrichtung für die Zufuhr von H&sub2; und die Einrichtung zum Behandeln der abgesaugten Gase verkleinert werden, wodurch die Herstellkosten gesenkt werden können.
Die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen repräsentieren die Fälle, bei denen epitaxiale Siliziumschichten auf Si-Wafern aufgewachsen wurden, aber die CVD-Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung kann auch zum Aufwachsen eines Oxidfilms, eines Nitridfilms, eines Polysilizium-Films, eines amorphen Siliziumfilms und anderer anorganischer Filme verwendet werden. Weiterhin kann neben dem Widerstandsheizverfahren auch ein RF-Induktionsheizverfahren und ein Strahlungsheizverfahren auf ähnliche Art und Weise verwendet werden, um die Substrate wie beispielsweise die Si- Wafer zu erhitzen.

Claims

1. Vorrichtung zur chemischen Dampfabscheidung mit:

einer Reaktionskammer (7, 11);

einem Substrathalter (6) in der Reaktionskammer, wobei der Substrathalter einen Stapel von Substraten (5) in vorgegebenen, horizontal angeordneten, vertikal beabstandeten Positionen hält;

einer Dreheinrichtung zum Drehen des Substrathalters (6) um eine Vertikalachse, wobei jedes der Substrate um ein Drehzentrum gedreht wird;

einer Heizeinrichtung (13) zum Heizen der Substrate;

einem ersten Gaszufuhr-Düsenrohr (81), das sich vertikal im Reaktionsrohr (7, 11) erstreckt und einer Anzahl erster Gasabgabeöffnungen aufweist, die entlang einer vertikalen Linie von Öffnungen vertikal beabstandet sind, und einer zweiten Gaszufuhr-Düsenrohr (91), das sich vertikal im Reaktionsrohr (7, 11) erstreckt und eine Anzahl zweiter Gasabgabeöffnungen (94) aufweist, die entlang einer vertikalen Linie von Öffnungen vertikal beabstandet sind, wobei die Richtung der Gasabgabe der ersten und der zweiten Gasabgabeöffnungen (83, 94) im wesentlichen horizontal ist und entlang entsprechender Gasabgabeachsen (83A, 94A) erfolgt, die einander an einem Schnittpunkt über den Substraten schneiden,

dadurch gekennzeichnet, daß der Schnittpunkt zum Drehzentrum der Substrate (5) versetzt ist.

2. Vorrichtung zur chemischen Dampfabscheidung nach Anspruch 1,

wobei der Substrathalter (5) ausgebildet ist zum Halten kreisförmiger Substrate (5) und wobei der Schnittpunkt über einem Teil jedes kreisförmigen Substrates (5) angeordnet ist, der innerhalb des Halbkreises des Substrates auf Seiten der ersten und der zweiten Gaszuführdüse (81, 91) liegt und außerhalb eines Kreises (85), der konzentrisch mit dem kreisförmigen Substrat ist und einen Radius von 30% des Radius des kreisförmigen Substrats aufweist.

3. Vorrichtung zum chemischen Dampfabscheiden nach Anspruch 1 oder 2, wobei das zweite Gaszufuhr-Düsenrohr (91) eine Anzahl von zweiten, dritten und vierten Gasabgabeöffnungen (94, 95, 96) aufweist, die jeweils entlang dreier paralleler vertikaler Linien von Öffnungen vertikal beabstandet sind, wobei die Richtungen der Gasabgabe durch die zweite, dritte und vierte Gasabgabeöffnungen (94, 95, 96) im wesentlichen horizontal und entlang von zweiten, dritten und vierten Gasabgabeachsen (94a, 95a, 96a) erfolgt, die winklig divergieren und sich mit der ersten Gasabgabeachse (83A) an entsprechenden Schnittpunkten über dem Substrat (5) schneiden, die gegen das Drehzentrum der Substrate versetzt sind.

4. Vorrichtung zur chemischen Dampfabscheidung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Vertikalabstände zwischen aneinandergrenzenden der ersten, zweiten, dritten und/oder vierten Gasabgabeöffnungen (83, 94, 95, 96) die gleichen sind wie die Vertikalabstände zwischen den Substraten (5), die durch den Substrathalter (6) gehalten werden.

5. Vorrichtung zum chemischen Dampfabscheiden nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das erste Gaszuführungs-Düsenrohr (81, 202) und/oder das zweite Gaszufuhr-Düsenrohr (91) jeweils ein Zweigrohr (82, 202, 92) aufweist, das sich parallel zu ihm erstreckt, wobei das Ober- und Unterende des ersten und/oder des zweiten Gaszufuhr-Düsenrohres (81, 202,91) mit dem Ober- bzw. Unterende des entsprechenden Zweigrohres (82, 203, 92) verbunden ist und das Zweigrohr mit einem Gaszufuhrrohr (93, 204) an seinem Unterende oder zwischen seinen Enden verbunden ist.