JP2001110726A - Method and device for forming film - Google Patents
Method and device for forming filmInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、基板の表面に薄膜
を形成する成膜方法及び成膜装置に関するものである。The present invention relates to a method and an apparatus for forming a thin film on a surface of a substrate.
【０００２】[0002]
【従来の技術】成膜装置の１つであるエピタキシャル成
長装置は、例えば、複数のガス導入口が側部に並設され
た処理チャンバと、この処理チャンバ内に設けられ、半
導体ウェハ（基板）を水平に支持する回転可能なサセプ
タ（支持部材）と、このサセプタの上方及び下方に放射
状に配置され、半導体ウェハを加熱する複数の加熱ラン
プとを備えている。このようなエピタキシャル成長装置
において、サセプタ上にウェハを載置した後、加熱ラン
プによりウェハを加熱する。そして、サセプタを回転さ
せた状態で、例えば原料ガスに不純物を添加したガスを
各ガス導入口から処理チャンバ内に導入すると、所定温
度に加熱されたウェハの表面に沿って当該ガスが層流状
態で流れ、原料ガスの熱分解反応が起こり、ウェハの表
面に薄膜いわゆるエピタキシャル層が形成される。2. Description of the Related Art An epitaxial growth apparatus, which is one of the film forming apparatuses, is provided with, for example, a processing chamber having a plurality of gas inlets arranged side by side, and a processing chamber provided in the processing chamber, and a semiconductor wafer (substrate). The apparatus includes a rotatable susceptor (support member) that supports horizontally, and a plurality of heating lamps that are arranged radially above and below the susceptor to heat a semiconductor wafer. In such an epitaxial growth apparatus, after placing a wafer on a susceptor, the wafer is heated by a heating lamp. Then, when the susceptor is rotated and, for example, a gas obtained by adding impurities to the source gas is introduced into the processing chamber from each gas inlet, the gas flows in a laminar state along the surface of the wafer heated to a predetermined temperature. And a thermal decomposition reaction of the raw material gas occurs to form a thin film, that is, an epitaxial layer on the surface of the wafer.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術においては、サセプタを回転させると、ウェハの
表面に沿って流れるガスは、サセプタの回転方向に応じ
た方向に寄ってしまい、このガスの流れ方向の変位によ
り、ウェハの裏面等から放出する他のガスがウェハの成
膜プロセスに影響を与えることがある。例えば、不純物
濃度の高いウェハ表面にエピタキシャル層を形成する
際、ウェハ裏面にＣＶＤ保護膜等が無い場合には、ウェ
ハ裏面から拡散した不純物がウェハ表面側に回り込ん
で、原料ガスに不純物を添加したガスに取り込まれ、そ
の結果、ウェハの外周部分に形成されるエピタキシャル
層の不純物濃度がウェハの中央部分に比べて高くなるこ
とがある。この場合には、ウェハの外周部分と中央部分
との間にエピタキシャル層の抵抗値分布の不均一が起き
てしまう。However, in the above-mentioned prior art, when the susceptor is rotated, the gas flowing along the surface of the wafer is deviated in a direction corresponding to the rotation direction of the susceptor. Due to the displacement in the direction, other gases released from the back surface of the wafer or the like may affect the film formation process of the wafer. For example, when forming an epitaxial layer on the wafer surface with a high impurity concentration, if there is no CVD protective film on the back surface of the wafer, the impurities diffused from the back surface of the wafer go around the wafer front side and add impurities to the source gas. As a result, the impurity concentration of the epitaxial layer formed on the outer peripheral portion of the wafer may be higher than that of the central portion of the wafer. In this case, a non-uniform resistance value distribution of the epitaxial layer occurs between the outer peripheral portion and the central portion of the wafer.
【０００４】本発明の目的は、基板の表面に形成される
薄膜の不純物濃度分布の均一性を向上させることによ
り、薄膜の抵抗値分布の均一性を向上させることができ
る成膜方法及び成膜装置を提供することである。An object of the present invention is to provide a film forming method and a film forming method capable of improving the uniformity of the resistance value distribution of a thin film by improving the uniformity of the impurity concentration distribution of the thin film formed on the surface of the substrate. It is to provide a device.
【０００５】[0005]
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明は、処理チャンバと、処理チャンバ内に設け
られ、基板を支持する支持部材と、処理チャンバの側部
に並設された複数のガス導入口とを備えた成膜装置を用
い、原料ガス及び不純物ガスを含む第１のガスを処理チ
ャンバ内に供給し、支持部材に支持された基板の表面に
薄膜を形成する成膜方法であって、複数のガス導入口の
少なくとも１つに、第１のガスとは異なる不純物濃度を
有する第２のガスを供給し、他のガス導入口に第１のガ
スを供給する。In order to achieve the above object, the present invention provides a processing chamber, a supporting member provided in the processing chamber and supporting a substrate, and a side wall of the processing chamber. Using a film forming apparatus having a plurality of gas inlets, a first gas including a source gas and an impurity gas is supplied into a processing chamber, and a thin film is formed on a surface of a substrate supported by a support member. In the method, a second gas having an impurity concentration different from that of the first gas is supplied to at least one of the plurality of gas inlets, and the first gas is supplied to another gas inlet.
【０００６】以上のような本発明においては、例えば、
不純物濃度の高い基板の表面に薄膜を形成する場合に
は、第２のガスとして不純物濃度を下げるための希釈ガ
スを使用し、複数のガス導入口のうちの外側に位置する
ガス導入口に、第２のガスを供給する。この場合には、
基板の裏面から拡散した不純物が基板の表面側に回り込
んで第１のガスに取り込まれても、基板表面の外周部分
での不純物濃度が第２のガスにより低く抑えられるの
で、薄膜の不純物濃度分布の均一性が向上し、これによ
り薄膜の抵抗値分布の均一性が向上する。In the present invention as described above, for example,
In the case of forming a thin film on the surface of a substrate having a high impurity concentration, a diluent gas for lowering the impurity concentration is used as the second gas, and a gas inlet located outside of the plurality of gas inlets is used as a second gas. Supply the second gas. In this case,
Even if the impurity diffused from the back surface of the substrate goes to the front surface side of the substrate and is taken into the first gas, the impurity concentration at the outer peripheral portion of the substrate surface is suppressed by the second gas. The uniformity of the distribution is improved, thereby improving the uniformity of the resistance value distribution of the thin film.
【０００７】また、上記の目的を達成するため、本発明
は、処理チャンバと、処理チャンバ内に設けられ、基板
を支持する回転可能な支持部材と、処理チャンバの側部
に並設された複数のガス導入口とを備えた成膜装置を用
い、基板を支持した支持部材を回転させた状態で、原料
ガス及び不純物ガスを含む第１のガスを処理チャンバ内
に供給し、基板の表面に薄膜を形成する成膜方法であっ
て、複数のガス導入口の少なくとも１つに、第１のガス
とは異なる不純物濃度を有する第２のガスを供給し、他
のガス導入口に前記第１のガスを供給する。この場合に
も、上記と同様に、基板の表面に形成される薄膜の不純
物濃度分布の均一性を向上させることで、薄膜の抵抗値
分布の均一性を向上させることができる。In order to achieve the above object, the present invention provides a processing chamber, a rotatable support member provided in the processing chamber and supporting a substrate, and a plurality of support members arranged side by side on the processing chamber. A first gas containing a source gas and an impurity gas is supplied into a processing chamber while a support member supporting a substrate is rotated by using a film forming apparatus having a gas inlet of A film forming method for forming a thin film, wherein a second gas having an impurity concentration different from that of a first gas is supplied to at least one of a plurality of gas inlets, and the first gas is supplied to another gas inlet. Supply gas. Also in this case, similarly to the above, by improving the uniformity of the impurity concentration distribution of the thin film formed on the surface of the substrate, the uniformity of the resistance value distribution of the thin film can be improved.
【０００８】好ましくは、複数のガス導入口のうち、支
持部材の回転方向に応じたガスの流れが寄る方向とは反
対側に位置するガス導入口に、第２のガスを供給する。
これにより、支持部材の回転によるガスの流れの変位に
かかわらず、第２のガスを効果的に基板の表面の外周部
分に向けて流すことができる。[0008] Preferably, the second gas is supplied to a gas inlet of the plurality of gas inlets which is located on the opposite side to the direction in which the gas flows in accordance with the rotation direction of the support member.
This allows the second gas to flow effectively toward the outer peripheral portion of the surface of the substrate regardless of the displacement of the gas flow due to the rotation of the support member.
【０００９】また、好ましくは、複数のガス導入口にガ
スを供給するときに、各ガス導入口に供給される当該ガ
スの流量を個別に調整する。この場合には、各ガス導入
口に供給されるガスの流量を適宜調整することで、基板
の表面に形成される薄膜の不純物濃度分布及び膜厚分布
の均一性をより向上させることができる。Preferably, when supplying gas to a plurality of gas inlets, the flow rate of the gas supplied to each gas inlet is individually adjusted. In this case, the uniformity of the impurity concentration distribution and the film thickness distribution of the thin film formed on the surface of the substrate can be further improved by appropriately adjusting the flow rate of the gas supplied to each gas inlet.
【００１０】さらに、好ましくは、第２のガスとして希
釈ガスを使用する。この場合には、例えば不純物濃度の
高い基板の表面に薄膜を形成する際、基板の裏面から拡
散した不純物が第１のガスに取り込まれても、その不純
物が混入した第１のガスを効果的に希釈することができ
る。Further, preferably, a diluent gas is used as the second gas. In this case, for example, when a thin film is formed on the surface of a substrate having a high impurity concentration, even if impurities diffused from the back surface of the substrate are taken into the first gas, the first gas containing the impurities is effectively removed. Can be diluted.
【００１１】また、上記の目的を達成するため、本発明
は、処理チャンバと、処理チャンバ内に設けられ、基板
を支持する支持部材と、処理チャンバの側部に並設され
た複数のガス導入口とを備え、原料ガス及び不純物ガス
を含む第１のガスを処理チャンバ内に供給し、支持部材
に支持された基板の表面に薄膜を形成する成膜装置であ
って、複数のガス導入口の少なくとも１つに、第１のガ
スとは異なる不純物濃度を有する第２のガスを供給し、
他のガス導入口に第１のガスを供給するガス供給手段を
備える構成とする。According to another aspect of the present invention, there is provided a processing chamber, a support member provided in the processing chamber to support a substrate, and a plurality of gas inlets provided side by side in the processing chamber. A first gas containing a source gas and an impurity gas is supplied into the processing chamber, and a thin film is formed on the surface of the substrate supported by the support member. Supplying a second gas having an impurity concentration different from the first gas to at least one of the first gas and the second gas.
It is configured to include a gas supply unit that supplies the first gas to another gas inlet.
【００１２】このようにガス供給手段を設けることによ
り、上記成膜方法を実施することができるため、上述し
たように、基板の表面に形成される薄膜の不純物濃度分
布の均一性を向上させることで、薄膜の抵抗値分布の均
一性を向上させることができる。By providing the gas supply means as described above, the film forming method can be carried out. As described above, the uniformity of the impurity concentration distribution of the thin film formed on the surface of the substrate can be improved. Thus, the uniformity of the resistance distribution of the thin film can be improved.
【００１３】さらに、上記の目的を達成するため、本発
明は、処理チャンバと、処理チャンバ内に設けられ、基
板を支持する回転可能な支持部材と、処理チャンバの側
部に並設された複数のガス導入口とを備え、基板を支持
した支持部材を回転させた状態で、原料ガス及び不純物
ガスを含む第１のガスを処理チャンバ内に供給し、基板
の表面に薄膜を形成する成膜装置であって、複数のガス
導入口の少なくとも１つに、第１のガスとは異なる不純
物濃度を有する第２のガスを供給し、他のガス導入口に
第１のガスを供給するガス供給手段を備える構成とす
る。この場合にも、上記と同様に、薄膜の不純物濃度分
布の均一性の向上によって、薄膜の抵抗値分布の均一性
の向上が可能となる。Further, in order to achieve the above object, the present invention provides a processing chamber, a rotatable support member provided in the processing chamber and supporting a substrate, and a plurality of support members provided side by side on the processing chamber. A first gas containing a source gas and an impurity gas is supplied into the processing chamber while the support member supporting the substrate is rotated, and a thin film is formed on the surface of the substrate. An apparatus for supplying a second gas having an impurity concentration different from that of a first gas to at least one of a plurality of gas inlets, and supplying the first gas to another gas inlet. Means. Also in this case, similarly to the above, the uniformity of the impurity concentration distribution of the thin film can be improved, so that the uniformity of the resistance value distribution of the thin film can be improved.
【００１４】好ましくは、ガス供給手段は、複数のガス
導入口のうち、支持部材の回転方向に応じたガスの流れ
が寄る方向とは反対側に位置するガス導入口に、第２の
ガスを供給する。これにより、第２のガスを効果的に基
板の表面の外周部分に向けて流すことができる。[0014] Preferably, the gas supply means supplies the second gas to the gas introduction port of the plurality of gas introduction ports which is located on the side opposite to the direction in which the flow of the gas in accordance with the rotation direction of the support member approaches. Supply. This allows the second gas to flow effectively toward the outer peripheral portion of the surface of the substrate.
【００１５】また、好ましくは、ガス供給手段は、各ガ
ス導入口に供給されるガスの流量を個別に調整する複数
の流量調整手段を有する。これにより、薄膜の不純物濃
度分布及び膜厚分布の均一性をより向上させることが可
能となる。Preferably, the gas supply means has a plurality of flow rate adjusting means for individually adjusting the flow rate of the gas supplied to each gas inlet. Thereby, the uniformity of the impurity concentration distribution and the film thickness distribution of the thin film can be further improved.
【００１６】[0016]
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る成膜方法及び
成膜装置の好適な実施形態について図面を参照して説明
する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments of a film forming method and a film forming apparatus according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
【００１７】図１及び図２は、本実施形態による成膜装
置としてエピタキシャル成長装置を概略的に示した図で
ある。これらの図において、本実施形態のエピタキシャ
ル成長装置１は、基板である半導体ウェハＷを１枚ずつ
処理する枚葉式のエピタキシャル成長装置である。1 and 2 are views schematically showing an epitaxial growth apparatus as a film forming apparatus according to the present embodiment. In these figures, an epitaxial growth apparatus 1 of the present embodiment is a single-wafer type epitaxial growth apparatus that processes semiconductor wafers W serving as substrates one by one.
【００１８】このエピタキシャル成長装置１は、石英ガ
ラスで構成された処理チャンバ２を有しており、この処
理チャンバ２内には、半導体ウェハＷを水平に支持する
サセプタ（支持部材）３が設置されている。サセプタ３
は、炭化シリコンで被覆されたグラファイト材料からな
る円盤状の支持台であり、処理チャンバ２の下部に垂直
に延設された石英ガラス製の支持シャフト４により、裏
面側から３点で水平に支持されている。支持シャフト４
は、図示しない駆動モータにより回転駆動され、これに
よりサセプタ３が一定の回転速度で回転できるようにな
っている。処理チャンバ２の上方及び下方には、半導体
ウェハＷを加熱する複数の加熱ランプ５がそれぞれ放射
状に配置されている。The epitaxial growth apparatus 1 has a processing chamber 2 made of quartz glass, in which a susceptor (supporting member) 3 for horizontally supporting a semiconductor wafer W is installed. I have. Susceptor 3
Is a disk-shaped support made of a graphite material coated with silicon carbide, and is horizontally supported at three points from the back side by a quartz glass support shaft 4 vertically extending below the processing chamber 2. Have been. Support shaft 4
Is driven to rotate by a drive motor (not shown), so that the susceptor 3 can rotate at a constant rotation speed. Above and below the processing chamber 2, a plurality of heating lamps 5 for heating the semiconductor wafer W are radially arranged.
【００１９】処理チャンバ２の側部の一部を形成するラ
イナー部６には、互いに略平行に所定間隔をもって配置
された複数の仕切板７により形成され、成膜処理に使用
するガスを処理チャンバ２内に導入するための複数（こ
こでは３つ）のガス導入口８ａ〜８ｃが設けられてい
る。また、ライナー部６におけるガス導入口８ａ〜８ｃ
に対向する位置には、処理チャンバ２内のガスを排出す
るためのガス排気口９が設けられている。ガス導入口８
ａ〜８ｃ及びガス排気口９は、サセプタ３の上面とほぼ
同じ高さ位置に設けられており、ガス導入口８ａ〜８ｃ
から導入されたガスがサセプタ３上に支持されたウェハ
Ｗの表面に沿って層流状態で流れるようになっている。A liner section 6 which forms a part of the side of the processing chamber 2 is formed by a plurality of partitioning plates 7 which are arranged substantially in parallel with each other at a predetermined interval. A plurality (three in this case) of gas introduction ports 8a to 8c for introduction into the inside 2 are provided. Further, the gas inlets 8a to 8c in the liner section 6
A gas exhaust port 9 for exhausting the gas in the processing chamber 2 is provided at a position opposed to. Gas inlet 8
a to 8c and the gas exhaust port 9 are provided at substantially the same height as the upper surface of the susceptor 3, and the gas introduction ports 8a to 8c
Is introduced in a laminar flow state along the surface of the wafer W supported on the susceptor 3.
【００２０】また、本実施形態のエピタキシャル成長装
置１は、原料ガスと不純物ガスと希釈ガスとを混合した
実際の成膜に係るガス（第１のガス）をガス導入口８
ｂ，８ｃに供給する第１ガス供給系１０と、希釈ガスの
み（第２のガス）をガス導入口８ａに供給する第２ガス
供給系１１とを有している。ここで、原料ガスとしては
ＳｉＨＣｌ3ガスやＳｉＨ2Ｃｌ2ガス等が使用され、不
純物ガスとしてはＰＨ3ガスやＢ2Ｈ6ガス等が使用さ
れ、希釈ガスとしてはＨ2ガスやＡｒガス等が使用され
る。また、第１ガス供給系１０は、ガス導入口８ｂ，８
ｃに供給される第１のガスの流量を個別に調整する質量
流量コントローラ（ＭＦＣ）１２ｂ，１２ｃを有し、第
２ガス供給系１１は、ガス導入口８ａに供給される第２
のガスの流量を調整するＭＦＣ１２ａを有している。In addition, the epitaxial growth apparatus 1 of the present embodiment uses a gas (first gas) for mixing an actual film formed by mixing a source gas, an impurity gas, and a diluent gas with a gas inlet 8.
It has a first gas supply system 10 for supplying b and 8c, and a second gas supply system 11 for supplying only dilution gas (second gas) to the gas inlet 8a. Here, SiHCl 3 gas, SiH 2 Cl 2 gas or the like is used as a source gas, PH 3 gas or B 2 H 6 gas or the like is used as an impurity gas, and H 2 gas or Ar gas or the like is used as a diluting gas. Is used. In addition, the first gas supply system 10 includes gas inlets 8b, 8
c has mass flow controllers (MFCs) 12b and 12c for individually adjusting the flow rate of the first gas supplied to the gas supply port c, and the second gas supply system 11 supplies the second gas supplied to the gas inlet 8a.
MFC 12a for adjusting the flow rate of the gas.
【００２１】なお、ここでは、ガス導入口８ａに供給さ
れる第２のガスとして純粋な希釈ガスを使用したが、第
２のガスとしては、原料ガスと希釈ガスを含んだガス等
であってもよく、要は第１のガスよりも不純物濃度が低
いガスであればよい。また、第２のガスをガス導入口８
ａのみに供給しているが、ガス導入口の数によっては、
２つ以上のガス導入口に第２のガスを供給してもよい。Although a pure diluent gas is used here as the second gas supplied to the gas inlet 8a, the second gas may be a gas containing a source gas and a diluent gas. In short, any gas may be used as long as the gas has a lower impurity concentration than the first gas. Further, the second gas is supplied to the gas inlet 8.
a, but depending on the number of gas inlets,
The second gas may be supplied to two or more gas inlets.
【００２２】次に、以上のように構成したエピタキシャ
ル成長装置１を用いた成膜方法について説明する。Next, a film forming method using the epitaxial growth apparatus 1 configured as described above will be described.
【００２３】まず、サセプタ３の上面にウェハＷを載置
すると共に、加熱ランプ５を点灯してウェハＷを所定の
処理温度まで加熱する。そして、サセプタ３を反時計回
り（図２の矢印Ｒ方向）に回転させた状態で、原料ガス
と不純物ガスと希釈ガスとの混合ガスをガス導入口８
ｂ，８ｃから処理チャンバ２内に導入すると共に、原料
ガス及び不純物ガスを含まない純粋な希釈ガスをガス導
入口８ａから処理チャンバ２内に導入する。このとき、
ガス導入口８ａ〜８ｃに供給されるガスの流量が、ＭＦ
Ｃ１５ａ〜１５ｃにより適宜調整される。これにより、
原料ガスがウェハＷの表面に沿って層流状態で流れ、ウ
ェハＷ上にシリコンの単結晶がエピタキシャル成長して
薄膜つまりエピタキシャル層が形成される。また、原料
ガスと共に不純物ガスがウェハＷの表面に沿って流れる
ため、エピタキシャル層には不純物がドープされた状態
となる。First, the wafer W is placed on the upper surface of the susceptor 3, and the heating lamp 5 is turned on to heat the wafer W to a predetermined processing temperature. Then, with the susceptor 3 rotated counterclockwise (in the direction of the arrow R in FIG. 2), the mixed gas of the source gas, the impurity gas, and the diluent gas is supplied to the gas inlet 8.
b, 8c and into the processing chamber 2 and a pure diluent gas containing no source gas and no impurity gas is introduced into the processing chamber 2 from the gas inlet 8a. At this time,
The flow rate of the gas supplied to the gas inlets 8a to 8c is MF
It is appropriately adjusted by C15a to 15c. This allows
The source gas flows in a laminar flow state along the surface of the wafer W, and a single crystal of silicon grows epitaxially on the wafer W to form a thin film, that is, an epitaxial layer. Further, the impurity gas flows along the surface of the wafer W together with the source gas, so that the epitaxial layer is doped with the impurity.
【００２４】このような成膜処理において、サセプタ３
が反時計回りに回転している状態で、処理チャンバ２内
に導入されたガスがウェハＷの表面に沿って流れるとき
には、図３に示すように、サセプタ３に生じる遠心力に
より、ガスが流れ方向に対して左側から右側に寄った状
態となる。ここで、ウェハＷとして、Ｐ型不純物の濃度
が比較的高い基板つまりＰ+タイプ基板であって、裏面
にＣＶＤ保護膜等が形成されていないものを使用する場
合には、図４に示すように、ウェハＷを加熱することに
よりウェハＷの裏面から不純物が拡散し、その一部がウ
ェハＷの表面側に回り込んでしまう。これは、サセプタ
３の回転速度が高くなるほど、顕著に表れる。In such a film forming process, the susceptor 3
When the gas introduced into the processing chamber 2 flows along the surface of the wafer W in a state where is rotated counterclockwise, the gas flows due to the centrifugal force generated in the susceptor 3 as shown in FIG. The state is shifted from left to right with respect to the direction. Here, when a wafer having a relatively high concentration of P-type impurities, that is, a P + type substrate having no CVD protection film or the like formed on the back surface is used as the wafer W, as shown in FIG. When the wafer W is heated, impurities are diffused from the back surface of the wafer W, and a part of the impurities goes around to the front surface side of the wafer W. This becomes remarkable as the rotation speed of the susceptor 3 increases.
【００２５】このとき、ガス導入口８ａ〜８ｃの全てに
原料ガスと不純物ガスと希釈ガスとの混合ガスを供給し
た場合には、不純物ガスによりウェハＷの表面のエピタ
キシャル層に不純物がドープされることに加えて、ウェ
ハＷの裏面から拡散した不純物がウェハＷの外周部分に
おけるエピタキシャル層に取り込まれる。このため、ウ
ェハＷの外周部分に形成されるエピタキシャル層の不純
物濃度がウェハＷの中央部分に形成されるエピタキシャ
ル層の不純物濃度に比べて高くなり、その結果、図５の
点線Ｐで示すように、ウェハＷのエッジ部分とその内側
部分との間にエピタキシャル層の抵抗値分布の不均一が
生じる。At this time, when the mixed gas of the source gas, the impurity gas, and the diluent gas is supplied to all of the gas introduction ports 8a to 8c, the impurity gas causes the impurity to be doped into the epitaxial layer on the surface of the wafer W. In addition, impurities diffused from the back surface of the wafer W are taken into the epitaxial layer in the outer peripheral portion of the wafer W. For this reason, the impurity concentration of the epitaxial layer formed on the outer peripheral portion of the wafer W becomes higher than the impurity concentration of the epitaxial layer formed on the central portion of the wafer W. As a result, as shown by the dotted line P in FIG. In addition, a nonuniform resistance value distribution of the epitaxial layer occurs between the edge portion of the wafer W and the inner portion thereof.
【００２６】これに対し本実施形態では、ガスの流れ方
向に対して最も左側に位置するガス導入口８ａには、不
純物濃度を下げるための希釈ガスのみを供給し、原料ガ
スと不純物ガスを含むガスを供給しないようにしたの
で、ウェハＷの裏面から拡散した不純物がウェハＷの表
面の外周部分に達して、原料ガスと不純物ガスを含むガ
スに混入しても、希釈ガスにより効果的に希釈される。
これにより、ウェハＷ表面に形成されるエピタキシャル
層の不純物濃度分布の均一性が良好になり、結果とし
て、図５の実線Ｑで示すように、ウェハＷのエッジ部分
とその内側部分との間に生じるエピタキシャル層の抵抗
値分布が改善される。On the other hand, in the present embodiment, only the diluent gas for lowering the impurity concentration is supplied to the gas inlet 8a located on the leftmost side with respect to the gas flow direction, and contains the source gas and the impurity gas. Since the gas is not supplied, even if the impurities diffused from the back surface of the wafer W reach the outer peripheral portion of the front surface of the wafer W and are mixed into the gas containing the source gas and the impurity gas, the gas is effectively diluted by the diluting gas. Is done.
Thereby, the uniformity of the impurity concentration distribution of the epitaxial layer formed on the surface of the wafer W is improved, and as a result, as shown by the solid line Q in FIG. The resulting distribution of the resistance of the epitaxial layer is improved.
【００２７】なお、ガス導入口８ａには原料ガスを供給
しないが、ウェハＷは回転しているため、ウェハＷの外
周部分にはガス導入口８ｂ，８ｃからの原料ガスが十分
に流れ、ウェハＷの外周部分におけるエピタキシャル層
の形成を損なうことは無い。これにより、ウェハＷの表
面に形成されるエピタキシャル層の膜厚分布の均一性は
十分に確保される。Although the source gas is not supplied to the gas inlet 8a, since the wafer W is rotating, the source gas from the gas inlets 8b and 8c sufficiently flows to the outer peripheral portion of the wafer W, The formation of the epitaxial layer in the outer peripheral portion of W is not impaired. Thereby, uniformity of the film thickness distribution of the epitaxial layer formed on the surface of the wafer W is sufficiently ensured.
【００２８】このように本実施形態にあっては、ウェハ
Ｗの表面に形成されるエピタキシャル層の不純物濃度分
布の均一性が改善されるため、エピタキシャル層の膜厚
分布の均一性を確保しつつ、エピタキシャル層の抵抗値
分布の均一性が向上する。これにより、優れた性能をも
った半導体デバイスを得ることができる。As described above, in the present embodiment, since the uniformity of the impurity concentration distribution of the epitaxial layer formed on the surface of the wafer W is improved, the uniformity of the film thickness distribution of the epitaxial layer is ensured. In addition, the uniformity of the resistance value distribution of the epitaxial layer is improved. Thereby, a semiconductor device having excellent performance can be obtained.
【００２９】以上、本発明の好適な実施形態について説
明してきたが、本発明は、上記実施形態に限定されない
ことは言うまでもない。例えば、上記実施形態は、ウェ
ハＷとして、不純物の濃度が比較的高く、裏面にＣＶＤ
保護膜等が形成されていない基板を使用した場合につい
てであるが、特にそのような場合には限定されない。例
えば、ウェハＷの裏面側にパージガスを流すこと等によ
って、ウェハＷの表面に形成されるエピタキシャル層の
外周部分の不純物濃度が低くなる傾向にあるような場合
には、ガス導入口８ａに供給される第２のガスとして
は、上記のような希釈ガスの代わりに、原料ガスを含ま
ない不純物ガス（希釈された不純物ガスを含む）を使用
し、ウェハＷの外周部分におけるエピタキシャル層の不
純物濃度を高くする。Although the preferred embodiments of the present invention have been described above, it goes without saying that the present invention is not limited to the above embodiments. For example, in the above embodiment, the wafer W has a relatively high impurity concentration,
This is a case where a substrate on which a protective film or the like is not formed is used, but the present invention is not particularly limited to such a case. For example, in a case where the impurity concentration in the outer peripheral portion of the epitaxial layer formed on the front surface of the wafer W tends to be low by flowing a purge gas on the back surface side of the wafer W, the gas is supplied to the gas inlet 8a. As the second gas, an impurity gas not containing a source gas (including a diluted impurity gas) is used instead of the above-described dilution gas, and the impurity concentration of the epitaxial layer in the outer peripheral portion of the wafer W is adjusted. Make it higher.
【００３０】また、上記実施形態では、ガスの流れ方向
に対して最も左側に位置するガス導入口８ａに第２のガ
ス（上記実施形態では希釈ガス）を供給するようにした
が、サセプタ３の回転方向が時計回りの場合には、ガス
は流れ方向に対して右側から左側に寄るようになるた
め、ガスの流れ方向に対して最も右側に位置するガス導
入口８ｃに第２のガスを供給する。In the above embodiment, the second gas (the diluent gas in the above embodiment) is supplied to the gas inlet 8a located on the leftmost side with respect to the gas flow direction. When the rotation direction is clockwise, the gas is shifted from the right side to the left side with respect to the flow direction, so the second gas is supplied to the gas inlet 8c located at the rightmost side with respect to the gas flow direction. I do.
【００３１】さらに、上記実施形態は、エピタキシャル
成長装置についてであるが、本発明は、エピタキシャル
成長装置以外の成膜装置にも適用でき、特に、回転可能
な基板支持部材を有する成膜装置に有効である。Furthermore, although the above embodiment is directed to an epitaxial growth apparatus, the present invention can be applied to a film formation apparatus other than the epitaxial growth apparatus, and is particularly effective for a film formation apparatus having a rotatable substrate support member. .
【００３２】[0032]
【発明の効果】本発明によれば、基板の表面に形成され
る薄膜の不純物濃度分布の均一性が向上するので、薄膜
の抵抗値分布の均一性が向上する。これにより、高品質
の半導体デバイスを得ることが可能となる。According to the present invention, since the uniformity of the impurity concentration distribution of the thin film formed on the surface of the substrate is improved, the uniformity of the resistance value distribution of the thin film is improved. As a result, a high-quality semiconductor device can be obtained.
【図１】本発明に係る成膜装置を概略的に示す図であ
る。FIG. 1 is a view schematically showing a film forming apparatus according to the present invention.
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線断面を含む成膜装置の概略
図である。FIG. 2 is a schematic diagram of a film forming apparatus including a cross section taken along line II-II of FIG.
【図３】図１に示すサセプタの回転方向とウェハ表面上
でのガスの流れとの関係を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a relationship between a rotation direction of a susceptor shown in FIG. 1 and a flow of gas on a wafer surface.
【図４】図３の状態においてウェハ表面上でのガスの流
れとウェハ裏面から拡散するガスの流れとの関係を示す
図である。FIG. 4 is a diagram showing a relationship between a gas flow on the wafer front surface and a gas flow diffusing from the wafer back surface in the state of FIG. 3;
【図５】本発明に係る成膜方法と従来の成膜方法におい
て、ウェハ表面に形成された薄膜の抵抗値分布の違いの
一例を示す図である。FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a difference in resistance value distribution of a thin film formed on a wafer surface between a film forming method according to the present invention and a conventional film forming method.
１…エピタキシャル成長装置（成膜装置）、２…処理チ
ャンバ、３…サセプタ（支持部材）、８ａ〜８ｃ…ガス
導入口、１０…第１ガス供給系（ガス供給手段）、１１
…第２ガス供給系（ガス供給手段）、１２ａ〜１２ｃ…
質量流量コントローラ、Ｗ…半導体ウェハ（基板）。DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Epitaxial growth apparatus (film-forming apparatus), 2 ... Processing chamber, 3 ... Susceptor (support member), 8a-8c ... Gas inlet, 10 ... First gas supply system (gas supply means), 11
... Second gas supply system (gas supply means), 12a to 12c ...
Mass flow controller, W: semiconductor wafer (substrate).
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 有馬 靖二 千葉県成田市新泉14−３野毛平工業団地内 アプライド マテリアルズ ジャパン 株式会社内 Ｆターム(参考） 5F045 AA01 AB02 AC05 AC16 AC19 AF02 BB04 BB06 DP04 EE13 EE15 EF08 EM10 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuing on the front page (72) Inventor Yasuji Arima 14-3 Shinizumi, Narita-shi, Chiba Pref. F-term (reference) 5F045 AA01 AB02 AC05 AC16 AC19 AF02 BB04 BB06 DP04 EE13 EE15 EF08 EM10
Claims (9)
設けられ、基板を支持する支持部材と、前記処理チャン
バの側部に並設された複数のガス導入口とを備えた成膜
装置を用い、原料ガス及び不純物ガスを含む第１のガス
を前記処理チャンバ内に供給し、前記支持部材に支持さ
れた前記基板の表面に薄膜を形成する成膜方法であっ
て、 前記複数のガス導入口の少なくとも１つに、前記第１の
ガスとは異なる不純物濃度を有する第２のガスを供給
し、他のガス導入口に前記第１のガスを供給する成膜方
法。1. A film forming apparatus comprising: a processing chamber; a support member provided in the processing chamber to support a substrate; and a plurality of gas inlets arranged side by side on the processing chamber. A method of supplying a first gas including a source gas and an impurity gas into the processing chamber to form a thin film on a surface of the substrate supported by the support member, wherein the plurality of gas introduction ports are provided. A second gas having an impurity concentration different from that of the first gas is supplied to at least one of the first gas, and the first gas is supplied to another gas inlet.
設けられ、基板を支持する回転可能な支持部材と、前記
処理チャンバの側部に並設された複数のガス導入口とを
備えた成膜装置を用い、前記基板を支持した前記支持部
材を回転させた状態で、原料ガス及び不純物ガスを含む
第１のガスを前記処理チャンバ内に供給し、前記基板の
表面に薄膜を形成する成膜方法であって、 前記複数のガス導入口の少なくとも１つに、前記第１の
ガスとは異なる不純物濃度を有する第２のガスを供給
し、他のガス導入口に前記第１のガスを供給する成膜方
法。2. A film forming system comprising: a processing chamber; a rotatable support member provided in the processing chamber to support a substrate; and a plurality of gas inlets arranged side by side on the processing chamber. A first gas containing a source gas and an impurity gas is supplied into the processing chamber while rotating the support member that supports the substrate using an apparatus, and a film is formed to form a thin film on the surface of the substrate. A method comprising: supplying a second gas having an impurity concentration different from that of the first gas to at least one of the plurality of gas inlets; and supplying the first gas to another gas inlet. Film forming method.
部材の回転方向に応じたガスの流れが寄る方向とは反対
側に位置するガス導入口に、前記第２のガスを供給する
請求項２記載の成膜方法。3. The method of claim 2, wherein the second gas is supplied to a gas introduction port of the plurality of gas introduction ports that is located on a side opposite to a direction in which a gas flow in accordance with a rotation direction of the support member approaches. Item 3. The film forming method according to Item 2.
するときに、前記各ガス導入口に供給される当該ガスの
流量を個別に調整する請求項１〜３のいずれか一項記載
の成膜方法。4. The method according to claim 1, wherein when supplying the gas to the plurality of gas inlets, a flow rate of the gas supplied to each of the gas inlets is individually adjusted. Film formation method.
る請求項１〜４のいずれか一項記載の成膜方法。5. The film forming method according to claim 1, wherein a diluent gas is used as the second gas.
設けられ、基板を支持する支持部材と、前記処理チャン
バの側部に並設された複数のガス導入口とを備え、原料
ガス及び不純物ガスを含む第１のガスを前記処理チャン
バ内に供給し、前記支持部材に支持された前記基板の表
面に薄膜を形成する成膜装置であって、 前記複数のガス導入口の少なくとも１つに、前記第１の
ガスとは異なる不純物濃度を有する第２のガスを供給
し、他のガス導入口に前記第１のガスを供給するガス供
給手段を備える成膜装置。6. A source gas and an impurity gas, comprising: a processing chamber; a support member provided in the processing chamber to support a substrate; and a plurality of gas inlets arranged side by side on the processing chamber. A film forming apparatus that supplies a first gas containing: into the processing chamber and forms a thin film on the surface of the substrate supported by the support member, wherein at least one of the plurality of gas introduction ports includes: A film forming apparatus comprising: a gas supply unit that supplies a second gas having an impurity concentration different from that of the first gas and supplies the first gas to another gas inlet.
設けられ、基板を支持する回転可能な支持部材と、前記
処理チャンバの側部に並設された複数のガス導入口とを
備え、前記基板を支持した前記支持部材を回転させた状
態で、原料ガス及び不純物ガスを含む第１のガスを前記
処理チャンバ内に供給し、前記基板の表面に薄膜を形成
する成膜装置であって、 前記複数のガス導入口の少なくとも１つに、前記第１の
ガスとは異なる不純物濃度を有する第２のガスを供給
し、他のガス導入口に前記第１のガスを供給するガス供
給手段を備える成膜装置。7. A substrate, comprising: a processing chamber; a rotatable support member provided in the processing chamber for supporting a substrate; and a plurality of gas inlets arranged side by side on the processing chamber. A first gas containing a source gas and an impurity gas is supplied into the processing chamber in a state where the support member supporting the substrate is rotated, and a film forming apparatus for forming a thin film on a surface of the substrate, A gas supply unit that supplies a second gas having an impurity concentration different from that of the first gas to at least one of the plurality of gas inlets, and supplies the first gas to another gas inlet; Film forming equipment.
入口のうち、前記支持部材の回転方向に応じたガスの流
れが寄る方向とは反対側に位置するガス導入口に、前記
第２のガスを供給する請求項７記載の成膜装置。8. The gas supply means includes: a gas introduction port located on a side opposite to a direction in which a gas flow according to a rotation direction of the support member approaches, among the plurality of gas introduction ports; The film forming apparatus according to claim 7, wherein the gas is supplied.
に供給される前記ガスの流量を個別に調整する複数の流
量調整手段を有する請求項６〜８のいずれか一項記載の
成膜装置。9. The film forming apparatus according to claim 6, wherein said gas supply means has a plurality of flow rate adjusting means for individually adjusting a flow rate of said gas supplied to each of said gas inlets. apparatus.
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|---|---|---|---|---|
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-
1999
- 1999-09-30 JP JP27959999A patent/JP4443689B2/en not_active Expired - Fee Related
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| CN115287630B (en) * | 2022-08-04 | 2024-03-26 | 长鑫存储技术有限公司 | Semiconductor device preparation device and preparation method |
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