JP3231312B2 - 気相成長装置 - Google Patents

気相成長装置

Info

Publication number
JP3231312B2
JP3231312B2 JP15469490A JP15469490A JP3231312B2 JP 3231312 B2 JP3231312 B2 JP 3231312B2 JP 15469490 A JP15469490 A JP 15469490A JP 15469490 A JP15469490 A JP 15469490A JP 3231312 B2 JP3231312 B2 JP 3231312B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
gas
nozzle tube
wafer
nozzle
tube
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
JP15469490A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH0445522A (ja
Inventor
清一 獅子口
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.)
NEC Corp
Original Assignee
NEC 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 NEC Corp filed Critical NEC Corp
Priority to JP15469490A priority Critical patent/JP3231312B2/ja
Publication of JPH0445522A publication Critical patent/JPH0445522A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP3231312B2 publication Critical patent/JP3231312B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は気相成長装置に関し、特にin situでP型あ
るいはN型の不純物をドーピングして薄膜を形成する気
相成長装置に関するものである。
〔従来の技術〕
気相成長装置は種々の成膜に使われるが、以下シリコ
ンエピタキシャル成長について説明する。エピタキシャ
ル成長技術は、半導体製造プロセスにおいてはすでに重
要な技術分野となっており、特にバイポーラ系のデバイ
スではデバイス製造上必須のプロセスになっている。さ
らに近年、超高集積度、超高速デバイスの要求から少消
費電力で、しかも高速のBi−CMOS構造のSRAM、あるいは
超高集積化にともなうラッチアップ対策からエピ構造を
用いたDRAM等の開発が精力的に行なわれているが、これ
らのデバイスはいずれもエピタキシャル成長プロセスを
必要としている。又、デバイスチップ当りの製造プロセ
スコスト低減のため、シリコンウェーハの大口径化や製
造装置に関しては1バッチ当りの処理枚数の向上による
高スループット化が進められている。エピタキシャル成
長装置においても、従来のバレル型、パンケーキ型と呼
ばれる装置では、すでにスループットの点で現状の要求
を満たすことは困難となっており、最近になって種々の
新しい方式の装置が試作されるようになって来た。例え
ば、縦型反応管を用いたホットウォール方式で、大口径
6インチウェーハを大量に処理できる装置が提案されて
いる(特開昭63−0086424号)。
第4図はこの装置の概略を示したものである。第4図
に示す装置は、ウェーハホールダ4にウェーハ5を水平
に積み重ねるように保持し、減圧下で抵抗加熱炉9によ
り900℃〜1200℃程度に加熱してそのウェーハ5表面に
ジクロロシラン(SiH2Cl2)等のシラン系のガス、水素
(H2)及びドーピングガスを導入してエピタキシャル成
長させるものとなっていた。
反応容器は架台1に支持された内外管2,3の二重構造
で、外管2で真空を保持し、回転するウェーハ5にノズ
ル管6を用いて反応ガスを供給する。反応ガスは内管3
の円筒面内に設けられた多数のガス排出孔7を通して排
気口8より排出される。従来装置では、PH3、B2H6、AsH
3等のドーピングガスと成長に係わるSiH2Cl2等の反応ガ
スを同一ノズル管から放出するか、あるいはドーピング
ガスと成長に係わる反応ガスを異なるノズル管から放出
しているが、後者の装置においてもドーピングガスの流
線および膜成長に係わる反応ガスの法線とウェーハ表面
とは平行な関係にあった。
〔発明が解決しようとする課題〕
気相成長法でウェーハ面上に均一な膜成長を行うため
には、反応ガスの熱分解により生じた種々の反応種を全
被成長領域に対し均一に供給する必要がある。SiH2Cl2
−H2−PH3系のN型シリコンエピタキシャル成長を例に
挙げて説明すれば、SiH2Cl2の熱分解により生じた膜成
長に係わるSiCl2およびPH3の熱分解により生成したドー
ピングに係わるPHi(i=1,2,3)などの反応ガス種を全
ウェーハ被成長領域に均一供給する必要がある。前述し
た単一ノズル管を使用した従来装置では、第5図
(A),(B)に示すように均一成長のため、ノズル管
6から噴出されるガスの流速とガス流線10の方向につい
て最適化を行っているが、SiH2Cl2およびPH3の熱分解温
度、あるいはそれらの熱分解種とSi基板との化学反応速
度に差があることから、膜厚と抵抗率を同時に均一とす
る成長条件を見いだすことは困難となっている。
一方、複数ノズル管を用いた成長装置は第6図
(A),(B),(C),(D)に示すように、SiH2Cl
2を供給して膜成長を行うためのノズル管6bと、PH3を供
給して抵抗率制御を行うためのノズル管6aとを別に設け
ることにより、膜成長と抵抗率について独立に最適条件
を得ようとしたものである。しかし、この装置の場合で
も、各ノズル管6a,6bのガス噴出孔6c,6dはウェーハ面に
対し同一高さ位置に開口してあるため、ガス噴出孔6c,6
dから噴出された反応ガス特にキャリアガス同士がウェ
ーハ面内で相互干渉するために、膜厚分布と抵抗率分布
とを完全に独立させて制御することはできない。即ち、
一方のノズル管から噴出されたガス流のウェーハ面内で
のフローパターンが、他方のノズル管からのガス流に大
きく影響されることになる。以上述べたように、従来装
置では、大口径ウェーハに対して良好な膜厚均一性と低
効率均一性を同時に満足する成長条件を見いだすことは
困難となっている。
本発明の目的は、ガス同士のウェーハ面内での相互干
渉を阻止することにより、従来の問題点を解消した気相
成長装置を提供することにある。
〔課題を解決するための手段〕
前記目的を達成するため、本発明に係る気相成長装置
は、複数のウェーハを保持するウェーハホルダと、前記
ホルダに保持されたウェーハごとに反応ガスを供給する
ガス噴出口を備えたノズル管とを有する、前記ウェーハ
を回転させながら膜形成を行う気相成長装置であって、
主として膜成長に係わるシラン系の反応ガスを供給する
第1ノズル管と、主としてN型あるいはP型のドーピン
グガスを含む反応ガスを供給する第2ノズル管とを含
み、それぞれのウェハに対して、前記第1ノズル管のガ
ス噴出孔からのガス流線と前記第2ノズル管のガス噴出
孔からのガス流線とをウェハー面に対して平行になるよ
うに設定し、前記第1ノズル管のガス噴出孔と前記第2
ノズル管のガス噴出孔とを、ウェーハ面に対し互いに異
なる高さ位置にそれぞれ開口するとともに、前記第1ノ
ズル管及び前記第2ノズル管に対向してウェーハ面に平
行な平面上に複数のガス噴出孔を設けて前記第1ノズル
管のガス噴出孔からのガス流線と前記第2ノズル管のガ
ス噴出孔からのガス流線とが交わらないようにしたもの
である。
〔作用〕
従来装置では、ノズル管からの各ガス流線がウェーハ
面と平行な同一平面上で重なっているのに対し、本発明
では、各ガス流は夫々異なる平面上を流れている。この
ため各ノズル管から噴出されたガス流の相互干渉が大幅
に低減され、良好な膜厚均一性と抵抗率均一性を同時に
得ることができる。
〔実施例〕
次に、本発明について図面を参照して説明する。
(実施例1) 第1図(A),(B),(C)は本発明の実施例1を
示す図である。図において、成長に使用した反応管は第
4図に示した従来装置と同様に、外管2と内管3とから
なる二重管構造の反応管であり、さらにウェーハ5を保
持するためのウェーハホールダ4と、反応管内を加熱す
るための抵抗加熱炉9を備えている点は従来装置と同じ
である。本発明において、反応ガスを供給するためのノ
ズル管6は、主として膜成長に係わるシラン系(PH3
の反応ガスを含む反応ガスを供給する第1ノズル管6a
と、主としてN型あるいはP型のドーピングガスを含む
反応ガスを供給する第2ノズル管6bとから構成したもの
である。そして本発明で特徴的なガスフローパターンを
実現するため、第1ノズル管6aについては隣接ウェーハ
間隔Lのノズル管長手方向1/3Lの高さ位置にガス噴出孔
6cを開口し、第2ノズル管6bについては2/3Lの高さ位置
にガス噴出孔6dを設置したものである。
ウェーハホールダ4に直径150mmのP型シリコンウェ
ーハ5を50枚搭載し、反応管内温度を1080℃、真空度を
80torrとした。ウェーハホールダ4を毎分5回転の速度
で回転させ、第1ノズル管6aのガス噴出孔6cより、H2 2
01/min、PH3 50ml/min、第2ノズル管6bのガス噴出孔6d
より、H2を201/min、SiH2Cl2を200ml/minの流量で15分
間供給してN型のシリコンエピタキシャル膜を成長させ
た。
第2図は成長したウェーハについて膜厚と抵抗率を測
定したものであるが、いずれも従来装置で成長した場合
(第5,6図)と比較して大幅に改善され、膜厚均一性±
3%、抵抗率均一性±5%の良好な値を得た。
本実施例では、ノズル管6a,6bを2本としたが、第1
ノズル管6a及び第2ノズル管6bをそれぞれ複数本とした
成長も試みており、この場合も良好な結果が得られてい
る。
(参考例) 第3図(A),(B),(C)は、参考例を示す図で
ある。本参考例において、反応管については実施例1と
同様の装置を使用した。本参考例で特徴的なガスフロー
パターンを実現するため、第1ノズル管6aのガス噴出孔
6cの開口方向は、ウェーハ面に垂直なa−a′線断面上
の水平方向に対し60゜に設定してあり、第2ノズル管6b
のガス噴出孔6dの開口方向は、ウェーハ面に垂直なb−
b′線断面上の水平方向に対し30゜とした。本参考例で
は、実施例1と同条件で成長を行い、膜厚分布と抵抗率
分布を測定したところ、本参考例の場合も実施例1の場
合と同様、膜厚均一性±3%、抵抗率均一性±5%の良
好な結果を得た。
〔発明の効果〕
以上説明したように本発明は、2系統からの反応ガス
のウェーハ面での相互干渉を阻止するため、大口径ウェ
ーハに対して膜厚および抵抗率ともに均一な膜を形成で
きるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図(A)は本発明の実施例1を示す横断面図、
(B)は第1図(A)のa−a′線断面図、(C)は第
1図(A)のb−b′線断面図、第2図は実施例1の膜
厚および抵抗率分布を示す図、第3図(A)は参考例を
示す横断面図、(B)は第3図(A)のa−a′線断面
図、(C)は第3図(A)のb−b′線断面図、第4図
は本発明および従来の装置で使用した反応管を示す縦断
面図、第5図(A),(B)は、単一ノズル管を使用し
た従来装置のガスフローパターンと膜の均一性を示す
図、第6図(A),(B)は複数ノズル管を使用した従
来装置のガスフローパターンと膜の均一性を示す図、第
6図(C)は第6図(B)のa−a′線断面図、第6図
(D)は第6図(B)のb−b′線断面図である。 1……架台、2……外管 3……内管、4……ウェーハホールダ 5……ウェーハ 6,6a,6b……ノズル管 7……ガス排出孔、8……排気口 9……抵抗加熱炉

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】複数のウェーハを保持するウェーハホルダ
    と、 前記ウェハーホルダに保持されたウェハーごとに反応ガ
    スを供給するガス噴出孔を備えたノズル管と を有する、前記ウェーハを回転させながら膜形成を行う
    気相成長装置であって、 主として膜成長に係わるシラン系の反応ガスを供給する
    第1ノズル管と、 主としてN型あるいはP型のドーピングガスを含む反応
    ガスを供給する第2ノズル管と を含み、 それぞれのウェーハに対して、前記第1ノズル管のガス
    噴出孔からのガス流線と前記第2ノズル管のガス噴出孔
    からのガス流線とをウェーハ面に対して平行になるよう
    に設定し、前記第1ノズル管のガス噴出孔と前記第2ノ
    ズル管のガス噴出孔とを、ウェーハ面に対し互いに異な
    る高さ位置にそれぞれ開口するとともに、前記第1ノズ
    ル管および前記第2ノズル管に対向してウェーハ面に平
    行な平面上に複数のガス排出孔を設けて前記第1ノズル
    管のガス噴出孔からのガス流線と前記第2ノズル管のガ
    ス噴出孔からのガス流線とが交わらないようにしたこと
    を特徴とする気相成長装置。
JP15469490A 1990-06-13 1990-06-13 気相成長装置 Expired - Fee Related JP3231312B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP15469490A JP3231312B2 (ja) 1990-06-13 1990-06-13 気相成長装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP15469490A JP3231312B2 (ja) 1990-06-13 1990-06-13 気相成長装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH0445522A JPH0445522A (ja) 1992-02-14
JP3231312B2 true JP3231312B2 (ja) 2001-11-19

Family

ID=15589903

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP15469490A Expired - Fee Related JP3231312B2 (ja) 1990-06-13 1990-06-13 気相成長装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3231312B2 (ja)

Also Published As

Publication number Publication date
JPH0445522A (ja) 1992-02-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0637058B1 (en) Method of supplying reactant gas to a substrate processing apparatus
EP0854210B1 (en) Vapor deposition apparatus for forming thin film
TW544775B (en) Chemical vapor deposition apparatus and chemical vapor deposition method
EP1204783A1 (en) A method of forming a silicon nitride layer on a semiconductor wafer
JPH03287770A (ja) 枚葉式常圧cvd装置
JPH06232060A (ja) シリコンエピタキシャル層の成長方法および成長装置
JPH06318551A (ja) 薄膜の形成方法およびその装置
JP2000150399A (ja) エピタキシャル成長した半導体ウエ―ハを製造するためのcvd反応器及び方法
JP2745819B2 (ja) 気相膜成長装置
JPH0316208A (ja) シリコンエピタキシャル成長装置
JP3231312B2 (ja) 気相成長装置
JPS62263629A (ja) 気相成長装置
JP3948577B2 (ja) 半導体単結晶薄膜の製造方法
JPH0658880B2 (ja) 気相エピタキシヤル成長装置
JPH1187250A (ja) 気相成長装置
JPH05251359A (ja) 気相シリコンエピタキシャル成長装置
JP2762576B2 (ja) 気相成長装置
JPH1050615A (ja) 枚葉式気相成長装置
JP3611780B2 (ja) 半導体製造装置
JP3057716B2 (ja) 薄膜形成方法
JPH01157519A (ja) 気相成長装置
JPH04163912A (ja) 気相成長装置
JPS6316617A (ja) 気相成長装置
JPH08250429A (ja) 半導体の気相成長方法及び装置
JPH05243161A (ja) 気相成長装置及びエピタキシャル膜の成長方法

Legal Events

Date Code Title Description
LAPS Cancellation because of no payment of annual fees