JPH01150319A - 半導体薄膜形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 ウェハの表面に不純物がドーピングされた半導体薄膜を
形成する半導体薄膜形成装置に関し、ウェハ全面に亘っ
て膜厚及び比抵抗が共に均一化された半導体薄膜を形成
可能とすることを目的とし、ウェハの表面に気相成長に
よって半導体薄膜を形成する半導体薄膜形成装置におい
て、反応管内に、シリコンソースガスを供給されて、該
シリコンソースガスがサセプタの上面を横切って排気管
に向かって流れるように噴出する第１のガス供給管とド
ーピングガスを供給されて該ドーピングガスが上記サセ
プタの上面を横切って上記排気管に向かって流れるよう
に噴出する第２のガス供給管とを別々に、且つ該第２の
ガス供給管が上記第１のガス供給管に対して上記サセプ
タの回転方向に偏倚した配置で設け、且つ上記ドーピン
グガスを上記シリコンソースガスより速い流速で流すよ
うに構成する。

〔産業上の利用分野〕

本発明はウェハの表面に不純物がドーピングされた半導
体薄膜を形成する半導体薄膜形成装置に関する。

ウェハより切り出されたＩＣチップは特性が均一である
ことが望ましい。このためには、ウェハ表面の半導体Ｗ
Ｊｒｌｉの膜厚及び比抵抗がウェハ全面に亘って均一で
あることが必要とされる。

従って、半導体薄膜形成装置は、半導体薄膜を、ウェハ
全面に亘うて、膜厚及び比抵抗が均一となるように形成
できる構成であることが必要とされる。

（従来の技術〕 第５図、第６図は従来の半導体薄膜形成装置の１例を示
す。

各図中、１は縦形の反応管、２は加熱用の高周波コイル
、３は複数のサセプタ、４は原料ガス供給管、５は排気
管である。

原料ガス供給管４は単一であり、ここにガスボンベ６よ
りＳｉＨ４ガス、ガスボンベ７よりＰＨ３ガス、ガスボ
ンベ８よりＨ２ガスが適宜混合されて供給される。Ｈ２
ガスの流量は１０之／１ｎである。

この混合ガスが供給管４の穴９より矢印１０で示すよう
に噴出して、矢印１１で示すように各サセプタ３の上面
を横切って吹き抜け、矢印１２で示すように排気管５に
吸引されて排気される。

サセプタ３の上面にはウェハ（図示せず）が載置してあ
り、サセプタ３は矢印１３方向に回転する。

混合ガスがサセプタ３の上面を横切るように吹き抜ける
過程で、Ｓｉはウェハ表面に気相成長され、Ｐがドーピ
ングされ、消費される。

混合ガス中の３ｉの濃度は、第７図中線工で示すように
略直線的に変化する。

気相成長の程度はＳｌの濃度に比例するものであり、サ
セプタ３を停止した状態でのウェハ上の３ｉ膜の膜厚は
第８図中線■で示すように略直線的に変化したものとな
る。

実際にはサセプタ３は回転しており、ウェハ上のＳｉｌ
の膜厚は第８図中線■で示すようにウェハ全面に亘って
略均−となる。

一方、Ｐはドーピングされ易く、サセプタ３の中心に到
るまでに略全体が消費されてしまう。混合ガス中のＰの
濃度は、第９図中線■で示すように、急激に変化し、変
化の状態は曲線的となる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

このため、サセプタ３を停止した状態での、ウェハ上の
Ｓｌ躾の比抵抗は、第１０図中線Ｖで示すように、Ａ点
側で低く、Ｂ点に移るにつれて曲線的に増加し、Ｂ点を
越えるとドーピングが殆どないためＳｌの比抵抗と等し
くなって一定となる。

実際にはサセプタ３は回転しており、３ｉ膜の比抵抗は
、第１０図中線■で示すように、中央が高く、周囲が低
い、不均一な分布となってしまう。

本発明は、ウェハ全面に亘って膜厚及び比抵抗が共に均
一化された半導体薄膜を形成しうる半導体薄膜形成装置
を提供することを目的とする。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、ウェハの表面に気相成長によって半導体薄膜
を形成する半導体薄膜形成装置において、反応管内に、
シリコンソースガスを供給されて、該シリコンソースガ
スがサセプタの上面を横切って排気管に向かって流れる
ように噴出する第１のガス供給管とドーピングガスを供
給されて該ドーピングガスが上記サセプタの上面を横切
って上記排気管に向かって流れるように噴出する第２の
ガス供給管とを別々に、且つ該第２のガス供給管が上記
第１のガス供給管に対して上記サセプタの回転方向に偏
倚した配置で設け、且つ上記ドーピングガスを上記シリ
コンソースガスより速い流速で流すように構成したもの
である。

〔作用〕

第１のガス供給管と第２のガス供給管とを設けたことに
より、シリコンソースガスとドーピングガスとが別々に
供給され、且つドーピングガスのサセプタ上の流路の長
さがシリコンソースガスのサセプタ上の流路の長さより
短くなる。

ドーピングガスの流路長が短（且つドーピングガスの流
速が速いことにより、ドーピングガスの濃度変化が直線
的となり、ウェハ全面に亘って比抵抗が均一となる。

〔実施例〕

第１図、第２図は夫々本発明の一実施例になる半導体薄
膜形成袋Ｍ２０の！ＲＩＲを示す。

各図中、２１は縦形の反応管である。２２はグラフフィ
ト類のサセプタであり、反応管２１の中央に水平に設け
てあり、上面にウェハ（図示せず）が載置され、矢印２
３方向に例えば毎分約６回転の速度で回転する。サセプ
タ２２は高周波コイル２４により誘導加熱により加熱さ
れ、ウェハ（図示せず）が８００℃以上に加熱される。

２５は排気管である。

２６は第１のガス供給管、２７は第２のガス供給管であ
り、別々に設けである。

第１．第２のガス供給管２６．２７は、反応管２１の中
心０を中心とする円弧２８上に配しである。第１のガス
供給管２６は、排気管２５に対してサセプタ２２の径方
向上反対側の部位に配され、第２のガス供給管２７は、
第１のガス供給管２６に対してサセプタ２２の回転方向
に角度θ（約３０度）偏倚した部位に設けである。

第１のガス供給管２６には、ＳｉＨ４のガスボンベ３０
とＨ２のガスボンベ３１が接続しである。

第２の供給管２７には、ＰＨ３／Ｈ２（１，１１）Ｅｌ
ｌｌｌ　）のガスボンベ３２とＨ２のガスボンベ３３が
接続しである。

これにより、シリコンソースガスであるＳｉＨ＜はキャ
リアガスである日２と共に第１のガス供給管２６に供給
される。ＳｉＨ４の流量は１００〜２００ｃｃ／ｇ＋ｉ
ｎであり、Ｈ２の流量は１０Ｉｌ／ｓｉｎである。

５ｔＨａ＋Ｈｚのガスは、前記従来の場合と同様に、第
１の供給管２６の穴３５より矢印３６で示すように噴出
して、矢印３７で示すように流速■１でサセプタ２２の
上面をその径方向に横切って吹き扱け、矢印３８で示す
ように排気管２５に吸引されて排気される。

ガスが流れる経路Ａ＋　−Ｂ＋−ＣＩ上において、ガス
中のＳｉの濃度（Ｓ　ｉ　Ｈ４＋Ｈ２のガスの組成）は
、従来の場合と同様に、第７図中線Ｉで示すように略直
線的に変化し、サセプタ２２を停止させたときのウェハ
上の３ｉ膜の膜厚は第８図中線■で示す如くになる。サ
セプタ２２は実際には回転しており、ウェハ上には第８
図中線■で示すように膜厚がウェハ全面に亘りて略均−
とされた半導体薄膜である３ｉ膜が形成される。

一方、ドーピングガスであるＰＨ３はキャリアガスであ
る日２と共に第２のガス供給管２７に供給される。ＰＨ
３の流量は５０〜８０ＣＣ／１ｎであり、Ｈ２の流量は
３０之／ｓｉｎである。

ＰＨｓ　＋Ｈ２のガスは、第２のガス供給管２７の穴４
０より矢印４１で示すように噴出して、矢印４２で示す
ように排気管２５に向かって流れ、サセプタ２２の上面
のうち中心より外れた部分をＤ−Ｅと横切って吹き扱け
、排気管２５に吸引されて排気される。

ここで、キャリアガスＨ２の流量は上記のシリコンソー
スガスのキャリアガスＨ２のＰｆｌの３倍であり、ＰＨ
３＋Ｈ２ガスは勢いよく噴出し、矢印４２で示す流速Ｖ
２は前記流速Ｖ＋の約３倍と速い。

このためガスが流れる経路上におけるガス中のＰの濃度
（ＰＨ３１−Ｈ２のガスの組成）の低下の度合は、第３
図中線■で示すように、従来の場合（第３図中の線■）
に比べて、緩慢となり且つ直線に近くなる。特に第２の
供給管２７に近い側の部分は略直線となる。第３図中、
横軸は第９図と同じスケールである。

またサセプタ２２上におけるガスが流れる流路Ｄ−Ｅは
、上記の経路Ａ＋−Ｃ＋より短い。

このため、サセプタ２２上におけるＰの１１度変化は直
線的となり、サセプタ２２を停止した状態でのＤ−Ｅ部
分のＳｉ膜中へのＰの拡散量は上記濃度変化と相補的と
なる。従って、Ｄ−Ｅ部分の５ｉｆｆｌの比抵抗は第４
図中線■で示すように直線的に増加する如くになる。

サセプタ２２は実際には回転しておりＮ　Ｓ　ｉ　！１
の比抵抗は、第４図中線■で示すように、全面に亘って
均一な分布となる。

従って、ウニへ上には、その全面に亘って膜厚及び比抵
抗が共に均一とされた半導体薄膜が形成される。

これにより、ウェハより切り出されたＩＣチップは、ウ
ェハ上の部位に関係なく、均一な特性を有し、歩留りが
向上する。

〔発明の効果〕

以上説明した様に、本発明によれば、シリコンソースガ
ス及びドーピングガスの流れ方向上の濃度変化が直線的
となり、ウェハ全面に亘って膜厚及び比抵抗が均一の半
導体薄膜を形成することが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の半導体薄膜形成装置の一実施例の概略
構成を示す平面図、 第２図は本発明の半導体薄膜形成装置の一実施例の概略
構成を示す立面図、 第３図はドーピングガスの流路上における濃度変化を従
来例の場合と比較して示す図、第４図は半導体薄膜の比
抵抗の分布を示す図、第５図は従来の半導体薄膜形成装
置の１例の概略平面図、 第６図は従来の半導体薄膜形成ｖ、ｍの１例の概略立面
図、 第７図はシリコンソースガスの流路上における濃度変化
を示す図、 第８図は半導体薄膜のｐＩＡ厚分布を示す図、第９図は
ドーピングガスの流路上における濃度変化を示す図、 第１０図は半導体薄膜の比抵抗の分布を示す図である。 図において、 ２０は半導体薄膜形成装置、 ２１は縦形反応管、 ２２はサセプタ、 ２３は矢印、 ２４は高周波、 ２５は活気管、 ２６は第１のガス供給管、 ２７は第２のガス供給管、 ２８は円弧、 ３０はＳｉＨ＜ガスボンベ、 ３１．３３はＨ２ガスボンベ、 ３２はＰＨｓガスボンベ、 ３７．４２はガスの流れを示す矢印 を示す。 坦剰ｐ■呻騎焙滋ユ 帽図 ３２樽朝曙＠皓瞳 第２ｔ！１ ドービ七２“力′スｆ−）州イＬＳ−ホマ５司１１３図 （Ｄ） 半県惨専哄／）比柩従〃年苧を示オ萌 第４図 第Ｓ図 第６図 −３−＋１コシシースガス！消贅大幻ヒを育ぐｉ目第１
図 第８− ドービ゛シ７カウヘ乃絨烏ンヒｔ１マ貧℃目第９ｉｌ 第１０図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　ウェハの表面に気相成長によって半導体薄膜を形成す
   る半導体薄膜形成装置において、 反応管（２１）内に、シリコンソースガス （ＳｉＨ＿４＋Ｈ＿２）を供給されて、該シリコンソー
   スガスがサセプタ（２２）の上面を横切って排気管（２
   ５）に向かって流れるように噴出する第１のガス供給管
   （２６）とドーピングガス （ＰＨ＿３＋Ｈ＿２）を供給されて該ドーピングガスが
   上記サセプタ（２２）の上面を横切って上記排気管（２
   ５）に向かつて流れるように噴出する第２のガス供給管
   （２７）とを別々に、且つ該第２のガス供給管が上記第
   １のガス供給管に対して上記サセプタの回転方向（２３
   ）に偏倚した配置で設け、 且つ上記ドーピングガスを上記シリコンソースガスより
   速い流速で流すように構成した半導体薄膜形成装置。