JPH01235236A - 気相成長装置 - Google Patents

気相成長装置

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Publication number
JPH01235236A
JPH01235236A JP6255388A JP6255388A JPH01235236A JP H01235236 A JPH01235236 A JP H01235236A JP 6255388 A JP6255388 A JP 6255388A JP 6255388 A JP6255388 A JP 6255388A JP H01235236 A JPH01235236 A JP H01235236A
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JP
Japan
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semiconductor substrate
nozzle
axes
center
reaction gas
Prior art date
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Pending
Application number
JP6255388A
Other languages
English (en)
Inventor
Fumitoshi Toyokawa
豊川 文敏
Seiichi Shishiguchi
獅子口 清一
Masao Mikami
三上 雅生
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Publication date
Application filed by NEC Corp filed Critical NEC Corp
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Priority to EP88115622A priority patent/EP0308946B1/en
Priority to US07/247,850 priority patent/US4992301A/en
Priority to DE88115622T priority patent/DE3885833T2/de
Publication of JPH01235236A publication Critical patent/JPH01235236A/ja
Pending legal-status Critical Current

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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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、半導体基板表面に気相成長膜を形成する気相
成長装置に関し、特に、多数枚の半導体基板を処理でき
る縦型気相成長装置に関するものである。
〔従来の技術〕
従来、この種の気相成長装置は、形成された薄膜の膜厚
分布及び添加不純物の濃度分布の均一性を向上させるた
め、反応ガスの導入方法に種々の工夫がなされている。
以下にSiの気相エピタキシャル成長装置の例を示すが
、Vandimir S、Banは平行に積み重ねるよ
うに保持した半導体基板をその半導体基板の中心を軸と
して回転させ、この半導体基板の近傍に設けた多数の細
孔を有するノズル管から半導体基板表面に平行に反応ガ
スを供給している。この時、ノズル管の中心を軸として
首振り運動させる事によって形成される薄膜の膜厚、比
抵抗の均一性向上をはかっている* (Vandimi
r S、Ban and EdwardA、Mi l 
Ier 、 ”A New Reactor For 
S i l 1con Epi taxy” 、P−r
oceedings or Internationa
l Conference onChem−ical 
Vapor Deposition、The Elec
trochemical Inc。
1979、PP102〜125)。
また、特開昭62〜235728では、多数のノズル管
を用い、各ノズル管から互いにほぼ平行に、かつ半導体
基板表面に平行に供給される反応ガスの流量を調節して
、回転する半導体基板の周辺部の反応ガス濃度を中心部
より高くする装置が提案されている。
〔発明が解決しようとする課題〕
上述した様な首振りノズル管を用いる気相成長装置では
、気密が保たれた反応管内でノズルに首振り運動をさせ
るための機構が必要であり、この部位で気密性保持に障
害が生じやすい、このため大気が反応管内にリークし、
気相成長した膜の膜質に悪影響を及ぼすという問題が生
じやすい、さらに、首振りノズル管を用いる気相成長装
置は、通常の固定式のノズル管を用いる気相成長装置よ
りも構造が複雑となり、装置コストの面及び保守管理の
面でも不利となる。また、半導体基板が大口径化した場
合、均一性の維持は極めて困難である。
多数の固定式のノズル管を用い、個々のノズル管よりほ
ぼ平行に供給される反応ガスの流量を制御しようとする
気相成長装置では、必要とされるノズル管の本数も多く
、特に、大口径半導体基板に薄膜を気相成長する際には
、膜厚等の均一性を確保する事が困難である。
〔課題を解決するための手段〕
本発明によれば多数枚の半導体基板をほぼ水平に積み重
ねる様に保持して回転させ多数の細孔を有する複数本の
ノズル管から反応ガスを供給する気相成長装置において
、各ノズル管より供給される反応ガス流の放出軸が、該
半導体基板上で交差し、かつこれらの交点が該半導体基
板の中心を含まない位置にある気相成長装置が得られる
すなわち、本発明の気相成長装置は、多数の細孔を有す
る複数のノズル管を用いて、回転する半導体基板表面に
反応ガスを供給する際、そのノズル管の細孔から放出さ
れる反応ガスの放出軸が互いに交差し、この交差点が半
導体基板の中心部の領域を含まない、ノズル管側の平面
上に位置するようにこれらノズル管の細孔が設けられて
いる。
〔実施例〕
次に、本発明について図面を参照して説明する。
第1図は本発明の第1の実施例の横断面の概念図であり
、2本のノズル管を用いた場合の例である。
半導体基板1は中心Oを中心に回転する様に設置され、
その半導体基板1の近傍に、基板の一主面に垂直に2本
のノズル管I2.ノズル管■3が設置されている。各々
のノズル管から放出される反応ガスの放出軸A’ 、B
’は、各々のノズル管の中心から半導体基板の中心を結
ぶ直線A、Bに対し、各々ω、θの角度で傾いた状態と
なり、各放出軸が交差するようノズル管の細孔が開孔さ
れている。この時、ω、θの値は各々O°以外に設定さ
れ、放出軸A’ 、B’の交点0′は半導体基板の中心
0とは一致しない。角度ω、θの値は、半導体基板の大
きさ、ノズル管の設置位置に依存して変化させる必要が
あるが、交点0′の位置は半導体基板の4主面上に想定
される半径γの同心円4(ただしγは半導体基板の半径
Rの30%、即ちγ= 0.3 Rである)より外方で
、かつ、ノズル管側で半円を成す領域(第1図中斜線部
)の半導体基板上に設定される事が望ましい。これは、
ノズル管より供給される反応ガス流が半導体基板中心近
傍に集中すると中心部分の気相成長膜が厚くなり全体の
膜厚分布が中心で厚く、周辺で薄い基板5はほぼ水平に
積み重ねる様に、回転可能な基板ホルダー6に保持され
、内管7の内部に設置されている。ノズル管理8及びノ
ズル管■9は、内管7の内部にほぼ垂直に設置され反応
ガスを供給する。この時、ノズル管の細孔は第1図で説
明した様に両ノズル管から供給される反応ガスの放出軸
が半導体基板5の中心以外の領域で交差するよう開孔さ
れている。両ノズル管から供給された反応ガスは半導体
基板5上を通り内管7の壁面に設けられた排気用の細孔
10を経て、外管11に開孔している排気口12から排
気される。Si基板5の加熱は、外管11の外部に設置
さhた抵抗加熱炉13によって行なわれる。
以下に第1図、第2図で示した本実施例によるシリコン
(Si)気相エピタキシャル成長例を示す。
直径150mmのSi基板5を水平に基板ホルダー6に
保持し、5 rpmで回転させながら1100℃に昇温
したノズル管■、■よりジクロロシラン(S 1Hxc
i7z) 300SCCM、水素(H2)を253LM
、Hzで希釈したホスフィン(PH3)を20SCCM
流し、10Torrの減圧下でI O,umのN型Si
エピタキシャル膜の成長を行なった。第3図に反応ガス
放出軸の交点の位置をγ=Omm(中心0)。
及びγ=15nnm、またはγ=35ma+の各同心円
の円周上で、かつ、半導体基板中心と各ノズル管中心と
を結ぶ直線と、半導体基板の円周部で構成される扇状の
領域内に設定した時のSiエピタキシャル膜の面内の膜
厚分布を示した。γ=0胴では中心部で凸の膜厚分布で
あり、周辺部分ではほとんどSiエピタキシャル膜の成
長は認められなかった。γ=15mmでは中心部直径6
0〜70■の領域では良好な膜厚分布を示したが、周辺
30〜40閣では膜厚が薄くなった。これに対し、γ=
35mmではSi基板全面に均一な膜厚でSiエピタキ
シャル膜が成長し、バラツキも±3%以内と極めて良好
であった。
なお、Siエピタキシャル膜の面内比抵抗分布に関して
も膜厚分布とほぼ同等の結果が得られ、γ=35鵬でバ
ラツキ±5%と良好であった。
第4図にγを0〜65mmとした時の膜厚の面内のバラ
ツキを示した。γが25mmより小さくなるとバラツキ
は急激に増大し、さらにγが0.3R(= 22.5 
am)より小さくなると実用にたえる均一性は得られな
かった。
この成長例では反応ガス放出軸の交点位置をノズル管近
傍の特定の扇状の領域内としたが、ノズル管側の半円の
領域(ただしγ−22,5mの同心円内な除く)として
も、上述の結果に大きな差異は無く、はぼ同等の膜厚分
布、比抵抗分布が得られた。
第5図は本発明の第2実施例の横断面の概念図であり、
3本のノズル管を用いた場合の例である。
半導体基板14t$中心Oを中心に回転する様に設置さ
れ、その半導体基板14の近傍に、基板の−主面に対し
垂直に3本のノズル管115.ノズル管■16.ノズル
管!+117が設置されている。
各々のノズル管から放出される反応ガスの放出軸a’ 
、b’ 、c’は各々のノズル管の中心がら半導体基板
の中心0を結ぶ軸a、b、cに対し各々α、β、γの角
度で傾いた状態となり各放出軸が交差するように各ノズ
ル管の細孔が開孔されている。この時α、β、γの値は
各々0°以外に設定され、各放出軸の交点O′、0″、
0″は半導体基板の中心0とは一致しない。角度α、β
、γは半導体基板の大きさノズル管の設置位置によって
変化させるものとするが、交点o’、o’、o″′の位
置は、第1の実施例と同様に半導体基板の4主面上に想
定される半径γ′の同心円18(ただし、γ゛は半導体
基板の半径R′の30%、即ちγ’=0.3R’)より
外方でかっ、ノズル管側で半円をなす領域(第4図中斜
線部)の半導体基板上に設定される事が望ましい。
以下に第5図で示した第2の実施例2にょるSi気相エ
ピタキシャル成長例を示す、なお、使用したSi気相エ
ピタキシャル成長装置は第1の実施例の第2図で示した
ものと同等のものでノズル管を3本にしたものである。
直径200閣のSi基板5を水平に基板ホルダー6に保
持し、8rpmで回転させながら1100℃に加熱し、
ノズル管1.II、I[lよす5iHtCAz400S
CCM、 H! 30 S LMH!で希釈したジボラ
ン(B*Hs) 20SCCM流して10Torrの減
圧下で5μmのP型Siエピタキシャル膜の成長を行な
った。この成長例では放出軸の交点p l。
O″、O″が一致し、かつ、3本のノズル管のうち両端
に位置するノズル管の中心と半導体基板の中心とを結ぶ
軸とSi基板の円周部で構成される扇状の領域内にこの
交点が位置する様各放出軸の角度を設定した。
第6図に放出軸の交点位置をγ’=Omm、25mm、
60mmの同心円の円周上に設定した時のSiエピタキ
シャル膜の面内膜厚分布を示した。
γ’ =Ommでは中心部で凸状の膜厚分布を示し、γ
’=25ma+では、中心部分は平坦になるものの台形
状の膜厚分布を示した。これに対し、γ=60閣では均
一な膜厚分布が得られ、バラツキも±3%以内と極めて
良好であった。
なお、本実施例はノズル管の3本と第1の実施例より多
く半導体基板が大口径化し、直径2001以上となった
場合においても膜厚等の均一性が維持されるという利点
を有する。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明は、複数のノズル管から供
給される反応ガス流の放出軸が薄膜を気相成長しようと
する半導体基板上で交差し、さらに、これらの交点が半
導体基板のノズル管側の半面上で、かつ、半導体基板半
径の30%の同心円より外方の領域に位置するように調
整する事によって形成される気相成長膜の膜厚、不純物
濃度の均一性を著しく改善できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の1の実施例の横断面の概念図、第2図
は本発明によるSiエピタキシャル成長装置の縦断面図
、第3図は第1の実施例における膜厚分布図、第4図は
第1の実施例の交点の位置と膜厚のバラツキの相関図、
第5図は本発明の第2の実施例の横断面の概念図、第6
図は第2の実施例における膜厚分布を示した図である。 1・・・・・・半導体基板、2・・・・・・ノズル管I
、3・・・・・・ノズル管■、4・・・・・・同心円、
A、B・・・・・・軸、A’ 、B’・・・・・・放出
軸、5・・・・・・Si基板、6・・・・・・基板ホル
ダー、7・・・・・・内管、8・・・・・・ノズル管1
19・・・・・・ノズル管■、10・・・・・・細孔、
11・・川・外管、12・・・・・・排気口、13・・
・・・・抵抗加熱炉、14・・・・・・半導体基板、1
5・・・・・・ノズル管I、16・・・・・・ノズル管
■、17・・・・・・ノズル管■、18・・・・・・同
心円、a、b、C・・・・・・軸、a″、b’ 、c’
・旧・・放出軸。 代理人 弁理士  内 原   音 A#   !軸 $trM −v −4クー20 0 27)  4θ tθ&基板
弔ピiシ譚sew濃(悟− 茅 3[ θ   20   4θ   にθ ”?”(−−λ 第 4 」

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)多数枚の半導体基板をほぼ水平に積み重ねる様に
    保持して回転させ多数の細孔を有する複数本のノズル管
    から反応ガスを供給する気相成長装置において、各ノズ
    ル管より供給される反応ガス流の放出軸が、該半導体基
    板上で交差し、かつこれらの交点が該半導体基板の中心
    を含まない位置にある事を特徴とする気相成長装置
  2. (2)前記反応ガス流の放出軸の交点が、前記半導体基
    板の前記ノズル管側の半面領域であり、かつ該半導体基
    板の半径の30%の半径を有する同心より外方の領域に
    ある請求項1記載の気相成長装置
JP6255388A 1987-09-22 1988-03-15 気相成長装置 Pending JPH01235236A (ja)

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JP6255388A JPH01235236A (ja) 1988-03-15 1988-03-15 気相成長装置
EP88115622A EP0308946B1 (en) 1987-09-22 1988-09-22 Chemical vapor deposition apparatus for obtaining high quality epitaxial layer with uniform film thickness
US07/247,850 US4992301A (en) 1987-09-22 1988-09-22 Chemical vapor deposition apparatus for obtaining high quality epitaxial layer with uniform film thickness
DE88115622T DE3885833T2 (de) 1987-09-22 1988-09-22 Chemischer Dampfabscheidungsapparat für die Herstellung von hochqualitativen epitaktischen Schichten mit gleichmässiger Dichte.

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JP6255388A JPH01235236A (ja) 1988-03-15 1988-03-15 気相成長装置

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ID=13203564

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7651733B2 (en) 2001-04-25 2010-01-26 Tokyo Electron Limited Method for forming a vapor phase growth film
JP2010141223A (ja) * 2008-12-15 2010-06-24 Hitachi Kokusai Electric Inc 半導体装置の製造方法及び基板処理装置
JP2020136301A (ja) * 2019-02-13 2020-08-31 株式会社Kokusai Electric 基板処理装置、半導体装置の製造方法、およびプログラム

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