JPH0283918A - 気相成長装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は半導体ウェハ表面に気相成長層を形成する装置
に係り、特に反応容器内の円筒状加熱体によって前記ウ
ェハを均一に加熱し、膜厚や抵抗率分布の均一な気相成
長層を形成する装置に係る。

〔従来の技術〕

半導体基体ウェハ（以下ウェハと略記）上に気相化学反
応を利用して成長層を形成するＣＶＤ技術はＬＳ　Ｉｌ
ｌ造プロセスに広く適用されている。

近年製品のコスト低減を目的として、ＣＶＤ装置を大型
化し一度に多数のウェハをチャージする方法でこのＣＶ
Ｄプロセスのコストの低減が進められている０例えば特
願昭６０−３０４５９号公報に示されるように、ウェハ
をほぼ水平にして石英ホルダにほぼ等間隔で積み重ねて
回転を与え５反応容器内に設置した円筒状加熱体（サセ
プタ）により前記ウェハをほぼ包含して加熱し１反応原
料ガスを多数の孔を有するガス供給管を用いて導入し、
均一なＣＶＤ膜を形成したウェハを一度に大量に得る装
置が提案されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

上述した従来例のＣＶＤ１４ｉ［では、サセプタの加熱
は反応容器の外部に設置した誘導コイルによる高周波誘
導加熱、または容器外部の赤外ランプや電気炉により行
う。この場合、前記加熱源に発生する加熱不均一が直接
加熱体の温度不均一に反映し、ウェハの均一加熱が困難
となる場合があった。このため形成するＣＶＤｇの厚さ
や抵抗率の不均一を招くという欠点がある。

一方、ＣＶＤ成長を繰り返すとサセプタ内面にもＣＶＤ
膜が形成される。この膜が厚くなると剥離してウェハ上
に飛散し結晶欠陥発生の原因となる。そこで、数十バッ
チ毎にエツチングガスによりサセプタ付着ＣＶＤ膜を除
去する工程（サセプタエッチ工程）を行う。上述従来例
のＣＶＤ装置においては、ガス供給の方向が常に一定方
向であることから、ＣＶＤ膜はサセプタの一部に極在し
て厚く堆積する。このため、サセプタエッチ工程の頻度
が多くなるという欠点がある。また、気相エツチングで
除去するには均一なエッチが困難で、完全に除去するた
めには比較的長い時間を必要とするという問題も生じた
。

本発明の目的は前述の欠点を解消し、均一な膜厚や抵抗
率を有し、膜質の良いＣＶＤ膜を高い作業効率で得る気
相成長装置を提供するにある。

〔課題を解決するための手段〕 上記目的は前記加熱源を回転機構により回転する方法で
達成される。

〔作用〕

加熱体を回転機構により回転することにより。

反応容器外に設けた加熱源の加熱不均一が緩和され、ウ
ェハの均一加熱が可能となる。

加熱体を回転することにより前記加熱体表面へのＣＶＤ
膜の極在した堆積は解消され、全面に薄く均一に形成さ
れる。この結果、サセプタエッチ工程の頻度を少なく、
かつ、堆積膜を除去するための気相エツチングの時間を
短縮できる。

〔実施例〕

以下１本発明をＳｉのエピタキシャル成長を一実施例と
して第１図に従って説明する。１はφ６インチ径のシリ
コン単結晶ウェハで、それぞれほぼ水平とし、等間隔で
反応容器３内の石英製ホルダ２に多数枚（３０枚）積み
重ねてチャージする。

このウェハ１はウェハ面内の膜厚や抵抗率分布の均一性
を向上するためにモータ９により１分間２４回の速度で
回転されている。ガス供給管４より水素ガス５０　Ｑ　
／　ｍ　ｉ　ｎを供給し反応容器３内を水素雰囲気とし
、円筒状サセプタ５を高周波コイル６による誘導加熱で
１１００℃まで昇温する。

このとき、円筒状サセプタ５は回転用モータ７により毎
分１０回転の速度でホルダ２と逆方向に回転されており
、サセプタ全体で±１０℃に均一に誘導加熱され、この
結果ウェハの均一な加熱が達成される。水素ガス中にＳ
ｉ原料（例えばＳｉＣＱ　４　）を１ｍｏ　０％とガス
供給管４へのＳｉ析出を防ぐためＨＣＱガスを０．５ｍ
ｏＱ％を混入し、ガス供給管４より各ウェハ１に均一に
供給しエピタキシャル層を形成する。ウェハ１は回転す
る円筒サセプタ５によって均一に加熱されることがら膜
厚や抵抗率の均一なエピタキシャル層が形成される。

エピタキシャル成長を終えた廃ガスは排気管８より反応
容器３外に排出される。所望の時ｒｉｆｌエピタキシャ
ル成長を行なった後Ｓｉ原料の供給を止め。

水素ガスにより反応容器３内をパージする。高周波コイ
ル６の出力を下げサセプタ５を降温した後、冷却しウェ
ハ１を取り出す。

数回（約３０回）のエピタキシャル成長を行なった後、
サセプタ５に堆積したシリコン層を塩化水素ガス（ＨＣ
ｆｌ）により気相エツチングを行なう、まず、ホルダ２
にウェハ１をチャージしない状態で反応容器３内を水素
雰囲気とする。この時、エツチングガスがサセプタ５内
面全域に広がり易くするため排気管８は撤去した。次い
で、ホルダ２、サセプタ５をエピタキシャル成長の場合
と同様に回転しながら、高周波コイル６に通電しサセプ
タ５を１１００℃に加熱する。水素ガス３０Ｑ／ｗｉｎ
中に約１０ｍｏＱ、％の塩化水素ガス（ＨＣＱ）を添加
し気相エツチングを行なう。エピタキシャル成長中には
サセプタ５が回転されているため内面堆積シリコン層が
薄いこと、エツチング中もサセプタは回転しており、そ
の内面にガス供給管４から塩化水素ガスが均一に供給さ
れることなどから、シリコン堆積層の気相エツチングは
約２０分の短い時間に終えることができる。エツチング
を終えた後、塩化水素の供給を止め、サセプタ５を降温
する。上述の気相エツチング工程は１回のエビタキシャ
ル工程でサセプタに堆積するシリコン層が薄いことから
、エビタキシャル工程を３０回程度行なった後実施する
。

以上述べたように１本実施例により形成するＣＶＤ膜の
膜厚や抵抗率の均一性を向上する効果がある。また、気
相エツチング工程の頻度の減少と時間を短縮し、ＣＶＤ
プロセスの効率向上に効果がある。

本実施例においてサセプタ５の回転はエピタキシャル成
長工程、サセプタ付着Ｓｉの気相エツチング工程のいず
れの工程においても実施した場合について説明した。サ
セプタ回転はいずれか一方の工程のみ行なっても効果を
得る。第２図はウェハホルダ２を回転するための回転軸
２１を利用しサセプタ５を回転し、サセプタ付着Ｓｉを
エツチングする場合の説明図である。ガス供給管４を回
転中心の回転軸２１より導入し、エツチングガスを四方
に均一に噴出すると共に、サセプタ５を回転しエツチン
グの片寄りを防ぐことができる。

尚、本実施例ではＳｉのエピタキシャル成長について説
明したが、円筒状サセプタによりウェハ加熱を行なうＣ
ＶＤ装置にも適用可能である。

更にまた、サセプタ５の回転はウェハの回転と同方向で
あっても同一の効果を得ることができる。

本実施例においてはウェハの回転するタイプのＣＶＤ装
置を例としたが、円筒状加熱体を用い回転を与えないウ
ェハを加熱する場合についても適用可能である。

〔発明の効果〕

本発明によりφ６インチウェハに膜厚１０μｍ、抵抗率
２Ω■のｎ型エピタキシャル層を形成したところ、従来
の膜厚、抵抗率ばらつきそれぞれ±３％、±５％を±３
％、±５％まで改善できた。

また、従来２０バツチ毎に行なっているサセプタ気相エ
ツチング工程を３０バツチまで増やすことが可能となり
、エピタキシャルプロセスの効率を向上する効果が得ら
れた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す図、第２図は本発明の
別の実施例を示す図である。 １・・・ウェハ、２・・・ウェハホルダ、３・・・反応
容器、４・・・原料ガス供給管、５・・・円筒加熱体、
６・・・加熱コイル、７・・・加熱体回転機構、８・・
排気管、９・・ホルダ回転機構、２１・・・回転軸。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、半導体ウェハを互にその主面をほぼ平行とするよう
   に多数並べ反応容器内に収納し、前記ウェハを反応容器
   内に設けた円筒状加熱体により加熱し、前記ウェハに原
   料ガスを供給して気相成長層を形成する装置において、
   前記加熱体を回転することを特徴とする気相成長装置。