JPH04163912A - 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、気相シリコンエピタキシャル成長装置に関し
、特に反応容器を縦に組み立てた気相シリコンエピタキ
シャル成長装置に関するものである。

〔従来の技術］ 第６図及び第７図は従来の気相シリコンエピタキシャル
成長装置を示したものである。図に示すように、基板ホ
ルダー４に単結晶基板５をある間隔で上下に積み重ねる
ように保持し、減圧下で抵抗加熱炉６を用いて９００〜
１２００’Ｃ程度に加熱して、その基板表面にジクロル
シラン等のシラン系ガス、ドーピングガス、塩化水素ガ
ス等のエツチングガス、キャリアガスからなる混合ガス
をノズル管７より供給し、またそれとは別のノズル管７
より水素ガスのみを供給して、エピタキシャル成長させ
るものとなっている。反応容器は架台３により保持され
る外管１及び内管２の２重構造からなり、その内部を真
空に保持し、回転する単結晶基板５に複数のノズル管７
を用いて混合ガス。

水素ガスを供給する。ノズル管７は等間隔で、かつ直径
の等しい複数のガス放出口１０を有している。混合ガス
、水素ガスは内管２の円筒面に設けられた多数のガス排
出孔８を通って排出される。

［発明が解決しようとする課題］ 上述した従来の気相エピタキシャル成長装置はホットウ
ォール型であり、エピタキシャル成長中に石英製反応容
器（内管、及び外管）はもちろん、石英製ノズル管をも
、９００’Ｃ以上の成長温度付近まで加熱するため、こ
れらの石英治具上にはポリシリコン膜が成長する。特に
シラン系ガス、ドーピングガス、キャリアガスのみから
なる混合ガスを放出する石英ノズル管ではエピタキシャ
ル成長中にガス放出口付近にポリシリコン膜が急速に成
長し、ガス流が妨げられるため、例えば塩化水素ガス等
のポリシリコン膜エツチングガスを上記混合ガスに添加
している。しかし、エピタキシャル成長を繰り返す場合
では水素ガス放出口の内径もその上に成長したポリシリ
コン膜によってエピタキシャル成長に徐々に小さくなり
、単結晶基板上へ供給する水素ガス流速が増加するため
単結晶基板上に形成される膜の膜厚分布或いは膜厚均一
性の再現性が徐々に得られなくなってゆくという欠点が
ある。

本発明の目的は、水素ガス放出口の内径の減少を抑制し
て膜厚分布或いは膜厚均一性の再現性を得るようにした
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に
おいては、複数枚の被気相成長シリコン基板を所定の間
隔で積み重ねるように保持し、複数のガス放出口を有す
る複数のノズル管を有し、前記複数枚の被気相成長シリ
コン基板のそれぞれの被気相成長面に対してほぼ平行に
シラン系ガス。

ドーピングガス、エツチングガス、キャリアガスからな
る混合ガスと水素ガスとをそれぞれ別の前記ノズル管よ
り流し、前記被気相成長面にエピタキシャル膜を気相成
長させる気相成長装置において、前記水素ガスを放出す
るノズル管のガス放出口にエツチングガスを供給する配
管系を有するものである。

［作用］ エピタキシャル膜を気相成長させるための水素ガスを放
出するノズル管の複数の水素ガス放出口に成長するポリ
シリコン膜をエツチングして除去する。

［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図は、本発明の実施例１を示す縦断面図である。

図において、本装置は、装置をささえるための架台３と
、外管１及び内管２からなる二重管構造の反応管と、単
結晶基板５を保持するための基板ホルダー４と、抵抗加
熱炉６と、シラン系ガス。

ドーピングガス、エツチングガス、キャリアガスからな
る混合ガスと水素ガスとをそれぞれ別系統で単結晶基板
上に供給する複数のノズル管７と、水素ガスを放出する
ノズル管７の水素ガス放出口上のポリシリコン膜に対す
る、スリット型エツチングガス放出口１２を有するエツ
チング専用ノズル管１１とから構成される。水素ガス、
上述の混合ガスはそれぞれ別のノズル管７より噴出され
、内管壁面に設けられたガス排出孔８を通り排気孔９か
ら排気される。更にスリット型エツチングガス放出口１
２を有するエツチング専用ノズル管１１からはエピタキ
シャル成長中に、水素ガスを放出するノズル管７のガス
放出口１０に対してエツチングガスとして例えば塩化水
素ガスが水素ガスをキャリアガスとして充分に放出され
る。エツチング専用ノズル管１１は、第２図に示すよう
にそのスリット型エツチングガス放出口１２がノズル管
７の後方に位置し、ノズル管７の外周面を伝ってそのガ
ス放出口１ｏに向けてエツチングガスを供給するように
配置されている。また、第３図に示すようにエツチング
専用ノズル管１１は、ノズル管７の横方向に配置され、
そのスリット型エツチングガス放出口１２がノズル管７
のガス放出口１０に向けて配置して設けられる。エピタ
キシャル成長中に、水素ガスを放出するノズル管７の水
素ガス放出口１０に成長するポリシリコン膜が成長しよ
うとするが、水素ガス放出口１ｏに対して供給される塩
化水素ガス等のエツチングガスにより成長中にそのポリ
シリコン膜がエツチングされるため、成長を繰り返して
もポリシリコン膜による水素ガス放出口１０の内径の減
少は殆どなく、基板結晶５には極めて再現性の良い膜厚
分布、膜厚均一性の再現性を得ることができる。以下に
本実施例による気相シリコンエピタキシャル成長装置を
使用したエピタキシャル膜の成長例を説明する。基板ホ
ルダー４に直径１５０ｍｍのシリコン結晶基板５を８薗
間隔で上下に３１枚セットし、１分間に５回転の回転数
（５ｒｐｍ）で基板ホルダー４を回転させ、反応管内温
度を抵抗加熱炉６により１０３０℃とした。１本のノズ
ル管７よりジクロルシランを２００ＳＣＣＭ、ホスフィ
ンを１１００５ＣＣ，エツチングガスとして塩化水素ガ
スを１５０３ＣＣＭ、キャリアガスとして窒素を１２８
ＬＭで流し、それとは別のもう１本のノズル管７からは
水素ガスをＩＯ３ＬＭで流した。更に第２図の場合では
エツチング専用ノズル管１１からはエピタキシャル成長
中、常にエツチングガスとして塩化水素ガスを５０３Ｃ
ＣＭ、キャリアガスとして水素ガスを５３ＬＭで流し、
第３図の場合ではエツチング専用ノズル管１１からは塩
化水素ガスを５０３ＣＣＭ、キャリアガスとして水素ガ
スを２．５ＳＬＭで流し９ｔｏｒｒの圧力でシリコン単
結晶基板５上にＮ型のシリコンエピタキシャル膜を３μ
ｍ成長させた。

この結果を第６図、第７図に示した従来の装置でエピタ
キシャル膜を成長させた場合の結果と比較して説明する
。第４図は従来の成長装置及び本発明の成長装置を用い
た場合のエピタキシャル膜厚均一性のエピタキシャル成
長回数依存性を示した図、第５図は同様にエピタキシャ
ル膜厚基板面内分布の３０回エピタキシャル成長後の再
現性を示した図である。従来の成長装置を用いた場合で
は第４図、第５図のようにエピタキシャル成長を繰り返
すと、水素ガスを放出するノズル管７の水素ガス放出口
がエピタキシャル成長中に成長したポリシリコン膜より
内径が小さくなり、その結果放出される水素ガスの流速
が増加し水素ガス流速の最適値からずれるため、成長速
度の増加、膜厚均一性の悪化等が起こり再現性が得られ
なくなった。これに対し本発明の成長装置では第２図の
ノズル管配置では成長１０回程度まで良好な膜厚均一性
、膜厚分布の再現性を得、更に第３図のノズル管配置で
は成長３０回程度まで良好な再現性を得ることができた
。このことは、本発明の成長装置ではエピタキシャル成
長中に水素ガスを放出するノズル管７の水素ガス放出口
上では、ノズル管７が成長温度付近まで加熱されている
にも拘らず、エツチング専用ノズル管１１のスリット型
エツチングガス放出口１２よりノズル管７を包み込むよ
うに放出された塩化水素ガスにより十分な速度でポリシ
リコン膜がエツチングされ、またこの塩化水素ガスの流
れは水素ガス放出口から放出される水素ガスの流れを殆
ど乱さないためである。特に第３図の場合ではエツチン
グガス放出口が水素ガス放出口に対して第２図の場合よ
り近く、エツチングガス供給量がより多いにもかかわら
ず、ノズル管７より放出される水素ガスの流れはエツチ
ングガスの流れにより、妨げられないような方向にスリ
ット孔が開口されているため、従来の技術はもちろん第
２図の場合よりも繰り返し成長に対する良好な膜厚分布
再現性、膜厚均一性の再現性を得ることができる。

（実施例２） 次に本発明の第２の実施例について説明する。

エツチング専用ノズル管を水素ガス放出ノズル管７の近
くに配置するのでなく水素ガスを放出するノズル管７に
同時にエツチングガスとして例えば塩化水素ガスを流す
ようにした以外は実施例１と同一構造とした。水素ガス
に添加する塩化水素ガスは水素ガスＩＯ３ＬＭに対し５
０ＳＣＣＭとしたところ、この場合は実施例１の場合に
比べ装置の構造が簡単で済み、しかも塩化水素ガスの効
果により充分な速度で水素ガス放出口上のポリシリコン
膜がエツチングされることができ、膜厚分布。

膜厚均一性の繰り返し成長による再現性が実施例１より
も更に良い状況を得ることができた。これは実施例１に
比べ水素ガス放呂口に供給される工ッチングガスの流量
が格段に多くなったためである。

〔発明の効果］ 以上説明したように本発明の気相シリコンエピタキシャ
ル成長装置は、エピタキシャル成長中に水素ガスを放出
するノズル管の水素ガス放出口上に成長するポリシリコ
ン膜をエツチングするための専用ノズル管を水素ガスの
流れを妨げないように水素ガス放出口に対してエツチン
グガスが放出されるように配置し、またエツチングガス
放出口の形状は十分なエツチング速度が得られるように
水素ガス放出口に充分にエツチングガスがまわりこむよ
うにスリット型としたために成長を繰り返しても水素ガ
ス放出口の内径の減少が殆ど起こらない。従って成長を
繰り返しても、膜厚分布、膜厚均一性の極めて良い再現
性を得ることができる。

また水素ガスを放出するノズル管において水素ガスにエ
ツチングガスを添加するようにすれば、上述より良好な
効果を上述の場合よりも簡単な装置の構造で得ることが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の実施例１を示す縦断面図、第２図は
、本発明における水素ガス放出ノズル管及びスリット型
エツチング専用ノズル管の配置関係を示す拡大横断面図
、第３図は、本発明における水素ガス放出ノズル管及び
スリット型エツチング専用ノズル管の配置関係を示す拡
大横断面概略図、第４図は、本発明の気相シリコンエピ
タキシャル成長装置を用いて成長したときの繰り返し成
長による膜厚均一性の再現性を従来の技術と比較した図
、第５図は、本発明の気相シリコンエピタキシャル成長
装置を用いて成長したときの繰り返し成長による基板内
膜厚分布の再現性を従来の技術と比較した図、第６図は
、従来の気相シリコンエピタキシャル成長装置を示す縦
断面図、第７図は、従来の気相シリコンエピタキシャル
成長装置のノズル管を示す拡大縦断面概略図である。 １・・・外管　　　　　　　２・・・内管３・・・架台
　　　　　　　４・・・基板ホルダー５・・・単結晶基
板　　　　６・・・抵抗加熱炉７・・・ノズル管　　　
　　８・・・ガス排出孔９・・・排気孔　　　　　　１
０・・・ガス放出口１１・・・エツチング専用ノズル管

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）複数枚の被気相成長シリコン基板を所定の間隔で
   積み重ねるように保持し、複数のガス放出口を有する複
   数のノズル管を有し、前記複数枚の被気相成長シリコン
   基板のそれぞれの被気相成長面に対してほぼ平行にシラ
   ン系ガス、ドーピングガス、エッチングガス、キャリア
   ガスからなる混合ガスと水素ガスとをそれぞれ別の前記
   ノズル管より流し、前記被気相成長面にエピタキシャル
   膜を気相成長させる気相成長装置において、前記水素ガ
   スを放出するノズル管のガス放出口にエッチングガスを
   供給する配管系を有することを特徴とする気相成長装置
   。