JPH04307930A - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、薄膜形成装置に係り、
特に、シリコン単結晶基板等の単結晶半導体基板に同種
または多種の薄膜を堆積する装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、半導体装置の高集積化に伴い、回
路の微細化は進む一方であり、素子の微細化を目指して
さまざまな研究が進められている。

【０００３】このような半導体装置において膜質の良好
なエピタキシャル成長膜の形成は重要な課題となってい
る。

【０００４】例えば図３にパンケーキ形装置の一例を示
すように、高純度石英で形成された反応室１内に、シリ
コンカーバイド（ＳｉＣ）で被覆されたサセプタ３の上
に被堆積基板としてのシリコン基板２を反応面を上にし
て設置し、原料ガス供給パイプ７から所望の流動状態を
形成するようにノズル６を介して反応室１内に原料ガス
を導入し、シリコン基板２表面にエピタキシャル成長膜
を形成するように構成されている。ここで４は高周波コ
イル、５は石英製の高周波コイルカバーである。そして
反応し終ったガスは排気パイプ８を介して排気されるよ
うになっている。ここで原料ガスとしては、ソースガス
としてのシランと、キャリアガスとしての水素、ドーパ
ントガスとしてのジボランとを所望の比率で混合したも
のを用いている。

【０００５】このようなエピタキシャル成長装置におい
ては、原料ガスの濃度コントロールは原料ガスボンベの
濃度設定（シラン、水素、ジボランの各ボンベのガス濃
度）と、供給時に流量をコントロールするガス流量コン
トローラとで調節するようになっている。

【０００６】このため、設定濃度よりも濃いガス成分が
反応室に導入され、反応室の高温部にかかったガスが、
シリコンの３次元核発生によるシリコンパウダーを生成
し、高品質膜の生成を阻害する原因となったり、あるい
はノズルのガス噴出口付近にスケールを生成し噴出口の
実際の形状を変形させたりするという問題があった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】このように従来の薄膜
形成装置によれば、ガスの濃度を十分に制御することが
できず、設定濃度より濃いガス成分が反応室に導入され
、反応室の高温部にかかったガスが、シリコンパウダー
を生成し、高品質膜の生成を阻害する原因となったり、
あるいはスケールの生成により噴出口の実際の形状を変
形させたりするという問題があった。

【０００８】本発明は、前記実情に鑑みてなされたもの
で、膜質の良好なエピタキシャル成長膜を長期にわたっ
て安定して形成することのできる薄膜形成装置を提供す
ることを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】そこで本発明では、主反
応室の前に、主反応室よりも温度の高い前処理室を設置
し、この前処理室から主反応室に原料ガスを供給するよ
うにしている。

【００１０】

【作用】このように本発明によれば、主反応室の前に、
主反応室よりも温度の高い前処理室を設置し、この前処
理室から主反応室に原料ガスを供給するようにしている
ため、流量コントローラが不安定になり、不意に高濃度
の原料ガスが導入されたとしても、温度の高い前処理室
内壁にシリコンパウダーが堆積することになる。従って
、成膜室には、安定した濃度のガスが供給されることに
なり、少なくとも成膜室でパウダーが生成されることは
なく、膜質の良好な薄膜形成が可能となる。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
つつ詳細に説明する。

【００１２】図１は本発明の第１の実施例の薄膜形成装
置を示す図である。

【００１３】この装置は、ノズル６を介して反応室１内
に原料ガスを導入する原料ガス供給パイプ７と原料ガス
ボンベ（図示せず）との間に第１及び第２のフィルタ９
，１０と前処理室１１を配設し、この前処理室１１の周
りをヒータコイル１２で被覆し、反応室１よりも高温と
なるようにしたことを特徴とするものである。

【００１４】ヒータコイル１２は全処理室１１を所定の
温度に加熱するように構成されており、第１および第２
のフィルタ９，１０はテフロン製メッシュ（０．１μｍ
　，０．５μｍ　）で構成されており、反応室側に位置
する第１のフィルタ９が第２のフィルタ１０よりも細か
いフィルタリングが可能となっている。そしてこの第１
および第２のフィルタは、高温のＨＣｌガス等で洗浄で
きるようになっている。

【００１５】他の部分については、従来例で図３に示し
た薄膜形成装置と同様に形成されている。同一箇所には
同一符号を付した。１３は原料ガスボンベから前処理室
へのガス流量をコントロールするための流量コントロー
ラである。

【００１６】ここでは反応室は１０００℃に維持され、
前処理室は１１００℃程度に維持されるようになってい
る。

【００１７】かかる構成をとることにより、流量コント
ローラが不安定となり、不意に高濃度の原料ガスが供給
されたとしても、前処理室の内壁が高温であるため、こ
の内壁にシリコンが堆積することにより余分の濃度の原
料ガスを熱分解して消費することになり、主反応室に安
定した濃度のガスを供給することができ、反応室内で３
次元核化を生じるおそれはない。

【００１８】従ってこの薄膜形成装置によれば、膜質が
良好で信頼性の高いエピタキシャル薄膜の形成が可能と
なる。

【００１９】また、前処理室の内壁温度と面積とを制御
することにより、原料のガス濃度を強制的にコントロー
ルすることもできる。前処理室内壁温度は、主反応室の
内面特に上面の一番温度の高い部分より少し高い温度に
コントロールするようにし、また主反応室でのパウダー
の発生をなくすため、主反応室でのガスの対流時間を同
じにするため、主反応室の容量よりも前処理室の容量が
やや大きくなるようにするとよい。さらにまた、ガスの
加熱面積を主反応室の加熱面積よりもやや大きくするよ
うにする。

【００２０】なお、第１および第２のフィルタ９，１０
と、前処理室との間に冷却手段を設け、高温ガスが直接
第１および第２のフィルタ９，１０に入らないようにす
ることも可能である。

【００２１】さらに、反応室１への供給に先立ち原料ガ
スを一定温度に低下させる温度制御手段を原料ガス供給
パイプ７にとりつけるようにしてもよい。

【００２２】また、前記実施例では、前処理室を１つ配
設した例について説明したが、複数個配設し、成長中に
フィルタが目詰まりを起こしたような場合に、切り替え
可能となるようにしてもよい。

【００２３】本発明の第２の実施例としてこの例につい
て説明する。

【００２４】図２は本発明の第２の実施例の薄膜形成装
置を示す図である。

【００２５】この薄膜形成装置は、原料ガス供給パイプ
７と原料ガスボンベとの間に第１及び第２の切り替え弁
１４，１５を設置し、これによって第１の供給系ａと第
２の供給系ｂとが切り替え可能となるように形成されて
いる。

【００２６】これら第１及び第２の供給系はそれぞれ前
記第１の実施例と同様に、第１及び第２のフィルタ９ａ
，９ｂ，１０ａ，１０ｂと前処理室１１ａ，１１ｂを配
設し、この前処理室１１ａ，１１ｂの周りをヒータコイ
ル１２ａ，１２ｂで被覆し、反応室１よりも高温となる
ようにしたことを特徴とするものである。

【００２７】そして各供給系の第１のフィルタの前方に
それぞれこの部分の内圧を検出する圧力センサ１６ａ，
１６ｂが設置されており、成長途中でも内圧が所定値以
上となると切り替え弁１４に信号が発せられ、次の供給
系に切り替えられるようになっている。

【００２８】他の部分については実施例１と全く同様に
形成されている。同一箇所には同一符号を付した。

【００２９】この薄膜形成装置は、実施例１による効果
に加え、成長途中でも供給系を切り替えることができ連
続的に膜質の良好な薄膜形成を行うことが可能となる。

【００３０】

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明によれ
ば、主反応室の前方に主反応室よりも温度の高い前処理
室を配設するようにしているため、長期にわたって膜質
が良好で信頼性の高い薄膜形成を行う事が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例の薄膜形成装置を示す図
。

【図２】本発明の第２の実施例の薄膜形成装置を示す図
。

【図３】従来例の薄膜形成装置を示す図。

【符号の説明】

１　　主反応室 ２　　被処理基板 ３　　サセプタ ４　　高周波コイル ５　　高周波コイルカバー ６　　ノズル ７　　原料ガス供給系 ８　　排気管 ９　　第１のフィルタ １０　　第２のフィルタ １１　　前処理室 １２　　ヒータ １３　　ガス流量コントローラ １４　　切り替え弁 １５　　切り替え弁 １６ａ圧力センサ １６ｂ圧力センサ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　基板表面に半導体薄膜を形成する薄膜
   形成装置において、基板を設置し、反応性ガスを導入し
   て半導体薄膜を堆積する成膜室と、前記成膜室の前方に
   設置され、前記成膜室よりも高温に維持され、反応性ガ
   スを混合する前処理室とを具備したことを特徴とする薄
   膜形成装置。