JPH0517696B2 - - Google Patents

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JPH0517696B2
JPH0517696B2 JP62061811A JP6181187A JPH0517696B2 JP H0517696 B2 JPH0517696 B2 JP H0517696B2 JP 62061811 A JP62061811 A JP 62061811A JP 6181187 A JP6181187 A JP 6181187A JP H0517696 B2 JPH0517696 B2 JP H0517696B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 本発明は化学気相成長装置において、このノズ
ル装置を、反応ガスを略放射状に噴射させる第１
のノズルと、これを囲むように設けられた中空体
状の第２のノズルとよりなる構造とし、反応ガス
がノズル装置よりスムーズに流れ出すようにし、
化学的気相成長により形成される膜の膜質及び膜
厚分布の改善を図つたものである。
〔産業上の利用分野〕
本発明は化学気相成長装置に係り、例えばシリ
コンウエハ上にシリコンをエピタキシヤル成長さ
せる化学気相成長装置に関する。
ウエハ上のエピタキシヤル成長層の膜質及び膜
厚分布は、最終製品である半導体装置の歩留りに
関係し、歩留りを上げるためには、膜質及び膜厚
分布が共に良いことが必要である。
一方、反応ガスを噴出させるノズル装置が、形
成されたエピタキシヤル成長層の厚さ及びの膜質
に与える影響は大きく、所望のエピタキシヤル成
長層を得るためにはノズル装置の構造を工夫する
必要がある。ノズルより噴出した反応ガスがウエ
ハの上面に直角に当たるように、ノズルとウエハ
とが配置されるような場合には、特に工夫が必要
となる。
〔従来の技術〕
第７図及び第８図は夫々従来の化学気相成長装
置の各例を示す。各図中、１はベルジヤ、２はヒ
ータである。３はシリコンウエハであり、サセプ
タ４上に載置されて、ヒーター２上に水平にセツ
トされている。５，６は夫々ノズルであり、共に
下向きで設けてある。
反応ガスは夫々ノズル５，６より下方に噴出さ
れて、ウエハ３の上面に供給され、ウエハ３の上
面にシリコンがエピタキシヤル成長される。
〔発明が解決しようとする問題点〕 第７図の装置のノズル５は単なるパイプ構造で
あり、反応ガスは矢印７で示すように噴出してウ
エハ３の上面の中央部に集中的に当る。このため
ウエハ３の上面における反応ガスの分布が不均一
となると共に主に中央部が反応ガスにより熱を奪
われて低温となる不均一な温度分布となる。これ
により、シリコン成長層７は第９図に示すように
厚さが不均一となつてしまう。このことは、最終
製品である半導体装置の歩留りを悪くする。
第８図の装置のノズル６は、中空の円錐体であ
り、この底面８に多数の小孔９が形成してある。
反応ガスはパイプ１０よりノズル６の内部に流
出し、この後、矢印１１で示すように小孔９より
下方に噴出し、ウエハ３に当たる。反応ガスのウ
エハ３の上面における分布は第７図の装置に比べ
て均一となり、シリコン成長層１２の膜厚分布
は、第１０図に示すように改善される。
しかし、ノズル６内で以下述べる不都合が起つ
ていた。即ち、パイプ１０より下方に噴出した反
応ガスの一部はそのまゝ小孔９より噴出するが、
残りは矢印１３で示すように底面８ではね返り、
乱流状態となつてノズル６内に長く留まる。この
ため、ノズル６内で反応が起こり、パーテイクル
１４が発生してしまう。このパーテイクル１４の
一部は小孔９よりノズル６外に出てウエハ３上に
付着する。このためシリコン成長層１２は特に中
央部に上記のパーテイクル１４を多く含み、中央
部が白濁し、膜質が悪くなる。このことによつて
も、最終製品である半導体装置の歩留りが悪くな
つてしまう。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明の化学的気相成長装置は、反応ガスを略
放射状に噴出させる第１の噴出口を有する第１の
ノズルと、 上記第１のノズルを囲むように設けられた中空
体であり、反応ガスを基板上き噴出させる多数の
第２の噴出口が形成された噴出面部と、上記第１
のノズルより略放射状に噴出された反応ガスを層
流状態で上記噴出面部に案内する案内面部とを有
する第２のノズルと、 よりなる構造のノズル装置を備えてなる構成とし
たものである。
〔作用〕
第２のノズルは、第１のノズルより噴射された
反応ガスを層流状態のまゝ噴出面部に導き、第２
の噴出口よりスムーズに噴出させる。
〔実施例〕
第１図は本発明の化学気相成長装置２０の一実
施例を示す。図中、２１はベルジヤ、２２はヒー
タである。２３は基板としてのシリコンウエハで
あり、サセプタ２４上に載置されて、ヒータ２２
上に水平にセツトされている。
２６はノズル装置であり、セツトされているウ
エハ２３の上方の個所に下向きに設けてある。
このノズル装置２６は、第２図及び第３図に併
せて示すように、第１のノズル２７と第２のノズ
ル２８とよりなる構造である。
第１のノズル２７は、先端が封じ部２９により
封じされたパイプ３０の周壁に複数の第１の噴出
口３１が周方向上等間隔で穿設された構成であ
る。
第２のノズル２８は、略円錐形状の中空体であ
り、案内面部としての円錐面部３３と噴出面部と
しての底面部３４とよりなる。底面部３４にはそ
の全面に亘つて多数の第２の噴出口３５が等しく
分布して形成してある。第３図では第２の噴出口
３５の一部の図示を省略してある。
第２のノズル２８は、その個所でパイプ３０
（第１のノズル２７）に固定され、第１のノズル
２７を包囲するように設けてある。第１の噴出口
３１には、円錐面部３３が対向している。
次に、反応ガスのノズル装置２６内での状況、
及び反応ガスがノズル装置２６より噴出される状
況について説明する。
パイプ３０内を給送されてきた反応ガスは、矢
印３６で示すように、第１のノズル２７の第１の
噴出口３５より放射状に第２のノズル２８の内部
に噴出される。この反応ガスは、円錐面部３３に
向かい、第２図中、円３７の円周上の個所３８で
円錐面部３３に当たり、以後、矢印３９で示すよ
うに円錐面部３３の内面に沿つて層流状態で円錐
面部３３の周辺部に向かう。
反応ガスは第１図に示すように円弧部４０に沿
つて矢印４１で示すように流れ、方向をスムーズ
に変えられる。
続いて、反応ガスは、第１図及び第３図中矢印
４２で示すように底面部３４の上面を周囲より中
心に向かつて流れる。この過程で、反応ガスは
次々に遭遇する第２の噴出口３５より第１図中矢
印４３で示すように下方に噴出する。反応ガスが
底面部３４の中心に到るまでには殆んど全部の反
応ガスが第２の噴出口３５より噴出される。
従つて、第１のノズル２７より噴出した反応ガ
スは、第２のノズル２８内に長く留まることなく
ノズル装置２６より噴出される。
また、第２の噴出口３５より噴出されずに底面
部３４の中心部にまで到つた反応ガスは、こゝで
ぶつかり合うことになるが、このガス量は少な
く、しかもこの場所はガス流に沿つてみると第１
の噴出口３１より遠く離れておりガス流の勢いも
小であるため、こゝで生ずる乱流の程度は少な
い。
このため、反応ガスはノズル装置２６の内部で
反応を起こさずに、即ちパーテイクルを発生させ
ずにノズル装置２６外に噴出される。
ノズル装置２６外に噴出た反応ガスはシリコン
ウエハ２３の上面全体に亘つて一様に当たり、化
学的気相成長がシリコンウエハ２３の上面全体に
亘つて均一に行なわれる。
本実施例では、ベルジヤ１３内の圧力を
3.0Torrとし、ヒータ２５の温度を800℃とし、
反応ガスとしてSi2H6を３c.c.／min、H2を12／
min伴せて供給した。
この結果、シリコンウエハ２３の上面には、第
４図に示すように、パーテイクルを含まず、然し
て白濁がなく良質であり、しかも膜厚分布が一様
であるシリコン成長層４４が形成された。
このように、膜質が良好であり、しかも膜厚分
布が一様であるため、最終製品である半導体装置
の歩留りが向上する。
第５図及び第６図は夫々本発明の要部をなすノ
ズル装置の変形例を示す。このノズル装置５０
は、第１のノズル２７Ａの第１の噴出口３１Ａが
第６図に示すように、パイプ３０の半径方向に対
して角度θ傾斜して形成されていることを除く他
は、前記のノズル装置２６と同じである。
このノズル装置５０では、反応ガスは第１の噴
出口３１Ａより矢印５１で示すように噴出し、第
２のノズル２８の円錐面部３３に沿つて矢印５２
で示すように螺旋状に流れ、続いて底面部３４を
外周より中央部に向かつて螺旋状に流れ、その過
程で第２の噴出口３５を通して矢印５３で示すよ
うに噴出する。
このノズル装置５０においては、反応ガスの第
２のノズル２８内の流れは前記のノズル装置２６
の場合に比べてより安定な層流となり、パーテイ
クルはより発生しにくゝ、より良質なシリコン成
長層が形成される。
なお、ノズル装置は上記の各実施例のものに限
るものではなく、要は、第２のノズルについては
その形状は円錐に限らず例えば球状でもよく、第
２の噴出口を有する噴出面があればよく、第１の
ノズルについてみると、反応ガスを第２のノズル
の内壁に向けて略放射状に噴出させる第１の噴出
口があればよい。また噴射は水平方向に限らず、
斜め上方又は斜め下方でもよい。また特に第１の
ノズルについてみると、パイプ内をその軸線方向
に沿つていくつかの通路に分割した構造とし、各
通路内を別々に反応ガスが通り、各反応ガスが
別々の第１の噴出口より噴出されて、反応ガス同
志が第２のノズル内で始めて混合される構成とす
ることもできる。
なお、本発明の装置は半導体製造装置以外の用
途にも使用できるのは勿論である。
〔発明の効果〕
本発明によれば、第１のノズルより噴出された
反応ガスは第２のノズルの案内面部に沿つて層流
状態で流れ、噴射面部の多数の第２の噴出口より
噴出されるため、反応ガスはノズル装置内に長く
留まることなく、然してノズル装置内で反応を起
こすことなく、ノズル装置より噴出され、これに
より、基板上に膜質が良好でしかも膜厚分布が一
様な成長層を形成することが出来、特に半導体装
置の製造に適用した場合には歩留りを向上させる
ことが出来る。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の化学気相成長装置の一実施例
の構成図、第２図及び第３図は夫々第１図中ノズ
ル装置内における反応ガスの流れの様子を示す。
第１図中−線及び−線方向よりみた断面
矢視図、第４図は第１図の装置によりウエハ上に
形成された成長装置の状態を示す図、第５図は本
発明の要部をなすノズル装置の変形例を示す縦断
面図、第６図は第５図中−線方向よりみた断
面矢視図、第７図は従来の化学気相成長装置の１
例を示す図、第８図は従来の化学気相成長装置の
別の例を示す図、第９図及び第１０図は夫々第７
図及び第８図の装置により形成された成長層の状
態を示す図である。 図中おいて、２０は化学気相成長装置、２１は
ベルジヤ、２２はヒータ、２３はシリコンウエ
ハ、２６，５０はノズル装置、２７，２７Ａは第
１のノズル、２８は第２のノズル、２９は封じ
部、３０はパイプ、３３は円錐面部（案内面部）、
３４は底面部（噴出面部）、３５は第２の噴出口、
３６，３７，４１，４２，４３，５１，５２，５
３は反応ガスの流れを示す矢印、４０は円弧部、
４４はシリコン成長層である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 反応ガスを略放射状に噴出させる第１の噴出
    口３１，３１Ａを有する第１のノズル２７，２７
    Ａと、 上記第１のノズル２７，２７Ａを囲むように設
    けられた中空体であり、反応ガスを基板２３上に
    噴出させる多数の第２の噴出口３５が形成された
    噴出面部３４と、上記第１のノズル２７，２７Ａ
    より略放射状に噴出された反応ガスを層流状態で
    上記噴出面部３４に案内する案内面部３３とを有
    する第２のノズル２８と よりなる構造のノズル装置２６，５０を備えてな
    る構成の化学気相成長装置。 ２ 上記第１のノズル２７Ａの上記第１の噴出口
    ３１Ａは、該第１のノズルの径方向に対して傾斜
    して設けてあり反応ガスが上記第２のノズル２８
    の上記案内面部３３を螺旋状に流れる構成の特許
    請求の範囲第１項記載の化学気相成長装置。
JP62061811A 1987-03-17 1987-03-17 化学気相成長装置 Granted JPS63227011A (ja)

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