JPH05211123A - Growth method of silicon epitaxial film - Google Patents

Growth method of silicon epitaxial film

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JPH05211123A
JPH05211123A JP4007199A JP719992A JPH05211123A JP H05211123 A JPH05211123 A JP H05211123A JP 4007199 A JP4007199 A JP 4007199A JP 719992 A JP719992 A JP 719992A JP H05211123 A JPH05211123 A JP H05211123A
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JP
Japan
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growth
gas
epitaxial film
wafer
epitaxial
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JP4007199A
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Japanese (ja)
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Seiichi Shishiguchi
清一 獅子口
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NEC Corp
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NEC Corp
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Abstract

PURPOSE:To realize epitaxial growth of hot wall system, by providing a process for supplying HCl gas before or after a process wherein silane based reaction gas is supplied and an epitaxial film is grown. CONSTITUTION:A P type silicon wafer 5 doped with boron is mounted on a wafer holder 4, the temperature inside a reaction pipe is set at 1080 deg.C with a resistance heating furnace 6, the degree of vacuum is set to be 10Torr, and the wafer holder 4 is rotated at 5rpm. From a first nozzle pipe 7A, H220SLM, SiH2Cl200sccm and B2H650sccm are supplied for 25 minutes. From a second nozzle pipe 7B, H220SLM for reduction are supplied for 25 minutes. Thereby a 10OMEGA-cm P-type silicon epitaxial film of 10mum in thickness is grown. Next, from the first nozzle pipe 7A, H220SLM and HCl1000sccm are supplied for 5 minutes, and a polysilicon film deposited on a quartz jig in the reaction pipe is etched and eliminated. Hence the growth of a thick silicon epitaxial film of hot wall type can be realized without generating particles.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は気相成長方法によるシリ
コンエピタキシャル膜の成長方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for growing a silicon epitaxial film by a vapor phase growth method.

【0002】[0002]

【従来の技術】薄膜形成技術は、半導体、金属あるいは
セラミックス工業など多くの工業分野で重要な技術とな
っている。特にシリコンウェーハを用いる半導体装置の
製造プロセスでは、ウェーハ面上にP型あるいはN型の
不純物をドーピングしたエピタキシャル膜や、多結晶シ
リコン膜を均一成長する技術が要求されている。従来こ
の要求に対し、スループットが高く、しかも高品質の膜
が得られる化学気相(CVD)法が工業的に用いられて
おり、多くの装置が開発されてきた。
2. Description of the Related Art Thin film forming technology has become an important technology in many industrial fields such as semiconductor, metal or ceramics industries. Particularly in the manufacturing process of a semiconductor device using a silicon wafer, a technique for uniformly growing an epitaxial film doped with P-type or N-type impurities or a polycrystalline silicon film on the wafer surface is required. In order to meet this demand, a chemical vapor deposition (CVD) method has been industrially used for high throughput and a high quality film can be obtained, and many apparatuses have been developed.

【0003】比較的低温で成長が行われる多結晶シリコ
ン膜を成長するCVD装置としては、ホットウォール方
式の反応炉を用いたLPCVD装置が使用されており、
現在ではウェーハハローディング時の酸素巻き込みが少
なくウェーハ回転が容易な縦型炉が主流になりつつあ
る。
As a CVD apparatus for growing a polycrystalline silicon film which is grown at a relatively low temperature, an LPCVD apparatus using a hot wall type reaction furnace is used.
Nowadays, vertical furnaces are becoming the mainstream because they allow less wafer entrainment during wafer loading and easy wafer rotation.

【0004】また、エピタキシャル膜を成長するCVD
装置としては、エピタキシャル成長が高温プロセスであ
るため、従来、反応管へのシリコン堆積の少ないバレル
型やパンケーキ型と呼ばれるコールドウォール方式の反
応炉が使用されてきた。しかしこれらのコールドウール
方式のCVD装置では、処理ウェーハの大口径化に伴い
スループットの点で現状の要求を満たすことが困難とな
ってきており、最近になって種々の新しい方式の装置が
試作されている。例えば、縦型反応管を用いたホットウ
ォール方式で大口径6インチウェーハを大量に処理でき
るCVD装置が特開昭63−0086424号公報に提
案されている。図7(a),(b)は、このCVD装置
の縦断面図及び横断面図である。
Further, CVD for growing an epitaxial film
Since the epitaxial growth is a high temperature process, a cold wall type reaction furnace called a barrel type or a pancake type in which silicon is less likely to be deposited on a reaction tube has been conventionally used as an apparatus. However, with these cold wool type CVD devices, it has become difficult to meet the current requirements in terms of throughput as the diameter of processed wafers increases, and recently various new system devices have been prototyped. ing. For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-0086424 proposes a CVD apparatus capable of processing a large-diameter 6-inch wafer in a large amount by a hot wall method using a vertical reaction tube. 7A and 7B are a vertical sectional view and a horizontal sectional view of this CVD apparatus.

【0005】反応容器は二重構造で、架台3上に設けら
れた外管1で真空を保持し、ウェーハホルダー4に保持
され回転するウェーハ5に第1及び第2ノズル管7A,
7Bのガス導入孔10から反応ガスを供給している。反
応ガスはウェーハ5の成長面上を通って内管2の円筒面
内に設けられた多数のガス排出孔8を通って排出され
る。従来のエピタキシャル成長は、減圧下で900〜1
200℃にウェーハを加熱し、PH3 ,AsH3 ,BH
3 等のドーピングガスと成長に係わるシラン系の反応ガ
スをノズル管7A,7Bを用いてウェーハ5の表面に供
給してエピタキシャル膜を成長していた。
The reaction vessel has a double structure, and the outer tube 1 provided on the pedestal 3 holds the vacuum, and the first and second nozzle tubes 7A, 7A
The reaction gas is supplied from the gas introduction hole 10 of 7B. The reaction gas passes through the growth surface of the wafer 5 and is discharged through a large number of gas discharge holes 8 provided in the cylindrical surface of the inner tube 2. Conventional epitaxial growth is 900-1 under reduced pressure.
The wafer is heated to 200 ° C and PH 3 , AsH 3 , BH
The epitaxial film was grown by supplying a doping gas such as 3 and a silane-based reaction gas related to the growth to the surface of the wafer 5 using the nozzle tubes 7A and 7B.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】ホットウォール方式の
反応炉は、大量のウェーハを容易に均一加熱可能である
ため、シリコンエピタキシャル膜を大量生産する方法と
して従来から注目されていた技術である。しかし、この
方法は、反応管などの管内治具がウェーハとほぼ同温度
にまで加熱されるため、コールドウォール方式の成長炉
と同様な条件で成長を行った場合、反応管などの治具に
ポリシリコン膜が大量に堆積してパーティクルが発生す
るという問題があった。ホットウォール方式の反応炉
は、シリコンエピタキシャル膜を大量成長可能なCVD
装置として有望視されながら、従来なかなか実現されな
かったのは以上の理由によるものである。
Since the hot wall type reaction furnace can easily and uniformly heat a large number of wafers, it is a technique that has been attracting attention as a method for mass producing silicon epitaxial films. However, in this method, the in-tube jig such as the reaction tube is heated to almost the same temperature as the wafer, so when the growth is performed under the same conditions as the cold wall type growth furnace, the jig such as the reaction tube is There is a problem that a large amount of polysilicon film is deposited and particles are generated. The hot wall type reactor is a CVD that can grow a large amount of silicon epitaxial film.
It is for the reasons described above that the device has been considered as a promising device but has not been realized in the past.

【0007】上述の問題を解決するため、反応ガスとし
て成長ガスであるシラン系ガスにHClガスを添加して
反応管壁など管内治具へのポリシリコン膜の堆積を抑制
し、ホットウォール方式のエピタキシャル成長装置を実
現した。実際、このCVD装置は、Bi−CMOSなど
の薄いエピタキシャル膜を成長する装置として実用化さ
れつつある。
In order to solve the above-mentioned problems, HCl gas is added to a silane-based gas which is a growth gas as a reaction gas to suppress the deposition of a polysilicon film on an in-tube jig such as a reaction tube wall. Realized an epitaxial growth system. In fact, this CVD apparatus is being put to practical use as an apparatus for growing a thin epitaxial film such as Bi-CMOS.

【0008】しかしながら、このHClガスを添加しな
がらエピタキシャル膜を成長させる方法は以下に説明す
る理由で成長速度が遅いという欠点があるため、次世代
CMOS用基板として有望視されているMOSトランジ
スタ用エピタキシャル基板あるいはCCDデバイス用エ
ピタキシャル基板など、将来のエピタキシャル市場とし
て大きな伸びが期待されている厚いエピタキシャル膜の
形成方法に適用は困難である。
However, this method of growing an epitaxial film while adding HCl gas has a drawback that the growth rate is slow for the reason described below. Therefore, the epitaxial method for a MOS transistor, which is regarded as a promising substrate for a next-generation CMOS, is expected. It is difficult to apply it to a method for forming a thick epitaxial film, which is expected to grow greatly in the future epitaxial market, such as a substrate or an epitaxial substrate for a CCD device.

【0009】先に述べた様に、従来の成長方法では、C
VD装置の反応管壁へのポリシリコン膜の堆積を抑制す
るため、反応ガスにHClガスを添加している。この方
法は、良く知られているシリコンの選択エピタキシャル
成長技術を応用したものである。選択成長は、成長ガス
にエッチングガスとしてHClを添加することにより、
酸化膜(SiO2 )上にはシリコン膜を成長させない状
態でシリコン基板上のみにエピタキシャル膜を成長させ
る技術である。前述のホットウォール炉では、反応管な
どの管内治具を全て石英(SiO2 )製とすることによ
り、選択成長の場合と同様に反応管などの石英治具への
ポリシリコン膜の堆積を抑制している。
As described above, in the conventional growth method, C
To suppress the deposition of the polysilicon film on the reaction tube wall of the VD device, HCl gas is added to the reaction gas. This method is an application of the well-known selective epitaxial growth technique for silicon. The selective growth is performed by adding HCl as an etching gas to the growth gas,
This is a technique for growing an epitaxial film only on a silicon substrate without growing a silicon film on an oxide film (SiO 2 ). In the above-mentioned hot wall furnace, all the jigs inside the tube such as the reaction tube are made of quartz (SiO 2 ), so that the deposition of the polysilicon film on the quartz jig such as the reaction tube is suppressed as in the case of the selective growth. is doing.

【0010】図3は、SiH2 Cl2 とHClガス流量
比に対するエピタキシャル膜の成長速度と選択成長領域
を示したものである。HCl流量比が小さい場合は非選
択成長が起こり、HCl流量比の増大とともに、選択成
長領域を経てエッチング領域に移行する。この図3から
明らかなように、選択成長領域では非選択領域と比較し
て、成長速度は大きく低下することになる。また、逆に
成長速度の増加は、成長を非選択化するため、反応管な
ど石英治具へのポリシリコン膜の堆積量を増加させ、パ
ーティクルを発生させる結果となる。
FIG. 3 shows the growth rate and the selective growth region of the epitaxial film with respect to the SiH 2 Cl 2 and HCl gas flow rate ratio. When the HCl flow rate ratio is small, non-selective growth occurs, and as the HCl flow rate ratio increases, the non-selective growth proceeds to the etching region via the selective growth region. As is apparent from FIG. 3, the growth rate in the selective growth region is much lower than that in the non-selection region. On the contrary, the increase in the growth rate deselects the growth, so that the deposition amount of the polysilicon film on the quartz jig such as the reaction tube is increased and particles are generated.

【0011】このように、従来の方法では反応管内治具
へのポリシリコン膜の堆積を抑えた状態でウェーハ上へ
のエピタキシャル膜の成長速度を増大させることは困難
である。
As described above, according to the conventional method, it is difficult to increase the growth rate of the epitaxial film on the wafer while suppressing the deposition of the polysilicon film on the jig in the reaction tube.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】本発明のシリコンエピタ
キシャル膜の成長方法は、反応管内に複数のウェーハを
所定の間隔でほぼ水平に積み重ねる様にウェーハホール
ダに保持し、反応ガス放出孔を有するノズル管より、前
記ウェーハの夫々の被成長面に反応ガスを流し、エピタ
キシャル膜を形成するシリコンエピタキシャル膜の成長
方法において、アルゴン,窒素あるいはキセノンガスを
キャリアガスとしてシラン系の反応ガスを供給してエピ
タキシャル膜を成長する工程と、この成長工程の前ある
いは後にHClガスを供給する工程とを有するものであ
る。
According to the method for growing a silicon epitaxial film of the present invention, a nozzle having a reaction gas discharge hole is held in a wafer holder so that a plurality of wafers are stacked substantially horizontally in a reaction tube at a predetermined interval. In a method of growing a silicon epitaxial film, in which a reaction gas is flown from a tube to each growth surface of the wafer to form an epitaxial film, a silane-based reaction gas is supplied as an epitaxial film by supplying argon, nitrogen or xenon gas as a carrier gas. It has a step of growing a film and a step of supplying HCl gas before or after this growth step.

【0013】この方法によれば、上述した問題点を解決
できることを以下に説明する。
It will be described below that this method can solve the above-mentioned problems.

【0014】図4は、成長ガスを輸送するためのキャリ
アガス種の違いによる、基板面内のエピタキシャル膜厚
分布を示したものである。水素あるいはヘリウムガスを
キャリアガスとして使用した場合、被成長基板であるウ
ェーハ上には殆どエピタキシャル膜が成長していない。
これに対し、アルゴン、窒素あるいはキセノンガスをキ
ャリアガスとした場合は、ウェーハ上にエピタキシャル
膜が成長している。
FIG. 4 shows the epitaxial film thickness distribution in the substrate surface depending on the carrier gas species for transporting the growth gas. When hydrogen or helium gas is used as the carrier gas, almost no epitaxial film grows on the wafer that is the substrate to be grown.
On the other hand, when argon, nitrogen or xenon gas is used as the carrier gas, the epitaxial film grows on the wafer.

【0015】一方、図5は、エッチングガスであるHC
lガス輸送に対するキャリアガス種の差を調べたもので
ある。図5より、反応管内治具上に堆積したポリシリコ
ンに対するエッチング効果は、水素あるいはヘリウムガ
スをキャリアガスとして用いた場合の方が大きいことが
分る。
On the other hand, FIG. 5 shows that the etching gas is HC.
1 is a graph showing the difference in carrier gas species for gas transportation. From FIG. 5, it can be seen that the etching effect on the polysilicon deposited on the jig in the reaction tube is greater when hydrogen or helium gas is used as the carrier gas.

【0016】さらに、図6はこのエッチング処理を行っ
た際にウェーハがエッチングされる速度をウェーハ面内
で測定したものであるが、水素あるいはヘリウムガスを
キャリアとした場合はウェーハはほとんどエッチングさ
れていない。
Further, FIG. 6 shows the rate at which the wafer is etched during this etching process, measured in the plane of the wafer. However, when hydrogen or helium gas is used as the carrier, the wafer is almost etched. Absent.

【0017】これらのキャリアガス種の違いによる成長
あるいはエッチング作用の差は、キャリアガスが持つ化
学反応性の違いによるものではなく、キャリアガスの反
応ガス輸送効果の差によるものである。この輸送効果の
差は、キャリアガスとして使用した元素の粘性ηと密度
ρによって決る自己拡散係数η/ρの違いに依存してい
る。以上の結果から、同一ノズル管を使用した場合、比
較的重元素であるアルゴン、窒素あるいはキセノンガス
をキャリアガスとすることにより、被成長基板であるウ
ェーハ上にエピタキシャル膜が成長し、比較的軽い水素
あるいはヘリウムガスをキャリアガスとすることによ
り、ウェーハに影響を与えることなく反応管内部の治具
に堆積したポリシリコン膜をエッチングすることができ
る。
The difference in the growth or etching action due to the difference in the carrier gas species is not due to the difference in the chemical reactivity of the carrier gas but to the difference in the reaction gas transport effect of the carrier gas. This difference in transport effect depends on the difference in self-diffusion coefficient η / ρ determined by the viscosity η and the density ρ of the element used as the carrier gas. From the above results, when the same nozzle tube is used, by using argon, nitrogen, or xenon gas, which is a relatively heavy element, as a carrier gas, an epitaxial film grows on the wafer that is the substrate to be grown, and it is relatively light. By using hydrogen or helium gas as the carrier gas, the polysilicon film deposited on the jig inside the reaction tube can be etched without affecting the wafer.

【0018】即ち、水素あるいはヘリウムガスをキャリ
アガスに用い、エピタキシャル成長プロセスの前あるい
は後工程でHClガスでエッチング処理を行えば、ウェ
ーハに影響を与えることなくエピタキシャル成長により
管内の治具に堆積したポリシリコン膜をエッチング除去
することができる。従って、エピタキシャル成長は非選
択領域で行うことが可能となり、成長速度を大幅に増加
させることができる。さらに、エッチング処理がウェー
ハに影響しないため、大量のHClガスを供給すること
ができ、ポリシリコン膜の高速エッチング除去が可能で
ある。
That is, if hydrogen or helium gas is used as a carrier gas and etching is performed with HCl gas before or after the epitaxial growth process, the polysilicon deposited on the jig in the tube by the epitaxial growth without affecting the wafer. The film can be etched away. Therefore, the epitaxial growth can be performed in the non-selected region, and the growth rate can be greatly increased. Furthermore, since the etching process does not affect the wafer, a large amount of HCl gas can be supplied, and the polysilicon film can be removed by high-speed etching.

【0019】本成長法は、従来法と比較して管内治具を
エッチングするための工程が追加されるためエピタキシ
ャル成長に係わる工程数が増加するが、工程数の増加に
よる全エピタキシャル成長工程時間の増加より、成長速
度の増大による成長時間の短縮効果の方が遥かに大き
い。このことは、厚いエピタキシャル膜を成長する場合
に特に顕著である。
In the present growth method, the number of steps involved in the epitaxial growth is increased because the step for etching the jig in the tube is added as compared with the conventional method. However, the total epitaxial growth step time is increased due to the increase in the number of steps. The effect of shortening the growth time by increasing the growth rate is far greater. This is particularly remarkable when growing a thick epitaxial film.

【0020】[0020]

【実施例】次に、本発明について図面を参照して説明す
る。本発明の実施例では、エピタキシャル成長炉として
図7(a),(b)に示した縦型LPCVD装置を使用
した。第1の実施例は、P+ 型のシリコンウェーハ(単
結晶基板)上にP型のシリコンエピタキシャル膜を成長
するものである。本構造のエピタキシャル基板は、ラッ
チアップやα線によるソフトエラー耐性が高いことか
ら、将来のCMOSデバイス用基板として有望視されて
いるものである。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Next, the present invention will be described with reference to the drawings. In the example of the present invention, the vertical LPCVD apparatus shown in FIGS. 7A and 7B was used as an epitaxial growth furnace. In the first embodiment, a P type silicon epitaxial film is grown on a P + type silicon wafer (single crystal substrate). The epitaxial substrate of this structure is highly promising as a future CMOS device substrate because it has high resistance to soft errors due to latch-up and α rays.

【0021】まず図7に示した装置のウェーハホールダ
4に直径150mm、抵抗率0.01Ω−cmのボロン
ドープのP+ 型のシリコンウェーハ5を50枚搭載し、
反応管内温度を抵抗加熱炉6により1080℃、真空度
を10Torrとした。ウェーハホールダ4を毎分5回
転の速度で回転させ、まず第1ノズル管7AよりN2
0SLM、SiH2 Cl2 200sccm、B2 6
0sccmを、そして第2ノズル管7Bより還元用のH
2 20SLMをそれぞれ25分間供給して10Ω−cm
P型シリコンエピタキシャル膜を10μmの厚さに成
長した(成長速度0.4μm/min)。次に、第1
(または第2)ノズル管よりH2 20SLM、HCl1
000sccmを5分間供給して反応管内の石英治具に
堆積したポリシリコン膜をエッチング除去した。
First, 50 boron-doped P + -type silicon wafers 5 having a diameter of 150 mm and a resistivity of 0.01 Ω-cm are mounted on the wafer holder 4 of the apparatus shown in FIG.
The temperature inside the reaction tube was set to 1080 ° C. by the resistance heating furnace 6, and the degree of vacuum was set to 10 Torr. The wafer holder 4 is rotated at a speed of 5 revolutions per minute, and first the N 2 2 is fed through the first nozzle pipe 7A.
0 SLM, SiH 2 Cl 2 200 sccm, B 2 H 6 5
0 sccm, and H for reducing from the second nozzle tube 7B
10 Ω-cm by supplying 2 20 SLMs for 25 minutes each
A P-type silicon epitaxial film was grown to a thickness of 10 μm (growth rate 0.4 μm / min). Then the first
(Or 2nd) H 2 20SLM, HCl 1 from nozzle tube
000 sccm was supplied for 5 minutes to remove the polysilicon film deposited on the quartz jig in the reaction tube by etching.

【0022】図1は、以上のエピタキシャル成長への工
程の概略を従来の方法の場合と比較して示したものであ
る。本第1の実施例によるエピタキシャル成長プロセス
時間はウェーハロードAからウェーハアンロードFまで
70分であるのに対し、従来法(成長速度0.1μm/
min)のプロセス時間は130分であり、本第1の実
施例によりエピタキシャル成長プロセス時間はほぼ1/
2に短縮された。また、成長した50枚のエピタキシャ
ルウェーハについて、直径0.3μm以上のパーティク
ル数を測定した。パーティクル数は、150mmウェー
ハ当り平均5個であり、本第1の実施例では、パーティ
クルが発生しないことが確認された。
FIG. 1 shows an outline of the above steps for epitaxial growth in comparison with the conventional method. While the epitaxial growth process time according to the first embodiment is 70 minutes from the wafer load A to the wafer unload F, the conventional method (growth rate 0.1 μm /
min) is 130 minutes, and the epitaxial growth process time is about 1 / th according to the first embodiment.
Shortened to 2. In addition, the number of particles having a diameter of 0.3 μm or more was measured for the grown 50 epitaxial wafers. The number of particles was 5 on average per 150 mm wafer, and it was confirmed that no particles were generated in the first embodiment.

【0023】第2の実施例は、本発明の方法をN型のシ
リコンエピタキシャル膜成長に応用したものである。本
構造のエピタキシャル膜はCCDデバイスなどに適用さ
れるものである。エピタキシャル成長は、第1の実施例
と同一のLPCVD装置を用いて行った。本第2の実施
例では、被成長基板としてPドープのN型のシリコンウ
ェーハを使用した。
The second embodiment is an application of the method of the present invention to the growth of an N type silicon epitaxial film. The epitaxial film having this structure is applied to a CCD device or the like. Epitaxial growth was performed using the same LPCVD apparatus as in the first embodiment. In the second example, a P-doped N-type silicon wafer was used as the growth substrate.

【0024】まず第1の実施例の場合と同様に、ウェー
ハホールダ4に直径150mm、抵抗率10Ω−cmの
PドープN型のシリコンウェーハを50枚搭載し、反応
管内温度を1080℃、真空度を10Torrとした。
ウェーハホールダ4を毎分5回転の速度で回転させ、ま
ず、第1ノズル管7AよりH2 20SLM,HCl20
00sccmを10分間供給して反応管内の石英治具に
堆積したポリシリコン膜をエッチング除去した。次に、
第1ノズル管7AよりN2 20SLM,SiH2 Cl2
500sccm,PH3 50sccmを、第2ノズル管
よりH2 50sccmをそれぞれ40分間供給して10
Ω−cmのN型シリコンエピタキシャル膜を40μm成
長した(成長速度1μm/min)。
First, as in the case of the first embodiment, 50 P-doped N-type silicon wafers having a diameter of 150 mm and a resistivity of 10 Ω-cm are mounted on the wafer holder 4 and the temperature inside the reaction tube is 1080 ° C. and the degree of vacuum is set. Was set to 10 Torr.
The wafer holder 4 is rotated at a speed of 5 revolutions per minute, and first the H 2 20SLM, HCl 20 is fed through the first nozzle pipe 7A.
00 sccm was supplied for 10 minutes to remove the polysilicon film deposited on the quartz jig in the reaction tube by etching. next,
From the first nozzle tube 7A, N 2 20SLM, SiH 2 Cl 2
500 sccm, PH 3 50 sccm, and H 2 50 sccm were supplied from the second nozzle tube for 40 minutes, respectively.
An Ω-cm N-type silicon epitaxial film was grown to 40 μm (growth rate 1 μm / min).

【0025】本第2の実施例の特徴は、ポリシリコン膜
のエッチング処理をエピタキシャル成長の前行程で行な
ったことである。図2は、このエピタキシャル成長の工
程を示したものである。本第2の実施例の場合も第1の
実施例の場合と同様、従来法(成長速度0.1μm/m
in)と比較してエピタキシャル成長プロセス時間が大
幅に短縮される(従来法のほぼ1/5)ことが分る。ま
た、本第2の実施例で示したように、エピタキシャル膜
の成長前にポリシリコン膜のエッチング処理を行った場
合においても、パーティクルの発生は認められなかっ
た。
The feature of the second embodiment is that the etching process of the polysilicon film is performed in the preceding step of the epitaxial growth. FIG. 2 shows the steps of this epitaxial growth. In the case of the second embodiment, as in the case of the first embodiment, the conventional method (growth rate 0.1 μm / m
In), the epitaxial growth process time is significantly shortened (about 1/5 of the conventional method). Further, as shown in the second embodiment, generation of particles was not observed even when the polysilicon film was etched before the growth of the epitaxial film.

【0026】[0026]

【発明の効果】以上説明したように本発明は、気相成長
装置を用いてエピタキシャル膜を成長する方法として、
アルゴン、窒素あるいはキセノンガスをキャリアガスと
してシラン系の成長ガスを供給してエピタキシャル膜を
成長する工程と、この成長工程の前のあるいは後工程と
して、水素またはヘリウムガスをキャリアガスとしてH
Clガスを供給する工程を有するものである。このた
め、反応管内治具へのポリシリコン膜の堆積を抑えた状
態で、被成長基板上へのエピタキシャル膜の成長速度を
増大させることができ、ホットウォールタイプのエピタ
キシャル成長炉で厚いシリコンエピタキシャル膜の成長
がパーティクルを発生させることなく可能になるという
効果がある。
As described above, the present invention provides a method for growing an epitaxial film using a vapor phase growth apparatus,
A step of supplying a silane-based growth gas using argon, nitrogen or xenon gas as a carrier gas to grow an epitaxial film, and a step before or after this growth step, using hydrogen or helium gas as a carrier gas to generate H
It has a step of supplying Cl gas. Therefore, it is possible to increase the growth rate of the epitaxial film on the substrate to be grown while suppressing the deposition of the polysilicon film on the jig in the reaction tube, and to increase the thickness of the thick silicon epitaxial film in the hot wall type epitaxial growth furnace. There is an effect that growth is possible without generating particles.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の第1の実施例を説明するための工程
図。
FIG. 1 is a process drawing for explaining a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第2の実施例を説明するための工程
図。
FIG. 2 is a process drawing for explaining the second embodiment of the present invention.

【図3】反応ガスとHClとの流量比と成長速度との関
係を示す図。
FIG. 3 is a diagram showing a relationship between a flow rate ratio of a reaction gas and HCl and a growth rate.

【図4】種々のキャリアガスに対するウェーハ面内成長
速度分布を示す図。
FIG. 4 is a diagram showing the in-plane growth rate distribution of a wafer for various carrier gases.

【図5】種々のキャリアガスに対するポリシリコン膜の
エッチング速度を示す図。
FIG. 5 is a diagram showing etching rates of a polysilicon film with respect to various carrier gases.

【図6】種々のキャリアガスに対するウェーハ面内のエ
ッチング速度を示す図。
FIG. 6 is a diagram showing the in-plane etching rate for various carrier gases.

【図7】縦型LPCVD装置の断面図。FIG. 7 is a sectional view of a vertical LPCVD apparatus.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 外管 2 内管 3 架台 4 ウェーハホルダ 5 ウェーハ 6 抵抗加熱炉 7A 第1ノズル管 7B 第2ノズル管 8 ガス排出孔 9 排気口 10 ガス導入孔 1 Outer Tube 2 Inner Tube 3 Stand 4 Wafer Holder 5 Wafer 6 Resistance Heating Furnace 7A First Nozzle Tube 7B Second Nozzle Tube 8 Gas Discharge Hole 9 Exhaust Port 10 Gas Inlet Hole

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 反応管内に複数のウェーハを所定の間隔
でほぼ水平に積み重ねる様にウェーハホールダに保持
し、反応ガス放出孔を有するノズル管より、前記ウェー
ハの夫々の被成長面に反応ガスを流し、エピタキシャル
膜を形成するシリコンエピタキシャル膜の成長方法にお
いて、アルゴン,窒素あるいはキセノンガスをキャリア
ガスとしてシラン系の反応ガスを供給してエピタキシャ
ル膜を成長する工程とこの成長工程の前あるいは後にH
Clガスを供給する工程とを有することを特徴とするシ
リコンエピタキシャル膜の成長方法。
1. A plurality of wafers are held in a wafer holder in such a manner that a plurality of wafers are stacked substantially horizontally in a reaction tube at a predetermined interval, and a reaction tube is provided with a reaction tube through which a reaction gas is supplied to each growth surface of the wafer. In the method for growing a silicon epitaxial film, which comprises forming a epitaxial film by flowing a hydrogen gas, a step of growing a epitaxial film by supplying a silane-based reaction gas with argon, nitrogen or xenon gas as a carrier gas, and before or after this growth step.
And a step of supplying Cl gas, the method for growing a silicon epitaxial film.
【請求項2】 HClガスを供給するキャリアガスは水
素またはヘリウムである請求項1記載のシリコンエピタ
キシャル膜の成長方法。
2. The method for growing a silicon epitaxial film according to claim 1, wherein the carrier gas for supplying the HCl gas is hydrogen or helium.
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