JPH06124897A - 化学気相成長装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 半導体ウエハの表面に厚さが均一な膜を形成
できる化学気相成長装置を得る。 【構成】 反応ガス噴出孔２から噴出される反応ガスの
噴出方向と平行に高さＹを有する反応ガス横流れ防止フ
ィン９をガスヘッド３に設ける。反応ガス横流れ防止フ
ィン９は各々の反応ガス噴出孔２を囲むように格子状に
設けられている。反応ガス横流れ防止フィン９の部分で
は反応ガスは横流れすることなく拡散するので、半導体
ウエハ７の表面には反応ガスが均一に吹き付けられる。 【効果】 その結果、半導体ウエハ７の表面には膜厚が
均一な生成膜が形成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、半導体ウエハが設置
されるステージに対向して多数の反応ガス噴出孔が設け
られたガスヘッドを有する化学気相成長装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図８は従来の化学気相成長装置の断面図
である。図９は図８におけるＡ−Ａ線での矢視図であ
る。

【０００３】図において、１は半導体ウエハ７が搭載さ
れ、半導体ウエハ７を加熱するウエハ加熱ステージ、３
はウエハ加熱ステージ１に対向して設けられたガスヘッ
ドである。ガスヘッド３は多数個の反応ガス噴出孔２を
有する。反応ガス噴出孔２は図９に示すように一定間隔
で、半導体ウエハ７の表面全面に及ぶように、半導体ウ
エハ７の表面に対向して設けられている。ウエハ加熱ス
テージ１の外周方向には排気口４が設けられている。排
気口４は外部に接続されている。

【０００４】ガスヘッド３の内部に空洞６を設けるとと
もに反応ガス噴出孔２の穴径を小さくし、空洞６内にガ
ス導入孔５から導入される反応ガスを溜め込み、反応ガ
スを各ガス噴出孔２から均一圧力で噴出するようにして
いる。

【０００５】次に動作について説明する。反応ガス噴出
孔２から噴出される反応ガスがウエハ加熱ステージ１に
設置された半導体ウエハ７の表面に対して吹き付けられ
る。このとき、反応ガス噴出孔２は半導体ウエハ７の表
面全面に及んで一定間隔で設けられているので、反応ガ
スは半導体ウエハ７の表面全面に均一に吹き付けられ
る。すると熱化学反応により半導体ウエハ７の表面全面
に均一に薄膜が形成される。ここで反応ガスは通常Ｎ₂
などの不活性ガスにより希釈化して使用する。

【０００６】未反応のまま残された反応ガスは、ウエハ
加熱ステージ１の外周方向に設けられた排気口４を介し
て外部に排出される。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】従来の化学気相成長装
置は以上のように構成されており、反応ガス噴出孔２の
孔径を小さくし、空洞６に反応ガスを溜め込み、反応ガ
ス噴出孔２から均一圧力で反応ガスを噴出するようにし
ているので、反応ガス噴出孔２から噴出される反応ガス
の流れは絞り込まれておりその流速も速い。このため、
反応ガスは十分に拡散する前に半導体ウエハ７表面に吹
き付けられてしまい、その結果反応ガス噴出孔２に対向
する半導体ウエハ７の表面の一部に集中的に反応ガスが
吹き付けられることになり、図１０に示すように半導体
ウエハ７の表面に形成される生成膜８のうち反応ガス噴
出孔２に対向する部分に形成された生成膜の膜厚のみが
厚くなるという問題点があった。

【０００８】このような問題が生じるのを避けるため、
図１１に示すようにガスヘッド３と半導体ウエハ７の表
面との距離Ｘを大きくし、反応ガス噴出孔２から噴出す
る反応ガスを十分拡散させた後半導体ウエハ７の表面に
吹き付けるようにすると、排気口４の吸引のため反応ガ
スの流れが全体的に排気口４側に逃げて半導体ウエハ７
の表面の中心部の反応ガスの濃度が薄くなり、その結果
半導体ウエハ７の表面の中心部に形成される生成膜８の
膜厚が図１１に示すように薄くなるという別の問題点が
生じる。

【０００９】この発明は上記のような問題点を解決する
ためになされたもので、半導体ウエハの表面に厚さが均
一な膜を形成することができる化学気相成長装置を得る
ことを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この発明は、半導体ウエ
ハが設置されるステージに対向して多数の反応ガス噴出
孔が設けられたガスヘッドを有する化学気相成長装置に
適用される。

【００１１】この発明に係る化学気相成長装置は、前記
反応ガス噴出孔から噴出される反応ガスの拡散を許容
し、かつ該反応ガスの前記ステージに対する横流れを規
制する隔壁を前記ガスヘッドの反応ガス噴出孔面に設け
たことを特徴とする。

【００１２】

【作用】この発明における隔壁は、反応ガス噴出孔から
噴出される反応ガスの拡散を許容し、かつ反応ガスのス
テージに対する横流れを規制するので、反応ガス噴出孔
から噴出される反応ガスは十分拡散し、かつ反応ガスが
ステージに対して横流れせず、ステージ上に設置された
半導体ウエハの表面には反応ガスが均一に吹き付けられ
る。

【００１３】

【実施例】図１はこの発明に係る化学気相成長装置の一
実施例を示す断面図、図２は図１に示した装置のＡ−Ａ
線での矢視図である。図において、図８に示した従来装
置との相違点は、反応ガス横流れ防止フィン９を新たに
設けたことである。反応ガス横流れ防止フィン９は高さ
Ｙを有する。反応ガス横流れ防止フィン９は薄い板状の
もので構成されており、その側面が反応ガス噴出孔２か
ら噴出される反応ガスの噴出方向と平行になるようにガ
スヘッド３の反応ガス噴出面に格子状に設けられてい
る。各格子は反応ガス噴出孔２を囲むように形成されて
いる。反応ガス横流れ防止フィン９は反応ガス噴出孔２
から噴出される反応ガスの拡散を許容し、かつ該反応ガ
スのウエハ加熱ステージ１に対する横流れを規制する隔
壁の役目をする。その他の構造は図８に示した従来装置
と同様である。

【００１４】次に動作について説明する。反応ガス噴出
孔２からの反応ガスがウエハ加熱ステージ１上に設置さ
れた半導体ウエハ７の表面に対して吹き付けられる。こ
のとき反応ガス横流れ防止フィン９が以下のような働き
をする。

【００１５】図３に示すように、ガスヘッド３と半導体
ウエハ７の表面との距離Ｘのうち、距離Ｙに相当する分
には反応ガス横流れ防止フィンが設けられている。その
ため、ガスヘッド３と半導体ウエハ７の表面の距離Ｘが
大きくても、距離Ｙの部分では横方向は反応ガス横流れ
防止フィン９により遮られているため、反応ガス噴出孔
２から噴出される反応ガスは横方向に流れることなく拡
散する。この拡散が十分に行われるように後述する諸条
件を設定しておくことにより、半導体ウエハ７の表面に
は反応ガスが均一に吹き付けられ、従来のように反応ガ
スが半導体ウエハ７の表面の一部に集中的に吹き付けら
れたり、半導体ウエハ７の表面の中心部で反応ガスの濃
度が薄くなったりすることはない。その結果、半導体ウ
エハ７の表面には熱化学反応により厚さが均一な生成膜
８が形成される。

【００１６】未反応のまま残された反応ガスは排気口４
を介して外部に排出される。

【００１７】なお、半導体ウエハ７の表面とガスヘッド
３との距離Ｘおよび反応ガス横流れ防止フィン９の高さ
Ｙは、形成される生成膜８の膜厚ができるだけ均一にな
るように、反応ガスの流量、反応ガス噴出孔２の穴径、
反応ガス噴出孔２の設けられる間隔に応じて決定され
る。

【００１８】なお、上記実施例では反応ガス噴出孔２か
らの反応ガスを半導体ウエハ７の上方から半導体ウエハ
７の表面に吹き付ける場合について説明したが、半導体
ウエハ７の表面を下方に向け、半導体ウエハ７の表面下
方から反応ガスを上方に吹き上げ反応ガスを半導体ウエ
ハ７の表面に吹き付けるいわゆる「フェースダウン方
式」においてもこの発明は適用できる。この場合、反応
ガスは半導体ウエハ７の表面で加熱されているため、下
方のガスヘッド３の方向に舞い下がることがなく半導体
ウエハ７の表面に沿って排気方向に流れる。そのため、
ガスヘッド３が加熱された反応ガスにより汚れることが
なくなるという利点がある。

【００１９】また、上記実施例では反応ガス横流れ防止
フィン９の配置形状を格子状にしたが、この形状に限定
されず、反応ガス横流れ防止フィン９の配置形状は反応
ガス噴出孔２の配列パターンに応じて変化させればよ
い。例えば、反応ガス噴出孔２の配列パターンが図４の
ような場合には反応ガス横流れ防止フィン９の配置形状
は六角形状にすることもできる。

【００２０】さらに、上記実施例では反応ガス横流れ防
止フィン９が各々の反応ガス噴出孔２すべてを分割する
ように設けられているが、反応ガスの横流れを防止する
ことができれば各々の反応ガス噴出孔２すべてを分割す
る必要はなく、例えば、図５に示すよう反応ガス横流れ
防止フィン９をガスヘッド３の同心円周上に複数に形成
しても上記実施例と同様の効果が得られる。

【００２１】さらに、上記実施例では薄い板状の反応ガ
ス横流れ防止フィン９で隔壁を構成したが、図６，図７
に示すように反応ガス噴出孔２の孔径のより大きい孔径
の穴１０をウエハが加熱ステージ１側に複数有する隔壁
ブロック９′を設けてもよい。なお、図７は図６におけ
るＢ−Ｂ線での断面図である。

【００２２】また、上記実施例では反応ガス横流れ防止
フィン９，隔壁ブロック９′の側面を反応ガスの噴出方
向に平行に設けたが、反応ガスの拡散を許容でき、かつ
反応ガスの横流れを防止することができれば必ずしも反
応ガスの噴出方向と平行に設ける必要はない。例えば、
反応ガス噴出孔２から反応ガス噴出方向に傾斜状に広が
る反応ガス横流れ防止フィン９あるいは隔壁ブロック
９′を設けてもよい。

【００２３】要するに、反応ガス横流れ防止フィン９や
隔壁ブロック９′は反応ガス噴出孔２からの反応ガスが
十分拡散するだけの空間を形成し、かつ反応ガスの横流
れを規制する隔壁の役目をするものであればいかなる形
状のものであってもよい。

【００２４】

【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、反応ガ
ス噴出孔から噴出される反応ガスの拡散を許容し、かつ
反応ガスのステージに対する横流れを規制する隔壁をガ
スヘッドの反応ガス噴出孔面に設けたので、反応ガス噴
出孔から噴出される反応ガスは十分拡散し、かつ反応ガ
スがステージに対して横流れせず、ステージ上に設置さ
れた半導体ウエハの表面には反応ガスが均一に吹き付け
られる。その結果、半導体ウエハの表面に厚さの均一な
膜を形成することができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係る化学気相成長装置の一実施例を
示す断面図である。

【図２】図１に示した装置のＡ−Ａ線での矢視図であ
る。

【図３】図１に示した装置の動作を説明するための図で
ある。

【図４】図１に示した装置の反応ガス横流れ防止フィン
の他の構成例を示す図である。

【図５】図１に示した装置の反応ガス横流れ防止フィン
の他の構成例を示す図である。

【図６】図１に示した装置の反応ガス横流れ防止フィン
に代る隔壁ブロックの構成例を示す図である。

【図７】図６に示した隔壁ブロックのＢ−Ｂ線での断面
図である。

【図８】従来の化学気相成長装置の断面図である。

【図９】図８に示した装置のＡ−Ａ線での矢視図であ
る。

【図１０】図８に示した装置の問題点を説明するための
図である。

【図１１】図８に示した装置の問題点を説明するための
図である。

【符号の説明】

１ ウエハ加熱ステージ ２ 反応ガス噴出孔 ３ ガスヘッド ７ 半導体ウエハ ９ 反応ガス横流れ防止フィン

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 蔦原 晃一郎 兵庫県伊丹市瑞原４丁目１番地 三菱電機 株式会社北伊丹製作所内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体ウエハが設置されるステージに対
   向して多数の反応ガス噴出孔が設けられたガスヘッドを
   有する化学気相成長装置において、 前記反応ガス噴出孔から噴出される反応ガスの拡散を許
   容し、かつ該反応ガスの前記ステージに対する横流れを
   規制する隔壁を前記ガスヘッドの反応ガス噴出孔面に設
   けたことを特徴とする化学気相成長装置。