JPH06183883A - エピタキシャル成長装置 - Google Patents

エピタキシャル成長装置

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JPH06183883A
JPH06183883A JP33321992A JP33321992A JPH06183883A JP H06183883 A JPH06183883 A JP H06183883A JP 33321992 A JP33321992 A JP 33321992A JP 33321992 A JP33321992 A JP 33321992A JP H06183883 A JPH06183883 A JP H06183883A
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JP
Japan
Prior art keywords
epitaxial growth
gas
susceptor
vertical direction
wafer
Prior art date
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Pending
Application number
JP33321992A
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English (en)
Inventor
Kazuo Kuniyone
和夫 國米
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Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 エピタキシャル成長層の厚さが均一となるよ
うに単結晶層を成長させる。 【構成】 このエピタキシャル成長装置は、反応管とな
るシリンダ1と、複数のウエハポケット31,32,33
を備えるサセプタ2と、キャリアガスおよび反応ガス5
のガス吹出口4と、反応管内加熱用の赤外線ランプ6と
からなっている。キャリアガスおよび反応ガス5をシリ
ンダ1内に上から下へ流す場合、ガス吹出口4をサセプ
タ2の垂直方向に、この方向のウエハポケット3と同数
のガス吹出口4を設け、各段のウエハポケット31
2,33 の近傍に配置し、各々制御できるように構成
する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は気相のエピタキシャル成
長装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、単結晶基板上に単結晶層を成長さ
せるエピタキシャル成長技術は、高集積度のシリコン集
積回路、化合物半導体素子、半導体レーザーなど多くの
デバイス製作に用いられている。これらのデバイスをよ
り高精度化するとともに、高い歩留まりで製造するため
には、エピタキシャル成長層の結晶品質向上とともに、
エピタキシャル成長層を均一にすることが極めて重要と
なってくる。それは、わずかなエピタキシャル成長層厚
のばらつきがデバイス特性に大きな影響を与えるからで
ある。
【0003】このように、無欠陥で均一の厚さのシリコ
ン単結晶を得るために、エピタキシャル成長時の反応管
内の温度、ガス流を均一になるようにしたさまざまな型
のエピタキシャル成長装置が用いられている。例として
図5に従来のバレル型エピタキシャル成長装置を示す。
この型のエピタキシャル成長装置は他の型のエピタキシ
ャル成長装置と比較して1回で処理できるウエハ枚数が
多いため、量産性にすぐれ、しかも高精度である点を特
徴とする(超LSIプロセスデータハンドブック、サイ
エンスフォーラム、1982参照)。このエピタキシャ
ル成長装置は、反応管となるシリンダ21と、複数のウ
エハ71,72,73 をそれぞれ載せる複数のウエハポケ
ット31,32,33 を備えるサセプタ2と、キャリアガ
スおよび反応ガスからなるガス5のガス吹出口4と、反
応管内加熱用の赤外線ランプ6とからなっている。
【0004】上記構成において、サセプタ2上のウエハ
ポケット31,32,33にウエハ71,72,73をそれぞ
れ置き、赤外線ランプ6でシリンダ21内を加熱し、ガ
ス吹出口4からキャリアガスおよび反応ガス5を供給す
る。このときサセプタ2はシリンダ21内で回転させ
る。以上のようにしてエピタキシャル成長を行ってい
る。この従来のバレル型エピタキシャル成長装置でのエ
ピタキシャル成長層厚のばらつきは、例えば1枚の5イ
ンチウエハの面内においては矢印y方向(鉛直方向)で
±3〜±8%程度である。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例では、サセプタの回転方向に並べたウエハ(不図
示)間については、エピタキシャル成長層の厚さの均一
性は得られるものの、鉛直方向に並べたウエハ71
2,73 間については図6に示すように各段でエピタ
キシャル成長層の厚さの均一性を得ることができなかっ
た。具体的には、サセプタ鉛直方向に並べたウエハ間で
のエピタキシャル成長層厚のばらつきは、例えば5イン
チウエハでは±5〜±10%程度であった。このように
エピタキシャル成長層の厚さにばらつきが生じるため、
全体としてウエハ間においてエピタキシャル成長層の厚
さに不均一が生じるのは、反応ガスの流れ方向に対して
上流から下流になるほどガス流とエピタキシャル成長層
との間に境界層ができやすく、ウエハ表面への反応ガス
供給量が減少するからである。特に上記従来例では、サ
セプタ鉛直方向での反応ガスの減少が大きいため、この
方向に並べたウエハ間でのエピタキシャル成長層の厚さ
に不均一が生じていると考えられる。
【0006】本発明の目的は、ウエハ間においてエピタ
キシャル成長層の厚さが均一となるように単結晶層を成
長させるエピタキシャル成長装置を提供することにあ
る。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明のエピタキシャル
成長装置は、サセプタの鉛直方向に対し、複数個のウエ
ハポケットを有するエピタキシャル成長装置において、
前記サセプタの鉛直方向の異なる位置に複数個のガス吹
出口を設け、各々のガス吹出口からのガス流量を制御す
る手段を有することを特徴とする。本発明のエピタキシ
ャル成長装置には、前記ガス吹出口を前記サセプタの鉛
直方向のウエハポケットと対応する場所に設けたものが
ある。また、本発明のエピタキシャル成長装置には、前
記ガス吹出口の高さが前記サセプタの鉛直方向におい
て、前記ウエハポケットの高さに対応しているものがあ
る。さらに本発明のエピタキシャル成長装置には、前記
ガス吹出口をシリンダ内に配置された複数の赤外線ラン
プの隙間に設けたものがある。
【0008】
【作用】本発明によれば、キャリアガスおよび反応ガス
のガス吹出口をサセプタの鉛直方向に対して複数個設
け、各々からのガス流量を制御することで、異なるウエ
ハポケット間のウエハのエピタキシャル成長層の厚さの
均一性を改善することができる。さらにガス吹出口をウ
エハポケットと対応した数設けることでガス吹出口の配
管を複雑にすることなくウエハのエピタキシャル成長層
の厚さを均一にすることができる。またガス吹出口をサ
セプタ鉛直方向各段のウエハポケットと対応する場所に
それぞれ設けることで、この方向各段のウエハ間のエピ
タキシャル成長層の厚さのばらつきを小さくすることが
できる。またガス吹出口を赤外線ランプの隙間に設ける
ことでシリンダ内において温度均一性を全く損なうこと
なくガス流を均一にすることができ、エピタキシャル成
長層の厚さの均一性を改善することができる。
【0009】
【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。
【0010】本発明の第1の実施例を図1に示す。この
エピタキシャル成長装置は、反応管となるシリンダ1
と、複数のウエハ71,72,73 をそれぞれ載せる複数
のウエハポケット31,32,33 を備えるサセプタ2
と、キャリアガスおよび反応ガスからなるガス5のガス
吹出口4と、反応管内加熱用の赤外線ランプ6とからな
っている。
【0011】ここで図1に示すように、キャリアガスお
よび反応ガスをシリンダ1内に上から下へ流す場合、ガ
ス吹出口4をサセプタ2の垂直方向に、この方向のウエ
ハポケット31,32,33 と同数のガス吹出口4を設
け、各段のウエハポケット31,32,33の近傍に配置
し、各々制御できるように構成する。
【0012】上記構成において、サセプタ2上のウエハ
ポケット31,32,33にウエハ71,72,73をそれぞ
れ置き、赤外線ランプ6でシリンダ1内を加熱し、ガス
吹出口4からキャリアガスおよび反応ガス5を供給す
る。このときサセプタ2はシリンダ1内で回転させる。
以上のようにしてエピタキシャル成長を行う。
【0013】このようにして、上記のエピタキシャル成
長を行うとき、サセプタ鉛直方向の各段に並べたウエハ
1,72,73 について、反応ガスの流れ方向に対する
減少分を補うようにガス流量を調節すると、図2に示す
ように、エピタキシャル成長層厚が均一で、しかもサセ
プタ鉛直方向の各段ごとのばらつきも小さく抑えること
ができる。本実施例では図2においてサセプタ鉛直方向
に5インチウエハを3段並べエピタキシャル成長条件は
1040℃、760Torr、キャリアガスH 2 の流量
は上段150l/min、中段50l/min、下段3
0l/min、反応ガスSiH2 Cl2 の流量は上段
0.2l/min、中段0.4l/min、下段0.6
l/min流し、上段でのエピタキシャル成長層厚を
2.6μmとなるよう設定した。
【0014】なお、上記の値は、ウエハが2段、4段な
どの場合、反応ガスにSiHCl3、SiH4 を用いた
場合など、条件の変化に応じて最適化することができ
る。また反応ガスがSiH2 Cl2 の場合においても、
エピタキシャル成長時の温度は800〜1150℃内部
圧力は1〜760Torrと変化させられるので、キャ
リアガスおよび反応ガスの流量最適値もこれらに応じて
変化する。
【0015】また、ガスの流れ方向については上から下
に限定することはなく、下から上に流す場合でも可能で
ある。
【0016】第1の実施例の場合、特に図2の条件にお
いて、サセプタ鉛直方向に並べたウエハ間のエピタキシ
ャル成長層厚のばらつきは±3%程度となり、この方向
に並べたウエハ間でのエピタキシャル成長層厚のばらつ
きが改善されている。さらに第1の実施例の場合、ウエ
ハ面内のサセプタ鉛直方向のエピタキシャル成長層厚の
ばらつきも小さくなり、ウエハ面内のエピタキシャル
成長層厚のばらつきも±2%程度となり、従来例に比べ
改善されている。
【0017】本発明の第2の実施例を図3および図4に
示す。図3は第2の実施例における平面図、図4は第2
の実施例におけるシリンダ内部表面の一部分を示す図で
ある。
【0018】ここで、図1と同一符号は同一要素を示
す。ガス吹出口14は赤外線ランプ6の隙間部分に設け
られている。同図で、シリンダ11内の平面構造は正六
角形であるが、特にこの形に限定することはなく、また
赤外線ランプ6、ガス吹出口14の数についても特に限
定されない。
【0019】上記構成における動作は第1の実施例にお
ける動作と同様である。またガス5の流れ方向について
も第1の実施例と同様である。
【0020】第2の実施例の場合、赤外線ランプ6の隙
間に複数のガス吹出口14を設けることで、シリンダの
内壁面を有効に利用でき、シリンダ内の温度均一性を損
なうことなく、サセプタ鉛直方向に並べたウエハ間のエ
ピタキシャル成長層厚のばらつきを改善することができ
る。さらに第1の実施例と同様にウエハ面内におけるエ
ピタキシャル成長層厚についてもより均一なものを得る
ことができる。
【0021】また図3の平面図のようにシリンダ11内
全面に均等にガスがゆきわたるようにガス吹出口14を
配置してあるので、サセプタ2を回転させなくてもエピ
タキシャル成長層の厚さの均一性を得ることができる。
【0022】本実施例によると、エピタキシャル成長層
の膜厚分布はウエハ面内、ウエハ間とも±1%以内に抑
えられた。このときのキャリアガスH2 の流量は上段:
中段:下段=15:5:3、反応ガスSiH2 Cl2
流量は同様に1:2:3とした。
【0023】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、サセプタ
鉛直方向に複数のガス吹出口を設けることにより、サセ
プタ鉛直方向各段に載せたウエハ間でエピタキシャル成
長層厚の均一性が向上し、ウエハごとのばらつきが小さ
くなる。これにより、ウエハをサセプタ上のどの段に載
せても、同等でしかも均一なエピタキシャル成長を行う
ことができる。このことは、安定したウエハ供給が図れ
るとともに、集積回路の歩留まり向上、精度を要求され
る高性能デバイスの実現などの効果がある。またこのエ
ピタキシャル成長装置はシリコンのみでなく、化合物半
導体や有機半導体についても用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を実施したエピタキシャル成長装置の断
面図である。
【図2】本発明による図6と同一スケールのウエハ上の
エピタキシャル成長層厚分布の一例を示す図である。
【図3】本発明の第2の実施例によるエピタキシャル成
長装置の平面図である。
【図4】本発明の第2の実施例によるエピタキシャル成
長装置のシリンダ内部表面の一部分を示す図である。
【図5】従来のエピタキシャル成長装置の断面図であ
る。
【図6】従来例によるウエハ上のエピタキシャル成長層
厚分布の一例を示す図である。
【符号の説明】
1 シリンダ 2 サセプタ 3 ウエハポケット 4 ガス吹出口 5 ガス 6 赤外線ランプ

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 サセプタの鉛直方向に対し、複数個のウ
    エハポケットを有するエピタキシャル成長装置におい
    て、 前記サセプタの鉛直方向の異なる位置に複数個のガス吹
    出口を設け、各々のガス吹出口からのガス流量を制御す
    る手段を有することを特徴とするエピタキシャル成長装
    置。
  2. 【請求項2】 前記ガス吹出口を前記サセプタの鉛直方
    向のウエハポケットと対応する場所に設けたことを特徴
    とする請求項1記載のエピタキシャル成長装置。
  3. 【請求項3】 前記ガス吹出口の高さが前記サセプタの
    鉛直方向において、前記ウエハポケット各々の高さに対
    応していることを特徴とする請求項1記載のエピタキシ
    ャル成長装置。
  4. 【請求項4】 前記ガス吹出口をシリンダ内に配置され
    た複数の赤外線ランプの隙間に設けたことを特徴とする
    請求項1記載のエピタキシャル成長装置。
JP33321992A 1992-12-14 1992-12-14 エピタキシャル成長装置 Pending JPH06183883A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6348397B2 (en) 1998-01-30 2002-02-19 Nec Corporation Method for diffusion of an impurity into a semiconductor wafer with high in-plane diffusion uniformity

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6348397B2 (en) 1998-01-30 2002-02-19 Nec Corporation Method for diffusion of an impurity into a semiconductor wafer with high in-plane diffusion uniformity
US6506256B2 (en) 1998-01-30 2003-01-14 Nec Corporation Method and apparatus for diffusion of an impurity into a semiconductor wafer with high in-plane diffusion uniformity

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