JPH0658880B2 - 気相エピタキシヤル成長装置 - Google Patents
気相エピタキシヤル成長装置Info
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- JPH0658880B2 JPH0658880B2 JP60253946A JP25394685A JPH0658880B2 JP H0658880 B2 JPH0658880 B2 JP H0658880B2 JP 60253946 A JP60253946 A JP 60253946A JP 25394685 A JP25394685 A JP 25394685A JP H0658880 B2 JPH0658880 B2 JP H0658880B2
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- Japan
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- tube
- gas
- reaction
- epitaxial growth
- nozzle
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、気相エピタキシャル成長装置に関し、特に、
多数枚のシリコン単結晶基板を、ある間隔で積み重ねて
エピタキシャル成長する量産性の高い気相エピタキシャ
ル成長装置に関するものである。
多数枚のシリコン単結晶基板を、ある間隔で積み重ねて
エピタキシャル成長する量産性の高い気相エピタキシャ
ル成長装置に関するものである。
従来、この種のシリコンエピタキシャル成長装置は、反
応管内に設置したシリコン単結晶基板を加熱し、その基
板表面にシラン系反応ガス（SiH4，SiH2Cl2，SiHCl3，S
iCl4）及びH2等の反応ガスを導入して、シリコンをエピ
タキシャル成長させるものとなっていた。この種のシリ
コンエピタキシャル成長装置では、シリコンエピタキシ
ャル膜の膜厚，電気抵抗等を、各基板内、及び基板間で
均一にするため、反応ガスの導入方法や、シリコン単結
晶基板の設置方法に種々の工夫がなされている。例とし
ては、第４図に示した様に、多数枚のシリコン単結晶基
板２５をある間隔で積み重ねる様に保持した基板ホルダ
ーと、反応管内壁の間に、多数の細孔２４を有するガス
導入用ノズルを設け、その細孔より、シリコン単結晶基
板２５に向って反応ガスを吹き出す方式の装置が提案さ
れている（例えば、バンデマイヤー エス バン アン
ド エドワード エイ ミラー（Vandimir S.Ban and E
dward A.Miller），プロシーディング オブ インター
ナショナル コンファレンス オン ケミカル ペーパ
ー デポジション（Proceeding of International Conf
erence on Chemical Vapor Deposition），ジ エレク
トロケミカル インク（The Electrochemical Inc.），
１９７９，ｐ１０２〜ｐ１２５“ア ニュウ リアクタ
ー フォー シリコン エピタキシィ（A New Reactor
For Silicon Epitaxy”）。
応管内に設置したシリコン単結晶基板を加熱し、その基
板表面にシラン系反応ガス（SiH4，SiH2Cl2，SiHCl3，S
iCl4）及びH2等の反応ガスを導入して、シリコンをエピ
タキシャル成長させるものとなっていた。この種のシリ
コンエピタキシャル成長装置では、シリコンエピタキシ
ャル膜の膜厚，電気抵抗等を、各基板内、及び基板間で
均一にするため、反応ガスの導入方法や、シリコン単結
晶基板の設置方法に種々の工夫がなされている。例とし
ては、第４図に示した様に、多数枚のシリコン単結晶基
板２５をある間隔で積み重ねる様に保持した基板ホルダ
ーと、反応管内壁の間に、多数の細孔２４を有するガス
導入用ノズルを設け、その細孔より、シリコン単結晶基
板２５に向って反応ガスを吹き出す方式の装置が提案さ
れている（例えば、バンデマイヤー エス バン アン
ド エドワード エイ ミラー（Vandimir S.Ban and E
dward A.Miller），プロシーディング オブ インター
ナショナル コンファレンス オン ケミカル ペーパ
ー デポジション（Proceeding of International Conf
erence on Chemical Vapor Deposition），ジ エレク
トロケミカル インク（The Electrochemical Inc.），
１９７９，ｐ１０２〜ｐ１２５“ア ニュウ リアクタ
ー フォー シリコン エピタキシィ（A New Reactor
For Silicon Epitaxy”）。
上述した従来のシリコンエピタキシャル成長装置では、
均一なシリコンエピタキシャル膜を得るため、ノズルの
細孔から吹き出す反応ガス流を、シリコン単結晶基板表
面に均一に分布させる必要があり、このためには、細孔
の形状，数，位置を調整し、かつノズルに首振り運動を
させる駆動機構を付加する等、構造及び、機構が複雑に
なるという欠点がある。また、この複雑さが原因とな
り、均一な膜厚，電気抵抗等の特性を有するエピタキシ
ャル膜を再現性良く成長させるには困難が多い。さら
に、シラン系反応ガス及び水素を混合した後で高温に保
たれた反応管内に導入するため、所望以外の場所で起こ
る環元反応により、シリコン微粒子が発生し、エピタキ
シャル成長しようとするシリコン単結晶基板を汚染した
り、ノズル及び細孔が詰まるという問題が生じる。
均一なシリコンエピタキシャル膜を得るため、ノズルの
細孔から吹き出す反応ガス流を、シリコン単結晶基板表
面に均一に分布させる必要があり、このためには、細孔
の形状，数，位置を調整し、かつノズルに首振り運動を
させる駆動機構を付加する等、構造及び、機構が複雑に
なるという欠点がある。また、この複雑さが原因とな
り、均一な膜厚，電気抵抗等の特性を有するエピタキシ
ャル膜を再現性良く成長させるには困難が多い。さら
に、シラン系反応ガス及び水素を混合した後で高温に保
たれた反応管内に導入するため、所望以外の場所で起こ
る環元反応により、シリコン微粒子が発生し、エピタキ
シャル成長しようとするシリコン単結晶基板を汚染した
り、ノズル及び細孔が詰まるという問題が生じる。
本発明の気相エピタキシャル成長装置は、反応管内で半
導体基板を設置する基板ホルダーと、反応ガスを導入す
るノズルとを有する気相エピタキシヤル成長装置におい
て、前記ノズルは夫々異なるガスが導入される外管及び
内管からなる２重管構造をなし、前記外管は前記反応管
内にガスを放出する方向に向けて外側に突出し、かつ先
端が絞られた形状の第１の開口部を有し、前記内管は前
記外管の開口部と同位置に設けられ同方向に突出する形
状の第２の開口部を有することを特徴とする。
導体基板を設置する基板ホルダーと、反応ガスを導入す
るノズルとを有する気相エピタキシヤル成長装置におい
て、前記ノズルは夫々異なるガスが導入される外管及び
内管からなる２重管構造をなし、前記外管は前記反応管
内にガスを放出する方向に向けて外側に突出し、かつ先
端が絞られた形状の第１の開口部を有し、前記内管は前
記外管の開口部と同位置に設けられ同方向に突出する形
状の第２の開口部を有することを特徴とする。
次に本発明について図面を参照して説明する。
第２図は本発明で用いる２重管構造ノズルの一実施例の
横断面図である。内管１はシラン系反応ガス（SiH4，Si
H2Cl2，SiHCl3，SiCl4）の流路となり、細孔２よりこの
シラン系反応ガスが放出される。外管３は水素ガスの流
路であり、先端が絞られた細孔４よりこの水素ガスは放
出される。シラン系反応ガスと水素ガスとは、細孔４の
先端の絞られた開口部付近で混合される。
横断面図である。内管１はシラン系反応ガス（SiH4，Si
H2Cl2，SiHCl3，SiCl4）の流路となり、細孔２よりこの
シラン系反応ガスが放出される。外管３は水素ガスの流
路であり、先端が絞られた細孔４よりこの水素ガスは放
出される。シラン系反応ガスと水素ガスとは、細孔４の
先端の絞られた開口部付近で混合される。
第１図は、第２図で説明を加えた２重管構造ノズルを用
いた本発明の一実施例の縦断面図である。反応管５は真
空排気口６を備え、内部が減圧されても真空気密が保た
れる様、架台７に固定されている。シリコン単結晶基板
８は回転機構を有する基板ホルダー９に保持されてい
る。シリコン単結晶基板８は抵抗加熱装置１０で加熱さ
れ、反応ガスは２重管構造ノズル１１より導入され、反
応管５の内壁に向って開口しているノズルの開口部１２
より反応管内に導入される。
いた本発明の一実施例の縦断面図である。反応管５は真
空排気口６を備え、内部が減圧されても真空気密が保た
れる様、架台７に固定されている。シリコン単結晶基板
８は回転機構を有する基板ホルダー９に保持されてい
る。シリコン単結晶基板８は抵抗加熱装置１０で加熱さ
れ、反応ガスは２重管構造ノズル１１より導入され、反
応管５の内壁に向って開口しているノズルの開口部１２
より反応管内に導入される。
第３図は、本発明の他の実施例の縦断面図である。反応
管外管１３は真空排気口１４を備え、反応管内管１５は
排気口１６を備えている。反応管外管１３及び内管１５
は真空気密が保たれる様架台１７に固定されている。回
転機構を有する基板ホルダー１８が、シリコン単結晶基
板１９を積み重ねた様に保持している。２重管構造ノズ
ル２０を通して反応ガスは導入され、このノズルと対面
に位置する排気口１６を経て真空排気口１４から排気さ
れる。また、シリコン単結晶基板１９を加熱する抵抗加
熱装置２１が設けられている。
管外管１３は真空排気口１４を備え、反応管内管１５は
排気口１６を備えている。反応管外管１３及び内管１５
は真空気密が保たれる様架台１７に固定されている。回
転機構を有する基板ホルダー１８が、シリコン単結晶基
板１９を積み重ねた様に保持している。２重管構造ノズ
ル２０を通して反応ガスは導入され、このノズルと対面
に位置する排気口１６を経て真空排気口１４から排気さ
れる。また、シリコン単結晶基板１９を加熱する抵抗加
熱装置２１が設けられている。
以下に第３図で説明した実施例におけるシリコンのエピ
タキシャル成長実験の一例を示す。基板ホルダー１８に
直径１５０mmのシリコン単結晶基板１９を９mm間隔で５
０枚設置し、基板ホルダー１８を１０rpmで回転する。
次いで、２重管構造ノズル２０よりH2ガスを３０／ｍ
ｉｎ、HClガスを１／ｍｉｎを流しながら反応管温度
を1100℃とした。その後、ノズル内管より、SiH2Cl2ガ
スを０．３／ｍｉｎ、HClガスを１／ｍｉｎ流し、
ノズル外管よりH2ガスを２０／ｍｉｎ、PH3ガスを
０．０５／ｍｉｎを流し、反応管内部を２Torrとして
シリコンのエピタキシャル成長を行なった。その結果、
５０枚全てのシリコン単結晶基板におけるエピタキシャ
ル膜の膜厚分布は±３％以内、電気抵抗の分布は±５％
以内であり、微粒子汚染による欠陥の発生も認られなか
った。
タキシャル成長実験の一例を示す。基板ホルダー１８に
直径１５０mmのシリコン単結晶基板１９を９mm間隔で５
０枚設置し、基板ホルダー１８を１０rpmで回転する。
次いで、２重管構造ノズル２０よりH2ガスを３０／ｍ
ｉｎ、HClガスを１／ｍｉｎを流しながら反応管温度
を1100℃とした。その後、ノズル内管より、SiH2Cl2ガ
スを０．３／ｍｉｎ、HClガスを１／ｍｉｎ流し、
ノズル外管よりH2ガスを２０／ｍｉｎ、PH3ガスを
０．０５／ｍｉｎを流し、反応管内部を２Torrとして
シリコンのエピタキシャル成長を行なった。その結果、
５０枚全てのシリコン単結晶基板におけるエピタキシャ
ル膜の膜厚分布は±３％以内、電気抵抗の分布は±５％
以内であり、微粒子汚染による欠陥の発生も認られなか
った。
本実施例では、２重管構造ノズルの開口部を反応管内壁
に向けたが、この開口部を、基板ホルダーに向けても良
く、この時、開口部はエピタキシャル成長しようとする
基板の数と同等である事が望ましい。
に向けたが、この開口部を、基板ホルダーに向けても良
く、この時、開口部はエピタキシャル成長しようとする
基板の数と同等である事が望ましい。
また加熱装置については、抵抗加熱方式によったが、高
周波加熱，ランプ加熱の方式を用いても良い。また、ノ
ズル内管にシラン系反応ガス及びHClガス、ノズル外管
にH2ガス及びPH3ガスを流したが逆に、内管にH2ガス及
びPH3ガス、外管にシラン系反応ガス及びHClガスを流し
ても良い。
周波加熱，ランプ加熱の方式を用いても良い。また、ノ
ズル内管にシラン系反応ガス及びHClガス、ノズル外管
にH2ガス及びPH3ガスを流したが逆に、内管にH2ガス及
びPH3ガス、外管にシラン系反応ガス及びHClガスを流し
ても良い。
さらに、シリコン単結晶基板の直径の増大、用いる反応
ガス種の増加、反応ガス流量の増加に対しては、２重管
構造ノズルの数を増す事で対処する事ができる。
ガス種の増加、反応ガス流量の増加に対しては、２重管
構造ノズルの数を増す事で対処する事ができる。
以上説明したように、本発明は、反応管内部に反応ガス
を導入するにあたり、１本もしくは、複数本の２重管構
造のノズルを用いて、シラン系反応ガスとH2ガスを別個
に流す事により、均一な膜厚，電気抵抗等の特性を有す
るエピタキシャル膜を再現性よく成長できる効果があ
り、シリコンエピタキシャル基板を極めて量産性よく安
価に製造できるため従来、高価格のため、その応用が限
定されていたエピタキシャル基板の応用範囲を著しく拡
大するという効果がある。近年、LSIの高集積化に伴な
い、シリコン単結晶基板の高品質化が急務となって来て
いるが、エピタキシャル基板は通常のバルク基板と比較
して高品質基板である事からMOSデバイスにも適用され
るようになって来ており、本発明の工業的価値は甚大で
ある。
を導入するにあたり、１本もしくは、複数本の２重管構
造のノズルを用いて、シラン系反応ガスとH2ガスを別個
に流す事により、均一な膜厚，電気抵抗等の特性を有す
るエピタキシャル膜を再現性よく成長できる効果があ
り、シリコンエピタキシャル基板を極めて量産性よく安
価に製造できるため従来、高価格のため、その応用が限
定されていたエピタキシャル基板の応用範囲を著しく拡
大するという効果がある。近年、LSIの高集積化に伴な
い、シリコン単結晶基板の高品質化が急務となって来て
いるが、エピタキシャル基板は通常のバルク基板と比較
して高品質基板である事からMOSデバイスにも適用され
るようになって来ており、本発明の工業的価値は甚大で
ある。
第１図は本発明の気相エピタキシャル装置の一実施例の
縦断面図、第２図は本発明の気相エピタキシャル装置に
用いる２重管構造ノズルの一実施例の横断面図、第３図
は本発明の気相エピタキシャル装置の他の実施例の縦断
面図、第４図は従来の気相エピタキシャル装置の縦断面
図である。 １……内管、２，２４……細孔、３……外管、４……先
端が絞られた細孔、５，２２……反応管、６，１４……
真空排気口、７……架台、８，１９……シリコン単結晶
基板、９，１８，２９……基板ホルダー、１０，２１…
…抵抗加熱装置、１１，２０……２重管構造ノズル、１
２……開口部、１３……反応管外管、１５……反応管内
管、１６，２７……排気口、１７……架台、２３……ノ
ズル、２６……ガス導入口、２８……高周波加熱ヒー
タ。
縦断面図、第２図は本発明の気相エピタキシャル装置に
用いる２重管構造ノズルの一実施例の横断面図、第３図
は本発明の気相エピタキシャル装置の他の実施例の縦断
面図、第４図は従来の気相エピタキシャル装置の縦断面
図である。 １……内管、２，２４……細孔、３……外管、４……先
端が絞られた細孔、５，２２……反応管、６，１４……
真空排気口、７……架台、８，１９……シリコン単結晶
基板、９，１８，２９……基板ホルダー、１０，２１…
…抵抗加熱装置、１１，２０……２重管構造ノズル、１
２……開口部、１３……反応管外管、１５……反応管内
管、１６，２７……排気口、１７……架台、２３……ノ
ズル、２６……ガス導入口、２８……高周波加熱ヒー
タ。
Claims (1)
- 【請求項１】反応管内で半導体基板を設置する基板ホル
ダーと、反応ガスを導入するノズルとを有する気相エピ
タキシャル成長装置において、前記ノズルは夫々異なる
ガスが導入される外管及び内管からなる２重管構造をな
し、前記外管は前記反応管内にガスを放出する方向に向
けて外側に突出し、かつ先端が絞られた形状の第１の開
口部を有し、前記内管は前記外管の開口部と同位置に設
けられ同方向に突出する形状の第２の開口部を有するこ
とを特徴とする気相エピタキシャル成長装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60253946A JPH0658880B2 (ja) | 1985-11-12 | 1985-11-12 | 気相エピタキシヤル成長装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60253946A JPH0658880B2 (ja) | 1985-11-12 | 1985-11-12 | 気相エピタキシヤル成長装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62113419A JPS62113419A (ja) | 1987-05-25 |
| JPH0658880B2 true JPH0658880B2 (ja) | 1994-08-03 |
Family
ID=17258185
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60253946A Expired - Lifetime JPH0658880B2 (ja) | 1985-11-12 | 1985-11-12 | 気相エピタキシヤル成長装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0658880B2 (ja) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0472620U (ja) * | 1990-11-02 | 1992-06-26 | ||
| JPH051221U (ja) * | 1991-06-24 | 1993-01-08 | 関西日本電気株式会社 | 減圧ｃｖｄ装置 |
| JP4240883B2 (ja) | 2001-12-27 | 2009-03-18 | ソニー株式会社 | 光ヘッド及び光記録媒体駆動装置 |
| JP2007194331A (ja) * | 2006-01-18 | 2007-08-02 | Hitachi Kokusai Electric Inc | 基板処理装置 |
| JP4879041B2 (ja) * | 2007-02-20 | 2012-02-15 | 株式会社日立国際電気 | 基板処理装置 |
| JP5144295B2 (ja) * | 2007-02-28 | 2013-02-13 | 株式会社日立国際電気 | 基板処理装置及び半導体装置の製造方法 |
| JP2012253134A (ja) * | 2011-06-01 | 2012-12-20 | Hitachi Kokusai Electric Inc | 基板処理装置 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6079734U (ja) * | 1983-11-04 | 1985-06-03 | 東芝機械株式会社 | 気相成長装置におけるガス噴出ノズル |
-
1985
- 1985-11-12 JP JP60253946A patent/JPH0658880B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62113419A (ja) | 1987-05-25 |
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