JPH07142401A - Fabrication of semiconductor device and film deposition equipment therefor - Google Patents
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- JPH07142401A JPH07142401A JP28913293A JP28913293A JPH07142401A JP H07142401 A JPH07142401 A JP H07142401A JP 28913293 A JP28913293 A JP 28913293A JP 28913293 A JP28913293 A JP 28913293A JP H07142401 A JPH07142401 A JP H07142401A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、半導体デバイスの製造
装置及び半導体装置の製造方法に関し、より詳しくは、
反応ガス導入部にシャワー機構を有する成膜装置と、こ
の成膜装置を使用する半導体装置の製造方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device manufacturing apparatus and a semiconductor device manufacturing method.
The present invention relates to a film forming apparatus having a shower mechanism in a reaction gas introducing section, and a semiconductor device manufacturing method using the film forming apparatus.
【０００２】[0002]
【従来の技術】膜の成長方法として分子線エピタキシー
（ＭＢＥ）、化学気相成長（ＣＶＤ）などが知られてい
る。ガスソースＭＢＥ装置では、その反応チャンバ内に
AsH3、PH3 、ＴＭGa、ＴＭAlのようなソースガスがキャ
リアガスとともに導入されてウェハに供給される。この
ＭＢＥ装置では、ソースガスを導入するガス供給ノズル
は、例えば特開平２─９７４０２号公報に見られるよう
に、反応チャンバ内でフィラメントに囲まれて加熱さ
れ、これによりソースガスを熱分解する構造になってい
る。そのフィラメントは、タンタル等の金属から形成さ
れている。2. Description of the Related Art Molecular beam epitaxy (MBE), chemical vapor deposition (CVD) and the like are known as film growth methods. In the gas source MBE device,
A source gas such as AsH 3 , PH 3 , TMGa and TMAl is introduced together with a carrier gas and supplied to the wafer. In this MBE apparatus, a gas supply nozzle for introducing a source gas is heated by being surrounded by a filament in a reaction chamber and heated as described in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 2-97402, thereby thermally decomposing the source gas. It has become. The filament is made of metal such as tantalum.
【０００３】一方、ＣＶＤ装置においては、ガスを半導
体ウェハに供給する機構としてガス供給ノズルからガス
を供給する方法もあるが、このようなガス供給機構では
半導体ウェハ表面でガスの疎密が生じ、基板前処理及び
成膜時に基板面内において膜厚分布が不均一になる。こ
のような問題を解決するために、特開昭６１−２３４８
５１９号、特開平２−７００６６号等の公報では、多数
のガス放出孔を有する円盤状のガス供給セルを反応チャ
ンバ内に配置した成膜装置が提案されている。On the other hand, in a CVD apparatus, there is also a method of supplying gas from a gas supply nozzle as a mechanism for supplying gas to a semiconductor wafer. However, in such a gas supply mechanism, the gas is sparsely and densely formed on the surface of the semiconductor wafer and the substrate The film thickness distribution becomes non-uniform on the substrate surface during pretreatment and film formation. In order to solve such a problem, JP-A-61-2348
No. 519 and Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-70066 propose a film forming apparatus in which a disk-shaped gas supply cell having a large number of gas discharge holes is arranged in a reaction chamber.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかし、ガスソースＭ
ＢＥ装置では、上記したフィラメントから金属が蒸発し
て半導体ウェハへの金属汚染が生じたり、基板の前処理
や成膜の際に面内分布の不均一を避けることができな
い。また、フィラメントの断線を考慮すると１×１０-8
Torr程度の高真空領域以上でしか使用できないといった
問題がある。However, the gas source M
In the BE apparatus, the metal is evaporated from the filament to cause metal contamination on the semiconductor wafer, and the in-plane distribution non-uniformity cannot be avoided during the pretreatment of the substrate or the film formation. Also, considering the filament breakage, it is 1 × 10 -8
There is a problem that it can be used only in the high vacuum region of about Torr.
【０００５】一方、上記したような円盤状のガス供給セ
ルを有するＣＶＤ装置では、ガス供給セルの中央部から
のガス供給量が多くなる傾向にある。また、このＣＶＤ
装置では、ガス供給セルから放出されたガスが半導体ウ
ェハに到達し、加熱された基板の表面で分解して反応す
る機構となっているために、基板温度をガス分解温度ま
で高くしないと反応が起こらない。On the other hand, in a CVD apparatus having a disc-shaped gas supply cell as described above, the amount of gas supplied from the central portion of the gas supply cell tends to increase. Also, this CVD
In the device, the gas released from the gas supply cell reaches the semiconductor wafer and decomposes and reacts on the surface of the heated substrate.Therefore, the reaction does not occur unless the substrate temperature is raised to the gas decomposition temperature. It won't happen.
【０００６】しかし、半導体ウェハに熱をかけると、そ
の中に導入された不純物が再拡散したり、半導体ウェハ
上のアルミニウム配線に欠陥が生じるといった不都合が
生じる。これにより形成される半導体装置の歩留りや品
質が低下する。本発明はこのような問題に鑑みてなされ
たものであって、ウェハの汚染を防止し、ガスを均一に
供給し、ウェハ加熱温度を低減できる半導体デバイス製
造用の成膜装置と、歩留り、品質を向上できる半導体装
置の製造方法を提供することを目的とする。However, when heat is applied to the semiconductor wafer, the impurities introduced into the semiconductor wafer are re-diffused and defects occur in the aluminum wiring on the semiconductor wafer. This reduces the yield and quality of the semiconductor device formed. The present invention has been made in view of the above problems, and it is possible to prevent the contamination of the wafer, uniformly supply the gas, and reduce the wafer heating temperature. It is an object of the present invention to provide a method for manufacturing a semiconductor device that can improve the manufacturing cost.
【０００７】[0007]
【課題を解決するための手段】上記した課題は、図１、
２に例示するように、ガスの導入端から遠ざかるほど広
がりが大きくなる漏斗状のガス拡散部６と、該ガス放出
部６のガス放出側に取付けられて複数のガス放出孔７が
形成された蓋体８とを備えたガス供給セル５と、前記ガ
ス供給セル５の一部に間隔をおいて１対の電源接続領域
１２とを有することを特徴とする半導体デバイス製造用
の成膜装置によって達成する。[Means for Solving the Problems]
As illustrated in FIG. 2, a funnel-shaped gas diffusion portion 6 that becomes wider as it goes away from the gas introduction end, and a plurality of gas emission holes 7 attached to the gas emission side of the gas emission portion 6 are formed. A film forming apparatus for manufacturing a semiconductor device, comprising: a gas supply cell 5 having a lid 8; and a pair of power supply connection regions 12 provided in a part of the gas supply cell 5 at intervals. To achieve.
【０００８】または、前記ガス拡散部６には、複数のガ
ス放出孔１１を有するガス供給ノズル１０が挿入されて
いることを特徴とする半導体デバイス製造用の成膜装置
により達成する。または、前記ガス供給セル５は、グラ
ファイトにより形成され、その表面はシリコンカーバイ
ドで被覆されていることを特徴とする半導体デバイス製
造用の成膜装置により達成する。Alternatively, a gas supply nozzle 10 having a plurality of gas emission holes 11 is inserted in the gas diffusion portion 6 to achieve a film forming apparatus for manufacturing a semiconductor device. Alternatively, the gas supply cell 5 is formed of graphite, and the surface thereof is covered with silicon carbide, which is achieved by a film forming apparatus for manufacturing a semiconductor device.
【０００９】または、前記ガス拡散部６と前記蓋体８は
絶縁膜１５を介して接続され、前記ガス拡散部６の上及
び下、又は前記蓋体８の周囲に前記１対の電極が接続さ
れていることを特徴とする半導体デバイス製造用の成膜
装置により達成する。または、前記ガス供給セル５は、
成膜対象に１０cm以内で対向していることを特徴とする
半導体デバイス製造用の成膜装置によって達成する。Alternatively, the gas diffusion portion 6 and the lid body 8 are connected via an insulating film 15, and the pair of electrodes are connected to the upper and lower portions of the gas diffusion portion 6 or around the lid body 8. This is achieved by a film forming apparatus for manufacturing a semiconductor device. Alternatively, the gas supply cell 5 is
This is achieved by a film forming apparatus for manufacturing a semiconductor device, which is opposed to the film forming object within 10 cm.
【００１０】または、前記半導体デバイス製造用の成膜
装置を使用して膜を成長する工程を含む半導体装置の製
造方法Alternatively, a method of manufacturing a semiconductor device including a step of growing a film by using the film forming apparatus for manufacturing the semiconductor device.
【００１１】[0011]
【作 用】本発明によれば、ガスの導入部から広がって
いく漏斗状のガス拡散部を有し、そのガス放出端には複
数のガス放出孔を有する蓋体を取付けた構造のガス供給
セルを有している。したがって、ガス供給セルに導入さ
れたガスは、ガス拡散部でガスを徐々に広げてガス放出
孔からウェハに向けて放出するので、ウェハ上では均一
な面内分布でガスが供給される。[Operation] According to the present invention, there is provided a gas supply structure having a funnel-shaped gas diffusion portion that spreads from a gas introduction portion, and a lid having a plurality of gas emission holes attached to the gas emission end thereof. Have cells. Therefore, the gas introduced into the gas supply cell gradually expands in the gas diffusion portion and is discharged from the gas discharge holes toward the wafer, so that the gas is supplied with a uniform in-plane distribution on the wafer.
【００１２】また、そのガス供給セルはグラファイトな
どにより形成し、その一部に電源を接続し、その電源に
より電流を流すようにしているので、ガス供給セル内の
ガスはそのジュール熱によって加熱されて活性化する。
これにより、半導体ウェハの加熱温度を通常の温度より
低くしても膜成長や表面清浄処理が可能になる。しか
も、ガス供給セルの構成材料がグラファイトであるの
で、膜成長雰囲気を高真空にしなくてもよくなり、膜成
長反応の条件が低真空から大気圧までの広範囲に広が
る。Further, since the gas supply cell is formed of graphite or the like and a power source is connected to a part of the gas supply cell so that an electric current is caused to flow by the power source, the gas in the gas supply cell is heated by the Joule heat. To activate.
As a result, film growth and surface cleaning can be performed even if the heating temperature of the semiconductor wafer is lower than the normal temperature. Moreover, since the constituent material of the gas supply cell is graphite, it is not necessary to make the film growth atmosphere a high vacuum, and the conditions for the film growth reaction are spread over a wide range from low vacuum to atmospheric pressure.
【００１３】さらに、グラファイトに電流を流してソー
スガスを加熱するようにしているので、タンタル等の昇
華し易い金属が反応雰囲気中に蒸発することがなくな
り、半導体ウェハの汚染が防止される。以上の成膜装置
を用いて形成された絶縁膜、半導体膜などを有する半導
体装置は、歩留りや品質が向上する。Further, since the source gas is heated by passing an electric current through the graphite, the metal such as tantalum, which is easily sublimated, is not evaporated in the reaction atmosphere, and the contamination of the semiconductor wafer is prevented. A semiconductor device having an insulating film, a semiconductor film, or the like formed by using the above film forming apparatus has improved yield and quality.
【００１４】[0014]
【実施例】そこで、以下に本発明の実施例を図面に基づ
いて説明する。 （ａ）本発明の第１実施例の説明 図１は、本発明の第１実施例を示すＣＶＤ装置の構成図
である。図１に示すＣＶＤ装置１の反応チャンバ２の内
部には、半導体ウェハＷを載置し且つヒータ３により加
熱されるサセプタ４と、このサセプタ４にガスを放射す
るクラッキングセル（ガス供給セル）５とが配置されて
いる。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. (A) Description of First Embodiment of the Present Invention FIG. 1 is a configuration diagram of a CVD apparatus showing a first embodiment of the present invention. Inside a reaction chamber 2 of a CVD apparatus 1 shown in FIG. 1, a susceptor 4 on which a semiconductor wafer W is placed and heated by a heater 3, and a cracking cell (gas supply cell) 5 for radiating gas to the susceptor 4 are provided. And are arranged.
【００１５】そのクラキングセル５は、図２に示すよう
に、サセプタ４に近づくにつれて広がってゆく漏斗状の
ガス拡散部６と、そのガス拡散部６のガス放出側の開口
部に取付けられて複数のガス放射孔７を有する蓋８と、
ガス拡散部６のガス導入口９からその内部に挿入された
ガスノズル１０とから構成されている。クラキングセル
５の少なくともガス拡散部６、蓋８はグラファイトから
形成され、その表面にはシリコンカーバイドがコーティ
ングされている。また、ガスノズル１０の側壁と先端に
は、ガス噴出孔１１が複数個形成されており、その内部
を通るガスの一部は側壁のガス噴出孔１１からガス拡散
部６の内壁に向けて吹き出される。As shown in FIG. 2, the cracking cell 5 is attached to a funnel-shaped gas diffusion portion 6 that expands as it approaches the susceptor 4, and an opening on the gas emission side of the gas diffusion portion 6. A lid 8 having a plurality of gas emission holes 7,
The gas diffusion part 6 is composed of a gas inlet 9 and a gas nozzle 10 inserted therein. At least the gas diffusion portion 6 and the lid 8 of the cracking cell 5 are made of graphite, and the surface thereof is coated with silicon carbide. Further, a plurality of gas ejection holes 11 are formed on the side wall and the tip of the gas nozzle 10, and a part of the gas passing through the inside is ejected from the gas ejection holes 11 on the side wall toward the inner wall of the gas diffusion portion 6. It
【００１６】また、蓋８の周囲の一部には、カーボン製
の１対の電極１２が形成されており、それらの電極１２
に交流電源１３を接続して電流を流して蓋８にジュール
熱を発生させるように構成される。その交流電源１３
は、周波数１００Hzであり、電圧０〜１５Ｖ、電流０〜
１５００Ａの範囲で電力を調整するように構成されてい
る。Further, a pair of electrodes 12 made of carbon are formed on a part of the periphery of the lid 8 and these electrodes 12 are formed.
An AC power source 13 is connected to the lid 8 to generate an electric current and generate Joule heat in the lid 8. The AC power supply 13
Has a frequency of 100 Hz, a voltage of 0 to 15 V, and a current of 0
It is configured to regulate power in the 1500A range.
【００１７】なお、図中符号１４は、反応チャンバ１に
形成された排気口、１５は、クラッキングセル５のガス
拡散部６と蓋８の間に介在された絶縁物を示している。
このような構造のＣＶＤ装置によれば、クラキングセル
５の背面側に漏斗状のガス拡散部６を有しているので、
ガスノズル１０の側壁のガス放射孔１１から放射された
ガスはそのガス拡散部６の斜面に当たって蓋８方向に流
れを変え、蓋８の複数のガス放出孔７から半導体ウェハ
Ｗへ向けて放出される。これにより、半導体ウェハＷに
供給されたガスの面内分布が均一になる。In the figure, reference numeral 14 indicates an exhaust port formed in the reaction chamber 1, and reference numeral 15 indicates an insulator interposed between the gas diffusion portion 6 of the cracking cell 5 and the lid 8.
According to the CVD apparatus having such a structure, since the funnel-shaped gas diffusion portion 6 is provided on the back side of the cracking cell 5,
The gas emitted from the gas emission holes 11 on the side wall of the gas nozzle 10 hits the slope of the gas diffusion portion 6 and changes its flow in the direction of the lid 8, and is emitted from the plurality of gas emission holes 7 of the lid 8 toward the semiconductor wafer W. . As a result, the in-plane distribution of the gas supplied to the semiconductor wafer W becomes uniform.
【００１８】しかも、クラッキングセル５の蓋８は、ジ
ュール熱により発熱しているので、クラッキングセル５
内に導入された反応ガスが分解されて半導体ウェハＷに
供給されることになる。したがって、サセプタによるウ
ェハ加熱温度を従来よりも小さくきる。例えば、（１０
０）面のシリコンウェハの上に膜を成長する場合やその
内部に不純物を拡散する場合に、前処理としてその表面
の自然酸化膜を除去する際には次の条件による。Moreover, since the lid 8 of the cracking cell 5 generates heat due to Joule heat, the cracking cell 5
The reaction gas introduced therein is decomposed and supplied to the semiconductor wafer W. Therefore, the wafer heating temperature by the susceptor can be made smaller than the conventional temperature. For example, (10
In the case of growing a film on a 0) plane silicon wafer or diffusing impurities into the film, the following conditions are used to remove the native oxide film on the surface as a pretreatment.
【００１９】クラッキングセル５と半導体ウェハＷの間
の距離を１０cmとする。また、水素ガスで希釈した１％
トリシランガスを上記したクラッキングセル５を通して
半導体ウェハＷ上に均一に供給する。また、反応チャン
バ２内の圧力を５０Torr、クラキングセル５の蓋８の温
度を６００℃、ヒータ３による基板加熱温度を５００℃
にする。なお、トリシラン供給量を１cc／min とする。The distance between the cracking cell 5 and the semiconductor wafer W is 10 cm. Also, 1% diluted with hydrogen gas
Trisilane gas is uniformly supplied onto the semiconductor wafer W through the cracking cell 5 described above. Further, the pressure in the reaction chamber 2 is 50 Torr, the temperature of the lid 8 of the cracking cell 5 is 600 ° C., and the substrate heating temperature by the heater 3 is 500 ° C.
To The supply amount of trisilane is 1 cc / min.
【００２０】この条件によれば、シリコンウェハ表面の
自然酸化膜は１０分で除去され、その表面が清浄化され
る。これに対して、そのクラキングセル５の代わりに従
来の円盤型ガス供給セルを用いてガスを供給する際に
は、その表面の自然酸化膜除去（清浄化）のためには基
板加熱温度を６００℃にする必要があった。According to this condition, the natural oxide film on the surface of the silicon wafer is removed in 10 minutes and the surface is cleaned. On the other hand, when the gas is supplied using the conventional disk-type gas supply cell instead of the cracking cell 5, the substrate heating temperature is set to remove (clean) the natural oxide film on the surface. It was necessary to make it 600 degreeC.
【００２１】また、このような半導体ウェハＷの前処理
の他に、半導体ウェハＷ内への不純物の気相拡散、半導
体ウェハＷ上での膜成長などに使用できる。そこで次
に、シリコンウェハ内に不純物を拡散する例を次に述べ
る。まず、上記したように半導体ウェハＷの表面を清浄
化した後に、続けて、ウェハ加熱温度を８００℃まで上
昇させ、ついでクラッキングセル５の蓋８の温度を１１
００℃まで上昇させる。この場合、反応チャンバ２内の
圧力を７６０Torrとし、不純物拡散源としてB2H6を反応
チャンバ２内に導入する。この場合、B2H6のキャリアガ
スとして窒素を用い、それらのガスをクラッキングセル
５を通して導入する。なお、B2H6の流量は１００sccm、
窒素の流量は１slm である。In addition to such pretreatment of the semiconductor wafer W, it can be used for vapor phase diffusion of impurities into the semiconductor wafer W, film growth on the semiconductor wafer W, and the like. Therefore, next, an example of diffusing impurities in a silicon wafer will be described below. First, after cleaning the surface of the semiconductor wafer W as described above, the wafer heating temperature is continuously raised to 800 ° C., and then the temperature of the lid 8 of the cracking cell 5 is set to 11 ° C.
Raise to 00 ° C. In this case, the pressure in the reaction chamber 2 is set to 760 Torr, and B 2 H 6 is introduced into the reaction chamber 2 as an impurity diffusion source. In this case, nitrogen is used as the carrier gas for B 2 H 6 and these gases are introduced through the cracking cell 5. The flow rate of B 2 H 6 is 100 sccm,
The flow rate of nitrogen is 1 slm.
【００２２】この条件で不純物拡散を３０分間行ったと
ころ、ピーク不純物能動は４×１０ 18／cm3 、深さ５０
nmの不純物拡散層が形成された。なお、従来の円盤型ガ
ス供給セルを用いて同じ不純物拡散層を形成するために
は、ウェハ加熱温度をさらに上昇して９００℃にする必
要があり、これによれば既に導入された不純物を再拡散
するおそれがある。If impurity diffusion is performed for 30 minutes under these conditions,
Approximately 4 × 10 active peak impurities 18/cm3, Depth 50
An nm impurity diffusion layer was formed. In addition, the conventional disc type
To form the same impurity diffusion layer using
Is required to raise the wafer heating temperature to 900 ° C.
It is necessary to re-diffuse the impurities already introduced.
May occur.
【００２３】次に、上記したＣＶＤ装置を用いてシリコ
ンウェハの表面にアモルファスシリコンを成長する例を
説明する。まず、クラッキングセル５の温度を５００
℃、反応チャンバ２内の圧力を１Torrに設定し、シリコ
ンウェハの温度を３００℃に加熱し、クラッキングセル
５を５００℃に加熱する。これにより、ウェハ温度が４
００℃に達した時点で、原料ガスとしてSi2H6 を１０cc
／min 、キャリアガスとして窒素を１０００cc／min導
入して半導体ウェハの表面にアモルファスシリコンの堆
積を開始する。このとき、Si2H6 はクラッキングセル５
の内部で加熱、活性化されてシリコンウェハに照射され
る。Next, an example of growing amorphous silicon on the surface of a silicon wafer using the above-mentioned CVD apparatus will be described. First, the temperature of the cracking cell 5 is set to 500
C., the pressure in the reaction chamber 2 is set to 1 Torr, the temperature of the silicon wafer is heated to 300.degree. C., and the cracking cell 5 is heated to 500.degree. This will reduce the wafer temperature to 4
When the temperature reached 00 ° C, 10 cc of Si 2 H 6 was used as a raw material gas.
/ Min, 1000 cc / min of nitrogen is introduced as a carrier gas to start the deposition of amorphous silicon on the surface of the semiconductor wafer. At this time, Si 2 H 6 is cracking cell 5
The silicon wafer is irradiated with heat by being heated and activated inside.
【００２４】これにより、通常の５００℃以上に加熱さ
れるウェハ温度が４００℃程度で十分となり、ウェハ温
度が低減し、シリコンウェハの上に形成されたアルミニ
ウム配線の欠陥の発生を防止する。ところで、上記した
説明では、クラッキングセル５の蓋８の周囲に１対の電
極１２を形成してクラッキングセル５内を加熱するよう
にしているが、図３(a) に示すように、ガスノズル１０
の周辺の一部に一対の電極１６を形成し、これに交流電
源を接続することによりガスノズル１０にジュール熱を
発生させてもよい。そのガスノズル１０は、グラファイ
トにより形成し、その表面をシリコンカーバイドで覆
う。As a result, the normal wafer temperature for heating to 500 ° C. or higher is about 400 ° C., the wafer temperature is reduced, and defects of aluminum wiring formed on the silicon wafer are prevented. By the way, in the above description, the pair of electrodes 12 is formed around the lid 8 of the cracking cell 5 to heat the inside of the cracking cell 5. However, as shown in FIG.
A pair of electrodes 16 may be formed on a part of the periphery of the gas nozzle 10 and an AC power source may be connected to the electrodes to generate Joule heat in the gas nozzle 10. The gas nozzle 10 is made of graphite and its surface is covered with silicon carbide.
【００２５】この場合には、希釈ガス（例えばH2）をガ
スノズル１０から導入し、ガスノズル１０とガス拡散部
６の間から反応ガス（例えばSi2H6 ）を導入し、これに
よりガスノズル１０内での反応ガスの分解を生じさせな
いようにしてその内壁での膜成長を抑制する必要があ
る。また、図３(b) に示すように、漏斗状のガス拡散部
６の上端近傍と下端近傍にそれぞれ１対の電極１７を形
成し、これらの電極１７間に電流を流すようにしてもよ
い。この場合には、反応ガスをガスノズル１０から導入
し、ガスノズル１０とガス拡散部６の間から希釈ガスを
導入し、これによりガス拡散部６内でのガス分解を小さ
くしてその内壁での膜成長を抑制する必要がある。 （ｂ）本発明の第２実施例の説明 図４は、本発明の第２実施例を示すガスソースＭＢＥ装
置の構成図である。In this case, a diluent gas (for example, H 2 ) is introduced from the gas nozzle 10 and a reaction gas (for example, Si 2 H 6 ) is introduced between the gas nozzle 10 and the gas diffusion portion 6, whereby the inside of the gas nozzle 10 is introduced. It is necessary to prevent the reaction gas from being decomposed in the above step and suppress the film growth on the inner wall thereof. Further, as shown in FIG. 3B, a pair of electrodes 17 may be formed near the upper end and near the lower end of the funnel-shaped gas diffusion portion 6, and a current may flow between these electrodes 17. . In this case, the reaction gas is introduced from the gas nozzle 10 and the dilution gas is introduced from between the gas nozzle 10 and the gas diffusion portion 6, whereby the gas decomposition in the gas diffusion portion 6 is reduced and the film on the inner wall thereof is reduced. It is necessary to suppress growth. (B) Description of Second Embodiment of the Present Invention FIG. 4 is a configuration diagram of a gas source MBE device showing a second embodiment of the present invention.
【００２６】図４(a) において、ＭＢＥ装置２１の真空
チャンバ２２内の中央には、単結晶基板Ｗを支持する支
持台２３が設けられ、この支持台２３には、基板を加熱
するヒータ２４と、その温度を検知するための熱電対２
５が取付けられている。また、真空チャンバ２２内に
は、ソースガスを放出するノズル２６Ａ〜２６Ｄが支持
台２３に向けて複数個配置され、それらのノズル２６Ａ
〜２６Ｄは、真空チャンバ２２の外部に配置されたソー
スガス供給源２７Ａ〜２７Ｄにガス流量調整弁２８Ａ〜
２８Ｄを介して接続されている。また、それらのノズル
２６Ａ〜２６Ｄの先端には、図４(b) に示すようなクラ
キングセル２９Ａ〜２９Ｄが取付けられている。In FIG. 4A, a support base 23 for supporting the single crystal substrate W is provided in the center of the vacuum chamber 22 of the MBE device 21, and the support base 23 has a heater 24 for heating the substrate. And a thermocouple 2 for detecting its temperature
5 is attached. Further, in the vacuum chamber 22, a plurality of nozzles 26A to 26D for discharging the source gas are arranged toward the support 23, and the nozzles 26A to 26D are arranged.
26D are gas flow rate adjusting valves 28A to 27D to source gas supply sources 27A to 27D arranged outside the vacuum chamber 22.
28D. Further, cracking cells 29A to 29D as shown in FIG. 4B are attached to the tips of the nozzles 26A to 26D.
【００２７】そのクラッキングセル２９Ａ〜２９Ｄは、
ガス放出側に向かって徐々に広くなる漏斗状のガス拡散
部３０Ａ〜３０Ｄと、そのガス拡散部３０Ａ〜３０Ｄの
ガス放出側に取付けられて１又はそれ以上のガス放出孔
３１Ａ〜３１Ｄを有する蓋３２Ａ〜３２Ｄとから構成さ
れている。これらの構成部品は、グラファイトからな
り、その表面にはシリコンカーバイドがコーティングさ
れている。The cracking cells 29A to 29D are
A funnel-shaped gas diffusion portion 30A to 30D gradually widening toward the gas emission side, and a lid attached to the gas emission side of the gas diffusion portion 30A to 30D and having one or more gas emission holes 31A to 31D. 32A to 32D. These components consist of graphite, the surface of which is coated with silicon carbide.
【００２８】また、クラキングセル２９Ａ〜２９Ｄの一
部、例えばガス拡散部３０Ａ〜３０Ｄの両端部、又は蓋
３２Ａ〜３２Ｄの周囲には一定間隔をおいて電源３３Ａ
〜３３Ｄが接続され、ガス拡散部３０Ａ〜３０Ｄに電流
を流すことによりジュール熱を発生させるように構成さ
れる。なお、図中符号３４はガス排気口、３４Ａ〜３４
Ｄは、クラキングセル２９Ａ〜２９Ｄのガス拡散部３０
Ａ〜３０Ｄと蓋３２Ａ〜３２Ｄの間に介在された絶縁物
を示している。In addition, a part of the cracking cells 29A to 29D, for example, both ends of the gas diffusion portions 30A to 30D, or the periphery of the lids 32A to 32D are spaced apart by a constant power source 33A.
To 33D are connected and configured to generate Joule heat by passing an electric current through the gas diffusion portions 30A to 30D. Reference numeral 34 in the drawing denotes a gas exhaust port, 34A to 34A.
D is the gas diffusion part 30 of the cracking cells 29A to 29D.
It shows an insulator interposed between A to 30D and lids 32A to 32D.
【００２９】この実施例において、各ソースガス供給源
２７Ａ〜２７Ｄには、例えばＴＭGa、ＴＭAl、AsH3、PH
3 等のガスが収容され、その内部のガスはキャリアガス
とともにノズル２６Ａ〜２６Ｄ、クラキングセル２９Ａ
〜２９へと導かれる。そしてクラキングセル２９Ａ〜２
９Ｄの蓋３２Ａ〜３２Ｄのガス放出孔３１Ａ〜３１Ｄか
ら半導体ウェハＷに向けてガスが放出される。放出され
たガスは、各クラッキングセル２９Ａ〜２９Ｄのジュー
ル熱によって活性化されてウェハＷに向けて放射され
る。In this embodiment, for example, TMGa, TMAl, AsH 3 and PH are used as the source gas supply sources 27A to 27D.
Gases such as 3 are contained, and the gas inside the nozzles 26A to 26D and the cracking cell 29A together with the carrier gas.
Lead to ~ 29. And cracking cell 29A-2
Gas is discharged toward the semiconductor wafer W from the gas discharge holes 31A to 31D of the 9D lids 32A to 32D. The released gas is activated by the Joule heat of each cracking cell 29A to 29D and is emitted toward the wafer W.
【００３０】以上のクラキングセル２９Ａ〜２９Ｄは、
グラファイトから構成されているので、真空度が低くて
も断線するおそれがなく、しかも、そのガス拡散部３０
Ａ〜３０Ｄが漏斗状に形成されているために第１実施例
と同様にガスがウェハＷに均一に供給される。The above cracking cells 29A to 29D are
Since it is made of graphite, there is no risk of disconnection even if the degree of vacuum is low, and the gas diffusion part 30
Since A to 30D are formed in a funnel shape, the gas is uniformly supplied to the wafer W as in the first embodiment.
【００３１】[0031]
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、ガス
の導入部から広がっていく漏斗状のガス拡散部を有し、
そのガス放出端には複数のガス放出孔を有する蓋体を取
付けた構造のガス供給セルを有しているので、ガス供給
セルに導入されたガスは、ガス拡散部で徐々に広がって
ガス放出孔からウェハに向けて放出され、ウェハ上の面
内分布をは均一にできる。As described above, according to the present invention, there is a funnel-shaped gas diffusion portion that spreads from the gas introduction portion,
Since the gas supply cell has a structure in which a lid having a plurality of gas discharge holes is attached to the gas discharge end, the gas introduced into the gas supply cell gradually spreads in the gas diffusion section and is discharged. It is emitted from the holes toward the wafer, and the in-plane distribution on the wafer can be made uniform.
【００３２】また、そのガス供給セルはグラファイトな
どにより形成し、その一部に電源を接続し、その電源に
より電流を流し、ガス供給セル内のガスをそのジュール
熱によって加熱して活性化するようにしているので、半
導体ウェハの加熱温度を通常の温度より低くしても膜成
長や表面清浄処理が可能になる。しかも、ガス供給セル
の構成材料がグラファイトであるので、膜成長雰囲気を
高真空にしなくてもよくなり、膜成長反応の条件を低真
空から大気圧までの広範囲に広げることができる。Further, the gas supply cell is formed of graphite or the like, a power source is connected to a part of the gas supply cell, an electric current is caused to flow by the power source, and the gas in the gas supply cell is heated by its Joule heat to be activated. Therefore, even if the heating temperature of the semiconductor wafer is set lower than the normal temperature, film growth and surface cleaning can be performed. Moreover, since the constituent material of the gas supply cell is graphite, it is not necessary to make the film growth atmosphere a high vacuum, and the conditions for the film growth reaction can be broadened from low vacuum to atmospheric pressure.
【００３３】さらに、グラファイトに電流を流してソー
スガスを加熱するようにしているので、タンタル等の昇
華し易い金属が反応雰囲気中に蒸発することがなくな
り、半導体ウェハの汚染を防止できる。以上の成膜装置
を用いて形成された絶縁膜、半導体膜などを有する半導
体装置は、歩留りや品質が向上する。Further, since the source gas is heated by passing an electric current through the graphite, the easily sublimable metal such as tantalum does not evaporate in the reaction atmosphere, and the contamination of the semiconductor wafer can be prevented. A semiconductor device having an insulating film, a semiconductor film, or the like formed by using the above film forming apparatus has improved yield and quality.
【図１】本発明の第１実施例の構成を示す断面図であ
る。FIG. 1 is a sectional view showing a configuration of a first embodiment of the present invention.
【図２】本発明の第１実施例に用いられるクラッキング
セルの第１の例を示す断面図及び平面図である。FIG. 2 is a sectional view and a plan view showing a first example of the cracking cell used in the first embodiment of the present invention.
【図３】本発明の第１実施例に用いられるクラッキング
セルの第２、３の例を示す断面図である。FIG. 3 is a sectional view showing second and third examples of the cracking cell used in the first embodiment of the present invention.
【図４】本発明の第２実施例の構成とそのクラッキング
セルの一例を示す断面図である。FIG. 4 is a sectional view showing an example of the configuration of a second embodiment of the present invention and its cracking cell.
１ ＣＶＤ装置 ２ 反応チャンバ ３ ヒータ ４ サセプタ ５ クラッキングセル（ガス供給セル） ６ ガス拡散部 ７ ガス放出孔 ８ 蓋 ９ ガス導入口 １０ ガスノズル １１ ガス放出孔 １２、１６、１７ 電極 １３ 電源 １４ 排気口 １５ 絶縁物 1 CVD Device 2 Reaction Chamber 3 Heater 4 Susceptor 5 Cracking Cell (Gas Supply Cell) 6 Gas Diffusion Part 7 Gas Release Hole 8 Lid 9 Gas Inlet 10 Gas Nozzle 11 Gas Release Hole 12, 16, 17 Electrode 13 Power Supply 14 Exhaust 15 Insulator
Claims (6)
きくなる漏斗状のガス拡散部（６）と、該ガス放出部
（６）のガス放出側に取付けられて複数のガス放出孔
（７）が形成された蓋体（８）とを備えたガス供給セル
（５）と、 前記ガス供給セル（５）の一部に間隔をおいて１対の電
源接続領域（１２）とを有することを特徴とする半導体
デバイス製造用の成膜装置。1. A funnel-shaped gas diffusing portion (6) which becomes wider as it goes away from a gas introduction end, and a plurality of gas releasing holes (7) attached to the gas releasing side of the gas releasing portion (6). A gas supply cell (5) having a lid body (8) formed with a pair, and a pair of power supply connection regions (12) spaced apart from a part of the gas supply cell (5). Characteristic film forming equipment for semiconductor device manufacturing.
出孔（１１）を有するガス供給ノズル（１０）が挿入さ
れていることを特徴とする請求項１記載の半導体デバイ
ス製造用の成膜装置。2. The semiconductor device manufacturing apparatus according to claim 1, wherein a gas supply nozzle (10) having a plurality of gas discharge holes (11) is inserted in the gas diffusion portion (6). Film deposition equipment.
により形成され、その表面はシリコンカーバイドで被覆
されていることを特徴とする請求項１記載の半導体デバ
イス製造用の成膜装置。3. The film forming apparatus for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the gas supply cell (5) is made of graphite and the surface thereof is coated with silicon carbide.
絶縁膜（１５）を介して接続され、前記ガス拡散部
（６）の上及び下、又は前記蓋体（８）の周囲に前記１
対の電極が接続されていることを特徴とする請求項１記
載の半導体デバイス製造用の成膜装置。4. The gas diffusion part (6) and the lid body (8) are connected via an insulating film (15), and are above and below the gas diffusion part (6) or the lid body (8). 1 around the
The film forming apparatus for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein a pair of electrodes are connected.
０cm以内で対向していることを特徴とする請求項１記載
の半導体デバイス製造用の成膜装置。5. The gas supply cell (5) is provided for a film formation target.
The film forming apparatus for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the film forming apparatuses are opposed to each other within 0 cm.
デバイス製造用の成膜装置を使用して膜を成長する工程
を含む半導体装置の製造方法。6. A method of manufacturing a semiconductor device, which comprises a step of growing a film by using the film forming apparatus for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, 2, 3, 4 or 5.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28913293A JPH07142401A (en) | 1993-11-18 | 1993-11-18 | Fabrication of semiconductor device and film deposition equipment therefor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28913293A JPH07142401A (en) | 1993-11-18 | 1993-11-18 | Fabrication of semiconductor device and film deposition equipment therefor |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07142401A true JPH07142401A (en) | 1995-06-02 |
Family
ID=17739176
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28913293A Pending JPH07142401A (en) | 1993-11-18 | 1993-11-18 | Fabrication of semiconductor device and film deposition equipment therefor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07142401A (en) |
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-
1993
- 1993-11-18 JP JP28913293A patent/JPH07142401A/en active Pending
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