JPH07147246A - 減圧気相成長方法と減圧気相成長装置 - Google Patents
減圧気相成長方法と減圧気相成長装置Info
- Publication number
- JPH07147246A JPH07147246A JP29514993A JP29514993A JPH07147246A JP H07147246 A JPH07147246 A JP H07147246A JP 29514993 A JP29514993 A JP 29514993A JP 29514993 A JP29514993 A JP 29514993A JP H07147246 A JPH07147246 A JP H07147246A
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- reaction gas
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 多数のシリコン基板に均一な膜質と膜厚の成
膜を同時に可能とする。 【構成】 石英製反応管１１は、反応ガス導入管１４，
１５を両端に持ち、さらにガス排気管１７，１８を両端
に持つ。成膜時には、反応ガス導入管１４とガス排気管
１８のみを使用して反応ガスを供給する工程と、反応ガ
ス導入管１５とガス排気管１７のみを使用して反応ガス
を供給する工程とを、交互に数回繰り返して成膜をす
る。この方法を用いることにより、反応律速性の反応ガ
スを使用した場合の、反応ガスの上流側と下流側で生じ
る膜質・膜厚の不均一性を打ち消すことができ、石英製
反応管１１内に配置されたシリコン基板１３全てに、膜
質・膜厚の均一性の良好な成膜を行うことができる。
膜を同時に可能とする。 【構成】 石英製反応管１１は、反応ガス導入管１４，
１５を両端に持ち、さらにガス排気管１７，１８を両端
に持つ。成膜時には、反応ガス導入管１４とガス排気管
１８のみを使用して反応ガスを供給する工程と、反応ガ
ス導入管１５とガス排気管１７のみを使用して反応ガス
を供給する工程とを、交互に数回繰り返して成膜をす
る。この方法を用いることにより、反応律速性の反応ガ
スを使用した場合の、反応ガスの上流側と下流側で生じ
る膜質・膜厚の不均一性を打ち消すことができ、石英製
反応管１１内に配置されたシリコン基板１３全てに、膜
質・膜厚の均一性の良好な成膜を行うことができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は減圧気相成長方法と減圧
気相成長装置に関するものである。
気相成長装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】減圧気相成長法は、シリコンナイトライ
ド膜、酸化シリコン膜、ポリシリコン膜等の薄膜をシリ
コン基板上に均一に形成する技術であり、その膜厚を１
０-19ｍのオーダーで制御することができる。このた
め、半導体装置の製造において必須の装置として用いら
れている。
ド膜、酸化シリコン膜、ポリシリコン膜等の薄膜をシリ
コン基板上に均一に形成する技術であり、その膜厚を１
０-19ｍのオーダーで制御することができる。このた
め、半導体装置の製造において必須の装置として用いら
れている。
【０００３】以下、従来の減圧気相成長装置について、
図２を参照して説明する。図２において、１は石英製反
応管、２はシリコン基板支持治具、３はシリコン基板、
４は反応ガス導入管、５は金属製キャップ、６はガス排
気管、７は真空ポンプ、８はヒーターである。
図２を参照して説明する。図２において、１は石英製反
応管、２はシリコン基板支持治具、３はシリコン基板、
４は反応ガス導入管、５は金属製キャップ、６はガス排
気管、７は真空ポンプ、８はヒーターである。
【０００４】この減圧気相成長装置において、まず、反
応ガスは、石英製反応管１に導入される前に混合され、
反応ガス導入管４を通して石英製反応管１内に導入され
る。導入された反応ガスはヒーター８によって反応温度
に加熱され、シリコン基板３の表面や石英製反応管１の
内壁に成膜を行ないつつ、ガス排気管６方向に進行す
る。そして成膜に用いられなかった反応ガスは、ガス排
気管６を通して真空ポンプ７によって排気される。
応ガスは、石英製反応管１に導入される前に混合され、
反応ガス導入管４を通して石英製反応管１内に導入され
る。導入された反応ガスはヒーター８によって反応温度
に加熱され、シリコン基板３の表面や石英製反応管１の
内壁に成膜を行ないつつ、ガス排気管６方向に進行す
る。そして成膜に用いられなかった反応ガスは、ガス排
気管６を通して真空ポンプ７によって排気される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
従来の方法では、リンドープドポリシリコン膜のごとき
成膜が反応律速で行なわれる場合、ガスの上流側と下流
側とで、シリコン基板３表面に形成される反応膜の膜厚
や膜質に差が生じるという問題があった。すなわち、成
膜が反応律速で行なわれるとき、ガスの上流側から順に
反応ガス成分が膜中に取り込まれて行く。このため、シ
リコン基板３をガスの流れに沿って配置した従来の方法
では、反応ガスの流れの上流付近のシリコン基板３と、
下流付近のシリコン基板３に対して単位時間当たり供給
される反応ガスの量や、ガスの混合比に差が生じ、反応
膜の膜厚や膜質の差となるという問題を有していた。
従来の方法では、リンドープドポリシリコン膜のごとき
成膜が反応律速で行なわれる場合、ガスの上流側と下流
側とで、シリコン基板３表面に形成される反応膜の膜厚
や膜質に差が生じるという問題があった。すなわち、成
膜が反応律速で行なわれるとき、ガスの上流側から順に
反応ガス成分が膜中に取り込まれて行く。このため、シ
リコン基板３をガスの流れに沿って配置した従来の方法
では、反応ガスの流れの上流付近のシリコン基板３と、
下流付近のシリコン基板３に対して単位時間当たり供給
される反応ガスの量や、ガスの混合比に差が生じ、反応
膜の膜厚や膜質の差となるという問題を有していた。
【０００６】本発明は上述の従来の問題点を解決するも
ので、反応ガスの流れの上流付近のシリコン基板と、下
流付近のシリコン基板に形成される反応膜の膜厚や膜質
に差が生じない減圧気相成長装置を提供することを目的
とする。
ので、反応ガスの流れの上流付近のシリコン基板と、下
流付近のシリコン基板に形成される反応膜の膜厚や膜質
に差が生じない減圧気相成長装置を提供することを目的
とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明の減圧気相成長方法は、反応ガスを、反応管内
で相対する方向から交互に供給することによって成膜を
行う。
に本発明の減圧気相成長方法は、反応ガスを、反応管内
で相対する方向から交互に供給することによって成膜を
行う。
【０００８】また本発明の減圧気相成長装置は、反応管
の両端に、それぞれ反応ガス供給口と排気口をもち、一
方の反応ガス供給口と、その反応ガス供給口と反対端に
位置する排気口を一組とし、成膜時には二組の反応ガス
供給口と排気口を、交互に使用して成膜する。
の両端に、それぞれ反応ガス供給口と排気口をもち、一
方の反応ガス供給口と、その反応ガス供給口と反対端に
位置する排気口を一組とし、成膜時には二組の反応ガス
供給口と排気口を、交互に使用して成膜する。
【０００９】
【作用】本発明のごとき構成によれば、反応ガスが反応
管内で相対する方向に交互に供給されるため、反応ガス
を装置内に配置された全シリコン基板に対して、均一な
混合比と流量で供給することが可能となり、均一性の良
好な成膜を同時に多数のシリコン基板に対して行なうこ
とができる。
管内で相対する方向に交互に供給されるため、反応ガス
を装置内に配置された全シリコン基板に対して、均一な
混合比と流量で供給することが可能となり、均一性の良
好な成膜を同時に多数のシリコン基板に対して行なうこ
とができる。
【００１０】
【実施例】以下、本発明について、図面を参照しながら
説明する。なお、本実施例においては、成膜の具体例と
して、シラン（ＳｉＨ4：５０％Ａｒ希釈）とフォスフ
ィン（ＰＨ3：８０％Ａｒ希釈）とを用いて、リンドー
プドポリシリコン膜を成膜する場合について取り上げ
る。ただし、他のガスを用いた成膜についても、成膜反
応が反応律速で行なわれる場合には、本発明を適用する
ことができるのは言うまでもないことである。
説明する。なお、本実施例においては、成膜の具体例と
して、シラン（ＳｉＨ4：５０％Ａｒ希釈）とフォスフ
ィン（ＰＨ3：８０％Ａｒ希釈）とを用いて、リンドー
プドポリシリコン膜を成膜する場合について取り上げ
る。ただし、他のガスを用いた成膜についても、成膜反
応が反応律速で行なわれる場合には、本発明を適用する
ことができるのは言うまでもないことである。
【００１１】図１は本発明の実施例における減圧気相成
長装置の構造を示す図である。図において、１１は石英
製反応管、１２はシリコン基板支持治具、１３はシリコ
ン基板、１４，１５は反応ガス導入管、１６は金属製キ
ャップ、１７，１８はガス排気管、１９は真空ポンプ、
２０はヒーター、２１は圧力計、２２〜２５はガス遮断
弁、２６，２７はガス流量コントローラー、２８はＳｉ
Ｈ4のガスボンベ、２９はＰＨ3のガスボンベである。
長装置の構造を示す図である。図において、１１は石英
製反応管、１２はシリコン基板支持治具、１３はシリコ
ン基板、１４，１５は反応ガス導入管、１６は金属製キ
ャップ、１７，１８はガス排気管、１９は真空ポンプ、
２０はヒーター、２１は圧力計、２２〜２５はガス遮断
弁、２６，２７はガス流量コントローラー、２８はＳｉ
Ｈ4のガスボンベ、２９はＰＨ3のガスボンベである。
【００１２】この減圧気相成長装置について、減圧気相
成長方法とともに説明する。まず、反応ガスであるＳｉ
Ｈ4とＰＨ3（８０％Ａｒ希釈）は、石英製反応管１１に
導入される前に、それぞれガス流量コントローラー２
６，２７を通して一定流量で混合され、あらかじめ真空
状態にしておいた石英製反応管１１内に導入される。本
実施例ではＳｉＨ4の流量を１０００ｓｃｃｍ、ＰＨ3の
流量を１０ｓｃｃｍとしている。このときガス遮断弁２
２とガス遮断弁２５を開、ガス遮断弁２３とガス遮断弁
２４を閉の状態とする。これによって、ＳｉＨ4とＰＨ3
との混合ガスは、反応ガス導入管１４を通して石英製反
応管１１内に導入される。同時に、ヒーター２０によっ
て反応温度６００℃に加熱され、シリコン基板１３の表
面、石英製反応管１１の内壁、シリコン基板支持治具１
２上にリンドープドポリシリコン膜が成膜され、ガス排
気管１８方向に進行する。成膜時の石英製反応管１１内
の圧力は圧力計２１によって測定され、その情報をもと
に真空ポンプ１９の排気量を調整することによって一定
に保たれる。本実施例では成膜時の圧力を５０Ｐａとし
た。図１ではそのための制御装置については図示を省略
している。
成長方法とともに説明する。まず、反応ガスであるＳｉ
Ｈ4とＰＨ3（８０％Ａｒ希釈）は、石英製反応管１１に
導入される前に、それぞれガス流量コントローラー２
６，２７を通して一定流量で混合され、あらかじめ真空
状態にしておいた石英製反応管１１内に導入される。本
実施例ではＳｉＨ4の流量を１０００ｓｃｃｍ、ＰＨ3の
流量を１０ｓｃｃｍとしている。このときガス遮断弁２
２とガス遮断弁２５を開、ガス遮断弁２３とガス遮断弁
２４を閉の状態とする。これによって、ＳｉＨ4とＰＨ3
との混合ガスは、反応ガス導入管１４を通して石英製反
応管１１内に導入される。同時に、ヒーター２０によっ
て反応温度６００℃に加熱され、シリコン基板１３の表
面、石英製反応管１１の内壁、シリコン基板支持治具１
２上にリンドープドポリシリコン膜が成膜され、ガス排
気管１８方向に進行する。成膜時の石英製反応管１１内
の圧力は圧力計２１によって測定され、その情報をもと
に真空ポンプ１９の排気量を調整することによって一定
に保たれる。本実施例では成膜時の圧力を５０Ｐａとし
た。図１ではそのための制御装置については図示を省略
している。
【００１３】次に、一定膜厚のリンドープドポリシリコ
ン膜を成膜した後、ガス遮断弁２２とガス遮断弁２３を
閉、ガス遮断弁２４とガス遮断弁２５を開の状態とし
て、石英製反応管１１内のＳｉＨ4とＰＨ3の混合ガスを
完全に排気する。その後ガス遮断弁２２とガス遮断弁２
５を閉、ガス遮断弁２３とガス遮断弁２４を開の状態と
して、ＳｉＨ4とＰＨ3の混合ガスを、反応ガス導入管１
５を通して石英製反応管１１内に導入する。導入された
ＳｉＨ4とＰＨ3の混合ガスは、ヒーター２０によって反
応温度６００℃に加熱され、シリコン基板１３の表面、
石英製反応管１１の内壁、シリコン基板支持治具１２上
にリンドープドポリシリコン膜を成膜しつつ、ガス排気
管１７方向に進行する。一定膜厚のリンドープドポリシ
リコン膜を成膜した後、ガス遮断弁２２とガス遮断弁２
３を閉、ガス遮断弁２４とガス遮断弁２５を開の状態と
して、石英製反応管１１内のＳｉＨ4とＰＨ3の混合ガス
を完全に排気する。
ン膜を成膜した後、ガス遮断弁２２とガス遮断弁２３を
閉、ガス遮断弁２４とガス遮断弁２５を開の状態とし
て、石英製反応管１１内のＳｉＨ4とＰＨ3の混合ガスを
完全に排気する。その後ガス遮断弁２２とガス遮断弁２
５を閉、ガス遮断弁２３とガス遮断弁２４を開の状態と
して、ＳｉＨ4とＰＨ3の混合ガスを、反応ガス導入管１
５を通して石英製反応管１１内に導入する。導入された
ＳｉＨ4とＰＨ3の混合ガスは、ヒーター２０によって反
応温度６００℃に加熱され、シリコン基板１３の表面、
石英製反応管１１の内壁、シリコン基板支持治具１２上
にリンドープドポリシリコン膜を成膜しつつ、ガス排気
管１７方向に進行する。一定膜厚のリンドープドポリシ
リコン膜を成膜した後、ガス遮断弁２２とガス遮断弁２
３を閉、ガス遮断弁２４とガス遮断弁２５を開の状態と
して、石英製反応管１１内のＳｉＨ4とＰＨ3の混合ガス
を完全に排気する。
【００１４】以後、上述の工程を数回繰り返し、所望の
膜厚に達するまで行う。本実施例では１００ｎｍの膜厚
の成膜を４回繰り返し、４００ｎｍの膜厚のリンドープ
ドポリシリコン膜を成膜した。
膜厚に達するまで行う。本実施例では１００ｎｍの膜厚
の成膜を４回繰り返し、４００ｎｍの膜厚のリンドープ
ドポリシリコン膜を成膜した。
【００１５】ＳｉＨ4とＰＨ3の混合ガスを用いてリンド
ープドポリシリコン膜を成膜するとき、ＳｉＨ4は拡散
律速によりシリコン基板１３に供給されるが、ＰＨ3は
反応律速でシリコン基板１３に供給される。すなわち、
ＰＨ3は石英製反応管１１内を進行するに従い、漸次成
膜のために消費されて行く。このため、シリコン基板１
３に成膜されるリンドープドポリシリコン膜中のリン濃
度は、供給側から排気側にかけて漸次減少していく。さ
らに成膜過程において、リンはリンドープドポリシリコ
ン膜の膜成長を抑制するため、シリコン基板１３に成膜
されるリンドープドポリシリコン膜の膜厚は、供給側か
ら排気側にかけて漸次増加していくことになる。半導体
装置の製造において、シリコン基板１３に成膜されるリ
ンドープドポリシリコン膜の膜質・膜厚の不均一性は、
成膜後のドライエッチング等の後工程において望ましく
ない。
ープドポリシリコン膜を成膜するとき、ＳｉＨ4は拡散
律速によりシリコン基板１３に供給されるが、ＰＨ3は
反応律速でシリコン基板１３に供給される。すなわち、
ＰＨ3は石英製反応管１１内を進行するに従い、漸次成
膜のために消費されて行く。このため、シリコン基板１
３に成膜されるリンドープドポリシリコン膜中のリン濃
度は、供給側から排気側にかけて漸次減少していく。さ
らに成膜過程において、リンはリンドープドポリシリコ
ン膜の膜成長を抑制するため、シリコン基板１３に成膜
されるリンドープドポリシリコン膜の膜厚は、供給側か
ら排気側にかけて漸次増加していくことになる。半導体
装置の製造において、シリコン基板１３に成膜されるリ
ンドープドポリシリコン膜の膜質・膜厚の不均一性は、
成膜後のドライエッチング等の後工程において望ましく
ない。
【００１６】そこで本実施例のごとく、成膜中に石英製
反応管１１内のＳｉＨ4とＰＨ3の混合ガスの流れの方向
を、数回交互に変え成膜を行うことにより、リン濃度と
膜厚の、シリコン基板１３間の分布が互いに打ち消し合
い、最終的に均一性の良好な成膜が行える。
反応管１１内のＳｉＨ4とＰＨ3の混合ガスの流れの方向
を、数回交互に変え成膜を行うことにより、リン濃度と
膜厚の、シリコン基板１３間の分布が互いに打ち消し合
い、最終的に均一性の良好な成膜が行える。
【００１７】なお上述の実施例では縦型の減圧気相成長
装置について述べたが、横型の減圧気相成長装置を用い
ても同様の効果が得られることはいうまでもない。
装置について述べたが、横型の減圧気相成長装置を用い
ても同様の効果が得られることはいうまでもない。
【００１８】
【発明の効果】本発明の減圧気相成長方法と減圧気相成
長装置によれば、反応律速で成膜する場合においても、
反応管内にガス流に対して多数設置されたシリコン基板
全てに、均一な膜質と膜厚の成膜を行うことができ、非
常に優れた減圧気相成長を実現できるものである。
長装置によれば、反応律速で成膜する場合においても、
反応管内にガス流に対して多数設置されたシリコン基板
全てに、均一な膜質と膜厚の成膜を行うことができ、非
常に優れた減圧気相成長を実現できるものである。
【図１】本発明の実施例の減圧気相成長方法および減圧
気相成長装置について説明するための装置の構造を示す
図
気相成長装置について説明するための装置の構造を示す
図
【図２】従来の減圧気相成長装置の構造を示す図
１１ 石英製反応管 １２ シリコン基板支持治具 １３ シリコン基板 １４，１５ 反応ガス導入管 １６ 金属製キャップ １７，１８ ガス排気管 １９ 真空ポンプ ２０ ヒーター ２１ 圧力計 ２２〜２５ ガス遮断弁 ２６，２７ ガス流量コントローラー ２８，２９ ガスボンベ
Claims (2)
- 【請求項１】 反応ガスを、反応管内で、相対する方向
から交互に供給することによって成膜を行うことを特徴
とする減圧気相成長方法。 - 【請求項２】 反応管の端部に、第一の反応ガス供給口
と第一の排気口を有し、前記反応管の端部の反対端に、
第二の反応ガス供給口と第二の排気口を有し、成膜時
に、前記第一の反応ガス供給口からのみ反応ガスを供給
し、前記第二の排気口からのみ反応ガスの排気を行う工
程と、前記第二の反応ガス供給口からのみ反応ガスを供
給し、前記第一の排気口からのみ反応ガスの排気を行う
工程を、交互に繰り返して成膜することを特徴とする減
圧気相成長装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29514993A JPH07147246A (ja) | 1993-11-25 | 1993-11-25 | 減圧気相成長方法と減圧気相成長装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29514993A JPH07147246A (ja) | 1993-11-25 | 1993-11-25 | 減圧気相成長方法と減圧気相成長装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07147246A true JPH07147246A (ja) | 1995-06-06 |
Family
ID=17816905
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29514993A Pending JPH07147246A (ja) | 1993-11-25 | 1993-11-25 | 減圧気相成長方法と減圧気相成長装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07147246A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6413833B2 (en) | 1998-01-30 | 2002-07-02 | Nec Corporation | Method for forming a CVD silicon film |
-
1993
- 1993-11-25 JP JP29514993A patent/JPH07147246A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6413833B2 (en) | 1998-01-30 | 2002-07-02 | Nec Corporation | Method for forming a CVD silicon film |
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