JPH09162129A - Semiconductor wafer processor, method for processing semiconductor wafer and semiconductor device - Google Patents

Semiconductor wafer processor, method for processing semiconductor wafer and semiconductor device

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JPH09162129A
JPH09162129A JP7317977A JP31797795A JPH09162129A JP H09162129 A JPH09162129 A JP H09162129A JP 7317977 A JP7317977 A JP 7317977A JP 31797795 A JP31797795 A JP 31797795A JP H09162129 A JPH09162129 A JP H09162129A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor wafer processor which can efficiently reduce the deposited quantity of reaction auxiliary products at low temperature parts with less gas without affecting a wafer film, and to provide a processing method of a semiconductor wafer and a semiconductor device. SOLUTION: The wafers 3 placed on the prescribed positions in a reaction tube 2 are heated by a heater 1. At the same time, film-forming gas is supplied from a gas supply port 4a, N2 gas is supplied from a dilution gas supply hole 13b and air is discharged from a discharge port 5b. Thus, film-forming gas is made to flow on the surfaces of the wafers 3 and the thin films are formed on the surfaces of the wafers 3 with heat reaction. The partial pressure of film-forming gas, which contributes on the deposition of the reaction auxiliary products, drops by diluting film-forming gas with N2 gas and N2 gas suppresses flow deposition so that the wall surface of the reaction tube 2 is protected from film-forming gas. Consequently, the deposition speed of the reaction auxiliary products adhered/deposited on the surface of the low temperature parts (near the opening parts of both ends) in the reaction tube 2 can be lowered.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、半導体製
造プロセスにおいて、ウエハに回路作成を行うために用
いられる半導体ウエハの処理装置に係わり、特に、処理
装置の反応管壁面に反応副生成物の付着堆積が生じ得る
半導体ウエハの処理装置及び処理方法並びにその処理方
法を用いて製造した半導体素子に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor wafer processing apparatus used for forming circuits on a wafer in, for example, a semiconductor manufacturing process, and more particularly to a reaction by-product on a wall surface of a reaction tube of the processing apparatus. The present invention relates to a processing apparatus and a processing method for a semiconductor wafer in which adhesion and deposition may occur, and a semiconductor element manufactured by using the processing method.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体素子の製造において、ウエハに回
路作成を行うために、CVD装置やエッチング装置等の
種々の真空処理装置が用いられている。
2. Description of the Related Art In the manufacture of semiconductor devices, various vacuum processing apparatuses such as a CVD apparatus and an etching apparatus are used for forming circuits on a wafer.

【0003】ここで、一般に、この種の真空処理装置で
は、ウエハの処理過程において反応容器内に反応副生成
物等による微小塵埃が発生する場合があるが、この微小
塵埃がウエハ表面に付着すると、半導体素子の製造過程
の歩留まりや装置稼働率低下の主原因となることから、
これを防止するための方策を講じる必要がある。
Generally, in this type of vacuum processing apparatus, there are cases in which minute dusts due to reaction by-products and the like are generated in the reaction container during the wafer processing process. However, when this minute dust adheres to the wafer surface. , Because it is the main cause of the yield in the manufacturing process of semiconductor elements and the decrease of the equipment operating rate,
It is necessary to take measures to prevent this.

【0004】このような微小塵埃を低減する方法とし
て、従来、(1)反応管の壁面に堆積する反応副生成物の
量を低減する方法や、(2)剥がれにくい膜として堆積さ
せておいて適宜クリーニングする方法、等が提唱されて
いる。前者に関する公知技術としては、例えば以下のも
のがある。
As a method of reducing such minute dust, conventionally, there are (1) a method of reducing the amount of reaction by-products deposited on the wall surface of the reaction tube, and (2) a film which is hard to peel off. A method of appropriately cleaning has been proposed. Examples of known techniques relating to the former include the following.

【0005】特開平2−224222号公報 この公知技術は、いわゆる縦型減圧気相成長装置におい
て、反応副生成物等が付着しやすい領域に非反応ガスを
導入することにより、この非反応ガスのカーテン・希釈
・冷却効果を利用して、壁面への反応副生成物等の付着
を低減するものである。
[0005] Japanese Patent Laid-Open No. 2-224222 discloses a known technique in which a non-reactive gas of a vertical type reduced pressure vapor phase growth apparatus is introduced by introducing the non-reactive gas into a region where reaction by-products and the like tend to adhere. By utilizing the curtain, dilution, and cooling effects, the adhesion of reaction by-products and the like to the wall surface is reduced.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】一方、近年、いわゆる
枚葉CVD装置といわれるCVD装置が提唱されてい
る。これに関する公知技術としては、例えば以下のもの
がある。
On the other hand, recently, a so-called single-wafer CVD apparatus has been proposed. Known techniques related to this are as follows.

【0007】特開平7−94419号公報 この公知技術は、2枚の平行平板ヒータにより形成され
る加熱空間内に偏平な石英製などの反応管を設け、反応
管の長手方向の両端を開口し、その開口部に金属製のゲ
ートバルブや、フランジを取り付けた構造の枚葉CVD
装置を提供するものである。
In this known technique, a flat reaction tube made of quartz or the like is provided in a heating space formed by two parallel plate heaters, and both longitudinal ends of the reaction tube are opened. , Single-wafer CVD with a metal gate valve or flange attached to its opening
An apparatus is provided.

【0008】ここで、上記公知技術のような枚葉CV
D装置においても、微小塵埃の発生を防止する必要があ
るが、上記公知技術による方法を適用しようとする場
合には、以下のような課題を生じる。これを図10及び
図11を用いて詳細に説明する。
Here, the single-wafer CV as in the above-mentioned known art.
Even in the D device, it is necessary to prevent the generation of fine dust, but when the method according to the above-mentioned known technique is applied, the following problems occur. This will be described in detail with reference to FIGS. 10 and 11.

【0009】上記公知技術による枚葉CVDにおいて
は、反応管と、金属製のゲートバルブ・フランジとの接
触部の気密性の保持に、Oリングシールが用いられてい
る。Oリングの耐熱温度は、現状技術では、200乃至
300℃程度であることから、通常は、この部分を冷却
(例えば冷媒による液冷)し、シール部が高温にならな
いようにしている。したがって、反応管の開口部近傍領
域は、反応管中央部に比べ低温になる。反応管壁面の温
度分布の測定結果を図10に示す。
In the single-wafer CVD according to the above-mentioned known technique, an O-ring seal is used to maintain the airtightness of the contact portion between the reaction tube and the metal gate valve flange. In the state of the art, the heat resistant temperature of the O-ring is about 200 to 300 ° C. Therefore, this portion is usually cooled (for example, liquid cooling with a refrigerant) to prevent the seal portion from reaching a high temperature. Therefore, the temperature in the region near the opening of the reaction tube becomes lower than that in the central portion of the reaction tube. The measurement result of the temperature distribution on the wall surface of the reaction tube is shown in FIG.

【0010】図10は、上記公知技術に類似した構造
の枚葉CVD装置に、長さが200mmであるウエハを
ガス流入側からの距離200mm〜400mmの領域に
配置し、ウエハ領域設定温度が600℃、750℃、8
00℃の3つの場合について壁面温度分布を測定した結
果である。なお横軸に反応管のガス流入側からの距離、
縦軸に反応管壁面温度をとって表している。図示のよう
に、反応管中央部に比べ、反応管開口部近傍の壁面温度
が低くなっていることがわかる。
FIG. 10 shows a single-wafer CVD apparatus having a structure similar to that of the above-mentioned known technology, in which a wafer having a length of 200 mm is arranged in a region of a distance of 200 mm to 400 mm from the gas inflow side, and a wafer region setting temperature is 600. ℃, 750 ℃, 8
It is the result of measuring the wall surface temperature distribution in three cases of 00 ° C. The horizontal axis is the distance from the gas inlet side of the reaction tube,
The vertical axis represents the wall temperature of the reaction tube. As shown in the figure, it can be seen that the wall surface temperature near the opening of the reaction tube is lower than that at the center of the reaction tube.

【0011】上記のような温度分布のもとで成膜ガスを
反応管の一方向から流しウエハに薄膜を成膜した場合
の、反応管壁面への反応副生成物の堆積速度分布の測定
結果を図11に示す。図11は、反応管圧力200Pa
と100Paの2つの場合についての結果を示してお
り、縦軸には堆積速度を無次元化したものをとって表し
ている。
Measurement results of the deposition rate distribution of reaction by-products on the wall surface of the reaction tube when the film forming gas is caused to flow from one direction of the reaction tube to form a thin film on the wafer under the temperature distribution as described above. Is shown in FIG. FIG. 11 shows a reaction tube pressure of 200 Pa.
And 100 Pa, the results are shown for two cases, and the vertical axis represents the dimensionless deposition rate.

【0012】図11において、ガスの流入側の開口部で
は、温度が低いことから堆積速度が遅いが、徐々に、成
膜ガスの熱分解が進展すると共に、堆積速度が増加し、
ウエハ領域でほぼ一定値になり、排気側の開口部に向か
って、堆積速度は、徐々に低下する。しかし、高温部で
生成された反応副生成物がガス流れにより下流側に移送
されることによって、低温部で再度堆積速度が高くなる
領域(ガス流入側からの距離530mm〜600mm付
近)が存在する。そして、この低温部の堆積領域におい
ては、低い温度と高い堆積速度とにより、反応副生成物
が、ウエハ領域と同様の膜状の付着ではなく、剥がれて
飛散しやすい硝子破片状になって付着していることがわ
かった。
In FIG. 11, at the opening on the gas inflow side, the deposition rate is slow because the temperature is low, but gradually the thermal decomposition of the film-forming gas progresses, and the deposition rate increases.
The value becomes almost constant in the wafer region, and the deposition rate gradually decreases toward the opening on the exhaust side. However, there is a region (a distance from the gas inflow side of about 530 mm to 600 mm) where the deposition rate increases again in the low temperature part due to the reaction by-product generated in the high temperature part being transferred to the downstream side by the gas flow. . In the deposition region of this low temperature part, due to the low temperature and the high deposition rate, the reaction by-product does not deposit like the film like in the wafer region but deposits in the form of glass fragments that are easily peeled and scattered. I found out that

【0013】図11に示されるように、反応副生成物の
堆積速度自体はウエハ領域が最も大きく、ガラス破片状
の付着がある低温部は比較的小さい。ところが、ウエハ
領域は高温であることから、高い堆積速度であっても剥
がれにくい膜状の堆積状態であり、したがって、ある程
度堆積させておいて、例えば、数百回の成膜処理に1回
の割合で行う通常のクリーニング操作によって除去すれ
ば足りる。これに対して、低温部にガラス破片状に付着
した反応副生成物は、きわめて剥がれやすいことから、
上記した程度の頻度のクリーニング操作では対応できな
い。したがって、枚葉CVD装置の場合には、この低温
部に対するガラス状反応副生成物の付着に対し、別途何
らかの手段を講じる必要がある。
As shown in FIG. 11, the deposition rate of the reaction by-product itself is the largest in the wafer region, and the low temperature part where glass fragments are attached is relatively small. However, since the wafer region is at a high temperature, it is in a film-like deposition state in which it is difficult to peel off even at a high deposition rate. Therefore, after being deposited to some extent, for example, once every several hundred film forming processes. It suffices if it is removed by a normal cleaning operation in proportion. On the other hand, the reaction by-product attached to the low temperature part in the form of glass fragments is very easy to peel off,
Cleaning operations with the above-mentioned frequency cannot be used. Therefore, in the case of the single-wafer CVD apparatus, it is necessary to take some measures separately for the adhesion of the glassy reaction by-product to the low temperature part.

【0014】しかしながら、公知技術による反応副生
成物の付着防止方法を公知技術のような枚葉CVD装
置に適用する場合、公知技術はウエハ領域よりも流れ
方向上流側に非反応ガスを導入する構成であることか
ら、上述したように枚葉CVD装置で最も肝要である低
温部への付着を十分に防止することができない。したが
ってこの場合には、低温部に硝子破片状に付着した反応
副生成物が、ウエハの出し入れや、成膜ガスの切り替え
による圧力変動・ガス流れ方向変動等により、舞い上が
ったり落下したりして、ウエハに塵埃が付着し、装置稼
働率や歩留りが低下する可能性がある。
However, when the reaction by-product adhesion preventing method according to the known technique is applied to a single-wafer CVD apparatus as in the known technique, the known technique introduces a non-reactive gas into the upstream side of the wafer region in the flow direction. Therefore, as described above, it is not possible to sufficiently prevent the adhesion to the low temperature portion, which is the most important point in the single-wafer CVD apparatus. Therefore, in this case, the reaction by-products adhering to the low temperature portion in the form of glass fragments fluctuate due to pressure fluctuations and gas flow direction fluctuations due to wafer loading and unloading and film deposition gas switching, Dust may adhere to the wafers, which may reduce the operating rate of the device and the yield.

【0015】あるいは逆に、公知技術による方法で十
分な付着防止効果を得ようとすると、大量の非反応ガス
を導入する必要があり、効率が悪くなるとともにコスト
高となる。また、ウエハ領域を非反応ガスが通過するこ
とから、ウエハ成膜の均一性に悪影響を与える可能性が
ある。
On the contrary, in order to obtain a sufficient anti-adhesion effect by the method according to the known technique, it is necessary to introduce a large amount of non-reactive gas, resulting in poor efficiency and high cost. Further, since the non-reactive gas passes through the wafer area, it may adversely affect the uniformity of the film formation on the wafer.

【0016】本発明の目的は、低温部における反応副生
成物の堆積量を、ウエハ成膜に影響を与えることなく、
少ないガスで効率良く低減できる半導体ウエハの処理装
置及び半導体ウエハの処理方法並びに半導体素子を提供
することである。
An object of the present invention is to reduce the amount of reaction by-products deposited at a low temperature portion without affecting the wafer film formation.
An object of the present invention is to provide a semiconductor wafer processing apparatus, a semiconductor wafer processing method, and a semiconductor element that can be efficiently reduced with a small amount of gas.

【0017】[0017]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の第1の概念によれば、長手方向両端に開口
部を設けた略偏平な反応管と、この反応管両端の開口部
に設けられたフランジとを備えた反応容器の内部に半導
体ウエハを収納・加熱し、前記反応容器内に反応ガスを
供給しながら排気することにより、ウエハ表面への薄膜
形成及びエピタキシャル成長のいずれか一方の処理を行
う半導体ウエハの処理装置において、前記反応ガスを希
釈するための希釈ガスを、前記反応管内における前記ウ
エハ配置位置よりもガス流れ方向下流側に供給する希釈
ガス供給機構を設けたことを特徴とする半導体ウエハの
処理装置が提供される。
In order to achieve the above object, according to the first concept of the present invention, a substantially flat reaction tube having openings at both ends in the longitudinal direction and openings at both ends of the reaction tube are provided. Any one of thin film formation and epitaxial growth on the wafer surface by storing and heating a semiconductor wafer in a reaction vessel having a flange provided in the section and exhausting it while supplying a reaction gas into the reaction vessel. In a semiconductor wafer processing apparatus that performs one of the processes, a dilution gas supply mechanism that supplies a dilution gas for diluting the reaction gas to a downstream side in the gas flow direction of the wafer arrangement position in the reaction tube is provided. An apparatus for processing a semiconductor wafer is provided.

【0018】すなわち、ウエハに対し薄膜形成又はエピ
タキシャル成長を行った反応ガスは、例えば、反応管両
端開口部近傍に位置するガス供給孔を備えた希釈ガス供
給機構から供給される希釈ガス、例えば窒素等の不活性
ガスによって希釈され、反応副生成物の堆積に寄与する
反応ガスの分圧が低下するとともに、希釈ガスが反応ガ
スから反応管壁面を保護するように流れて堆積を抑制す
る。これにより、反応管低温部の表面に付着堆積する反
応副生成物の堆積速度を低下させることができ、結果と
して、低速で膜状に反応副生成物を堆積させることがで
きる。
That is, the reaction gas used for thin film formation or epitaxial growth on the wafer is, for example, a diluent gas supplied from a diluent gas supply mechanism having gas supply holes located near the openings at both ends of the reaction tube, such as nitrogen. Of the reaction gas that is diluted by the inert gas and contributes to the deposition of the reaction by-product, the partial pressure of the reaction gas decreases, and the diluent gas flows so as to protect the reaction tube wall surface from the reaction gas and suppresses the deposition. As a result, the deposition rate of the reaction by-product adhering and depositing on the surface of the low temperature portion of the reaction tube can be reduced, and as a result, the reaction by-product can be deposited in a film at a low speed.

【0019】好ましくは、前記半導体ウエハの処理装置
において、前記希釈ガス供給機構は、前記反応管両端に
設けられた2つの開口部近傍に、複数箇所ずつ設けられ
たガス供給孔を備えていることを特徴とする半導体ウエ
ハの処理装置が提供される。
Preferably, in the semiconductor wafer processing apparatus, the dilution gas supply mechanism is provided with a plurality of gas supply holes provided at a plurality of positions in the vicinity of two openings provided at both ends of the reaction tube. An apparatus for processing a semiconductor wafer is provided.

【0020】また好ましくは、前記半導体ウエハの処理
装置において、前記希釈ガス供給機構は、希釈ガスとし
て不活性ガスを用いることを特徴とする半導体ウエハの
処理装置が提供される。
Further preferably, in the semiconductor wafer processing apparatus, there is provided a semiconductor wafer processing apparatus, wherein the diluent gas supply mechanism uses an inert gas as a diluent gas.

【0021】さらに好ましくは、前記半導体ウエハの処
理装置において、前記希釈ガス供給機構は、不活性ガス
として窒素を用いることを特徴とする半導体ウエハの処
理装置が提供される。
More preferably, in the semiconductor wafer processing apparatus, there is provided a semiconductor wafer processing apparatus, wherein the dilution gas supply mechanism uses nitrogen as an inert gas.

【0022】また上記目的を達成するために、本発明の
第2の概念によれば、長手方向両端に開口部を設けた略
偏平な反応管と、この反応管両端の開口部に設けられた
フランジとを備えた反応容器の内部に半導体ウエハを収
納・加熱し、前記反応容器内に反応ガスを供給しながら
排気することにより、ウエハ表面への薄膜形成及びエピ
タキシャル成長のいずれか一方の処理を行う半導体ウエ
ハの処理装置において、前記反応管内における前記ウエ
ハ配置位置よりもガス流れ方向下流側に、該ガス流れ方
向を略面方向とする複数のフィンを設けたことを特徴と
する半導体ウエハの処理装置が提供される。
In order to achieve the above object, according to the second concept of the present invention, a substantially flat reaction tube having openings at both ends in the longitudinal direction and a reaction tube provided at the openings at both ends of the reaction tube are provided. A semiconductor wafer is housed and heated in a reaction container having a flange, and a reaction gas is supplied to the reaction container and exhausted to perform either one of thin film formation on the wafer surface and epitaxial growth. In the semiconductor wafer processing apparatus, a plurality of fins whose gas flow direction is substantially a plane direction are provided downstream of the wafer arrangement position in the reaction tube in the gas flow direction. Will be provided.

【0023】これにより、反応管低温部において反応副
生成物が付着堆積する際の表面積が増加するので、結果
的に反応管低温部の表面に付着堆積する反応副生成物の
堆積速度を低下させることができ、低速で膜状に反応副
生成物を堆積させることができる。
As a result, the surface area when the reaction by-products are deposited and deposited in the low temperature portion of the reaction tube is increased, and as a result, the deposition rate of the reaction by-products deposited and deposited on the surface of the low temperature portion of the reaction tube is reduced. The reaction by-product can be deposited in a film at a low speed.

【0024】また上記目的を達成するために、本発明の
第3の概念によれば、長手方向両端に開口部を設けた略
偏平な反応管と、この反応管両端の開口部に設けられた
フランジとを備えた反応容器の内部に半導体ウエハを収
納・加熱し、前記反応容器内に反応ガスを供給しながら
排気することにより、ウエハ表面への薄膜形成及びエピ
タキシャル成長のいずれか一方の処理を行う半導体ウエ
ハの処理方法において、前記反応ガスの分圧を100P
a以下とすることを特徴とする半導体ウエハの処理方法
が提供される。
In order to achieve the above object, according to the third concept of the present invention, a substantially flat reaction tube having openings at both ends in the longitudinal direction and a reaction tube provided at both ends of the reaction tube are provided. A semiconductor wafer is housed and heated in a reaction container having a flange, and a reaction gas is supplied to the reaction container and exhausted to perform either one of thin film formation on the wafer surface and epitaxial growth. In the method of processing a semiconductor wafer, the partial pressure of the reaction gas is set to 100 P.
A method of processing a semiconductor wafer is provided which is a or less.

【0025】すなわち、このような比較的低圧とするこ
とにより、反応副生成物の発生量を低減させることがで
きる。また、反応管内のガス流量、すなわち流速を増加
できるので、反応管両端開口部近傍の低温部にできてい
た高堆積領域をガス方向下流側に移行させ、反応管内の
より外側領域若しくは反応管外に高堆積領域を形成させ
ることができる。これらによって、結果的に、反応管低
温部の表面に付着堆積する反応副生成物の堆積速度を低
下させることができ、低速で膜状に反応副生成物を堆積
させることができる。
That is, by setting such a relatively low pressure, the amount of reaction by-products generated can be reduced. Further, since the gas flow rate in the reaction tube, that is, the flow velocity, can be increased, the high deposition area formed in the low temperature portion near the opening at both ends of the reaction tube is moved to the downstream side in the gas direction, so as to move to the outer side area in the reaction tube or outside the reaction tube. It is possible to form a high deposition area in the. As a result, the deposition rate of the reaction by-product adhering and depositing on the surface of the low temperature portion of the reaction tube can be reduced, and the reaction by-product can be deposited in a film at a low speed.

【0026】また上記目的を達成するために、本発明の
第4の概念によれば、ゲート電極配線のポリシリコン
膜、リンドープポリシリコン膜、層間絶縁のための酸化
膜・リンガラス膜、及びキャパシタ絶縁のためのSi3
4膜のうち少なくとも1つの膜を備えた半導体素子に
おいて、前記少なくとも1つの膜を、上記半導体ウエハ
の処理装置を用いて成膜したことを特徴とする半導体素
子が提供される。
In order to achieve the above object, according to a fourth concept of the present invention, a polysilicon film for gate electrode wiring, a phosphorus-doped polysilicon film, an oxide film / phosphorus glass film for interlayer insulation, and Si 3 for capacitor insulation
There is provided a semiconductor element having at least one of N 4 films, wherein the at least one film is formed by using the semiconductor wafer processing apparatus.

【0027】また上記目的を達成するために、本発明の
第5の概念によれば、ゲート電極配線のポリシリコン
膜、リンドープポリシリコン膜、層間絶縁のための酸化
膜・リンガラス膜、及びキャパシタ絶縁のためのSi3
4膜のうち少なくとも1つの膜を備えた半導体素子に
おいて、前記少なくとも1つの膜を、上記半導体ウエハ
の処理方法により成膜したことを特徴とする半導体素子
が提供される。
In order to achieve the above object, according to a fifth concept of the present invention, a polysilicon film for gate electrode wiring, a phosphorus-doped polysilicon film, an oxide film / phosphorus glass film for interlayer insulation, and Si 3 for capacitor insulation
There is provided a semiconductor device having at least one film of N 4 films, wherein the at least one film is formed by the method for processing a semiconductor wafer.

【0028】[0028]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面を
参照しつつ説明する。本発明の第1の実施形態を図1〜
図4を用いて説明する。本実施形態は、いわゆるホット
ウォール式枚葉CVD装置の実施形態である。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows a first embodiment of the present invention.
This will be described with reference to FIG. This embodiment is an embodiment of a so-called hot wall type single wafer CVD apparatus.

【0029】本実施形態によるCVD装置の構成を図1
〜図3に示す。図1は、本実施形態によるCVD装置の
全体構成を表す水平断面図であり、図2はその側断面図
であり、図3は希釈ガス供給孔部の詳細構造を表す図2
中III−III横断面図である。
The structure of the CVD apparatus according to the present embodiment is shown in FIG.
3 to FIG. 1 is a horizontal sectional view showing the overall configuration of the CVD apparatus according to the present embodiment, FIG. 2 is a side sectional view thereof, and FIG. 3 shows a detailed structure of a dilution gas supply hole portion.
It is a middle III-III cross-sectional view.

【0030】図1及び図2において、ホットウォール式
CVD装置100は、軸線をほぼ水平にして配置され、
両端が開放された偏平な形状を持ち、例えば石英で形成
された反応管2と、その反応管2の内部にほぼ水平に上
下2層に配置され、例えば長さが200mmのウエハ3
を載置する矩形の支持板8a,8bと、その反応管2の
上下に反応管2を挟んで対向して配置された加熱炉を形
成する平板状のヒータ1と、その反応管2の両端に結合
された金属製のフランジ9a,9bと、反応管2とフラ
ンジ9a,9bとの接触部のシールをそれぞれ行うOリ
ング18a,18bと、フランジ9a,9bの肉厚内に
反応管2の軸線と垂直方向に配置され、中心から上方に
向かってそれぞれ形成されたガス供給口4a,4b及び
中心から下方に向かってそれぞれ形成された排気口5
a,5bと、ヒータ1の径方向外側にヒータ1を覆うよ
うに設けられた断熱材7と、フランジ9a,9bの軸方
向外側に結合されそのフランジ9a,9bの中心開口に
それぞれ当接するゲートバルブ10a,10bと、反応
管2内に希釈ガス、例えばN2ガスを供給するために反
応管2の壁面に周方向に複数個設けられた希釈ガス供給
孔13a,13bと、これら希釈ガス供給孔13a,1
3bにN2ガスをそれぞれ導くための希釈ガス供給管1
1a,11bと、これら希釈ガス供給管11a,11b
から導かれたN2ガスを各希釈ガス供給孔13a,bに
分配するためのガス溜12a,12bとから主として構
成されている。
In FIGS. 1 and 2, the hot wall type CVD apparatus 100 is arranged with its axis line substantially horizontal.
The reaction tube 2 has a flat shape with both ends open, and is made of, for example, quartz, and the wafer 3 is arranged inside the reaction tube 2 in substantially two layers, that is, a wafer 3 having a length of 200 mm, for example.
Supporting rectangular plates 8a and 8b, a flat plate-shaped heater 1 forming a heating furnace which is arranged above and below the reaction tube 2 with the reaction tube 2 interposed therebetween, and both ends of the reaction tube 2. To the metal flanges 9a and 9b, the O-rings 18a and 18b for sealing the contact portions between the reaction tube 2 and the flanges 9a and 9b, and the reaction tube 2 within the thickness of the flanges 9a and 9b. Gas supply ports 4a and 4b, which are arranged in a direction perpendicular to the axis and are formed upward from the center, and an exhaust port 5 which is formed downward from the center, respectively.
a, 5b, a heat insulating material 7 provided on the outside of the heater 1 in the radial direction so as to cover the heater 1, and a gate coupled to the outside of the flanges 9a, 9b in the axial direction and abutting on the central openings of the flanges 9a, 9b, respectively. Valves 10a and 10b, a plurality of dilution gas supply holes 13a and 13b circumferentially provided on the wall surface of the reaction tube 2 for supplying a dilution gas such as N 2 gas into the reaction tube 2, and the dilution gas supply Holes 13a, 1
Diluting gas supply pipe 1 for introducing N 2 gas to 3b respectively
1a, 11b and these dilution gas supply pipes 11a, 11b
It is mainly composed of gas reservoirs 12a and 12b for distributing the N 2 gas introduced from the above into the respective dilution gas supply holes 13a and 13b.

【0031】ヒータ1は、複数に分割可能な構造となっ
ており、ウエハ3(後述)の温度分布が均一になるよう
に、各々の発熱量が調整されて使用される。またこのヒ
ータ1の外側に設けられた断熱材7により、周囲への放
熱を減らし、消費電力を低減できるように配慮されてい
る。
The heater 1 has a structure in which it can be divided into a plurality of parts, and the heat generation amount of each is adjusted so that the temperature distribution of the wafer 3 (described later) becomes uniform. In addition, the heat insulating material 7 provided outside the heater 1 reduces heat radiation to the surroundings and reduces power consumption.

【0032】支持板8a,8bはフォーク19が動く領
域が切り欠かれており、上下2段に設けられてそれぞれ
1枚のウエハが載置されるようになっている。すなわ
ち、ウエハ3は、1枚あるいは2枚が同時に処理され
る。
The support plates 8a and 8b are notched in the region where the fork 19 moves, and are provided in two stages above and below so that one wafer can be placed on each of them. That is, one or two wafers 3 are processed at the same time.

【0033】次に、上記のような構成のCVD装置によ
る成膜方法の手順を説明する。まず、一方のゲートバル
ブ10aが開放された状態で、2枚のウエハ3,3(又
は1枚のウエハ3)が、その開放されたゲートバルブ1
0aを通し、フォーク19に載せられて反応管2の内部
に水平状態で挿入される。
Next, the procedure of the film forming method by the CVD apparatus having the above-mentioned structure will be described. First, when one gate valve 10a is opened, two wafers 3 and 3 (or one wafer 3) are released from the opened gate valve 1a.
0a, is placed on the fork 19 and is inserted into the reaction tube 2 in a horizontal state.

【0034】次に、挿入されたウエハ3が、フォーク1
9から支持板8a,8bに移し替えられ、例えばガス流
入側からの距離200mm〜400mmの領域に配置さ
れる。その後、フォーク19が引き抜かれて、ゲートバ
ルブ10aが閉められる。
Next, the inserted wafer 3 is transferred to the fork 1.
9 is transferred to the support plates 8a and 8b, and is arranged, for example, in a region having a distance of 200 mm to 400 mm from the gas inflow side. Then, the fork 19 is pulled out and the gate valve 10a is closed.

【0035】そして、載置されたウエハ3はヒータ1に
より加熱され、このとき同時に、ガス供給口4a(又は
4b)から成膜ガスを供給するとともに成膜ガスが供給
される側とウエハ3を挟んで反対側に配置された希釈ガ
ス供給孔13b(又は13a)からN2ガスが供給さ
れ、さらに成膜ガスが供給される側とウエハ3を挟んで
反対側の排気口5b(又は5a)から排気する。そして
反応管2内を所望の温度(例えばウエハ領域設定温度が
600℃〜800℃になるような温度)と圧力に調整す
ることで成膜ガスがウエハ3の表面にほぼ平行に白矢印
(又は黒矢印)のように流され、熱反応によってウエハ
3の表面に薄膜が形成される。
The mounted wafer 3 is heated by the heater 1, and at the same time, the film forming gas is supplied from the gas supply port 4a (or 4b) and the side to which the film forming gas is supplied and the wafer 3 are simultaneously supplied. An N 2 gas is supplied from a dilution gas supply hole 13b (or 13a) arranged on the opposite side of the wafer, and an exhaust port 5b (or 5a) on the opposite side of the wafer 3 is supplied with the film forming gas. Exhaust from. Then, by adjusting the inside of the reaction tube 2 to a desired temperature (for example, a temperature at which the wafer region setting temperature becomes 600 ° C. to 800 ° C.) and a pressure, the deposition gas is almost parallel to the surface of the wafer 3 by a white arrow (or As indicated by the black arrow), a thin film is formed on the surface of the wafer 3 by thermal reaction.

【0036】成膜処理が終了したら、ゲートバルブ10
aを開放し、そのゲートバルブ10aを通してフォーク
19が反応管2の内部に再び挿入され、ウエハ3が支持
板8からフォーク19に移し替えられた後にフォーク1
9が引き抜かれ、ウエハ3が反応管2から取り出され
る。
When the film forming process is completed, the gate valve 10
a is opened, the fork 19 is reinserted into the reaction tube 2 through the gate valve 10a, and the wafer 3 is transferred from the support plate 8 to the fork 19 and then the fork 1 is opened.
9 is pulled out, and the wafer 3 is taken out from the reaction tube 2.

【0037】以上のような本実施形態の成膜における作
用を以下に説明する。上記構成のCVD装置100にお
ける反応管2の壁面温度分布(すなわちガスの温度分
布)は、前述したように図10で示したような分布とな
る。すなわち、Oリングの耐熱温度以下にシール部の温
度を下げるべくフランジ9a,9bが冷却されているこ
とから、反応管2の軸方向中央部分に比べ、反応管2の
開口部近傍の温度が低くなっている。
The operation of the film formation of the present embodiment as described above will be described below. The wall surface temperature distribution of the reaction tube 2 (that is, the gas temperature distribution) in the CVD apparatus 100 having the above-described configuration is the distribution shown in FIG. 10 as described above. That is, since the flanges 9a and 9b are cooled in order to lower the temperature of the seal portion to the heat resistant temperature of the O-ring or lower, the temperature in the vicinity of the opening of the reaction tube 2 is lower than that in the central portion of the reaction tube 2 in the axial direction. Has become.

【0038】ここで本実施形態のCVD装置100にお
いては、このような温度分布のもとでウエハ3に成膜を
行う際に、成膜ガスが反応管2両端開口部近傍に位置す
る希釈ガス供給孔13a,13bから供給されるN2
スによって希釈されることにより、反応副生成物の堆積
に寄与する成膜ガスの分圧が低下するとともに、N2
スが成膜ガスから反応管2壁面を保護するように流れて
堆積を抑制する。これによって、反応管2低温部(両端
開口部近傍)の表面に付着堆積する反応副生成物の堆積
速度を低下させることができ、結果として、低速で膜状
に反応副生成物を堆積させることができる。このことを
図4に示す。
Here, in the CVD apparatus 100 of the present embodiment, when forming a film on the wafer 3 under such a temperature distribution, the film forming gas is a diluent gas located near the openings of both ends of the reaction tube 2. By being diluted with the N 2 gas supplied from the supply holes 13a and 13b, the partial pressure of the film forming gas that contributes to the deposition of the reaction by-product is reduced, and the N 2 gas is removed from the film forming gas into the reaction tube 2 It flows so as to protect the wall surface and suppresses deposition. As a result, it is possible to reduce the deposition rate of the reaction by-product adhering and depositing on the surface of the low temperature part of the reaction tube 2 (near the openings at both ends), and as a result, the reaction by-product is deposited in a film at a low speed. You can This is shown in FIG.

【0039】図4は、前述した図11と同様、CVD装
置100において成膜ガスを反応管2の一方向から流し
ウエハ3に薄膜を成膜した場合の、反応管2壁面への反
応副生成物の堆積速度分布の測定結果を示したものであ
り、反応管2内圧力200Paと100Paの2つの場
合についての結果を、縦軸に無次元化堆積速度をとって
表している。
Similar to FIG. 11 described above, FIG. 4 shows a reaction by-product on the wall surface of the reaction tube 2 when a film forming gas is flown from one direction of the reaction tube 2 in the CVD apparatus 100 to form a thin film on the wafer 3. It shows the measurement result of the deposition rate distribution of the substance, and the results for two cases of the pressure inside the reaction tube 2 of 200 Pa and 100 Pa are shown with the dimensionless deposition rate taken on the vertical axis.

【0040】図4において、従来技術における図11と
同様、温度の低いガスの流入側の開口部近傍(ガス流入
側からの距離0mm〜100mm付近)では堆積速度が
遅いが、成膜ガスの熱分解が進展すると共に堆積速度が
増加し、ウエハ領域(ガス流入側からの距離200mm
〜400mm)でほぼ一定値となる。そして、排気側の
開口部に向かって堆積速度は徐々に低下する。このと
き、図11に示した従来構造では、高温部で生成された
反応副生成物がガス流れにより下流側に移送されること
で、ガス流入側からの距離530mm〜600mm付近
の低温部領域で再度堆積速度が高くなり、反応副生成物
が剥がれて飛散しやすい硝子破片状になって付着してい
た。しかしながら、本実施形態のCVD装置100にお
いては、上述のように希釈ガス供給孔13a,13bか
ら供給されるN2ガスの作用により、低温部領域の堆積
速度増加が抑制される結果、排気側開口部に向かって堆
積速度はほぼ単調減少していることがわかる。
In FIG. 4, similar to FIG. 11 in the prior art, the deposition rate is slow in the vicinity of the opening on the gas inflow side of the low temperature (distance from the gas inflow side of 0 mm to 100 mm), but the heat of the film forming gas As the decomposition progresses, the deposition rate increases, and the wafer area (distance from the gas inflow side is 200 mm
Is about 400 mm) and the value is almost constant. Then, the deposition rate gradually decreases toward the opening on the exhaust side. At this time, in the conventional structure shown in FIG. 11, the reaction by-product generated in the high temperature part is transferred to the downstream side by the gas flow, so that in the low temperature part region near the distance 530 mm to 600 mm from the gas inflow side. The deposition rate increased again, and the reaction by-products were peeled off and adhered in the form of glass fragments that are easily scattered. However, in the CVD apparatus 100 of the present embodiment, as described above, the action of the N 2 gas supplied from the dilution gas supply holes 13a and 13b suppresses the increase in the deposition rate in the low temperature region, and as a result, the exhaust side opening It can be seen that the deposition rate almost monotonically decreases toward the part.

【0041】したがって、ウエハ3の出し入れや、成膜
ガスの切り替えによる圧力変動・ガス流れ方向の変動
で、堆積物が舞い上がったり、落下したりすることがな
くなり、ウエハ3への塵埃の付着を防止でき、歩留まり
や装置稼動率の低下を防止することができる。
Therefore, deposits are prevented from rising or falling due to pressure fluctuations / fluctuations in the gas flow direction due to the loading / unloading of the wafer 3 and the switching of the film forming gas, and the adhesion of dust to the wafer 3 is prevented. Therefore, it is possible to prevent a decrease in yield and device operating rate.

【0042】なお、上記第1の実施形態では、希釈ガス
供給孔13a(又は13b)を反応管2の壁面に複数箇
所に設けたが、これに限られない。すなわち、反応管2
壁面の1箇所のみに設ける構造でもよい。この場合も同
様の効果を得る。
In the first embodiment, the dilution gas supply holes 13a (or 13b) are provided on the wall surface of the reaction tube 2 at a plurality of positions, but the present invention is not limited to this. That is, the reaction tube 2
The structure may be provided only at one location on the wall surface. Also in this case, the same effect is obtained.

【0043】また、上記第1の実施形態では、不活性ガ
スの例としてN2ガスを用いたが、これに限られるもの
ではなく、他のガスを用いてもよい。この場合も同様の
効果を得る。
Further, in the first embodiment, N 2 gas was used as an example of the inert gas, but the present invention is not limited to this, and other gas may be used. Also in this case, the same effect is obtained.

【0044】本発明の第2の実施形態を図5〜図8を用
いて説明する。本実施形態は、低温部の堆積速度低減手
段として、多数のフィンを備えた堆積物吸着機構を設け
た実施形態である。第1の実施形態と同等の部材には同
一の符号を付す。本実施形態によるホットウォール式C
VD装置200の構成を図5〜図7に示す。図5はCV
D装置200の構成を表す側断面図であり、図6はフィ
ン設置部分の詳細構造を表す図5中VI−VI横断面図であ
り、図7は図6から副生成物吸着機構(後述)のみを取
り出して示した斜視図である。
A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The present embodiment is an embodiment in which a deposit adsorbing mechanism including a large number of fins is provided as a deposition rate reducing unit in the low temperature section. Members equivalent to those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals. Hot wall type C according to the present embodiment
The configuration of the VD device 200 is shown in FIGS. Figure 5 is CV
6 is a side sectional view showing a configuration of the D device 200, FIG. 6 is a VI-VI horizontal sectional view in FIG. 5 showing a detailed structure of a fin installation portion, and FIG. 7 is a by-product adsorption mechanism (described later) from FIG. It is the perspective view which took out and showed only one.

【0045】図5〜図7において、ホットウォール式C
VD装置200が、第1の実施形態のCVD装置100
と異なる点は、低温部の堆積速度低減手段として、希釈
ガス供給孔13a,13b、希釈ガス供給管11a,1
1b、及びガス溜12a,12bに代わり、反応管2両
端開口部近傍に、副生成物吸着機構214a,214b
が設けられていることである。これら副生成物吸着機構
214a,214bは、図7に副生成物吸着機構214
aを例に取って示すように、反応副生成物が付着堆積す
る表面積を増加するための、流れ方向を略面方向とする
複数枚のフィン215を備えている。なお特に図示しな
いが、副生成物吸着機構214bも、副生成物吸着機構
214aと同様の構造となっている。
5 to 7, hot wall type C
The VD device 200 is the CVD device 100 of the first embodiment.
The difference from the above is that the dilution gas supply holes 13a and 13b and the dilution gas supply pipes 11a and 1 are used as the deposition rate reducing means in the low temperature part.
1b and the gas reservoirs 12a and 12b, instead of the by-product adsorption mechanisms 214a and 214b near the openings of both ends of the reaction tube 2.
Is provided. These by-product adsorption mechanisms 214a and 214b are shown in FIG.
As shown by taking a as an example, it is provided with a plurality of fins 215 for increasing the surface area on which the reaction by-product is adhered and deposited, the fins 215 whose flow direction is substantially the surface direction. Although not shown, the by-product adsorption mechanism 214b has the same structure as the by-product adsorption mechanism 214a.

【0046】その他の構成は第1の実施形態のCVD装
置100とほぼ同様である。
The other structure is almost the same as that of the CVD apparatus 100 of the first embodiment.

【0047】また、上記構成のCVD装置200による
成膜方法の手順は、N2ガスが供給されない以外は、第
1の実施形態のCVD装置による成膜手順とほぼ同様で
ある。
The procedure of the film forming method by the CVD apparatus 200 having the above structure is almost the same as the film forming procedure by the CVD apparatus of the first embodiment except that the N 2 gas is not supplied.

【0048】本実施形態によれば、従来構造で図11に
示したように堆積速度が再度増加する低温部領域に副生
成物吸着機構214a(又は214b)が配置され、反
応副生成物が付着堆積する表面積が増加する。すなわち
例えば、ガス供給口4aから成膜ガスを供給するととも
に排気口5bから排気して成膜ガスを白矢印のように流
すときには副生成物吸着機構214bのはたらきによ
り、ガス供給口4bから成膜ガスを供給するとともに排
気口5aから排気して成膜ガスを黒矢印のように流すと
きには副生成物吸着機構214aのはたらきにより、反
応管2の低温部の表面に付着堆積する反応副生成物の堆
積速度を低下させることができるので、結果として、低
速で膜状に反応副生成物を堆積させることができる。
According to the present embodiment, the by-product adsorption mechanism 214a (or 214b) is arranged in the low temperature region where the deposition rate increases again as shown in FIG. 11 in the conventional structure, and the reaction by-product adheres. The surface area deposited increases. That is, for example, when the film-forming gas is supplied from the gas supply port 4a and exhausted from the exhaust port 5b to flow the film-forming gas as shown by the white arrow, the film formation from the gas supply port 4b is performed by the action of the by-product adsorption mechanism 214b. When the gas is supplied and the film forming gas is exhausted from the exhaust port 5a and flows as shown by the black arrow, the reaction by-product adhering and depositing on the surface of the low temperature part of the reaction tube 2 is caused by the function of the by-product adsorption mechanism 214a. Since the deposition rate can be reduced, as a result, the reaction by-products can be deposited in a film at a low speed.

【0049】したがって、ウエハ3の出し入れや、成膜
ガスの切り替えによる圧力変動・ガス流れ方向の変動
で、堆積物が舞い上がったり、落下したりすることがな
くなり、ウエハ3への塵埃の付着を防止でき、歩留まり
や装置稼動率の低下を防止することができる。
Therefore, the deposits are prevented from rising or falling due to the pressure fluctuation and the gas flow direction fluctuation caused by the loading / unloading of the wafer 3 and the switching of the film forming gas, and the adhesion of dust to the wafer 3 is prevented. Therefore, it is possible to prevent a decrease in yield and device operating rate.

【0050】なお、上記の第2実施形態では、図7に示
した複数枚のフィン215を備えて成る副生成物吸着機
構214a(又は214b)を用いたが、これに限られ
ない。すなわち、例えば図8に示すように、板面方向が
略水平方向となっている複数枚のフィン215に加え、
板面方向が略鉛直方向となっている複数枚のフィン21
7を備えた副生成物吸着機構216を用いてもよい。こ
の場合も同様の効果が得られる。
In the second embodiment, the by-product adsorption mechanism 214a (or 214b) including the plurality of fins 215 shown in FIG. 7 is used, but the present invention is not limited to this. That is, for example, as shown in FIG. 8, in addition to the plurality of fins 215 whose plate surface direction is substantially horizontal,
A plurality of fins 21 whose plate surface direction is substantially vertical
A by-product adsorption mechanism 216 including 7 may be used. In this case, the same effect can be obtained.

【0051】本発明の第3の実施形態を図9及び図11
により説明する。本実施形態は、低温部の堆積速度低減
のための部材を特に設けず、反応管内における圧力を制
御することにより低温部堆積速度を低下させる実施形態
である。第1及び第2の実施形態と同等の部材には同一
の符号を付す。
FIG. 9 and FIG. 11 show the third embodiment of the present invention.
This will be described below. The present embodiment is an embodiment in which a member for reducing the deposition rate in the low temperature part is not particularly provided and the deposition rate in the low temperature part is reduced by controlling the pressure in the reaction tube. Members equivalent to those of the first and second embodiments are denoted by the same reference numerals.

【0052】本実施形態によるホットウォール式CVD
装置300の構成を表す側断面図を図9に示す。図9に
おいて、ホットウォール式CVD装置300が、第2の
実施形態のCVD装置200と異なる点は、反応管2両
端開口部近傍の副生成物吸着機構214a,214bが
除かれていることである。その他の構成は第2の実施形
態のCVD装置200とほぼ同様である。すなわち、C
VD装置300には、反応管2両端開口部近傍の低温部
堆積速度低減のための部材は特に設けられない。
Hot wall type CVD according to the present embodiment
A side sectional view showing the configuration of the device 300 is shown in FIG. In FIG. 9, the hot-wall CVD apparatus 300 is different from the CVD apparatus 200 of the second embodiment in that the by-product adsorption mechanisms 214a and 214b near the openings at both ends of the reaction tube 2 are removed. . Other configurations are almost the same as those of the CVD apparatus 200 of the second embodiment. That is, C
The VD device 300 is not particularly provided with a member for reducing the deposition rate in the low temperature region near the openings at both ends of the reaction tube 2.

【0053】本実施形態の要部は、成膜方法の手順にお
いて、反応管2内の圧力を制御する点にある。すなわ
ち、ウエハ3表面への薄膜成膜時の成膜ガス分圧を、概
ね100Pa以下になるように反応管2内の圧力を制御
しつつ成膜を行う。その他の成膜手順は、第2の実施形
態の成膜手順とほぼ同様である。
The main part of this embodiment is that the pressure in the reaction tube 2 is controlled in the procedure of the film forming method. That is, film formation is performed while controlling the pressure in the reaction tube 2 so that the film formation gas partial pressure during film formation on the surface of the wafer 3 is approximately 100 Pa or less. The other film forming procedure is almost the same as the film forming procedure of the second embodiment.

【0054】前述した図11でも示したように、反応管
2内を低圧にするほど反応管2内の反応副生成物の発生
量を低減させることができ、また、反応管2内のガス流
量、すなわち流速を増加できることから、反応管2両端
開口部近傍の低温部にできていた高堆積領域をガス方向
下流側に移行させ、反応管2内のより外側領域(例えば
ガス流入側からの距離570mm〜600mm付近)若
しくは反応管外(例えばガス流入側からの距離600m
m以遠)に高堆積領域を形成させることができる。これ
らによって、結果的に、反応管2低温部の表面に付着堆
積する反応副生成物の堆積速度を低下させることがで
き、低速で膜状に反応副生成物を堆積させることができ
る。そしてこのとき、本願発明者等は、図11に示され
た結果から、反応管2内圧力が100Pa以下であれ
ば、十分な堆積速度低下作用効果が得られると判断し
た。
As shown in FIG. 11 mentioned above, the lower the pressure in the reaction tube 2 is, the more the amount of reaction by-products generated in the reaction tube 2 can be reduced, and the gas flow rate in the reaction tube 2 can be reduced. That is, since the flow velocity can be increased, the high deposition region formed in the low temperature part near the opening at both ends of the reaction tube 2 is moved to the downstream side in the gas direction, and the outer side region in the reaction tube 2 (for example, the distance from the gas inflow side). 570 mm to 600 mm or outside the reaction tube (for example, 600 m from the gas inflow side)
A high deposition area can be formed at a distance (m or more). As a result, the deposition rate of the reaction by-product adhering and depositing on the surface of the low temperature portion of the reaction tube 2 can be reduced, and the reaction by-product can be deposited in a film at a low speed. At this time, the present inventors determined from the results shown in FIG. 11 that a sufficient deposition rate lowering effect can be obtained if the pressure inside the reaction tube 2 is 100 Pa or less.

【0055】よって、ウエハ3の出し入れや、成膜ガス
の切り替えによる圧力変動・ガス流れ方向の変動で、堆
積物が舞い上がったり、落下したりすることがなくな
り、ウエハ3への塵埃の付着を防止でき、歩留まりや装
置稼働率の低下を防止することができる。
Therefore, the deposits are prevented from rising or falling due to the pressure fluctuation and the gas flow direction fluctuation caused by the loading / unloading of the wafer 3 and the switching of the film forming gas, and the adhesion of dust to the wafer 3 is prevented. Therefore, it is possible to prevent a decrease in yield and device operating rate.

【0056】なお、上記第1〜第3の実施形態は、CV
D装置の実施形態であったが、これに限られず、例えば
ウエハ3の表面にエピタキシャル成長を行わせるエピタ
キシャル成長装置等に適用してもよく、これらの場合も
同様の効果を得る。
In the first to third embodiments, the CV is used.
Although the embodiment of the D apparatus has been described, the present invention is not limited to this, and may be applied to, for example, an epitaxial growth apparatus that causes the surface of the wafer 3 to grow epitaxially, and similar effects can be obtained in these cases.

【0057】また、当然のことながら、上記した第1の
実施形態、第2の実施形態、及び第3実施形態のうち、
少なくとも2つの装置構成の装置構成・成膜方法を併用
してもよく、これらの場合、これら組み合わせた各実施
形態による作用効果を合わせた効果が得られる。
Of course, of the above-described first, second, and third embodiments,
At least two device configurations and film formation methods may be used in combination, and in these cases, the combined effects of the respective combined embodiments can be obtained.

【0058】さらに、その他の実施形態として、上記第
1〜第3の実施形態のCVD装置100,200,30
0を用いて製作した半導体素子のゲート電極配線のポリ
シリコン膜、リンドープポリシリコン膜、層間絶縁膜の
ための酸化膜・リンガラス膜、及びキャパシタ絶縁膜の
ためのSi34膜等を備えた半導体素子を用いれば、ウ
エハ3への塵埃の付着がきわめて少ない、良好な品質を
確保することができる。
Furthermore, as another embodiment, the CVD apparatuses 100, 200, 30 according to the first to third embodiments described above.
A polysilicon film for gate electrode wiring of a semiconductor device manufactured by using 0, a phosphorus-doped polysilicon film, an oxide film / phosphorus glass film for an interlayer insulating film, and a Si 3 N 4 film for a capacitor insulating film. If the semiconductor element provided is used, it is possible to secure good quality in which dust is hardly attached to the wafer 3.

【0059】[0059]

【発明の効果】本発明によれば、反応管低温部の表面に
付着堆積する反応副生成物の堆積速度を低下させること
ができ、結果として、低速で膜状に反応副生成物を堆積
させることができる。したがって、ウエハの出し入れ
や、反応ガスの切り替えによる圧力の変動又はガス流れ
方向の変動で、堆積物が舞い上がったり、落下したりす
ることがなくなり、ウエハへの塵埃の付着を防止でき、
歩留まりや装置稼動率の低下を防止できる。
EFFECTS OF THE INVENTION According to the present invention, the deposition rate of the reaction by-product adhering and depositing on the surface of the low temperature portion of the reaction tube can be reduced, and as a result, the reaction by-product is deposited in a film at a low speed. be able to. Therefore, deposits are prevented from rising or falling due to pressure fluctuations or gas flow direction fluctuations due to wafer loading / unloading or reaction gas switching, and it is possible to prevent dust from adhering to the wafer.
It is possible to prevent a decrease in yield and device operating rate.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1の実施形態によるCVD装置の全
体構成を表す水平断面図である。
FIG. 1 is a horizontal sectional view showing the overall configuration of a CVD apparatus according to a first embodiment of the present invention.

【図2】図1に示されたCVD装置の側断面図である。FIG. 2 is a side sectional view of the CVD apparatus shown in FIG.

【図3】図2中III−III横断面図である。3 is a cross-sectional view taken along the line III-III in FIG.

【図4】図1に示されたCVD装置において薄膜を成膜
した場合の、反応管壁面への反応副生成物の堆積速度分
布の測定結果を示した図である。
4 is a diagram showing a measurement result of a deposition rate distribution of a reaction by-product on a wall surface of a reaction tube when a thin film is formed by the CVD apparatus shown in FIG.

【図5】本発明の第2の実施形態によるCVD装置の全
体構成を表す側断面図である。
FIG. 5 is a side sectional view showing an overall configuration of a CVD apparatus according to a second embodiment of the present invention.

【図6】図5中VI−VI横断面図である。6 is a horizontal sectional view taken along the line VI-VI in FIG.

【図7】図6から副生成物吸着機構のみを取り出して示
した斜視図である。
FIG. 7 is a perspective view showing only a by-product adsorption mechanism taken out from FIG.

【図8】副生成物吸着機構の変形例を表す斜視図であ
る。
FIG. 8 is a perspective view showing a modified example of a by-product adsorption mechanism.

【図9】本発明の第3の実施形態によるCVD装置の構
成を表す側断面図である。
FIG. 9 is a side sectional view showing a configuration of a CVD apparatus according to a third embodiment of the present invention.

【図10】従来構造のCVD装置における、反応管壁面
の温度分布の測定結果を示した図である。
FIG. 10 is a diagram showing a measurement result of a temperature distribution on a wall surface of a reaction tube in a CVD apparatus having a conventional structure.

【図11】従来構造のCVD装置において薄膜を成膜し
た場合の、反応管壁面への反応副生成物の堆積速度分布
の測定結果を示した図である。
FIG. 11 is a diagram showing a measurement result of a deposition rate distribution of a reaction by-product on a wall surface of a reaction tube when a thin film is formed in a CVD apparatus having a conventional structure.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ヒータ 2 反応管 3 ウエハ 4a,b ガス供給口 5a,b 排気口 7 断熱材 8a,b 支持板 9a,b フランジ 10a,b ゲートバルブ 11a,b 希釈ガス供給管 12a,b ガス溜 13a,b 希釈ガス供給孔 18a,b Oリング 100 CVD装置 200 CVD装置 214a,b 副生成物吸着機構 215 フィン 216 副生成物吸着機構 217 フィン 300 CVD装置 1 Heater 2 Reaction Tube 3 Wafer 4a, b Gas Supply Port 5a, b Exhaust Port 7 Heat Insulating Material 8a, b Support Plate 9a, b Flange 10a, b Gate Valve 11a, b Diluting Gas Supply Pipe 12a, b Gas Reservoir 13a, b Diluting gas supply hole 18a, b O-ring 100 CVD apparatus 200 CVD apparatus 214a, b By-product adsorption mechanism 215 Fin 216 By-product adsorption mechanism 217 Fin 300 CVD apparatus

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 西内 浩世 東京都小平市上水本町五丁目20番1号 株 式会社日立製作所半導体事業部内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Hiroyo Nishiuchi 5-20-1, Josuihoncho, Kodaira-shi, Tokyo Incorporated company Hitachi Ltd. Semiconductor Division

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 長手方向両端に開口部を設けた略偏平な
反応管と、この反応管両端の開口部に設けられたフラン
ジとを備えた反応容器の内部に半導体ウエハを収納・加
熱し、前記反応容器内に反応ガスを供給しながら排気す
ることにより、ウエハ表面への薄膜形成及びエピタキシ
ャル成長のいずれか一方の処理を行う半導体ウエハの処
理装置において、 前記反応ガスを希釈するための希釈ガスを、前記反応管
内における前記ウエハ配置位置よりもガス流れ方向下流
側に供給する希釈ガス供給機構を設けたことを特徴とす
る半導体ウエハの処理装置。
1. A semiconductor wafer is housed and heated in a reaction vessel provided with a substantially flat reaction tube having openings at both ends in the longitudinal direction and flanges provided at the openings at both ends of the reaction tube, In a semiconductor wafer processing apparatus that performs one of thin film formation and epitaxial growth processing on a wafer surface by exhausting while supplying a reaction gas into the reaction container, a diluent gas for diluting the reaction gas is used. A processing apparatus for semiconductor wafers, characterized in that a dilution gas supply mechanism for supplying the diluted gas to the downstream side of the wafer arrangement position in the reaction tube in the gas flow direction is provided.
【請求項2】 請求項1記載の半導体ウエハの処理装置
において、前記希釈ガス供給機構は、前記反応管両端に
設けられた2つの開口部近傍に、複数箇所ずつ設けられ
たガス供給孔を備えていることを特徴とする半導体ウエ
ハの処理装置。
2. The semiconductor wafer processing apparatus according to claim 1, wherein the dilution gas supply mechanism includes gas supply holes provided at a plurality of positions near two openings provided at both ends of the reaction tube. A semiconductor wafer processing apparatus characterized by the above.
【請求項3】 請求項1記載の半導体ウエハの処理装置
において、前記希釈ガス供給機構は、希釈ガスとして不
活性ガスを用いることを特徴とする半導体ウエハの処理
装置。
3. The semiconductor wafer processing apparatus according to claim 1, wherein the diluent gas supply mechanism uses an inert gas as a diluent gas.
【請求項4】 請求項3記載の半導体ウエハの処理装置
において、前記希釈ガス供給機構は、不活性ガスとして
窒素を用いることを特徴とする半導体ウエハの処理装
置。
4. The semiconductor wafer processing apparatus according to claim 3, wherein the dilution gas supply mechanism uses nitrogen as an inert gas.
【請求項5】 長手方向両端に開口部を設けた略偏平な
反応管と、この反応管両端の開口部に設けられたフラン
ジとを備えた反応容器の内部に半導体ウエハを収納・加
熱し、前記反応容器内に反応ガスを供給しながら排気す
ることにより、ウエハ表面への薄膜形成及びエピタキシ
ャル成長のいずれか一方の処理を行う半導体ウエハの処
理装置において、 前記反応管内における前記ウエハ配置位置よりもガス流
れ方向下流側に、該ガス流れ方向を略面方向とする複数
のフィンを設けたことを特徴とする半導体ウエハの処理
装置。
5. A semiconductor wafer is housed and heated in a reaction container having a substantially flat reaction tube having openings at both ends in the longitudinal direction and flanges provided at the openings at both ends of the reaction tube, In a semiconductor wafer processing apparatus that performs one of thin film formation and epitaxial growth processing on a wafer surface by supplying a reaction gas into the reaction vessel and exhausting the gas, a gas is supplied from the wafer placement position in the reaction tube. An apparatus for processing a semiconductor wafer, characterized in that a plurality of fins whose gas flow direction is substantially a surface direction are provided on the downstream side in the flow direction.
【請求項6】 長手方向両端に開口部を設けた略偏平な
反応管と、この反応管両端の開口部に設けられたフラン
ジとを備えた反応容器の内部に半導体ウエハを収納・加
熱し、前記反応容器内に反応ガスを供給しながら排気す
ることにより、ウエハ表面への薄膜形成及びエピタキシ
ャル成長のいずれか一方の処理を行う半導体ウエハの処
理方法において、 前記反応ガスの分圧を100Pa以下とすることを特徴
とする半導体ウエハの処理方法。
6. A semiconductor wafer is housed and heated in a reaction container provided with a substantially flat reaction tube having openings at both ends in the longitudinal direction and flanges provided at the openings at both ends of the reaction tube, In a method for processing a semiconductor wafer, in which a reaction gas is exhausted while being supplied to the reaction container to perform a thin film formation on a wafer surface or an epitaxial growth, a partial pressure of the reaction gas is set to 100 Pa or less. A method of processing a semiconductor wafer, comprising:
【請求項7】 ゲート電極配線のポリシリコン膜、リン
ドープポリシリコン膜、層間絶縁のための酸化膜・リン
ガラス膜、及びキャパシタ絶縁のためのSi34膜のう
ち少なくとも1つの膜を備えた半導体素子において、 前記少なくとも1つの膜を、請求項1又は5記載の半導
体ウエハの処理装置を用いて成膜したことを特徴とする
半導体素子。
7. A polysilicon film for gate electrode wiring, a phosphorus-doped polysilicon film, an oxide film / phosphorus glass film for interlayer insulation, and a Si 3 N 4 film for capacitor insulation. A semiconductor element, wherein the at least one film is formed by using the semiconductor wafer processing apparatus according to claim 1.
【請求項8】 ゲート電極配線のポリシリコン膜、リン
ドープポリシリコン膜、層間絶縁のための酸化膜・リン
ガラス膜、及びキャパシタ絶縁のためのSi34膜のう
ち少なくとも1つの膜を備えた半導体素子において、 前記少なくとも1つの膜を、請求項6記載の半導体ウエ
ハの処理方法により成膜したことを特徴とする半導体素
子。
8. A polysilicon film for gate electrode wiring, a phosphorus-doped polysilicon film, an oxide film / phosphorus glass film for interlayer insulation, and a Si 3 N 4 film for capacitor insulation. A semiconductor element, wherein the at least one film is formed by the method for processing a semiconductor wafer according to claim 6.
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WO2002015243A1 (en) * 2000-08-11 2002-02-21 Tokyo Electron Limited Device and method for processing substrate
JP2004288900A (en) * 2003-03-24 2004-10-14 Tokyo Electron Ltd Apparatus and method for processing substrate, and gas nozzle

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