JPS5877224A - 気相成長方法 - Google Patents

気相成長方法

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JPS5877224A
JPS5877224A JP17464081A JP17464081A JPS5877224A JP S5877224 A JPS5877224 A JP S5877224A JP 17464081 A JP17464081 A JP 17464081A JP 17464081 A JP17464081 A JP 17464081A JP S5877224 A JPS5877224 A JP S5877224A
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Hironori Inoue
洋典 井上
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は半導体薄膜等の気相成長方法に関し。
さらに詳しくは基板上に薄膜を気相化学反応により大量
にかつ均一に形成する方法に関する。
従来1例えば半導体の気相成長層を形成するには高温に
刀口熱された半導体ウェハ(基&)を収納した反応容器
を用い、原料ガス主導入口から反応原料ガスを供給し、
該ウェハ上での成長反応によシ気相成長層を形成しつつ
1反応容器内の気相成長層の博い部分拓、容器内に挿入
した別のノズルから補助的に原料ガスを供給して、容器
内で均一な気相成長層を形成しながら1反応容器の排出
口から排ガスを排出する方法が採られていた。
“  従来の方法ケ第1図により説明する。
第1図は縦型気相成長装置を示しており1反応容器(ペ
ルジャー)1内の回転可能な加熱治具、(サセプタ)2
の上に載置された多数枚のウニ・・。
3上に反応原料ガス供給系4から水素をキャリヤガスと
して反応原料ガス、すなわち半導体原料化合物ガスと不
純物ドーピングガスとを纒入管(主ガスノズル)5を通
して送り込み、成長膜厚が小さい領域に別の反応原料ガ
ス供給ノズル(補充ガスノズル)6を挿入し、半導体原
料化合物ガスと不純物ドーピングガスとを補助的に導入
し1例えば1150Cの高温で気相化学反応を起こさせ
、ウェハ3上に所定の均一な膜厚と抵抗率をゼする半導
体層(気相成長層)を堆積させる。ウェハ3上を通過し
た反応原料ガスは排出管8から糸外に排出される。彦お
、7は高周波力■熱コイルである。
この場合、半導体原料化合物としてはウェハ3がシリコ
ン(Si)の暮合には四塩化珪素(SiC4)三塩化シ
ラン(SiHcz、)、ジクロルシラ/(s ;n2c
z2) 、モノシラン(SiH4)等が、−また。
不純物ドーピングガスとしてはホスフィン(PH3)ア
ルシン(ASH3)、またはジボラン(B2Ha)等が
使用される。
第2図は上記従来法を用いたときの加熱治具の回転中心
軸からの距離と気相成長層の膜厚との関係を示したもの
である。(a)は補充ガスノズル6から原料ガス(反応
原料ガス)を供給しないで、主ガスノズル5だけから原
料ガスを供給した場合の成長膜厚分布である。気相成長
層の膜厚分布は中央部で凹型の不均一な分布をしている
。(b)は補光ガスノズル6から原料ガスを供給して、
(a)に示す不均一な分布を修正し、より均一な分布を
めざしたものである。(C)は1曲線Aで(a)に示す
膜厚分布を児全に均一にするために必要な膜厚増加分を
また1曲mBで補充ガスノズルを用いることによって得
られた実際の膜厚増加分と2示している。
均一な成長膜厚分布を得るためには曲線AとBが一致し
なければならない。ところが、実際には曲MAとBの分
布は高さ、極太直を示す位置1分布の型が異なっている
。(a)に比べ(b)では膜厚のばらつきが小さくなっ
てはいるが、なお膜厚分布に不均一性がある。これは(
C)における曲線AとBの分tp不一致が原因している
上記従来法では(C)に曲線Bで示すように補充ガスに
よる膜厚増加分布の再現性が悪い。すなわち。
補充ガスによる膜厚増加分布の高さ、°極大値の位置1
分布の型がバッチ間によって変化する。したがって、補
充ガスノズル6の加熱治具2回転中心からの距離と加熱
治具2からの高さ、補充ガスの流量と濃度を調節して、
補充ガスによる膜厚増加分布を均一化に必要力膜厚増加
分布と一致させるには限界がある。ひいては膜厚分布の
均一化にも限界がある。
本発明の目的は、上述の問題点を解決し、補充ガスによ
る膜厚増加分布の再現性がよく気相成長層の膜厚の均一
性が優れ、従って、反応容器を大型化して1バツチ当シ
の処理量を多くすることができる気相成長方法を提供す
ることにある。。
本発明は縦型気相成長装置を用いに気相成長法において
、反応原料ガスを供給する主ガスノズル供給することを
特徴としている。
本発明は、従来装置において反応容器内に主原料ガス流
による局所的なガスの流れがあり、これが原料ガス、特
に補充ガスが基板上に再現性よく安定に達することを妨
げていることを見出すことによって成し遂げられた。す
なわち、補充ガスノズルから原料ガスを供給して膜厚分
布を修正する場合、補充の効果は補充ガスノズルの型、
中心からのノズルの距離、加熱治具表面から・の高さ、
補充ガスの流量と濃度だけでなく、主ガスノズルと補充
ガスノズルの位置関係に強く依存する。
本梅明は、補充ガスノズルの位置を主ガスの流れの外に
置くことによって、再現性のよい補充効果を安定して得
るものである。
第3図は補充ガス流の主ガス流による影響の状況を示す
もので3個の主ガスノズルを120°間隔で主ガス吹出
し方向が水平と々るように配置し。
補充ガスノズルは加熱治具の半径の約半分の位置に補充
ガスの吹出し方向が垂直になるように配置し、補充ガス
ノズルを主ガスノズルの間隔、すなわち、0°〜1,2
0°の間で変化させた結果を示しテイル。図中1曲線A
は補充ガスノズルと主ガスノズルが半径方向に同軸上に
ある時、すなわち。
両ノズルの間隔が角度で08である時の膜厚増加分布を
示している。また曲線Bは補充ガスノズルが丁度、2個
の主ガスノズルと60°ずつの間隔をもって配置されて
いる時の膜厚増加分布を示している。曲線Aが示すよう
に、主ガスノズルと補充ガスノズルが同軸上に存在する
場合は補充ガスは強い主ガス流の影響を受けて最大増加
膜厚が加ゝ熱治具の外周方向にずれているが1曲線Bに
示すように補充ガスノズルが主ガスノズルの中間にある
場合は主ガス流がこの場所で外周から回転棚方向に向う
弱い流れを形成しており、このガス流に軸 影響されてやや1回転?向に鰍大増加膜厚分布位置がず
れている。
第4図は第3図の場合と同じノズル配置で細光ガスノズ
ルを2個の主ガスノズルの間、すなわち。
0〜120° の間で変化させた時、増加膜厚の最大値
を示す位置が、どのように変化するかを示すもので、補
充ガスノズルが配置されている場所を基準として最大増
加膜厚が加熱治具の外画方向に表われる場合を正符号、
加熱治具の回転軸方向に表われる場合を負符号として、
取犬増加膜厚を示す位置との間隔をずれδで示したもの
である。第4図によれば、補充ガスノズルが主ガスノズ
ルとあまり角度を持たない領域でずれδはかなり変動し
、主ガス流の影響を強く受けているが主ガスノズルに対
して20〜100° の領域に置けば安定で制御し易い
補充効果が得られ、ひいては均一な気相成長膜厚分布を
得ることができることが分る。
以下、本発明の一実施例を第5図第6図により説明する
。第5図は縦断面図、第6図は第5図のA−A切断線に
沿った横断面図で2うる。
補充ガス導入系は3つの場合で5イ)る。図において、
Siウェハ3は石英反応容器(ペルジャー)1内の加熱
治具2上に載置され、ノ・l熱治具2の下の高周波加熱
コイル7に電流を通1−ることによって加熱される。反
応原料ガス11原刺ガス供給系4から主ガスノズル5を
経て導入されsSiウェハ3上を通って排出管8より排
出される。反応原料ガスは主ガスノズル5の他に補充ガ
スノズル6からも導入される。
以上の構成は従来と変らないが1本実施例においては、
補充ガスノズル6の位置が主ガスノズル5の吹出し方向
とずらした位置に置いである。すなわち主ガスノズル5
の吹出し口は3段、3方向で120° 間隔に合計9個
ある。補充ガスノズルは3本用い、各主ガスノズル5の
間の位置(主ガスノズルから60°ずれた位置)で、加
熱治具6の半径方向で回転軸から異なる距離をもって置
く。
補充ガスノズル6はいずれも縦20m、横60rtrm
の長方形の下方への吹出し口を持っている。補充ガスノ
ズルの高さはSiウエノ・3から30mmの位置に置く
反応原料ガスとじ四塩化ケイ素(Sict、)  を用
いる。主ガスノズル5からは、四塩化ケイ素磯度1.2
m0t%、流量701/m1yrの反応原料カスを流す
。3つの補充ガスノズルからは、原料ガスs!度3、 
i mat%のガスを、それぞれ1回転軸に最も近いも
のでLet/miR,回転軸から敢も離れたもので2.
1t/M、中間に位置するもので2.52 / mU+
流す。ドーピングガスとしてホスフィン(1)I−I3
)を用いている。
加熱治具2の直径は600mである。加熱治具2上には
、直径4インチのSiウエノ・が20枚載置しである。
Siウェハは1200t:’まで加熱する。
加熱治具2を毎分155回転回転させながら気相成長を
行わせる。
本実施例によれば、バッチ内4インチSiウェハ20枚
の膜厚および抵抗率のばらつきケ、それぞれ、従来の±
6%、±8%から、±2%、±25%に改善できた。ま
た、バッチ間の膜厚および抵抗率のばらつきケ、それぞ
れ、従来の±10%!±15%から±2.5%、±3%
に改善できた。
本発明は主ガスノズルに球状ノズルを用いた場合でも適
用できる。球状ノズルとは、ノズル先端を球状にピで、
吹出し口を加熱治具の水平半径方向だけでなく、斜めの
方向にも設けたものである。
球状ノズルを用いた場合も、補充ガスノズルおよびその
補充ガス流が主ガスノズルの吹出し方向でない位置に置
くようにする。このようにすれば。
前と同様に安定な補充を行うことができ、膜厚の分布も
向上する。
以上説明したように8本発明によれば、補充ガスによる
膜厚増加分布は再現性がよく、均一性に優れている。従
って1反応容器を大型化して1ノくッチ尚りの処理量を
多くすることができる。
伺1本発明はSiの気相成長の他s G e* S 1
02 r8’3N4等、各種の気相成長に適用可能であ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の縦型気相成長装置を示す縦断面図、第2
図(a)〜(C)は第1図に示す従来装置において主ガ
スノズル、および補充ガスノズルを用いた時の気相成長
層の膜厚、#厚増加分布を示す図。 第3図、第4図は本発明を得るに際して得た。補充ガス
ノズルの位置を変えた時の膜厚増加分布および最大増加
膜厚分布と補充1スノズルのずれの関係を示す図、第5
図は本発明の一実施例に際して用いた縦型気相成長装置
の縦断面図、第6図は第5図のA−A切断線に沿った横
断面図である。 1・・・反応容器、2・・・加熱治具、3・・・Siウ
ェハ。 4・・・反応原料ガス供給系、5・・・主ガスノズル、
6・・・補充ガスノズル、7・・・高周波加熱コイル、
8・・・排出管。 代理人 弁理士 高橋明イ。 第  2  目 回転東しかうのIE青窪 第 3  目 ?  第40

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1、 加熱台上に基板を載置し、該加熱台を回転させな
    がらその回転軸位置から反応原料ガスを供給し上記基板
    上に薄膜の気相成環を行わせ、加熱台の周囲位置から排
    ガスを排出する縦型の気相成長方法において、上記反応
    原料ガスを供給する主ガスノズルとは別に補充ガスノズ
    ルを設け、該補充ガスノズルから反応原料ガスの補充ガ
    スを上記主\ガスの流れにより乱されないように供給す
    ることを特徴とする気相成長方法。
JP17464081A 1981-11-02 1981-11-02 気相成長方法 Granted JPS5877224A (ja)

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JPH0324054B2 JPH0324054B2 (ja) 1991-04-02

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102277561A (zh) * 2010-06-14 2011-12-14 硅绝缘体技术有限公司 用于多个基板的气体处理的系统和方法

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JPS55117229A (en) * 1979-03-05 1980-09-09 Hitachi Ltd Growing method of semiconductor at gas phase
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