JPS62261119A - 気相成長方法及びその装置 - Google Patents

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】 Ｃ産業上の利用分野〕 本発明は、半導体装置の製造等に用いられる気相成長方
法及びその装置に関し、特に複数のガスを反応炉に供給
して気相成長を行う気相成長方法及びその装置に関する
。

〔発明の概要〕

本発明は、複数のガスを反応炉に供給して気相成長を行
う気相成長方法及びその装置において、少なくとも気相
成長膜を形成する性質の第１のガスと気相成長膜をエツ
チングする性質の第２のガスとを個別のノズルから反応
炉内に送り込むことにより、均一かつ制御性に優れる選
択エビク　シャル成長層を形成するものである。

〔従来の技術〕

一般に、半導体装置製造工程においては、シリコンウェ
ハ等の半導体基板に３ｉＨ４ガスやＳｉＨ２Ｃ１２ガス
等のガスを用いてエピタキシャル成長層を被着形成する
ことが行われている。

このようなエピタキシャル成長層を形成する場合には、
通常、気相成長装置を用いて成長形成が行われており、
このような気相成長装置の一例として、例えば縦型（所
謂パンケーキ型）の反応炉（ベルジャ）を有する気相成
長装置が知られている。

ここで簡単に上記縦型の気相成長装置について説明する
と、上記気相成長装置は、略釣譲状の反応炉を有してな
り、その内部にシリコンウェハを載置させて回転し且つ
該シリコンウェハを誘導加熱し得るサセプタが配置され
る。そして、このサセプタの中心には、サセプタの平面
から垂直に突設されて上記ＳｉＨ４ガスや５ｉＨ２Ｃｊ
！ｚガス等のガスをサセプタ上に供給するための略円筒
形状のノズルが取り付けられる。このノズルはサセプタ
を貫通して、その端部はバルブ等を介してガスのボンベ
等に接続される。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上述のような気相成長装置を用いてエピタキシャル成長
を行う場合において、２以上のガスを使用してエピタキ
シャル成長を行う場合があり、特に、いわゆる選択エピ
タキシャル成長を行うときには、１つのガスとして気相
成長膜を形成する性質を有する例えば上記ＳｉＨ４ガス
や３ｉＨ２ＣＩ！２ガス等のガスを使用し、更に、他の
ガスとして気相成長膜をエツチングする性質を有するＨ
Ｃｌガス等を使用することがある。

しかしながら、このような複数のガスを同一のノズルを
用いて同じ供給孔から流出させた場合には、均一なガス
の流れや分布の制御が困難であり、ノズルからの距離に
よっては膜形成の状態が変化する等の問題が生じている
。そして、このような膜厚や膜質の不均一さによっては
、素子の特性の再現性等に悪影響を及ぼすことになる。

そこで、本発明は上述の問題点に鑑み、均一かつ制御性
に優れる選択エピタキシャル成長層を形成する気相成長
方法及びその装置の提供を目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、複数のガスを反応炉に供給して気相成長を行
う気相成長方法において、少なくとも気相成長膜を形成
する性質の第１のガスと、該気相成長膜をエツチングす
る性質の第２のガスとを個別のノズルにより反応炉雰囲
気中に供給することを特徴とする気相成長方法と、この
ような気相成長方法を実施する少なくとも気相成長膜を
形成する性質の第１のガスのみを反応′炉雰囲気中に供
給するための第１ノズルと、上記気相成長膜をエツチン
グする性質の第２のガスのみを反応炉雰囲気中に供給す
るための第２ノズルとを有することを特徴とする気相成
長装置によりそれぞれ上述の技術的課題を解決する。

また、例えば上記第１ノズルと上記第２ノズルとはその
ガスの流出させる方向を異なる方向とすることができる
。

〔作用〕

本発明は、少なくとも第１のガスと第２のガスを個別の
ノズルにより反応炉雰囲気中に流出させる。このため各
ノズルに於いて個別に制御することができ、均一かつ制
御性に優れる選択エピタキシャル成長層を容易に制御す
ることが可能である。

〔実施例〕

本発明の好適な実施例を図面を参照しながら説明する。

本実施例の気相成長方法は、気相成長膜を形成する性質
の第１のガスと、該気相成長膜をエンチングする性質の
第２のガスとを個別のノズルにより反応炉雰囲気中に供
給する方法であって、例えば上記第１のガスを５ｉ１１
４ガスや５ｉＣ７！２１１２ガス等のガスとし、第２の
ガスをＨＣｆガス等として選択エピタキシャル成長層を
形成する場合に好適な気相成長方法であり、このように
個別のノズルによりそれぞれ供給して独立に流量、分布
等を制御することにより均一かつ制御性に優れる選択エ
ピタキシャル成長層を形成することができるものである
。

そして、このような気相成長方法は、第１図及び第２図
に示すような気相成長装置により、その実施が可能であ
る。

第１図に示すように、本実施例にかかる気相成長装置は
、略釣鐘形状の反応炉（いわゆるベルジャ）ｌを有し、
該反応炉ｌ内には、シリコンウェハ等の気相成長膜を形
成すべき半導体基体が載置される円板上のテーブル２ａ
を有するサセプタ２が配設されている。このサセプタ２
はその下部が回転軸等に固定され所定の回転速度で回転
することができ、また、ＲＦコイル等も上記テーブル２
ａの下部に配設されている。そして、このサセプタ２の
中心では、そのテーブル２３面の法線方向に突出するよ
うに、気相成長膜を形成する性質の第１のガスである例
えばＳｉＨ４ガスや５ｉＨ２ＣＩ’２ガス等のガスのみ
を反応炉雰囲気中に供給するための第１ノズル３と、上
記気相成長膜をエツチングする性質の第２のガスである
例えばＨＣｌ等のガスのみを反応炉雰囲気中に供給する
ための第２ノズル４とが設けられている。

上記第１ノズル３は、略円柱形状となっており上記ガス
を反応炉雰囲気中に送り出すための供給孔３ａが複数設
けられている。この第１ノズル３の軸中心には、同様に
略円柱形状とされる上記第２ノズル４が、上記第１ノズ
ル３に対して固定され又は回動若しくは出没自在に取り
付けられており、この第２ノズル４の頭部に設けられた
ガスの供給孔４ａから、上記ガスが反応炉の雰囲気中に
供給されることになる。

なお、上記第１ノズル３に設けられたガスの供給孔３ａ
は、高さ方向に所定の間隔で配列されて設けられ、また
、周方向にも複数設けられているが、限定されるもので
なく任意の場所に設けることができ、更にそのガスの供
給の方向もサセプタ２の面内の方向に限定されず、他の
方向に供給するようにすることができる。また、上記第
２ノズル４の外形形状及びその第２ノズル４に設けられ
るガスの供給孔４ａについては、円柱形状及び頭部に設
けられる場合に限定されず、後述するようなものであっ
ても良い。

このような各ノズル３．４は、それぞれのガスを反応炉
雰囲気中に供給する機能を有するため、それぞれの配管
がされてなり、それぞれのバルブ５．６がその配管の途
中に取り付けられている。

第２図中、上記第１ノズル３にガスを供給するための配
管５には、その途中にバルブ６が設けられ、例えばＳｉ
Ｈ４ガスや５ｉＨ２ＣＩ２ガス等のボンへ等からのガス
の流量等を制御することも可能である。また、上記第２
ノズル４にガスを供給するための配管７にも、同様にそ
の途中にバルブ８が設けられ、同様に１［Ｃ１ガスの流
量等を制御することが可能である。

上述のような構造を有する本発明の実施例にかかる気相
成長装置は、上述のように、第１ノズル３、第２ノズル
４を有する構造になっており、このため、それぞれのガ
スを的確に制御することができ、気相成長膜を制御性、
再現性良く形成することが容易である。即ら、選択成長
として選択エピタキシャル成長を行う場合には、気相成
長膜を形成する性質の例えばＳｉＨ４ガスやＳ　ｉ’ｌ
１２　Ｃ１２ガス等の第１のガスと、気相成長膜をエツ
チングする性質のＨＣｌ等のガスの第２のガスとが、当
該気相成長装置の反応炉ｌの雰囲気中に供給されること
となるが、上述のように第１ノズル３．及び第２ノズル
４を独立に設は個別に制御することにより、これらのガ
スのｉｎ、分布等の均衡から成り立つエピタキシャル成
長層を確実に制御することが可能である。そして、この
ようにエピタキシャル成長を確実に制御することで、ウ
ェハ上の気相成Ｎ膜は均一なものとなり、素子の特性向
上や再現性の向上を図ることができる。なお、上述のガ
スの制御は、上記バルブ等によって行う他、ノズルの形
状、供給孔の数、形伏、大きさ等によっても可能である
。

次に、本発明の気相成長方法及びその装置に係る他の例
として、第３図に示す気相成長装置を例示しながら説明
する。

第３図に示す例は、上述の例と同様に、略釣鑵形状の反
応炉（いわゆるベルジャ）１を有し、半導体基体がｉ３
！置される円板上のテーブル２ａを有するサセプタ２が
配設され、その中心では、そのテーブル２３面の法線方
向に突出するように、気相成長膜を形成する性質の第１
のガスである例えばＳｉＨ４ガスや５ｉｌ１２Ｃ１ｉガ
ス等のガスのみを反応炉雰囲気中に供給するための第１
ノズル１３と、上記気相成長膜をエツチングする性質の
第２のガスであるＩＩ　Ｃ１等のガスのみを反応炉雰囲
気中に供給するだめの第２ノズル１４とが設けられてい
る。

そして、上記第１ノズル１３は、上述の例と同様に、略
円柱形状となっており、上記ガスを反応炉雰囲気中に送
り出すための供給孔１３ａが複数設けられているが、当
該第１ノズル１３の軸中心には、突設され更に断面Ｔ字
状に形成された第２ノズル１４が、上記第１ノズル１３
に対して固定され又は回動若しくは出没自在に取り付け
られている。そして、このような第２ノズル１４には、
上述のような気相成長膜をエツチングする性質のガスの
供給孔１４ａが、反応炉の雰囲気中に、当該第２ノズル
１４の上部で面内方向に突設延在された突設部１５から
下側に噴き出すように形成されている。

このような構造を有する本実施例の気相成長装置は、上
記第１ノズル１３と第２ノズル１４の反応炉雰囲気中へ
のガスの供給方向が略直交するような方向となり、さら
に気相成長膜の均一な形成が可能とされる。

なお、上、述の気相成長方法及び装置にあっては、それ
ぞれノズルの方を回転するようにしても良く、また、そ
の回転の際に、それぞれ独立の回転をさせるようにして
も良い、また、反応炉の雰囲気中に供給されるガスは２
種類に限定されるものでなく、さらに多くのガスであっ
ても良い、また、第１ノズル、第２ノズルの形状等は限
定されず、それらの位置関係は逆のものとしても良い。

〔発明の効果〕

本発明の気相成長方法及びその装置は、それぞれ性質の
異なるガスを個別のノズルを用いて反応炉雰囲気中に供
給するため、当該ガスの流量、分布を正確に制御するこ
とができる。このためウニ八等に形成される選択エピタ
キシャル成長膜等はばらつき等のない膜となり、再現性
の向上や歩留りの向上を容易に実現することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にかかる気相成長装置の一例を一部破断
して示す斜視図、第２図はその概略断面図、第３図は本
発明にかかる気相成長装置の他の例を一部破断して示す
斜視図である。 １・・・反応炉 ２・・・サセプタ ３．１３・・・第１ノズル ４．１４・・・第２ノズル ３ａ、１３ａ・・・第１ノズルの供給孔４ａ、１４ａ・
・・第２ノズルの供給孔１５・・・突設部 第１図 ａ 第２図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）複数のガスを反応炉に供給して気相成長を行う気
   相成長方法において、 少なくとも気相成長膜を形成する性質の第１のガスと、
   該気相成長膜をエッチングする性質の第２のガスとを個
   別のノズルにより反応炉雰囲気中に供給することを特徴
   とする気相成長方法。
2. （２）複数のガスが反応炉に供給されて気相成長を行う
   気相成長装置において、 少なくとも気相成長膜を形成する性質の第１のガスのみ
   を反応炉雰囲気中に供給するための第１ノズルと、上記
   気相成長膜をエッチングする性質の第２のガスのみを反
   応炉雰囲気中に供給するための第２ノズルとを有するこ
   とを特徴とする気相成長装置。