JPS6240720A - 気相エピタキシヤル成長装置 - Google Patents
気相エピタキシヤル成長装置Info
- Publication number
- JPS6240720A JPS6240720A JP18066585A JP18066585A JPS6240720A JP S6240720 A JPS6240720 A JP S6240720A JP 18066585 A JP18066585 A JP 18066585A JP 18066585 A JP18066585 A JP 18066585A JP S6240720 A JPS6240720 A JP S6240720A
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- JP
- Japan
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- gas
- reaction tube
- vapor phase
- phase epitaxial
- epitaxial growth
- Prior art date
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- Pending
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は気相エピタキシャル成長装置に関し、特にシリ
コンエピタキシャル成長に対して、多数枚の結晶基板を
ある間隔をもたせて、積み重ねるように置くことを特徴
とする量産用の気相エピタキシャル成長装置に関する。
コンエピタキシャル成長に対して、多数枚の結晶基板を
ある間隔をもたせて、積み重ねるように置くことを特徴
とする量産用の気相エピタキシャル成長装置に関する。
従来、この種のシリコンエピタキシャル成長装置は円筒
形の反応管に基板ホルダーを用いて多数枚のシリコン結
晶基板を積み重ねるように設置し、反応管の一端から５
ｉＣ１，、５ｉＨＣ１ｓ、 ５ｉｉＨ，Ｃ１，などの原
料ガスを送入し、結晶基板上にシリコンを沈殿させる装
置となっていた。従来の装ｆｆｌにおいては膜厚、電気
抵抗等のウェーハ内及びウェーハ間の均一性を良くする
ために、ガスの送入方式に種々の工夫がなされ、第３図
に示すように、ガス送入用のノズルを基板ウェーハと反
応管側壁との間隙に設けて、ノズルにあけた多数の細孔
から原料ガスを吹き出す装置等が提案されている。
形の反応管に基板ホルダーを用いて多数枚のシリコン結
晶基板を積み重ねるように設置し、反応管の一端から５
ｉＣ１，、５ｉＨＣ１ｓ、 ５ｉｉＨ，Ｃ１，などの原
料ガスを送入し、結晶基板上にシリコンを沈殿させる装
置となっていた。従来の装ｆｆｌにおいては膜厚、電気
抵抗等のウェーハ内及びウェーハ間の均一性を良くする
ために、ガスの送入方式に種々の工夫がなされ、第３図
に示すように、ガス送入用のノズルを基板ウェーハと反
応管側壁との間隙に設けて、ノズルにあけた多数の細孔
から原料ガスを吹き出す装置等が提案されている。
上述した従来の気相エピタキシャル成長装置のうち、単
純に反応管の一端から原料ガスを送入する装置において
は、ガス流方向の上流側で原料ガスが消費されて、下流
に行くほど成長速度が低下してエピタキシャル膜厚が減
少する欠点がある。
純に反応管の一端から原料ガスを送入する装置において
は、ガス流方向の上流側で原料ガスが消費されて、下流
に行くほど成長速度が低下してエピタキシャル膜厚が減
少する欠点がある。
また、第３図に示したような、１５のガス送入ノズル用
いる装置において、均一なエピタキシャル膜を成長する
ために、ノズルにあけた細孔（１５）から吹き出される
ガスのガス流分布をウェーハ上で拡げる必要があシ１そ
のために、細孔の形状、大きさ、位置を調整し、ノズル
に振り子運動をさせる駆動機構をもだせるなど、イオ造
及び機構が複雑になるので、再現性の良い成長が困難で
ある。
いる装置において、均一なエピタキシャル膜を成長する
ために、ノズルにあけた細孔（１５）から吹き出される
ガスのガス流分布をウェーハ上で拡げる必要があシ１そ
のために、細孔の形状、大きさ、位置を調整し、ノズル
に振り子運動をさせる駆動機構をもだせるなど、イオ造
及び機構が複雑になるので、再現性の良い成長が困難で
ある。
とくに、ウェーハ内での膜厚及び電気抵抗の分布が悪く
なる欠点がある。
なる欠点がある。
本発明の気相エピタキシャル成長装置は従来装置の円筒
状の反応管の構造を変えるもので、ガスはウェーハの設
置している部分で、反応管の上方または下方から送入し
、それぞれ下方または上方へと流れるようにして、ガス
流方向で下流に行くほど、ガス流路が細くなるように、
反応管の壁面に傾斜をつけることを特徴とする構造の装
置でちる。
状の反応管の構造を変えるもので、ガスはウェーハの設
置している部分で、反応管の上方または下方から送入し
、それぞれ下方または上方へと流れるようにして、ガス
流方向で下流に行くほど、ガス流路が細くなるように、
反応管の壁面に傾斜をつけることを特徴とする構造の装
置でちる。
このような構造にすることによって、下流にいくにとも
なって、原料ガスの消費効率が良くなって、上流から下
流へと原料ガスが消費されることによる成長速度の低下
を仰えることができるので、ウェーハ間での膜厚のバラ
ツキが少ない、均一性の良いエピタキシャル膜が成長で
きる。
なって、原料ガスの消費効率が良くなって、上流から下
流へと原料ガスが消費されることによる成長速度の低下
を仰えることができるので、ウェーハ間での膜厚のバラ
ツキが少ない、均一性の良いエピタキシャル膜が成長で
きる。
次に、本発明について図面を参照して説明する。
第１図は本発明の一実施例の縦断面図である。
１は壁面が約２度傾いた円錐状の反応管、２はウェーハ
ホルダーで中心軸のまわりに回転できるよう罠なってい
る。３はシリコンウェーハであυ、ホルダー内に水平に
一定の間隔て重ねて設定した。
ホルダーで中心軸のまわりに回転できるよう罠なってい
る。３はシリコンウェーハであυ、ホルダー内に水平に
一定の間隔て重ねて設定した。
４はガス送入口、５は排気口である。６は電気炉ヒータ
であり、加熱は抵抗加熱である。成長実験の一例を示す
ウェ−ハホルダーに直径１５０ｍｍのウェーハを１３ｍ
ｍ間隔で５０枚を設置し、ウェーハホルダーをｌＱｒｐ
ｍ で回転する。次に送入口より水素ガスを５０１／ｍ
ｉｎ流しながら炉内温度を１１００℃とした。その後、
送入口よシのガスを５ｉ）１２Ｃ１ｚ、 ０．８１／ｍ
ｉｎ 、 Ｈｚ ４１／ｍｉｎ、 ＰＨ５Ｏ，０８
１／ｍｉｎで流して、排気口より真空ポンプで引いて、
管内圧を２Ｔｏｒｒとして成長した。その結果、５０枚
すべてのウェーハ間の膜厚を±２％電気抵抗分布を１３
％以内にすることかで＠ｆｌニー。
であり、加熱は抵抗加熱である。成長実験の一例を示す
ウェ−ハホルダーに直径１５０ｍｍのウェーハを１３ｍ
ｍ間隔で５０枚を設置し、ウェーハホルダーをｌＱｒｐ
ｍ で回転する。次に送入口より水素ガスを５０１／ｍ
ｉｎ流しながら炉内温度を１１００℃とした。その後、
送入口よシのガスを５ｉ）１２Ｃ１ｚ、 ０．８１／ｍ
ｉｎ 、 Ｈｚ ４１／ｍｉｎ、 ＰＨ５Ｏ，０８
１／ｍｉｎで流して、排気口より真空ポンプで引いて、
管内圧を２Ｔｏｒｒとして成長した。その結果、５０枚
すべてのウェーハ間の膜厚を±２％電気抵抗分布を１３
％以内にすることかで＠ｆｌニー。
ウェーハ内の膜厚及び電気抵抗分布も＋：２％以内であ
った。
った。
円筒状のシリンダーを用いた従来装置によって、はぼ同
様の条件で成長実験を実ねした結果、上流側はど膜厚が
厚くなシ、ウェーハ間膜厚のバラツキは二１０％以上で
あった。
様の条件で成長実験を実ねした結果、上流側はど膜厚が
厚くなシ、ウェーハ間膜厚のバラツキは二１０％以上で
あった。
本実施例によって壁面の傾きを種々変化させた円錐状の
反応管を作製し実験を試みたが、１．５°〜３．０″で
２４％以内に抑えることができた。この角度範囲をはず
れると大きな効果は認められなかった。とくに、傾斜角
就が太きくなるにつれて円錐状反応管の一端面の直径を
大きくしなければならず、これにともなって加熱炉を大
キくシなければならず、３°を越えると本発明の利点は
少なくなる。
反応管を作製し実験を試みたが、１．５°〜３．０″で
２４％以内に抑えることができた。この角度範囲をはず
れると大きな効果は認められなかった。とくに、傾斜角
就が太きくなるにつれて円錐状反応管の一端面の直径を
大きくしなければならず、これにともなって加熱炉を大
キくシなければならず、３°を越えると本発明の利点は
少なくなる。
本実施例において、加熱と一タとして抵抗加熱ヒーター
を用いたが、第３図の従来装置におけるように高周波加
熱方式を用いても結果は同じであった。
を用いたが、第３図の従来装置におけるように高周波加
熱方式を用いても結果は同じであった。
第２図は別の実施例の縦断面図である。反応管は７の外
管と８の内管の２重管構造になっておシ、内管の側壁が
円錐状に約２度の傾きがつけられている。内管は第１図
の実施例とは逆に、上方はど細くなっている。これはガ
スが９のガス送入口を通して内管の下方から送入され、
上方に流れていくだめである。内管を通過したガスは外
管と内管の間隙を通って下方に流れて、１０の排気口か
ら真空ポンプを通して排気される。本実施例による成長
実験は、実施例１の場合とほぼ同じ条件で行ない、同様
の結果を得ることができた。本実施例は実施例１と較べ
て２″！Ｍ管構造になっているため、減圧でのエピタキ
シャル成長の場合円錐状の内管の肉厚がうすくても破損
の心配がなく、内管を軽量にできるために、管洗浄など
の装置保守が容易である。またガスの排気が外管と内管
の間隙を通して、行なわれるため、高温に加熱された外
管を通して、入りこむ各種不純物によるウェーハの汚染
を未然に防ぐことができる。
管と８の内管の２重管構造になっておシ、内管の側壁が
円錐状に約２度の傾きがつけられている。内管は第１図
の実施例とは逆に、上方はど細くなっている。これはガ
スが９のガス送入口を通して内管の下方から送入され、
上方に流れていくだめである。内管を通過したガスは外
管と内管の間隙を通って下方に流れて、１０の排気口か
ら真空ポンプを通して排気される。本実施例による成長
実験は、実施例１の場合とほぼ同じ条件で行ない、同様
の結果を得ることができた。本実施例は実施例１と較べ
て２″！Ｍ管構造になっているため、減圧でのエピタキ
シャル成長の場合円錐状の内管の肉厚がうすくても破損
の心配がなく、内管を軽量にできるために、管洗浄など
の装置保守が容易である。またガスの排気が外管と内管
の間隙を通して、行なわれるため、高温に加熱された外
管を通して、入りこむ各種不純物によるウェーハの汚染
を未然に防ぐことができる。
本実施例の２重管構造変形として、原料ガスを反応管の
上方から下方に流れるようにする流し方も可能であるが
その場合は円錐状の内管は実施例１の場合のように下方
を狭める必要がある。
上方から下方に流れるようにする流し方も可能であるが
その場合は円錐状の内管は実施例１の場合のように下方
を狭める必要がある。
以上説明したように、本発明は、多数のウェーハを一度
に積み重ねて装置する縦型の熱処理炉方式によりて、量
産性の良いエピタキシャル成長を可能にするもので、シ
リコンエピタキシャルウェーハがきわめて量産性良く安
価に作製できるため。
に積み重ねて装置する縦型の熱処理炉方式によりて、量
産性の良いエピタキシャル成長を可能にするもので、シ
リコンエピタキシャルウェーハがきわめて量産性良く安
価に作製できるため。
従来、高価格のため、その応用が限定されていたエビウ
ェーハの応用を著しく拡大する効果がある。
ェーハの応用を著しく拡大する効果がある。
近年、ＬＳＩの高集積化にともなって、シリコン結晶の
高品質化が強くもとめられておシ、エピタキシャルウェ
ーハは通常のバルクウェーハに較べて、著しく高品質ウ
ェーハである。そのため従来、バルクウェーハが用いら
れていたＭＯＳデバイスにもエピウェーハが用いられる
ようになってきておシ、本発明の工業的価値は甚大であ
る。
高品質化が強くもとめられておシ、エピタキシャルウェ
ーハは通常のバルクウェーハに較べて、著しく高品質ウ
ェーハである。そのため従来、バルクウェーハが用いら
れていたＭＯＳデバイスにもエピウェーハが用いられる
ようになってきておシ、本発明の工業的価値は甚大であ
る。
第１図及び第２図は本発明による実施例の気相エピタキ
シャル成長装置である。 第３図は従来の気相エピタキシャル成長装置の縦断面図
である。 １、７．８．１４・・・・・・反応管、２．１１．２１
・・・・・・ウェーハホルタ＋、３．１２．１７・・曲
シリコンウェーハ、４．９．１８ ・・・・・・ガス送
入口、５．１０．１９・・−・・・ガス排気口、６，１
３・・・・・・抵抗加熱ヒータ、２ｏ・・・・・・高周
波加熱ヒータ、１５・・・・・・ガス送入ノズル、１６
・・・・・・細孔。
シャル成長装置である。 第３図は従来の気相エピタキシャル成長装置の縦断面図
である。 １、７．８．１４・・・・・・反応管、２．１１．２１
・・・・・・ウェーハホルタ＋、３．１２．１７・・曲
シリコンウェーハ、４．９．１８ ・・・・・・ガス送
入口、５．１０．１９・・−・・・ガス排気口、６，１
３・・・・・・抵抗加熱ヒータ、２ｏ・・・・・・高周
波加熱ヒータ、１５・・・・・・ガス送入ノズル、１６
・・・・・・細孔。
Claims (2)
- （１）縦型の加熱炉に設置された反応管の中に複数枚の
ウェーハを間隔をもたせて積み重ねるように設置する気
相エピタキシャル成長装置において、ガス流方向にガス
流路が細くなるように、該反応管の壁面に傾きをつける
ことを特徴とする気相エピタキシャル成長装置。 - （２）反応管の壁面の傾斜角度が１．５度から３度の範
囲にある特許請求の範囲第（１）項記載の気相エピタキ
シャル成長装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18066585A JPS6240720A (ja) | 1985-08-16 | 1985-08-16 | 気相エピタキシヤル成長装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18066585A JPS6240720A (ja) | 1985-08-16 | 1985-08-16 | 気相エピタキシヤル成長装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6240720A true JPS6240720A (ja) | 1987-02-21 |
Family
ID=16087169
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18066585A Pending JPS6240720A (ja) | 1985-08-16 | 1985-08-16 | 気相エピタキシヤル成長装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6240720A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02103934A (ja) * | 1988-10-13 | 1990-04-17 | Tokyo Electron Ltd | 縦型熱処理装置 |
| JPH0888193A (ja) * | 1995-08-11 | 1996-04-02 | Furendotetsuku Kenkyusho:Kk | 半導体デバイスの製造装置 |
| JPH09186096A (ja) * | 1997-02-06 | 1997-07-15 | Hitachi Ltd | 処理方法 |
| JP2006203243A (ja) * | 2006-03-24 | 2006-08-03 | Hitachi Kokusai Electric Inc | 半導体製造装置 |
-
1985
- 1985-08-16 JP JP18066585A patent/JPS6240720A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02103934A (ja) * | 1988-10-13 | 1990-04-17 | Tokyo Electron Ltd | 縦型熱処理装置 |
| JPH0888193A (ja) * | 1995-08-11 | 1996-04-02 | Furendotetsuku Kenkyusho:Kk | 半導体デバイスの製造装置 |
| JPH09186096A (ja) * | 1997-02-06 | 1997-07-15 | Hitachi Ltd | 処理方法 |
| JP2006203243A (ja) * | 2006-03-24 | 2006-08-03 | Hitachi Kokusai Electric Inc | 半導体製造装置 |
| JP4532427B2 (ja) * | 2006-03-24 | 2010-08-25 | 株式会社日立国際電気 | 半導体製造装置 |
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