JPS63227011A - 化学気相成長装置 - Google Patents

化学気相成長装置

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JPS63227011A
JPS63227011A JP62061811A JP6181187A JPS63227011A JP S63227011 A JPS63227011 A JP S63227011A JP 62061811 A JP62061811 A JP 62061811A JP 6181187 A JP6181187 A JP 6181187A JP S63227011 A JPS63227011 A JP S63227011A
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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】 （Ｎ要〕 本発明は化学気相成長装置において、このノズル装置を
、反応ガスを略放射状に噴射させる第１のノズルと、こ
れを囲むように設けられた中空休状の第２のノズルとよ
りなる構造とし、反応ガスがノズル装置よりスムーズに
流れ出すようにし、化学的気相成長により形成される膜
の膜質及び膜厚分布の改善を図ったものである。
（産業上の利用分野） 本発明は化学気相成長装置に係り、例えばシリコンウェ
ハ上にシリコンをエピタキシャル成長させる化学気相成
長装置に関する。
ウェハ上のエピタキシャル成長層の膜質及び膜厚分布は
、最終製品である半導体装置の歩留りに関係し、歩留り
を上げるためには、膜質及び膜厚分布が共に良いことが
必要である。
一方、反応ガスを噴出させるノズル装置が、形成された
エピタキシャル成長層の厚さ及びの膜質に与える影響は
大きく、所望のエピタキシャル成長層を１ｑるためには
ノズル装置ｄの構造を工夫する必要がある。ノズルより
噴出した反応ガスがつＩハの上面に直角に当たるように
、ノズルとウェハとが配置されるような場合には、特に
工夫が必要となる。
〔従来の技術〕
第７図及び第８図は夫々従来の化学気相成長装置の各個
を示す。各図中、１はベルジャ、２はヒータである。３
はシリコンウェハであり、サセプタ４上に載置されて、
ヒータ２上に水平にセットされている。５，６は夫々ノ
ズルであり、共に下向き′Ｃ−設けである。
反応ガスは夫々ノズル５，６より下方に噴出されて、ウ
ェハ３の上面に供給され、ウェハ３の上面にシリコンが
エピタキシャル成長される。
〔発明が解決しようとする問題貞〕
第７図の装置のノズル５は重なるパイプ構造であり、反
応ガスは矢印７で示すように噴出してウェハ３の上面の
中央部に集中的に当る。このためウェハ３の上面におけ
る反応ガスの分布が不均一となると共に主に中央部が反
応ガスにより熱を奪われて低温となる不均一な温度分布
となる。これにより、シリコン成長層７は第９図に示す
ように厚さが不均一となってしまう。このことは、最終
製品である半導体装置の歩留りを悪くする。
第８図の装置のノズル６は、中空の円錐体であり、この
底面８に多数の小孔９が形成しである。
反応ガスはパイプ１０よりノズル６の内部に流出し、こ
の後、矢印１１で示すように小孔９より下方に噴出し、
ウェハ３に当たる。反応ガスのウェハ３の上面における
分布は第７図の装置に比べて均一となり、シリコン成長
層１２の膜１２分布は、第１０図に示すように改善され
る。
しかし、ノズル６内で以下述べる不都合が起っていた。
即ち、バイブ１０より下方に噴出した反応ガスの一部は
そのま）小孔９より噴出するが、残りは矢印１３で示す
ように底面８ではね返り、乱流状態となってノズル６内
に長く留まる。このため、ノズル６内で反応が起こり、
パーティクル１４が発生してしまう。このパーティクル
１４の一部は小孔９よりノズル６外に出てウェハ３上に
付着する。このためシリコン成長層１２は特に中央部に
上記のパーティクル１４を多く含み、中央部が白濁し、
膜質が悪くなる。このことによっても、最終製品である
半導体装置の歩留りが悪くなってしまう。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明の化学的気相成長装置は、反応ガスを略放射状に
噴出させる第１の噴出口を有する第１のノズルと、 上記第１のノズルを囲むように設けられた中空休であり
、反応ガスをｖ板上に噴出させる多数の第２の噴出口が
形成された噴出面部と、上記第１のノズルより略放射状
に噴出された反応ガスを層流状態で上記噴出面部に案内
する案内面部とを有する第２のノズルと よりなる構造のノズル装置を備えてなる構成としたもの
である。
〔作用〕
第２のノズルは、第１のノズルより噴射された反応ガス
を層流状態のよ）噴出面部に導き、第２の噴出口よりス
ムーズに噴出させる。
〔実施例〕
第１図は本発明の化学気相成長装置２ｏの一実施例を示
す。図中、２１はベルジャ、２２はヒータである。２３
は基板としてのシリコンウェハであり、サセプタ２４上
に載置されて、ヒータ２２上に水平にゼットされている
。
２６はノズル装置であり、セットされているウェハ２３
の上方の個所に下向きに設けである。
このノズル装置２６は、第２図及び第３図に併せて示す
ように、第１のノズル２７と第２のノズル２８とよりな
る構造である。
第１のノズル２７は、先端が封じ部２９により封じされ
たパイプ３０の周壁に複数の第１の噴出口３１が周方向
上等間隔で？ＩＩ’設された構成である。
第２のノズル２８は、略円錐形状の中空休であり、案内
面部としての円錐面部３３と噴出面部としての底面部３
４とよりなる。底面部３４にはその全面に亘って多数の
第２の噴出口３５が等しく分布して形成しである。第３
図では第２の噴出口３５の一部の図示を省略しである。
第２のノズル２８は、その個所でパイプ３０（第１のノ
ズル２７）に固定され、第１のノズル２７を包囲するよ
うに設けである。第１の噴出口３１には、円錐面部３３
が対向している。
次に、反応ガスのノズル装置２６内での状況、及び反応
ガスがノズル装δ２６より噴出される状況について説明
する。
パイプ３０内を給送されてきた反応ガスは、矢印３６で
示すように、第１のノズル２７の第１の噴出口３５より
放射状に第２のノズル２８の内部に噴出される。この反
応ガスは、円錐面部３３に向かい、第２図中、円３７の
円周上の個所３８で円錐面部３３に当たり、以後、矢印
３９で示すように円錐面部３３の内面に沿って層流状態
で円錐面部３３の周辺部に向かう。
反応ガスは第１図に示すように円弧部４０に沿って矢印
４１で示すように流れ、方向をスムーズに変えられる。
続いて、反応ガスは、第１図及び第３図中矢印４２で示
すように底面部３４の上面を周囲より中心に向かって流
れる。この過程で、反応ガスは次々に遭遇する第２の噴
出口３５より第１図中矢印４３で示すように下方に噴出
する。反応ガスが底面部３４の中心に到るまでには殆ん
ど仝部の反応ガスが第２の噴出口３５より噴出される。
従って、第１のノズル２７より噴出した反応ガスは、第
２のノズル２８内に長く留まることなくノズル装置２６
より噴出される。
また、第２の噴出口３５より噴出されヂに底面部３４の
中心部にまで到った反応ガスは、こ）でぶつかり合うこ
とになるが、このガス量は少なく、しかもこの場所はガ
ス流に沿ってみると第１の噴出口３１より遠く離れてお
りガス流の勢いも小であるため、こ）で生ずる乱流の程
度は少ない。
このため、反応ガスはノズル装置２６の内部で反応を起
こさずに、即ちパーティクルを発生させずにノズル装置
２６外に噴出される。
ノズル装置２６外に噴出だ反応ガスはシリコンウェハ２
３の上面全体に亘って一様に当たり、化学的気相成長が
シリコンウェハ２３の上面全体に亘って均一に行なわれ
る。
本実施例では、ベルジャ１３内の圧力を３．ＯＴ　ｏｒ
ｒとし、ヒータ２５の温度を８００℃とし、反応ガスと
して５ｉ２ｆｌｓを３ｃｃ／ａｋｉｎ　、ト１２ヲ１：
２２／ｍｉｎ併せて供給した。
この結果、シリコンウェハ２３の上面には、第４図に示
すように、パーティクルを含まず、然して白濁がなく良
質であり、しかも膜厚分布が一様であるシリコン成長層
４４が形成された。
このように、膜質が良好であり、しかも膜厚分布が一様
であるため、最終製品である半導体装置の歩留りが向上
する。
第５図及び第６図は夫々本発明の要部をなすノズル装置
の変形例を示す。このノズル装置５０は、第１のノズル
２７Ａの第１の噴出口３１△が第６図に示すように、パ
イプ３０の半径方向に対して角度θ傾斜して形成されて
いることを除く他は、前記のノズル装置２６と同じであ
る。
このノズル装置５０では、反応ガスは第１の噴出口３１
Ａより矢印５１で示すように噴出し、第２のノズル２８
の円錐面部３３に沿って矢印５２で示すように螺旋状に
流れ、続いて底面部３４を外周より中央部に向かって螺
旋状に流れ、その過程で第２の噴出口３５を通して矢印
５３で示すように噴出する。
このノズル装置５０においては、反応ガスの第２のノズ
ル２８内の流れは前記のノズル装置２６の場合に比べて
より安定な層流となり、パーティクルはより発生しに＜
１、より良質のシリコン成長層が形成される。
なお、ノズル装置は上記の各実施例のものに限るもので
はなく、要は、第２のノズルについてはその形状は円錐
に限らず例えば球状でもよく、第２の噴出口を右する噴
出面があればよく、第１のノズルについてみると、反応
ガスを第２のノズルの内壁に向けて略放射状に噴出さけ
る第１の噴出口があればよい。また噴射は水平方向に限
らｆ、斜め１乃又は斜め１乃でもよい。また特に第１の
ノズルについてみると、パイプ内をその軸線方向に冶っ
ていくつかの通路に分割した構造とし、各通路内を別々
に反応ガスが通り、各反応ガスが別々の第１の噴出口よ
り１憤出されて、反応ガス同志が第２のノズル内で始め
て湿含される構成とすることもできる。
なお、本発明の装置は半導体製造装置以外の用途にも使
用できるのは勿論である。
〔発明の効果〕
本発明によれば、第１のノズルより噴出された反応ガス
は第２のノズルの案内面部に沿って層流状態で流れ、噴
射面部の多数の第２の噴出口より噴出されるため、反応
ガスはノズル装置内に長く留まることなく、然してノズ
ル装置内で反応を起こすことなく、ノズル装置より噴出
され、これにより、基板上に膜質が良好でしかも膜厚分
布が一様な成長層を形成することが出来、特に半導体装
置の１！Ｉ造に適用した場合には歩留りを向上させるこ
とが出来る。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の化学気相成長装置の一実施例の構成図
、 第２図及び第３図は夫々第１図中ノズル装置内における
反応ガスの流れの様子を示す、第１図中ＩＩ−ＩＩ線及
び■−■線方向よりみた断面矢視図、 第４図は第１図の装置によりウェハ上に形成された成長
装置の状態を示す図、 第５図は本発明の要部をなすノズル装置の変形例を示す
縦所面図、 第６図は第５図中ＶＴ−Ｖｌ線方向よりみた断面矢視図
、 第７図は従来の化学気相成長装置の１例を示寸図、 ｆｆ１８図は従来の化学気相成長装置の別の例を示す図
、 第９図及び第１０図は夫々第７図及び第８図の装置によ
り形成された成長層の状態を示す図である。 図中おいて、 ２０は化学気相成長装置前、 ２１はベルジャ、 ２２はヒータ、 ２３はシリコンウェハ、 ２６．５０はノズル装置、 ２７．２７Ａは第１のノズル、 ２８は第２のノズル、 ２９は封じ部、 ３０はパイプ、 ３３は円錐面部（案内面部）、 ３４は底面部（噴出面部）、 ３５は第２の噴出口、 ３６．３７，４１．４２．４３．５１．５２゜５３は反
応ガスの流れを示す矢印、 ４０は円弧部、 ４７１はシリコン成長層である。 ２０　化＃寛相成長装置 ヒータ 本発明の化学気相成長装置の一実施例の構成図第１図 第２図　　　　　　２３ 第１図の装置によりウェハ 第１図中［［１−１［１線に沿う 断面矢視図 第３図 の変形例を示す縦断面図 第５図 第５図中■−■線方向よりみた断面矢視同第６図 従来の化学気相成長装置の１例を示す同第７図 従来の化学気相成長装置の別の例を示す図第８図

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）反応ガスを略放射状に噴出させる第１の噴出口（
    ３１、３１Ａ）を有する第１のノズル（２７、２７Ａ）
    と、 上記第１のノズル（２７、２７Ａ）を囲むように設けら
    れた中空休であり、反応ガスを基板（２３）上に噴出さ
    せる多数の第２の噴出口（３５）が形成された噴出面部
    （３４）と、上記第１のノズル（２７、２７Ａ）より略
    放射状に噴出された反応ガスを層流状態で上記噴出面部
    （３４）に案内する案内面部（３３）とを有する第２の
    ノズル（２８）と よりなる構造のノズル装置（２６、５０）を備えてなる
    構成の化学気相成長装置。
  2. （２）上記第１のノズル（２７Ａ）の上記第１の噴出口
    （３１Ａ）は、該第１のノズルの径方向に対して傾斜し
    て設けてあり反応ガスが上記第２のノズル（２８）の上
    記案内面部（３３）を螺旋状に流れる構成の特許請求の
    範囲第１項記載の化学気相成長装置。
JP62061811A 1987-03-17 1987-03-17 化学気相成長装置 Granted JPS63227011A (ja)

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