JPS63232317A - 気相エピタキシヤル成長装置 - 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】 〔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、特に縦型
の反応管を有する気相エピタキシャル成長装置に重する
ものである。

〔従来の技術〕

第６図は従来の気相エピタキシャル成長装置を示したも
のである。従来、この種の縦型の気相エピタキシャル成
長装置は、基板ホルダー２３に単結晶基板２４をある間
隔で水平に積み重ねる様に保持し、減圧下で、抵抗加熱
炉２５により９ｏｏ℃〜１２００℃程度に加熱してその
基板２４の表面にジクロロシラン（ＳｊＨｚＣｌｚ）等
のシラン系ガス、水素（Ｈ２）及びドーピングガスを導
入してエピタキシャル成長させるものとなっていた。反
応管は２重構造で、外管２０で真空を維持し、回転する
単結晶基板２４にノズル２６を用いて反応ガスを供給し
、反応ガスは内管２１円筒面全周にわたって一様に設け
られたガス排出孔２７を通って排気される。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上述した従来の気相エピタキシャル成長装置は、反応ガ
スを排気するために設けたガス排出孔２７が内管２１の
円筒面に一様に分布しているので、ろ 反応ガスはあらゆを方向に向かって排気されるため、ノ
ズル２６から噴出されたガスの流れが乱されるという欠
点がある。

ガス流を基板ウェハー２４上で均一な層流状態にするこ
とが基本的に重要である。

縦型気相エピタキシャル成長装置はバッチ処理で一度に
多数枚のウェハーにエピタキシャル成長できる利点があ
る反面、各ウェハー上の流れを均一な層流状態にするこ
とがむつかしく、従来装置では膜厚均一性が悪く、欠陥
が発生して良質のエビタキンヤル膜が得にくいという欠
点があった。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の気相エビタキンヤル装置は、外部反応管と、ガ
ス排出孔をその壁面に有する内部反応管と、この内部反
応管内に設けられた基板ホルダー及び反応ガス放出孔を
有するノズルとを有する気相エピタキシャル成長装置に
おいて、この内部反応管の壁面に設けられたガス排出孔
が、ノズルと基板ホルダーに対して対向した側の内部反
応管の壁面にのみ設けられている。

〔実施例〕

次に、本発明について図面を参照して説明する。

第１図は本発明の第１の実施例の縦断面図である。本装
置は、装置を支えるための架台３、外管１と内管２から
成る２重管構造の反応管、単結晶基板５を保持するため
の基板ホルダー４、抵抗加熱炉６及び反応ガスを供給す
るノズル７から構成される。

反応ガスはノズル７により噴出され内管２の円筒面に設
けられたガス排出孔８を通り排気口９から排気される。

このガス排出孔は、第２図の内管Ａ−Ａ＠断面に示す様
に内管２の円筒面のノズル７側には存在せず、反対側に
１８０＠の領域にのみ設けられている。

そのため反応ガスの流れが滑らかになり、又反応ガス濃
度も単結晶基板５の表面全域にわたって均一となるので
、基板面内で均一なエビタキンヤル膜が形成できる。

以下は本実施例によるエピタキシャル膜成長例である。

基板ホルダー４に直径１５０３のシリコ−４を回転させ
反応管内温度を１１００℃とした。

ノズル７よりＨ２を２０　ｊ／ｍ１ｎ１ＳｉＨｚＣ１ｔ
　を１１／ｍ　ｉ　ｎ％ｐＨｓ　を３ｍｊ／ｍｉｎで流
し、圧力５ｔｏｒｒでシリコン単結晶基板５上に５μｍ
のシリコンエピタキシャル膜を成長させた。

この結果を同一の成長条件で第６図に示した従来の気相
エピタキシャル成長装置でシリコンエピタキシャル膜を
成長させた場合の結果と比較して説明する。

第３図は従来の成長装置及び本発明の成長装置を用いた
場合のウェハー内のシリコンエピタキシャル換厚分布を
示す。従来の成長装置を用いた場合、シリコン基板周辺
部で薄く中心部で厚い膜厚分布を示すが、本発明の成長
装置では膜厚分布が著しく改善され±４％以内の良好な
膜厚分布が得られた。又ウェハー面内の抵抗分布も同様
に改善された。

さらにウェハー間の膜厚分布及び抵抗分布も±４％以内
に抑えることができた。また、このようにして成長した
エビタキンヤル膜上にＭＯＳダイオードを作成し、ＭＯ
８Ｃ−を法によりキャリア２イフタイムを測定したとこ
ろ、いずれのウエノ・−に対しても５　Ｘ　１Ｏ−３ｓ
ｅｃ以上の値が得られ、比較のため基準として測定した
通常のバルクンリ第４図は本発明の第２の実施例を示す
断面図であり、第１の実施例における８ｇ１図のＡ　−
Ａ’線断面図に相当する。

上述した第１の実施例とは異なりガス排出孔８が設けら
れている領域をノズル７と反対側の、内管２の中心部か
ら見て３０’　の範囲内としたのがこの実施例である。

第１の実施例と同一条件でシリコンエピタキシャル膜を
成長させたところ第５図に示すようなウェハー内の膜厚
分布を得た。この第２の実施例ではｆ４１の実施例と比
較して成長速度が１／３倍になり同一の膜厚を得るのに
３倍の時間全必要とするが、±２％以内の膜厚分布を得
られるという利点がある。

上述した第１及び第２の実施例においては、ノズル孔が
ウェハ一方向を向いていたが、ノズル孔の方向を反対に
し７ても同様の結果が得られた。

又、第１及び第２の実施例ではノズル７が１本であっ九
が、ノズル７を２本、３本としても同様に良好な結果が
得られた。このように、内管壁面のガス排出孔８をノズ
ル７近傍には設けない事により、ノズル孔の方向及びノ
ズル７０本数にかかわらず良好な結果を得ることができ
た。

〔発明の効果〕

がノズル７と内管２の中心軸を介して対向した半円周壁
面のみにあるため、反応ガスの流路が制御されて反応ガ
スは単結晶基板５の表面全域にわたって均一に供給され
る。その結果、エピタキシャル膜の膜厚分布、抵抗分布
及び結晶性を向上させる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のンリコン気相エビタキンヤル成長装濾
の縦断面図、第２図は本発明の第１の実施例の内管のＡ
−Ａ線断面図、！Ｉ３図は第１の実施例のシリコンエピ
タキシャル族の膜厚分布を示した図、第４図は本発明の
第２の実施例の内管のＡ−Ａ’線断面図、第５図は第２
の実施例のシリコンエピタキシャル膜の膜厚分布を示し
た図、第６図は従来の気相エピタキシャル成長装置の断
面図である。 ｌ・・・・・・外管、２・・・・・・内管、３・・・・
・・架台、４・・・・・・基板ホルダー、５・・・・・
・単結晶基板、６・・・・・・抵抗加熱炉、７・・・・
・・ノズル、８・・・・・・ガス排出孔、９・・・・・
・排気口、２０・・・・・・外管、２１・・・・・・内
管、２２・・・・・・架台、２３・・・・・・基板ホル
ダー、２４・・・・・・シリコン単結晶基板、２５・・
・・・・抵抗加熱炉、２６・・・・・・ノズル、２７・
・・・・・ガス排出孔、２８・・・・・・排気口。 第４図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）外部反応管と、ガス排出孔６をその壁面に有する
   内部反応管と、該内部反応管内に設けられた基板ホルダ
   ー及び反応ガス放出孔を有するノズルとを有する気相エ
   ピタキシャル成長装置において、前記内部反応管の壁面
   に設けられた前記ガス排出孔が前記ノズルと前記基板ホ
   ルダーに対して対向した側の前記内部反応管の壁面にの
   み設けられていることを特徴とする気相エピタキシャル
   成長装置。
2. （２）前記内部反応管は、その断面形状が円であり前記
   内部反応管の壁面に設けられたガス排出孔は前記ノズル
   と前記内部反応管中心軸に対して対向した側の前記内部
   反応管の反円周壁面にのみ設けられたガス排出孔である
   ことを特徴とす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。