JPS63288011A - Vapor crowth method - Google Patents

Vapor crowth method

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JPS63288011A
JPS63288011A JP12128087A JP12128087A JPS63288011A JP S63288011 A JPS63288011 A JP S63288011A JP 12128087 A JP12128087 A JP 12128087A JP 12128087 A JP12128087 A JP 12128087A JP S63288011 A JPS63288011 A JP S63288011A
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Hironori Inoue
洋典 井上
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誉也 鈴木
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Abstract

PURPOSE:To widen the range of flow rate of raw gas in which film thickness is made uniform, and the film thickness of a vapor growth layer is easily made uniform not only on the wafer surface but also on the region between the wafers by a method wherein the main jetting direction of raw gas is prevented rom becoming coincident with the direction in which a gas feeding nozzle and a wafer rotation center are linked. CONSTITUTION:In the diagram showing a wafer 11 and a gas feeding nozzle 16, 19 shows the raw gas came out from a jetting-out hole, and x' shows the main jetting-out direction of raw gas. O indicates the center of rotation of the wafer 11. The direction linking the nozzle 16 and the rotational center O is shown by (x). (l) indicates the length of a vertical line brought down to x'-axis from the center of rotation of the wafer. The distribution of concentration of raw gas in the direction vertical to the x'-axis from the point P can be brought to approximate to g.e<-p2/delta2> using the distance P in y'-axis direction measured from the point P. However, (g) is the concentration of raw gas at the point P, and delta shows the direction in which the concentration of raw gas becomes 1/e. By using the approximate expression as above-mentioned, the relation of the jetting direction and the x-axis is formed in such a manner that the distance (l) becomes about 40%-80% of the attenuation distance delta.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は半導体ウェハ表面に気相成長層を形成する装置
及び方法に係り、特に気相成長層を均一に形成するのに
好適な気相成長法及びその装置に関する。
Detailed Description of the Invention [Industrial Application Field] The present invention relates to an apparatus and method for forming a vapor phase growth layer on the surface of a semiconductor wafer, and particularly relates to a vapor phase growth method suitable for uniformly forming a vapor phase growth layer. Concerning a growth method and its apparatus.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

プロセスコストの低減や製品歩留りの向上を目的とする
半導体ウェハ(以下ウェハと略記)径の大型化(直径6
インチ以上)とデバイスの高集積化・高速化の要求によ
り、形成する薄膜に対し、膜厚が大型ウェハにおいて均
一であることが必要となる。
Increasing the diameter of semiconductor wafers (hereinafter referred to as wafers) for the purpose of reducing process costs and improving product yields (diameter 6
Due to the demand for higher integration and higher speed of devices (inches or larger), it is necessary for the thin films to be formed to have a uniform thickness on large wafers.

そのため特願昭60−30459号に記載のように、多
数枚のウェハをその主面をほぼ水平とし、且つ等間隔で
配置し、前記ウェハを実質的に取囲むように反応容器内
に設置した筒状の加熱体により加熱し、前記ウェハ周辺
の一方の側より反応ガスを孔を有するノズルを用いて前
記各ウェハ間に供給し、前記ウェハをその主面中央を軸
として水平面内で回転させる方法により、一度に大量の
ウェハに気相成長(以下CVDと略記)IIIを形成す
るCVD法及びその装置が提案されている。
Therefore, as described in Japanese Patent Application No. 60-30459, a large number of wafers were placed in a reaction vessel so as to substantially surround the wafers, with their main surfaces substantially horizontal and arranged at regular intervals. The wafer is heated by a cylindrical heating body, and a reactive gas is supplied from one side around the wafer between the wafers using a nozzle having holes, and the wafer is rotated in a horizontal plane about the center of its main surface. A CVD method and its apparatus have been proposed for forming vapor phase growth (hereinafter abbreviated as CVD) III on a large number of wafers at once.

〔発明が解決しようとする問題点〕 しかしながら、上記従来方式のCVD装置では。[Problem that the invention seeks to solve] However, in the conventional CVD apparatus described above.

ノズルから噴出する原料ガスの方向(以下主噴出方向と
略記)についての配慮が不十分であった。
Insufficient consideration was given to the direction of the raw material gas ejected from the nozzle (hereinafter abbreviated as the main ejection direction).

第9図に一例を示す、成長温度が1100℃以上では、
気相成長層の膜厚は原料ガス濃度に比例する。原料ガス
の主噴出方向がウェハの回転中心Oを通る場合、回転中
心0における原料ガス流量の変化による原料濃度の変化
は、ウェハ周辺部における上記変化よりも大きく、気相
成長層の膜厚に対する影響が大きい(第9−b図参照)
、そのため原料ガスの流量(ノズル16から噴出した原
料ガス19の流量ではない)が異なると、第9−c図に
示した様に膜厚分布は大きく違ってくる。
An example is shown in Figure 9, when the growth temperature is 1100°C or higher,
The film thickness of the vapor phase growth layer is proportional to the raw material gas concentration. When the main ejection direction of the raw material gas passes through the rotation center O of the wafer, the change in the raw material concentration due to the change in the raw material gas flow rate at the rotation center 0 is larger than the above change at the periphery of the wafer, and the change in the raw material concentration with respect to the film thickness of the vapor growth layer is Large impact (see Figure 9-b)
Therefore, if the flow rate of the raw material gas (not the flow rate of the raw material gas 19 ejected from the nozzle 16) differs, the film thickness distribution will vary greatly as shown in FIG. 9-c.

従って上記従来方式では大型ウェハにおいて気相成長層
の膜厚を均一にすることが容易でないという問題があっ
た。
Therefore, the conventional method described above has a problem in that it is not easy to make the thickness of the vapor growth layer uniform on large wafers.

本発明の目的は、気相成長層の膜厚を容易に均一にする
方法を提案することにある。
An object of the present invention is to propose a method for easily uniformizing the thickness of a vapor-phase growth layer.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

上記目的は1M料ガスの主噴出方向が、ガス供給ノズル
とウェハ回転中心を結ぶ方向(以下X軸と略記)と一致
しないようにすることにより達成される。
The above object is achieved by making sure that the main jetting direction of the 1M material gas does not coincide with the direction connecting the gas supply nozzle and the wafer rotation center (hereinafter abbreviated as the X axis).

上記主噴出方向とX軸との関係を第2図を用いて以下に
記す、上記噴出方向をX′軸とすると、X軸上にあるウ
ェハ回転中心からX′軸に下ろした垂線の長さく以下単
に距離aと略記)により。
The relationship between the main jetting direction and the X-axis is described below using Figure 2.If the jetting direction is the X'-axis, then the length of the perpendicular drawn from the wafer rotation center on the X-axis to the X'-axis is (hereinafter simply abbreviated as distance a).

噴出方向(x /軸)とX軸の関係を示すことができる
(ただしX軸とX′軸はガス供給ノズルの位置で交わる
)、X′軸がウェハ端と交差する点をPとする0点Pか
らX′軸に垂直な方向(y’軸と略記)に関する原料ガ
スの濃度分布は、点Pから測ったy′軸方向の距離ρを
用いて1g・e−p″/62で近似できる。ただし、g
は点Pにおける原料ガスの濃度であり、δは原料ガスの
濃度が1 / eになる距fllc以下減衰距離δと略
記)である(第10図参照)、このような近似表現を用
いれば、後で示す様に目的を達成する手段は、上記噴出
方向とX軸との関係を、距WIQが減衰距離δの約40
%から約80%となるようにすることと云うことができ
る。
The relationship between the ejection direction (x/axis) and the X-axis can be shown (however, the X-axis and the The concentration distribution of the source gas in the direction perpendicular to the X' axis (abbreviated as the y' axis) from point P is approximated by 1g·ep''/62 using the distance ρ in the y' axis direction measured from point P. Yes, but g
is the concentration of the source gas at point P, and δ is the attenuation distance below the distance fllc at which the concentration of the source gas becomes 1/e (abbreviated as δ) (see Figure 10). Using this approximate expression, As will be shown later, the means to achieve the objective is to adjust the relationship between the ejection direction and the X axis so that the distance WIQ is approximately 40 degrees
% to approximately 80%.

〔作用〕[Effect]

気相成長層の均一性を決定しているのは、第9図Cから
明らかなように、ウェハ中心(即ち回転中心)である、
これは以下の理由による。原料ガスの濃度分布は、回転
により円周方向で平均化される。ウェハ周辺部では円周
が長いために、円周上の一点についてみると、原料ガス
流量の変化による原料ガス濃度の違いから生ずる膜厚変
化は小さい、一方つエバ中心部では円周が短いために、
円周上の一点での上記膜厚変化は大きくなる。従って流
量が変化すると膜厚はウェハ中心部で大きく変化するの
である。
As is clear from FIG. 9C, the uniformity of the vapor grown layer is determined by the center of the wafer (i.e., the center of rotation).
This is due to the following reasons. The concentration distribution of the source gas is averaged in the circumferential direction by rotation. Because the circumference is long at the periphery of the wafer, when looking at one point on the circumference, the change in film thickness caused by the difference in raw material gas concentration due to changes in the raw material gas flow rate is small, whereas at the center of the evaporator, the circumference is short. To,
The above film thickness change at one point on the circumference becomes large. Therefore, when the flow rate changes, the film thickness changes greatly at the center of the wafer.

これに対し、原料ガスの主噴出方向とX軸が一致しない
ようにすると、上記主噴出方向とX軸が一致した場合に
比べ、ウェハの中心部における原料ガス流量′の変化に
よる原料ガス濃度の違いが絶対的に小さくなる。それに
よってウェハ中心部における上記膜厚変化が小さくなり
、気相成長層の謹厚均−性は容易に得られるようになる
On the other hand, if the main ejection direction of the source gas does not match the X-axis, the concentration of the source gas due to the change in the source gas flow rate at the center of the wafer will be lower than when the main ejection direction and the X-axis coincide. The difference becomes absolutely small. As a result, the change in film thickness at the center of the wafer becomes small, and uniformity in the thickness of the vapor-phase grown layer can be easily obtained.

〔実施例〕〔Example〕

以下本発明を、Siのエピタキシャル成長を実施例とし
1図に従って説明する。
The present invention will be described below with reference to FIG. 1 using Si epitaxial growth as an example.

第1図は気相成長装置の略式縦断面図である。FIG. 1 is a schematic longitudinal sectional view of the vapor phase growth apparatus.

11はシリコン単結晶ウェハで、石英製ホルダ12に主
面を表側として2枚ずつ10段1合計20枚がセットさ
れる。ホルダ12はモータ18で、ウェハ主面の中心を
回転軸として回転されている。ウェハ1を筒状のカーボ
ンサセプタ14で取囲み、高周波コイル15でサセプタ
14を誘導加熱し、ウェハ1をエピタキシャル成長温度
に均一に加熱する。16は原料ガスを供給するためのノ
ズルであり、原料ガスの噴出口16aを有する。
Reference numeral 11 denotes silicon single crystal wafers, and a total of 20 wafers are set in a quartz holder 12 with two wafers each in 10 stages with the main surface facing up. The holder 12 is rotated by a motor 18 with the center of the main surface of the wafer as the rotation axis. The wafer 1 is surrounded by a cylindrical carbon susceptor 14, and the susceptor 14 is heated by induction using a high-frequency coil 15 to uniformly heat the wafer 1 to an epitaxial growth temperature. 16 is a nozzle for supplying raw material gas, and has a raw material gas jet port 16a.

17は廃ガスの排気管である。13は反応容器となる石
英製のベルジャである。
17 is a waste gas exhaust pipe. 13 is a bell jar made of quartz that serves as a reaction vessel.

第2図は本発明の第1の実施例を説明するために、第1
図においてウェハ11とガス供給ノズル16だけを抽出
して示した第1図の略式横断面図である。19は噴出口
から噴出した原料ガスであり、x′は原料ガスの主噴出
方向である。0はウェハ11の回転中心である。Xはノ
ズル16と回転中心Oを結ぶ方向である。Qは回転中心
0からX′軸に下ろした垂線の長さである。
FIG. 2 shows a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of FIG. 1 in which only the wafer 11 and gas supply nozzle 16 are extracted and shown. Reference numeral 19 denotes raw material gas spouted from the jet nozzle, and x' is the main jetting direction of the raw material gas. 0 is the rotation center of the wafer 11. X is the direction connecting the nozzle 16 and the rotation center O. Q is the length of a perpendicular line drawn from the rotation center 0 to the X' axis.

直径12.701(5インチ)径の大口径ウェハを用い
たエピタキシャル成長させた時に得られる気相成長層の
膜厚均一性について説明する。ウェハ11は2Orpm
で回転する。ノズル6から水素ガス4 Q Q /wi
nを10分間供給し炉内を水素雰囲気とした後、高周波
コイル15に通電し、サセプタ14を1150℃まで昇
温する。水素ガス中に一8iCQaJjjl料を約1.
5moQS m入し、エピタキシャル成長を開始する。
The thickness uniformity of a vapor-phase grown layer obtained by epitaxial growth using a large-diameter wafer having a diameter of 12.701 (5 inches) will be explained. Wafer 11 is 2Orpm
Rotate with. Hydrogen gas 4 from nozzle 6 Q Q /wi
After supplying n for 10 minutes to create a hydrogen atmosphere in the furnace, the high frequency coil 15 is energized and the temperature of the susceptor 14 is raised to 1150°C. Approximately 1.8iCQaJjjl material is added to hydrogen gas.
Add 5moQS m and start epitaxial growth.

この時所定流量(25〜45 n /win )の水素
とS i CQ aの混合原料ガスは、ノズル16に供
給され1幅0.6―×長さ260mの噴出口16aから
各ウェハ11に均一に供給される。廃ガスは排気ノズル
よりベルジャ13外に廃止される。
At this time, the mixed raw material gas of hydrogen and S i CQ a at a predetermined flow rate (25 to 45 n/win) is supplied to the nozzle 16 and is uniformly distributed on each wafer 11 from the jet port 16a with a width of 0.6 m and a length of 260 m. supplied to The waste gas is discharged outside the bell jar 13 through the exhaust nozzle.

所定の時間エピタキシャル成長させた後。After epitaxial growth for a given time.

S i CQ 4の供給を止め、サセプタ14の温度を
下げ、ウェハ温度が低温となったらベルジャ13を開け
、ウェハ11を取り出す。
The supply of S i CQ 4 is stopped, the temperature of the susceptor 14 is lowered, and when the wafer temperature becomes low, the bell jar 13 is opened and the wafer 11 is taken out.

以上の操作において、aを0から20Ellまで振った
時に得られたエピタキシャル層の膜厚均一性を第3図に
示す6本実施例では最良で±7%の均一性しか得られな
いが1例えば±10%以下の均一性で比較すると、Q=
O−の場合は32.6 ±0.4117w1nの流量範
囲でしか均一性が±10%以下にならないのに対し、j
l=10mの場合は33.5 ±Q 、 5 Q /w
inとなり、均一になる流量範囲が25%大きくなって
いる。
In the above operation, the film thickness uniformity of the epitaxial layer obtained when varying a from 0 to 20Ell is shown in FIG. When compared with uniformity of ±10% or less, Q=
In the case of O-, the uniformity is less than ±10% only in the flow rate range of 32.6 ±0.4117w1n, whereas j
When l=10m, 33.5 ±Q, 5 Q/w
In, the flow rate range where the flow becomes uniform is increased by 25%.

、本実施例の場合、y′方向の減衰距離δは約23−で
あり、第3図で得られた・結果は、2/δ二0.44で
ある。δ/Ω〈0.4では±10%以下の均一性が得ら
れる流量範囲はδ/Q=Oの場合とほぼ等しく、また、
δ/Q>0.8 では±10%の均一性が得られない、
δ/n)0.8 では、ウェハ中心部の原料ガス濃度が
低くなりすぎ、第4図に示したようにガス流量を多くし
てもウェハ中心部の膜厚が、ウェハ中心から半径約20
〜40mのところの膜厚より厚くなる。もしくは同じに
ならないためである。
In this example, the attenuation distance δ in the y' direction is about 23-, and the result obtained in FIG. 3 is 2/δ20.44. When δ/Ω<0.4, the flow rate range in which uniformity of ±10% or less can be obtained is almost the same as when δ/Q=O, and
When δ/Q>0.8, uniformity of ±10% cannot be obtained.
δ/n) 0.8, the raw material gas concentration at the center of the wafer becomes too low, and as shown in Figure 4, even if the gas flow rate is increased, the film thickness at the center of the wafer remains at a radius of approximately 20 mm from the center of the wafer.
It becomes thicker than the film thickness at ~40 m. Or because they are not the same.

次に第2の実施例として、ガス供給ノズルが2本の場合
について5図に従い説明する。
Next, as a second embodiment, a case where there are two gas supply nozzles will be described with reference to FIG.

第5図は、第1図においてガス供給ノズル16が2本存
在する場合の、ウェハ11と該ノズルのみを抽出して示
した略式横断面図である。26と36はガス供給ノズル
であり、それぞれ第1の実施例と同様のガス噴出口26
a、36aを有する。
FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing only the wafer 11 and the nozzles when there are two gas supply nozzles 16 in FIG. 1. Reference numerals 26 and 36 are gas supply nozzles, each having a gas outlet 26 similar to the first embodiment.
a, 36a.

X五′ 軸、Xi’  軸はそれぞれノズル26.36
から噴出した原料ガスの主噴出方向を示すeQ1p嚢z
はそれぞれウェハ11の回転中心Oからx L/軸及び
X2’  軸に下ろした垂線の長さである0本実施例に
おいては、λi<jlzとし、ノズル26を第1ノズル
、ノズル36を第2ノズルと呼ぶことにする。
The X5' axis and the Xi' axis have nozzles 26 and 36, respectively.
eQ1p bag z showing the main ejection direction of the raw material gas ejected from
are the lengths of perpendicular lines drawn from the rotation center O of the wafer 11 to the xL/axis and the Let's call it a nozzle.

第1の実施例と同様の手順で、原料ガス流量を振って得
られた膜厚均一性を第6.第7図に示す。
The film thickness uniformity obtained by changing the flow rate of the raw material gas in the same manner as in the first example was measured in the sixth example. It is shown in FIG.

ただし、Ω2は全て40asとした。第6図はQ1=O
IIIIの場合であり、第2ノズル36のガス流量を4
段階に分けて設定し、第1ノズル26のガス流量を振っ
て得られた膜厚均一性を示したものである。この場合筒
1の実施例より膜厚均一性は大幅に良くなり、最良で±
4%が得られた。目標の均一性として±5%を考えると
、第2ノズル36のガス流量が32.3Jl/winの
時に、第1ノズル26のガス流量範囲は36.3 ±0
.3Qlinであった(なお、上記目標を達成する第2
ノズル36のガス流量範囲は、第1ノズルのガス流量が
36.3Q/+*inの時32.8±1.6Jl、/s
inであった)。
However, Ω2 was all set to 40 as. Figure 6 shows Q1=O
In case III, the gas flow rate of the second nozzle 36 is set to 4.
The film thickness uniformity obtained by setting the gas flow rate of the first nozzle 26 in stages is shown. In this case, the film thickness uniformity is much better than in the example of cylinder 1, and the best is ±
4% was obtained. Considering ±5% as the target uniformity, when the gas flow rate of the second nozzle 36 is 32.3 Jl/win, the gas flow rate range of the first nozzle 26 is 36.3 ±0.
.. 3Qlin (in addition, the second
The gas flow range of the nozzle 36 is 32.8±1.6 Jl,/s when the gas flow rate of the first nozzle is 36.3Q/+*in.
).

第7図は、Q1=15mとした場合、第6図と同様にし
て得られた膜厚均一性を示したものである。この場合は
、Ql:Oよりさらに膜厚均一性は改善され、最良で±
1%が得られた。さらに±5%以下になる第1ノズルの
ガス流量範囲は、第2ノズル36の流量が30.8Q/
winの時、 38.4±0 、8 Q /winであ
ったmn5=oの場合と比較すると、±5%以下になる
第1ノズルのガス流量範囲は2.7倍に向上する。第2
ノズルのガス流量範囲に関しても、3倍以上向上する。
FIG. 7 shows the film thickness uniformity obtained in the same manner as FIG. 6 when Q1=15 m. In this case, the film thickness uniformity is further improved than Ql:O, and the best is ±
1% was obtained. Furthermore, the gas flow rate range of the first nozzle that is ±5% or less is such that the flow rate of the second nozzle 36 is 30.8Q/
When compared to the case where mn5=o, which was 38.4±0, 8 Q/win, the gas flow range of the first nozzle, which is less than ±5%, is improved by 2.7 times. Second
The gas flow range of the nozzle is also improved by more than three times.

これらの結果を明確にするために、第8図に±5%以下
の膜厚均一性が得られる第1及び第2ノズルのガス流量
の領域をQlの値をパラメータとして示す。
In order to clarify these results, FIG. 8 shows the range of gas flow rates of the first and second nozzles in which film thickness uniformity of ±5% or less is obtained, using the value of Ql as a parameter.

この図かられかるように、Ω1 =Om及び5ff11
1の場合に比べ、flz =10oi及び15+mでは
、膜厚均一性が±5%以下になる第1及び第2ノズルの
ガス流量範囲が著しく大きくなった。
As can be seen from this figure, Ω1 = Om and 5ff11
Compared to case 1, when flz = 10 oi and 15+m, the gas flow range of the first and second nozzles in which the film thickness uniformity was ±5% or less became significantly larger.

本実施例の場合も第1の実施例と同じく、減衰距離δは
約23−である、従って均一な膜厚分布が得られのは以
下のようになる。原料ガスの主噴出方向に対しウェハの
回転中心から下ろした垂直の長さが最も短いガス供給ノ
ズル(即ちノズル2e>Iおいて、上記垂線の長さく即
ちQs)と減衰距離δとの比Q1/δを用いると、Q1
/δ≦0.8の場合は±5%以下の均一性が得られるが
、Ql/δ〉0.8では均一性は±5%より大きくなる
。′その理由は、第1の実施例でも示したように、ガス
流量を多くしてもウェハ中心部の膜厚が、ウェハ中心か
ら半径約20〜40mmのところの膜厚より厚くなる、
もしくは同じになることかないためである。さらに膜厚
が均一になるガス流量範囲の大きさについてみると、0
.4≦Q1/δ≦0.8 では、Qs/δ=0の場合に
比べ。
In the case of this embodiment as well, as in the first embodiment, the attenuation distance δ is approximately 23 −. Therefore, a uniform film thickness distribution can be obtained as follows. Ratio Q1 of the gas supply nozzle with the shortest vertical length from the rotation center of the wafer with respect to the main ejection direction of the source gas (i.e., when nozzle 2e>I, the length of the perpendicular line, i.e., Qs) and the attenuation distance δ /δ, Q1
When /δ≦0.8, uniformity of ±5% or less is obtained, but when Ql/δ>0.8, the uniformity is greater than ±5%. 'The reason for this is that, as shown in the first embodiment, even if the gas flow rate is increased, the film thickness at the center of the wafer becomes thicker than at a radius of approximately 20 to 40 mm from the center of the wafer.
Or maybe it's because they will never be the same. Furthermore, looking at the size of the gas flow rate range where the film thickness becomes uniform, it is found that 0
.. When 4≦Q1/δ≦0.8, compared to the case where Qs/δ=0.

上記ガス流量範囲の大きさは約2.5〜4倍となる。The size of the above gas flow rate range is approximately 2.5 to 4 times larger.

従ってガス供給ノズルが2本の場合でも、上記重線の長
さaが最も短いガス供給ノズルにおいて、0.4≦Q1
/δ≦0.8の時に、エピタキシャル層の膜厚は最も均
一になり、かつ均一になる原料ガスの流量範囲が最も大
きくなる。
Therefore, even if there are two gas supply nozzles, in the gas supply nozzle for which the length a of the heavy line is the shortest, 0.4≦Q1
When /δ≦0.8, the thickness of the epitaxial layer becomes the most uniform, and the flow rate range of the source gas that becomes uniform becomes the widest.

上記実施例においては、ガス供給ノズルが1本及び2本
の場合について説明したが、ガス供給ノズルが3本以上
の場合についても、効果は同様である。
In the above embodiments, the cases where there are one and two gas supply nozzles have been described, but the same effect can be obtained even when there are three or more gas supply nozzles.

ガスノズルが2本の場合、上記実施例2では。In the case of two gas nozzles, in the second embodiment above.

各ノズルから噴出したガスの主噴出方向が、それぞれウ
ェハ回転中心の反対側にある場合について説明したが、
反対側でない場合でも同様の効果を生ずる。3本以上の
場合についても同様である。
The case where the main ejection direction of the gas ejected from each nozzle is on the opposite side of the wafer rotation center has been explained.
A similar effect occurs even when the side is not opposite. The same applies to the case of three or more.

また上記実施例では12.7m径のウェハについて説明
したが、ウェハ径がこれより大きい場合及び小さい場合
も効果は同様である。
Further, in the above embodiment, a wafer with a diameter of 12.7 m was described, but the same effect can be obtained when the wafer diameter is larger or smaller than this.

さらに原料ガス濃度のガス噴出方向に垂直な方向の減衰
距離が23mの場合について説明したが、該減衰距離が
これより大きい場合及び小さい場合も効果は同様である
Furthermore, although the case where the attenuation distance of the raw material gas concentration in the direction perpendicular to the gas ejection direction is 23 m has been described, the effect is the same when the attenuation distance is larger or smaller than this.

ガス噴出口の形状についても、上記実施例のようにスリ
ット状のものに限らず1例えば円もしくは楕円状の孔で
あっても、効果は同様である。
The shape of the gas outlet is not limited to the slit shape as in the above embodiment, but may be a circular or elliptical hole, for example, with the same effect.

上記実施例ではSiをエピタキシャル成長させる場合に
ついて説明したが、本発明はこれに限ることなく、装置
構造が第1図に示したものであれば、本発明を適用でき
る。
Although the above embodiment describes the case where Si is epitaxially grown, the present invention is not limited to this, and the present invention can be applied to any device structure shown in FIG. 1.

〔発明の効果〕 以上のように本発明によれば、膜厚が均一になる原料ガ
スの流量範囲が大きくなるので、気相成長層の膜厚を、
ウェハ面内に限らず、ウェハ間に関しても容易に均一化
できるという効果がある。
[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, the flow rate range of the source gas in which the film thickness becomes uniform is widened, so that the film thickness of the vapor growth layer can be adjusted to
There is an effect that uniformity can be easily achieved not only within the wafer surface but also between wafers.

またガス供給ノズルが複数本存在する場合は、本発明を
適用することにより、気相成長層の膜厚をより均一にで
きるという効果がある。
Furthermore, when a plurality of gas supply nozzles are present, application of the present invention has the effect of making the thickness of the vapor growth layer more uniform.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の第1及び第2の実施例を説明する気相
成長装置の略式縦断面図、第2図は第1図の主要部を示
す図、第3図は本発明の第1の実施例によるエピタキシ
ャル層の膜厚均一性を示す図、第4図はエピタキシャル
層のウェハ半径方向の膜厚分布の一例を示す図、第5図
は第2の実施例を示す第1図の主要部を抽出した図、第
6図は従来方イ去による膜厚均一性を示す図、第7図は
本発明の第2の実施例による膜厚均一性を示す図。 第8図は第2の実施例における均一性が±5%以下の原
料ガス流量の範囲を示す図、第9図(a)は従来方法を
示す概略図、第9図(b)はガス噴出方向について原料
ガス濃度の分布の一例を示す図、第9図(Q)は従来方
法によるエピタキシャル層のウェハ半径方向の膜厚分布
の一例を示す図、第10図はガス噴出方向に垂直な方向
について原料ガス濃度の分布の一例を示す図である。 11・・・半導体ウェハ、16・・・ガス供給ノズル。 16a・・・ノズル16のガス噴出口、19・・噴出口
16aから噴出した原料ガス、26・・・第1ガス供給
ノズル、26a・・・ノズル26の噴出口、29・・・
噴出口26aから噴出した原料ガス、36・・・第2ガ
ス供給ノズル、36a・・・ノズル36の噴出口。 39・・・噴出口39aから噴出した原料ガス、O・・
・ウェハの回転中心、X′・・・原料ガスの主噴出方向
、XI’  ・・・噴出口26aから噴出したガスの主
噴出方向、X2’  ・・・噴出口36aから噴出した
ガスの主噴出方向、Q・・・○からX′軸に下ろした垂
線の長さ、Ql・・・0からxt’  軸に下ろした垂
線の長さ、Ω2・・・○からx2′  軸に下ろした垂
線の長さ。 δ・・・原料ガス濃度のX′軸に垂直な方向の減衰正量
10 16・−・力′又イ#を台゛ノス′lしlk・・ブr“
ス喧±10 第30 0転呻′心1゛らの正角1(c1〕 纂50 z’l−第1ti″ylp慣tLfz /i寥4It’ス qJ、b rEJ         31r−8zfx
イ炙−H≧’J7A’に宥51ノス′ル616qt!−
人シ雲と11(〈ン1τin)めq囚 II  ty:、rしzbq n=x:Lfこ’/*;
*)f、 Z t x−+v 364 f7”1次量(
%ti帆)第11の0番) 11y’4fD(b)      χ−=n”L#t4
tthつLIX嫡pr4に’4旬41!!Ml (−c
qL);       yiiqr!lcc>C]争ム
1−昭力゛ら一定巨声−1(。−1・・・嬰pt<b’
Tふ11勢峰n゛ス濃ハr511.減褒距組
FIG. 1 is a schematic vertical cross-sectional view of a vapor phase growth apparatus for explaining the first and second embodiments of the present invention, FIG. 2 is a diagram showing the main parts of FIG. 1, and FIG. FIG. 4 is a diagram showing an example of the film thickness distribution of the epitaxial layer in the radial direction of the wafer, and FIG. 5 is a diagram showing the thickness uniformity of the epitaxial layer according to the second embodiment. FIG. 6 is a diagram showing the film thickness uniformity according to the conventional method, and FIG. 7 is a diagram showing the film thickness uniformity according to the second embodiment of the present invention. Figure 8 is a diagram showing the range of raw material gas flow rate with uniformity of ±5% or less in the second embodiment, Figure 9 (a) is a schematic diagram showing the conventional method, and Figure 9 (b) is a diagram showing the gas jetting. Figure 9 (Q) is a diagram showing an example of the distribution of the raw material gas concentration in the direction, Figure 9 (Q) is a diagram showing an example of the film thickness distribution of the epitaxial layer in the wafer radial direction by the conventional method, Figure 10 is the direction perpendicular to the gas ejection direction. FIG. 2 is a diagram showing an example of the distribution of raw material gas concentration for FIG. 11... Semiconductor wafer, 16... Gas supply nozzle. 16a... Gas ejection port of nozzle 16, 19... Raw material gas ejected from ejection port 16a, 26... First gas supply nozzle, 26a... Ejection port of nozzle 26, 29...
Raw material gas ejected from the ejection port 26a, 36... second gas supply nozzle, 36a... ejection port of the nozzle 36. 39... Raw material gas ejected from the ejection port 39a, O...
- Center of rotation of the wafer, X'...Main ejection direction of raw material gas, XI'...Main ejection direction of gas ejected from the ejection port 26a, X2'...Main ejection direction of the gas ejected from the ejection port 36a Direction, Q...Length of the perpendicular drawn from ○ to the X' axis, Ql...Length of the perpendicular drawn from 0 to the xt' axis, Ω2...Length of the perpendicular drawn from ○ to the x2' axis length. δ... Positive amount of attenuation in the direction perpendicular to the X' axis of the raw material gas concentration 10 16... Force' or I# is set to lk...
Straight angle 1 (c1) of the 30th 0 groan' heart 1 (c1) 50 z'l-1st ti''ylp practice Lfz /i 4 It' sqJ, b rEJ 31r-8zfx
I-broiled H≧'J7A' for 51 nos.616 qt! −
Person Shigumo and 11 (〈n1τin) Meq Prisoner II ty:, rshizbq n=x:Lfko'/*;
*) f, Z t x-+v 364 f7” linear quantity (
%ti sail) 11th 0) 11y'4fD(b) χ-=n"L#t4
tthtsu LIX official pr4 '41! ! Ml (-c
qL); yiiqr! lcc>C] Conflict 1-Shoki's constant loud voice-1(.-1...young pt<b'
Tfu11 seiho n゛su no ha r511. reduced reward distance group

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、半導体ウェハを互いにその主面を水平かつ平行とし
、反応容器内に垂直方向に多数並べて収納し、加熱しな
がら前記反応容器内に設置したガス供給ノズルの一端か
ら原料ガスを導入し、前記半導体ウェハをその主面中央
を軸として水平面内で回転させ前記半導体ウェハ外周よ
り主面にほぼ平行に原料ガスを供給し気相成長層を形成
する方法において、上記ガス供給ノズルから原料ガスが
噴出する方向が、上記ガス供給ノズルと上記半導体ウェ
ハの回転中心を結ぶ方向と一致しないことを特徴とする
気相成長方法。 2、特許請求の範囲第1項において、上記ガス供給ノズ
ルを通り、かつ該ガス供給ノズルから原料ガスが噴出す
る方向に引いた直線と、上記ウェハ回転中心との距離が
、上記直線と上記半導体ウェハの上流端との交点におけ
る原料濃度の1/eになるような上記交点から上記直線
の垂直方向距離の、約40%から約80%であることを
特徴とする気相成長方法。 3、特許請求の範囲第1項において、上記ガス供給ノズ
ルが複数本から成る気相成長方法において、全ての上記
ガス供給ノズルから原料ガスが噴出する方向が、該ガス
供給ノズルと上記ウェハの回転中心を結ぶ方向と一致し
ないことを特徴とする気相成長方法。 4、特許請求の範囲第2項、第3項において、上記ガス
供給ノズルを通り、かつ該ガス供給ノズルから原料ガス
が噴出する方向に引いた直線と、上記ウェハ回転中心と
の距離が全ガス供給ノズル中最も短いガス供給ノズルに
対し、該距離が垂直方向距離の約40%から約80%で
あることを特徴とする気相成長方法。
[Claims] 1. A large number of semiconductor wafers are stored vertically in a reaction vessel with their main surfaces horizontal and parallel to each other, and while being heated, raw materials are supplied from one end of a gas supply nozzle installed in the reaction vessel. In the method of forming a vapor phase growth layer by introducing a gas, rotating the semiconductor wafer in a horizontal plane about the center of its principal surface, and supplying a raw material gas from the outer periphery of the semiconductor wafer substantially parallel to the principal surface, the gas supplying A vapor phase growth method characterized in that the direction in which the raw material gas is ejected from the nozzle does not coincide with the direction connecting the gas supply nozzle and the rotation center of the semiconductor wafer. 2. In claim 1, the distance between the wafer rotation center and a straight line passing through the gas supply nozzle and drawn in the direction in which the raw material gas is ejected from the gas supply nozzle is equal to the distance between the straight line and the semiconductor A vapor phase growth method characterized in that the distance in the vertical direction of the straight line from the intersection point is about 40% to about 80% such that the concentration of the raw material is 1/e of the concentration of the raw material at the intersection point with the upstream end of the wafer. 3. In claim 1, in the vapor phase growth method comprising a plurality of gas supply nozzles, the direction in which the raw material gas is ejected from all the gas supply nozzles is based on the rotation of the gas supply nozzles and the wafer. A vapor phase growth method characterized by not matching the direction connecting the centers. 4. In claims 2 and 3, the distance between the wafer rotation center and a straight line passing through the gas supply nozzle and drawn in the direction in which the raw material gas is ejected from the gas supply nozzle is equal to A vapor phase growth method characterized in that the distance is about 40% to about 80% of the vertical distance with respect to the shortest gas supply nozzle among the supply nozzles.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2020136301A (en) * 2019-02-13 2020-08-31 株式会社Kokusai Electric Substrate processing apparatus, manufacturing method of semiconductor device and program

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63213675A (en) * 1987-02-27 1988-09-06 Kyocera Corp Glow discharge decomposition device

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