TW201825703A - 氣相成長裝置及磊晶晶圓之製造方法 - Google Patents

氣相成長裝置及磊晶晶圓之製造方法 Download PDF

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Abstract

氣相成長裝置1具備反應爐2、導入通路8、複數條流路15a、分支路14a、及分割通路16b。反應爐2係藉由原料氣體使磊晶層氣相成長於基板W。導入通路8具有：入口8a，其通往反應爐2內；出口8b，其位於入口8a之上方且較入口8a靠反應爐2側並且到達反應爐2內；及階部8c，其位於導入通路8內。複數條流路15a為32條以上，且自入口8a延伸至入口8a之外側。分支路14a使複數條流路15a自入口8a側朝向原料氣體之上游側呈競賽狀合流。分割通路16b係將導入通路8與複數條流路15a對應地分割而成之通路，且分別與複數條流路15a連接並相通。藉此，提供一種可使成長於基板上之磊晶層之膜厚之均勻性良好之氣相成長裝置。

Description

氣相成長裝置及磊晶晶圓之製造方法
本發明係關於一種氣相成長裝置及磊晶晶圓之製造方法。
伴隨著半導體積體電路之微細化，形成於成為半導體積體電路之基礎之半導體基板的圖案被微細化，而對半導體基板所要求之品質變得更加嚴格。對半導體基板所要求之品質之中，尤其對平坦度之要求極其高。而且，關於半導體基板之中用於多種用途之磊晶晶圓，兼顧基板之平坦度與磊晶層之平坦度為課題。而且，該磊晶層之平坦度很大程度上受磊晶層之膜厚分布影響。由此，為了滿足所要求之磊晶層之平坦度，必須使磊晶層之膜厚分布之均勻性更加良好。
目前，於製造直徑300mm之磊晶晶圓之情形時，使用單片式之氣相成長裝置。此種氣相成長裝置大致由供給使磊晶層成長於基板之原料氣體之機構、藉由所供給之原料氣體而於基板成長磊晶層之反應爐、以及將反應爐內之氣體排出之機構所構成。作為供給原料氣體之機構，自原料氣體之上游側起依序具備注入蓋(以下，稱為「蓋」)、擋板、及注入嵌件(以下，稱為「嵌件」)。蓋具有在將原料氣體導入反應爐內時供原料氣體通過之空間。擋板係夾持於蓋與嵌件之間而定位之板狀構件，且具有 將蓋內之原料氣體引導至嵌件之多個貫通孔。藉由該貫通孔而調整朝向嵌件之原料氣體流。嵌件具有將通過擋板之貫通孔之原料氣體引導至反應爐之入口之複數條流路。經由該等各構件而將原料氣體引導至反應爐。被引導原料氣體之反應爐具有：入口，其通往反應爐內且供自上游流動之原料氣體流入；出口，其位於入口之上方且較入口靠反應爐側並且到達反應爐內；通路，其將入口與出口連接；及階部，其位於通路內。自嵌件被引導至反應爐之入口之原料氣體越過到達反應爐內之通路內之階部而被引導至反應爐內。藉由使以此方式被引導之原料氣體於基板上發生反應而於基板上成長磊晶層。原料氣體於反應爐內發生反應而生成之氣體及以未反應而告終之原料氣體係由排出氣體之機構排出至反應爐外。
於使用此種單片式之氣相成長裝置成長使膜厚分布更均勻化之磊晶層之情形時，最重要的是將均勻之原料氣體流引導至反應爐內之基板之表面上。於現狀之單片式氣相成長裝置中，暫時被導入蓋之原料氣體流係藉由擋板成為任意之流動，而流入至嵌件中之複數條(例如，10條)流路。然而，經由擋板而形成之原料氣體流本身因受蓋內之壓力平衡支配而無法獲得與擋板之貫通孔之直徑對應之速度。進而，經由擋板而被細分化之原料氣體流係通過嵌件而被引導至基板上，故而原料氣體流依存於嵌件之流路數。由此，於在基板之面內方向流動之原料氣體形成與嵌件之流路數對應之例如10條速度之不均，被導入基板上之原料氣體之速度分布由發展趨勢決定。又，被導入反應爐之入口之原料氣體藉由越過通往反應爐內之通路內之階部被引導至反應爐內，而成為受到階部之形狀影響之流動。具體而言，位於通路內之階部具有：第1面，其於反應爐側以於鉛垂 方向延伸之軸線為中心呈圓弧狀彎曲且與通路之入口對向；及第2面，其自該第1面之上端延伸至通路之出口。因此，被引導至該通路之原料氣體流於欲越過階部時藉由第1面而靠近通路之寬度方向之外側。由此，於反應爐之外部予以控制之原料氣體之速度分布於導入反應爐內之前會發生變化，從而變得難以精細地控制導入基板上之原料氣體之速度分布。由於此種氣相成長裝置中之構造上之制約及控制原料氣體之速度分布之控制之困難性，故變得難以滿足用於尖端零件之磊晶晶圓所要求之磊晶層之膜厚分布的均勻性。
因此，為了滿足此種膜厚分布之均勻性，而進行了使作為構成反應爐之頂壁之零件的上部圓頂之形狀最佳化之操作。藉由該最佳化而看到了成長於基板上之磊晶層中之膜厚分布之整體性之改善。然而，藉由嵌件而被導入基板之面內方向之原料氣體之速度仍然會形成與嵌件之流路對應之複數條不均。若如此般藉由產生有速度不均之原料氣體例如於繞著沿鉛垂方向延伸之軸線旋轉之基板成長磊晶層，則與原料氣體之速度不均對應地磊晶層之膜厚會呈同心圓狀產生不均。而且，產生有此種不均之磊晶晶圓無法滿足所要求之平坦度，故而必須使供給至基板上之原料氣體之速度之偏差均勻化。
因此，進行了如下操作：藉由對形成於蓋之流路實施改良而使導入基板上之原料氣體之速度均勻化。例如，採用使通往位於蓋之下游側(反應爐側)之多個出口的蓋內之流路如專利文獻1般朝向蓋之上游側呈競賽狀合流而成之流路。藉此，隨著於蓋內原料氣體自上游側朝向下游側而分配原料氣體，從而於自蓋之各出口供給之原料氣體相互間速度分布 之不均得到改善。然而，由於階部位於將反應爐之入口與通過該入口到達反應爐內之出口連接之通路內，故而藉由蓋而得到調整之原料氣體之速度分布被階部擾亂，而無法維持至反應爐內。為了使原料氣體之速度分布維持至反應爐內，需要如取消階部般之反應爐本身之大幅之改造。
又，例如，於專利文獻2中揭示有一種裝置，其係與嵌件內之複數條流路對應地使將原料氣體引導至反應爐內之通路(具有階部之通路)分割，從而抑制原料氣體流被通路之階部擾亂之情況。而且，於專利文獻3中揭示有一種裝置，其係將嵌件內之流路分為64條以上而抑制原料氣體流之不均。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2009-277730號公報
[專利文獻2]日本特開2007-324286號公報
[專利文獻3]日本特開2011-86887號公報
然而，於專利文獻2及3中，自上游側引導之原料氣體之流路未形成為競賽狀。因此，於通過嵌件內之各流路之原料氣體相互間無法使原料氣體之速度充分地均勻化。由此，自嵌件被引導至反應爐之基板上之原料氣體流會與嵌件內之流路數對應地產生不均，從而無法使成長於基板之磊晶層之膜厚之均勻性良好。
本發明之課題在於提供一種可使成長於基板上之磊晶層之膜厚之均勻性良好之氣相成長裝置及磊晶晶圓之製造方法。
[解決課題之技術手段及發明之效果]
本發明之氣相成長裝置，其特徵在於，具備：反應爐，其藉由原料氣體使磊晶層氣相成長於基板；通路，其具有通往反應爐內之入口、及位於入口之上方且較入口靠反應爐側並且到達反應爐內之出口，將入口與出口連接，並將原料氣體導入反應爐內；階部，其位於通路內，且具有與入口對向之第1面及自第1面之上端延伸至出口之第2面；複數條流路，其等自入口延伸至入口之外側，將原料氣體引導至入口，且為32條以上；合流路，其係複數條流路自入口側朝向原料氣體之上游側呈競賽狀合流並於原料氣體之上游側相連；及複數條分割通路，其等係沿著原料氣體流動之方向與複數條流路對應地將通路分割，且分別與複數條流路連接並相通。
根據本發明之氣相成長裝置，由於藉由競賽狀之合流路自上游側朝向下游側使流路分支而成為32條以上之複數條流路，故而可於在各流路流動之原料氣體之相互間有效地使速度均勻化。而且，該均勻化後之原料氣體流被引導至通往反應爐內之通路。此處，該通路被分割為與32條以上之複數條通路之各者連接並相通的分割通路。由此，能以維持於合流路中被均勻化而於複數條流路中流動之原料氣體流之方式將原料氣體引導 至反應爐內。因此，可使成長於基板上之磊晶層之膜厚之均勻性良好。再者，於本說明書中，所謂「競賽狀」，意指例如自完全二分支構造之競賽表(均等之淘汰競賽表)之最上段朝向位於最下段之最下點之各個地點分支而成之線之整體形狀。
於本發明之實施態樣中，分割通路自入口經由階部而朝向出口延伸。
藉此，即便被導入某一分割通路之原料氣體流與分割通路內之階部發生碰撞，亦能夠有效地抑制對被導入其他分割通路之原料氣體流造成影響。
於本發明之實施態樣中，複數條流路合計為64條以上。
藉此，可使成長於基板上之磊晶層之膜厚之均勻性更加良好。
於本發明之實施態樣中，複數條流路係沿著水平面分別並列配置。
具體而言，複數條流路係沿著水平面鄰接而定位。
藉此，可有效地使成長於基板上之磊晶層之膜厚之均勻性良好。
又，於與上述不同之本發明之實施態樣中，具備自反應爐朝向一對流路之間延伸之支柱部。
藉此，即便存在支柱部，亦能夠使成長於基板上之磊晶層之膜厚之均勻性良好。
又，本發明之磊晶晶圓之製造方法，其特徵在於，具備： 朝向藉由原料氣體使磊晶層成長於基板之反應爐內將原料氣體流呈競賽狀分流為32條以上之步驟；維持在分流之步驟中被分流為32條以上之原料氣體之分流而成之數量而將原料氣體引導至反應爐內之步驟；及利用藉由引導之步驟所引導之原料氣體使磊晶層成長於基板之步驟。
於本發明之磊晶晶圓之製造方法中，維持藉由分流之步驟而呈競賽狀分流為32條以上之原料氣體之分流之數量，而將原料氣體引導至反應爐內。由此，可於藉由分流之步驟而分流之原料氣體之相互間有效地使速度均勻化。而且，藉由維持著該均勻化後之原料氣體之分流之數量不變而將原料氣體引導至反應爐內，可於基板上成長膜厚之均勻性較佳之磊晶層。因此，可製造磊晶層之膜厚之均勻性良好之磊晶晶圓。
於本發明之實施態樣中，分流之步驟係將原料氣體流分流為64條以上。
藉此，可製造磊晶層之膜厚之均勻性更加良好之磊晶晶圓。
1‧‧‧氣相成長裝置
2‧‧‧反應爐
3‧‧‧底座環
6‧‧‧上襯墊
7‧‧‧下襯墊
8‧‧‧導入通路(通路)
8a‧‧‧入口
8b‧‧‧出口
8c‧‧‧階部
8c1‧‧‧第1面
8c2‧‧‧第2面
10‧‧‧基座
14‧‧‧注入蓋
14a‧‧‧分支路(合流路)
15‧‧‧注入嵌件
15a‧‧‧流路
16‧‧‧分割部
16a‧‧‧分割壁
16b‧‧‧分割通路
W‧‧‧基板
圖1A係表示本發明之一例之氣相成長裝置之一部分的示意剖面圖。
圖1B係說明圖1A之氣相成長裝置之供朝向基板之氣體通過之構件的俯視性示意圖。
圖2A係表示圖1B之注入嵌件之示意前視圖。
圖2B係圖2A之IIB-IIB示意剖面圖。
圖3A係表示圖1B之配置於導入通路之分割部之與圖1A對應之示意剖面圖。
圖3B係表示圖3A之分割部之俯視性示意圖。
圖3C係圖3B之分割部之示意右側視圖。
圖4係表示實施例2中之氣相成長裝置之一例之與圖1B對應之示意剖面圖。
圖5係表示比較例1中之氣相成長裝置之一例之與圖1B對應之示意剖面圖。
圖6A係表示實施例1中所測定之磊晶晶圓之膜厚分布之曲線圖。
圖6B係表示實施例2中所測定之磊晶晶圓之膜厚分布之曲線圖。
圖6C係表示比較例1中所測定之磊晶晶圓之膜厚分布之曲線圖。
圖7A係表示比較例2中所測定之磊晶晶圓之膜厚分布之曲線圖。
圖7B係表示比較例3中所測定之磊晶晶圓之膜厚分布之曲線圖。
圖7C係表示實施例3中所測定之磊晶晶圓之膜厚分布之曲線圖。
圖7D係表示實施例1中所測定之磊晶晶圓之膜厚分布之曲線圖。
圖7E係表示實施例4中所測定之磊晶晶圓之膜厚分布之曲線圖。
圖1A表示作為本發明之一例之單片式之氣相成長裝置1。藉由氣相成長裝置1於基板W氣相成長磊晶層，從而製造磊晶晶圓。
氣相成長裝置1具備收容基板W之反應爐2。反應爐2形成為容器狀。反應爐2具備：圓筒或圓環狀之底座環3；上圓頂4，其自上 側將底座環3覆蓋而構成反應爐2之頂壁；及下圓頂5，其自下側將底座環3覆蓋而構成反應爐2之底側。
底座環3係成為構成反應爐2之底座之構件。底座環3具備：導入口3a，其將氣體導入底座環3之內側；及排出口3b，其將底座環3之內側之氣體排出至底座環3之外部。導入口3a與排出口3b係形成為以成為底座環3之中心線之例如於鉛垂方向延伸之軸線O為軸之圓弧之曲面狀之開口，可以說是形成為弓形狀之開口。再者，與導入口3a及下述導入通路8之基板W之表面上之氣體之流動方向(圖1A之紙面之左右方向)及軸線O之方向(圖1A之紙面之上下方向)之兩者成直角之方向(圖1A之與紙面成直角之方向)上之寬度為基板W之直徑以上、下述預熱環12之外徑以下。
上襯墊6及下襯墊7位於底座環3之內側。上襯墊6及下襯墊7係用以形成將自導入口3a導入之氣體引導至反應爐2內之導入通路8、以及將反應爐2內之氣體引導至將該氣體排出至反應爐2外之排出口3b之排出通路9的構件。
上襯墊6形成為可嵌入至底座環3之內周之圓環狀。上襯墊6係以嵌入至底座環3之內側之狀態位於上圓頂4側。
下襯墊7形成為可嵌入至底座環3之內側之圓環狀。下襯墊7係以嵌入至底座環3之內側之狀態載置於下圓頂5上。
由上襯墊6及下襯墊7形成之導入通路8具備：入口8a，其通往反應爐2內；出口8b，其位於入口8a之上方且較入口8a靠反應爐2側並且到達反應爐2內；及階部8c，其位於將入口8a與出口8b連接之通 路內。入口8a係以與底座環3之導入口3a對應之方式形成為以軸線O為軸之圓弧之曲面狀之開口。階部8c具備：第1面8c1，其與入口8a對向；及第2面8c2，其自第1面8c1之上端延伸至出口8b。第1面8c1係以軸線O為軸之圓弧之曲面狀，第2面8c2成為水平面。導入通路8相當於本發明之「通路」。再者，由上襯墊6及下襯墊7形成之排出通路9與導入通路8相同，故而省略說明。
於反應爐2之內部具備：基座10，其載置基板W；支承部11，其支承基座10；及預熱環12，其包圍基座10。支承部11可藉由未圖示之驅動手段而繞著軸線O旋轉。
於圖1A之反應爐2之外側之上下配置成為加熱源之燈13，將氣體供給至反應爐2內之機構、以及將反應爐2內之氣體排出之機構位於反應爐2之外側之左右。再者，於圖1A中，供給氣體之機構與排出氣體之機構之一部分省略了圖示。
圖1B係說明供給使磊晶層成長於基板W之各種氣體之機構的示意圖。圖1B係以俯視性示意圖表示供朝向基板W之氣體通過之各構件。所供給之氣體按圖1B之下側之注入蓋14(以下，稱為「蓋14」)、注入嵌件15(以下，稱為「嵌件15」)、分割部16、下襯墊7、預熱環12、基座10之順序通過各構件並到達基板W。再者，於圖1B中，基板W、基座10、預熱環12及下襯墊7係以半圓狀之形狀表示。
蓋14係將通過未圖示之質量流量控制器而供給至基板W之氣體導入之構件。蓋14具有分配所導入之氣體之分支路14a。分支路14a係構成為被分為多組(於圖1B中為3組)之競賽狀之流路14a1。與嵌件15 連接並相通之分支流路B位於競賽狀之各流路14a1中之最下段之最下點。分支流路B於分支路14a整體為32條以上(於圖1B中為64條)。又，雖省略了圖示，但於競賽狀之各流路14a1中之最上段連接與氣體之上游側相連之流路。分支路14a相當於本發明之「合流路」。
圖2A及圖2B表示嵌件15之示意圖。如圖2B所示，嵌件15形成為具有圓弧狀之邊S1及與邊S1對向之對向邊S2的平板狀。嵌件15具備自對向邊S2朝向邊S1呈直線狀貫通之複數條流路15a。如圖1B所示，複數條流路15a僅形成有與分支流路B對應之數量。關於各流路15a，一端與對應之分支流路B連接並相通，另一方面，另一端如圖1A所示般與導入通路8之入口8a連接並相通。各流路15a自導入通路8之入口8a朝向入口8a之外側(反應爐2之外側)沿水平方向延伸。嵌件15係至少一部分插入至導入口3a而安裝於反應爐2。又，如圖1B所示，複數條流路15a係沿著水平面分別並列配置，且複數條流路15a沿著水平面鄰接而定位。
如圖3A所示，分割部16係安裝於導入通路8內且用以將導入通路8分割為複數條通路之構件。如圖3B及圖3C所示，分割部16係與圖1A所示之導入通路8之形狀對應地形成。如圖1B所示，分割部16具備將導入通路8(圖1A)分割之分割壁16a、及由分割壁16a分割而成之分割通路16b。如圖3A所示，分割壁16a自導入通路8之入口8a經由階部8c而朝向出口8b延伸，沿著氣體於導入通路8內流動之方向將導入通路8分割為複數條。具體而言，如圖1B所示，分割壁16a將導入通路8(圖1A)與複數條流路15a對應地分割。藉由分割壁16a而形成之複數條分割通路16b僅形成有與複數條流路15a對應之數量。而且，各分割通路16b與對應 之流路15a連接並相通。
經由以上之蓋14、嵌件15、分割部16之後，經過下襯墊7、預熱環12、基座10而將氣體供給至基板W。例如，於氣相成長時將氣相成長氣體供給至反應爐2內。作為氣相成長氣體，例如具備成為矽單晶膜之原料之原料氣體、將原料氣體稀釋之載氣、及對單晶膜賦予導電型之摻雜劑氣體。
以上，對氣相成長裝置1之主要之各部進行了說明。於藉由氣相成長裝置1於基板W成長磊晶層而製造磊晶晶圓之情形時，首先，使基板W載置於反應爐2之基座10。然後，朝向反應爐2供給藉由省略圖示之質量流量控制器控制了流量之氣相成長氣體。於是，氣相成長氣體被引導至分為3個組之競賽狀之各流路14a1(圖1B)之最上段，自最上段朝向各分支流路B分配。最終，氣相成長氣體被分為64條氣體流(分支流路B)，並被引導至嵌件15中之64條各流路15a(分流之步驟)。然後，通過流路15a之氣相成長氣體到達圖3A所示之導入通路8。到達導入通路8之氣相成長氣體於與流路15a連接並相通之分割通路16b中流動，並維持藉由競賽狀之各流路14a1(參照圖1B)而分為64條之氣相成長氣體流(被分流而成之數量)導入反應爐2內(導入之步驟)。藉由所導入之氣相成長氣體於基板W上氣相成長矽單晶薄膜，從而製造矽磊晶晶圓。
於本發明之實施態樣中，如圖1B所示，供氣相成長氣體自氣相成長氣體之上游側朝向反應爐2(下游側)流動之分支路14a呈競賽狀分支為32條以上之分支流路B，並與嵌件15之複數條流路15a相連。因此，可有效地將於複數條流路15a中流動之氣相成長氣體之相互間之速度均勻 化。而且，該均勻化後之氣相成長氣體流經過與各流路15a連接並相通之分割通路16b，而直接被引導至反應爐2內。因此，能以維持藉由分支路14a而均勻化並於複數條流路15a中流動之氣相成長氣體流之方式將氣相成長氣體引導至反應爐2內。因此，可使成長於基板W上之磊晶層之膜厚之均勻性良好。尤其是，如下述實施例中所示般，若將本發明應用於針對直徑200mm以上之基板W之氣相成長則較佳。
[實施例]
為了確認本發明之效果，進行了以下之實驗。以下，列舉實施例及比較例對本發明具體地進行說明，但其等並不限定本發明。
(實施例)
於實施例1中，使用直徑300mm、結晶面方位(100)之矽單晶基板，藉由氣相成長裝置1而製作磊晶晶圓，並測定所製作之磊晶晶圓之膜厚分布。於測定膜厚分布時，將距所製作之晶圓之端5mm之區域除外而沿著晶圓之直徑方向對33點之測定點之膜厚進行測定。然後，根據所測定之各膜厚算出以下所示之膜厚之均勻性(%)及膜厚之偏差(%)，而獲得磊晶晶圓之膜厚分布。膜厚之均勻性(%)係將如下之值設為表示膜厚之均勻性(%)之值，即，基於測定所得之膜厚之最大膜厚與最小膜厚，以最大膜厚減去最小膜厚所得之值除以將最大膜厚與最小膜厚相加所得之值，對藉由上述除法所得之值乘以100而得。膜厚之偏差(%)係設為如下所示之值。具體而言，自以所測定之1個測定點處之膜厚除以33點之測定點處之膜厚之平均值所得之值減去1，算出對藉由上述減法所得之值乘以100而得之值。然後，將算出之值進而減去100所得之值設為表示膜厚之偏差(%)之值。
於實施例2中，使用圖4所示之氣相成長裝置101，除此以外，與實施例1同樣地製作磊晶晶圓，並測定磊晶晶圓之膜厚分布。其次，對氣相成長裝置101具體地進行說明。對於與氣相成長裝置1相同之構成，標註相同之符號並省略說明。氣相成長裝置101具備用以提高反應爐2之強度之支柱部P，且具備與支柱部P對應之注入蓋114(以下，稱為「蓋114」)、注入嵌件115(以下，稱為「嵌件115」)及分割部116。為了方便說明，自嵌件115開始說明。嵌件115係形成為具有圓弧狀之邊S1及與邊S1對向之對向邊S2的2個平板P1、P2。嵌件115具備自對向邊S2朝向邊S1呈直線狀貫通之複數條流路115a。於各平板P1、P2分別形成32條流路115a。各平板P1、P2係相互隔開間隙而配置，支柱部P係以自反應爐2朝向平板之間隙延伸且夾持於一對流路115a之間之方式定位。蓋114及分割部116具備與流路115a對應之分支路114a、分割壁116a、分割通路116b。於實施例2中，除以上之構成以外，使用與氣相成長裝置1相同之氣相成長裝置101。
於實施例3中，將氣相成長裝置1之分支流路B、流路15a及分割通路16b之數量自64條變為32條，與實施例1同樣地製作磊晶晶圓，並測定磊晶晶圓之膜厚分布。再者，與分支流路B之數量之變更對應地使競賽狀之分支路14a之分支變更。
於實施例4中，將氣相成長裝置1之分支流路B、流路15a及分割通路16b之數量設為96條，除此以外，與實施例3同樣地製作磊晶晶圓，並測定磊晶晶圓之膜厚分布。
(比較例)
於比較例1中，使用圖5所示之習知之氣相成長裝置201，除此以外， 與實施例1同樣地製作磊晶晶圓，並測定磊晶晶圓之膜厚分布。其次，對氣相成長裝置201具體地進行說明。對於與氣相成長裝置1相同之構成，標註相同之符號並省略說明。氣相成長裝置201具備注入蓋214(以下，稱為「蓋214」)、擋板BA、注入嵌件215(以下，稱為「嵌件215」)及間隔板216代替蓋14、嵌件15及分割部16。又，氣相成長裝置201具備支柱部P。蓋214具有在使氣相成長氣體導入反應爐2時供氣相成長氣體通過之未圖示之空間。擋板BA係夾持於蓋214與嵌件215之間而定位之板狀構件，其具有將蓋214內之氣相成長氣體引導至嵌件215之多個貫通孔H。藉由貫通孔H而調整朝向嵌件215之氣相成長氣體流。嵌件215係形成為具有圓弧狀之邊S1及與邊S1對向之對向邊S2的2個平板P11、P12。嵌件215具備自對向邊S2朝向邊S1貫通之複數條流路215a。於各平板P11、P12分別形成5條流路215a。各平板P11、P12係相互隔開間隙而配置。支柱部P係以自反應爐2朝向平板P11、P12之間之間隙延伸且夾持於一對流路215a之間之方式定位。間隔板216係分隔自嵌件215朝向反應爐2之氣體流之板狀構件，配置有4個。於比較例1中，除以上之構成以外，使用與氣相成長裝置1相同之氣相成長裝置201。
於比較例2中，將氣相成長裝置1之分支流路B、流路15a及分割通路16b之數量設為8條，除此以外，與實施例3同樣地製作磊晶晶圓，並測定磊晶晶圓之膜厚分布。
於比較例3中，將氣相成長裝置1之分支流路B、流路15a及分割通路16b之數量設為16條，除此以外，與實施例3同樣地製作磊晶晶圓，並測定磊晶晶圓之膜厚分布。
於如實施例1及2般使向基板W供給之氣相成長氣體呈競賽狀分支為64條而引導至基板W之情形時，如圖6A及圖6B所示，膜厚之均勻性及膜厚之偏差良好。具體而言，膜厚之均勻性(%)於實施例1中為0.29，於實施例2中為0.39。又，膜厚之偏差(%)於實施例1及2之兩者中得以平滑化。與其相對，於如比較例1般使用不使向基板W供給之氣相成長氣體呈競賽狀分支而引導至基板W之習知之氣相成長裝置201之情形時，如圖6C所示，膜厚之均勻性及膜厚之偏差並未變得良好。具體而言，膜厚之均勻性(%)為1.21，膜厚之偏差(%)並未充分地平滑化。
於如比較例2及3般使向基板W供給之氣相成長氣體呈競賽狀分支為8條、16條而引導至基板W之情形時，如圖7A及圖7B所示，膜厚之均勻性及膜厚之偏差並未變得良好。具體而言，膜厚之均勻性(%)於比較例2中為1.26，於比較例3中為1.13。又，膜厚之偏差(%)於比較例2及3之兩者中並未充分地平滑化。與其相對，於如實施例3、1、4般使向基板W供給之氣相成長氣體呈競賽狀分支為32條、64條、96條而引導至基板W之情形時，如圖7C~圖7E所示，膜厚之均勻性及膜厚之偏差變得良好。具體而言，膜厚之均勻性(%)於實施例3中為0.41，於實施例1中為0.29，於實施例4中為0.41。又，膜厚之偏差(%)於實施例3、1、4之任一者中得以充分地平滑化。
因此，於使向基板W供給之氣相成長氣體呈競賽狀分支為32條以上而引導至基板W之情形時，可使磊晶晶圓之膜厚分布良好。尤其是於使氣相成長氣體呈競賽狀分支為64條而引導至基板W且將支柱部P排除之情形(實施例1之情形)時，可最有效地將磊晶層之膜厚分布平滑 化。
以上，對本發明之實施例進行了說明，但本發明並不限定於其具體之記載，亦能夠於技術上不矛盾之範圍內將所例示之構成等適當組合而實施，又，亦能夠將某一要素、處理替換為周知之形態而實施。

Claims (8)

  1. 一種氣相成長裝置，其特徵在於，具備：反應爐，其藉由原料氣體使磊晶層氣相成長於基板；通路，其具有通往上述反應爐內之入口、及位於上述入口之上方且較上述入口靠上述反應爐側並且到達上述反應爐內之出口，將上述入口與上述出口連接，並將上述原料氣體導入上述反應爐內；階部，其位於上述通路內，且具有與上述入口對向之第1面及自上述第1面之上端延伸至上述出口之第2面；複數條流路，其等自上述入口延伸至上述入口之外側，將上述原料氣體引導至上述入口，且為32條以上；合流路，其係上述複數條流路自上述入口側朝向上述原料氣體之上游側呈競賽狀合流並於上述原料氣體之上游側相連；及複數條分割通路，其等係沿著上述原料氣體流動之方向與上述複數條流路對應地將上述通路分割，且分別與上述複數條流路連接並相通。
  2. 如申請專利範圍第1項之氣相成長裝置，其中，上述分割通路自上述入口經由上述階部而朝向上述出口延伸。
  3. 如申請專利範圍第1或2項之氣相成長裝置，其中，上述複數條流路合計為64條以上。
  4. 如申請專利範圍第1項之氣相成長裝置，其中，上述複數條流路係沿著水平面分別並列配置。
  5. 如申請專利範圍第4項之氣相成長裝置，其中，上述複數條流路係沿著上述水平面鄰接而定位。
  6. 如申請專利範圍第4項之氣相成長裝置，其具備自上述反應爐朝向一對上述流路之間延伸之支柱部。
  7. 一種磊晶晶圓之製造方法，其特徵在於，具備：朝向藉由原料氣體使磊晶層成長於基板之反應爐內將上述原料氣體流呈競賽狀分流為32條以上之步驟；維持上述分流之步驟中被分流為32條以上之上述原料氣體之分流而成之數量而將上述原料氣體引導至上述反應爐內之步驟；及利用藉由上述引導之步驟所引導之上述原料氣體使上述磊晶層成長於上述基板之步驟。
  8. 如申請專利範圍第7項之磊晶晶圓之製造方法，其中，上述分流之步驟係將上述原料氣體流分流為64條以上。
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Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000068215A (ja) * 1998-08-18 2000-03-03 Shin Etsu Handotai Co Ltd 気相薄膜成長方法およびこれに用いる気相薄膜成長装置
US6502530B1 (en) * 2000-04-26 2003-01-07 Unaxis Balzers Aktiengesellschaft Design of gas injection for the electrode in a capacitively coupled RF plasma reactor
US6443213B1 (en) * 2000-05-11 2002-09-03 Pcc Airfoils, Inc. System for casting a metal article using a fluidized bed
JP3578398B2 (ja) * 2000-06-22 2004-10-20 古河スカイ株式会社 成膜用ガス分散プレート及びその製造方法
JP2004010989A (ja) * 2002-06-10 2004-01-15 Sony Corp 薄膜形成装置
JP2005183511A (ja) * 2003-12-17 2005-07-07 Shin Etsu Handotai Co Ltd 気相成長装置およびエピタキシャルウェーハの製造方法
US20070221128A1 (en) * 2006-03-23 2007-09-27 Soo Young Choi Method and apparatus for improving uniformity of large-area substrates
JP5069424B2 (ja) 2006-05-31 2012-11-07 Ｓｕｍｃｏ Ｔｅｃｈｘｉｖ株式会社 成膜反応装置及び同方法
JP4978554B2 (ja) 2008-05-12 2012-07-18 信越半導体株式会社 薄膜の気相成長方法および気相成長装置
JP2010263112A (ja) * 2009-05-08 2010-11-18 Sumco Corp エピタキシャル成長装置及びシリコンエピタキシャルウェーハの製造方法
JP5170056B2 (ja) 2009-10-19 2013-03-27 信越半導体株式会社 エピタキシャル成長装置及びエピタキシャル成長方法
JP2011134871A (ja) * 2009-12-24 2011-07-07 Shin Etsu Handotai Co Ltd エピタキシャル成長装置及びエピタキシャル成長装置の製造方法
JP5413305B2 (ja) * 2010-05-25 2014-02-12 信越半導体株式会社 エピタキシャル成長装置
JP5862529B2 (ja) * 2012-09-25 2016-02-16 東京エレクトロン株式会社 基板処理装置及びガス供給装置
KR101819095B1 (ko) * 2013-03-15 2018-01-16 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 Ｅｐｉ 프로세스를 위한 균일성 튜닝 렌즈를 갖는 서셉터 지지 샤프트
US9799548B2 (en) * 2013-03-15 2017-10-24 Applied Materials, Inc. Susceptors for enhanced process uniformity and reduced substrate slippage
KR101487409B1 (ko) * 2013-07-19 2015-01-29 주식회사 엘지실트론 에피텍셜 반응기
KR102127715B1 (ko) * 2013-08-09 2020-06-29 에스케이실트론 주식회사 에피텍셜 반응기
WO2015191268A1 (en) * 2014-06-13 2015-12-17 Applied Materials, Inc. Dual auxiliary dopant inlets on epi chamber
US10760161B2 (en) 2014-09-05 2020-09-01 Applied Materials, Inc. Inject insert for EPI chamber

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