經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（1 ) 【發明之背景】 【發明之領域】 本發明係關於氣相薄膜成長裝置及氣相薄膜成長方法， 尤其關於可應用於被要求高品質之半導體晶片基板之製造 過程且很少產生污染物之氣相薄膜成長装置及可形成少具 晶體缺陷且膜厚均勻之薄膜之氣相薄膜成長方法者。 【先前技術之描述】 圖2為展示習知氣相成長裝置之一例之概略說明圖。 在圖2中，在通常圼圓筒狀之反應爐20内之下部配設有 晶片（例如矽晶片等）基板21載置用之旋轉基板保持體22， 旋轉基板保持體22旋轉用之旋轉軸23，Μ及加熱用之加熱 器24，而在旋轉軸23連接有旋轉驅動用之馬達（未圖示）。 再者，在反應爐20之底部配設有供未反應氣體等之排氣 用之複數排氣口 25,25連接於排氣控制裝置（未圖示）。 另一方面，在反應爐20之頂部配設有供原料氣體、載體 氣體之對爐内供給之用之複數氣體·供給管26 ,26及圓盤狀 整流板27，而在整流板27穿設有氣體流動整頓用之多數孔 27a - 習知之氣相成長裝置係如上述所構成，旋轉基板保持體 22係藉馬達之旋轉驅動按指定轉數旋轉者，而其上載置之 基板21乃在旋轉之下被加熱器24加熱至指定溫度。同時， 原料氣體、載置氣體等之反應（用）氣體？g由複數之氣體供 給管26.26被導入反懕爐20内，Μ使氣體運動量或壓力分 布均匀化，其次，以反應爐内之氣體流速分布可達均勻之 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 4 I n I Π. ! ~ -裝— I -y I I 訂 -線 (請先閲讀背面之注意„事項再填寫本頁) A7 B7 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 五、發明説明 ( 2 ) 1 1 方 式 使 之 通 iJJL jg 整 流 板 27 之 多 數 之 洞 孔 27 a * Μ將反懕氣體 1 1 均 勻 供 給 於 旋 轉 基 板 保 持 體 22上 之 晶 片 基 板 21 使 薄 膜 在 1 1 氣 相 下 成 長 0 請 先 1 1 在 上 述 使 薄 膜 形 成 於 半 導 體 晶 Η 上 之 氣 相 成 長 裝 置 中 > 聞 讀 1 背 1 為 了 防 止 由 薄 膜 形 成 用 之 氣 體 所 引 起 之 粒 子 之 產 生 或 析 出 面 之 1 注 {I 物 對 反 utxr 懕 爐 内 壁 之 附 著 現 象 又 為 了 設 法 使 形 成 薄 膜 時 之 意 事 項 不 良 情 況 所 致 之 晶 體 缺 陷 不 致 產 生 而 得 到 形 成 有 保 持 均 質 再 填 且 厚 度 均 勻 之 薄 膜 之 晶 Η 有 各 種 倡 議 被 提 出 0 寫 本 頁 裝 1 例 如 在 曰 本 專 利 特 開 平 5- 747 1 9號公報之情況 將原科 1 氣 體 之 供 給 流 量 控 制 為 指 定 流 量 以 防 止 反 懕 爐 内 之 溫 度 變 I 化 而 企 求 晶 體 缺 陷 之 防 止 0 1 1 訂 在 B 本 專 利 特 開 平 5- 9 0 1 6 7號公報之情況 Μ薄膜形成 1 時 之 晶 片 基 板 之 面 内 溫 度 分 布 可 達 均 勻 卞 方 式 將 原 料 氣 體 1 1 量 爐 内 壓 力 旋 轉 基 板 保 持 體 之 轉 數 等 按 指 定 程 度 控 制 1 1 以 求 滑 移 之 防 止 0 I 紙 在 曰 本 專 利 特 開 平 6- 216045 號 公 報 之 情 況 在 容 易 產 生 1 析 出 物 之 反 應 爐 内 壁 之 一 部 分 在 平 滑 維 持 內 周 面 之 下 配 設 1 1 遮 蔽 管 Μ 便 在 施 行 薄 膜 肜 成 操 作 後 容 易 洗 滌 反 Pftf 懕 爐 之 同 1 1 時 維 持 氣 體 流 之 層 流 狀 態 >λ 求 均 質 薄 膜 之 形 成 0 1 | 再 者 在 曰 本 專 利 特 開 平 7-50260號公報之情況 將原 1 I 料 氣 賻 載 體 氣 體 導 入 反 應 爐 之 方 法 設 定 為 所 指 定 之 方 法 1 1 | ) 藉 此 使 氣 體 運 動 量 或 氣 體 ΙΜ 力 均 勻 化 Η 便 將 原 料 氣 體 1 1 等 按 均 勻 流 速 供 給 於 基 板 上 Μ 求 薄 膜 厚 度 之 均 勻 化 0 1 1 但 上 述 各 種 倡 議 之 習 知 氣 相 成 長 裝 置 均 尚 未 達 到 可 將 其 1 1 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -5 _ 五、發明説明（3 ) A7 B7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 成長有薄膜之晶Η基板所產生或發生之晶體缺陷，粒子之 附著現象等之不良情況充分予Μ防止之程度，再者，隨著 尤其近年之半導體方面之超高集積化，愈來愈需要晶片基 板之高品質化，因此，形成有薄膜之晶片基板因具有微小 缺陷所致之品質降低亦成為問題之情事變得多。 【發明之概述】 本發明係鑑於上述習知氣相成長装置所引起之氣相成長 薄膜形成時之晶片基板之品質降低，在解決此等間題之目 的下所創案者。 本荼發明人等首先關於習知之氣相成長裝置所發生之現 象進行詳细之研究。 其结果觀察到反應爐壁附著有大量粒子之現象，而發現 ，由於該現象，維護循環被縮短，或使此反應爐壁上之附 著粒子附著於晶片基板而成為晶體缺陷之原因，或Μ附著粒 子直接成為晶片品質降低之原因之事簧。 本案發明人等根據上述研究成果進一步研究反懕爐内之 原料氣體之流動等，Κ便査出大量粒子附著反應爐壁之規 象之原因。 其结果，又査明下述現象發生於反應爐内之事實： 即，（a )如上述從反應燫頂部導入之按均勻流速供給於 晶片基板21上之反應氣體如矽原科氣體等係到達反懕爐20 下部之晶Η基板2 1近旁而被加熱，該下部由於被加熱器2 4 加熱，保持高於反應爐上部之溫度。 其结果如圖2箭頭所示，產生上升氣體流，而發生沿反 請 先 閲 讀 背 ir 之 注 意 衰裝 頁 訂 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 6 A7 B7 五、發明説明（4 應訄壁之反應氣體之飛揚現象，引起氣體渦流之產生。 (b) 再者，由於被加溫之反應氣體之上升，反應爐20内 全域之溫度亦上升，薄膜形成用之原料氣體在氣相下增大 其均勻核之生成，而增加氣相中之粒子之產生。 (c) 再者，若產生上述氣體渦流，則有可能引起旋轉基 板保持體22上之晶片基板21之外周部再收容反應氣體中之 摻雜劑，亦成為所得晶片基板之面內電阻值分布不均匀之 原因。 (d) 此外，向下方流到晶片基板近旁之反應氣體再往反 應爐上方飛揚之現象，其除了產生氣體渦流外，又在旋轉 基板保持體2 2外周側發生所諝”氣流之暴動”即造成氣體之 複雜流動之混亂現象。 當發生此項氣體流之暴動時，預定從排氣口 2 5排出之未 反應氣體卻發生反應而使薄膜成分析出於旋轉基板保持體 22之外周面上，或有粒子附著於與該旋轉基板保持體22外 周面相對之反應爐壁上 請 先 閱 讀 背 面 之 注 意 事 項 再 養 裝 訂 體 氣 或 流 渦 擐 氣 之 況 情 良 不 111 種 各 起 引 之 述 上 者 再 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 體 持 保 板 基 轉 旋 沿 其 高 提 中 法 知 習 在 侥 生 發 之 暴 流 M 予 可 時 。 速體 高氣 極體 之載 上 之 K 量 /S大 11用 約使 為需 速必 流此 體為 氣但 之 ， 向度 方程 23干 軸若 轉制 旋抑 薄不 有等 成短 形縮 之 之 述環 上循 ’ 護 現維 發之 果爐 成懕 究反 研 ， 述低 上降 據質 根品 等 之 人板 明基 發片 案晶 本之 層 流 之 流 體 氣 /IV 之 流 升 上 體 氣 内 爐 應 反 於。 在實 β 原 之 之 亂 況 混 情 之 良上 7 本紙張尺度適用中國國家梯準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） A7 B7 經濟部中央梯準局貝工消費合作社印製 五、發明説明（ 5 ) 1 1 然 後 9 本 荼 發 明 人 等 完 成 如 下 之 本 發 明 即 在 未 供 給 大 1 1 I 量 之 載 體 氣 體 之 下 改 變 反 attx 應 爐 之 上 部 及 下 部 之 直 徑 而 1 1 1 將 反 應 爐 之 上 部 直 徑 ·、 下 部 直 徑 及 旋 轉 基 板 保 持 體 直 徑 之 請 先 閲 讀 背 1 1 比 率 設 成 所 指 定 之 比 率 又 將 旋 轉 基 板 保 持 體 與 反 IttfT 懕 爐 之 1 | | 上 部 下 端 之 高 低 差 設 成 所 指 定 之 程 度 時 可 防 止 如 上 述 習 之 注 1 J 意 1 .I 知 氣 相 成 長 装 置 中 之 對 反 應 爐 壁 或 反 age 懕 爐 下 部 旋 轉 基 板 保 象 ..事 項 再 持 體 外 周 面 之 大 量 粒 子 之 附 著 琨 象 及 薄 膜 成 分 之 析 出 Μ 填 暨 晶 片 外 周 部 之 再 收 容 摻 雜 劑 之 現 象 而 可 防 止 晶 片 基 板 寫 本 頁 k 1 I 品 質 之 降 低 者 0 1 即 本 發 明 為 提 供 一 種 可 防 止 因 矽 原 料 氣 體 之 均 匀 核 之 Ί 生 成 而 產 生 之 粒 子 對 反 懕 爐 周 壁 之 附 著 現 象 暨 薄 膜 成 分 在 I 訂 旋 轉 基 板 保 持 體 外 周 部 及 爐 内 周 壁 上 之 析 出 現 象 之 氣 相 薄 1 I 膜 成 長 裝 置 同 時 提 供 一 種 可 使 少 具 缺 陷 之 高 品 質 均 匀 薄 1 1 1 膜 在 氣 相 下 成 長 於 晶 片 基 板 上 之 方 法 〇 1 1 依 昭 本 發 明 提 供 __. 種 氣 相 薄 膜 成 長 裝 置 其 在 中 空 之 1 反 trpe 懕 爐 之 頂 部 具 有 複 數 之 反 應 氣 體 HXe. 供 給 P 在 底 部 具 有 排 1 氣 P 在 内 部 具 有 晶 片 基 板 載 置 用 之 旋 轉 基 板 保 持 體 Μ 1 I 及 在 内 部 之 上 部 具 備 穿 設 有 複 數 孔 之 整 流 板 反 應 氣 體 1 1 供 給 於 内 部 而 在 旋 轉 基 板 保 持 體 上 之 晶 片 基 板 表 面 進 行 薄 1 1 膜 之 氣 相 成 長 之 氣 相 成 長 装 置 中 有 下 述 特 激 上 述 反 應 爐 1 1 之 中 空 内 部 被 區 分 為 不 同 内 徑 之 上 部 與 下 部 y 上 部 之 内 徑 1 Ι 小 於 下 部 之 内 徑 之 同 時 上 部 下 端 與 下 部 上 端 藉 連 结 部 連 接 I 1 I 而 使 中 空 內 部 連 續 不 斷 9 並 且 上 述 旋 轉 基 板 保 持 體 在 反 應 1 1 爐 下 部 内 與 該 上 部 下 端 保 持 一 指 定 高 低 差 之 下 被 配 設 於 下 1 1 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） A7 B7 經濟部中央標皐局货工消资合作社印¥ 五、發明説明 (6 ) 1 1 方 -½ 位 置 〇 1 1 在 上 述 本 發 明 之 氣 相 薄 膜 成 長 裝 置 中 較 佳 的 是 上 述 1 1 反 懕 爐 上 部 之 側 面 為 與 該 旋 轉 基 板 保 持 體 之 頂 面 垂 直 者 〇 1 1 請 1 I 再 者 9 較 佳 的 是 > 上 述 反 應 爐 中 空 内 部 之 水 平 斷 面 圼 圓 先 閱 1 I 形 f 上 述 上 部 直 徑 (D !) 大 於 上 述 晶 片 基 板 之 直 徑 » 且 上 述 讀 背 1 1 旋 轉 基 板 保 持 體 圼 圓 形 9 該 上 部 直 徑 (D l) 與 該 旋 轉 基 板 保 面 之 注 1 持 體 之 直 徑 (D S ) 之 比 率 (D ! /Ds )為0 .7 1 . 2 另下部直徑 意 -事 1 項 1 (D Z ) 與 上 部 直 徑 (D l) 之 比 率 (D 2/D i )為 1 .2M 上 者 較 佳 而 再 ii / 下 部 直 徑 (D Ζ ) 與 旋 轉 基 板 保 持 體 之 直 徑 (D2) 之 比 率 寫 本 袭 I (D 2/Ds )為1 .2Κ 上 者 較 佳 0 頁 1 此 外 9 較 佳 的 是 $ 上 述 上 部 下 端 與 旋 轉 基 板 保 持 體 之 高 1 | 低 差 (H)為大於該旋轉基板保持體頂面上之氣體流之過渡 Ί 層 厚 度 (T) 過渡層厚度（Τ ) 為 由 3 . 22 (/ ω )1 /2 (其 中 9 1 訂 V 表 示 反 應 爐 内 氣 氛 氣 體 之 動 粘 性 係 數 (10 m 2 /S) ω 表 示 1 旋 轉 之 角 速 度 (r a d / s )) 算 出 之 數 值 上 述 連 结 部 與 上 述 旋 1 I 轉 基 板 保 持 體 頂 面 均 被 設 在 水 平 之 面 内 0 1 1 本 發 明 之 氣 相 成 長 裝 置 乃 構 成 如 上 所 述 者 其 對 於 習 知 1 1 氣 相 薄 膜 成 長 裝 置 之 沿 反 應 爐 壁 所 發 生 之 反 應 氣 體 飛 揚 現 象 所 引 起 之 氣 體 渦 流 之 產 生 由 於 上 部 直 徑 小 於 下 部 直 1 徑 之 方 式 改 變 反 應 爐 之 形 狀 而 消 除 產 生 渦 流 之 空 間 可 抑 1 制 該 ΛΑ m 流 之 產 生 之 同 時 由 於 可 防 止 反 應 爐 上 部 之 氣 相 溫 1 1 度 之 上 升 9 可 抑 制 薄 膜 形 成 用 原 料 (如矽等） 氣 體 之 均 勻 核 1 I 之 生 成 9 而 減 少 氣 相 中 產 生 之 粒 子 0 1 1 因 此 可 防 止 下 述 情 事 ： 粒 子 附 著 於 反 應 爐 壁 Μ 致 縮 短 維 1 | 護 循 環 » 粒 子 附 著 於 晶 片 基 板 而 成 為 晶 體 缺 陷 之 原 因 # t 或 1 1 直 接 成 為 附 著 粒 子 而 降 低 晶 Η 之 品 質 等 0 1 I 再 者 9 由 於 抑 制 氣 體 倘 流 之 產 生 9 旋 轉 基 板 保 持 體 上 所 1 1 載 置 之 晶 Η 基 板 之 正 上 方 之 氣 體 流 在 其 從 晶 片 基 板 中 心 往 1 1 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4規格（210X297公釐） -9 - 經濟部中央標革局貞工消费合作社印來 A7 B7 五、發明説明（7 ) 外周部之與晶片面平行之流動上不受到妨礙而變成均等。 因此*基板外周部不會發生氣相中之摻雜劑之再收容， 而可得1到一種Μ面內電阻值分布均匀及高品質形成有薄層 之晶片基板。 此外，由於反應爐上部之细小化，得Μ較少之載體氣體 量提高旋轉基板保持體之旋轉軸向之氣體流速，而與習知 装置相較，可減少載體氣體量。 再者，由於反應爐上部直徑、反應爐下部直徑、Κ及旋 轉基板保持體直徑之比率被設成所指定之比率，可防止反 應爐内之氣體產生上升流，因而可減少粒子之產生之同時 可防止氣體渦流或氣體流暴動之發生，又可免除爐壁上之 附著粒子落下至旋轉基板保持體上之晶片基板上之情事。 此外，旋轉基板保持體被配設至可與反應爐之上部下端 保持一高低差，大於形成於旋轉基板保持體頂面上之氣體 流過渡層之厚度者，因此，上部上端不會妨礙順滑之氣體 流動，又可防止氣體產生上升流，不會發生氣體渦流或氣 體流暴動而可得到形成有未具晶體缺陷之高品質薄膜之晶 片基板。 又按，在本發明中*過渡層係指經過整流板供給之原料 氣體流在旋轉基板保持體上以具有從中心往外周邊部方向 之向量之狀態流動之氣體層而言，而過渡層厚度係指旋轉 基板保持體上之具有上述向量之氣體流之厚度而言。 【圖式之簡單說明】 圖1展示本發明之氣相薄膜成長裝置一實施例之概略斷 面說明圖。 圖2展示習知之氣相薄膜成畏裝置一洌之概略斷面說明 圖。 本紙張尺度適川中國國家標準（CNS ) Λ4規格（210Χ 297公釐） -------4衣--；------訂 (請先閱讀背面之注意岸項再填寫本頁) _ 1 Π _ 10 A7 B7 經濟部中央標準局員工消费合作杜印製 五、發明説明 (8 ) 1 1 [ 元件 編 號 之說明】 1 1 I 1 反 應 爐 上 部 1 1 1 2 反 應 爐 下 部 請 1 1 閲 I 10 ,20 反 應 燫 背 1 I 1 I 11 ,21 晶 片 基 板 之 1 注 12 ,22 旋 轉 基 板 保持體 事 項 1 13 ,23 旋 轉 軸 再 填 14 ,24 加 熱 器 寫 本 頁 裝 1 15 ,25 排 氣 P 1 16 ,26 氣 體 供 給 管 1 17 ,27 整 流 板 1 訂 17 a , 27 a 孔 1 1 18 ,28 連 结 部 I 1 S 空 間 部 1 1 U 下 部 上 端 1 B 上 部 下 端 1 T ^m. m 渡 層 厚 度 1 1 Η 高 低 差 1 1 D! 反 應 爐 上 部内徑 1 1 Dz 反 應 爐 下 部内徑 1 | D s 旋 轉 基 板 保持體直徑 1 I 【 較佳 具 體 例之细節說明】 1 1 1 K下 根 據 圖式詳细說明本發明之一實施例。 1 1 但本 發 明 並未受到下述實施例之限制。 1 1 本紙張尺度適用中國國家梯準（CNS > A4規格（210X297公釐） -11- A7 B7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 五、發明説明（10) 1 1 再 者 9 在 反 懕 爐 1 0底部配設 有 供 未 反 應 to am 氣體 等 之 排氣用 1 1 I 之 複 數 排 氣 P 15 Λ 15 〇 . 1 1 另 一 方 面 9 在 反 應 爐 上部1之頂部配設有複數之反應氣 請 先 1 I 閱 I 體 供 給 P 16 \ 16 9 甩 Μ 供給反 應 (用）氣體例如單矽烷（S i 讀 背 1 I 1 I h4 )、 二氯單矽烷（S i h2 C1 2)等 之 原 料 氣 體 及氫 氣 (Hz)、氦 之 1 注 氣 (H e ) 氬 氣 (Ar)等 之 載體氣 體 0 惠 事 1 項 •4 1 在 反 應 爐 上 部 1内之上方有- -與頂部保持指定空間域S之 再 填 寫 士 裝 1 被 穿 設 有 複 數 之 孔 17 a之圓盤狀整流板1 7 係Μ供給氣體 本 頁 不 致 形 成 偏 流 路 之 方 式 與反應 爐 上 部 之 内 周面 緊 密 接觸地 1 被 配 備 者 〇 | 本 發 明 之 氣 相 薄 膜 成 長裝置 乃 如 上 所 述 ，在 反 apst 懕 爐上部 1 訂 1之下端B之下方 使 旋 轉基板 保 持 體 12之頂面與該下端B 1 1 保 持 被 指 定 之 高 低 差 Η > 1 1 此 高 低 差 Η通常被設定為大於被供給於旋轉基板保持體 1 1 12上部 之 氣 體 流 之 過 渡 層厚度 (Τ) 該過渡層為如圖1中之 1 沐 m 頭 所 示 通 過 整 流 板 1 7供給 之 原 料 氣 體 等之 氣 體 流在旋 1 轉 基 板 保 持 體 12上 具 有從中 心 往 外 周 邊 部方 向 之 向量之 1 1 氣 ΜΙ» 體 層 0 1 1 若 此 高 低 差 Η小於過渡層厚度T 旋 轉 基 板保 持 體 12上之 1 1 從 晶 片 基 板 1 1之 中 心 往 外周部 之 氣 體 流 則 被反 應 爐 上部1 1 I 之下端B阻礙 ，而發生沿著反懕爐内壁往上方飛揚之現象 1 1 I » 肋 長 氣 體 ，讽 m 流 之 產 生 ，因此 連 結 部18或反懕爐 下 部2之 I 1 内 壁 上 之 析 出 物 虽 變 為 大量。 1 1 再 者 9 較 佳 的 是 » 使 旋轉基 板 保 持 體 12之頂 面 存 在於與 1 1 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -1 3 - A7 B7 經濟部中央樣準局員工消費合作社印裝 五、發明説明 0 L1) 1 1 連 结 部 18 (連接反應爐上部1 和 下 部 2者） 水耳1面 内 0 1 1 上 述 之 旋 轉 基 板 保 持體 12上 之 氣 體 流 之 過 渡 層 厚 度 T在 1 1 習 用 之 _- 般 反 應 爐 之 情況 主 要 依 反 應 爐 內 之 氣 氛 氣 體 之 種 /«—V 請 先 1 1 類 t 反 應 爐 内 壓 力 ， Μ及 旋 轉 基 板 保 持 體 之 轉 數 而 發 生 變 閱 讀 1 背 1 化 9 而 可 由 下 式 (1)算出來。 W 之 1 注 下 式 (1 )係在流體力學上- -般所示者 意 事 1 項 Η [ τ = 3 . 22 (1 / ω ) 1 /2 (1 ) 再 填 裝 1 (式中 1 /表示反應爐内反應氣體之動粘性係數（ ΪΠ 1D 2 / S 馬 本 頁 ) 0 J表示旋轉之角速度（r· a d/ S ) 0 ) 1 在 此 場 合 為 ω 採 取氣 相 薄 膜 成 長 裝 置 之 薄 膜 形 成 操 作 I (生產）中 之 最 小 值 〇 1 1 訂 例 如 在 原 料 氣 體 為 單矽 烷 氣 體 載 體 氣 體 為 氫 氣 t 且 旋 1 轉 基 板 保 持 體 之 轉 數 為 500, -2000r P m ( 5 2， -209 r a d/ S ) 之 場 1 1 合 過 渡 層 厚 度 Τ則成為約5 50 mm 〇 1 1 從 而 較 佳 的 是 Μ可 按 反 懕 爐 小 徑 上 部 1之下端B起 算 1 紙 之 大 於 上 述 Τ值之高低差Η 使 旋 轉 基 板 保 持 體 之 頂 面 定 位 之 1 方 式 配 設 旋 轉 基 板 保 持體 〇 1 1 藉 此 9 晶 片 基 板 上 之從 中 心 往 外 周 之 氣 體 流 動 變 得 很 順 1 1 滑 9 爐 内 壁 並 無 成 膜 (形成薄膜） 原 科 粒 子 之 附 著 現 象 再 1 | 者 9 所 得 到 之 形 成 有 薄膜 之 晶 片 其 晶 相 並 無 缺 陷 而 形 成 1 I 匀 之 薄 膜 0 1 1 再 者 » 在 本 發 明 之 氣相 薄 膜 成 長 裝 置 之 由 具 有 不 同 徑 之 1 1 上 部 與 下 部 所 構 成 之 反應 熥 中 反 應 爐 上 部 1之小徑D I ， 1 1 下 部 2之大徑[ 2 *以及旋轉基板保持體1 2之直徑D s最好能 1 1 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐〉 -14- A7 B7 經濟部中央標準局員工消费合作社印製 五、發明説明 (12 ) 1 1 具 有 下 述 之 比 率 顒 係 0 1 1 例 如 D 1 大 於 晶 片 直 徑 1 1 (1 )D Z/Di 比 為 1 . 2K 上（D2 /D ! S 1 .2 )0 請 先 1 1 因 為 若 D ! 小 於 晶 Η 直 徑 9 從 爐 之 上 部 1内壁面脫落之 閲 讀 1 背 粒 子 則 容 易 附 著 於 載 置 在 旋 轉 基 板 保 持 體 12上 之晶 片 基 板 面 之 1 注- 上 J 其 結 果 以 LPD ( 晶 片 表 面 雷 射 散 亂 體 (包括粒子） )計測 意 事 1 | 之 晶 體 缺 陷 增 加 〇 再- 填， ! 又 因 為 使 通 常 在 氣 相 薄 膜 成 長 步 驟 所 行之 晶Η 基 板 外 本 頁 1 周 部 之 藉 紅 外 線 之 非 接 觸 式 溫 度 測 定 發 生 困難 0 1 I 另 一 方 面 若 D 2 /D i比小於1 .2 則 沿 反 應爐 壁發 生 氣 體 - 1 I 流 之 往 上 方 飛 揚 之 現 象 而 產 生 氣 體 渦 流 (因此）由 反 應 爐 1 1 訂 上 部 直 徑 之 细 小 化 來 防 止 氣 體 飛 揚 現 象 而 抑制 氣體 渦 流 產 1 生 之 效 果 被 減 低 0 1 1 (2) D 比在0 .7 1 . 2之範圍內（0 . 7 ^ D i/Ds £ 1 . 2) 0 若 1 | D 1 /D s小於0 .7 上 部 1之壁面則過度接近被載置於旋轉基 1 - 板 保 持 體 12上 之 晶 片 基 板 9 從 爐 内 壁 面 脫 落之 粒子 則 容 易 1 附 著 於 晶 片 基 板 上 0 1 1 因 此 9 與 上 述 D ! 小 於 晶 片 基 板 直 徑 之 場 合一 漾， 增 加 其 1 1 LPD被測定之晶體缺陷 ，Π f5降低形成有薄膜之晶片基板 1 I 之 品 質 0 1 I 另 ___. 方 面 t 若 D /D s比大於1 . 2 ；, 則 與 D 2 / D i比小於1 .2之 1 1 場 合 一 樣 9 會 沿 著 反 應 爐 内 壁 發 生 氣 體 流 之往 上方 飛 揚 之 1 1 規 象 t 而 產 生 氣 體 渦 流 等 之 不 良 情 事 ( ，因此設定如上） 0 1 1 (3)D2/Ds ;比 為 1 2以上 [D, /Ds ： & 1 .2 ) 0 1 1 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -15- A7 B7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 五、發明説明 (13) 1 1 因 為 D 2 /D s比若小f 》1 .2 ， 則 無 法 抑 制 其 旋 轉 基 板 保 持 體 1 1 12外 側 之 氣 體 流 之 暴 動 9 因 此 使 粒 子 附 著 於 與 旋 轉 基 板 保 1 1 持 體 12外 側 相 對 之 反 應 爐 内 壁 上 9 或 引 起 未 反 應 氣 體 在 旋 S 請 先 1 1 轉 基 板 保 持 體 12之 下 方 發 生 反 懕 使 形 成 薄 膜 之 成 分 析 出 閲 讀 1 背 於 反 ata 懕 爐 下 部 2之P ]壁上。 曲 之 1 注. | 如 上 所 述 9 本 發 明 之 氣 相 成 長 装 置 除 了 使 其 反 ate 懕 爐 成 為 意 事 1 項 I 一 種 被 區 分 為 上 下 部 之 Μ 不 同 徑 連 續 之 中 空 筒 體 之 同 時 再- ά ^ ! 將 反 irtxt 11 爐 之 上 部 直 徑 下 郜 直 徑 及 旋 轉 基 板 保 持 體 直 徑 之 % 本 頁 裝 1 比 率 設 成 所 指 定 之 比 率 並 且 將 旋 轉 基 板 保 持 體 與 反 應 爐 之 1 | 上 部 下 端 之 高 低 差 設 成 所 指 定 之 程 度 之 外 得 Μ 與 前 述 之 - 1 I 習 知 氣 相 薄 膜 成 長 装 置 之 同 徑 式 中 空 筒 體 所 構 成 之 反 應 爐 1 1 訂 約 略 相 同 之 方 式 設 計 製 造 之 〇 1 再 者 使 用 本 發 明 之 氣 相 薄 膜 成 長 装 置 所 行 之 氣 相 成 長 1 1 方 法 亦 可 同 樣 施 行 之 〇 1 1 在 如 上 述 構 成 之 本 發 明 之 氣 相 薄 膜 成 長 装 置 中 藉 連 接 1 於 排 氣 α 15 15之 排 氣 控 制 裝 置 使 反 應 爐 10 内 排 氣 而 將 1 爐 内 壓 力 藉 例 如 原 料 氣 體 載 體 氣 體 等 之 反 應 氣 體 予 Μ 調 1 1 整 為 20 50托 (t 0 Γ Γ ) 0 1 1 另 一 方 面 9 開 動 馬 達 Μ 旋 轉 驅 動 其 旋 轉 軸 13 藉 此 使 旋 1 | 轉 基 板 保 持 體 12 旋 轉 ， 其 上 之 晶 Η 基 板 1 1 同 時 被 旋 轉 9 與 1 I 此 同 時 藉 加 熱 器 14將 旋 轉 基 板 保 持 體 12上 之 晶 Η 基 板 1 1 加 1 1 熱 至 例 如 約 900 〜1 200 °C之溫度 〇 1 1 又 同 時 將 由 原 料 氣 體 與 載 體 氣 體 所 組 成 之 反 應 氣 體 從 複 1 1 數 之 反 n«a 應 氣 體 供 給 P ' 16在 控 制 指 定 流 量 之 下 供 給 於 反 1 1 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -16 - Μ Β7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 五、發明説明 (14 ) 1 1 應 爐 10 内 0 1 1 從 複 數 之 反 應 氣 體 供 給 □ 16 16供 給 於空間 域 S之氣體 1 1 流 其 運 動 童 或 壓 力 分 布 被 均 勻 化 9 然 後 通過整 流 板 17 之 孔 —s 請 1 | 閲 1 17 a， 藉此使反應爐内之氣體流速分布均勻化以將氣體供 讀 1 氣 成長於 基 板 上 1 I 給 於 基 板 上 f 而 使 薄 膜 可 在 相 下 均 勻 〇 之 1 注- C 實 施 例 3 意 事 1 項 1 在 實 施 例 1〜7及 比 較 例 1〜4中 使 用 如 下述之 氣 相 成 長 裝 填 1 ά. 1 置 與 上 述 圖 1所示反應爐- -樣構成中空圓筒 反應爐上 本 頁 部 内 徑 D , 下 部 内 徑 D 2 以 及 旋 轉 基 板 保 持體直 徑 D s 各 具 有 1 1 如 表 1〜3所 示 之 直 徑 » 且 >1 上 部 下 端 B與旋轉基板保持體 • 1 I 12之 頂 面 可 具 有 表 1〜3所 示 之 高 低 差 Η之方式配設者c 1 訂 對 此 各 別 按 昭 八、、 表 1 Λ -3所 示 之 流 量 供 給 S i Η 4 氣 體 (為原料 1 1 氣 體 )Η 2氣體（ 為 載 體 氣 體 ) Μ及由Η 2氣體含有二硼烷（Β 2 1 1 Hb )0 .1 Ρ Ρ _疼雜劑而成之氣體 1 1 反 應 溫 度 反 應 壓 力 Μ 及 旋 轉 基 板 保持體 之 轉 數 亦 一 1 ''求 併 示 於 表 1〜3 中 ΰ 1 | 在 表 1 一 - 3所 示 之 氣 相 成 長 條 件 下 在 矽 晶片上 施 行 摻 雜 有 1 1 b2 Ηε 之 矽 薄 膜 之 氣 相 成 長 0 1 1 在 形 成 氣 相 成 長 薄 膜 後 ， Μ 百 視 觀 察 其所用 之 氣 相 薄 膜 1 1 成 長 裝 置 在 連 结 部 及 反 應 爐 下 部 内 周 壁 上附著 有 粒 子 之 情 1 I 形 而 Μ 附 著 量 之 ”多， 或 ”少" 示 於 表 1〜3中0 1 1 | 再 者 f 關 於 所 得 到 之 形 成 有 薄 m 之 晶 片基板 面 之 晶 相 性 1 1 狀 $ 使 用 "TEh K0L， 公 司 所 製 之 MSURFSCAN6200' Μ 計 測 0 · 135 1 1 U mK上之LPD(晶Η表面雷射敗亂體} 之 數目， 而 將 其 结 果 1 1 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） -17- 五、發明説明（15 ) 以每一晶片之個數示於表1中。 又利用一紅外干涉膜厚計來測定所形成薄膜之膜厚，Μ 求出其最大厚度（及最小厚度（，另為薄膜厚度之 均句性算出{(Pmax-Pinin)/(Fmax+Fmin)}X 100以示於表1〜3中。 此外，利用C-V法測定所得到之形成有薄膜之晶片基板 之電阻值，Μ求出其最大值（‘χ)及最小值（％in )，另為收 容接雜劑後之電姐值之均勻性算出’{ (Rmax-Rmin) MRmax+Rnin)) x 100M示於表1〜3中。 再者，比較例5,6中使用一種與前述圖2所示之反應爐20 一樣，即如同習知氣相薄膜成長裝置之反應爐並無上、下 部之區分之上下同徑之未具連结部者，構成之反應爐，在 如表3所示之氣相成畏反懕條件下在矽晶片表面上形成摻 雜有B2HS之矽薄膜。 其後，關於其裝置内之親察及所得到之形成有薄膜之晶 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央樣準局貝工消费合作社印製 片基板，施行相同方式之測定而將结果示於表3中。 表1 實施^ η 1 2 3 4 5 氣 相 成 長 ¥k 件 溫度 _(°〇 1000 1000 1000 1000 1000 屡力 （托） 40 40 40 40 40 Sill«氣馥流量(升/分鐘） 0. 3 0. 3 0. 3 0. 3 0. 3 H2流量 （升/分鐘） 30 30 30 30 30 含有也知之知氟技流量(升/分鐘） 0. 01 0. 01 0. 01 0. 01 0. 01 旋轉tt之轉敫 (rom) 2000 2000 2000 2000 2000 装 置 條· 件 Di/Dr 比 1. 0 0.7 1. 2 L0 1· 0 D,/D,比 1.25 1. 79 1.20 1.2 2.0 D，/D，比 1.25 1.25 1.44 1.2 2. 0 H (mm) 50 50 50 50 50 結 果 «厚均句性 1.10 1. 42 3. 89 1.49 1. 03 電阻值均句性 5. 00 6. 33 5. 83 6. 00 4. 86 LPDOO. 135um) (個） 125 362 198 487 119 連结部之拉子析出量 少 少 少 少 少 下部之粒子析出f 少 少 少 少 少 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS M4規格（210X297公釐） -18 - 五、發明説明（ιβ) 表2 A7 B7 實施例 > 較例 6 7 1 2 3 氟 相 成 長 婊 件 溫度 （。〇 1000 1000 1000 1000 1000 壓力 （托） 40 40 40 40 40 311氣《流音(升/分鐘） 0. 3 0. 3 0. 3 0. 3 0. 3 此涑量 （升/分鐘） 30 30 30 30 30 舍有B，H«之[1,氟《流量(升/分鐘） 0. 01 0. 01 0. 01 0. 01 0. 01 旋轉體之韓敫 irnm) 2000 2000 2000 2000 2000 裝 置 徐 件 Dl/Dq 比 1. 0 1. 0 0.5 1.5 1. 0 〇2瓜比 3.0 4.0 2.5 0.83 1.25 〇，/Ι)ς 比 3. 0 4. 0 1. 25 1.25 1.25 H (mm) 50 50 50 50 5 結 果 旗厚均句性 0.97 0.93 10. 77 5.50 24. 98 電阻值均句性 4. 73 4.51 21. 00 24.17 41.16 LPD (>〇. 135ωη) (個） 107 99 90148 1679 220589 埠結部之粒子析出量 少 少 少 多 多 下部之粒子析出量· 少 少 少 多 少 表 經濟部中央橾準局貝工消費合作社印製 比較例 4 5 6 氣 相 成 長 條 件 溫度 i°C) 1000 1000 1000 壓力 （托） 40 40 30 SilL氩醴流寺(升/分鐘） 0.3 0. 3 2. 0 H,流Ί· (升/分鐘） 30 30 200 舍有BofL之流Ί·(升/分鐘 0. 01 0. 01 0. 07 旋轉體之韓数 （rmn) 2000 2000 2000 裝 置 條 件 Di/Dc 比 1. 0 一 一 D，/Di比 1. 1 一 一 D*? / Dc 比 1.1 - - H (ram) 50 — 一 結 果 膜库均句性 11-00 8.71 0. 98 電阻後均句性 33.83 31. 15 8. 33 ΐΡΰΟΟ. Πίιιιη) (锢） 37695 33707 1087 連結部之拉子折ώf 多 一 一 下部之拉子折出f 多— 多 多 本紙張尺度適用中圏國家橾準（CMS ) Α4規格U10X297公釐〉 19 經濟部中央標準局員工消费合作社印製 A7 B7 五、發明説明（17 ) 由上述實施例及比較例可清楚得知，將反應爐區分為不 囘徑之上、下部而將反應爐之上部直徑、下部直徑及旋轉 基板保持體直徑之比率設成所指定之比率並且將旋轉基板 保持體與反應爐之上部下端之高低差設成所指定之程度時 ，所得之形成有薄膜之晶片基板之表面晶相LPD個數則變 為48 7M下，此與同一條件下使用習知氣相成長装置之比 較例5相較，減低為該比較例5之約1.44ΪΚΜ下。 再者•所形成之薄膜厚度之均勻性為4K下，可見其形 成極均勻之薄膜。亦得知，其電阻值之均勻性為6.3M下 ，藉此電阻值之均勻性與其晶相之無缺陷性可共同防止摻 雜劑之再收容而形成均質薄膜。 另一方面，如比較例6藉習知裝置使載體氣體K大量之 流量流通之場合，雖然其膜厚較均勻，L P D亦少，而晶相 亦較良好，但由於旋轉基板保持體之外周側發生氣體流之 暴動，其電阻值之均勻性很差。 因此，其反應燫下部之析出物多，而可預測反應爐之維 護循環將被縮短。 再者，即使與實施例1〜7 —樣使用被不同徑之上、下部 區分之反應燫之場合，若將上部直徑與旋轉基板保持體直 徑之比率設定為0 . 5 ·如比較例1所示，其结果則除了可防 止摻雜劑之再收容之外，均顯然低於實施例1〜7。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -20- 1' I I LI L· .^1 I ! I I I I ---丁 ------ ------- . Λ U3 、va· -- y (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) A7 B7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 五、發明説明（is) 1 1 為 此 可 推 測 的 是 1 其 反 應 爐 上 部 之 壁 面 過度 接近 被載置 1 1 於 旋 轉 基 板 保 持 體 上 之 晶 片 基 板 因 而 從 爐内 壁面 脫落之 1 1 粒 子 容 易 附 著 於 晶 片 基 板 所 致 0 /«-S 請 先 1 1 另 如 比較例2所示 若將上部直徑與旋轉基板保持體直 閲 1 背 1 徑 之 ’比 率 設 定 為 1 . 5並將下部直徑與上部直徑之比率設定 面 之 1 注 為 0 . 83 則 沿 反 out 懕 爐 壁 發 生 氣 體 流 之 注 上 方飛 揚之 現象而 -事 1 'μ 1 產 生 氣 體 渦 流 9 致 使 上 部 直 徑 之 细 小 化 之 效果 (防止氣體 再 4 ! 飛 揚 現 象 而 抑 制 m 體 渦 流 產 生 之 效 果 )被減低 因此所得 寫 本 頁 % 1 到 之 晶 片 基 板 之 品 質 低 於 實 施 例 1〜7 〇 | 再 者 在將反應爐之上部下端Β與旋轉基板保持體頂面 I 之 高 低 差 縮 短 為 5 m m之比較例3之情況 t 反 應爐 之上 部下端 1 訂 妨 礙 氣 體 之 順 滑 流 動 9 致 使 氣 體 上 升 而 產 生氣 體渦 流或發 1 生 氣 體 暴 動 因此LPD個數顯著增加 而顯著損及晶相之 1 1 無 缺 陷 性 薄 膜 厚 度. 之 均 勻 性 以 及 電 阻 值之 均勻 性。 1 | 此 外 在 反 應 爐 之 下 部 直 徑 與 上 部 直 徑 之比 率被 設定為 1 線 1 . 1且下部直徑與旋轉基板保持體直徑之比率被設定為1 . 1 1 之 比 較 例 4之情況 >無法抑制其旋轉基板保持體外側之氣 1 1 體 流 之 暴 動 因 此 使 粒 子 附 著 於 與 旋 轉 基 板保 持體 1 2外側 1 1 相 對 之 反 應 爐 内 壁 上 而 未 反 應 氣 體 在 旋 轉基 板保 持體之 1 | 下 方 發 生 反 nttf 腮 使 形 成 薄 膜 之 成 分 析 出 於 反應 爐下 部之内 1 I 壁 上 0 1 1 又 按 * 為 上 述 實 施 例 及 比 較 例 中 之 過 渡 層厚 度T 依照 1 1 上 述 式 (1 )將 ω = 209r a c / S 及 V =6608- 8811mm2 /s専入後 1 1 算 出 之 數 值 為 1 0 30 m m 0 1 1 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -21- 40054S A7 B7五、發明説明（19) 來空， 均 而質 長反 象之適 部部者 之 片品 成 持現陷，極 下内間 體 晶高 膜維 之缺到 徑空空 氣 於 K 薄定 上體得 大中升 料 著造 相安壁晶可 與使上 原 附製 氣下内具而 部M之 制 或可 之之爐未， 上端體。抑。環此 置流於 Μ 板 徑上氣象，子循因 裝偏著到基 小部應現升粒護， 長或附得片 藉下反 之上之.維少 成流 子可晶 係與除揚度生短減 膜亂粒，之 置端消飛溫產縮被 薄生生加膜 裝下而方 '之 中致子 相發發增薄 長部爐上體相 W 粒。氣不未之有 成上應往 Μ 氣爐之板之時亦子成 。 膜 合反體 ί 少應因 基明同，粒形片 薄接成氣制減反原片發之動著厚晶 相而構應抑而於之晶本子流附膜之 氣部式反可，著陷之照粒體上 勻用 之下方止亦成附缺膜依生氣片均化 明、之防此生，體薄，產之晶及積 發上嫌可.因之 而晶有後不内 止質集 本分連此又核從為成最在爐防品高 區間因 匀 成形 可應 而高於 I ^ * . …訂·~ ~~ H '線 (請先閲讀背面之注意；Wh項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家揉準（CNS ) Α4規格（210X 297公釐） 22