TW434696B - Vapor deposition apparatus and method for forming thin film - Google Patents

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經濟部中央標準局眉工消費合作社印聚 4346 96 at B7___五、發明説明（1) [發明之背景] (1) 發明之領域 本發明係鼷於氣相薄膜成長裝置及氣相薄膜成長方法， 詳言之，傜w於應用於被要求高品質之半導髏晶片基板之 製程，其氣相中之粒子等污染物之產生鼉及破壁上之析出 物量均少，而形成膜厚均勻之薄膜，可得到一種無«阻值 之變動並保持均質且少具晶體缺陷之半導體晶片基板之氣 相薄膜成長裝置及氣相薄_成長方法者。 (2) 先前技術之描述 鼷14為展示習知氣相薄膜成長裝置之一例之»略說明鼷 ◊在圖14中，在通常圼圓筒狀之反應爐80内之下部配設有 晶片（例如矽晶片等）基板81載置用之旋轉基板座82，旋轉 基板座82旋轉用之旋轉袖83，以及加热用之加热器84，而 在旋轉軸83逋接有旋縳驅動用之馬達（未匾示）°再者，在 反應爐80之底部配設有供未反應氣體等之排氣用之複数排 氣口 85,85連接於排氣控制裝置（未圖示）。另一方面，在 反應爐80之II部配設有供原料氣饉、載饉氣體之對爐内供 給之用之複數氣髖供給管86,86及固盤狀整流板87，而在 整滾板87穿設有氣骽流動整頓用之多數洞孔87a。習知之 氣相成長裝置係如上逑所構成，旋轉基板座82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81乃在旋 轉之下被加热器84加热至指定溫度。同時，原料氣體、載 置氣體等之反應（用）氣fig藕由複數之氣髖供給管86,86被 導入反應爐80内，以使氣艚運動霣或壓力分布均句化，其 1紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） ~" I I------i--=— -------V 訂「·一：--^--味 (誚先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央榡隼局貝工消費合作社印製 4 3 4 6 9 6 A7 ____B7五、發明説明（2) 次，以反應《内之氣體流速分布可達均勻之方式使之通過 整流板87之多數之洞孔87a，K將反愿氣體均勻供給於旋 轉基板座82上之晶片基板81上，使薄膜在氣相下成長。 在上述之使薄膜形成於半導體晶片上之氣相成長裝置中 ，為了防止薄膜肜成用氣體所引起之粒子之產生或析出物 對反應爐内壁之附著以及生成薄膜時之不良倩況所致之晶 體缺陷而得到形成有保持均質且厚度均勻之薄膜之晶Η * 有各種倡議被提出。例如在日本專利特開平5-74719號公 報之情況，將原料氣體之供給滾量控制為指定流量Κ防止 反懕《内之潙度變化，而企求晶艚缺陷之防止。在日本專 利特開平5-901 67號公報之情況* Μ薄嫫形成時之晶片基 板之面内溫度分布可達均勻狀之方式將原料氣體S *爐内 壓力，旋If基板座之轉数等按指定程度控制Μ求滑脫之防 止。在日本專利特開平6-2 16045號公報之情況•在容易產 生析出物之反應爐内壁之一部分在平滑維持内周面之下配 設遮蔽管，Μ便在施行薄膜形成搡作後容易洗觫反應爐之 同時，维持氣體流之層流狀態以求均質薄臢之形成。再者 ，在8本專利特開平7-5 0 26 0虢公報之情況，將原料氣通 、載體氣體導入反應《之方法設定為所指定之方法，藉此 使氣體運動量或氣體壓力均匀化，Κ便將原料氣《等按均 匀流速供給於基板上Κ求薄腠厚度之均勻化。 但上述各種倡議之晋知氣相成長裝置均尚未達到可將其 成長有薄_之晶片基板發生晶髓缺陷，粒子之附著等之不 良情事充分予Κ防止之程度。再者*隨著尤其近年之半導 ------------ ------,—V 訂-一一------- ^ . - (讀先聞讀背面之注意事項再填寫本頁} 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4规格（210X297公釐} 經濟部中央樣隼局貝工消費合作社印掣 4346 ^ b Α, Α7 ______ Β7_ '_五、發明説明（3) «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Η基板具有截小缺陷所致之品質降 低亦成為問題之情事變得多。 [發明之《述] 本發明係鑑於上述習知氣相薄膜成長裝置所引起之氣相 成長薄膜形成時之晶片基板之品質降低，在解決此等問題 之目的下所創案者。本累發明人等苜先闞於習知之氣相薄 膜成長裝置所發生之琨象進行詳细之研究。其结果観察到 反應爐壁附著有大量粒子之現象，因此綰短維護循環，或 此反懕《壁上之附著粒子附著於晶片基板而成為晶通缺陷 之原因*或κ附著粒子直接成為晶片品質降低之原因之皋 實被確定》 本案發明人等根據上述見知進一步研究反懕爐内之原科 氣«流動等，Μ便査出大量粒子附著反應爐壁之現象之原 因。其結果·下逑琨象發生於反應爐内之事實亦被確證： 即* Φ在如上述之習知反磨爐中，從反應爐頂部導入之 按均匀流速供給於晶片基板81上之反應氣體如矽原料氣體 等乃到達被加熱器84加熱之比上部為高溫之反應逋80下部 之晶片基板81近旁而被加熱。其结果如圖14箭頭所示，產 生上升氣流·而發生沿反應《壁之反懕氣通之飛揚之現象 ，引起氣通溫滾之產生。©再者，由於被加溫之反磨氣艟 之上升，反應«80内全域之溫度亦上升，坩加其氣相中形 成薄膜之原料氣骽之均勻核之生成，而增加氣相中之粒子 之產生。®再者*若產生上述氣體渦流，則有可能引起旋 本!^張犬JL適用中國國家標率（CNS ) A4规格（210X297公嫠) ~ (讀先閲讀背面之注意事項再填寫本頁} 4 3 4 6 9 6 a? _ B7______ 五、發明说明（4) 轉基板座82上之晶Η基板81之外周部再收容反應氣«中之 接雜爾，亦成為所得晶片基板之面内電阻值分布不均勻之 原因。@此外，向下方流到晶Η基板近旁之反應氣艚再往 反磨爐上方飛揚之琨象，除了產生氣體渦流外，又在旋轉 基板座82外周惻發生所謂”氣流之暴動”即造成氣體之複雜 流動之亂動。當發生此項氣艚流之暴動時|預定從氣氣口 85排出之未反應氣體卻發生反應而使薄縝成分析出於旋轉 基板座82之外周面上，或有粒子附著於與該旋轉基板座82 外周面相對之反懕爐壁上。 上述之引起各種不良情況之氣«碑流或氣®流暴動係在 習知反應熗中提高旋轉基板保持發之袖向氣體潦速為妁1b /sK上之極高速時可被抑制若干程度者，但為此必箱使用 大最之載體氣體，在工業上缺乏實用性。 經濟部中央標半局員工消费合作社印策 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 再者，本案發明人等為了抑制上述氣賭渦流之產生，當 試反應爐上部之直徑小於下部直徑之設計* K鏞小高溫之 反應氣體之上升空間來防止氣體渦流之產生。然而在此埸 合•雖然可防止反應爐上部等附著有粒子等之現象，卻發 現例如豳13 (展示其後述比較例所用之箱小反應爐上部直 徑之氣相成長裝置之概略說明圈）中之箭頭所示，在位於 旋轉基板座外側之反應《擴徑部分發生氣體揭淀或氣賭流 之暴動之事實。亦確證下述事實：在擴徑部分發生此種氣 體渦流或氣體流之暴動時，同樣在反應爐下部周壁發生粒 子之附著，或未反應氣邇之反愿所致之薄_成分之析出等 ，僅匾於發生間題之反應埴部域之變更而已，同樣發生維 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210XM7公疫) ~~~: A7 B7 經濟部中央標準局負工消费合作社印装 五、發明説明（ 5) ! 1 I 護 循 環 之 m 短 等 之 不 良 情 形 〇 1 1 ! 於 是 本 案 發 明 人 等 m 於 可 抑 制 反 應 爐 内 氣 體 上 升 说 所 ! 1 引 起 之 氣 體 渦 流 之 產 生 或 氣 JSB 體 流 之 紊 亂 而 免 除 如 上 逑 之 請 先 閱 1 1 I 粒 子 之 大 量 產 生 大 量 粒 子 對 爐 壁 之 附 著 薄 膜 成 分 之 析 讀 背 1 1 出 晶 片 外 周 部 再 收 容 摻 雜 劑 等 之 不 良 结 果 之 發 生 之 氣 相 TE? < 1 | % 1 薄 膜 成 長 裝 置 之 構 造 加 Μ 各 種 研 究 結 果 發 規 如 下 詳 事 項 1 I 逑 — 種 K 可 造 成 爐 内 之 中 央 部 與 外 周 部 之 氣 體 流 速 互 相 再 填 % 1 不 同 之 方 式 將 特 定 構 造 之 整 流 板 按 特 定 配 置 態 樣 配 設 於 反 本 頁 1 應 爐 内 部 之 上 部 而 構 成 之 氣 相 成 長 裝 置 或 — 種 在 爐 內 上 1 1 部 直 徑 m 小 且 下 部 直 徑 加 大 之 反 懕 爐 中 在 不 同 直 徑 之 上 部 1 1 與 下 部 之 連 结 部 設 置 整 流 氣 體 流 出 孔 Μ 供 給 整 流 用 氣 體 從 1 J 該 流 出 孔 流 出 並 且 將 爐 之 上 部 内 徑 Λ 下 部 内 徑 及 旋 轉 基 板 座 直· 徑 之 比 率 設 成 所 指 定 之 比 率 俾 可 能 包 含 擴 徑 部 分 之 煊 内 氣 流 之 畜 亂 予 K 整 流 而 構 成 之 氣 相 成 長 裝 置 均 可 解 決 上 1 述 問 題 之 事 實 由 是 完 成 本 發 明 0 1 從 而 本 發 明 之 的 為 提 供 一 種 可 防 止 加 上 述 之 粒 子 之 大 線 1 量 產 生 大 量 粒 子 對 爐 壁 之 附 著 Μ 及 薄 膜 成 分 之 析 出 ， 1 | 藉 以 減 少 晶 片 基 板 之 晶 體 缺 陷 而 防 止 摻 雜 劑 在 晶 片 外 周 部 ! •1 之 再 收 容 而 可 得 到 以 少 具 晶 體 缺 陷 及 保 持 高 品 質 積 層 有 膜 1 厚 均 之 薄 膜 之 晶 片 基 板 之 氣 相 薄 膜 成 長 裝 置 〇 I I 再 者 本 發 明 之 另 一 巨 的 為 提 供 一 種 使 用 本 發 明 之 氣 相 I | 薄 膜 成 長 裝 置 以 使 少 具 晶 體 缺 陷 之 高 品 質 均 匀 薄 膜 在 氣 相 1 下 成 長 於 晶 片 棊 板 上 之 方 法 ύ 1 依 眧 本 發 明 9 為 其 第 一 m 樣 提 供 * 種 在 中 空 之 反 應 埴 之 1 1 頂 部 具 有 複 数 之 反 應 氣體 供 給 D 在 底 郜 具 有 排 氣 Ρ 在 1 1 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) M規格（210X297公犛） _ 〇 蛭濟部中央標车局貝工消费合作社印家 4346 96 at B7_五、發明説明（G) 内部具有晶片基板載置用之旋轉基板保持體，以及在內部 之上部具有與頂板部形成一空間域之穿設有複數氣體孔之 整流板，Μ反應氣通供給於内都而在旋轉基板保持體上之 晶片基板表面上進行薄瞋之氣相成長之氣相薄_成長裝置 中，Μ可在爐内之中央部與外周部得到互相不同之氣體流 速之方式形成該裝置為特激之氣相薄膜成長裝置。 在上述本發明之第一態樣之氣相薄_成長裝置中•較佳 的是，上述整潦板緊密接«於爐内周壁上，而Μ上述氣體 孔在外都域之開口率大於上述氣»孔在其他領域之開口率 之方式造成爐内之中央部與外周部之氣體流速互相不同， 該外部域為從正投影於該整流板上之上述旋轉基板保持體 之投影肜狀之外周緣往徑向外方之領域。或者，較佳的是 ，在上述籃流板外周掾與«内周壁之間有間隙，而該整潦 板外周緣位.於外部域内，俾可造成爐内之中央部與外周部 之氣髏流速互相不同*該外部域為從正投影於該整流板上 之上述旋轉基板保持龌之投影形狀之外周緣往徑向外方之 領域。在此等場合，較佳的是，上述外部域與上述反應爐 内周壁相隔一指定之間隔寬度，而上述間隔寬度（X)與上 述整流板栢當半徑UD)和上述投影形狀之相當半徑（4>之 差值（Y = Rt>-Rp)之比率（X/Y)為 0.02 〜0.1者，K0.05 〜0.5 較佳。又較佳的是，上述反應爐之水平斷面呈圚形，而上 述整流板與上述旋轉基板保持體以同心狀被E設。即較佳 的是*加大上述開口率之外部域，該域內有與爐内周保持 間隙之整流板外周緣之位置外，其與雔内壁之間隔寬度最 IK τ— I ^^^1 -r- -I I-- 1 1--1 ' I- n -- tn - li _*' ' 一-aJ1^1 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標率（CNS ) A4規格< 210X：297公釐） 9 434696 A7 _ B7___ 五、發明说明（7) 好能等於整滾板之半徑與旋轉基板保持醴之半徑之差值’ 或該差值之〇 . 〇2倍Μ上。 經濟部中央樣準局貝工消费合作社印家 再者，在上逑本發明之第一態樣之氣相薄_成長裝置中 ，較佳的是，藉配置於外部域之分隔構件將空間域之内部 區分為至少二區之同時，在各區各別配設有2涸以上之反 應氣髑供給口，俾可造成《内之中央部興外周部之氣體流 速互相不同，該外部域為從正投影於該整流板上之上述旋 轉基板保持體之投影形狀之外周緣往徑向外方之領域°在 此等埸合，較佳的是，上述外部域與上述反應**内周壁相 隔一指定之間隔寬度，而上述間隔霣度（X)與上述整流板 相當半徑Up)和上述投影彤狀之相當半徑（Rp)之差值（Y=R1> -Rp)之比宰（X/Y)為0.02〜1.0者，M0.05〜0.5較佳。又 較佳的是，上述反應®之水平斷面呈画形，而上述整潦板 與上述旋轉基板保持體K同心狀被配設。即較佳的是*被 K設有分限板（構件）之外部域與爐内壁之間隔寬度最好能 等於整潦板之半徑與旋轉基板保持體之半徑之差值•或該 差值之0.02倍K上。再者*較佳的是，在上述每匾藉由上 述反應氣髏供給口連络有各別之反應氣鱧供給系統，俾可 造成爐内之中央部與外周部之氣體流速互相不同° 此外*在上逑之本發明之氣相薄膜成長裝置中|可將反 應«之中空内部匾分為相當内徑不同之上、下部*使上 部之相當內徑小於下部之相當内徑，且Μ上部下端與下部 上端互相缠接以使中空内部可連纘之方式形成之。 再者，依照本發明，提供一種使用上述第一態揉之氣相 10 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁> 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS > Α4規格（210Χ297公嫠） 434696 A7 B7 經濟部中央標率局負工消費合作社印製 ————— 五、發明说明（ 丨） 1 1 薄 m 成 長 裝 置 Μ 使 反 應 氣 體 流 動 通 通 上 述 整 流 板 被 整流· 1 ! 1 並 且 使 潦 通 整 流 後 之 反 應 氣 體 之 流 速 在 上 述 外 部 域 成為高 ^— 1 1 於 其 他 領 域 之 流 速 而 Μ 此 供 給 於 上 述 旋 轉 基 板 保 捋 體上之 锖 先 閱 1 1 晶 片 基 板 表 面 上 為 特 戡 之 氣 相 薄 膜 成 長 方 法 0 在 此 氣相薄 讀 背 I I m 成 長 方 法 中 較 佳 的 是 上 述 外 部 域 之 氣 體 流 速 (h)與上 1 I | 逑 其 他 領 域 之 氣 體 流 速 (h ) 之 流 速 比 (V^/V2 )為在5 〜30之 事 項 1 | 再 1 1 範 圍 内 Μ 10 20之 範 圍 内 較 佳 0 填 寫 1 此 外 本 發 明 提 供 一 種 對 中 空 之 反 應 爐 内 從 上 方 供給反 頁 1 I 應 氣 體 以 經 過 整 流 後 使 反 應 氣 體 往 下 方 滾 至 被 支 持 旋轉之 1 ! 1 晶 片 基 板 上 而 在 晶 Η 基 板 表 面 上 進 行 薄 膜 之 氣 相 成 長之方 1 1 法 中 在 上 述 整 流 後 以 反 磨 爐 內 壁 周 通 域 之 氣 鰱 流速（ 訂 V-X )可成為高於晶片基板上方域之氣骽流速（h )之流速之 I Ί 方 式 供 給 反 應 氣 體 為 特 戡 之 氣 相 成 長 方 法 〇 在 此 氣 相成長 I I 方 法 中 較 佳 的 是 反 應 内 壁 周 邊 域 之 氣 髏 流 速 (V、>與 1 1 1 | 晶 片 基 板 上 方 域 之 氣 體 流 速 (V ϊ) 之 流 速 比 (h /Vi )為在5〜 1 嗖 30之 範 圃 内 10 20之 範 画 内 較 佳 0 1 ! 本 發 明 之 第 —· 態 樣 之 氣 相 成 長 裝 置 及 使 用 該 裝 置 之氣相 1 成 長 方 法 乃 構 成 如 上 所 逑 者 由 於 將 原 科 氣 體 及 載 體氣體 1 等 之 反 應 (用） 氣 體 從 複 數 之 氣 體 供 給 P 供 姶 於 空 藺 域以使 \ 1 1 氣 艚 捶 動 虽 或 壓 力 分 布 均 勻 化 又 由 於 以 整 流 板 之 氣雔孔 1 I 之 穿 設 開 口 率 在 整 滾 板 面 內 之 指 定 之 外 周 域 可 變 得 大於其 ! 他 領 域 (主要為中心域） 之 方 式 穿 設 配 置 氣 體 孔 可 提高整 1 滾 板 下 方 之 反 應 攻 内 壁 周 邊 之 反 應 氣 體 流 速 〇 藉 此 使反應 1 1 I 氣 體 流 到 達 旋 轉 基 板 保 持 馥 上 之 晶 Μ 基 板 表 面 附 近 *以具 1 1 本紙張尺度適用中國國家樣牟（CNS ) A4規格< 230X297公釐） 4346 96 鯉濟部中央榡率局貝Η消費合作社印製 A7 B7__五、發明説明（9) 有注徑向之方向性之狀態流動通過，其後，未反應氣艚由 於有《内壁周邊之高这氣體流*與上逑之習知方法不同， 不會形成沿爐壁之上升流*而從旋轉基板保持體之外周偏I 注反應逋底部之排氣口顒滑流通。從而，可抑制炫内氣體 之溫度上升而減少均匀核之生成*減底粒子之產生，而可 防止粒子對爐壁之附著*薄膜成分之析出，附著粒子之落 下附著等所引起之晶Η基板之晶體缺陷之形成。再者•由 於維持固滑之氣®流動，可防止晶片外周部再收容接雜劑 ，晶片面内電姐值亦被均勻化•而可得到以高品質形成有 薄膜之晶Η基板。此等設計與習知反應爐之設計*其配設 之整流板在全域以均等開口率穿設形成氣髖孔而Κ整流板 下方之反應*内可成為均勻淀速之方式調整者，根本不同 ，乃由本發明首先倡議者。 再者，依照本發明 > 為其第二態樣提供一種在中空之反 應爐之頂部具有複數之反應氣體供給口 •在底部具有排氣 口，在内部具有晶片基板載置用之旋轉基板保持髖，以及 在内部之上部具備穿設有複數氣體孔之整流板，以反思氣 體供給於内部而在旋轉基板保持體上之晶片基板表面上進 行薄膜之氣相成長之氣相薄鎮成長装置中，將上述反應爐 之中空內部區分為相當内柽不同之上、下部，使上述之相 當內徑小於下部之相當内徑，並且使上部下端與下部上端 互相藉連结部連接Μ使中空内部達讀之同時，在該連结部 設有整滾氣®滾出孔，將上述旋轉基板保持驩以可在反應 爐下部内具有從該上部下端起算之指定高，低差之方式配設 ^紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ：297公釐) ' (諳先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 4346^6 B7 經濟部t央梂率局員工消费合作杜印聚 五、發明説明（丨0) 1 1 於 該 上 都 下 媾 之 下 方 之 位置 為特激之 氣相 薄 膜成長 装 置0 I 1 在 上 述 本 發 明 之 第 二 態 揉之 之氣相薄 膜成 畏 裝置中 較佳 1 1 的 是 在 上 述 連 结 部 上 又E 設有由氣 密包 豳 上迷整 m 氣齷 讀 先 聞 1 | 流 出 孔 而 成 之 空 間 部 9 該空 間部具有 整流 氣 餿供給 口 。又 讀 背 ιδ 1 較 佳 的 是 上 述 上 部 之 側面 為與該旋 轉基 板 保持體 頂 面垂 之 注 意 1 ! 直 者 上 逑 空 間 部 與 上 部形 成雙重環 狀， 且 上述空 間 部之 事 項 再 填 寫 ! 1 外 側 面 藉 由 逋 m 部 連 m 於上 述之下部 上端 〇 再者， 較 佳的 i 本 是 » 上 述 反 應 炫 中 空 內 部之 水平斷面 呈圓 形 ，上迷 上 都直 頁 >—✓ 1 I 徑 (D l) 大 於 上 述 晶 片 基 板之 直徑，且 上述 旋 轉基板 保 持艚 1 I 呈 圔 形 » 該 上 郤 直 徑 (D d與 該旋轉基 板保 持 鱧之直 徑 (DS) 1 1 之 比 率 (D i/Ds )為0 .7 1. 2 另上部直徑（D* )與下部直徑（ 訂 D 2)之比率（D ζ /0 I ) 為 1 . 2M上者較佳 而下部直徑（D2 )與 } 1 旋 轉 基 板 保 持 通 之 直 徑 (Ds ) 之比率（D Z/Ds )為1 · 2以 上 者較 ί 1 佳 0 此 外 較 佳 的 是 • 上述 上部下端 與旋 轉 基板保 持 體之 L 1 ! 高 低 差 (H)為大於該旋轉基板保持88頂面上之氣蠖流之過 1 % 渡 層 厚 度 (T) :過渡層厚度（T)為由3. 22( v / ω ) w 2 (其 1 1 中 V 表 示 反 應 爐 内 氣 氛氣 體之動粘 性係 數 (2 /S) * ω 1 表 示 旋 轉 之 角連ll(r a d / s ))算 出之數值 ;上 逑 連結部 之 一部 1 分 與 上 述 旋 轉 基 板 保 捋 體頂 面被設於 同一 水 平面内 〇 ! ί 再 者 依 照 本 發 明 * 提供 一種在上 述之 第 二態樣 之 氣相 1 1 1 成 長 裝 置 中 > Μ 上 述 旋 轉基 板保持體 上部 之 氣超流 之 過渡 1 曆 厚 度 (T)可麥得小於上述上部之下端與上逑旋轉基板保 1 • 1 持 體 頂 面 之 高 低 差 值 (H)之方式從上述複數之反應氣艚供 1 1 給 Ρ 供 給 由 薄 m 形 成 用 原料 氣體與載 體氣 體 所組成 之 反應 1 1 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格< 2l〇X29?公釐） 經濟部中央標隼扃員工消費合作社印聚 4 34 6 9 6 ΑΊ Β7 五、發明说明（p) 氣體K使通過整潦板之孔而流通於上述晶片基板上方之同 時*將整流用氣體Μ通邊上述連结部之整流氣體滾出孔之 方式予Κ導入為特激之氣相薄膜形成方法。再者，在本發 明之上述氣相薄膜成長方法中，較佳的是，以上逑過渡層 厚度（Τ)即3.22U/<y)1/2 (其中’ υ表示反應爐内氣氛 氣體之動粘性愫數（am2 /S)，ω表示旋轉之角速度（rad/S ))可變得小於上逑高低差（Η)之方式控制該旋轉基板保持 髖之旋轉；上述載體氣體之流速（Gc)與從上逑連結部之整 潦氣龌流出孔導入之整流用氣鱧之滾速（Gd之比率（Gc/G! )之 0‘ 05〜2。 本發明之第二態樣之氣相成長裝置乃構成如上所述者* 其對於習知氣相薄膜形成裝置之沿反應爐壁所發生之反應 氣醱飛揚現象所引起之氣體渦流之產生*由於將上部直徑 小於下部直徑之反《爐形狀改變K消除產生渦流之空間， ，坷抑制該渦流之產生之同時，由於可防止反懕爐上部之 氣相溫度之上升，可抑制薄膜形成用原料（如矽等）氣體之 均勻核之生成*而減少氣相中產生之粒子。因此可防止下 述情事：粒子附著於反應爐壁Μ致縮短維護循環；粒子附 著於晶片而成為晶體缺陷之原因；直接成為附著粒子降低 晶片之品霣等。再者*由於抑制氣體渦流之產生，氣趙流 位於旋轉基板保持«上所載置之晶Η之正上方者其從晶片 中心往外周部之與晶片平行之流動並不受到妨礙I而變成 均等。因此*基板外周部不會發生氣相中之摻雜鳙之再收 容*而可得到以面内電姐值分布均勻及高品質形成有薄縝 本紙張尺度適用中國國家摞準< CNS ) A4戏及（2)0X297公着） 14 I .1 1 · -1-- 1 - Λ — I --1 1 I I -I n— I .*-· ,》eJ-I- -1 --· *1 i n^i (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 4346 96 A7 經濟部中央輮準局負工消费合作社印笨 B7五、發明説明U2) 之晶片基板。此外*由於反應爐上部细小化*得Μ較少之 載體氣饈量提高旋轉基板保持體軸向之氣體流速，而與習 知裝置相較，可減少載體氣體里。 再者•由於在反應爐之連结部（連结小徑上部之下端與 大徑下部之上端者）配備整流氣體滾出孔俾整流用氣體如 氫氣等可按指定流速流出之設計，旋轉基板保持體上方所 產生之從中心注外周之氣體流被整流，可抑制因前述反應 逋上部直徑小於下部直徑之構成所引起之旋轉基板保持體 外周側擴徑之下部内之所諝氣體流之暴動。藉此可防止粒 子附著於擴徑之連结部內壁或反懕爐下部，或薄膜成分之 析出。再者*由於反懕燧上部直徑、反懕爐下部直徑、以 及旋轉基板保持體直徑之比率被設成所指定之比率，可防 止反應爐內之氣體之上升流而減少粒子之產生之同時可防 止氣體潙流或氣體流驀動之發生*又可免除爐壁上之附著 粒子落下至旋轉保持體上之晶片基板上之情事。 此外，由於旋轉基板保持體在反應爐上部下端（即連结 部上端）之下方具有高低差之下被配設於反應«下部内， 尤其由於設成比形成於旋轉基板保持體頂面上之氣體潦過 渡層之厚度為大之高低差，上部上端不會妨礙顚滑之氣體 流動，又可防止氣體之上升流，不會發生氣髖渦潦或氣體 流暴動而Μ未具晶體缺陷之高品質得到肜成有薄膜之晶Μ 基板。再者，本發明之上述氣相薄膜成長方法使用上述第 二態樣之裝置之同時，控制反應氣體之専入流速，來自連 结部之整流用氣體之滾出流速Μ及旋轉基板保持通之旋轉 速度等|Μ使旋轉基板保持體頂面與反懕爐上部下端之高 本紙張又度適用中國固家搮率（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） I~15 (諳先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) -β 4346 96 A7 B7 五、發明説明U 3) 低差大於旋轉基板保持體上所形成之氣體流之過渡層厚度 ，因此同樣可使未具晶體缺陷之高品質薄膜在氣相下成長 於晶片基板上。 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κ具有從中心注外周邊部方向 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逑向量之氣體流之厚度而言。 [圖式<^說明] 匾^發明第一態樣之氣相薄膜成長装置之反應爐 一實施略斷面說明圖。 圖2展示明第一態樣之裝置之反應爐所用之整流板 一例之平面說明圖。 圔3展示整流板另一例之平面說明圖。 圈4展示本發明第一態.樣之裝置之其他一實施例之概略 斷面說明鬮。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 斷 略 概 之 例 施 實! 另 之 置 裝 之 様 01 第 明 發 本 示 展 5 圖 圖 明 說 面 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 匾 本 示 概 之 例 施 實 同 不1 另 之 置 裝 之 樣 態1 第 明 斷圖概 略 之 圖 明 例 施 實 一 置 裝 長 成 膜 薄 相 氣 之 alv 樣 態 二 第 明 發 本 示 圖 明 說 面 斷 断 略 概 之 例 施 實1 他 b: C 其 之 置 裝 之 漾 態 二 第 明 發 0 本 8 明 圖說 面 圖 意 示 面 平 之 部 結 逋 之 中 置 裝 之 8 圖 為 9 圖 16 V紙張尺度適用中國國家梯準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） 434696 經濟部中央標率局員工消費合作社印策 A7 B7__五、發明説明（】4) 圖ίο展示本發明第二態樣之裝置之另一實施例中之連结 部領域之斷面示意画。 圖11為本發明第二態樣之裝置之另一實施例中之連结部 破斷一部分之斜視示意圖。 圖12為本發明第二態樣之裝置之另一不同茛施例中之連 結部之平面示意圖。 圖13為本發明之比較例所用之氣相薄膜成長裝置之概略 斷面說明圖。 圖14展示習知之氣相薄_成長裝置一例之概略斷面說明 圖° [較佳具體例之细節說明] 首先根據圈式詳细說明本發明第一態樣之氣栢成長装置 之茛施例。 但本發明並未受到下述實_例之限制。又按，在下述實 施例中，為了方便起見•針對反應爐之水平斷面形狀為圓 形之圓筒狀中空之反應«加以說明，但水平斷面形狀並未 特別受到限制，其為角狀等之形狀亦可。再者，閻於旋轉 基板保持體亦同。一般而言 > 圓筒狀中空反應《及圓形旋 轉基板保持體均適於使用。 圈1為本發明第一態樣之氣相薄膜成長裝置一實施例之 概略斷面說明圖（A)暨該裝置内之如（A)所示之指定位置B, C,及D上之各垂直方向之氣賭流速分布圖（B).(C),及（D)。 又按，（A)中之附有筋頭之線分乃與前述之圈14同樣K示 意式表示装置内之氣體流之氣體滾線画。圖2為配備於圖 本紙張尺度適用中國國家標率（CNS > A4C格（2IOX 297公釐） ~ m I 1 - nn 一 f nn (讀先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標隼局員工消費合作社印製 4346 96

五、發明説明（1 R 1中之整流板之平面示意_。在囫1(A)及圖2中·反懕爐11 係以與前述之習知氣相薄膜成畏裝置約略相同之方式所構 成，在爐內之下部以可藉旋轉_13自由旋轉支持之方式配 設有晶片基板W載置用之旋轉體12’在其下方配設有加热 器14，用Μ加热該旋轉體12及其上載置之晶片基板《°在 旋轉袖13連接有旋轉驅動用之馬達（未圖示）°再者’在反 應《11底部配設有供未反應氣鰻等之排氣用之複數排氣口 15、15。另一方面，在反應饈11之頂部配設有複數之氣體 供給口 16' 16，用K供給由原料無鱧例如單矽烷（SiHd、 二氯單矽烷（SiHzCU)等與載骑篆®例如氫氣（Hz)、氩氣（Ar )、氦氣（He)等所组成之反應氣髓。在反應》內部之上部 具有一與頂板部保持指定空間域S之被穿設有複数之小徑 氣暖孔17a及複數之大徑氣體孔17b之圓盤狀整滾板17，其 Μ被供給之反應氣體不致僱滾之方式與反應爐11之内周面 緊密接》地被配備者。 在本發明中，被配備於上述反懕埔之上部之整流板乃容 許從氣鑲供給口 16、16潦人之反應氣靄從多數穿設之氣髓 孔17a及17b流人反應爐內。在此場合’與習知之整流板之 均匀開口率不同的是，以整流板17之指定外部域（X域}之 開口率大於其他領域[主要中心領域（M下簡稱為中心域或 Η域）]之開口率之方式遽當穿設氣體孔。在此場合，外部 域開口率（〇>)與中心域開口率（Οζ)之比率Μ可使通過各領 域氣骽孔被整流後之反應氣埋之滾逮達到如後所述之比率 (、/4>者較佳。通常以0〇(/0：^比可成為1〇〜2600之方式各 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） -18 - (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) Τ -54 -1 經濟部中央椋準局員工消费合作杜印家 434696 Α7 Β7 五、發明说明（1 β) 別穿設各域之氣《孔。再者*氣體孔之形狀或穿設配置並 未特別受到限制*而可依照反應《之形狀或反愿條件遘當 遴揮之。例如Η1及2所示*有一種由穿設大小不同之_ 口 直徑之氣通孔使開口率變化之方式。在圖1及匾2中，在整 流板17之中心域均等配置有小徑氣體孔17a，而在外都域 逋當配置有大徑氣體孔17b。在圈2所示之大徑氣®孔17b 之開口部乃圼以長固狀往周向延伸之形狀•但孔之形狀為 画孔或角孔之形狀亦可。再者*如圈3所示，以同一形狀 且同一開口直徑之氣髓孔17c在外部域之單位面租之穿設 數目大於中心域之單位面稹之穿設數目之方式提高外部域 之開口率亦可。此外，穿設於本發明之整淀板中心域之氣 體孔17a無論任一埸合皆係Μ可使通過中心域之氣體孔17a 之反應氣體被整流而按均勻滾速注下方流至旋轉基板保持 體12上之晶Η基板V表面上之方式約略均等被配置者。 在本發明之此一態樣之裝置之整流板中，上述提高開口 率之外部域乃如圖2所示，係指配設於反應《下方之旋轉 基板保持體12以正投影描繪之投影形狀之外周緣Ρ起往徑 向外方之位置之領域而言。即，由圓盤狀旋轉基板保持體 12之正投影描繪之投影形狀之半徑Rp僑等於旋轉基板保持 體12之半徑（Rs)者。本發明之外部域興中心域之境界被設 定為等於或小於整流板半徑％與投影形狀Rp之差值Υ( = %-Rp)。即，外部域與中心域之境界具有自整流板外周部（即 從整流板所緊密接觸之爐内壁）起算之間隔距離（寬度）)（* 且在位於從中心起之距離Z之位置之場合· χ^Υ。從而， 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4规格（210X297公釐） _ 1 0 _ -----------------J-1-----—(1.—, (銪先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 4346 96 A7 B7 經濟部中央標率局員工消費合作社印顰 五、發明説明（1 * 7) 1 I 若 X: Y 則Z P 乃與投影肜狀之外周緣P—致•另若X<Y 1 1 1 1 則 Z>Rp 乃 位 於 比 外周 緣P更靠近徑向外方之位置。再 1 I 者 • 較 隹 的 是 • 設 法 使外 部域之間隔寬度X與上述差值Y之 請 先 Μ 1 1 I 比 率 (分布） 在 0 . 02 •^Γ 1.0( 0.02έ X/Y3 1.0)之範圍内，Μ 讀 背 1 1 0. 05 0. 5之範圍内較佳< >此X/ Ϊ比若小於0.02，則會發生 之 注 备 1 1 氣 體 淀 沿 著 反 應 爐 壁 向上 方飛揚之現象*而無法抑制氣體 $ 項 i 1 再 1 渦 流 之 產 生 0 另 — 方 面· 若設定Χ/Υ比超過1.0之進入上述 填 寫 ί 投 影 形 狀 之 外 周 緣 内 之髙 開口率時，則在旋轉基板保持體 本 頁 1 I 為 止 之 反 應 爐 内 不 能 得到 具有合逋且均勻之流速分布之反 1 1 I 懕 氣 體 流 而 無 法 製 造以 未具晶體缺陷之高品質形成有薄 1 1 m 之 晶 片 基 板 〇 1 - 訂 在 本 發 明 之 第 一 態 樣之 氣相成長裝置中，配設於反應爐 1 1 内 上 部 之 整 流 板 係 如 上所 述Μ可造成外部域（X域）之開口 I 率 大 於 中 心 域 (Z域 )之開口率之方式穿設形成有氣«孔且 1 I 中 心 域 之 氣 鱧 孔 係 通縵 之反應氣體可按均勻之流速流下 1 之 方 式 均 勻 配 置 者 〇 從而 ，自反應爐頂部之複數氣體供給 1 ί 口 16 \ 16導 入 空 間 域 S之反愿氣艚乃通過整滾板17之各氣 1 鼉 孔 被 整 潦 之 同 時 在X域及Z域按互相不同之流速滾往下 1 I 方 〇 再 者 * 使 高 開 Ρ 率X域與低開口率Z域之境界如上所述 1 I 約 略 與 旋 轉 基 板 保 持 驩之 正投影之投影形狀之外周緣Ρ— 1 1 致 或 位 於 從 該 外 周 緣P往爐内壁方向之位置。因此，反 1 應 氣 體 通 過 位 於 比 投 影形 吠之外周緣Ρ靠近中心側之約略 1 在 旋 轉 基 板 保 持 體 之 上方 之被均勻配罝之氣通孔17a者乃 1 | 如 上 所 述 按 指 定 之 均 勻流 速（流董）流下K供給於旋轉基板 1 本紙張尺度適用中國囤家標隼（CMS > A4規格（2丨0X297公釐） 4 3 4 6 9 g A7 B7__ 五、發明説明（18) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 保持通12上之晶片基板V表面上。另一方面，反應氣«通 過位於比投影形狀之外周緣P靠近外側之X域之氣體孔17b 者由於開口率大而變成比通遇Z域之氣體孔17a之氣體量為 多之氣暖量，以較高之流速流注下方。 經濟部中央標率局貝工消费合作社印家 使用如上述構成之本發明之第一態樣之氣相成長裝置， 將晶片基板W載置於旋轉基板保持體12上，其後藉連接於 排氣口 15、15之排氣控制裝置使反應爐11内排氣，供給原 科氣«(例如單矽烷氣體等），而將爐内壓力調整為20〜50 托（torr)。另一方面•開動馬達Μ使旋轉袖13旋轉匾動而 旋轉該旋轉基板保持饉12*其上之晶片基板V同時被旋轉 。與此同時*藉加热器14使旋轉基板保持體12上之晶片基 板W被加熱升溫至例如約900〜1200C之溫度。又同時將由 原科氣體與載艟氣體所组作之反懕氣通從氣體供給孔16、 16在控制指定流量之下供姶於反懕箱11内之空間域S。從 複數之氣髏供給口 16、16供給於空間域S之氣體流其埋動 董或壓力分布被均匀化*然後通過依照指定區域之開口率 以複數穿設於蹩流板1?之氣®孔17a及17b，藉此被整流而 流注下方。再者•通過整流板後之反應氣體之流速變為依 照氣體供給量及開口率之指定流速。再者，如上所述，比 旋轉基板保持體之投影形吠外周緣P附近更靠近中心側之Z 域由於均等穿設有同一直徑之氣體孔17a，反應氣想以約 略均勻之氣體流速向下方流至晶片基板上•使均質薄_可 在氣相下均勻成長於晶Η基板上。 通過本發明此一態樣之反應域整流板之反應氣®乃如上 21 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4说格（210Χ297公董） 4346 96 A7 B7 經濟部中央標率局貝工消費合作社印束 五、發明説明 ( 19) 1 所 逑 以 旋 轉 基 板 保 持 體 之 投 影 形 狀 之 外周緣 Ρ附近為境 1 1 1 界 形 成 開 P 率 大 小 有 差 異 之 外 部 域 (X域）與中心域（Z域） 1 1 互 相 在 流 速 上 不 同 « 使 反 m 爐 内 之 氣 體 流速分 布產 生梯度 先 1 1 〇 例 如 f 其 反 應 氣 體 流 如 圓 1 之（A) 之 氣 體流線 圖暨 (B), (C 閲 讀 背 1 1 ) Μ 及（D) 之 流 速 分 布 所 示 反 應 氣 體 在高開 口率 之反應 面 之 注 1 1 爐 内 壁 周 邊 之 X域内者流最較多而以高滾速約略垂直溁下 意 事 項 i I 去 〇 藉 此 種 形 成 於 反 應 爐 内 壁 周 邊 之 高 滾速氣 體滾 來抑制 再 寫 1 t 如 在 刖 述 習 知 反 應 埔 所 觀 察 到 之 沿 著 反 懕炫壁 之氣 體流上 本 頁 ί I 升 之 飛 揚 現 象 亦 防 止 氣 體 港 流 之 產 生 。又由 於並 無升溫 1 1 氣 η 之 上 升 亦 可 防 止 反 應 爐 内 氣 相 溫 度之升 高。 因此抑 1 1 制 反 應 氣 體 中 之 原 料 氣 體 所 引 起 之 薄 膜 成分之 均勻 核之生 Ί- 訂 成 減 少 班 内 氣 相 中 所 產 生 之 粒 子 0 從 而可防 止習 知方法 \ 所 發 生 之 下 述 不 良 情 事 氣 相 中 所 產 生 之粒子 附著 於反應 1 ί I 爐 壁 上 而 引 起 雎 護 循 環 之 嫌 短 * 或 附 著 於晶Η 上而 產生晶 1 钃 缺 陷 • 或 以 附 著 粒 子 直 接 造 成 晶 片 品 質之降 低等 〇 1 % 另 一 方 面 * 反 應 氣 钃 流 通 過 整 滾 板 中 心側之 Ζ域者係通 1 1 m 具 有 比 X域為低之開口率且約略均等配置之氣體孔17a， 1 在 其 中 央 部 Μ 比 X域為低速之均勻流速約略垂直流注下方 1 I « Η 供 給 於 晶 片 基 板 上 » 其 與 習 知 方 法 一樣可 形成 均勻之 1 I 薄 膜 Ο 如 匾 1之（Α)所 示 z域之最外周部由於毗鄰X域而受 1 1 到 X域之大量滾出之反應氣體之影響 •其氣髏流線- -且被 ί 推 往 中 心 方 向 彎 曲 0 但 由 於 埔 内 壁 周 邊 之X域並無氣體飛 1 I 揚 現 象 或 氣 鼉 渦 流 之 發 生 其 後 被 流 通 於X域中之氣髖潦 1 1 I 吸 引 似 地 在 晶 Η 基 板 上 往 徑 向 流 通 與Ζ域中央部之約 1 1 本紙乐尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210x297公釐） 4 3 4 6 9 6 A7 B7 M濟部中央標準局貝工消費合作社印製 五、發明说明 (20) 1 I 略 垂 直 滾 下 之 反 m 氣 髏 起 流 往 徑 向 而形 成氣髖流過渡層 1 1 1 t 往 排 氣 D 15流 通 此 一 事 實 已 被 確 證0 從而，在旋輯基 1 | 板 保 持 艄 上 之 晶 片 基 板 正 上 方 * 往 徑 向之 氣體流通並未受 谇 先 1 1 1 到 妨 礙 而 圆 滑 化 9 氣 髏 從 晶 片 基 板 之 中心 往外周部均等流 WJ 讀 背 1 1 通 〇 因 此 不 會 發 生 晶 片 基 板 外 周 部 再收 容摻雜劑之情事 面 之 注 1 1 〇 從 而 晶 片 基 板 藉 氣 相 成 長 法 形 成 有均 質薄_者其面内 意 事 J百 1 I 再 1 電 阻 值 分 布 亦 變 得 很 均 勻 可 得 到 高 品質 之晶片基板。 f 1 在 本 發 明 中 通 m 整 流 板 之 外 部 域 (X域 )及其他領域（Z 本 頁 丨 | 域 )之氣體孔流下之反應氣體之各潦速Vx及Vi乃如上所逑 1 1 » 由 整 流 板 氣 體 孔 之 開 Π 直 徑 及 配 置 數目 等逋當諝整至達 1 1 成 所 指 定 之 開 Ρ 率 之 方 法 V、 大 % 於 之方 式設定之。較隹 1- 訂 的 是 設 定 X域之流速Vk與Z域 之 流 速 V2之比率（V<x / Vi )為5 1 I 30 9 10 20較 佳 〇 此 流 m 比 若 小 於5 •則會發生沿著 1 ί 1 反 應 爐 壁 往 上 方 之 m 艚 流 之 飛 揚 琨 象 及氣 體渦滾•因此不 1 ί 合 通 〇 另 一 方 面 嘗 若 超 過 30 則 由 於 爐壁 周邊之X域（外部 1 % 域 }之氣體流速太高 •而阻礙其從旋轉基板保持髖上之旋 ί 1 轉 基 板 之 中 央 往 外 周 部 之 形 成 過 渡 層 之氣 通流動，因此不 1 合 缠 0 在 本 發 明 中 * Z域氣賬流速通常設定0.05〜0.7i/s 1 1 1 者 為 較 佳 〇 若 小 於 0. 05*/ S 則不僅引起毗鄰X域之旋轉基 1 1 板 保 持 體 上 之 Ζ域最外部氣體流被推注中央側，亦引起從 1 1 旋 轉 基 板 保 持 體 上 之 旋 轉 基 板 之 中 央 往外 周部之氣瀝流動 1 受 到 阻 礙 * 因 此 不 合 適 0 再 者 9 其 即 使超 遇0.7b/s，亦無 1 J 法 得 到 更 高 之 效 果 0 在 習 知 之 氣 相 成 長装 置之情況通常使 1 1 I 反 應 氣 髏 按 較 高 之 流 速 0. 7 一 -1 .Οι/ S淀動 •但本發明之氣 1 1 本紙張尺度適用中國國家標率（CNS) A4規格（210X297公釐） -23 - 434696 A7 B7 五、發明説明（21) 相成長裝置在下之流速下可防止習知方法所發生 之氣®飛揚現象或氣體渦流*不需要大量之載龌氣魏三流動 *即在工業上之實用性很高。在此埸合，X域之氣通涑速 乃按照上述之比率設成所指定之比率即可。 經濟部中央標隼局員工消費合作社印聚 (讀先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 圏4為本發明之氣相成長裝置之其他一實施例之概略斷 面說明圖。在鼷4中*除了由反應爐41内上部之頂板部興 整流板17所形成之空間域被隔板18區分為周部空間域“與 中央空間域Si之二部分之外，其他之構成均與圈1之裝置 相同。叉按，對於與匾1相同之構件钃K相同之符號，而 省略其說明◊隔板18通常被設在上述圓1所示之整流板開 口率有變化之外鉍域與其他領域之境界，即開口率大而反 應氣體流速高之外勒域U域）興開口率小而反懕氣體滾速 低之其他領域（Z域）之境界，至於外部域與爐内周壁之間 隔寬度乃與前述相同。通常被配設在旋轉基板保持體12@ 整流板17之正投影形狀之外周緣P附近之位置上。在空間 域&設有氣體供給口 16、16，而在空間域St設有氣體供給 口 19，並且在氣體供給口 16、16、19各別連络有分開之氣 體供給系铳（^及02。藉此可將原料氣體、載髖氣暖等之反 應（用）氣體各別供給於被隔板18區分之各空間域h及Si， 總之，可將反應氣體之種類（在混合氣體之場合包含混合 比率），氣體供給時之溫度、懕力、流量等之供給條件予 Μ各種變化之下供姶反應氣賭。例如在圖4中*整流板17 係在隔板18為堍界之下與圓1—樣以可得到不同開口率之 方式在）(域穿設有大徑氣體孔17b而在Ζ域穿設有小徑氣通 本紙張尺度適用中國國家標率（CNS ) A4規格（210X297公釐） _ 〇 >1 _ 434696 經濟部中夬標準局貝工消費合作社印笨 A7 B7_____五、發明説明（22) 17a。再者，在此一方式中亦可行的是，Μ塱滾板17全域 之均等開口率穿設氣體孔，而將由薄膜形成用原料氣賵興 載體氣體所姐成之反應氣通從氣體供給系統及G2各別按 不同流量供給於被隔板18區分之空間域^與S2，Μ便通遇 整流板17後之氣體流在反應爐内之X域得到比Ζ域為高之流 速。再者•亦可以在X域僅流通載體氣體。 騮5為本發明第一態樣之氣相成長裝置之另一實施例之 概赂斷面說明圓。在圓5中，中空之反應爐51内被匾分為 上部1與下部2，上部1形成得比下部2為细小，上部内徑Dt 小於下部内徑D2，即Di<Dz，大徑之下部2之上皤都U輿小 徑之上部1之下端部B藉埋结部20連接，俾爐内空間連鑛， 此外之構成均與圖1之装置相同。又按•對於與圈1相同之 構件编K相同之符號*而省略其說明。在B1之反應爐51 中，旋轉基板保持驩12在其頂面癱有從反應爐上部下端B 起算之指定高低差（H)之下被配設於下方之位置。反應壚 上部1之側垩面通常係與下都2之供壁面平行地形成垂直狀 ，而與旋轉基板保持«12頂面垂直地肜成者。上述之使上 部下端B與下部上端ϋ互相連接之連接部20通常形成水平狀 *但並未特別受到限制，而亦可以形成傾斜狀或曲面狀。 在如上述構成之反應«51中，與圈1之反應爐11 一樣，在 旋轉基板保持體12對整流板17之投影形狀之外周緣ρ附近 為境界之下提高爐内外部域（X域）之氣體流速，藉此抑制 氣體流之飛揚現象或氣體渦流之發生之同時，生於爐上部 1之内徑细小化，更可抑制氣髖流往上方飛揚之規象 -----------·-----卜訂 ---*--U--Λ — (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標半（CNS ) A4規格（210X297公釐） 25 ^ 346 96 A7 B7 經濟部中央標率局員工消费合作社印掣 五、發明説明 (23) 1 1 1 f 相 乘 抑 制 氣 相 粒子 之產生， 可防止對爐壁之附著或對晶 1 1 1 片 基 板 之 影 m 而 提高 形成有薄 膜之晶Η基板之品質，雄護 1 I 循 環 亦 被 長 期 化 ，其 工業上之 優點很顧著。 請 先 閱 1 I 再 者 在 圓 5之反應爐中，反應爐上部之内徑D:，下部 讀 背 面 1 1 I 之 內 徑 D z 及 旋轉 基板保捋 體12之直徑0$最好能互相具 之 音 1 1 有 下 述 之 比 率 關 係0 例如D 1大 於晶片直徑，（UDz/Dt比為 事 項 i I 再 1 \ 1 . 2M 上（IU /D *么1 . 2)。若D 1小於晶Η直徑，從爐之上部1 % 1 本 内 壁 面 脫 落 之 粒 子則 容易附著 於載置在旋轉基板保持體12 頁 ί I 上 之 晶 片 基 板 12上. 其结果有 使以LPD(晶片表面笛射敗亂 1 1 1 體 (包括粒子））計測之晶S缺陷埔加之傾向。又使通常在 1 1 氣 相 薄 膜 成 長 步 驟所 行之晶片 基板外周部之藉紅外線之非 .| * 訂 接 觸 式 溫 度 測 定 發生 困難。另 一方面，在Dz/Di比大於1.2 1- 1 時 即 使 在 反 應 域之 X域與Z域 之氣體流速比率較小之情況 I 亦 可 抑 制 氣 體 流 往上 方飛揚之 現象。（2)1^/1)5比在〇·7〜 1 I 1 . 2之範園内（0. 7忘D i/Ds ^ 1. 2>。在 Di/DybgOJ-U 1 ，t 時 即 使 在 反 應 «之 X域與Z域 之氣體流速比率較小之情況 1 J 亦 可 抑 制 氣 η 滾 往上 方飛揚之 現象。若D i / Ds比小於0 . ?， i 上 部 1之壁面 則過度接近被軚置於旋轉基板保癖體1 2上之 1 1 I 晶 片 基 板 * 從 爐 内壁 面脫落之 粒子則容易附著於晶片基板 1 上 〇 因 此 » 與 上 述 小於晶片 直徑之場合一樣，增加其Μ 1 1 LPD計測之晶體缺陷 而降低形成有薄膜之晶片基板之品 1 i 質 〇 另 一 方 面 即使 提高D i / Ds比為1 . 2以上*亦無法得到 1 L 更 高 之 效 果 〇 (3) D z / Ds 比為 1 , 2Κ 上（Dz/Ds 1 . 2)。D?/ 1 1 I 比 若 小 於 1 _ 2 旋轉基板保持體12上潦通之Z域氣體滾則 1 1 本紙張尺度適用中國國家標準{ CNS) A4規格（210><297公釐） -2 6 _ 434696 A7 經濟部中央標準局員工消費合作社印策 B7 _五 '發明説明（24) 難於顚滑流入排氣管，因此使粒’子附著於與旋轉基板保持 體12外側相對之反應《内壁上，或引起未反應氣體在旋轉 基板保持體12之下方發生反懕•使薄膜成分析出於反應爐 下部2之内壁上，造成維護循環之短期化。 此外*圖5之反懕《 51係如上所述| Μ旋轉基板保持體 12之頂面在反應爐上部1之下端Β之下方具有指定高低差Η 之狀態被配設者。此高低差Η通常Μ大於旋轉基板保持艚 12上之Ζ域氣體流所形成之過渡層（即如圖5中之箭頭所示 *通過整流板17之氣體孔17a供給之原料氣體等之氣鱧流 在旋轉基板保持暖12上之具有從中心注外周方向之向噩之 氣體曆）之厚度（T)之方式設定者為較佳。若此高低差Η小 於通渡層厚Τ，旋轉基板保持體12上之從晶片基板W之中心 往徑向之氣艚流則被反應《上部1之下皤Β姐礙，而發生沿 著反應爐上部1之側面往上方飛揚之琨象·肋長氣ffi蝎流 之產生。再者，較佳的是，使旋轉基板保持S12之頂面與 連结部20(使反懕雔上部1和下部2連接者）平行。 再者’上述之旋轉基板保持體12上之氣體流之通渡層厚 習用之—般反應爐之情況主要依反應爐内之氣氛氣 fiite類，反懕爐内壓力，以及旋轉基板保持體之轉數而 ’而可生下式U)算出來。下式係在流體力學上 一般所示者： T = 3 · 22 ( v / ω ) 1 / 2 ⑴ + v表示反應爐内反愿氣g之動粘性係數（** /S) ，ω表示旋之角速度（rad/S)。）在此埸合，為<y採取氣 本紙張尺度適用中圈國家標準（CNS丨A4規格（2丨〇χ2·楚） -----I _ I— ft—.__L . . ----n ' n____ 丁 _-----·1 . -II ，又 I-#|^ (诗·先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 27 經濟部中央標率局貝工消費合作社印東 434696 A7 B7 五、發明説明（ 相成長裝置之薄膜形成搡作中之最小值。例如在原料氣髓 為單矽烷氣體，載體氣睡為氫氣，且旋轉基振保持賭之轉 數為500〜2000γρ·(52〜209rad/S)之場合*過渡磨厚度τ 則成為約5〜50πιβ。從而，較佳的是*將旋轉基板保持體配 設於使其頂面可具有從小徑上部1之下端Β起算之大於上述 Τ值之高低差Η之位置。藉此，晶片基板上之從中心往外周 之氣體流動變得更加順滑，爐内壁並無薄膜形成用原料之 粒子之附著，再者，所得到之形成有薄膜之晶片其晶相並 無缺陷而形成均勻薄膜。 团6為本發明之此一技樣之氣相成長裝置之另一不同實 施例之《略斷面說明圖。在麕6中，反應爐61被區分為上 下卸小徑上部1與大徑下部2，在上部1與下部2之連结都20 Κ複数穿設有整流氣《流出用之整流氣髏流出孔20a’並 且K包圍反應爐上部1之外周面全域之方式形成隻重環狀 *生中空環狀部21氣密包圍其穿設有整流氣®滾出孔20 a 之連結部20，而在中空環狀部21設有整流氣體供給口 Γ’ 此外之構成均與圈5之裝置相同。又按，對於與圖5相同之 構件編Μ相同之符號，而省略其說明。在麵6之反應賊61 中，為了 _滑進行未反應氣體往排氣口 15、15之流動’可 使整滾用氣體從穿設於上述連结部20之整滾氣®流出孔20a 流出。一般使用上逑載體氣體為整流用氣題，即其通常流 出者乃與從反應《之氣體供給口 16、16導入之載體氣體相 同之氣體。由於此項整流氣體之流出與X域高流速反懕氣 體所造成之相乘效果*到達晶片基板W而被供於薄膜成長 本紙張尺度通用中國國家橾隼{ CNS ) A4規格（2丨OX 297公釐） -----------------h—,πι--------.---t (讀先閲讀背面之注意事項再填寫本I ) - 28 4346 96 五、發明説明（2R) 後之未反應氣賵乃在未發生氣體渦潦或氣體流之暴動之下 滾動通過旋轉基板保持體12之外周側而從排氣口 15、15頫 滑流出，亦未發生反應爐下部之薄膜成分之析出，而可企 求反應爐之維護循環之县期化。 經濟部中*橾率局貝工消资合作社印取 在圖6之反應爐61中，較佳的是，M)(域反應氣體之流速 (h)與來自整流氣體流出孔2〇a之整流用氣體之流速（Vl) 之比率（71/心）可成為0.05〜2(0.05富1/、容2)之方式流 出。可進入上述範圍内之方式使整流用氣體從 連结部20之整流氣體流出孔20a流出時*旋轉基板保持體 從上之反應氣體之流動及從旋轉基板保持通外周側注反應 爐下部（中空）空間之未反應氣體之流動均在未發生氣體渦 滾或氣體潦暴動之下變得很顬滑，而可得到K少具晶體缺 陷及均質高品質形成有薄膜之晶片基板。若V"、小於0.05 ，則無法得到使整流用氣體從位於旋轉基板保持體12外側 之反應爐下部擴徑部分20a流動之效果。另若V"、超過2 ，旋轉基板保持骽12外供之擴徑部分之淀速則變得太高， 使旋轉基板保持體12上之從中心往外周之顧滑氣髖流受到 阻礙，無法達成厚度均勻之均質薄膜之成長，因此不合適。 其次，闥於本發明第二態樣之氣相成長裝置之實施例加 Μ敘述。 圖7為本發明第二態樣之氣相薄膜成長裝置一實施例之 概咯斷面說明圖。 在圖7中，反應爐710被區分為上部1與下部2,上部1肜 成得比下部2為细小。即上部内徑D i小於下部内徑D ζ，即 D^Dz。反應爐710被區分後之上、下部之各高度（h與Η2之 29 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） 4346 96 A7 B7__五、發明説明（27) 比率即區分比率並未特別受到限制，主要其旋轉基板保持 體等能按指定條件配設於下部2内即可。通常Η,/Η^Ο.5〜 2.0。在反應爐710藉連結部718連接大徑之下部2之上端部 U與小徑之上部1之下端部Β，俾反應爐之内部空間埋績， 雖然上、下部之直徑互相不同。再者，反應爐上部1之側 壁面通常係與下部2之俩壁面平行地形成垂直狀，而對旋 轉基板保持艟頂面垂直地形成者。上述之使上部下端Β與. 下部上端U互相連接之連結部20通常形成水平狀，但並未 特別受到限制，而亦坷Κ形成傾斜狀或曲面狀。在本發明 之氣相薄膜成長裝置之反應爐中，在上述連結部718穿設 有複數之整流氣體流出孔718a，以供整流用氣钃流出之用。 在圈7中，又在反應®之大徑下部2 Μ可藉旋轉輪713自 由旋轉支持之方式配設有晶片基板711載置用之旋轉基板 保持體712，在其下方配設有加热器714，用以加热旋轉基 板保持體712及其上載置之晶片基板7 11。旋轉基板保持體 712乃在其頂面擁有反磨«上部下端Β起算之指定高低差（Η )之下被配設於下方之位置上。在旋轉軸713連接有旋轉驅 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標率局貝工消費合作社印製 懕 反 在 者 再 ο 示 騸 未 /IV 達 馬 之 用 動 氣應 應反 反在 未，

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Tf m孔 部之 上數 爐複 £有 反設 在穿 。 被 體之 氣 S ί £ 體間 載 :|空 有 方 上 之 持 保 部 頂 與 板 滾 整 狀 盤 圓 之 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） 30 4346 96 經濟部中央標準局貝工消费合作社印衷 五、發明説胡 (28) 1 1 1 t 係 Μ 供 給 氣 粗 不 致 形 成 偏流 路 之方 式與 反應爐上部 之內 I 1 | 周 面 緊 密 接 觸 地 被 配 備 者 0 1 ( 使 整 流 用 氣 體 從 穿 設 於 上述 連 结部 718之整淀氣體滾出 讀 先 I 1 1 孔 718a 流 出 9 ΡΛ 便 顚 滑 進 行未 反 懕氣 體往 排氣口 7 15 、715 讀 背 Xj 1 1 之 流 動 0 一 般 使 用 上 述 載 體氣 體 為整 流用 氣體，即通 常流 ifij 之 注 1 出 者 乃 與 從 反 應 頂 部 之 氣體 供 給口 716 、716供給之 載體 事 項 J j 再 1 1 氣 體 相 同 之 氣 體 〇 藉 此 t 使反 應 氣體 到達 晶片基板711而 填 寫 ! 被 供 於 薄 膜 成 長 後 9 未 反 應氣 體 可在 未發 生氣髖渦潦 或氣 本 頁 Γ I 體 流 之 暴 動 之 下 從 旋 轉 基 板保 持 驩712外周側顚滑流通而 1 1 從 排 氣 □ 715 ' -715 流 出 〇 至於 整 流用 氣體 對整滾氣體 滾出 1 1 孔 718a 之 導 人 主 要 能 使 各整 流 氣體 流出 孔a均等流出整 .1 訂 流 用 氣 SS 即 可 並 未 特 別 受到 限 制。 例如 *亦可Μ在 每一 I 整 流 氣 體 流 出 孔 718a 配 備 導入 管 ，以 便將 整流用氣體 各別 I 導 人 〇 再 者 亦 可 >λ 如 匾 7所示 在連结部718上K設 一以 1 1 1 氣 密 包 圃 整 滾 氣 髑 潦 出 孔 718a 之 狀態 具有 整流氣體供 給口 1 Λ I之整流氣體導入空間部719* 而 將整 滾用 氣體供給於 整流 1 1 氣 體 導 人 空 間 部 719 ( >在此場合· 亦可K如（該圖之）具有 1 | 整 淀 氣 髏 供 給 α I 1 之 整 流 氣體 導 入空 間部 719 所示， 在包 1 圍 反 應 值 上 都 1之外周面全域之下以雙重環之形狀彤成反 1 1 應 逋 710之上部 Μ將中空内部作為反應《上部1，而 將中 1 1 空 環 狀 部 作 為 整 流 氣 體 導 入空 間 部。 此雙 重環形狀在 反應 1 1 爐 之 製 造 上 簡 單 方 便 而 較佳 〇 i 1 本 發 明 之 此 一 態 樣 之 氣 相薄 膜 成長 裝置 乃如上所述 -其 1 1 旋 轉 基 板 保 持 涯 71 2之頂面在反應®上部1 之下端Β之下方 1 1 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X29?公釐） 434696 :77 五、發明説明（烈） 具有指定之高低1111(5此高低差11通常被設定為大於被供給 钤旋轉基板保持體712上部之氣賭流之過渡層（即如107中 之筋頭所示，通過整流板717供給之原料氣體等之氣通流 在旋轉基板保持體7 12上之具有從中心注外周邊部方向之 向量之氣體層）之厚度（τ)之数值。若此高低差Η小於過渡 曆厚度Τ，腚轉基板保持體712上之從晶片基板711之中心 往外周部之氣骽流則被反應爐上部1之下端Β阻礙’而發生 沿著反應«内壁注上方飛揚之規象，助長氣體渦流之產生 ，因此連踣都718或反愿爐下部2之內壁上之析出物量變為 大量。再者，較佳的是，使旋轉基抵保持艚712之頂面與 反應爐上部1和下部2之連结部718存在於同一水平面内〇 上述之旋轉基板保持钃12上之氣體流之過渡層厚度Τ在 習阐之一般反應爐之倩況主要依反應爐内之氣氛氣體之棰 類，反應爐内壓力，Κ及旋轉基板保持艚之轉數而發生變 化，而可由下式（1)算來出。下式（1)係在流通力學上一般 所不者： T = 3.22( y /ω ) 1 / 2 (1) 鯉濟部中央標準局員工消費合作杜印^ (請先閲讀背面之注意事項再填窍本頁) (式中，！/表示反應爐内反應氣體之動粘性係數（B·2 /S) * ω表示旋轉之角速度（rad/s)。）在此場合，為ω採取氣 相成長裝置之薄肢彤成操作中之最小值。例如在原枓氣賭 為單矽烷氣體，載體氣體為氫氣，且旋轉基板保持龌之轉 數為500〜2000γρβ(52〜209rad/S)之場合*遘渡層厚度了 則成為約5〜50··。從而*較佳的是，將旋轉基板保持通 配設於使其頂面可具有從小徑上部1之下蝙B起算之大於上 本紙張尺度適用中國國家標準（CMS > A4規格（2 i Ο X 297公釐） 32 434696 at B7 五、發明説明（30) 述T值之高低差H之位置。藉此•晶片基板上之從中心注外 周之氣體流動變得很顚滑，爐内壁並無薄_形成用原料之 @子之附著’再者•所得到之形成有薄膜之晶片其晶相並 無缺陷而形成均勻蒱膜。 再者’在本發明此一態樣之氣相薄膜成長裝置之由具有 互相不同之直徑之上部與下部所構成之反應熗中，反應爐 上部1之小徑，下部2之大徑D2，以及旋轉基板保持體712 之直徑Ds最妳能互相具有下述之比率闢係。例如Di大於晶 Η直if (DDz/Di比為1.2以上（02/01会1.2)。若01小於 晶片直徑’從爐之上部1内壁面脫落之粒子則容易附著於 在旋轉基板保持體7丨2上之晶片基板上，其结果有使 & LPD (晶Η表面雷射敗紅體（包括粒子））計測之晶jg缺陷增 3Β5：傾® °又使通常在氣相薄膜成長步思所行之晶片基板 外周部之藉紅外域d非接觸式溫度測定發生困雔。另一方 面’若D2/Ddb小於1.2，則發生沿反應ffi壁之氣體流往上 方飛揚之現象而產生氣體渦流，由反應«上部直徑之细小 化來防止氣髖飛揚現象而抑制氣體渦流產生之效果被減低。 經濟部中央標準局員工消费合作社印製

UiDi/Ds 比在 〇.7 〜1.2 之範圃内（0.7έ Dt/DsS 1.2>。 若I^/Ds小於0.7，上部1之壁面則逢度接近被載置於旋轉 基板保持暖712上之晶片基板*從爐内壁面脫落之粒子則 容易附著於晶Η基板上。因此，與上述Dt小於晶Η基板直 徑之埸合同樣，增加其K LPD測定之晶體缺陷，而降低形 成有薄膜之晶片基板之品質。另一方面，若D“DS比大於 1.2 *則與D2/Ddb小於1.2之場合同樣，會發生沿著反應 -33 - (讀先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4说格（210X297公釐） 434 6 9 6 經濟部中央標準局肩工消费合作社印裂 五、發明説明（31 ) 爐内壁之氣鱧流注上方飛揚之規象*而產生氣體渦流等之 不良情事（，因此設定如上）。（3)DZ/DS比為1.2以上（D2/ Ds S 1.2)。D 2 / Ds比若小於1.2 ·則無法抑制其旋轉基板保 持體712外側之氣體暴動，因此使粒子附著於與旋轉基 板保持體712外側相對之反應爐内壁上*或引起未反應氣 體在旋轉基板保持體712之下方發生反應》使薄膜成分析 出於反應爐下部2之内壁上（|因此設定如上）。 如上所述，本發明之第二態樣之氣相成長裝置除了其反 應爐為被區分為上、下部而在具有不同之直柽之下連績之 中空筒體之同時在異徑之上部與下部之連结部具有蝥流氣 體滾出孔並且依照上逑指定條件配設各構件之外，得以與 前述之習知氣相薄膜成長裝置之同一直徑之中空筒通所構 成之反應爐約略相同之方式設計製造之。再者，使用本發 明此一態樣之氣柑薄膜成長裝置所行之氣相薄膜成長方法 亦可同樣施行之。在如上述構成之本發明之氣相成長裝置 中*藉逋接於排氣口 715、715之排氣控制裝置使反應爐710 内排氣，將爐内壓力藉例如原料氣體或載體氣體等之反（ 用）氣體予Μ調整為20〜50托（torr)。另一方面*開動馬 達使旋轉軸713旋轉驅動，藉此使旋轉基板保持體712旋轉 *其上之晶片基板？11同時被旋轉*與此同時藉加热器714 將旋轉基板保持體712上之晶片基板711加熱至例如約900〜 1200 1之溫度。又同時將由原料氣體與載髖氣體所组成之 反應氣«從複數之反*氣體供給孔716、716在控制指定流 董之下供給於反應爐710內。從複數之反應氣體供給口 716 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） (讀先閲讀背面之注意事項再填窍本頁) 經濟部中央樣準局貝工消費合作社印聚 4 3 4 6 9 6 Α7 Β7 五、發明説明（32) ' 716供給於空間域S之氣體流其蓮動量或應力分布被均句 化*然後通遇整流板717之孔？17a，藉此使反應爐內之氣 體潦速分布均匀化Μ將氣髓供給於基板上，而使薄膜可在 氣相下均勻成長於基板上。在本發明之此一態樣之氣相薄 膜成長裝置中’與上述反應氣體之供給（操作）同時*使整 流用氣體（通常為與載體氣體相同之氣體）從連结部718之 整流氣體流出口 718a流出。 在此場合，較佳的是，以從反應氣賭供給口 716供給之 反應氣體之流速（Gc)與從連结都718之整流氣暖流出孔導 入之整流用氣體之流速（Gt)之比率（Gi/Gc)可成為〇.〇5〜 2(0.053 0:/^盔2>之方式流出。若Gi/Gc小於0.05，位於 旋轉基板保持體712外側之反應爐下部之期徑部分則會發 生氣體流之暴動，因此不合遘。另若Gi/Gc超過2*則同樣 其旋轉基板保持驩7 12外側之縝徑部分之氣髏流速變得太 高，使旋轉基板保持發712上之從旋轉基板保持腰712之中 心往外周之顒滑氣髖流受到阻礙，無法達成厚度均匀之均 質薄膜之成長，因此不合遒。K其（整流用氣體之潦速G,) 與來自反應氣體供給口之反應氣體（之流速Ge)之比率Gi/ Gc可進入上述範圍内之方式使整流用氣體從連结部718之 整滾氣體淀出孔718a流出時*旋轉基板保持埋上之反應氣 體之流動K及從旋轉基板保持體外周側往反應爐下部（中 空）空間之未反恧第體之流動則在未發生氣髓渦淀或氣體流 暴動之下可顆滑進行。藉此可得到Μ少具晶體缺陷承均筲高 品質形成有薄膜之晶Η基板。 本紙張尺度適用中國國家標隼（CNS ) Α4規格（2丨ΟΧ；297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 35 434696 輕濟部中央梂率局貝工消費合作杜印11 五、發明説明（33) 至於上述被設在連结部之整流氣醱淀出孔之配置，主要 能防止往上方之氣體飛揚所引起之氣體渦流之產生及防止 反懕®擴徑部之氣體流暴動之發生即可*而可依照反應® 之容星，反應氣體之種類’反應氣體之流速’旋轉基板保 持題之旋轉速度等之反應條件逋當選擇之•並未特別受到 限制。通常Μ氣體流出速度可均等分布如圖7之箭頭所示 之整流氣體流之狀態之方式，在連结部718全域均等配置 同一直徑之流出孔。再者，為了整流用氣體之流出速度分 布具有梯度，使整流氣®流出孔之孔徑在指定分布下有變 化之配置亦可。例如在圖8所示之氣相薄膜成長裝置之其 他一實施例之示意圖中，對於來自連結部828之蹩流氣暖 流出孔828a之整流氣體之流動，如筋頭所示’可使其來自 連结部之整流氣體以可形成一種具有在反應爐下部2之内 周壁側較快且在中心側較慢之梯度之流速分布之方式滾出 β又按，在圃8中，對於與匾7所示之裝置相同之構件纗以 下位數值相同之號碼或相囿之符號（以下皆同）°為使整流 用氣體流如上述具有從内周壁側往中心方向雙低之流速者 具有梯度，可配置例如圖9之連结部828部分之平面示意圖 所示之整流氣體流出孔828a。即* Κ流出孔在内周壁側較 多且在中心側較少之配置穿設之方式。如此，使整流用氣 體Μ可具有指定流速梯度之方式潦出之方法，在防止氣暖 渦流或氣體滾暴動之發生Κ整顇反應氣體之流動而使未反 應氣體從反應Μ下部顒滑排出之目的上很有效。 在本發明之此一態樣之裝置中，整流用氣體之流出方向 _並未特別受到限制。通常如上述之圖7及圖8所示·往旋轉 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS Μ4規格（2丨0X297公釐） -36 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 ^ 434 6 a? B7 經濟部中央標準局員工消費合作杜印袈 五、發明説明（34) * 1 1 | 基 板 保 持 體 面 之 垂 直 方 向 流 出0 但 亦 可 Μ 依 照 需 要 往 垂 直 1 ! 1 方 向 Μ 外 之 方 向 流 出 Cr 即 將整 流 氣 體 流 出 孔 Μ 可 具 有 一 1 I 請 1 1 非 垂 直 方 向 (即對旋轉基板保捋體之旋轉軸不平打之方向） 先 閱 1 I 之 角 度 方 式 予 Μ 穿 設 於 連 結部 即 可 按 旋 轉 基 板 保 持 體 之 讀 背 1 1 I 旋 轉 軸 基 準 之 指 定 角 度 使 整 流用 氣 體 從 該 整 流 氣 體 流 出 孔 1 I 意 i 流 出 0 例 如 rm 圖 10為 連 结 部 領域 — 例 之 放 大 之 部 分 斷 面 說 事 項 ') 再 { I 明 圈 〇 在 圖 1 0中 連 結 部 1 048 之 整 流 氣 體 流 出 孔 1048 3係 4 % 1 J V 本 以 指 定 角 度 對 反 應 爐 内 周 壁 方向 傾 斜 之 方 式 穿 設 者 0 來 白 頁 1 I 整 流 體 流 出 孔 1048 a之整流氣體乃往内周壁方商從旋轉 l t 1 軸 遠 離 地 流 出 〇 此 種 整 流 氣 體流 出 孔 構 造 不 會 授 亂 旋 轉 體 I 1 近 旁 之 氣 體 流 動 因 此 較 佳 。在 此 場 合 之 傾 斜 角 度 通 常 1 IT 與 旋 轉 基 板 保 持 體 之 旋 轉 軸 形成 約 10 80度 Μ 此 對 反 應 1 } 爐 之 内 周 壁 方 向 傾 斜 0 在 對 旋轉 軸 方 向 傾 斜 之 場 合 會 搅 1 1 亂 從 旋 轉 體 近 旁 肚 出 之 氣 體 流動 因 此 不 合 逋 ϋ 1 1 V 再 者 使 整 流 用 氣 體 在 (其方向） 與 旋 轉 基 板 保 持 體 之 旋 1 % 轉 方 向 致 之 下 流 出 亦 可 〇 例如 圖 11 為 將 圓 環 狀 連 结 部 1 1158 之 整 流 氣 體 流 出 孔 1158 a Μ指定角度對周尚傾斜之方 1 式 穿 設 之 連 結 部 部 分 之 —- 例 Κ 一 部 分 破 斷 展 示 之 斜 視 示 意 I 圓 0 在 匾 1 1 中 * kk 一 種 從 氣 體流 入 面 之 整 流 氣 體 流 出 孔 ! [ 1158 a之孔口 1 158X 往 周 向 傾 斜Κ 連 通 至 背 面 之 氣 體 流 出 面 1 [ 之 孔 P 1159Y之方式穿設氣體孔 >來自整流氣體流出孔 f 1 1158 a之整流用氣體乃往與旋轉基板保持體之旋轉相同之 i 1 周 向 流 出 〇 此 項 整 流 氣 體 流 出孔 構 造 不 會 攪 亂 旋 轉 體 近 旁 I 之 氣 體 流 動 > 因 此 較 佳 0 在 此場 合 之 傾 斜 角 度 亦 通 常 與 連 册 1 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（230X297公釐〉 -37 4346 96 A7 B7 經濟部中央梯率局員工消費合作社印« 五、發明説明 (35) 1 1 | 结 部 之 氣 體 流 入 面 形 成 約 10 80度 t 以 此 對 周 向 傾 斜 0 此 1 1 1 外 使 整 流 氣 體 流 出 孔 注 周 向 傾 斜 之 同 時 亦 往 直 徑 之 中 1 I 心 方 向 傾 斜 1 使 螫 流 用 氣 體 往 旋 轉 基 板 保 持 體 之 旋 轉 方 請 先 閲 1 I 向 流 出 亦 可 〇 圖 12為 展 示 將 圓 環 吠 m 結 部 1268 之 整 流 氣 體 讀 背 τέϊ 1 1 I 流 出 孔 1268 a以指定角度對周向及對固環中心傾斜之方式 音 1 穿 設 之 連 结 部 部 部 分 —* 例 之 平 面 示 意 圖 0 在 m 12中 Η 一 事 項 1 | 再 1 < 種 從 氣 體 流 入 面 1 268 之 整 流 氣 體 流 出 孔 1268 a之孔口 1268X 填 寫 1 本 注 周 尚 及 圓 環 中 心 方 向 傾 斜 以 連 通 至 背 面 之 氣 髖 淀 出 面 之 頁 1 1 孔 α 1 268Υ之方式穿設氣邇孔< >來自整粜氣體滾出孔1268a 1 1 | 之 整 流 用 氣 體 乃 往 與 旋 轉 基 板 保 持 體 之 旋 轉 方 向 相 同 之 方 I 1 向 旋 轉 流 出 〇 此 項 整 流 氣 趙 流 出 孔 構 造 不 舍 授 亂 旋 轉 體 近 1 ^ 訂 旁 之 氣 髏 流 動 因 此 較 佳 〇 在 此 埸 合 之 傾 斜 角 度 通 常 為 對 1 1 連 结 部 之 氣 體 流 入 面 傾 斜 約 10 80度 且 對 周 向 傾 斜 約 10 I 80度 〇 1 I 本 發 明 之 氣 相 薄 瞑 成 長 裝 置 在 該 第 一 態 樣 之 装 置 之 情 況 1 使 導 人 反 應 值 之 反 患 氣 體 流 在 中 央 部 與 外 周 部 形 成 不 同 1 1 之 流 速 即 Μ 外 周 部 之 氣 體 流 速 可 變 為 較 高 之 潦 速 之 方 式 所 構 成 f 而 在 第 二 態 樣 之 裝 置 之 情 況 將 反 應 爐 藉 小 徑 上 部 1 與 大 徑 下 部 來 Uw 分 上 下 都 而 使 上 部 下 端 與 下 部 上 端 接 合 I Μ 形 成 連 績 之 中 空 内 部 空 間 並 且 在 上 下 部 接 合 之 連 结 部 1 1 設 置 氣 體 滾 出 孔 9 Μ 設 定 整 流 氣 體 與 反 應 氣 體 同 時 流 出 之 1 構 成 » 因 此 兩 者 均 可 防 止 爐 內 反 應 氣 體 注 上 方 飛 揚 之 現 象 1 * 又 因 此 可 抑 制 反 應 氣 體 之 溫 度 上 升 抑 制 原 料 氣 體 之 均 1 I 勻 核 之 生 成 * 而 減 少 氣 相 中 產 生 之 粒 子 0 1 1 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（2丨0X297公釐} 一 38 - 4346 Si at B7 五、發明説明（3G) 從而•附著於反懕《壁Μ致綰短維護循環或附著於晶Η 而成為晶體缺陷之原因之粒子被減少*因此可製造高品質 之晶片基板。 尤其是•本發明之第一態樣之裝置具有下述特徵：可在 不產生粒子及不發生亂流、偏流之下安定維if反應爐内之 氣涠流動而使之顒滑流通於反應爐内；而在形成薄膜之晶 片基板上亦不停滯地顚滑流通，因此不發生接雜劑之再收 容等；使所得之晶月基板之面内電阻值更加均勻，再者， 本發明之第二態樣之裝置具有下述特戡：由於在上下部接 合之連结部設置氣體潦出孔，使整流用氣體與反應氣體同 畤流出而將往反應爐下部之排氣口之氣體流動予K整流安u 定化，可防止其載置晶片基板之旋轉基板保持體上之氣體 渦流之產生之同時，可防止其外周偏I之反應氣燼流之暴動 ;其連结部可防止反懕爐下部之析出物：而可長期維持反 應爐之維護循環。 [實施例] g施例1〜3 經满部中央標準局員工消費合作社印束 (請先閱請背面之注意事項再填寫本頁)

使用與上述圖1所示之中空反應爐相同構成之斷面圓形 之氣相成長裝置在晶片基板上形成薄膜。為整流板17* K 開口率較大之外部域（X域）和反應爐内壁相隔之間隔寬度X 與整流板17之半徑（Rp)和旋轉基板保持體12之半徑（即對 整流板之正投影圖形之半徑）（(?!>)之差值Y可形成如表1所 示之比率（X/Y)之方式設定）(域與Y域之境界，在轚滾板之Z 域按照表1所示之直徑及開口率（¾)穿設形成氣體孔17a而 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） _ 39 _ 鯉濟部中央摞隼局員工"費合作社印聚 434696 A7 B7五、發明说明（37) 在X域按照表1所示之直徑及膊口率（X)穿設形成氣體孔17b ，以配設於反應《。對此供姶MX域之反應氣體流速（h) 和Z域之流速（V2)可形成如表1所示之比率（h/Vt)之方式 被諝整流量後之SiH<氣體（為原料氣體）,H2氣體（為載體氣 體），Μ及含有作為摻雜劑之二磡烷（Β2Ηβ)0.1ρρ·之1{2氣 體。 再者，反懕溫度*反應壓力，Μ及旋轉基板保持Β之旋 轉數亦一併示於表1中。 在表1所示之氣相成長條件下，在矽晶片上施行摻雜有 B2HS之矽薄膜之氣相成長。肜成氣相成長之薄膜後· Κ目 視觀察所用之氣相薄膜成長裝置之反應爐内壁上之附著有 粒子之情形，而以附著霣之”多”或”少"示於表1中。再者 ，翻於所得到之形成有薄膜之晶片基板面之晶相性狀，使 用"TEHKOL”公司所製之”SURFSCAN620(TM 計满 0.135*/ 以 上之LPD之黻目，而將其结果Μ每一晶Η之個數示於表1中 。再者，藉一紅外干涉膜厚計來涵定所形成薄膜之膜厚* 以求出其最大厚度（Fmi〇()及最小厚度（F_ ) *而為薄膜厚 度之均匀性算出+ )}x 1〇〇以示於 表1中。此外，利用CV法拥定所得到之形成有薄膜之晶片 基板之電阻值，K求出最大值（RMAX)及最小值{R〜η >，而 為收容接雜銷後之電阻値i均勻性算出{(RmW( -{Ua )/(Rw<〇{ + R叫内）} x 10 0 Μ示於表1中。 實施例4 使用與上述囫4所示之中空反應爐相同構成之斷面圓形 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210X297公釐) (請先Μ讀背面之注意事項再填寫本頁) 434696 Α7 Β7 經濟部中央標準局員工消費合作社印聚 五、發明説明（38) 之氣相成長裝置在晶片基板上形成薄篇。為整滾板17,配 S — 8全體具有表2所示開口率之整流板◊再者，在整流 板上之空間域中，在與栊轉基板保持體相同直徑之圓外，綠 部設置分隔板18，而將上部空間域予K區分為域與h域 之二部分。將與實施例〗相同之反應氣體依照表2所示之條 件供給K流入、域，並將H2氣體依照表2所示之流量供給 於SaJ«，在矽晶片上施行摻雜有BzHb之矽薄膜之氣相成長 ° Μ於反應爐内之觀察及所得到之形成有薄膜之晶片基板 ’施行與實施例1相同之澜定，其結果示於表2中。 實施例5〜6 使用與上述圖5(實施例5)及圖6(實施例6)所示之中空反 應«相同構成之斷面圆形之氣相成長装置在晶片基板上形 成薄膜。在表2所示之條件下形成裝置。在實施例6之情況 ，將Η2氣通依照表2所示之流量從連结部20供給於Υ域*並 且ΚΧ域之反應氣體之流速（V<x)與Υ域之流速（VY)可形成表 2所示比率（ν·χ/νγ)之方式調整Μ施行供給，而在矽晶Η上 豳行摻雜有B2He之矽薄膜之氣相成長。Μ於反應逋内之觀 察及所得到之形成有薄膜之晶Η基板，施行與實施例1相 同之測定，其结果示於表2中。 (讀先閲讀背面之注意事項再填寫本莨) 本紙張尺度適用中國國家標隼（CNS ) Λ4说格（210X297公釐） 41 4346 96 A7 B7 五、發明铳明（39) 經濟部中央標準局貝工消費合作社印犁 表1 實施例1 實施例2 實施例3 溫度 (°0 1000 1000 1000 氣 屋力 (托） 40 40 40 相 3]^4氣體流量（升/分鐘） 0. 3 0. 3 0· 3 成 出流量(A)(升/分鐘) 30 30 30 長 含有B2H6之私氣體流量 ί井/分鐘） 0. 01 0. 01 0.01 條 旋轉體之轉敫 (rpm) 2000 2000 2000 件 vx/vz 比 20 10 30 X/Y比 0. 05 1. 0 0. 02 裝 X域之氣體孔α寬度 fmm) 2.25 45 0. 9 置 X域之開口率 (%) 90 90 90 條 Z域之氣醴孔徑 (nun) 1 3 1 件 Z域之開口率 (%) 0. 115 7. 31 0. 035 膜厚均句性 3. 92 4. 11 4. 35 結 電阻值均句性 6. 12 6. 35 6. 58 LPDO0. 135μτη) (個） 498 526 672 果 反應爐下部之粒子 耕由蚤 少 少 少 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本纸張尺度適用中國國家標準{ CNS ) A4C格（210'X297公釐） 42 _ ^ 0 - A7 B7 434696 五、發明説明（4〇) 表2 經濟部中央標準局負工消費合作社印顰 實施例4 實施例5 實施例6 溫度 (°0 1000 1000 1000 屋力 (托） 40 40 40 氣 SiH^體流量(升/分鐘） 0· 3 (L 3 0. 3 相 112流量 （升/分鐘） 30 30 30 成 含有b2h6之士氣饉流量(升/分鐘） 0. 01 0. 01 0. 01 長 旋轉體之轉敫 (rpm) 2000 2000 2000 件 vx/vz比 10 10 10 连结部或sx:流量(升/分鐘） Sx: 80 — 20 VY/Vz 比 — 一 1 Χ/Υ比 一 1.0 1. 0 裝 认/队比 — 1.0 1. 0 D2/D^h — 1. 25 1. 25 置 D2/DS 比 一 1.25 1. 25 Η (mm) 一 50 50 條 X域之氣體孔口寬度(mm) 3 45 45 X域之開口率 (%) 7. 31 90 90 件 Z域之氣體孔徑 (mm) 3 3 3 Z域之開口率 (%) 7. 31 7. 31 7. 31 膜厚均句性 3.99 1.04 0.83 結 電阻值均句性 6. 20 4.93 4.27 LPDO0. 135μιη) (個） 508 116 85 果 逹結部之粒子析出量 — 少 無 下部之粒子析出量 少 少 少 (諳先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度墻用中國國家榇準（CNS ) A4規格（2】0'乂297公釐） 43 4346 ^ θ Α7 Β7 五、發明説明（41) 比較例1〜2 關於比較例1具有一小於所指定之V·^ 比之Vv /V2比者 依照表2所示之條件形成整流板，且W於比較例2具有一大 於所指定之X/Y比之X/Y比者依照表2所示之條件形成整流 板，KK設於反應爐，此外，均使用與實施例1之反應《 相同構成之氣相成長裝置·W與實掘例1相同之方式在矽 晶片上施行摻雜有B2He之矽薄膜之氣相成長。其後，«於 反應«内之観察及所得到之形成有薄膜之晶片基板施行相 同方式之测定，其结果示於表3中。 _比較例3〜4 使用上述圖7之氣相成長裝置*其與習知氣相薄膜成長 裝置之反應爐相同地Μ均等開口率形成整流板而構成者， 在表2所示之氣相成長條件下Μ與實拖例1相同之方式在矽 晶片上形成接雜有Β2Ηβ之矽薄膜。其後· W於反應爐内之 觀察及所得到之形成有薄膜之晶片基板施行相同方式之測 定，其结果示於表3中。 (讀先閱讀背面之注意事項再填对本頁)

J1T 經濟部中央標率局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標芈（CNS ) Α4規格（2丨0Χ297公嫠） 44 經濟部中央標準局員工消费合作社印掣 4346 b (3 A7 B7 五、發明说明（42) 表3 比較例1 比較例2 比較例3 比較例4 氣 相 成 長 件 溫度 （°0 1000 1000 1000 1000 屋力 （托） 40 40 40 30 SiH4氣體流量(升/分鐘） 0· 3 0. 3 0· 3 2 H2流量(A)(升/分鐘） 30 30 30 200 舍有彫士之^氣«流量(升/分鐘） 0. 01 0. 01 0. 01 0.07 旋轉禮之轉敦 （rpm) 2000 2000 2000 2000 Vx/Yz^ 2 20 — 一 裝 置 條 件 X/Y比 0. 8 1. 3 — 一 X域之氣體孔口寬度(mm) 3(孔徑） 58 — — X域之開口率 （%) 33 90 — — Z域之氣體孔徑 （mm) 3 3 — — Z域之開口率 （%) 9. 70 5. 66 — — 結 果 膜厚均勻性 8.69 19. 36 8. 71 0. 98 電阻值均句性 31. 07 37.45 31.15 8. 33 LPD〇0.135M (個） 33269 89374 33707 1087 反應爐下部之粒子析出量 多 多 多 少 (請先閲讀背面之注意事項再填tir本頁) ·：—訂 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（2丨0X297公釐） 45 經濟部中央標隼局貝工消費合作社印聚 4346 96 a? __B7____五、發明説明（43) 由上逑賈施例及比較例可知，在使反懕爐内壁周邊之指 定寛度之X域之反愿氣體流速按指定比率大於中心之z域之 場合，可得到以良好之结果形成有薄膜之晶片基板，其基 板面之晶相之LPD個數為1000M下者。此LPD個數為比較例 1(流速比率低於所指定者）及比較例3(依習知方式使載體 氣體與本實施例一樣流通）之約1/50M下，面為比較例2( 使高流速之反懕氣體流動於比指定寬度為大之領域）之約 1/130以下。依習知方式使載赝氣體按200升/分鐘流通之 比較例4亦示1000個Μ上之LPD，由此可知依本發明之氣相 成長之薄膜形成（技術）較懨。再者，所形成之薄膜厚度之 均勻性雖然低於比較例4，但仍然良好，且電阻值之均勻 性顯然高於比較例4·不必大量使用載體氣賵即可得到Μ 高品質形成有薄膜之晶片基板。 簧施例7〜11 使用一棰Κ與上述_7所示之反磨爐相同方式構成中空 圓筒，其反懕爐上部内徑D,，下部内徑Dz，Μ及旋轉基板 保持髖直徑Ds各具有如表4所示之直徑，並且Μ上部下端Β 與旋轉基板保持體頂面可具有表4所示之高低差Η之方式配 設之氣相成長裝置。對此各別按照表4所示之流董供姶SiH4 氣體（為原料氣體），H2氣體（為載體氣體），以及含有作為 摻雜劑之二礓烷（BzH6)0.1ppb2Hz氣體之同時*使與載體 氣體相同之H2氣體（為S流用氣鼉> 按照表4所示之流量從 連结部注垂直方向均勻滾出。反應氣鱧滾速（i/s)與整流 用氣體流速（ii/s)之比率（G,/Gc) ·反應溫度，反應壓力， 本紙張尺度適用中國國家梂準（CNS ) Μ規格（210 X297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 434696 A7 B7 經濟部中央標準局員工消費合作社印聚 五、發明説明（44) K及旋轉基板保持體之旋轉數亦一併示於表4中。 在表4所示之氣相成長條件下在矽晶片上施行摻雜有B2H 之矽薄膜之氣相成長。形成氣相成長薄膜後，Μ目視観察 所用之氣相薄膜成長裝置之連结部及反應爐下部内周壁上 之附著有粒子之情胗，而Μ附著量之’’多”或”少”示於表4 中。再者，翮於所得到之形成有薄膜之晶片基板面之晶相 性狀，使用”TENKOL ”公司所製之”SURFSCAN6200 "M計測 0,135wiiK上之LPD(晶片表面雷射散亂體）之數目，而將 其結果以每一晶片之個數朱於表4中。再者，藉一紅外干 涉膜厚計來測定所形成薄膜之膜厚* K求出其&丈厚度 )及最小厚度（F*in )>而為薄膜厚度之均匀性算出{ (Fmw _ ) / (Fmm } X 100以示於表4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，以求出 其最大值（Rhu)及最小值（Rm^) *而為收容摻雜酬筏三電阻 之均勻性算出{(lU^ - ) + )} X 100M示於表 4中。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） 47 434695 a7 B7 五、發明説明（45) 表4 實施例 7 8 9 10 11 氣 相 成 長 件 溫度 (°〇 1000 1000 1000 1000 1000 屋力 （托） 40 40 40 40 40 Siiu氣體流f (升/分鐘） 0· 3 0. 3 0. 3 0· 3 0. 3 h2流量 （升/分鐘） 30 30 30 30 30 舍有BA之化氣玟流量(升/分鐘） 0. 01 0. 01 0. 01 0. 01 0. 01 _旋轉體之轉玫 （rtrni) 2000 2000 2000 2000 2000 連結部流量（升/分鐘） 20 2 30 1 40 Gi/Gr 比 1 0.1 1. 5 0. 05 2. 0 裝 置 條 件 Dt/Ds 比 1. 0 1. 0 1. 0 1. 0 1.0 D2/D,比 1.25 1.25 1. 25 1. 25 1.25 Di/Ds 比 1.25 1. 25 1.25 1.25 1.25 H (ram) 50 50 50 50 50 結 果 膜厚均句性 0.85 0.89 0. 88 0.91 0.93 電阻值均句性 4· 30 4. 35 4. 33 4.42 4, 51 LPD(>0.135.un) (個） 88 93 90 96 99 逹結部之粒子析出量 無 無 無 無 無 _ 下部之粒子析出量 少 少 少 少 少 經濟部中央標準局貝工消費合作社印褽 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

本紙張尺度適用中國®家標牟（CNS } A4規格（210X 297公釐） 48 434696 A7 _____B7五、發明説明（4β) 比較例5〜6 使用一種除了如表5所示使整流用氣體以極少量（比較例 5)或大董（fcfc較例6)從連结部流出之外，皆與實施例7之反 應爐一樣構成之氣相薄膜成長裝置，以與實施例7相同之 方式在矽晶片上施行摻雜有B2Hb之矽薄膜之氣相成長。其 後，翮於反應《内之観察及所得到之形成有薄_之晶Η基 板•施行相同方式之拥定，其结果示於表5中。 比較例7〜1 7 使用如Η13Κ概略斷面說明匯所示之氣相薄祺成長装置 之反應爐1370, Μ與實施例7相冏之方式在矽晶片上施行 矽薄膜之氣相成長。在圃13中·反應爐13 70係除了上、下 部（小徑上都1’與大徑下部2')之内徑不同且在連接上、下 部之連结部未設有整流氣體流出孔之外，完全與實施例7 之氣相薄膜成長裝置之反應爐一樣構成者。對於與鼷7所 示之裝置栢同之構件掮Μ下位數值相同之號碼或相同之符 號。在反應爐1370中，如表5及表6所示*使反應爐上部内 (讀先閱讀背面之注^^項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消费合作社印^ ， 化 DI爱 徑有 徑 内 部 下 率 比 之 S D 徑 直 之 0 持 保 板 基 轉 旋 及 Μ 有 雜 接 行 施 上 片 晶 矽 在 式 方 之 同 相 7 例 施 實 與 Μ 後板 其基表 0 片 及 長晶以 成之 、 相膜 ί 氣薄、 之有 L 膜成表 薄形於 矽之示 之到果 ΗΒ得结 Β2所其 表 中 本紙張尺度適用中國國家榇準（CNS )Α4規格（2ΙΟΧ297公釐） 及 ， 察定 覼拥 之之 內式 爐方 應同 反相 於行 關施 49 4346 96 A7 _____B7 五、發明丧明（47) 經濟部中央標準局負工消费合作社印犁 表5 比較例 5 6 7 8 9 10 溫度 (°0 1000 1000 1000 1000 1000 1000 氣 壓力 (托） 40 40 40 40 40 40 相 SiH4氣體流量(升/分鐘) 0. 3 0. 3 0. 3 0. 3 0. 3 0‘ 3 成 出流量 （升/分鐘) 30 30 30 30 30 30 長 舍有B2H6之1氣體流量(升/分鐘） 0. 01 0. 01 0. 01 0. 01 0. 01 0.01 件 旋轉體之轉敫 (rpm) 2000 2000 2000 2000 2000 2000 逹結部流量（升/分鐘） 0. 4 60 — — — — Gi/Gc 比 0. 02 3 — — — — 裝 认瓜比 1. 0 1.0 1. 0 0.7 1.2 1.0 置 D2/D1比 1.25 1. 25 1. 25 1. 79 1. 20 1.2 條 D2/Ds比 1.25 1.25 1. 25 1. 25 1.44 1.2 件 Η (mm) 50 50 50 50 50 50 膜厚均句性 1.09 9.81 1. 10 1.42 3. 89 1.49 結 電阻值均勻性 4.98 32.61 5. 00 6. 33 5. 83 6.00 LPD (>0. 135μιη) (個） 121 35479 125 362 198 487 果 逹結部之粒子析出量 少 無 少 少 少 少 下部之粒子析出量 少 多 少 少 少 少 (讀先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ·1訂 一祕 I釐 公 ο 5 4 3 4696 五、發明说明（48) 表6 經濟部中央標率局員工消费合作社印褽 比較例 11 12 13 14 15 氟 相 成 長 件 溫度 （°C) 1000 1000 1000 1000 1000 壓力 （托） 40 40 40 40 40 31114氣體流量(升/分鐘） 0. 3 0· 3 0. 3 0. 3 0.3 112波量 （升/分鐘） 30 30 30 30 30 舍有屯仏之而氣韹流量(升/分兹） 0. 01 0. 01 0. 01 0. 01 0.01 旋轉體之轉敦 （rpm) 2000 2000 2000 2000 2000 連结部流量（升/分鐘） — — — 一 — Gi/Gc 比 — — — — 一 裝 置 條 件 Dt/Ds 比 1. 0 1.0 1. 0 0.5 1.5 D2/D1 比 2.0 3. 0 4.0 2. 5 0.83 D2/Ds 比 2.0 3. 0 4. 0 1.25 1.25 H (mm) 50 50 50 50 50 結 果 膜厚均句性 1.03 0.97 0.93 10. 77 5.50 電阻值均勻性 4. 86 4. 73 4. 51 21. 00 24.17 LPD (>0. 135μηι) (側 119 107 99 90148 1679 連結部之粒子析出量 少 少 少 少 多 下部之粒子析出量 少 少 少 少 多 (讀先閱讀背面之注意事項再填对本頁)

尺 張 一紙 A Ns c /V 率 標 4346 96 at B7 經濟部中央標隼局員工消費合作社印製 五、發明说明（49) 比較例18〜19 使用一種與前逑圖14所示之反應爐80(其如同習知氣相） 薄膜成長裝置之反應Μ並無上、下部之區分之上下同徑之 未具連结部者）一樣構成之反應爐，在如表7所示之與實腌 例7相同之氣相成長條件下在矽晶片表面上形成摻雜有ΒΖΗ 之矽薄膜。其後，關於其 裝置内之觀察及所Tf到之形成有 薄膜之晶片基板*施行相同方式之測定，其结果示於表7 中 〇 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 52 434696 經滴部中央標隼局員工消费合作社印* A7 B7 五、發明説明（5⑴ 表7 比較例 16 17 18 19 溫度 (°0 1000 1000 1000 1000 氣 —— 壓力 _ (托） 40 40 40 30 相 Sim氟體流量(升/分鐘） 0. 3 0. 3 0· 3 2. 0 成 仏流量 （升/分鐘） 30 30 30 200 長 含有8^之出氣®’流量(升/分鐘） 0. 01 0. 01 0.01 0. 07 件 旋轉體之轉敦 :rpm) 2000 2000 2000 2000 連结部流量（升/分鐘） 一 — — — Gi/Gc 比 — — — 一 裝 D,/Ds 比 1. 0 1.0 一 一 置 D2/D，b 1.25 1.1 — 一 條 D2/Ds比 1.25 1.1 一 — 件 Η (ram) 5 50 — — 膜厗均句性 24. 98 11. 00 8.71 0.98 結 電阻值均句性 41.16 33. 83 31.15 8. 33 LPD (>〇. 135μπι) (個） 220589 37695 33707 1087 果 連结部之粒子析出量 多 多 — — 下部之粒子析出量 少 多 多 多 (#先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) '訂 本紙張尺度制巾關家縣（CNS) A4^ (21GX297公董） 53 43469b 經濟部中央標準局員工消费合作社印11 五、發明説明（51) 由上述實腌例及比較例可清楚得知，將反應爐匾分為具 有互相不同之直徑之上、下部而使整流用氣體依指定方式 從上、下郤之擴徑之連结部流出時，Μ形成薄膜所得之晶 片基板則被測出其表面之晶相之LPD個數為100Μ下*此與 同一條件下使用習知氣相成長装置之比較例18相較*減低 到約1/300以下。再者，所形成之薄膜厚度之均勻性為1Μ 下，可見其彤成極均勻之薄膜。亦得知|其電阻值之均勻 性為4. 4Κ下，藉此及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_。再者*如比較例19藉習知裝 置使載體氣雔以大量之流量流通之場合*雖然其縝厚較均 勻* LPD亦少，而晶相亦較良好*但其電阻值之均勻性很 差*由此可推定其旋轉基板保持S之外周側發生遇氣®潦 之暴動。再者，其反應«下部之析出杨多，由此可預測反 應爐之維護環循將被嫌短。 另一方面，由比較例7〜17甩知*即使在使用上。下部 之直徑不同之被區分之反應爐之場合*若未施行整流用氣 賵從連结部流出之步驟，則如 比較例7(其直拽tfc率與實施 例相同）所示，其在薄膜之均勻性，電阻值之均勻性，LPD 個數，以及反應爐下都之析出物最（多或少）上雖然均優於 習知之通常之載體氣體流量之場合（比較例18)，但低於採 取蝥流用氣體流出之各實施例。又得知•在使爐之上、下 部之直徑與旋轉基板保持體之直徑之比率有各種變化之場 合亦同樣無法得到比實施例為良妗之结果。又按，在使下 部直徑比上部直徑大3〜4倍之比較例12及13雖然肜成較良 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度速用中國國家禕準（CNS ) A4規格（2】〇Χ25·7公釐） 54 4346 96 A7 B·? I . - '~~ _ " 五、發明説明（52) 好之薄膜，但有裝置尺寸太大等之缺點’並且其連结部有 析出物，多少增加晶相之缺陷’而反應«之維護循瑁亦被 鑌短，因此不合適。再者，在使反應爐之上部下端B與旋 轉基板保持體頂面之高低差成為5bb以使雙方接近之比較 例12之情況其LPD個數顯著增加’可見大幅增加晶相之缺 陷，而顯著損及薄膜厚度之均句性及電阻值之均勻性。 此外•根據比較例5及6得知•在使用本發明之氣相蒱膜 成長裝置時，在其來自連结部之整淀用氣«之滾速低於反 應氣B之潦速之場合所得到之薄膜較良好，但在整流用氣 髓之流出董為反應氣骽之3倍之場合* LPD葡數則會顬著增 加，而雖然在連结都無析出物，但反應爐下部之析出物量 增加，所得到之薄膜性狀亦降低。 又按，為上述實施例及比較例中之過渡盾厚度T，依照 上述式（1)將ω =209rad/s及〃 =6608〜8811雇鼸8 /s導人後 算出之數值為18〜21··。 (讀先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) \ J » i - 經濟部中央標隼局員工消費合作社印笨 55 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐）

Claims (1)

1. 434696 U C8 ---—-----^ 六、申請專利範圍 (請先W读背面之注項再填寫本頁) 種氣相薄_成長裝置，其在中空之反應爐之頂部具 有複數之反應氣體供給口，在底部具有排氣口，在内郤具 有晶片基板載置用之旋轉基板保持體，以及在内部之上部 具備穿設有複數氣體孔之整流板，以反應氣體供給於内部 而在旋轉基板保持體上之晶片基板表面上進行薄膜之氣相 成長之氣相薄膜成長裝置中有下述特徵：以可在爐內之中 央部與外周部得到互相不同之氣體流速之方式形成者。 2. 如申請専利範圍第1項之裝置，其中在該整流板緊密 接觸於爐内周壁上，而蚁該項氣體孔在外部域之開口率大 於該項氣體孔在其他領域之開口率之方式所形成，該外部 域為從正投影於該整流板上之上述旋轉基板保持體之投影 形狀之外周緣往徑向外方之領域者。 3. 如申請專利範圍第1項之裝置，其中在該整流板外周 緣與爐内周壁之間有間隙，而該整流板外周緣位於外部域 內*該外部域為從正投影於該整流板上之上述旋轉基板保 持體之投影形狀之外周緣往徑向外方之領域者。 趣濟部中夾榡率局貝工消費合作社印装 4. 如申請專利範圍第2或3項之裝置，其中該外部域與 該反應爐內周壁相隔一指定之間隔寬度，而該間隔寬度 (X)與該整流板相當半徑（RD)和上述投影形狀之相當半徑 (1^)之差值（¥ = 4-8?)之比率（乂/丫）為0.〇2〜1,0者。 5. 如申請專利範圍第1項之装置，其中該反應爐之水平 斷面Μ圓形，而該整流板與該旋轉基板保持體係以同心狀 被配設者。 6. 如申請專利範圍第1項之裝置，其中藉配置於外部域 本紙張尺度逍用中國國家標率（CNS >Α4规格（210x297公釐） 434696 A8 B8 C8 D8 經濟部中夾標率局貝工消費合作社印裝 、申請專利範園 之分隔檐件将空間域之内部區分為至少二區之同時，在各 區各別配設有2個以上之反應氣體供給口，該外部域為從 正投影於該整流板上之上述旋轉基板保持體之投影形狀之 外周缘注徑向外方之領域者。 7‘如申請専利範圍第6項之裝置，其中該外部域與該反 應內周壁相隔—指定之間隔寬度，而該間隔寬度（)〇與 該整流板相當半徑（RD)和上述投影形狀之相當半徑（Rp)之 差值（Y = RD~Rp)之比率（X/Y)為〇.〇2〜1.0者。 8·如申請専利範圍第6或7項之裝置，其中該反應爐之 水平斷面呈圓形，而該蹩流板與該旋轉基板保持體係以同 心狀被配設者。 9. 如申諳專利範画第6項之裝置，其中在該等每區藉由 該項反應氣體供給口連絡有各別之反應氣鼉供給系絞者。 10. 如申誦專利範.圍第1項之裝置，其中該反應爐之中空 内部被區分為相當内徑不同之上、下部，上部之栢當内徑 小於下部之相當内徑，且上部下端與下部上端互相連接以 使中空部連績者。 Π♦一種氣相薄膜成長方法，其特戡為，使用如申讁専 利範圍第1項之氣相薄膜成畏裝置以使反應氣體通過上述 整滾板被整滾，並且使流通整流後之反應氣體之流速在上 述外部域成為高於其他領域之流速而以此供給’於上述旋轉 基板保持體上之晶片基每:齡面上者。 12.如申請専利範園第方法，其中上述外部域之氣 體流速（Vx)與上述其他領 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X V.1知 墓 體流速（vz )之流速比（vx 2 (请先閲讀背面之注項再填寫本頁) 434696 g D8 經濟部中央標率局員工消費合作社印家 六、申請專利範圍 vz )為在5〜30之範圍内者。 13. —種氣相薄膜成畏方法，其在對中空之反應爐内從 上方供給反應氣體K經遇整流後使反應氣體往下方滦至被 支持旋轉之晶片基板上而在晶片基板表面上進行薄膜之氣 相成長之方法中有下述特激：在上逑整流後，Μ反應爐内 壁周邊域之氣體流速（Vx)可成為高於晶片基板上方域之氣 體流速（Vz)之流速之方式供給反應氣體者。 14. 如申請專利範圍第13項之方法，其中該反應爐内壁 周邊域之氣艚流速（vx)與該晶片基板上方域之氣體滾速 (\?2>之流速比以3[/¥2)為在5〜30之範圍内者。 15. —種氣相薄膜成長裝置，其在中空之反應《之頂部 具有複數之反應氣饈供給口，在底部具有排氣口 •在内都 具有晶Η基板載置用之旋轉基板保持體，K及在内部之上 部具備穿設有複數氣暖孔之整流板，Μ反應氣强供給於内 部而在旋轉基板保持體上之晶片基板表面上進行薄膜之氣 相成長之氣相薄膜成長裝置中有下述特激：將該反應逋之 中空内部區分為相當內徑不同之上、下部，使上部之相當 内徑小於下部之相當内徑》並且使上部下端與下部上端互 相藉連結部連接以使中空内部連鑛之同時*在該連結部設 有整流氣體流出孔，將上逑旋轉基板保持體以可在反應雄 下部内具有從該上部下端起算之指定高低差之方式配設於 該上部下端之下方之位置者。 16. 如申請專利範圃第15項之裝置，其中在該連結部上 又S設有由氣密包圍上逑整滾氣體流出孔而成之空間部· ---------11------,—灯，· (請先閲讀背面之注^^項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家橾準（CNS > Μ現格（2丨OXW7公釐} - 3 434691 8 8 8 8 ABCD 經濟部中央標準局員工消費合作社印策 六、申請專利範圍 該空間部具有整流氣體供給口者。 17. 如申請專利範圍第15或16項之裝置，其中該上部 之側面為與該旋轉基板保持體頂面垂直者。 18. 如申請專利範圍第17項之裝置，其中該空間部興上 部形成雙重環狀，且該空間郜之外側面藉由連結部連績於 於下部上端者。 19. 如申諳專利範圍第15項之裝置，其中該反懕爐中空 内部之水平斷面呈圓形，該上部之直徑（Dd大於該晶片基 板之直徑，並且該旋轉基板保持體里圓肜*該上部之直徑 (Dd與該旋轉基板保持體之直徑（Ds)之比率（01/0^為0.7 〜1 . 2者0 20. 如申請專利範圍第19項之裝置，其中該上部直徑（Dd 與該下部直徑（D2)之比率（Da/D!)為1.2M上者。 21. 如申請專利範画第19或20項之裝置，其中該下部之 直徑（D2)與該旋轉基板保持體之直徑（Ds)之比率（D2/ Ds)為1 . 2M上者。 22. 如申請專利範圍第15項之裝置，其中該上部下端與 旋轉基板保持體之高低差（H)為大於該旋轉基板保持體頂 面上之氣體流之過渡層厚度（T)者。 23. 如申請專利範圍第22項之裝置，其中該遇渡層厚度 (T)為由3.22( 1/ /〇; ) I (其中，V表示反應爐内氣氛氣 體之動粘性係數（mm2 /s)，ω表示旋轉之角速度（「ad/s)) 算出之數值者。 24. 如申請專利範圍第15項之裝置，其中該連結部之一 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度逍用中國國家標準（CNS ) A4说格（210X297公釐） 4 經濟部中央標隼局身工消費合作社印袋 4346 9S 备8 D8六、申請專利範圍 部分與該旋轉基板保持體頂面被設於同一水平面內者。 25. —種氣相薄膜成長方法，其特徴為*在如申請專利 範圍第15項之氣相成長裝置中，以上述旋轉基板保持體上 部之氣體滾之過渡層厚度（T)可變得小於上述上部之下端 與上述旋轉基板保持體頂面之高低差值（H)之方式從上逑 複數之反應氣體供給口供給由薄膜形成用原料氣體與載體 氣體所組成之反應氣體K使通過整流板之孔而流通於上述 晶片基板上方之同時*將整流用氣體Μ通過上述連结部之 整流氣體流出孔之方式予Μ導入者。 26. 如申講專利範圍第25項之方法，其中Μ該過渡層厚 度（Τ)即3.22U/<y) I (其中，v表示反懕爐內氣氛氣 體之動坫性係数（B·2 /s)，ω表示旋轉之角速度（rad/s)) 可變得小於該高低差（Η)之方式控制該旋轉基板保持體之 旋轉者。 27. 如申請専利範圍第25或26項之方法，其中該載賭 氣體之流速（Ge)與從該連结部之整流氣體流出孔専入之整 流用氣體之流速（Gd之比率 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺皮適用中國國家橾準（CNS)A4現格（210X297公釐） 5