TWI480927B - 氣相成長裝置及氣相成長方法 - Google Patents

Description

氣相成長裝置及氣相成長方法

本發明係有關於氣相成長裝置及氣相成長方法。尤其是有關於，在半導體基板的磊晶成長時，降低微粒發生及附著物，使得其生產性提升變為容易的氣相成長裝置及氣相成長方法。

形成有例如超高速雙極元件、超高速CMOS元件、功率MOS電晶體等的半導體元件的製造中，雜質濃度、膜厚、結晶缺陷等有受到控制之單晶層的磊晶成長技術，係在器件性能的提升上是不可或缺的。

在矽晶圓、化合物半導體晶圓等半導體基板的表面上，促使單晶薄膜成長，以作為半導體元件之基板使用的磊晶晶圓，在製造其的磊晶成長裝置中，存在有一種可一次處理多數片晶圓的批次處理式、和一次處理一片晶圓的葉片式。此處，批次處理式的磊晶成長裝置，係由於可一次處理多數片晶圓基板，因此生產性較高且可降低磊晶晶圓的製造成本。此外，葉片式的磊晶成長裝置，係較容易支援晶圓基板的大口徑化，磊晶成長層的膜厚等之均勻性較佳。

近年來，隨著採用矽晶圓的半導體元件的高集縮化、高性能化、多機能化等，矽磊晶晶圓的用途也越來越廣泛。例如，搭載有由CMOS元件所構成之記憶體電路的半導 體元件的製造上，記憶體容量已達到例如Gigabit等級。能確保其製造良率同時結晶性優於量產品晶圓的具有膜厚例如10μm程度的矽磊晶層的磊晶晶圓，係經常被使用。又，元件容易量產品晶圓且容易製作超高速CMOS元件，例如具有矽鍺合金層的所謂扭曲矽磊晶層的實用化，正被期待。或者，在功率MOS電晶體這類具有高耐壓元件的半導體元件上，係採用了具有例如膜厚50~100μm程度且高電阻率之矽磊晶層的磊晶晶圓。

在此其中，隨著晶圓的例如300mmΦ這類的大口徑化，因而產生需要使磊晶成長層的膜厚，在整個晶圓表面都很均勻且被高精度地控制，葉片式磊晶成長裝置的重要性也越來越高。可是，如上述，葉片式磊晶成長裝置，由於無法批次處理晶圓，所以一般而言，其生產性是低於批次處理式的磊晶成長裝置。此外，目前為止，在葉片式磊晶成長裝置中，為了提高生產性而使磊晶成長速度高速化之各種構造的磊晶成長裝置，已有揭露(例如參照日本特開平11－67675號公報)。

上記日本特開平11－67675號公報中所揭露的葉片式磊晶成長裝置，係例如可將矽磊晶層的成長速度提高到10μm/min左右。磊晶晶圓製造時，為了提高其生產性，除了上記磊晶層的成長速度以外，還有例如磊晶層的良品良率之提升或者裝置工作效率的提升，也是很重要的。

此處，磊晶層的良品良率，雖然也是看其所製作的半導體元件之性能而定，但通常，屬於單晶層的磊晶層的結晶缺陷、結晶中的析出物、污染金屬或微粒等，會有很大的影響。其中，在磊晶成長時容易發生的微粒，係為造成上記結晶缺陷、結晶中的析出物或金屬污染的主因。因此，降低微粒的產生，在提升上記良品良率上，是極為重大的課題。

在磊晶層的成長時，載置於反應爐內所定位置上的晶圓的溫度，會被加溫至1000~1200℃的高溫，將成膜用氣體供給至反應爐內，以使晶圓表面和成膜用氣體發生反應。可是，成膜用氣體的其中一部分會在反應爐的內壁析出，變成附著物，而成為微粒源。又，成膜用氣體或其反應生成物(亦包含反應副生成物)之一部分，係於反應爐內的空間中析出而成為微粒。因此，在磊晶晶圓製造時，將該磊晶成長中必然會發生的微粒及附著物，從反應爐內去除並清潔的維護作業，是必需的。於是，降低反應爐內壁或爐內的各種部件表面上所附著的微粒等之附著物，對於減輕清潔的維護作業並提升裝置工作效率而言，是個很大的課題。

本發明的目的在於，提供一種可降低反應爐內的微粒發生及附著物，使得半導體基板的磊晶成長生產性容易提升的氣相成長裝置及氣相成長方法。

本發明之一態樣的氣相成長裝置，係屬於在圓筒狀反應爐的上部具備氣體供給口、在其下部具有排氣口、在其 內部具有用來載置晶圓的晶圓保持部件、在該晶圓保持部件與前記氣體供給口之間具備氣體整流板的氣相成長裝置，其特徵為，氣體整流板與晶圓保持部件的離間距離係被設定成，使得用來在晶圓上形成磊晶層所需的成膜用氣體，是在晶圓面上或晶圓保持部件面上，成為整流狀態。

本發明之一態樣的氣相成長方法，係使用一種在圓筒狀反應爐的上部具備氣體供給口、在其下部具有排氣口、在其內部具有用來載置晶圓的晶圓保持部件、在該晶圓保持部件與前記氣體供給口之間具備氣體整流板的氣相成長裝置。然後，使用該氣相成長裝置，使成膜用氣體從氣體供給口通過氣體整流板而流下到反應爐內，以在晶圓上促使磊晶層進行氣相成長的氣相成長方法，其特徵為，氣體整流板與晶圓保持部件的離間距離係被設定成，使得成膜用氣體是在晶圓面上或者晶圓保持部件面上，成為整流狀態。

以下，針對本發明的理想實施形態，參照圖面來加以說明。此處，彼此相同或類似的部分係標示共通的符號，並部分省略重複說明。

圖1係本發明之一實施形態的葉片式磊晶成長裝置之構成。如圖1所示，磊晶成長裝置，係具備：反應爐亦即例如不鏽鋼製的圓筒狀中空體的處理爐11、從其頂部往該處理爐11內部導入成膜用氣體21的氣體供給口12、將從 氣體供給口12導入的成膜用氣體21予以整流，使其對配置在下方的半導體晶圓W例如以層流方式流下的氣體整流板13。然後，還具備用以將在半導體晶圓W表面等進行反應後的反應生成物及一部分成膜用氣體，從處理爐11底部排出到其外部的氣體排氣口14。此處，配設有用以讓上記氣體整流板13載置於其頭部，並覆蓋處理爐11之內壁的圓筒狀的襯墊15。此外，氣體排出口14係連接著真空泵(未圖示)。

上記襯墊15，係沿著處理爐11的側壁而覆蓋住內壁，將上記內壁予以遮蔽以避免成膜用氣體21或反應生成物的接觸，是用來防止反應生成物在處理爐11的內壁析出而變成附著物而堆積的防沾板。此時，在磊晶成長中，上記附著物係會堆積在襯墊15內壁。

在上述處理爐11內部，係具備有：將用來載置保持半導體晶圓W的晶圓保持部件之環狀支撐器16配置在其上面並進行旋轉的旋轉體單元17、將載置於環狀支撐器16的半導體晶圓W以輻射熱進行加熱的加熱器18。此處，旋轉體單元17，其旋轉軸17a係連接著位於下方的旋轉裝置(未圖示)，是被裝設成可高速旋轉。圓筒狀的旋轉體單元17之直徑，係約略相同於環狀支撐器16的外周徑，較為理想。又，亦可構成為，此圓筒狀的旋轉軸17a係連接至用來把中空的旋轉體單元17內排氣所需的真空泵，藉由其抽氣，半導體晶圓W就會被真空吸附在環狀支撐器16。此外，旋轉軸17a，係在處理爐11的底部，隔 著真空密封部件而被插設成可自由旋轉。

然後，加熱器18係被固設在貫通旋轉軸17a內部的支持軸19的支持台20上。該支持台20上係形成設置有，用來使半導體晶圓W從環狀支撐器16脫離用的例如突舉針腳(未圖示)。此外，作為上記晶圓保持部件，亦可取代環狀支撐器，改成與半導體晶圓W背面大約全面接觸的構造。此處，該晶圓保持部件，通常係因為載置圓板狀的晶圓基板，因此其緣端的平面形狀是圓形，理想是以不會遮斷加熱器18之輻射熱的材質所形成。

上述葉片式磊晶成長裝置中，氣體整流板13係例如為石英玻璃製的圓板體，且被形成有多數的多孔狀氣體吐出口。然後，如圖1所示，假設略平行地對向配置之環狀支撐器16的上面與氣體整流板13的下面之離間距離為H₁ 。然後，離間距離H₁ 係被設定成，使得用來在半導體晶圓W上形成磊晶層所需的成膜用氣體21，是在半導體晶圓W面上或晶圓保持部件16面上，成為整流狀態。

此處，令環狀支撐器16的外周徑為D，則如後述般地滿足H₁ /D≦1/5，較為理想。此處，環狀支撐器16的內周側係被施以魚眼加工，半導體晶圓W的背面是接觸於其魚眼面而載置，因此半導體晶圓W的主面係會成為與環狀支撐器16的主面大略相同高度之位置。

再者，如圖1所示，令環狀支撐器16的外周徑為D，令襯墊15的內周面與旋轉單元17的外周面的離間距離為L₁ ，如後述般地滿足2/15≦L₁ /D≦1/3，較為理想。

此外，圖1所示的葉片式磊晶成長裝置中，未圖示的處理爐11的側壁地點上，設有用來將半導體晶圓W予以送出送入的晶圓出入口及閘閥。然後，被該閘閥所連結的例如裝載互鎖(load－lock)室和處理爐11之間，可藉由搬運機械臂來搬送半導體晶圓W。此處，例如合成石英製的搬運機械臂，係要能插入至氣體整流板13與晶圓保持部件亦即環狀支撐器16的空間中，因此離間距離H₁ 係必須為，能夠確保讓搬運機械臂插入之空間的寸法以上。

以下，針對上記離間距離H₁ 及L₁ ，表示具體例。在半導體晶圓W係為例如口徑200mmΦ的矽晶圓時，假設環狀支撐器16的外周徑D係為300mmΦ。然後，搬運機械臂的搬送操作時所必需的插入空間例如設為10mm左右，則理想的離間距離H₁ 係為20mm~60mm之範圍。同樣地，於上記條件中，理想的離間距離L₁ 係為40mm~100mm之範圍。

此外，此處，在將晶圓保持部件16及加熱器18設計成如後述般地(參照圖4)可上下移動的情況下，氣相成長時的半導體晶圓W表面與氣體整流板13的下面之距離，只要1mm左右即可。然後，在氣相成長結束後，只要將晶圓保持部件16及加熱器18往下移動10mm左右，搬運機械臂就可進行晶圓W的搬送操作。此時，半導體晶圓W表面與氣體整流板13的下面之距離若低於1mm，則氣相成長的膜厚會發生變動，或產生缺陷，因此，半導體晶圓W表面與氣體整流板13的下面之距離，是以1mm為 底限。

接下來，使用上記葉片式磊晶成長裝置的磊晶成長方法及本實施形態中的效果，參照圖1及圖2來加以說明。圖2係葉片式磊晶成長裝置之比較例之構成的縱剖面圖。

首先，將半導體晶圓W以公知的葉片方式，載置在處理爐11內的環狀支撐器16上。此處，打開處理爐11的上記晶圓出入口的閘閥，以搬運機械臂而將例如裝載互鎖室內的半導體晶圓，搬送至處理爐11。然後，半導體晶圓W係使用例如突舉針腳(未圖示)而被載置在環狀支撐器16，搬運機械臂係返回裝載互鎖室，閘閥係被關閉。

然後，令未圖示的真空泵作動，將處理爐11內的氣體從氣體排氣口14排出以達到所定的真空度。載置在環狀支撐器16上的半導體晶圓W，係被加熱器18預備加熱至所定溫度。其後，提高加熱器18的加熱功率，將半導體晶圓W加溫至磊晶成長溫度。然後，除了繼續進行上記真空泵的排氣，還使旋轉體單元17以所要的速度進行旋轉，同時從氣體供給口12供給所定的成膜用氣體21，於所定的真空度下，使半導體晶圓W表面進行磊晶層成長。

例如，在使矽磊晶層成長時，預備加熱的溫度係被設定成500~900℃範圍的所望溫度，磊晶成長溫度係被設定成1000~1200℃範圍的所望溫度。然後，作為矽的來源氣體係可使用SiH₄ 、SiH₂ Cl₂ 或SiHCl₃ ；而作為摻雜劑氣體係可使用B₂ H₆ 、PH₃ 或AsH₃ 。又，作為載氣則通常是使 用H₂ 。這些氣體係為成膜用氣體。

此矽磊晶層成長時的處理爐11內，係設定成約2×10³ Pa(15Torr)~約9.3×10⁴ Pa(700Torr)之範圍的所望壓力。又，旋轉體單元17的旋轉係設定成，例如300~1500rpm之範圍的所望旋轉數。

上記磊晶成長中，本實施形態中的氣體整流板13與環狀支撐器16，它們之間的離間距離H₁ 是被配置成，如上述般地，與環狀支撐器16之外周徑D的關係上，是滿足H₁ /D≦1/5。藉由如此配置，就可使得關於圖1所示的成膜用氣體21的氣流，在半導體晶圓W上幾乎不會產生亂流。通過氣體整流板13被整流而流下的成膜用氣體21，係在抵達半導體晶圓W及環狀支撐器16的主面，其後，沿著該些主面而往水平方向以近似層流的方式，被整流而流動。然後，藉由該被整流成水平方向的成膜用氣體的氣流，可大幅減低微粒對半導體晶圓W表面的附著，可獲得高良品良率的磊晶層。

又，本實施形態中的襯墊15與旋轉單元17的外周面，它們之間的離間距離L₁ 是被配置成，如上述般地，與環狀支撐器16之外周徑D的關係上，是滿足2/15≦L₁ /D≦1/3。因此，可減低在襯墊15的內壁上，成膜用氣體或反應生成物析出而形成的附著物22。

此處，藉由以2/15≦L₁ /D使得離間距離L₁ 是較先前的比較例更為加大，使得後述起因於水平方向氣體21a(圖3A)之流速增加所導致的襯墊15內壁附著物飛散，受 到抑制。又，通過半導體晶圓W上而被升溫的成膜用氣體或反應生成物的水平方向氣體21a，會因為從靠近襯墊15內壁的氣體整流板13的多孔狀氣體吐出口流下的成膜用氣體，而容易被下沖流往氣體排氣口14方向，因此可大幅減少襯墊15內壁的附著物22。此種效果雖然是L₁ /D越增加則越大，但一旦1/3<L₁ /D則該效果的增加程度就會下降。而且，離間距離L₁ 的增加也會帶來裝置大型化的問題。

然後，如上述的襯墊15之定期性清潔之維護作業間隔可以加長，例如可以加長到先前技術的2倍左右。因為可如此大幅減輕裝置的維護作業，所以可大幅提升磊晶成長裝置的工作效率。

對此，圖2所示的葉片式磊晶成長裝置，雖然圖示了先前技術的典型處理爐內樣態，但氣體整流板13與環狀支撐器16之間的離間距離H₂ ，係沒有如上述般地，與環狀支撐器16之外周徑D的關係上，滿足H₂ /D是通常1以上且1/5以下。此處，被氣體整流板13所整流過的成膜用氣體21，會被磊晶成長時的高溫所加熱，受到來自半導體晶圓W表面的輻射熱而容易變成上升氣流，其一部分在半導體晶圓W上例如係會變成渦流。發生在成膜用氣體21的此種亂流，係在半導體晶圓W上容易造成成膜用氣體或反應生成物的析出，並且該析出的微粒很容易附著在半導體晶圓W表面。而且磊晶層的良品良率之提升會變得困難。

又，圖2的例子中，襯墊15與旋轉單元17，其離間距離L₂ 是被配置成，與環狀支撐器16之外周徑D的關係上係為L₁ /D<2/15。因此，相較於圖1所示的磊晶成長裝置之情形，更容易受到來自半導體晶圓W的輻射熱之影響，且襯墊15內壁上析出的附著物22也會增加。而且，襯墊15的定期性清潔維護作業間隔會變短，難以提升磊晶成長裝置的工作效率。

然後，在如上述般地進行磊晶成長後，便將形成有上記磊晶層的半導體晶圓W開始降溫。此處，令上記成膜用氣體之供給及旋轉體單元17之旋轉停止，將已形成有磊晶層的半導體晶圓W保持載置於環狀支撐器16上，進行自動調整，以將加熱器18的加熱輸出降低至初始預備加熱的溫度。

然後這次換成冷卻用氣體從氣體供給口12往處理爐11內流入，藉由氣體整流板13整流過的冷卻用氣體，以將上記半導體晶圓W進行氣冷。此處，冷卻用氣體係可用相同於上記成膜用氣體之載氣的H₂ 氣體，也可使用氬、氦這類惰性氣體或N₂ 氣體。又，流入該冷卻用氣體的處理爐11內的壓力，係在磊晶層成長時的壓力為相同程度。

接著，在半導體晶圓W穩定成所定之溫度後，例如藉由突舉針腳而使半導體晶圓W從環狀支撐器16脫離。此外，使半導體晶圓W從環狀支撐器16脫離的手段可以並非突舉針腳，亦可採用靜電接著方式，或是可使半導體 晶圓W自己浮上的白努力夾頭方式等。然後，再次打開閘閥而將搬運機械臂插入至氣體整流板13及環狀支撐器16之間，在其上載置半導體晶圓W。然後，承載好半導體晶圓W的搬運機械臂係返回至裝載互鎖室。

如以上，對一個半導體晶圓的磊晶層之成膜循環週期便結束。然後，接著對另一半導體晶圓，依照上述相同製程，進行成膜。

上記實施形態中，雖然針對沿著處理爐11的側壁配置襯墊15時的情形來說明葉片式磊晶成長裝置，但即使沒有該襯墊15時，也能產生同樣效果。但是，此情況下，清潔的維護作業中，就必須要將處理爐11的側壁部上所堆積的附著物，定期地加以去除。

接著，參照圖3的模式圖，說明半導體晶圓的磊晶成長時的上記實施形態之裝置構造之作用。圖3係葉片式磊晶成長裝置的氣體整流板13與保持半導體晶圓W之環狀支撐器16之間的成膜用氣體21的氣體流模式圖。此處，圖3A係上述離間距離H1，是與環狀支撐器16之外周徑D(晶圓保持部件之直徑)的關係上，滿足H₁ /D≦1/5時的情形；圖3B係如比較例所示般地，是離間距離H₂ 為H₂ /D>1/5時的情形之一例。

處理爐11內的成膜用氣體21係為黏性流，從氣體供給口12導入而通過氣體整流板13的多孔狀氣體吐出口，而被整流成例如層流而流下。此處，若為圖3A所示之構成，則流下的成膜用氣體21係會抵達半導體晶圓W及環 狀支撐器16的主面，一部分會在高溫的半導體晶圓W表面進行反應而形成磊晶層。然後，未反應的成膜用氣體或反應生成物，係沿著這些主面而往水平方向曲折，而會維持例如層流的整流狀態，繼續流動。又，在環狀支撐器16的外周端上也不會產生亂流。但是，這些氣體的氣流，會因為旋轉單元17的旋轉，而在上記主面的平行面上，往旋轉方向稍微偏向。

因此，可以抑制成膜用氣體或反應生成物在半導體晶圓W上部析出。而且，沿著主面的本實施形態之水平方向氣體21a的流速，在同一成膜用氣體量的供給條件下，是較圖3B之比較例的水平氣體21b的流速大上1位數，這是藉由模擬而確認的事實。因此，例如在半導體晶圓W的上部有析出而產生微粒，或是在襯墊15的內壁堆積的附著物22因剝離或飛散等而有微粒飛來，這些都會被上記整流狀態的氣體流往水平方向排出，而幾乎不會附著到半導體晶圓W的表面。然後，其會通過如上述之離間距離L₁ 的旋轉體單元17與襯墊15之間的氣體流路，從氣體排氣口14排出。

對此，若依據圖3B所示的構成，則流下的成膜用氣體21，在半導體晶圓W及環狀支撐器16的主面上，其整流狀態很容易被擾亂而破壞。而且，其後會抵達這些主面而往水平方向曲折流動。又，如上述，水平方向氣體21b的流速是小於本實施形態之水平方向氣體21a，而環狀支撐器16的外周端上原本就很容易發生亂流。因為這些原 因，整流狀態發生紊亂而流下的成膜用氣體21，係於半導體晶圓W的外周側或環狀支撐器16上，極易產生渦流23。然後，隨著H₂ /D的增加，渦流23也甚至會在半導體晶圓W的較內周上產生。

因為發生此種渦流23，故在上述的磊晶層成長時，成膜用氣體或反應生成物會變得容易析出。因此，會發生所謂的空間反應而造成許多微粒的產生。又，該渦流23這樣的亂流，會使在該半導體晶圓W之上部所析出產生的微粒，或在襯墊15內壁堆積的附著物22因剝離或飛散等而產生的微粒，更容易附著在半導體晶圓W表面。

又，半導體晶圓W的磊晶成長後的降溫時的氣冷中也是，上記實施形態的裝置構造係可有效發揮以下的作用。此作用的說明也引用圖3。此時，係將圖3的成膜用氣體21置換成冷卻用氣體來說明。

處理爐11內的冷卻用氣體係為黏性流，從氣體供給口12導入而通過氣體整流板13的多孔狀氣體吐出口，而被整流成例如層流而流下。此處，若為圖3A所示之構成，則流下的冷卻用氣體係會抵達半導體晶圓W及環狀支撐器16的主面，其後，沿著這些主面等而水平方向曲折，維持整流狀態。又，在環狀支撐器16的外周端上也不會產生亂流。

因此，在半導體晶圓W中，於其面內，冷卻用氣體係以均勻的溫度及流量發生接觸，因此冷卻用氣體的熱交換所致之散熱，係均勻地進行。又，環狀支撐器16之外 周端上不會有亂流產生導致散熱紊亂，可保持上記散熱的均勻性。然後，於半導體晶圓W的降溫時，其面內的溫度可保持均一。此外，從半導體晶圓W表面藉由熱輻射所致的散熱，在面內係為均一。

對此，若依據圖3B所示的構成，則流下的冷卻用氣體，在半導體晶圓W及環狀支撐器16的主面上，其整流狀態很容易被擾亂而破壞。而且，其後會抵達這些主面而往水平方向曲折流動。又，在環狀支撐器16的外周端上，原本就很容易發生亂流。因為這些原因，整流狀態發生紊亂而流下的冷卻用氣體，係於半導體晶圓W的外周側或環狀支撐器16上，極易產生渦流23。然後，隨著H₂ /D的增加，渦流23也甚至會在半導體晶圓W的較內周上產生。

因為產生如此渦流23，所以半導體晶圓W在其面內，與冷卻用氣體的熱交換所致之散熱，會不均勻地進行。然後，於半導體晶圓W的降溫時，會損及其面內的溫度的均一性。

由上述可知，在本實施形態中，半導體晶圓的磊晶層成長時，例如在半導體晶圓的上部等處理爐內的空間中，成膜用氣體或反應生成物之一部分析出而導致的微粒之產生，係可大幅降低。又，成膜用氣體的一部分在處理爐的內壁或其襯墊內壁反應析出而成為微粒源的附著物之量，也會降低。因此，於磊晶成長時，微粒對晶圓的附著會減低，可提升良品良率。又，為了將此磊晶成長中所必然會 產生的微粒及附著物從處理爐內去除並進行清潔的維護作業，可被大幅減輕。如此，可提升磊晶成長時的生產性。

又，在本實施形態中，為了搬出至處理爐外而使半導體晶圓降溫的工程中，基於上述理由，可較先前技術更為提升半導體晶圓的冷卻速度，因此可容易提升磊晶晶圓製造的產能。又，磊晶層成長後的半導體晶圓的降溫係較先前技術更為穩定，半導體晶圓的冷卻不均係被減少。因此，以搬運機械臂將半導體晶圓搬出裝載互鎖室之際，晶圓龜裂的發生頻率也會大幅減低。而且，上述半導體晶圓的滑位等結晶缺陷的降低效果，也附帶使得磊晶層的成膜製造良率更為提升。

圖4係本發明之另一實施形態的圖示。於上述實施形態中，如圖4所示，晶圓保持部件16及加熱器18是被構成為可上下移動(圖的箭頭A、A')。亦即，雖然未圖示，但在晶圓保持部件16及加熱器18的下端部係設有空氣唧筒等之驅動機構，可進行控制使得例如晶圓保持部件16及加熱器18可聯合地上下移動。

此處，藉由晶圓保持部件16及加熱器18的驅動機構，氣體整流板13與半導體晶圓W的距離，係可在1mm至60mm之間進行調整，在成長時甚至可極度接近成1mm地進行成長。又，在半導體晶圓W的送出送入時，氣體整流板13與半導體晶圓W的距離係在20mm前後較為理想，但也可為10mm左右。

圖4的實施形態中，成長時的氣體整流板13和半導 體晶圓W的距離，理想上越窄越好，但現實上是以1mm左右為限。在如此調整成1mm程度時，保持晶圓W的承接座16和加熱器18係亦可連動地移動。又，亦可使氣體整流板13移動。

晶圓保持部件16及加熱器18的上下移動，係可和為了送出送入晶圓而使晶圓W從晶圓保持部件16脫離用之機構的運動，例如突舉針腳的運動，一起連動。

藉由以上所說明之本發明的實施形態，可提供一種氣相成長裝置及氣相成長方法，可減少磊晶成長時的反應爐內所產生的微粒及附著物，使得磊晶成長的生產性提升變為容易。

以上，雖然就本發明的理想實施形態加以說明，但上述實施形態並非限定本發明。當業者可在具體實施樣態中，在不脫離本發明技術思想及技術範圍內，施加各種變形、變更。

例如，於上記實施形態中，葉片式磊晶成長裝置係亦可用閘閥21而連結著例如叢集工具的搬送室。

又，作為上記晶圓保持部件，不限於環狀支撐器；亦可為具有加熱機構、接觸半導體晶圓背面全面的所謂承接座。若為環狀支撐器(中央有開口者)的情況下，亦可配置可對開口部拆卸的平板，例如，藉由將該平板予以上提，就可用搬運機械臂將晶圓送出送入反應爐內外。

又，本發明的氣體供給口，係亦可不在反應爐的頂面，只要是在反應爐全體的上部即可，例如亦可在反應爐的 側面。甚至，氣體排氣口係亦可不在反應爐的底面，只要在反應爐全體的下部即可，例如亦可在反應爐的側面。

又，本發明係在促使磊晶成長的半導體晶圓是被載置於非旋轉而固定的晶圓保持部件上的此種構造之葉片式磊晶成長裝置，也可同樣適用。

然後，作為進行成膜的晶圓基板，雖然典型上是使用矽晶圓，但亦可使用碳化矽基板等矽以外的半導體基板。又，在晶圓經板上成膜的薄膜，雖然一般最見的是矽膜或者含有硼、磷或砷等雜質的單晶矽膜，但部分含有聚矽膜的單晶矽膜或其他的薄膜，例如GaAs膜或GaAlAs膜等化合物半導體，也能毫無障礙地適用。

此外，於本發明中並不限於磊晶成長，亦可為一般的氣相成長，例如MOCVD等。又，磊晶成長裝置，亦並非一定為葉片式。

11‧‧‧處理爐

12‧‧‧氣體供給口

13‧‧‧整流板

14‧‧‧氣體排氣口

15‧‧‧襯墊

16‧‧‧環狀支撐器

17‧‧‧旋轉體單元

17a‧‧‧旋轉軸

18‧‧‧加熱器

19‧‧‧支持軸

20‧‧‧支持台

21‧‧‧成膜用氣體

21a‧‧‧本實施形態之水平方向氣體

21b‧‧‧比較例水平方向氣體

22‧‧‧附著物

23‧‧‧渦流

24‧‧‧開口部

25‧‧‧平板

W‧‧‧半導體晶圓

圖1係實施形態的葉片式磊晶成長裝置之一構成的縱剖面圖。

圖2係葉片式磊晶成長裝置之比較例之構成的縱剖面圖。

圖3係實施形態的葉片式磊晶成長裝置的冷卻用氣體的氣體流之模式圖。

圖4係用來說明其他實施形態的葉片式磊晶成長裝置的縱剖面圖。

11‧‧‧處理爐

12‧‧‧氣體供給口

13‧‧‧整流板

14‧‧‧氣體排氣口

15‧‧‧襯墊

16‧‧‧環狀支撐器

17‧‧‧旋轉體單元

17a‧‧‧旋轉軸

18‧‧‧加熱器

19‧‧‧支持軸

20‧‧‧支持台

21‧‧‧成膜用氣體

22‧‧‧附著物

W‧‧‧半導體晶圓

Claims (6)

1. 一種氣相成長裝置，係屬於在圓筒狀反應爐的上部具備氣體供給口、在其下部具有排氣口、在其內部具有用來載置晶圓的晶圓保持部件、在該晶圓保持部件與前記氣體供給口之間具備氣體整流板的氣相成長裝置，其特徵為，前記氣體整流板與前記晶圓保持部件的離間距離係被設定成，使得用來在前記晶圓上形成磊晶層所需的成膜用氣體，是在前記晶圓面上或前記晶圓保持部件面上，以水平方向上大致呈現層流的方式而成為整流狀態；若令前記氣體整流板與前記晶圓保持部件的離間距離為H，令前記晶圓保持部件直徑為D，則滿足H/D≦1/5；前記晶圓保持部件，係被構成為可上下移動；前記晶圓保持部件的正下方，設有用來加熱晶圓的加熱器，該加熱器係被構成為，藉由與前記晶圓保持部件不同的驅動機構而可上下移動；前記晶圓保持部件及前記加熱器的上下移動，係與為了送出送入前記晶圓而使前記晶圓從前記晶圓保持部件脫離用之機構的運動，一起牽動。
2. 如申請專利範圍第1項所記載之氣相成長裝置，其中，若令前記反應爐內的側壁與前記晶圓保持部件的離間距離、或者以覆蓋前記側壁之方式而配置的圓筒狀防沾板與前記晶圓保持部件的離間距離為L，則滿足2/15≦L/D≦1/3。
3. 如申請專利範圍第1項所記載之氣相成長裝置，其中，前記氣體整流板的下面與前記晶圓保持部件的上面之距離，係可調整成1mm以上、60mm以下。
4. 如申請專利範圍第1項所記載之氣相成長裝置，其中，前記氣體整流板的下面與前記晶圓保持部件的上面之間，可以插入用來將前記晶圓送出送入前記反應爐內外的搬運機械臂。
5. 如申請專利範圍第2項所記載之氣相成長裝置，其中，前記氣體整流板的下面與前記晶圓保持部件的上面之間，可以插入用來將前記晶圓送出送入前記反應爐內外的搬運機械臂。
6. 一種氣相成長方法，係屬於使用一種在圓筒狀反應爐的上部具備氣體供給口、在其下部具有排氣口、在其內部具有用來載置晶圓的晶圓保持部件、在該晶圓保持部件與前記氣體供給口之間具備氣體整流板；前記晶圓保持部件係被構成為可上下移動；前記晶圓保持部件的正下方，設有用來加熱晶圓的加熱器，該加熱器係被構成為，藉由與前記晶圓保持部件不同的驅動機構而可上下移動；前記晶圓保持部件及前記加熱器的上下移動，係與為了送出送入前記晶圓而使前記晶圓從前記晶圓保持部件脫離用之機構的運動，一起牽動的氣相成長裝置，使成膜用氣體從前記氣體供給口通過前記氣體整流板而流下到前記反應爐內，以在前記晶圓上促使磊晶層進行氣相成長的氣相成長方法，其特徵為， 前記氣體整流板與前記晶圓保持部件的離間距離係被設定成，使得前記成膜用氣體是在前記晶圓面上或者前記晶圓保持部件面上，以水平方向上大致呈現層流的方式而成為整流狀態；若令前記氣體整流板與前記晶圓保持部件的離間距離為H，令前記晶圓保持部件直徑為D，則滿足H/D≦1/5；前記氣體整流板的下面與前記晶圓保持部件的上面之間，設有用來將前記晶圓送出送入前記反應爐內外的搬運機械臂，藉由前記搬運機械臂的移動，進行前記晶圓往前記反應爐內外的送出送入；在前記晶圓上進行成膜時，前記整流板與前記晶圓是呈接近；在送出送入前記晶圓時，前記整流板與前記晶圓的距離係變遠，以使得前記晶圓的送出送入成為可能。