TWI732910B - 氣相成長裝置、磊晶晶圓之製造方法及氣相成長裝置用之附接件 - Google Patents

氣相成長裝置、磊晶晶圓之製造方法及氣相成長裝置用之附接件 Download PDF

Info

Publication number
TWI732910B
TWI732910B TW106125296A TW106125296A TWI732910B TW I732910 B TWI732910 B TW I732910B TW 106125296 A TW106125296 A TW 106125296A TW 106125296 A TW106125296 A TW 106125296A TW I732910 B TWI732910 B TW I732910B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
raw material
flow paths
attachment
gas
material gas
Prior art date
Application number
TW106125296A
Other languages
English (en)
Other versions
TW201812854A (zh
Inventor
大西理
Original Assignee
日商信越半導體股份有限公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 日商信越半導體股份有限公司 filed Critical 日商信越半導體股份有限公司
Publication of TW201812854A publication Critical patent/TW201812854A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI732910B publication Critical patent/TWI732910B/zh

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/455—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
    • C23C16/45502—Flow conditions in reaction chamber
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02225—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer
    • H01L21/0226—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process
    • H01L21/02263—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/455—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/455—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
    • C23C16/45563—Gas nozzles
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/455—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
    • C23C16/45587—Mechanical means for changing the gas flow
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B23/00—Single-crystal growth by condensing evaporated or sublimed materials
    • C30B23/002—Controlling or regulating
    • C30B23/005—Controlling or regulating flux or flow of depositing species or vapour
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B23/00—Single-crystal growth by condensing evaporated or sublimed materials
    • C30B23/02—Epitaxial-layer growth
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/3244—Gas supply means
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/32623—Mechanical discharge control means
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02225—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer
    • H01L21/0226—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process
    • H01L21/02293—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process formation of epitaxial layers by a deposition process
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67017—Apparatus for fluid treatment

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)

Abstract

本發明之氣相成長裝置1，具備反應爐2、複數條流路16a、蓋14、及附接件15。反應爐2具有供導入氣相成長氣體之入口8a且藉由氣相成長氣體而於基板W成長磊晶層。複數條流路16a自入口8a延伸至入口8a之外側且將氣相成長氣體引導至反應爐2。蓋14具有朝向複數條流路16a引導原料氣體之導入路14a。附接件15具有可連接於導入路14a之分支路15a且裝配於蓋14。分支路15a於附接件15被裝配於蓋14之狀態下連接於導入路14a，且自導入路14a側朝向原料氣體之下游側呈競賽狀與複數條流路16a對應地分支而連接於複數條流路16a。藉此，提供一種可成本效益良好地使成長於基板上之磊晶層之膜厚之均勻性良好的氣相成長裝置。

Description

氣相成長裝置、磊晶晶圓之製造方法及氣相成長裝置用之附接件
本發明係關於一種氣相成長裝置、磊晶晶圓之製造方法及氣相成長裝置用之附接件。
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至反應爐內時供原 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至反應爐內；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至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，暫時被導入至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，被導入至基板上之原料氣體之速度分布由發展趨勢決定。又，被導入至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至反應爐內之前會發生變化，從而變得難以精細地控制導入至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，藉由嵌件而被導入至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至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，從而可改善自蓋之各出口供給之原料氣體之相互間之速度之不均。其結果為，對改善成長於基板上之磊晶層之膜厚分布有效果。
然而，於製作形成有如專利文獻1般之競賽狀之流路的蓋之情形時，需要不鏽鋼製之素材之切削及擴散接合等高度之技術，從而費用變高。又，於使用此種蓋之情形時，需要與此種蓋對應之其他構成零件。例如，需要具有與蓋之競賽狀之流路對應之數量之流路的嵌件。又，需要大規模改造構成自該嵌件通往被導入原料氣體之反應爐內之通路(具有階部之通路)之構件。而且，與其等對應地需要改造構成反應爐之頂壁之構件即上部圓頂，並且需要改造成為反應爐之底座之構件即底座環。此外，於對該底座環進行改造時，亦需要底座環之升降之人工工時。就此種情況而言，若使用具有如專利文獻1般之競賽狀之流路之蓋，則所需之零件之製作及更換需要大量之費用及勞力。又，於運轉之氣相成長裝置之中亦有不製造如用於尖端零件之高品質之磊晶晶圓者。由此，無法針對所有氣相成長裝置輕而易舉地展開此種需要大量費用及勞力之蓋。
然而，於專利文獻2及3中揭示有一種對用以將原料氣體引導至反應爐內之構件使用加工相對較容易之石英製之構件者。
[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2007-12664號公報
[專利文獻3]日本特開2003-168650號公報
然而，於專利文獻2及3中，將原料氣體供給至反應爐之原料氣體之流路未形成為競賽狀，故而無法有效地改善供給至反應爐內之原料氣體相互間之速度之不均。
本發明之課題在於提供一種可成本效益良好地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、磊晶晶圓之製造方法及氣相成長裝置用之附接件。
[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之特徵在於具備：反應爐，其具有供導入原料氣體之入口且藉由原料氣體而於基板成長磊晶層；複數條流路，其等自入口延伸至入口之外側且將原料氣體引導至反應爐；注入蓋，其具有朝向複數條流路引導原料氣體之導入路；及石英製之附接件，其具有可連接於導入路之連接路且裝配於注入蓋；且連接路係如下流路，即，於附接件被裝配於注入蓋之狀態下連接於導入路，並且自導入路側朝向原料氣體之下游側呈競賽狀與複數條流路對應地分支而連接於複數條流路。
根據本發明之氣相成長裝置，藉由利用附接件之連接路使流路自上游側朝向下游側呈競賽狀分支，可於在分支之各流路中流動之原料氣體之相互間將速度有效地均勻化。由此，使導入至基板之原料氣體之速度均勻化，從而可使成長於基板上之磊晶層之膜厚之均勻性良好。而且，由於裝配於注入蓋之附接件為石英製，故而與例如將競賽狀之流路形成於不鏽鋼製之注入蓋本身之情形相比更能抑制費用。因此，可成本效益良好地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，注入蓋為不鏽鋼製。
藉此，注入蓋與附接件係由不同之素材製作，可降低氣相成長裝置中之構成構件之製作費用。
於本發明之實施態樣中，複數條流路合計為2之次方之條數。
藉此，藉由利用附接件之連接路使流路自上游側朝向下游側呈競賽狀分支並設為合計為2之次方之複數條流路，可於在各流路中流動之原料氣體之相互間將速度有效地均勻化。因此，使導入至基板之原料氣體之相互間之速度均勻化，從而可使成長於基板上之磊晶層之膜厚之均勻性良好。
於本發明之實施態樣中，複數條流路為32條以上。
藉此，對使成長於基板上之磊晶層之膜厚之均勻性更加良好有效果。
於本發明之實施態樣中，使用上述氣相成長裝置使磊晶層成長於基板。
藉此，可成本效益良好地製造膜厚之均勻性良好之磊晶晶圓。
又，本發明之氣相成長裝置用之附接件，係裝配於氣相成長裝置之注入蓋，該氣相成長裝置具備：反應爐，其具有供導入原料氣體之入口且藉由原料氣體而於基板成長磊晶層；複數條流路，其等自入口延伸至入口之外側且將原料氣體引導至反應爐；及注入蓋，其具有朝向複數條流路引導原料氣體之導入路；該氣相成長裝置用之附接件，其特徵在於：附接件為石英製，且具備連接路，於附接件被裝配於注入蓋之狀態下連接於導入路，並且自導入路側朝向原料氣體之下游側呈競賽狀與複數條流路對應地分支而連接於複數條流路。
於本發明之氣相成長裝置用之附接件，與上述同樣地可成本效益良好地使成長於基板上之磊晶層之膜厚之均勻性良好。
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‧‧‧導入路
14b‧‧‧安裝部
15‧‧‧附接件
15a‧‧‧分支路
15b‧‧‧裝配部
16‧‧‧注入嵌件
16a‧‧‧流路
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係表示圖1A之氣相成長裝置之供氣體朝向基板通過之構件的俯視性示意圖。
圖2A係表示圖1B之注入蓋之示意剖面圖。
圖2B係表示圖1B之附接件之示意剖面圖。
圖2C係將圖2B之附接件裝配於圖2A之注入蓋之示意剖面圖。
圖3A係表示圖1B之注入嵌件之示意前視圖。
圖3B係圖3A之IIIB-IIIB示意剖面圖。
圖4係表示比較例中之氣相成長裝置之一例之與圖1B對應之示意剖面圖。
圖5A係表示實施例中所測定之磊晶晶圓之膜厚分布之曲線圖。
圖5B係表示比較例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。又，如圖1B所示，反應爐2具備提高反應爐2之強度之支柱部P。支柱部P朝向反應爐2之外側延伸。
返回至圖1A，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，其將氣體導入至底座環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係具備入口8a及出口8b並將入口8a與出口8b連接之通路，該入口8a通往反應爐2內，該出口8b位於入口8a之上方且較入口8a靠反應爐2側並且到達至反應爐2內。又，導入通路8具備位於將入口8a與出口8b連接之通路內之階部8c。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。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。供給之氣體按圖1B之下側之注入蓋14(以下，稱為「蓋14」)、附接件15、注入嵌件16(以下，稱為「嵌件16」)、下襯墊7、預熱環12、基座10之順序通過各構件並到達至基板W。再者，於圖1B中，基板W、基座10、預熱環12及下襯墊7係圖示為半圓狀。
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，導入至蓋14之氣體係自蓋14被引導至附接件15。蓋14係不鏽鋼製，且係市售之正品之注入蓋。如圖2A所示，蓋14具備：導入路14a，其被導入藉由質量流量控制器而供給之氣體；及安裝部14b，其供附接件15之一部分嵌入並安裝。
圖2B所示之附接件15係可相對於蓋14裝卸之石英製之構件，其具備：分支路15a，其用以分配自導入路14a(圖2A)導入之氣體； 及裝配部15b，其安裝於蓋14(圖2A)。分支路15a被分為3個組，構成為僅中央之組多分支1次之競賽狀之流路F。分支流路B位於競賽狀之各流路F中之最下段之最下點。分支流路B於分支路15a整體中成為2之次方(32條)。如圖2C所示，裝配部15b係用以將附接件15安裝於蓋14之部位，將裝配部15b嵌入至安裝部14b而將附接件15裝配於蓋14。於附接件15被安裝於蓋14之狀態下，蓋14之導入路14a連接於分支路15a之上游側(位於競賽狀之最上段之流路)，從而氣體可自蓋14流通至附接件15。再者，裝配於蓋14之附接件15亦能夠自蓋14卸除。分支路15a相當於本發明之「連接路」。
圖3A及圖3B表示嵌件16之示意圖。如圖3B所示，嵌件16具有1組平板狀之板P1、P2，該等板P1、P2具有圓弧狀之邊S1及與邊S1對向之對向邊S2。各板P1、P2具備自對向邊S2朝向邊S1呈直線狀貫通之複數條流路16a。流路16a於各板P1、P2分別形成相同數量。各板P1、P2係相互隔開間隙而配置，如圖1B所示，支柱部P係以自反應爐2朝向1組板P1、P2之間隙延伸且夾持於一對流路16a之間之方式定位。於2個板P1、P2之合計之複數條流路16a係僅形成與圖2C所示之分支流路B對應之數量，且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16a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16係至少一部分被插入至導入口3a而安裝於反應爐2。又，如圖1B所示，複數條流路16a係沿著水平面分別並列配置。
經由以上之蓋14、附接件15、嵌件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，氣相成長氣體經由圖2C所示之蓋14之導入路14a被引導至附接件15之被分為3個組之競賽狀之各流路F之最上段，自最上段朝向各分支流路B分配氣相成長氣體。最終，氣相成長氣體被分為32條氣體流(分支流路B)，並被導入至圖1B所示之嵌件16中之32條各流路16a。然後，通過流路16a之氣相成長氣體自圖1A之導入通路8被供給至反應爐2內。藉由以此方式供給之氣相成長氣體而於基板W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，供氣相成長氣體自氣相成長氣體之上游側朝向下游側流動之圖2C之分支路15a呈競賽狀分支為32條分支流路B，並與圖1B之嵌件16之複數條流路16a相連。由此，可有效地將於複數條流路16a中流動之氣相成長氣體之相互間之速度均勻化。因此，使導入至基板W之氣相成長氣體之速度均勻化，而可使成長於基板W上之磊晶層之膜厚之均勻性良好。又，由於裝配於蓋14之附接件15為石英製，故而與將如附接件15般之競賽狀之流路形成於不鏽鋼製之蓋14本身之情形相比，能變為四分之一左右之費用。因此，可成本效益良好地使成長於基板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。
(比較例)
於比較例中，使用圖4所示之習知之氣相成長裝置101，除此以外，與實施例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具備注入蓋114(以下，稱為「蓋114」)、擋板BA、注入嵌件116(以下，稱為「嵌件116」)及間隔板117代替蓋14、附接件15、及嵌件16。蓋114具有在使氣相成長氣體導入至反應爐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114與嵌件116之間而定位之板狀構件，具有將蓋114內之氣相成長氣體引導至嵌件116之多個貫通孔H。藉由貫通孔H而調整朝向嵌件116之氣相成長氣體流。嵌件116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116具備自對向邊S2朝向邊S1貫通之複數條流路116a。於各平板P11、P12分別形成5條流路116a，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116a之間之方式定位。間隔板117係分隔自嵌件116朝向反應爐2之氣體流之板狀構件，配置有4個。於比較例中，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。
於如實施例般使向基板W供給之氣相成長氣體呈競賽狀分支為32條而引導至基板W之情形時，如圖5A所示，膜厚之均勻性及膜厚之偏差良好。具體而言，膜厚之均勻性為0.55。又，膜厚之偏差得以平滑化。與其相對，於如比較例般使用不使向基板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101之情形時，如圖5B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1.07，膜厚之偏差並未充分地平滑化。由此，於實施例中，可將膜厚分布之均勻性改善至比較例之一半左右之值。
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。
14‧‧‧注入蓋
14a‧‧‧導入路
14b‧‧‧安裝部
15‧‧‧附接件
15a‧‧‧分支路
15b‧‧‧裝配部
B‧‧‧分支流路
F‧‧‧流路

Claims (6)

  1. 一種氣相成長裝置，其特徵在於，具備：反應爐，其具有供導入原料氣體之入口且藉由上述原料氣體而於基板成長磊晶層；複數條流路，其等自上述入口延伸至上述入口之外側且將上述原料氣體引導至上述反應爐；注入蓋，其具有朝向上述複數條流路引導上述原料氣體之導入路；及石英製之附接件，其具有可連接於上述導入路之連接路且裝配於上述注入蓋；上述連接路，係於上述附接件被裝配於上述注入蓋之狀態下連接於上述導入路，並且自上述導入路側朝向上述原料氣體之下游側呈競賽狀與上述複數條流路對應地分支而連接於上述複數條流路之流路。
  2. 如申請專利範圍第1項之氣相成長裝置，其中，上述注入蓋為不鏽鋼製。
  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2之次方之條數。
  4. 如申請專利範圍第1項之氣相成長裝置，其中，上述複數條流路為32條以上。
  5. 一種磊晶晶圓之製造方法，其係使用申請專利範圍第1項之氣相成長裝置使磊晶層成長於上述基板。
  6. 一種氣相成長裝置用之附接件，其係裝配於氣相成長裝置之下述注入蓋，該氣相成長裝置具備： 反應爐，其具有供導入原料氣體之入口且藉由上述原料氣體而於基板成長磊晶層；複數條流路，其等自上述入口延伸至上述入口之外側且將上述原料氣體引導至上述反應爐；及注入蓋，其具有朝向上述複數條流路引導上述原料氣體之導入路；該氣相成長裝置用之附接件，其特徵在於：上述附接件為石英製，且具備連接路，於上述附接件被裝配於上述注入蓋之狀態下連接於上述導入路，並且自上述導入路側朝向上述原料氣體之下游側呈競賽狀與上述複數條流路對應地分支而連接於上述複數條流路。
TW106125296A 2016-09-05 2017-07-27 氣相成長裝置、磊晶晶圓之製造方法及氣相成長裝置用之附接件 TWI732910B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JPJP2016-172803 2016-09-05
JP2016172803 2016-09-05

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201812854A TW201812854A (zh) 2018-04-01
TWI732910B true TWI732910B (zh) 2021-07-11

Family

ID=61300591

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW106125296A TWI732910B (zh) 2016-09-05 2017-07-27 氣相成長裝置、磊晶晶圓之製造方法及氣相成長裝置用之附接件

Country Status (6)

Country Link
US (1) US10665460B2 (zh)
JP (1) JP6628065B2 (zh)
KR (1) KR102301873B1 (zh)
CN (1) CN109661716B (zh)
TW (1) TWI732910B (zh)
WO (1) WO2018042877A1 (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113862784B (zh) * 2021-09-27 2024-04-23 杭州中欣晶圆半导体股份有限公司 一种制备高平坦度外延片的方法和装置

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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
JP2005353775A (ja) * 2004-06-09 2005-12-22 Sumco Corp エピタキシャル装置
JP2011023563A (ja) * 2009-07-16 2011-02-03 Sumco Corp シリコンウェーハの処理装置
JP2011249448A (ja) * 2010-05-25 2011-12-08 Shin Etsu Handotai Co Ltd エピタキシャル成長装置

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4756272A (en) * 1986-06-02 1988-07-12 Motorola, Inc. Multiple gas injection apparatus for LPCVD equipment
CH687258A5 (de) * 1993-04-22 1996-10-31 Balzers Hochvakuum Gaseinlassanordnung.
JP3501930B2 (ja) * 1997-12-01 2004-03-02 株式会社ルネサステクノロジ プラズマ処理方法
JP2000144383A (ja) * 1998-11-18 2000-05-26 Sony Corp 蒸着装置
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
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
JP2003168650A (ja) 2001-11-30 2003-06-13 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
JP4239520B2 (ja) * 2002-08-21 2009-03-18 ソニー株式会社 成膜装置およびその製造方法、並びにインジェクタ
JP3723794B2 (ja) 2002-10-07 2005-12-07 積水化学工業株式会社 プラズマ表面処理装置の電極構造
KR100862658B1 (ko) * 2002-11-15 2008-10-10 삼성전자주식회사 반도체 처리 시스템의 가스 주입 장치
JP4581868B2 (ja) 2005-06-28 2010-11-17 株式会社Ｓｕｍｃｏ エピタキシャル成長装置およびその製造方法
JP2007262540A (ja) * 2006-03-29 2007-10-11 Jfe Steel Kk 化学蒸着処理の原料ガス供給用ノズルと被膜形成方法および方向性電磁鋼板
JP5064132B2 (ja) * 2007-07-25 2012-10-31 シャープ株式会社 気相成長装置、及び半導体素子の製造方法
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
JP5520455B2 (ja) * 2008-06-11 2014-06-11 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置
JP5268766B2 (ja) * 2009-04-23 2013-08-21 Ｓｕｍｃｏ Ｔｅｃｈｘｉｖ株式会社 成膜反応装置及び成膜基板製造方法
US20140026816A1 (en) * 2012-07-27 2014-01-30 Applied Materials, Inc. Multi-zone quartz gas distribution apparatus
JP2014057047A (ja) * 2012-08-10 2014-03-27 Tokyo Electron Ltd 基板処理装置及びガス供給装置
US10760161B2 (en) * 2014-09-05 2020-09-01 Applied Materials, Inc. Inject insert for EPI chamber
KR102350588B1 (ko) * 2015-07-07 2022-01-14 삼성전자 주식회사 인젝터를 갖는 박막 형성 장치

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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
JP2005353775A (ja) * 2004-06-09 2005-12-22 Sumco Corp エピタキシャル装置
JP2011023563A (ja) * 2009-07-16 2011-02-03 Sumco Corp シリコンウェーハの処理装置
JP2011249448A (ja) * 2010-05-25 2011-12-08 Shin Etsu Handotai Co Ltd エピタキシャル成長装置

Also Published As

Publication number Publication date
TW201812854A (zh) 2018-04-01
KR102301873B1 (ko) 2021-09-14
US20190206685A1 (en) 2019-07-04
JPWO2018042877A1 (ja) 2019-04-04
US10665460B2 (en) 2020-05-26
WO2018042877A1 (ja) 2018-03-08
JP6628065B2 (ja) 2020-01-08
CN109661716A (zh) 2019-04-19
KR20190046827A (ko) 2019-05-07
CN109661716B (zh) 2023-03-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9427762B2 (en) Gas injector and cover plate assembly for semiconductor equipment
US20100272892A1 (en) Film formation reactive apparatus and method for producing film-formed substrate
EP3456860A2 (en) Epitaxial growth apparatus
JP4978554B2 (ja) 薄膜の気相成長方法および気相成長装置
US20160194784A1 (en) Epitaxial reactor
TWI732910B (zh) 氣相成長裝置、磊晶晶圓之製造方法及氣相成長裝置用之附接件
JP6118467B2 (ja) エピタキシャル反応器
JP4581868B2 (ja) エピタキシャル成長装置およびその製造方法
CN112687596A (zh) 晶舟、工艺腔室及半导体工艺设备
KR101487411B1 (ko) 라이너 및 이를 포함하는 에피텍셜 반응기
KR20150081536A (ko) 에피텍셜 반응기
TWI695085B (zh) 氣相成長裝置及磊晶晶圓之製造方法
WO2011162219A1 (ja) 気相成長装置
JP2021532265A (ja) 堆積用のデュアルガス供給シャワーヘッド
CN115852337A (zh) 喷淋板、半导体器件的加工设备以及方法
KR102381677B1 (ko) 에피 웨이퍼 제조장치
CN219326832U (zh) 辅助进气结构及半导体工艺设备的工艺腔室
KR101487410B1 (ko) 에피텍셜 웨이퍼 제조 장치
JP5170056B2 (ja) エピタキシャル成長装置及びエピタキシャル成長方法