JPH01306568A - ホットウォール型減圧ｃｖｄ装置 - Google Patents
ホットウォール型減圧ｃｖｄ装置Info
- Publication number
- JPH01306568A JPH01306568A JP63137036A JP13703688A JPH01306568A JP H01306568 A JPH01306568 A JP H01306568A JP 63137036 A JP63137036 A JP 63137036A JP 13703688 A JP13703688 A JP 13703688A JP H01306568 A JPH01306568 A JP H01306568A
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- Japan
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- gas
- tube
- reaction
- inner tube
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、反応室内の半導体基板などを反応室の外側か
ら加熱してＰＳＧＩＩＩＩのような不純物を含む酸化膜
を低温で基板上に形成するホントウオール型減圧ＣＶＤ
装置に関する。
ら加熱してＰＳＧＩＩＩＩのような不純物を含む酸化膜
を低温で基板上に形成するホントウオール型減圧ＣＶＤ
装置に関する。
第２図は、従来よ（知られているホントウオール型低温
酸化膜形成用減圧ＣＶＤ装置のガス導入口４反９管およ
びガス排気口部の断面概略図である。この装置を用いて
ＰＳＧ成膜を行う場合、まず、二重石英反応管部１，２
を三つの領域に分かれた抵抗加熱ヒータ３１．３２．３
３によりあらかじめ３００〜４００℃のｐｓｃ膜生成温
度に固定しておく。但しａｆｔ ＭＮ整として、炉口側
（上流）の炉温は炉央の温度より約７％程度低めに、炉
奥側（下流）の炉温は約７％高めに設定しておく。これ
は後述するように炉口部４１．４２より導入されるＣＶ
Ｄ用反応ガスが上流から順々に消費され、下流に行くに
従い反応ガス分圧が低下し、ＣＶＤ膜の堆積速度が、そ
のままでは徐々に減少してしまう所を、反応温度を次第
に上昇させることによって補償しているのである０次に
１ ｍｂａｒ程度の減圧下で充分窒素パージされた内管
１の中へ炉口上部４１からは酸素（Ｏりとヘリウムガス
を、炉口下部４２からはガスノズル５を経由してモノシ
ラン（Ｓ１１１４）とホスフィン（ＰＨｓ）を導入する
。拡散定数は圧力に反比例するので、減圧下においては
常圧時に比べ反応ガスは迅速に拡散し、反応管内に均一
に供給され、膜厚の均一性は向上する。さらにヘリうム
ガスは平均自由行程が大きいキャリアガスなので、他の
不活性ガスでモノシランを希釈する場合に比べより均一
な膜厚が得られる。ガスノズル５から出た反応性のガス
流はＯ□と反応を開始するのだが、反応ガスの流れは石
英バッファ６を設けているため、特に内管２の内壁とバ
ッファおよび石英支持体７との間の狭い空隙を高速で通
過する。この特別な工夫をすることによりはじめて、支
持体７に支持されたシリコンウェハ８面上にほぼ均一に
反応ガスの供給を行うことが出来るのである。なぜなら
、−船釣に低温領域での減圧ＣＶＤ方式においてはＳｌ
ｌ＋４−０２系のガスを用いると、ＳＩＨ＊およびＰＨ
，が０８と橿めて反応しｌ ＜ ３００℃程度で既に酸
化が進んでしまうため、反応室などに工夫を凝らさない
と、炉の入口側や出口側、および反応室の壁等に反応生
成物である５ｉＯ１がフレーク状に形成されたりするこ
とが多発するので、それを極力避け、ウェハ表面のみで
有効に反応が行われるようにしなければならないからで
ある。
酸化膜形成用減圧ＣＶＤ装置のガス導入口４反９管およ
びガス排気口部の断面概略図である。この装置を用いて
ＰＳＧ成膜を行う場合、まず、二重石英反応管部１，２
を三つの領域に分かれた抵抗加熱ヒータ３１．３２．３
３によりあらかじめ３００〜４００℃のｐｓｃ膜生成温
度に固定しておく。但しａｆｔ ＭＮ整として、炉口側
（上流）の炉温は炉央の温度より約７％程度低めに、炉
奥側（下流）の炉温は約７％高めに設定しておく。これ
は後述するように炉口部４１．４２より導入されるＣＶ
Ｄ用反応ガスが上流から順々に消費され、下流に行くに
従い反応ガス分圧が低下し、ＣＶＤ膜の堆積速度が、そ
のままでは徐々に減少してしまう所を、反応温度を次第
に上昇させることによって補償しているのである０次に
１ ｍｂａｒ程度の減圧下で充分窒素パージされた内管
１の中へ炉口上部４１からは酸素（Ｏりとヘリウムガス
を、炉口下部４２からはガスノズル５を経由してモノシ
ラン（Ｓ１１１４）とホスフィン（ＰＨｓ）を導入する
。拡散定数は圧力に反比例するので、減圧下においては
常圧時に比べ反応ガスは迅速に拡散し、反応管内に均一
に供給され、膜厚の均一性は向上する。さらにヘリうム
ガスは平均自由行程が大きいキャリアガスなので、他の
不活性ガスでモノシランを希釈する場合に比べより均一
な膜厚が得られる。ガスノズル５から出た反応性のガス
流はＯ□と反応を開始するのだが、反応ガスの流れは石
英バッファ６を設けているため、特に内管２の内壁とバ
ッファおよび石英支持体７との間の狭い空隙を高速で通
過する。この特別な工夫をすることによりはじめて、支
持体７に支持されたシリコンウェハ８面上にほぼ均一に
反応ガスの供給を行うことが出来るのである。なぜなら
、−船釣に低温領域での減圧ＣＶＤ方式においてはＳｌ
ｌ＋４−０２系のガスを用いると、ＳＩＨ＊およびＰＨ
，が０８と橿めて反応しｌ ＜ ３００℃程度で既に酸
化が進んでしまうため、反応室などに工夫を凝らさない
と、炉の入口側や出口側、および反応室の壁等に反応生
成物である５ｉＯ１がフレーク状に形成されたりするこ
とが多発するので、それを極力避け、ウェハ表面のみで
有効に反応が行われるようにしなければならないからで
ある。
以上述べたような工夫をすれば、鏡かにＣＶＤ故化膜化
膜厚ッチ内均−性に関しては、非常に良好で再現性も良
い。しかし不純物のりんの濃度のバッチ内均−性に関し
ては未だ問題があり、制御するのは難しいのが実情であ
る。言い換えると５ｉｌ１４＋（ｈ→５１０． ＋２
Ｉｔ、の反応は、上述した工夫により炉内でほぼ均一に
起こすことができ、酸化膜（Ｓｌｏｗ）は均一に堆積す
る。しかしながら２ＰＬ＋４０□−ＰＪｓ ＋３１１．
０の反応は上述した工夫をしても制御性良く炉内で均一
に起こすことが出来ず、例えぼりん濃度（ｐｚｏｓ）に
ついていうと、上流から下ｍに沿って徐々に波打つよう
に減少するなど、制御性の点で問題があった。
膜厚ッチ内均−性に関しては、非常に良好で再現性も良
い。しかし不純物のりんの濃度のバッチ内均−性に関し
ては未だ問題があり、制御するのは難しいのが実情であ
る。言い換えると５ｉｌ１４＋（ｈ→５１０． ＋２
Ｉｔ、の反応は、上述した工夫により炉内でほぼ均一に
起こすことができ、酸化膜（Ｓｌｏｗ）は均一に堆積す
る。しかしながら２ＰＬ＋４０□−ＰＪｓ ＋３１１．
０の反応は上述した工夫をしても制御性良く炉内で均一
に起こすことが出来ず、例えぼりん濃度（ｐｚｏｓ）に
ついていうと、上流から下ｍに沿って徐々に波打つよう
に減少するなど、制御性の点で問題があった。
本発明の課題は、ホットウォール型低温酸化膜形成用減
圧ＣＶＤ装置の上記のような反応室の構造の工夫により
急激な酸化を抑止して成膜後の膜厚に関してはバ・ノチ
内で均一に形成すると共に、膜内に添加される、例えぼ
りんのような不純物の濃度についてまでもバッチ内で均
一にすることにある。
圧ＣＶＤ装置の上記のような反応室の構造の工夫により
急激な酸化を抑止して成膜後の膜厚に関してはバ・ノチ
内で均一に形成すると共に、膜内に添加される、例えぼ
りんのような不純物の濃度についてまでもバッチ内で均
一にすることにある。
上記の目的を達成するために、本発明の装置は、外側に
加熱手段を備えた反応室が２重反応管よりなり、内管内
に成膜される基体の支持体、気流阻止体および反応ガス
の一部分の導入管が炉口に向けて１１１ａに配置された
、外管と内管の間隙が反応ガスのうち生成膜に添加され
る不純物を含む他の部分の通路であり、内管の管壁に面
積が炉口から遠ざかるにつれて次第に小さくなる複数の
開口が前記反応ガスの他の部分の導入口として開けられ
たものとする。
加熱手段を備えた反応室が２重反応管よりなり、内管内
に成膜される基体の支持体、気流阻止体および反応ガス
の一部分の導入管が炉口に向けて１１１ａに配置された
、外管と内管の間隙が反応ガスのうち生成膜に添加され
る不純物を含む他の部分の通路であり、内管の管壁に面
積が炉口から遠ざかるにつれて次第に小さくなる複数の
開口が前記反応ガスの他の部分の導入口として開けられ
たものとする。
外管の内管の間隙の通路を介して内管の開口から反応管
に入り、別に反応管に導入された反応ガスと反応する不
純物を含む反応ガスの他の部分の分圧は、開口の面積が
下流に行くに従って小さくなるため次第に高くなり、反
応による不純物を含むガスの分圧の減少を補償するため
、生成膜の不純物濃度をもバッチ内で均一になる。
に入り、別に反応管に導入された反応ガスと反応する不
純物を含む反応ガスの他の部分の分圧は、開口の面積が
下流に行くに従って小さくなるため次第に高くなり、反
応による不純物を含むガスの分圧の減少を補償するため
、生成膜の不純物濃度をもバッチ内で均一になる。
第１図は本発明の一実施例のホントウオール型低温酸化
膜形成用減圧ＣＶＤ装置の反応管付近の断面概略図で、
第２図と共通の部分は同一の符号が付されている。この
装置においても二重石英反応管の内管２内に炉口上部４
１から導入されるガスと炉１」下部４２からガスノズル
５を経由して導入されるガスは、内管２の内壁と石英バ
ッファ６および石英支持体７との間の狭い空隙を高速で
通過する。この際Ｓ Ｉ Ｉｔ 、とＯｌの反応は均一
に起こる。しかし、ドーピングガスすなわちＰＨ，はノ
ズル５からは導入されない、そして、内管１と外管２の
間の空隙９をドーピングガスの通路とし、内管内への導
入は、上流から下流に沿って開口面積が、例えば指数関
数的に減少するように、等間隔に内管表面上に複数個開
口されたガス導入口１１，１２，１３．１４より行う。
膜形成用減圧ＣＶＤ装置の反応管付近の断面概略図で、
第２図と共通の部分は同一の符号が付されている。この
装置においても二重石英反応管の内管２内に炉口上部４
１から導入されるガスと炉１」下部４２からガスノズル
５を経由して導入されるガスは、内管２の内壁と石英バ
ッファ６および石英支持体７との間の狭い空隙を高速で
通過する。この際Ｓ Ｉ Ｉｔ 、とＯｌの反応は均一
に起こる。しかし、ドーピングガスすなわちＰＨ，はノ
ズル５からは導入されない、そして、内管１と外管２の
間の空隙９をドーピングガスの通路とし、内管内への導
入は、上流から下流に沿って開口面積が、例えば指数関
数的に減少するように、等間隔に内管表面上に複数個開
口されたガス導入口１１，１２，１３．１４より行う。
−例として、薄膜堆積時のガスの導入量を、Ｓ Ｉ １
１４は５５０ ”！ ／ ｍｌｎ＋Ｏｚは１３０ ａ７
／ ｗｉｎ、 ｌｌｅは３０００＠１７ ｓｉｎ、
ＰＨ３は１８０ ｌＩｌ ／ ｗｉｎ とした時には、
内管内圧力を１．５ａ＋ｂａｒ、外管内圧力を２０００
ｍｂａｒにすれば、内管内を外管内に対してほぼ完全な
負圧に出来るので、前記導入口より開口面積に比例して
Ｐ］（、が内管２内に導入され、そうすることにより０
！との反応も内管内で均一に起こすことが出来、Ｐ Ｉ
＋ 、ガス分圧もＳ目１４ガス分圧とともに炉内で均一
となる。そして結果として、シリコンウェハ８上に堆積
薄膜中の不純物ｔ１度、すなわちＰ２Ｏ，がバッチ内で
均一なりん含有率７１ＩＩＯ１％のＰＳＧ膜が得られる
。もちろん膜厚も均一になっている。
１４は５５０ ”！ ／ ｍｌｎ＋Ｏｚは１３０ ａ７
／ ｗｉｎ、 ｌｌｅは３０００＠１７ ｓｉｎ、
ＰＨ３は１８０ ｌＩｌ ／ ｗｉｎ とした時には、
内管内圧力を１．５ａ＋ｂａｒ、外管内圧力を２０００
ｍｂａｒにすれば、内管内を外管内に対してほぼ完全な
負圧に出来るので、前記導入口より開口面積に比例して
Ｐ］（、が内管２内に導入され、そうすることにより０
！との反応も内管内で均一に起こすことが出来、Ｐ Ｉ
＋ 、ガス分圧もＳ目１４ガス分圧とともに炉内で均一
となる。そして結果として、シリコンウェハ８上に堆積
薄膜中の不純物ｔ１度、すなわちＰ２Ｏ，がバッチ内で
均一なりん含有率７１ＩＩＯ１％のＰＳＧ膜が得られる
。もちろん膜厚も均一になっている。
本発明によれば、生成膜に添加すべき不純物を含むガス
を、内管に形成された、面積が下流に向かうにつれて小
さくなる開口部を介して導入することにより、内管内で
のそのガスの分圧を上流から下流にかけて均一に出来る
ので、バッチ内で均一な膜厚および不純物濃度を持つＣ
ＶＤＩ＃が形成出来、例えばＭＯ５ＩＣ等の層間絶縁膜
としてのＰＳＧＴｆ３．等の薄膜形成の制御性が向上し
、それにより良品率が向上するという効果がある。
を、内管に形成された、面積が下流に向かうにつれて小
さくなる開口部を介して導入することにより、内管内で
のそのガスの分圧を上流から下流にかけて均一に出来る
ので、バッチ内で均一な膜厚および不純物濃度を持つＣ
ＶＤＩ＃が形成出来、例えばＭＯ５ＩＣ等の層間絶縁膜
としてのＰＳＧＴｆ３．等の薄膜形成の制御性が向上し
、それにより良品率が向上するという効果がある。
第１図は本発明の一実施例の反応管付近の断面図、第２
図は従来装置の反応する部分の断面図である。 １：外管、２；内管、３１，３２，３３ ：ヒータ、５
：ガスノズル、６；石英バッファ、７；石英支持体、８
：シリコンウェハ、１１，１２．１３．１４ ：ガス
導入口。 パ。 代理人）し埋−Ｌ 山 口 巌 、
図は従来装置の反応する部分の断面図である。 １：外管、２；内管、３１，３２，３３ ：ヒータ、５
：ガスノズル、６；石英バッファ、７；石英支持体、８
：シリコンウェハ、１１，１２．１３．１４ ：ガス
導入口。 パ。 代理人）し埋−Ｌ 山 口 巌 、
Claims (1)
- （１）外側に加熱手段を備えた反応室が２重反応管から
なり、内管内に成膜される基体の支持体、気流阻止体お
よび反応ガスの一部分の導入管が炉口に向けて順に配置
された、外管と内管の間隙が反応ガスのうち生成膜に添
加される不純物を含む他の部分の通路であり、内管の管
壁に面積が炉口から遠ざかるにつれて次第に小さくなる
複数の開口が前記反応ガスの他の部分の導入口として開
けられたことを特徴とするホットウォール型減圧ＣＶＤ
装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63137036A JPH01306568A (ja) | 1988-06-03 | 1988-06-03 | ホットウォール型減圧ｃｖｄ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63137036A JPH01306568A (ja) | 1988-06-03 | 1988-06-03 | ホットウォール型減圧ｃｖｄ装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01306568A true JPH01306568A (ja) | 1989-12-11 |
Family
ID=15189352
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63137036A Pending JPH01306568A (ja) | 1988-06-03 | 1988-06-03 | ホットウォール型減圧ｃｖｄ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01306568A (ja) |
-
1988
- 1988-06-03 JP JP63137036A patent/JPH01306568A/ja active Pending
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