JPH02208935A

JPH02208935A - 気相成長装置

Info

Publication number: JPH02208935A
Application number: JP2889589A
Authority: JP
Inventors: Yoshio Hayashide; 吉生林出
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1989-02-08
Filing date: 1989-02-08
Publication date: 1990-08-20

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。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、半導体装置の製造プロセスで使用する気相成
長装置に関する。

〔従来の技術〕

従来、この種の気相成長装置は、減圧型の気相成長装置
として第５図に示すように構成されている。これを同図
に基づいて説明すると、同図において符号ｌで示すもの
は筒状の圧力容器で、両開口部には前後２つの蓋体２，
３が取り付けられている。これら両差体２，３のうち前
方の蓋体２には、後述するウェハ保持具を挿抜するため
のロードドア４が設けられると共に、前記圧力容器１に
接続する原料ガス供給用の管体５．６が取り付けられて
いる。一方、後方の蓋体３には、前記圧力容器１と真空
排気装置７に接続する管体８が取り付けられている。９
は筒状の反応容器で、前記圧力容器１内に設けられてお
り、内部には多数の半導体ウェハ１０を保持するウェハ
保持具１１が挿抜自在に設けられている。１２は半導体
ウェハ１０を加熱する加熱装置としてのヒータで、前記
圧力容器１の周囲に設けられている。なお、前記反応容
器９およびウェハ保持具１１には通常石英ガラスあるい
は炭化珪素からなる材料が使用されている。

次に、このように構成された気相成長装置によるウェハ
処理方法について説明する。

先ず、予め多数の半導体ウェハ１０が等間隔を隔てて保
持されたウェハ保持具１１を反応容器９内に挿入する。

このとき、ロードドア４が開放されている。次いで、ロ
ードドア４を閉塞して真空排気装置７によって圧力容器
１内の空気を排出し、通常１０Ｔｏｒｒ以下程度の圧力
に設定する。しかる後、管体５，６から圧力容器１内に
例えば窒素等の不活性ガスを供給しながら、ヒータ１２
によって半導体ウェハ１０を所定温度まで加熱する。そ
して、管体５．６から圧力容器１内に原料ガスを供給す
る。

このようにして、気相成長装置によるウェハ処理を施す
ことができる。

すなわち、原料ガスは、蓋体２側から真空排気装置７側
に向かって反応容器９内を通過し、半導体ウェハ１０の
周縁から中心部へ拡散しながら、ウェハ表面上に膜形成
されるのである。この場合、圧力容器１内が減圧された
状態では、原料ガスの拡散長が大きいことから、ウェハ
全面に亘って良好な膜厚と均一な膜質が得られる。

〔発明が解決しようとする課題〕ところで、この種の気相成長装置においては、反応容器
９内に互いに異なる原料ガスを各管体５゜６から導入さ
せて混合したり、あるいは管体５゜６内で原料ガスを予
め混合してから反応容器９内に導入したりすることが行
われるが、原料ガスの種類によっては気相中で予め反応
させ中間生成物を製造することにより生成膜の成長速度
を高めると共に、良好な膜質を得ることがある。例えば
、テトラエトキシオルトシリケイト（以下Ｔｆ！Ｏ３）
とオゾンを反応させ減圧下でシリコン酸化膜の形成を行
う場合には、ＴＥ０１とオゾンが表面反応する前に気相
中で反応して中間生成物が製造される。この反応は、圧
力が高いと促進されるが、ＴＥ０１とオゾンが各々管体
５．６を経て圧力の低い反応容器９内に導入されると、
反応容器９内が減圧状態に保たれていることから、気相
中での反応が著しく抑制され、成長速度を高めることが
できないという問題があった。また、管体５，６内にお
いて原料ガスを混合した場合にも、温度や圧力が低いこ
とから、十分に気相反応させることができないという問
題もあった。

一方、反応容器９内の圧力を高めると、気相反応を促進
させることができるが、原料ガスの拡散長が短縮し、減
圧型の気相成長装置固有の特徴である生成膜の均一性が
損なわれてしまい、良好な膜形成を行うことができない
という不都合があった。

そこで、反応容器９の外部にガス混合容器（図示せず）
を設け、この混合容器（図示せず）内で原料ガスを混合
することが考えられるが、この場合気相反応を促進させ
るために混合容器（図示せず）を加熱する専用の加熱装
置が別に必要になるばかりか、混合容器（図示せず）と
反応容器９を結ぶ配管（図示せず）内にも膜が形成され
て塵埃の発生原因になるという不都合があった。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、複数
の原料ガスを反応させる場合にも生成膜の成長速度を高
めることができると共に、良好な膜形成を行うことがで
き、かつ塵埃の発生原因を取り除くことができる気相成
長装置を提供するものである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明に係る気相成長装置は、圧力容器内に複数種の原
料ガスを混合する混合室を設け、この混合室の壁部に反
応室内に連通ずるガス放出口を設けたものである。

〔作　用〕

本発明においては、反応室内の圧力より高い圧力の混合
室内で複数種の原料ガスを気相反応させることができる
と共に、この気相反応によって複数種の原料ガスから製
造された中間生成物がガス放出口から反応室内に導入さ
れて減圧状態で通常の膜形成を行うことができる。

〔実施例〕

以下、本発明の構成等を図に示す実施例によって詳細に
説明する。

第１図は本発明に係る気相成長装置を示す断面図、第２
図（ａ）および（ｂ）は同じく本発明における混合容器
を示す断面図と側面図で、同図以下において第５図と同
一の部材については同一の符号を付し、詳細な説明は省
略する。同図において、符号２１で示す圧力容器の両開
口部には前後２つの蓋体２２、２３が取り付けられてい
る。これら両流体２２゜２３のうち前方の蓋体２２には
前記管体８と前記ロードドア４が、後方の蓋体２３には
前記管体５．６が設けられている。これら管体５．６内
には各種互いに異なる原料ガスが導入される。２４は有
底筒状の混合容器で、一部が前記反応容器９内に臨み前
記圧力容器２１内に設けられており、前記管体５゜６か
ら導入された両原料ガスが混合するように構成されてい
る。この混合容器２４の一側端部（壁部）には、前記反
応容器９内に連通しかつ前記圧力容器２１の軸線方向に
開口する平面円形状のガス放出口２５が８個設けられて
いる。

このように構成された気相成長装置によるウェハ処理は
、原料ガスを管体５，６から混合容器２４内に導入する
ことにより行われる。このとき、混合容器２４内の圧力
は、例えばガス放出口２５の直径および奥行きが各々約
１ｆｉと１０ｎの寸法に設定され、かつ原料ガスの流量
が毎分１１程度である場合に、ガス放出口２５のもつコ
ンダクタンスによって反応容器９内の圧力（１０Ｔｏｒ
ｒ）より高くなる。

したがって、本実施例においては、反応容器９内の圧力
より高い圧力の混合容器２４内で２種類の原料ガスを気
相反応させることができるから、この気相反応を混合容
器２４が無い場合と比較して促進させて濃度の高い中間
生成物を製造することができる。

また、本実施例においては、中間生成物がガス放出口２
５から反応容器９内に導入されて減圧状態で通常の膜形
成を行うことができるから、均一な生成膜を得ることが
できる。

さらに、本実施例においては、ガス放出口２５が反応容
器９内に連通ずるものであるから、混合容器２４と反応
容器９を結ぶ接続配管（図示せず）が不要になり、この
接続配管内での膜生成を防止することができる。

この他、本実施例においては、混合容器２４を圧力容器
２１内に設けたから、ヒータ１２によって混合容器２４
を加熱することができ、気相反応によって中間生成物を
得るための専用の加熱装置が不要になる。

なお、本実施例においては、多数の半導体ウェハ１０を
一括して処理する装置に適用する例を示したが、本発明
はこれに限定されるものではなく、第３図に示すように
半導体ウェハ１０を一枚ずつ処理する装置にも適用可能
である。この場合、半導体ウェハ１０は、ウェハ保持具
３１によって圧力容器３２の反応室３３内に挿入される
と、ヒータ３４によって加熱される。このとき、反応室
３３内は、真空排気装置３５によって減圧状態に保たれ
ている。

一方、原料ガスは、原料ガス供給用の管体３５を経て混
合容器３６内に導入され、ガス放出口３７から反応室３
３内の半導体ウェハ１０に対して吹き付けられる。

このような気相成長装置を用いて例えばＴＥＯＳとオゾ
ンからシリコン酸化膜を形成した場合には、混合容器３
６を用いず、かつＴＥＯＳとオゾンを別々に反応室３３
内に導入する場合と比較して１．５倍以上の成長速度が
得られることが立証されている。

また、本実施例においては、ガス放出口２５が圧力容器
２１の軸線方向に開口する例、すなわちウェハ保持具１
１上の半導体ウェハ１０に対して混合ガスが噴出する方
向に開口する例を示したが、本発明におけるガス放出口
２５の開口は他の位置であっても何等差し支えない。

さらに、本実施例においては、ガス放出口２５が平面丸
形状のものを示したが、本発明は第４図（ａ）および（
ｂｌに示すようにスリット状のガス放出口４０であって
も勿論よい。

さらにまた、本実施例においては２種類の原料ガスであ
る場合を示したが、本発明は例えば３種類、４種類、・
・・とじてもよいものとする。

この他、本発明におけるガス放出口２５の個数。

直径あるいは奥行きは、前述した実施例に限定されず、
原料ガスの流量や混合容器２４内の圧力条件によって適
宜変更することができる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、圧力容器内に複数
種の原料ガスを混合する混合室′を設け、この混合室の
壁部に反応室内に連通ずるガス放出口を設けたので、反
応室内の圧力より高い圧力の混合室内で複数種の原料ガ
スを気相反応させることができる、したがって、混合室
を使用しない場合と比較して気相反応を促進させ濃度の
高い中間生成物を製造することができるから、生成膜の
成長速度を高めることができる。また、中間生成物がガ
ス放出口から反応室内に導入されて減圧状態で通常の膜
形成を行うことができるから、従来のように生成膜の均
一性が損なわれることがなくなり、良好な膜形成を行う
ことができる。さらに、ガス放出口が反応室内に連通ず
るものであるから、従来必要とした混合室と反応室を結
ぶ接続配管が不要になるから、この接続配管内での膜生
成を防止することができ、塵埃の発生原因を取り除くこ
とができるといった利点もある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る気相成長装置を示す断面図、第２
図（ａ）および（ｂ）は同じく本発明における混合容器
を示す断面図と側面図、第３図は他の実施例を示す断面
図、第４図（ａ）および（ｂｌは他の実施例における混
合容器を示す断面図と側面図、第５図は従来の気相成長
装置を示す断面図である。９・・・・反応容器、ｌＯ・・・・半導体ウェハ、１２
・・・・ヒータ、２１・・・・圧力容器、２４・・・・
混合容器、２５・・・・ガス放出口。代　　　理人　大岩増雄第２図（ｂ）第４図２４　（Ｑ）’ （ｂ）発明の名称３、補正をする者手続補正書（自発）平成　２年　１月２３日気相成長装置５、補正の対象（１）　　明細書の発明の詳細な説明の欄（２）図面６、補正の内容＋１）　　明細書３頁１２行の「周縁」を「周辺」正す
る。（２）同書４頁４行の［製造することにより次に「半導
体ウェハ１θ上での」を挿入する。（３）　　第１図を添付図面の通り補正する。以と補」の上代表者４、代

Claims

【特許請求の範囲】

半導体ウェハを挿抜する反応室をその内部に有する圧力
容器と、この圧力容器の外部に設けられ半導体ウェハを
加熱する加熱装置とを備えた気相成長装置において、前
記圧力容器内に複数種の原料ガスを混合する混合室を設
け、この混合室の壁部に前記反応容器内に連通するガス
放出口を設けたことを特徴とする気相成長装置。