JPH0448721A - 気相成長装置 - Google Patents
気相成長装置Info
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- JPH0448721A JPH0448721A JP15730190A JP15730190A JPH0448721A JP H0448721 A JPH0448721 A JP H0448721A JP 15730190 A JP15730190 A JP 15730190A JP 15730190 A JP15730190 A JP 15730190A JP H0448721 A JPH0448721 A JP H0448721A
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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〕
本発明は気相成長装置に関し、特に反応容器を縦に組み
立てた気相成長装置に関するものである。
立てた気相成長装置に関するものである。
第８図及び第９図は従来の気相成長装置を示したもので
ある。第８図及び第９図に示すような継型の気相成長装
置は種々の成膜に使われているが、従来の気相成長装置
を使ってシリコンエピタキシャル成長を行う場合につい
て説明する。第８図及び第９図に示す従来の装置におい
ては、基板ホルダー４に単結晶基板５をある間隔で水平
に槓み重するように保持し、減圧下で抵抗加熱炉６によ
り９００〜１２００℃程度に加熱してその基板表面にジ
クロルシラン等のシラン系ガス、水素、及びドーピング
ガスを導入してエピタキシャル成長させるものとなって
いる（特願昭６２−６６５７５号）０反応容器は架台３
上に支持された内外管１．２の２重構造であり、外管１
で真空を保持し、回転する単結晶基板５にノズル管７を
用いて反応ガスを供給する。ノズル管７は等間隔でかつ
直径の等しい複数のガス放出孔１０を有している０反応
ガスは内管２の円筒面に設けられた多数のガス排出孔８
を通して排気孔９より排出される。
ある。第８図及び第９図に示すような継型の気相成長装
置は種々の成膜に使われているが、従来の気相成長装置
を使ってシリコンエピタキシャル成長を行う場合につい
て説明する。第８図及び第９図に示す従来の装置におい
ては、基板ホルダー４に単結晶基板５をある間隔で水平
に槓み重するように保持し、減圧下で抵抗加熱炉６によ
り９００〜１２００℃程度に加熱してその基板表面にジ
クロルシラン等のシラン系ガス、水素、及びドーピング
ガスを導入してエピタキシャル成長させるものとなって
いる（特願昭６２−６６５７５号）０反応容器は架台３
上に支持された内外管１．２の２重構造であり、外管１
で真空を保持し、回転する単結晶基板５にノズル管７を
用いて反応ガスを供給する。ノズル管７は等間隔でかつ
直径の等しい複数のガス放出孔１０を有している０反応
ガスは内管２の円筒面に設けられた多数のガス排出孔８
を通して排気孔９より排出される。
上述した従来の縦型気相エピタキシャル装置において、
単結晶基板５に反応ガスを供給するためのノズル管７は
、反応容器を高くして複数の基板５にエピタキシャル成
長させようとした場合に、その上下方向に長くなり、反
応ガスはノズル管７の上流である下流の反応ガス放出孔
１０から主に放出され、ノズル管下流である上側の反応
ガス放出孔１０から噴出されるガスの流量が減少すると
いう欠点がある。更に反応ガスは反応容器内に導入され
るまでは常温であり、従ってノズル管上流である下側の
反応ガス放出孔１０付近での反応ガス温度とノズル管下
流である上側の反応ガス放出孔１０付近での反応ガス温
度を比較すると、後者の方が高く、従って基板５に供給
される反応ガス中の各分解分子種の分圧比が反応ガス放
出孔１０の位置により異なるという欠点がある。気相成
長法では基板結晶間の膜厚、抵抗率を均一化するために
は、各基板５に供給する反応ガス放出量及び反応ガス温
度を一定にすることが必要であるため、上述の欠点は極
めて重大である。
単結晶基板５に反応ガスを供給するためのノズル管７は
、反応容器を高くして複数の基板５にエピタキシャル成
長させようとした場合に、その上下方向に長くなり、反
応ガスはノズル管７の上流である下流の反応ガス放出孔
１０から主に放出され、ノズル管下流である上側の反応
ガス放出孔１０から噴出されるガスの流量が減少すると
いう欠点がある。更に反応ガスは反応容器内に導入され
るまでは常温であり、従ってノズル管上流である下側の
反応ガス放出孔１０付近での反応ガス温度とノズル管下
流である上側の反応ガス放出孔１０付近での反応ガス温
度を比較すると、後者の方が高く、従って基板５に供給
される反応ガス中の各分解分子種の分圧比が反応ガス放
出孔１０の位置により異なるという欠点がある。気相成
長法では基板結晶間の膜厚、抵抗率を均一化するために
は、各基板５に供給する反応ガス放出量及び反応ガス温
度を一定にすることが必要であるため、上述の欠点は極
めて重大である。
本発明の目的は、ノズル管の上流と下流とでの反応ガス
の圧力損失を減少させて全ての反応ガス放出孔より噴出
される反応ガス流量を一定にすることにより、前記問題
点を解決した気相成長装置を提供することにある。
の圧力損失を減少させて全ての反応ガス放出孔より噴出
される反応ガス流量を一定にすることにより、前記問題
点を解決した気相成長装置を提供することにある。
前記目的を達成するため、本発明に係る気相成長装置に
おいては、基板ホルダーと、ノズル管と、反応ガス導入
管とを有する気相成長装置であって、基板ホルダーは、
ａ数の１＆板を一定ピッチで上下に積み重ねて保持する
ものであり、 ノズル管は、上下管軸方向に沿って複数の反応ガス放出
孔を有し、各反応ガス放出孔より各段の基板の成長面に
反応ガスをそれぞれ供給するものであり、 該複数の反応ガス放出孔は、その直径が、前記ノズル管
の上下長さ方向の中心部より上下両端に向けて徐々に拡
径したものであり、 反応ガス導入管は、前記ノズル管の上下長さ方向の中心
部に接続させたものである。
おいては、基板ホルダーと、ノズル管と、反応ガス導入
管とを有する気相成長装置であって、基板ホルダーは、
ａ数の１＆板を一定ピッチで上下に積み重ねて保持する
ものであり、 ノズル管は、上下管軸方向に沿って複数の反応ガス放出
孔を有し、各反応ガス放出孔より各段の基板の成長面に
反応ガスをそれぞれ供給するものであり、 該複数の反応ガス放出孔は、その直径が、前記ノズル管
の上下長さ方向の中心部より上下両端に向けて徐々に拡
径したものであり、 反応ガス導入管は、前記ノズル管の上下長さ方向の中心
部に接続させたものである。
また、本発明においては、前記複数の反応ガス放出孔は
、前記ノズル管の側面に開口させたものであり、また前
記ノズル管は、異径のノズル細管を上下管軸方向に沿っ
て側面から横方向に突出させて有しており、 異径のノズル細管は、その管径が、ノズル管の上下長さ
方向の中心部より上下両端に向けて徐々に拡径させてあ
り、 前記複数の異径の反応ガス放出孔は、異径のノズル細管
の先端に開口させたものである。
、前記ノズル管の側面に開口させたものであり、また前
記ノズル管は、異径のノズル細管を上下管軸方向に沿っ
て側面から横方向に突出させて有しており、 異径のノズル細管は、その管径が、ノズル管の上下長さ
方向の中心部より上下両端に向けて徐々に拡径させてあ
り、 前記複数の異径の反応ガス放出孔は、異径のノズル細管
の先端に開口させたものである。
本発明によれば、ノズル管の反応ガス放出孔の直径は反
応ガス導入管が取り付けられた位置より上端部及び下端
部に近付くにつれ、徐々に増加して行くものであり、そ
のなめ両Ｉｌ１部における反応ガスの圧力損失が従来よ
り著しく減少し、全ての反応ガス放出孔より噴出される
反応ガス流量を一定とすることができるという作用があ
る。
応ガス導入管が取り付けられた位置より上端部及び下端
部に近付くにつれ、徐々に増加して行くものであり、そ
のなめ両Ｉｌ１部における反応ガスの圧力損失が従来よ
り著しく減少し、全ての反応ガス放出孔より噴出される
反応ガス流量を一定とすることができるという作用があ
る。
反応ガス導入管はノズル管の側面の長手方向の中央部に
取り付けられているため、反応ガスが高温の反応容器内
を通過して充分温められてからノズル管内に導入される
なめ、全ての反応ガス放出孔より噴出される反応ガスの
温度を均一化できるという作用がある。
取り付けられているため、反応ガスが高温の反応容器内
を通過して充分温められてからノズル管内に導入される
なめ、全ての反応ガス放出孔より噴出される反応ガスの
温度を均一化できるという作用がある。
また上述の特徴を有する反応ガス放出孔をノズル管より
基板側に突出させる構造とすれば、上述の作用に加えて
、噴出する反応ガスの流れの指向性が著しく高まり、隣
接する反応ガス放出孔より噴出する反応ガス同士が互い
の流れを乱すことが殆ど無くなるという作用がある。
基板側に突出させる構造とすれば、上述の作用に加えて
、噴出する反応ガスの流れの指向性が著しく高まり、隣
接する反応ガス放出孔より噴出する反応ガス同士が互い
の流れを乱すことが殆ど無くなるという作用がある。
次に本発明について図面を参照して説明する。
（実施例１）
第１図は本発明の実施例１を示す縦断面図である。
図において、本装置は、装置をささえるための架台３と
、外管１と内管２とからなる二重管構造の反応管と、単
結晶基板５を保持するための基板ホルダー４と、抵抗加
熱炉６と、反応ガスを供給するノズル管７とから構成さ
れる０反応ガスはノズル管７より噴出され、内管壁面に
設けられたガス排出孔８を通り排気孔９が排気される。
、外管１と内管２とからなる二重管構造の反応管と、単
結晶基板５を保持するための基板ホルダー４と、抵抗加
熱炉６と、反応ガスを供給するノズル管７とから構成さ
れる０反応ガスはノズル管７より噴出され、内管壁面に
設けられたガス排出孔８を通り排気孔９が排気される。
ノズル管７は第２図に示すように、ノズル管側面に上下
管軸方向の中心部より両端部に向けて徐々に直径が拡径
する複数の反応ガス放出孔１１を上下管軸方向に沿って
有し、一方、反応ガス導入管１２がノズル管７の上下管
軸方向の中心部に取り付けられている。そのため、ノズ
ル管７の側面の上下管軸方向の任意の位置にある反応ガ
ス放出孔１１であっても噴出する反応ガスの温度、流量
は一定となるため、基板５間の膜厚均一性、抵抗率均一
性の高いエピタキシャル膜を成長させることができる。
管軸方向の中心部より両端部に向けて徐々に直径が拡径
する複数の反応ガス放出孔１１を上下管軸方向に沿って
有し、一方、反応ガス導入管１２がノズル管７の上下管
軸方向の中心部に取り付けられている。そのため、ノズ
ル管７の側面の上下管軸方向の任意の位置にある反応ガ
ス放出孔１１であっても噴出する反応ガスの温度、流量
は一定となるため、基板５間の膜厚均一性、抵抗率均一
性の高いエピタキシャル膜を成長させることができる。
以下に本実施例による気相成長装置を使用したエピタキ
シャル膜の成長例を説明する。基板ホルダー４に直径１
５０ ｙｍのシリコン結晶基板５を８−間隔で３１枚セ
ットし、１分間に５回転（５ｒｐｍ）で基板ホルダー４
を回転させ、反応管内温度を抵抗加熱炉６により１０３
０℃とした。ノズル管７よりＨ２を２０ ＳＬＨ，Ｓ
Ｉ Ｈ２Ｃｌ ｘを２００５ＣＣＨ１ＰＨ１を２５ＣＣ
Ｈで流し、ｓ ｔｏｒｒの圧力でシリコン単結晶基板５
上にＮ型のシリコンエピタキシャル膜を３μｍ成長させ
た。この結果を第８図及び第９図に示した従来の装置で
エピタキシャル膜を成長させた場合の結果と比較して説
明する。第３図は従来の成長装置及び本発明の成長装置
を用いた場合の基板間膜厚分布、第４図は同様に基板間
抵抗率分布を示したものである。従来の成長装置を用い
た場合ではノズル管上流側である最下段から中段にかけ
て搭載した１５枚の基板間膜厚分布は良好であったが、
ノズル管下流側である中段から最上段にかけて搭載した
１６枚の基板間膜厚分布は良好ではなく、下流はど膜厚
が減少した。又、基板間抵抗率分布はノズル管下流程、
抵抗率が増加し良好ではなかった。これに対し本発明の
成長装置では基板間膜厚分布、基板間抵抗率分布とも著
しく改善され全領域の基板に対し±５％の良好な膜厚及
び抵抗率分布が得られた。これは第５図、第６図に示す
ように本発明の気相成長装置では従来のものと比較して
反応ガス温度、反応ガス流量ともに、反応ガス放出孔位
置に対する依存性が消滅したためである。
シャル膜の成長例を説明する。基板ホルダー４に直径１
５０ ｙｍのシリコン結晶基板５を８−間隔で３１枚セ
ットし、１分間に５回転（５ｒｐｍ）で基板ホルダー４
を回転させ、反応管内温度を抵抗加熱炉６により１０３
０℃とした。ノズル管７よりＨ２を２０ ＳＬＨ，Ｓ
Ｉ Ｈ２Ｃｌ ｘを２００５ＣＣＨ１ＰＨ１を２５ＣＣ
Ｈで流し、ｓ ｔｏｒｒの圧力でシリコン単結晶基板５
上にＮ型のシリコンエピタキシャル膜を３μｍ成長させ
た。この結果を第８図及び第９図に示した従来の装置で
エピタキシャル膜を成長させた場合の結果と比較して説
明する。第３図は従来の成長装置及び本発明の成長装置
を用いた場合の基板間膜厚分布、第４図は同様に基板間
抵抗率分布を示したものである。従来の成長装置を用い
た場合ではノズル管上流側である最下段から中段にかけ
て搭載した１５枚の基板間膜厚分布は良好であったが、
ノズル管下流側である中段から最上段にかけて搭載した
１６枚の基板間膜厚分布は良好ではなく、下流はど膜厚
が減少した。又、基板間抵抗率分布はノズル管下流程、
抵抗率が増加し良好ではなかった。これに対し本発明の
成長装置では基板間膜厚分布、基板間抵抗率分布とも著
しく改善され全領域の基板に対し±５％の良好な膜厚及
び抵抗率分布が得られた。これは第５図、第６図に示す
ように本発明の気相成長装置では従来のものと比較して
反応ガス温度、反応ガス流量ともに、反応ガス放出孔位
置に対する依存性が消滅したためである。
（実施例２）
第７図は本発明の実施例２に係るノズル管を示す拡大概
略図である０本実施例において、前記ノズル管７は、異
径のノズル細管７ａ、７ａ・・・を上下管軸方向に沿っ
て側面より横方向に突出させて有しており、異径のノズ
ル細管７ａは、その管径がノズル管７の上下方向の中心
部より上下両端に向けて徐々に拡径させてあり、複数の
異径の反応ガス放出孔１３は異径のノズル細管７ａの先
端に開口させたものである。その他の構成は実施例１と
同じである。この場合は実施例１における反応ガス温度
、反応ガス流量の反応ガス放出孔位置に対する依存性の
消滅という効果に加え、反応ガス流の指向性が高まると
いう効果が加わる。その結果、隣接する反応ガス放出孔
より噴出した反応ガス同士が互いの流れを乱すことが殆
ど無くなるため、特に隣接の反応ガス放出孔より噴出し
た反応ガス同士が互いの流れを乱しやすい反応ガス放出
孔の直径が大きいノズル管両端部付近において基板間膜
厚、抵抗率均一性が実施例１よりも改善されるため、全
体として±３％以下の基板間膜厚、抵抗率均一性を得る
ことができる。
略図である０本実施例において、前記ノズル管７は、異
径のノズル細管７ａ、７ａ・・・を上下管軸方向に沿っ
て側面より横方向に突出させて有しており、異径のノズ
ル細管７ａは、その管径がノズル管７の上下方向の中心
部より上下両端に向けて徐々に拡径させてあり、複数の
異径の反応ガス放出孔１３は異径のノズル細管７ａの先
端に開口させたものである。その他の構成は実施例１と
同じである。この場合は実施例１における反応ガス温度
、反応ガス流量の反応ガス放出孔位置に対する依存性の
消滅という効果に加え、反応ガス流の指向性が高まると
いう効果が加わる。その結果、隣接する反応ガス放出孔
より噴出した反応ガス同士が互いの流れを乱すことが殆
ど無くなるため、特に隣接の反応ガス放出孔より噴出し
た反応ガス同士が互いの流れを乱しやすい反応ガス放出
孔の直径が大きいノズル管両端部付近において基板間膜
厚、抵抗率均一性が実施例１よりも改善されるため、全
体として±３％以下の基板間膜厚、抵抗率均一性を得る
ことができる。
また以上はシリコンエピタキシャル成長を例として説明
したが、各種酸化膜、窒化膜、ポリシリコン膜、アモル
ファスシリコン膜などの成膜にも適用できるものであり
、その応用価値は極めて大きい。
したが、各種酸化膜、窒化膜、ポリシリコン膜、アモル
ファスシリコン膜などの成膜にも適用できるものであり
、その応用価値は極めて大きい。
以上説明したように、本発明の気相成長装置のノズル管
は反応ガス放出孔の直径を反応ガス導入口より離れるに
つれ拡大することにより反応ガス放出量を均一化でき、
また中央部の反応ガス放出孔に反応ガス導入口を設ける
ことにより反応ガス温度を均一化できるために全基板に
対して反応ガスが均一に供給される。その結果、基板間
の膜厚、抵抗率均一性を向上させることができるという
効果がある。特に第７図のノズル管では上述の効果に反
応ガス流の指向性の効果が加わるので、非常に良好な均
一性を得ることができる。
は反応ガス放出孔の直径を反応ガス導入口より離れるに
つれ拡大することにより反応ガス放出量を均一化でき、
また中央部の反応ガス放出孔に反応ガス導入口を設ける
ことにより反応ガス温度を均一化できるために全基板に
対して反応ガスが均一に供給される。その結果、基板間
の膜厚、抵抗率均一性を向上させることができるという
効果がある。特に第７図のノズル管では上述の効果に反
応ガス流の指向性の効果が加わるので、非常に良好な均
一性を得ることができる。
第１図は本発明の実施例１に係る気相エピタキシャル成
長装！を示す縦断面図、第２図は本発明の実施例１に係
る気相エピタキシャル成長装置のノズル管を示す拡大概
略図、第３図は本発明の実施例１に係る気相エピタキシ
ャル成長装置を用いて成長させたときの基板間膜厚分布
図、第４図は本発明の実施例１に係る気相エピタキシャ
ル成長装置を用いて成長させたときの基板間抵抗率分布
図、第５図は本発明の実施例１の反応ガス温度と反応ガ
ス放出孔位置の関係を示す図、第６図は本発明の実施例
１の反応ガス放出量と反応ガス放出孔位置の関係を示す
図、第７図は本発明の実施例２に係る気相成長装置のノ
ズル管を示す拡大図、第８図は従来の気相エピタキシャ
ル成長装置を示す縦断面図、第９図は従来の気相エピタ
キシャル成長装置のノズルを示す拡大概略図である。 １・・・外管 ２・・・内管３・・・架台
４・・・基板ホルダー５・・・単結晶基
板 ６・・・抵抗加熱炉７・・・ノズル管
８・・・ガス排出孔９・・・排気孔 １
０・・・ガス放出孔１１、１３・・・反応ガス放出孔 １２・・・反応ガス導入管 ↑ 第１図 基イぎし上ギト１！イ立１【 第 ３図 第 図 第 ６図 第 図 第 ９図
長装！を示す縦断面図、第２図は本発明の実施例１に係
る気相エピタキシャル成長装置のノズル管を示す拡大概
略図、第３図は本発明の実施例１に係る気相エピタキシ
ャル成長装置を用いて成長させたときの基板間膜厚分布
図、第４図は本発明の実施例１に係る気相エピタキシャ
ル成長装置を用いて成長させたときの基板間抵抗率分布
図、第５図は本発明の実施例１の反応ガス温度と反応ガ
ス放出孔位置の関係を示す図、第６図は本発明の実施例
１の反応ガス放出量と反応ガス放出孔位置の関係を示す
図、第７図は本発明の実施例２に係る気相成長装置のノ
ズル管を示す拡大図、第８図は従来の気相エピタキシャ
ル成長装置を示す縦断面図、第９図は従来の気相エピタ
キシャル成長装置のノズルを示す拡大概略図である。 １・・・外管 ２・・・内管３・・・架台
４・・・基板ホルダー５・・・単結晶基
板 ６・・・抵抗加熱炉７・・・ノズル管
８・・・ガス排出孔９・・・排気孔 １
０・・・ガス放出孔１１、１３・・・反応ガス放出孔 １２・・・反応ガス導入管 ↑ 第１図 基イぎし上ギト１！イ立１【 第 ３図 第 図 第 ６図 第 図 第 ９図
Claims (3)
- （１）基板ホルダーと、ノズル管と、反応ガス導入管と
を有する気相成長装置であって、 基板ホルダーは、複数の基板を一定ピッチで上下に積み
重ねて保持するものであり、 ノズル管は、上下管軸方向に沿って複数の反応ガス放出
孔を有し、各反応ガス放出孔より各段の基板の成長面に
反応ガスをそれぞれ供給するものであり、 該複数の反応ガス放出孔は、その直径が、前記ノズル管
の上下長さ方向の中心部より上下両端に向けて徐々に拡
径したものであり、 反応ガス導入管は、前記ノズル管の上下長さ方向の中心
部に接続させたものであることを特徴とする気相成長装
置。 - （２）前記複数の反応ガス放出孔は、前記ノズル管の側
面に開口させたものであることを特徴とする請求項第（
１）項記載の気相成長装置。 - （３）前記ノズル管は、異径のノズル細管を上下管軸方
向に沿って側面から横方向に突出させて有しており、 異径のノズル細管は、その管径が、ノズル管の上下長さ
方向の中心部より上下両端に向けて徐々に拡径させてあ
り、 前記複数の異径の反応ガス放出孔は、異径のノズル細管
の先端に開口させたものであることを特徴とする請求項
第（１）項記載の気相成長装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15730190A JPH0448721A (ja) | 1990-06-15 | 1990-06-15 | 気相成長装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15730190A JPH0448721A (ja) | 1990-06-15 | 1990-06-15 | 気相成長装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0448721A true JPH0448721A (ja) | 1992-02-18 |
Family
ID=15646672
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15730190A Pending JPH0448721A (ja) | 1990-06-15 | 1990-06-15 | 気相成長装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0448721A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012146939A (ja) * | 2010-12-21 | 2012-08-02 | Hitachi Kokusai Electric Inc | 基板処理装置、基板の製造方法、及び、半導体デバイスの製造方法 |
| JP2017147262A (ja) * | 2016-02-15 | 2017-08-24 | 株式会社日立国際電気 | 基板処理装置、半導体装置の製造方法およびプログラム |
-
1990
- 1990-06-15 JP JP15730190A patent/JPH0448721A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012146939A (ja) * | 2010-12-21 | 2012-08-02 | Hitachi Kokusai Electric Inc | 基板処理装置、基板の製造方法、及び、半導体デバイスの製造方法 |
| JP2017147262A (ja) * | 2016-02-15 | 2017-08-24 | 株式会社日立国際電気 | 基板処理装置、半導体装置の製造方法およびプログラム |
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