JPH05343324A - 化学気相成長方法及びその装置 - Google Patents

化学気相成長方法及びその装置

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JPH05343324A
JPH05343324A JP15188392A JP15188392A JPH05343324A JP H05343324 A JPH05343324 A JP H05343324A JP 15188392 A JP15188392 A JP 15188392A JP 15188392 A JP15188392 A JP 15188392A JP H05343324 A JPH05343324 A JP H05343324A
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JP
Japan
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gas
reaction
vapor deposition
chemical vapor
reaction tube
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JP15188392A
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English (en)
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Yoshimi Shiotani
喜美 塩谷
Kenji Koyama
堅二 小山
Kenji Itasaka
健治 板坂
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Kyushu Fujitsu Electronics Ltd
Fujitsu Ltd
Original Assignee
Kyushu Fujitsu Electronics Ltd
Fujitsu Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 複数のガス導入管から反応管内に反応ガスを
導入し、反応管内での反応ガス間の化学反応による生成
物を基板に堆積させる化学気相成長方法に関し、特に反
応ガスの中の特定の反応ガスに水分が含まれてもパーテ
ィクルを生成することのない化学気相成長方法の提供を
目的とする。 【構成】 基板を収容した反応管の管内に、複数のガス
導入管から反応ガスをタイミングをずらして導入し、反
応管の管内での反応ガス間の化学反応により生成する生
成物を基板上に堆積させる化学気相成長方法において、
反応管22の管内に反応ガス15を導入する前に、反応管22
に最初に反応ガス14を導入するガス導入管24を除くガス
導入管25内に不活性な気体12を導入しておくように構成
する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、複数のガス導入管から
基板を収納した反応管の管内に反応ガスをタイミングを
ずらして導入し、反応管の管内での反応ガス間の化学反
応による生成物を基板上に堆積させる化学気相成長方
法、特に反応ガスの中の特定の反応ガスに水分が含まれ
てもパーティクル(Particles;微小異物) を生成するこ
とのない化学気相成長方法に関する。
【0002】
【従来の技術】次に、金属ハロゲン化合物等の反応ガス
の化学反応により半導体ウェーハの表面に酸化シリコン
(SiO2)膜や窒化シリコン(Si3N4) 膜などを形成する従来
の化学気相成長方法について図2を参照して説明する。
【0003】図2は、従来の化学気相成長方法の説明図
で、同図(a) は化学気相成長装置の模式的な側断面図、
同図(b) は反応ガスの導入シーケンスを示す図である。
同図(a) の従来の化学気相成長装置で半導体ウェーハに
窒化シリコン膜を形成することを想定して従来の化学気
相成長方法について説明する。
【0004】まず、同図(a) に示すように、表面に窒化
シリコン膜を形成 (被着) する複数の半導体ウェーハ11
を鉛直方向に輪切り状にセットしたボート21を反応管22
に収納した後に、この反応管22内の気体を排気装置(図
示せず)により排気管22a を介して排気 (反応管22内を
真空に) する。
【0005】次いで、反応管22を同軸状に取り囲む加熱
炉体23を昇温し、この反応管22内にボート21とともに収
納された半導体ウェーハ11を加熱する。そして、半導体
ウェーハ11の温度が予め定めた所定温度、例えば、80
0度Cに到達したら第1の開閉弁24a を操作して第1の
ガス導入管24からNH3(アンモニア) ガス14を反応管22内
に導入するとともに、第2の開閉弁25a を操作して第2
のガス導入管25から金属ハロゲン化合物、例えば、SiHC
L3ガス15を導入する。
【0006】このようにして反応管22内に導入されたNH
3 ガス14とSiHCL3ガス15は化学反応し、その生成物であ
る窒化シリコン膜が半導体ウェーハ11に堆積してなる窒
化シリコン膜(図示せず)が形成されることとなる。
【0007】この後、加熱炉体23の加熱を停止して反応
管22内の温度を下げた後、ボート21とともに半導体ウェ
ーハ11を反応管22から取り出すことにより一連の作業が
完了することとなる。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】ところで、NH3 ガス14
とSiHCL3ガス15は、通常、タイミングをずらして反応管
22内に導入している。例えばNH3 ガス14の反応管22への
導入開始時間をTO ( 図2(b) のG1 参照) とすれば、
SiHCL3ガス15の反応管22への導入開始時間はT0+ΔT
(図2(b) のG2 参照) 、すなわち、SiHCL3ガス15は、N
H3 ガス14よりΔT時間( 例えば、1分程度) だけ遅ら
せて反応管22に導入している。
【0009】なお、図1(b) 及び図2(b) において実線
部分は反応管22へのガスの導入が行なわれていることを
示し、点線部分は反応管22へのガスの導入が停止されて
いることを示すものである) 。
【0010】このため、SiHCL3ガス15の導入開始前の第
2のガス導入管25の管端部25' の管路、すなわち、第2
の開閉弁25a と開口端25b との間の管端部25' の管路に
NH3ガス14が侵入することとなる。
【0011】したがって、第2の開閉弁25a を操作し、
第2のガス導入管25から反応管22内へのSiHCL3ガス15の
導入を開始した直後に、第2のガス導入管25の管端部2
5' の管路に侵入しているNH3 ガス14の中に極めて微量
ではあるが存在する水分(図示せず)とSiHCL3ガス15と
が化学反応してシリコン酸化物等のパーティクル(図示
せず)及びNH4CL なるパーティクル(図示せず)を生成
する。
【0012】このパーティクルは、その後も連続的に反
応管22に導入されるSiHCL3ガス15に運ばれて半導体ウェ
ーハ11上に付着したり、またこの半導体ウェーハ11に形
成される窒化シリコン膜に混入し、その品質を低下させ
ることとなる。
【0013】本発明は、このような問題を解消するため
になされたものであって、その目的は反応管中の圧力の
高い所で反応生成物が生じることのない化学気相成長方
法の提供にある。
【0014】
【課題を解決するための手段】前記目的は、図1に示す
ように、基板を収容した反応管の管内に、複数のガス導
入管から反応ガスをタイミングをずらして導入し、反応
管の管内での反応ガス間の化学反応により生成する生成
物を基板上に堆積させる化学気相成長方法において、反
応管22の管内に反応ガス15を導入する前に、反応管22に
最初に反応ガス14を導入するガス導入管24を除くガス導
入管25の管路内に不活性な気体12を導入しておくことを
特徴とする化学気相成長方法により達成される。
【0015】
【作用】本発明の化学気相成長方法においては、基板11
を収納し、この基板11とともに高温に加熱された反応管
22内に最初に反応ガス14を噴出するガス導入管24を除く
ガス導入管25内に、ガス導入管25が反応ガス15を反応管
22内に噴出するまで、不活性な気体12を導入している。
【0016】このため、ガス導入管25には気体12は存在
するものの、ガス導入管24が反応管22内に噴出した反応
ガス14は存在しない。したがって、ガス導入管24が反応
管22内に噴出した反応ガス14の中に水分が存在していて
も、この反応ガス14は、ガス導入管25内で反応ガス15と
混じり合うことがないので、水分と反応ガス15を原料ガ
スとするようなパーティクルが生成されることがない。
【0017】また、反応管22内で反応ガス14と反応ガス
15によって気相反応した生成物によるパーティクルも発
生することがない。
【0018】
【実施例】以下、本発明の一実施例の化学気相成長方法
及びその装置について図1を参照しながら説明する。図
1は、本発明の一実施例の化学気相成長方法及びその装
置の説明図で、同図(a) は化学気相成長装置の要部の模
式的な側断面図、同図(b)は反応ガスの導入シーケンス
を示す図である。
【0019】なお、本明細書においては、同一部品、同
一材料等に対しては全図をとおして同じ符号を付与して
ある。本発明の一実施例の化学気相成長方法について
も、従来の化学気相成長方法の説明と同様に、同図(a)
に示す化学気相成長装置を使用して半導体ウェーハ11上
に窒化シリコンを堆積することを想定して説明する。
【0020】本発明の一実施例の化学気相成長方法にお
いても、表面に窒化シリコンを堆積する半導体ウェーハ
11を鉛直方向に輪切り状にセットしたボート21を、例え
ば透明石英製の約600度Cに加熱した反応管22の管内
に収納した後、この反応管22の管内の空気を排気装置
(図示せず)により、排気管22a を介して排気 (反応管
22内を真空に) し、次いで加熱炉体23を成長温度、例え
ば800度Cまで昇温し、反応管22とこの反応管22内に
ボート21とともに収納された半導体ウェーハ11を予め定
めた温度、例えば800度Cに加熱するが、此処までの
工程は図2を参照しながら説明した従来の化学気相成長
方法と同様である。
【0021】この後、第1の開閉弁24a を操作して第1
のガス導入管24から反応ガス、例えばNH3 ガス14を反応
管22内に導入 (同図(b) のG1 参照) すると同時に、第
2の開閉弁32a を操作して第2の不活性ガス導入管32か
ら、第2のガス導入管25の第2の開閉弁25a と開口端25
b との間の管端部25' の管路内に、不活性な気体、例え
ば窒素ガス12を導入 (同図(b) のG3 参照) し、この管
端部25' の管路内にNH 3 ガス14が侵入するのを阻止す
る。
【0022】次いで、第1のガス導入管24からNH3 ガス
14の反応管22内への導入開始からΔT、例えば1分後
に、第2の開閉弁25a を操作して第2のガス導入管25か
ら反応管22の管内に反応ガス15、例えばSiHCL3ガス15の
導入 (同図(b) のG2 参照) を開始するとともに、第2
の開閉弁32a を操作して第2のガス導入管32から管端部
25' への窒素ガス12の導入を停止する (同図(b) のG3
参照) 。
【0023】同図(b) に示すように本発明の一実施例の
化学気相成長方法における反応管22へのNH3 ガス14とSi
HCL3ガス15の導入シーケンスは、図2(b) に示す従来の
化学気相成長方法における反応管22へのNH3 ガス14とSi
HCL3ガス15の導入シーケンスと全く同様であるので、前
述したように反応管22内に導入されたNH3 ガス14とSiHC
L3ガス15は化学反応し、その生成物である窒化シリコン
膜が半導体ウェーハ11に堆積してなる窒化シリコン膜
(図示せず)が形成されることとなる。
【0024】しかしながら、本発明の一実施例の化学気
相成長方法においては、第2のガス導入管25の管端部2
5' の管路でSiHCL3ガス15がNH3 ガス14と混じり合うこ
とがないために、NH3 ガス14の中に水分が存在していて
も、この水分とSiHCL3ガス15とを原料ガスとする酸化シ
リコン系のパーティクルが生成されることがない。
【0025】また、NH4CL との気相反応生成物も発生し
ないからパーティクルが生成されることもない。したが
って、反応管22内でパーティクルが半導体ウェーハ11に
付着することもなければ、窒化シリコン膜にパーティク
ルが混入することもない。
【0026】次に、図1に示す本発明の請求項2に係る
一実施例の化学気相成長装置は、図2の従来の化学気相
成長装置、すなわち、排気装置(図示せず)に連結する
排気管22a を備えて管内にボート21に収容した半導体ウ
ェーハ11を開口端から収納する反応管22と、反応管22の
周囲に配設された加熱炉体23と、反応管22に反応ガス1
4,15 を導入するガス導入管24,25 と、半導体ウェーハ1
1を収容するボート21を載置して反応管22の開口端の閉
塞と開放とを行なうテーブル20とを含んで構成した従来
の化学気相成長装置に不活性ガス導入管31,32 を新たに
付加し、その開閉弁31a,32a の開閉操作によりガス導入
管24,25 の管路内に不活性な気体の導入とその遮断とを
自在に行なえるように構成したものである。
【0027】したがって、本発明の請求項2に係る一実
施例の化学気相成長装置を採用すれば、本発明の請求項
1に係る一実施例の化学気相成長方法は前述したように
その実施が容易となる。
【0028】なお、不活性ガス導入管31,32 が、ガス導
入管24,25 の管路内に導入できる気体は不活性な気体に
限定されるものでないことは当然である。また、本発明
の化学気相成長方法は3種類以上の反応ガスを使用する
場合に対しても有効であることは勿論である。
【0029】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、パーティ
クルを発生することのない化学気相成長方法及びその装
置( 通称、CVD装置)の提供を可能にする。
【0030】したがって、本発明の化学気相成長方法に
より半導体ウェーハ上に形成した窒化シリコン膜等の被
膜は高品質となり、半導体装置の製造歩留りの向上は素
よりその信頼度をも向上することとなる。
【図面の簡単な説明】
【図1】は、本発明の一実施例の化学気相成長方法及び
その装置の説明図
【図2】は、従来の化学気相成長方法の説明図
【符号の説明】
11は、半導体ウェーハ (基板) 、12は、窒素ガス (不活
性な気体) 、14は、NH3 ガス (反応ガス) 、15は、SiHC
L3ガス (反応ガス) 、20は、テーブル、21は、ボート、
22は、反応管、22a は、排気管、23は、加熱炉体、24
は、第1のガス導入管、24a は、第1の開閉弁、25は、
第2のガス導入管、25a は、第2の開閉弁、25b は、第
2のガス導入管の開口端、31,32 は、活性ガス導入管、
31a,32a は、開閉弁をそれぞれ示す。
フロントページの続き (72)発明者 板坂 健治 鹿児島県薩摩郡入来町副田5950番地 株式 会社九州富士通エレクトロニクス内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基板を収容した反応管の管内に、複数の
    ガス導入管から反応ガスをタイミングをずらして導入
    し、反応管の管内での反応ガス間の化学反応により生成
    する生成物を基板上に堆積させる化学気相成長方法にお
    いて、 前記反応管(22)の管内に前記反応ガス(15)を導入する前
    に、この反応管(22)に最初に反応ガス(14)を導入するガ
    ス導入管(24)を除くガス導入管(25)の管路内に不活性な
    気体(12)を導入しておくことを特徴とする化学気相成長
    方法。
  2. 【請求項2】 基板を収容した反応管の管内に複数のガ
    ス導入管から反応ガスをタイミングをずらして導入し、
    反応管内での反応ガス間の化学反応により生成する生成
    物を基板上に堆積させる化学気相成長装置において、 前記ガス導入管(24,25) のそれぞれの管路内に不活性な
    気体(12)を導入する不活性ガス導入管(31,32) を有する
    ことを特徴とする化学気相成長装置。
JP15188392A 1992-06-11 1992-06-11 化学気相成長方法及びその装置 Withdrawn JPH05343324A (ja)

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