JPH07142401A - 半導体デバイス製造用の成膜装置及び半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体デバイス製造用の成膜装置及び半導体装置の製造方法Info
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- JPH07142401A JPH07142401A JP28913293A JP28913293A JPH07142401A JP H07142401 A JPH07142401 A JP H07142401A JP 28913293 A JP28913293 A JP 28913293A JP 28913293 A JP28913293 A JP 28913293A JP H07142401 A JPH07142401 A JP H07142401A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】反応ガス導入部にガス導入用のシャワー機構を
有する成膜装置に関し、ウェハの汚染を防止し、ガスを
均一に供給し、ウェハ加熱温度を低減することを目的と
する。 【構成】ガスの導入端から遠ざかるほど広がりが大きく
なる漏斗状のガス拡散部６と、該ガス放出部６のガス放
出側に取付けられて複数のガス放出孔７が形成された蓋
体８とを備えたガス供給セル５と、前記ガス供給セル５
の一部に間隔をおいて１対の電源接続領域１２とを含み
構成する。
有する成膜装置に関し、ウェハの汚染を防止し、ガスを
均一に供給し、ウェハ加熱温度を低減することを目的と
する。 【構成】ガスの導入端から遠ざかるほど広がりが大きく
なる漏斗状のガス拡散部６と、該ガス放出部６のガス放
出側に取付けられて複数のガス放出孔７が形成された蓋
体８とを備えたガス供給セル５と、前記ガス供給セル５
の一部に間隔をおいて１対の電源接続領域１２とを含み
構成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体デバイスの製造
装置及び半導体装置の製造方法に関し、より詳しくは、
反応ガス導入部にシャワー機構を有する成膜装置と、こ
の成膜装置を使用する半導体装置の製造方法に関する。
装置及び半導体装置の製造方法に関し、より詳しくは、
反応ガス導入部にシャワー機構を有する成膜装置と、こ
の成膜装置を使用する半導体装置の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】膜の成長方法として分子線エピタキシー
（ＭＢＥ）、化学気相成長（ＣＶＤ）などが知られてい
る。ガスソースＭＢＥ装置では、その反応チャンバ内に
AsH3、PH3 、ＴＭGa、ＴＭAlのようなソースガスがキャ
リアガスとともに導入されてウェハに供給される。この
ＭＢＥ装置では、ソースガスを導入するガス供給ノズル
は、例えば特開平２─９７４０２号公報に見られるよう
に、反応チャンバ内でフィラメントに囲まれて加熱さ
れ、これによりソースガスを熱分解する構造になってい
る。そのフィラメントは、タンタル等の金属から形成さ
れている。
（ＭＢＥ）、化学気相成長（ＣＶＤ）などが知られてい
る。ガスソースＭＢＥ装置では、その反応チャンバ内に
AsH3、PH3 、ＴＭGa、ＴＭAlのようなソースガスがキャ
リアガスとともに導入されてウェハに供給される。この
ＭＢＥ装置では、ソースガスを導入するガス供給ノズル
は、例えば特開平２─９７４０２号公報に見られるよう
に、反応チャンバ内でフィラメントに囲まれて加熱さ
れ、これによりソースガスを熱分解する構造になってい
る。そのフィラメントは、タンタル等の金属から形成さ
れている。
【０００３】一方、ＣＶＤ装置においては、ガスを半導
体ウェハに供給する機構としてガス供給ノズルからガス
を供給する方法もあるが、このようなガス供給機構では
半導体ウェハ表面でガスの疎密が生じ、基板前処理及び
成膜時に基板面内において膜厚分布が不均一になる。こ
のような問題を解決するために、特開昭６１−２３４８
５１９号、特開平２−７００６６号等の公報では、多数
のガス放出孔を有する円盤状のガス供給セルを反応チャ
ンバ内に配置した成膜装置が提案されている。
体ウェハに供給する機構としてガス供給ノズルからガス
を供給する方法もあるが、このようなガス供給機構では
半導体ウェハ表面でガスの疎密が生じ、基板前処理及び
成膜時に基板面内において膜厚分布が不均一になる。こ
のような問題を解決するために、特開昭６１−２３４８
５１９号、特開平２−７００６６号等の公報では、多数
のガス放出孔を有する円盤状のガス供給セルを反応チャ
ンバ内に配置した成膜装置が提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、ガスソースＭ
ＢＥ装置では、上記したフィラメントから金属が蒸発し
て半導体ウェハへの金属汚染が生じたり、基板の前処理
や成膜の際に面内分布の不均一を避けることができな
い。また、フィラメントの断線を考慮すると１×１０-8
Torr程度の高真空領域以上でしか使用できないといった
問題がある。
ＢＥ装置では、上記したフィラメントから金属が蒸発し
て半導体ウェハへの金属汚染が生じたり、基板の前処理
や成膜の際に面内分布の不均一を避けることができな
い。また、フィラメントの断線を考慮すると１×１０-8
Torr程度の高真空領域以上でしか使用できないといった
問題がある。
【０００５】一方、上記したような円盤状のガス供給セ
ルを有するＣＶＤ装置では、ガス供給セルの中央部から
のガス供給量が多くなる傾向にある。また、このＣＶＤ
装置では、ガス供給セルから放出されたガスが半導体ウ
ェハに到達し、加熱された基板の表面で分解して反応す
る機構となっているために、基板温度をガス分解温度ま
で高くしないと反応が起こらない。
ルを有するＣＶＤ装置では、ガス供給セルの中央部から
のガス供給量が多くなる傾向にある。また、このＣＶＤ
装置では、ガス供給セルから放出されたガスが半導体ウ
ェハに到達し、加熱された基板の表面で分解して反応す
る機構となっているために、基板温度をガス分解温度ま
で高くしないと反応が起こらない。
【０００６】しかし、半導体ウェハに熱をかけると、そ
の中に導入された不純物が再拡散したり、半導体ウェハ
上のアルミニウム配線に欠陥が生じるといった不都合が
生じる。これにより形成される半導体装置の歩留りや品
質が低下する。本発明はこのような問題に鑑みてなされ
たものであって、ウェハの汚染を防止し、ガスを均一に
供給し、ウェハ加熱温度を低減できる半導体デバイス製
造用の成膜装置と、歩留り、品質を向上できる半導体装
置の製造方法を提供することを目的とする。
の中に導入された不純物が再拡散したり、半導体ウェハ
上のアルミニウム配線に欠陥が生じるといった不都合が
生じる。これにより形成される半導体装置の歩留りや品
質が低下する。本発明はこのような問題に鑑みてなされ
たものであって、ウェハの汚染を防止し、ガスを均一に
供給し、ウェハ加熱温度を低減できる半導体デバイス製
造用の成膜装置と、歩留り、品質を向上できる半導体装
置の製造方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記した課題は、図１、
２に例示するように、ガスの導入端から遠ざかるほど広
がりが大きくなる漏斗状のガス拡散部６と、該ガス放出
部６のガス放出側に取付けられて複数のガス放出孔７が
形成された蓋体８とを備えたガス供給セル５と、前記ガ
ス供給セル５の一部に間隔をおいて１対の電源接続領域
１２とを有することを特徴とする半導体デバイス製造用
の成膜装置によって達成する。
２に例示するように、ガスの導入端から遠ざかるほど広
がりが大きくなる漏斗状のガス拡散部６と、該ガス放出
部６のガス放出側に取付けられて複数のガス放出孔７が
形成された蓋体８とを備えたガス供給セル５と、前記ガ
ス供給セル５の一部に間隔をおいて１対の電源接続領域
１２とを有することを特徴とする半導体デバイス製造用
の成膜装置によって達成する。
【０００８】または、前記ガス拡散部６には、複数のガ
ス放出孔１１を有するガス供給ノズル１０が挿入されて
いることを特徴とする半導体デバイス製造用の成膜装置
により達成する。または、前記ガス供給セル５は、グラ
ファイトにより形成され、その表面はシリコンカーバイ
ドで被覆されていることを特徴とする半導体デバイス製
造用の成膜装置により達成する。
ス放出孔１１を有するガス供給ノズル１０が挿入されて
いることを特徴とする半導体デバイス製造用の成膜装置
により達成する。または、前記ガス供給セル５は、グラ
ファイトにより形成され、その表面はシリコンカーバイ
ドで被覆されていることを特徴とする半導体デバイス製
造用の成膜装置により達成する。
【０００９】または、前記ガス拡散部６と前記蓋体８は
絶縁膜１５を介して接続され、前記ガス拡散部６の上及
び下、又は前記蓋体８の周囲に前記１対の電極が接続さ
れていることを特徴とする半導体デバイス製造用の成膜
装置により達成する。または、前記ガス供給セル５は、
成膜対象に１０cm以内で対向していることを特徴とする
半導体デバイス製造用の成膜装置によって達成する。
絶縁膜１５を介して接続され、前記ガス拡散部６の上及
び下、又は前記蓋体８の周囲に前記１対の電極が接続さ
れていることを特徴とする半導体デバイス製造用の成膜
装置により達成する。または、前記ガス供給セル５は、
成膜対象に１０cm以内で対向していることを特徴とする
半導体デバイス製造用の成膜装置によって達成する。
【００１０】または、前記半導体デバイス製造用の成膜
装置を使用して膜を成長する工程を含む半導体装置の製
造方法
装置を使用して膜を成長する工程を含む半導体装置の製
造方法
【００１１】
【作 用】本発明によれば、ガスの導入部から広がって
いく漏斗状のガス拡散部を有し、そのガス放出端には複
数のガス放出孔を有する蓋体を取付けた構造のガス供給
セルを有している。したがって、ガス供給セルに導入さ
れたガスは、ガス拡散部でガスを徐々に広げてガス放出
孔からウェハに向けて放出するので、ウェハ上では均一
な面内分布でガスが供給される。
いく漏斗状のガス拡散部を有し、そのガス放出端には複
数のガス放出孔を有する蓋体を取付けた構造のガス供給
セルを有している。したがって、ガス供給セルに導入さ
れたガスは、ガス拡散部でガスを徐々に広げてガス放出
孔からウェハに向けて放出するので、ウェハ上では均一
な面内分布でガスが供給される。
【００１２】また、そのガス供給セルはグラファイトな
どにより形成し、その一部に電源を接続し、その電源に
より電流を流すようにしているので、ガス供給セル内の
ガスはそのジュール熱によって加熱されて活性化する。
これにより、半導体ウェハの加熱温度を通常の温度より
低くしても膜成長や表面清浄処理が可能になる。しか
も、ガス供給セルの構成材料がグラファイトであるの
で、膜成長雰囲気を高真空にしなくてもよくなり、膜成
長反応の条件が低真空から大気圧までの広範囲に広が
る。
どにより形成し、その一部に電源を接続し、その電源に
より電流を流すようにしているので、ガス供給セル内の
ガスはそのジュール熱によって加熱されて活性化する。
これにより、半導体ウェハの加熱温度を通常の温度より
低くしても膜成長や表面清浄処理が可能になる。しか
も、ガス供給セルの構成材料がグラファイトであるの
で、膜成長雰囲気を高真空にしなくてもよくなり、膜成
長反応の条件が低真空から大気圧までの広範囲に広が
る。
【００１３】さらに、グラファイトに電流を流してソー
スガスを加熱するようにしているので、タンタル等の昇
華し易い金属が反応雰囲気中に蒸発することがなくな
り、半導体ウェハの汚染が防止される。以上の成膜装置
を用いて形成された絶縁膜、半導体膜などを有する半導
体装置は、歩留りや品質が向上する。
スガスを加熱するようにしているので、タンタル等の昇
華し易い金属が反応雰囲気中に蒸発することがなくな
り、半導体ウェハの汚染が防止される。以上の成膜装置
を用いて形成された絶縁膜、半導体膜などを有する半導
体装置は、歩留りや品質が向上する。
【００１４】
【実施例】そこで、以下に本発明の実施例を図面に基づ
いて説明する。 （ａ）本発明の第１実施例の説明 図１は、本発明の第１実施例を示すＣＶＤ装置の構成図
である。図１に示すＣＶＤ装置１の反応チャンバ２の内
部には、半導体ウェハＷを載置し且つヒータ３により加
熱されるサセプタ４と、このサセプタ４にガスを放射す
るクラッキングセル（ガス供給セル）５とが配置されて
いる。
いて説明する。 （ａ）本発明の第１実施例の説明 図１は、本発明の第１実施例を示すＣＶＤ装置の構成図
である。図１に示すＣＶＤ装置１の反応チャンバ２の内
部には、半導体ウェハＷを載置し且つヒータ３により加
熱されるサセプタ４と、このサセプタ４にガスを放射す
るクラッキングセル（ガス供給セル）５とが配置されて
いる。
【００１５】そのクラキングセル５は、図２に示すよう
に、サセプタ４に近づくにつれて広がってゆく漏斗状の
ガス拡散部６と、そのガス拡散部６のガス放出側の開口
部に取付けられて複数のガス放射孔７を有する蓋８と、
ガス拡散部６のガス導入口９からその内部に挿入された
ガスノズル１０とから構成されている。クラキングセル
５の少なくともガス拡散部６、蓋８はグラファイトから
形成され、その表面にはシリコンカーバイドがコーティ
ングされている。また、ガスノズル１０の側壁と先端に
は、ガス噴出孔１１が複数個形成されており、その内部
を通るガスの一部は側壁のガス噴出孔１１からガス拡散
部６の内壁に向けて吹き出される。
に、サセプタ４に近づくにつれて広がってゆく漏斗状の
ガス拡散部６と、そのガス拡散部６のガス放出側の開口
部に取付けられて複数のガス放射孔７を有する蓋８と、
ガス拡散部６のガス導入口９からその内部に挿入された
ガスノズル１０とから構成されている。クラキングセル
５の少なくともガス拡散部６、蓋８はグラファイトから
形成され、その表面にはシリコンカーバイドがコーティ
ングされている。また、ガスノズル１０の側壁と先端に
は、ガス噴出孔１１が複数個形成されており、その内部
を通るガスの一部は側壁のガス噴出孔１１からガス拡散
部６の内壁に向けて吹き出される。
【００１６】また、蓋８の周囲の一部には、カーボン製
の１対の電極１２が形成されており、それらの電極１２
に交流電源１３を接続して電流を流して蓋８にジュール
熱を発生させるように構成される。その交流電源１３
は、周波数１００Hzであり、電圧０〜１５Ｖ、電流０〜
１５００Ａの範囲で電力を調整するように構成されてい
る。
の１対の電極１２が形成されており、それらの電極１２
に交流電源１３を接続して電流を流して蓋８にジュール
熱を発生させるように構成される。その交流電源１３
は、周波数１００Hzであり、電圧０〜１５Ｖ、電流０〜
１５００Ａの範囲で電力を調整するように構成されてい
る。
【００１７】なお、図中符号１４は、反応チャンバ１に
形成された排気口、１５は、クラッキングセル５のガス
拡散部６と蓋８の間に介在された絶縁物を示している。
このような構造のＣＶＤ装置によれば、クラキングセル
５の背面側に漏斗状のガス拡散部６を有しているので、
ガスノズル１０の側壁のガス放射孔１１から放射された
ガスはそのガス拡散部６の斜面に当たって蓋８方向に流
れを変え、蓋８の複数のガス放出孔７から半導体ウェハ
Ｗへ向けて放出される。これにより、半導体ウェハＷに
供給されたガスの面内分布が均一になる。
形成された排気口、１５は、クラッキングセル５のガス
拡散部６と蓋８の間に介在された絶縁物を示している。
このような構造のＣＶＤ装置によれば、クラキングセル
５の背面側に漏斗状のガス拡散部６を有しているので、
ガスノズル１０の側壁のガス放射孔１１から放射された
ガスはそのガス拡散部６の斜面に当たって蓋８方向に流
れを変え、蓋８の複数のガス放出孔７から半導体ウェハ
Ｗへ向けて放出される。これにより、半導体ウェハＷに
供給されたガスの面内分布が均一になる。
【００１８】しかも、クラッキングセル５の蓋８は、ジ
ュール熱により発熱しているので、クラッキングセル５
内に導入された反応ガスが分解されて半導体ウェハＷに
供給されることになる。したがって、サセプタによるウ
ェハ加熱温度を従来よりも小さくきる。例えば、（１０
０）面のシリコンウェハの上に膜を成長する場合やその
内部に不純物を拡散する場合に、前処理としてその表面
の自然酸化膜を除去する際には次の条件による。
ュール熱により発熱しているので、クラッキングセル５
内に導入された反応ガスが分解されて半導体ウェハＷに
供給されることになる。したがって、サセプタによるウ
ェハ加熱温度を従来よりも小さくきる。例えば、（１０
０）面のシリコンウェハの上に膜を成長する場合やその
内部に不純物を拡散する場合に、前処理としてその表面
の自然酸化膜を除去する際には次の条件による。
【００１９】クラッキングセル５と半導体ウェハＷの間
の距離を１０cmとする。また、水素ガスで希釈した１％
トリシランガスを上記したクラッキングセル５を通して
半導体ウェハＷ上に均一に供給する。また、反応チャン
バ２内の圧力を５０Torr、クラキングセル５の蓋８の温
度を６００℃、ヒータ３による基板加熱温度を５００℃
にする。なお、トリシラン供給量を１cc／min とする。
の距離を１０cmとする。また、水素ガスで希釈した１％
トリシランガスを上記したクラッキングセル５を通して
半導体ウェハＷ上に均一に供給する。また、反応チャン
バ２内の圧力を５０Torr、クラキングセル５の蓋８の温
度を６００℃、ヒータ３による基板加熱温度を５００℃
にする。なお、トリシラン供給量を１cc／min とする。
【００２０】この条件によれば、シリコンウェハ表面の
自然酸化膜は１０分で除去され、その表面が清浄化され
る。これに対して、そのクラキングセル５の代わりに従
来の円盤型ガス供給セルを用いてガスを供給する際に
は、その表面の自然酸化膜除去（清浄化）のためには基
板加熱温度を６００℃にする必要があった。
自然酸化膜は１０分で除去され、その表面が清浄化され
る。これに対して、そのクラキングセル５の代わりに従
来の円盤型ガス供給セルを用いてガスを供給する際に
は、その表面の自然酸化膜除去（清浄化）のためには基
板加熱温度を６００℃にする必要があった。
【００２１】また、このような半導体ウェハＷの前処理
の他に、半導体ウェハＷ内への不純物の気相拡散、半導
体ウェハＷ上での膜成長などに使用できる。そこで次
に、シリコンウェハ内に不純物を拡散する例を次に述べ
る。まず、上記したように半導体ウェハＷの表面を清浄
化した後に、続けて、ウェハ加熱温度を８００℃まで上
昇させ、ついでクラッキングセル５の蓋８の温度を１１
００℃まで上昇させる。この場合、反応チャンバ２内の
圧力を７６０Torrとし、不純物拡散源としてB2H6を反応
チャンバ２内に導入する。この場合、B2H6のキャリアガ
スとして窒素を用い、それらのガスをクラッキングセル
５を通して導入する。なお、B2H6の流量は１００sccm、
窒素の流量は１slm である。
の他に、半導体ウェハＷ内への不純物の気相拡散、半導
体ウェハＷ上での膜成長などに使用できる。そこで次
に、シリコンウェハ内に不純物を拡散する例を次に述べ
る。まず、上記したように半導体ウェハＷの表面を清浄
化した後に、続けて、ウェハ加熱温度を８００℃まで上
昇させ、ついでクラッキングセル５の蓋８の温度を１１
００℃まで上昇させる。この場合、反応チャンバ２内の
圧力を７６０Torrとし、不純物拡散源としてB2H6を反応
チャンバ２内に導入する。この場合、B2H6のキャリアガ
スとして窒素を用い、それらのガスをクラッキングセル
５を通して導入する。なお、B2H6の流量は１００sccm、
窒素の流量は１slm である。
【００２２】この条件で不純物拡散を３０分間行ったと
ころ、ピーク不純物能動は４×１０ 18／cm3 、深さ５０
nmの不純物拡散層が形成された。なお、従来の円盤型ガ
ス供給セルを用いて同じ不純物拡散層を形成するために
は、ウェハ加熱温度をさらに上昇して９００℃にする必
要があり、これによれば既に導入された不純物を再拡散
するおそれがある。
ころ、ピーク不純物能動は４×１０ 18／cm3 、深さ５０
nmの不純物拡散層が形成された。なお、従来の円盤型ガ
ス供給セルを用いて同じ不純物拡散層を形成するために
は、ウェハ加熱温度をさらに上昇して９００℃にする必
要があり、これによれば既に導入された不純物を再拡散
するおそれがある。
【００２３】次に、上記したＣＶＤ装置を用いてシリコ
ンウェハの表面にアモルファスシリコンを成長する例を
説明する。まず、クラッキングセル５の温度を５００
℃、反応チャンバ２内の圧力を１Torrに設定し、シリコ
ンウェハの温度を３００℃に加熱し、クラッキングセル
５を５００℃に加熱する。これにより、ウェハ温度が４
００℃に達した時点で、原料ガスとしてSi2H6 を１０cc
／min 、キャリアガスとして窒素を１０００cc／min導
入して半導体ウェハの表面にアモルファスシリコンの堆
積を開始する。このとき、Si2H6 はクラッキングセル５
の内部で加熱、活性化されてシリコンウェハに照射され
る。
ンウェハの表面にアモルファスシリコンを成長する例を
説明する。まず、クラッキングセル５の温度を５００
℃、反応チャンバ２内の圧力を１Torrに設定し、シリコ
ンウェハの温度を３００℃に加熱し、クラッキングセル
５を５００℃に加熱する。これにより、ウェハ温度が４
００℃に達した時点で、原料ガスとしてSi2H6 を１０cc
／min 、キャリアガスとして窒素を１０００cc／min導
入して半導体ウェハの表面にアモルファスシリコンの堆
積を開始する。このとき、Si2H6 はクラッキングセル５
の内部で加熱、活性化されてシリコンウェハに照射され
る。
【００２４】これにより、通常の５００℃以上に加熱さ
れるウェハ温度が４００℃程度で十分となり、ウェハ温
度が低減し、シリコンウェハの上に形成されたアルミニ
ウム配線の欠陥の発生を防止する。ところで、上記した
説明では、クラッキングセル５の蓋８の周囲に１対の電
極１２を形成してクラッキングセル５内を加熱するよう
にしているが、図３(a) に示すように、ガスノズル１０
の周辺の一部に一対の電極１６を形成し、これに交流電
源を接続することによりガスノズル１０にジュール熱を
発生させてもよい。そのガスノズル１０は、グラファイ
トにより形成し、その表面をシリコンカーバイドで覆
う。
れるウェハ温度が４００℃程度で十分となり、ウェハ温
度が低減し、シリコンウェハの上に形成されたアルミニ
ウム配線の欠陥の発生を防止する。ところで、上記した
説明では、クラッキングセル５の蓋８の周囲に１対の電
極１２を形成してクラッキングセル５内を加熱するよう
にしているが、図３(a) に示すように、ガスノズル１０
の周辺の一部に一対の電極１６を形成し、これに交流電
源を接続することによりガスノズル１０にジュール熱を
発生させてもよい。そのガスノズル１０は、グラファイ
トにより形成し、その表面をシリコンカーバイドで覆
う。
【００２５】この場合には、希釈ガス（例えばH2）をガ
スノズル１０から導入し、ガスノズル１０とガス拡散部
６の間から反応ガス（例えばSi2H6 ）を導入し、これに
よりガスノズル１０内での反応ガスの分解を生じさせな
いようにしてその内壁での膜成長を抑制する必要があ
る。また、図３(b) に示すように、漏斗状のガス拡散部
６の上端近傍と下端近傍にそれぞれ１対の電極１７を形
成し、これらの電極１７間に電流を流すようにしてもよ
い。この場合には、反応ガスをガスノズル１０から導入
し、ガスノズル１０とガス拡散部６の間から希釈ガスを
導入し、これによりガス拡散部６内でのガス分解を小さ
くしてその内壁での膜成長を抑制する必要がある。 （ｂ）本発明の第２実施例の説明 図４は、本発明の第２実施例を示すガスソースＭＢＥ装
置の構成図である。
スノズル１０から導入し、ガスノズル１０とガス拡散部
６の間から反応ガス（例えばSi2H6 ）を導入し、これに
よりガスノズル１０内での反応ガスの分解を生じさせな
いようにしてその内壁での膜成長を抑制する必要があ
る。また、図３(b) に示すように、漏斗状のガス拡散部
６の上端近傍と下端近傍にそれぞれ１対の電極１７を形
成し、これらの電極１７間に電流を流すようにしてもよ
い。この場合には、反応ガスをガスノズル１０から導入
し、ガスノズル１０とガス拡散部６の間から希釈ガスを
導入し、これによりガス拡散部６内でのガス分解を小さ
くしてその内壁での膜成長を抑制する必要がある。 （ｂ）本発明の第２実施例の説明 図４は、本発明の第２実施例を示すガスソースＭＢＥ装
置の構成図である。
【００２６】図４(a) において、ＭＢＥ装置２１の真空
チャンバ２２内の中央には、単結晶基板Ｗを支持する支
持台２３が設けられ、この支持台２３には、基板を加熱
するヒータ２４と、その温度を検知するための熱電対２
５が取付けられている。また、真空チャンバ２２内に
は、ソースガスを放出するノズル２６Ａ〜２６Ｄが支持
台２３に向けて複数個配置され、それらのノズル２６Ａ
〜２６Ｄは、真空チャンバ２２の外部に配置されたソー
スガス供給源２７Ａ〜２７Ｄにガス流量調整弁２８Ａ〜
２８Ｄを介して接続されている。また、それらのノズル
２６Ａ〜２６Ｄの先端には、図４(b) に示すようなクラ
キングセル２９Ａ〜２９Ｄが取付けられている。
チャンバ２２内の中央には、単結晶基板Ｗを支持する支
持台２３が設けられ、この支持台２３には、基板を加熱
するヒータ２４と、その温度を検知するための熱電対２
５が取付けられている。また、真空チャンバ２２内に
は、ソースガスを放出するノズル２６Ａ〜２６Ｄが支持
台２３に向けて複数個配置され、それらのノズル２６Ａ
〜２６Ｄは、真空チャンバ２２の外部に配置されたソー
スガス供給源２７Ａ〜２７Ｄにガス流量調整弁２８Ａ〜
２８Ｄを介して接続されている。また、それらのノズル
２６Ａ〜２６Ｄの先端には、図４(b) に示すようなクラ
キングセル２９Ａ〜２９Ｄが取付けられている。
【００２７】そのクラッキングセル２９Ａ〜２９Ｄは、
ガス放出側に向かって徐々に広くなる漏斗状のガス拡散
部３０Ａ〜３０Ｄと、そのガス拡散部３０Ａ〜３０Ｄの
ガス放出側に取付けられて１又はそれ以上のガス放出孔
３１Ａ〜３１Ｄを有する蓋３２Ａ〜３２Ｄとから構成さ
れている。これらの構成部品は、グラファイトからな
り、その表面にはシリコンカーバイドがコーティングさ
れている。
ガス放出側に向かって徐々に広くなる漏斗状のガス拡散
部３０Ａ〜３０Ｄと、そのガス拡散部３０Ａ〜３０Ｄの
ガス放出側に取付けられて１又はそれ以上のガス放出孔
３１Ａ〜３１Ｄを有する蓋３２Ａ〜３２Ｄとから構成さ
れている。これらの構成部品は、グラファイトからな
り、その表面にはシリコンカーバイドがコーティングさ
れている。
【００２８】また、クラキングセル２９Ａ〜２９Ｄの一
部、例えばガス拡散部３０Ａ〜３０Ｄの両端部、又は蓋
３２Ａ〜３２Ｄの周囲には一定間隔をおいて電源３３Ａ
〜３３Ｄが接続され、ガス拡散部３０Ａ〜３０Ｄに電流
を流すことによりジュール熱を発生させるように構成さ
れる。なお、図中符号３４はガス排気口、３４Ａ〜３４
Ｄは、クラキングセル２９Ａ〜２９Ｄのガス拡散部３０
Ａ〜３０Ｄと蓋３２Ａ〜３２Ｄの間に介在された絶縁物
を示している。
部、例えばガス拡散部３０Ａ〜３０Ｄの両端部、又は蓋
３２Ａ〜３２Ｄの周囲には一定間隔をおいて電源３３Ａ
〜３３Ｄが接続され、ガス拡散部３０Ａ〜３０Ｄに電流
を流すことによりジュール熱を発生させるように構成さ
れる。なお、図中符号３４はガス排気口、３４Ａ〜３４
Ｄは、クラキングセル２９Ａ〜２９Ｄのガス拡散部３０
Ａ〜３０Ｄと蓋３２Ａ〜３２Ｄの間に介在された絶縁物
を示している。
【００２９】この実施例において、各ソースガス供給源
２７Ａ〜２７Ｄには、例えばＴＭGa、ＴＭAl、AsH3、PH
3 等のガスが収容され、その内部のガスはキャリアガス
とともにノズル２６Ａ〜２６Ｄ、クラキングセル２９Ａ
〜２９へと導かれる。そしてクラキングセル２９Ａ〜２
９Ｄの蓋３２Ａ〜３２Ｄのガス放出孔３１Ａ〜３１Ｄか
ら半導体ウェハＷに向けてガスが放出される。放出され
たガスは、各クラッキングセル２９Ａ〜２９Ｄのジュー
ル熱によって活性化されてウェハＷに向けて放射され
る。
２７Ａ〜２７Ｄには、例えばＴＭGa、ＴＭAl、AsH3、PH
3 等のガスが収容され、その内部のガスはキャリアガス
とともにノズル２６Ａ〜２６Ｄ、クラキングセル２９Ａ
〜２９へと導かれる。そしてクラキングセル２９Ａ〜２
９Ｄの蓋３２Ａ〜３２Ｄのガス放出孔３１Ａ〜３１Ｄか
ら半導体ウェハＷに向けてガスが放出される。放出され
たガスは、各クラッキングセル２９Ａ〜２９Ｄのジュー
ル熱によって活性化されてウェハＷに向けて放射され
る。
【００３０】以上のクラキングセル２９Ａ〜２９Ｄは、
グラファイトから構成されているので、真空度が低くて
も断線するおそれがなく、しかも、そのガス拡散部３０
Ａ〜３０Ｄが漏斗状に形成されているために第１実施例
と同様にガスがウェハＷに均一に供給される。
グラファイトから構成されているので、真空度が低くて
も断線するおそれがなく、しかも、そのガス拡散部３０
Ａ〜３０Ｄが漏斗状に形成されているために第１実施例
と同様にガスがウェハＷに均一に供給される。
【００３１】
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、ガス
の導入部から広がっていく漏斗状のガス拡散部を有し、
そのガス放出端には複数のガス放出孔を有する蓋体を取
付けた構造のガス供給セルを有しているので、ガス供給
セルに導入されたガスは、ガス拡散部で徐々に広がって
ガス放出孔からウェハに向けて放出され、ウェハ上の面
内分布をは均一にできる。
の導入部から広がっていく漏斗状のガス拡散部を有し、
そのガス放出端には複数のガス放出孔を有する蓋体を取
付けた構造のガス供給セルを有しているので、ガス供給
セルに導入されたガスは、ガス拡散部で徐々に広がって
ガス放出孔からウェハに向けて放出され、ウェハ上の面
内分布をは均一にできる。
【００３２】また、そのガス供給セルはグラファイトな
どにより形成し、その一部に電源を接続し、その電源に
より電流を流し、ガス供給セル内のガスをそのジュール
熱によって加熱して活性化するようにしているので、半
導体ウェハの加熱温度を通常の温度より低くしても膜成
長や表面清浄処理が可能になる。しかも、ガス供給セル
の構成材料がグラファイトであるので、膜成長雰囲気を
高真空にしなくてもよくなり、膜成長反応の条件を低真
空から大気圧までの広範囲に広げることができる。
どにより形成し、その一部に電源を接続し、その電源に
より電流を流し、ガス供給セル内のガスをそのジュール
熱によって加熱して活性化するようにしているので、半
導体ウェハの加熱温度を通常の温度より低くしても膜成
長や表面清浄処理が可能になる。しかも、ガス供給セル
の構成材料がグラファイトであるので、膜成長雰囲気を
高真空にしなくてもよくなり、膜成長反応の条件を低真
空から大気圧までの広範囲に広げることができる。
【００３３】さらに、グラファイトに電流を流してソー
スガスを加熱するようにしているので、タンタル等の昇
華し易い金属が反応雰囲気中に蒸発することがなくな
り、半導体ウェハの汚染を防止できる。以上の成膜装置
を用いて形成された絶縁膜、半導体膜などを有する半導
体装置は、歩留りや品質が向上する。
スガスを加熱するようにしているので、タンタル等の昇
華し易い金属が反応雰囲気中に蒸発することがなくな
り、半導体ウェハの汚染を防止できる。以上の成膜装置
を用いて形成された絶縁膜、半導体膜などを有する半導
体装置は、歩留りや品質が向上する。
【図１】本発明の第１実施例の構成を示す断面図であ
る。
る。
【図２】本発明の第１実施例に用いられるクラッキング
セルの第１の例を示す断面図及び平面図である。
セルの第１の例を示す断面図及び平面図である。
【図３】本発明の第１実施例に用いられるクラッキング
セルの第２、３の例を示す断面図である。
セルの第２、３の例を示す断面図である。
【図４】本発明の第２実施例の構成とそのクラッキング
セルの一例を示す断面図である。
セルの一例を示す断面図である。
１ ＣＶＤ装置 ２ 反応チャンバ ３ ヒータ ４ サセプタ ５ クラッキングセル（ガス供給セル） ６ ガス拡散部 ７ ガス放出孔 ８ 蓋 ９ ガス導入口 １０ ガスノズル １１ ガス放出孔 １２、１６、１７ 電極 １３ 電源 １４ 排気口 １５ 絶縁物
Claims (6)
- 【請求項１】ガスの導入端から遠ざかるほど広がりが大
きくなる漏斗状のガス拡散部（６）と、該ガス放出部
（６）のガス放出側に取付けられて複数のガス放出孔
（７）が形成された蓋体（８）とを備えたガス供給セル
（５）と、 前記ガス供給セル（５）の一部に間隔をおいて１対の電
源接続領域（１２）とを有することを特徴とする半導体
デバイス製造用の成膜装置。 - 【請求項２】前記ガス拡散部（６）には、複数のガス放
出孔（１１）を有するガス供給ノズル（１０）が挿入さ
れていることを特徴とする請求項１記載の半導体デバイ
ス製造用の成膜装置。 - 【請求項３】前記ガス供給セル（５）は、グラファイト
により形成され、その表面はシリコンカーバイドで被覆
されていることを特徴とする請求項１記載の半導体デバ
イス製造用の成膜装置。 - 【請求項４】前記ガス拡散部（６）と前記蓋体（８）は
絶縁膜（１５）を介して接続され、前記ガス拡散部
（６）の上及び下、又は前記蓋体（８）の周囲に前記１
対の電極が接続されていることを特徴とする請求項１記
載の半導体デバイス製造用の成膜装置。 - 【請求項５】前記ガス供給セル（５）は、成膜対象に１
０cm以内で対向していることを特徴とする請求項１記載
の半導体デバイス製造用の成膜装置。 - 【請求項６】請求項１、２、３、４又は５記載の半導体
デバイス製造用の成膜装置を使用して膜を成長する工程
を含む半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28913293A JPH07142401A (ja) | 1993-11-18 | 1993-11-18 | 半導体デバイス製造用の成膜装置及び半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28913293A JPH07142401A (ja) | 1993-11-18 | 1993-11-18 | 半導体デバイス製造用の成膜装置及び半導体装置の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07142401A true JPH07142401A (ja) | 1995-06-02 |
Family
ID=17739176
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28913293A Pending JPH07142401A (ja) | 1993-11-18 | 1993-11-18 | 半導体デバイス製造用の成膜装置及び半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07142401A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003086516A (ja) * | 2001-09-10 | 2003-03-20 | Sanyo Electric Co Ltd | サセプタ、ｃｖｄ装置、成膜方法、および半導体装置 |
| US7361228B2 (en) | 2004-02-24 | 2008-04-22 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Showerheads for providing a gas to a substrate and apparatus |
| WO2009119500A1 (ja) * | 2008-03-27 | 2009-10-01 | 東京エレクトロン株式会社 | ガス供給装置、処理装置、処理方法、及び記憶媒体 |
| US20090266911A1 (en) * | 2008-04-24 | 2009-10-29 | Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. | Showerhead for chemical vapor deposition and chemical vapor deposition apparatus having the same |
| US20110256315A1 (en) * | 2010-04-14 | 2011-10-20 | Applied Materials, Inc. | Showerhead assembly with gas injection distribution devices |
| CN103396005A (zh) * | 2013-08-15 | 2013-11-20 | 蚌埠玻璃工业设计研究院 | 一种用于平板玻璃镀膜的气体均匀分配器 |
| KR20190111600A (ko) * | 2018-03-23 | 2019-10-02 | 삼성전자주식회사 | 가스 분배 장치 및 이를 포함하는 기판 처리 장치 |
| WO2025229802A1 (ja) * | 2024-05-02 | 2025-11-06 | 湖北工業株式会社 | 石英ノズルおよびその製造方法 |
-
1993
- 1993-11-18 JP JP28913293A patent/JPH07142401A/ja active Pending
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JP2003086516A (ja) * | 2001-09-10 | 2003-03-20 | Sanyo Electric Co Ltd | サセプタ、ｃｖｄ装置、成膜方法、および半導体装置 |
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| US8308865B2 (en) * | 2008-04-24 | 2012-11-13 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Showerhead for chemical vapor deposition and chemical vapor deposition apparatus having the same |
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| US10130958B2 (en) * | 2010-04-14 | 2018-11-20 | Applied Materials, Inc. | Showerhead assembly with gas injection distribution devices |
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| JP2025169770A (ja) * | 2024-05-02 | 2025-11-14 | 湖北工業株式会社 | 石英ノズルおよびその製造方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20020312 |