JPH1012559A - 半導体製造用化学気相蒸着装置 - Google Patents

半導体製造用化学気相蒸着装置

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JPH1012559A
JPH1012559A JP8317533A JP31753396A JPH1012559A JP H1012559 A JPH1012559 A JP H1012559A JP 8317533 A JP8317533 A JP 8317533A JP 31753396 A JP31753396 A JP 31753396A JP H1012559 A JPH1012559 A JP H1012559A
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vapor deposition
chemical vapor
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gas
deposition apparatus
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Sanki Kan
讚 煕 韓
Eiko Kyo
泳 晧 姜
Shoshu Yo
昌 集 楊
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    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/455Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
    • C23C16/45563Gas nozzles
    • C23C16/45578Elongated nozzles, tubes with holes

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 工程チューブ内に入れられるウェーハの位置
に関係なく工程ガスが均一に噴射されて全体的に均一な
工程が行われるようにすることにより、工程の安定化を
図る半導体製造用化学気相蒸着装置を提供すること。 【解決手段】 本発明の半導体製造用化学気相蒸着装置
は、多数枚のウェーハが入れられたチューブ内に不純物
ガスを注入するためのノズルを備えた半導体製造用化学
気相蒸着装置において、前記ノズルが複数個設置され、
前記それぞれのノズルに複数個のガス噴射孔が形成さ
れ、前記複数個のガス噴射孔はチューブ内に入れられた
多数個のウェーハ全体の長さに対して均等な間隔で配置
されることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体製造用化学気
相蒸着(CVD)装置に関し、さらに詳しくはウェーハ
上に電極用薄膜を形成するときの膜厚(Å)及びドーピ
ング濃度(ppm)の均一度(Uniformity)を向上させた
化学気相蒸着装置に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、半導体製造工程のうちウェーハ
上に電極用薄膜を形成する工程は化学気相蒸着装置によ
って行われ、電極形成のための薄膜材料としては主にポ
リシリコン(Poly Si)を使用する。しかし、ポリシリコ
ンはそれ自体の抵抗が不導体に近くて単独で使用するに
は不適当である。従って、ポリシリコンの低抵抗化のた
めの後続する工程として不純物イオン注入法及び熱拡散
によるリン(P)沈積法を経なければ電極として使用す
ることができない。
【0003】このため、最近では工程の単純化及び生産
性の向上のために、ウェーハ上にポリシリコンを沈積さ
せながら不純物をドーピングするポリシリコン沈積工程
が開発され用いられており、現在までポリシリコン沈積
工程は通常垂直形拡散炉で低圧化学気相蒸着(Low Press
ure CVD)法によって行われてきた。
【0004】図4は前記工程を行うための化学気相蒸着
装置を示す。図4によれば、前記化学気相蒸着装置は、
内部が密閉された外側チューブ1と、この外側チューブ
1内に設けられた内側チューブ2とから構成され、多数
枚のウェーハ3を搭載した石英チューブ4が下部で前記
内側チューブ2の内部にローディングされて位置し、前
記内側チューブ2内に位置したウェーハ3に工程ガスを
噴射する複数個のノズル5が備えられている。
【0005】この時、石英ボート4に搭載されるウェー
ハ3は約100〜150枚であり、垂直方向に長く配置
されているので、全体的に薄膜形成厚さ(Å)及びドー
ピング濃度(ppm)を均一に保持するのは非常に重要
である。従って、長さの異なる三つのノーズル5を設置
して各端が石英ボート4に搭載されたウェーハ3の上,
中,下部にそれぞれ配置することで、工程ガスを均一に
噴射するようにしていた。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかし、前記のような
工程ガスの噴射方式は、ノズル5の端に位置して工程ガ
スが直接噴射される部分ではウェーハ3の薄膜形成厚さ
は薄く濃度は高く現れ、ノズル5の端と端との間に位置
した部分では薄膜形成厚さは厚く濃度は低く現れてしま
い、全体的に均一な工程が行われないので工程が不安定
であり、これにより製品の信頼度を低下させるという問
題点があった。
【0007】本発明はかかる従来の問題点を解決するた
めのもので、その目的は工程チューブ内に入れられるウ
ェーハの位置に関係なく工程ガスが均一に噴射されて全
体的に均一な工程が行われるようにすることにより、工
程の安定化を図る半導体製造用化学気相蒸着装置を提供
することにある。
【0008】また、本発明のその他の目的は、工程の安
定化によってウェーハ上に形成される薄膜の厚さ及び不
純物の濃度を均一に保持することにより、製造される素
子の品質を向上させることのできる半導体製造用化学気
相蒸着装置を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記の目的は、多数枚の
ウェーハが入ったチューブ内に不純物ガスを注入するた
めのノズルを備えた半導体製造用化学気相蒸着装置にお
いて、前記ノズルが複数個設置され、前記それぞれのノ
ズルに複数個のガス噴射孔が形成され、前記複数個のガ
ス噴射孔はチューブ内に入れられた多数個のウェーハ全
体の長さに対して均等な間隔で配置されることを特徴と
する半導体製造用化学気相蒸着装置によって達成するこ
とができる。
【0010】この時、前記ガス噴射孔はウェーハ側を向
くように形成して水平方向に噴射させるのが望ましい。
また、ガス噴射孔はそれぞれ異なる直径で形成し、ノズ
ルの端側に行けば行くほどガス噴射孔の直径が大きくな
るように形成するのが望ましい。
【0011】
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
による半導体製造用化学気相蒸着装置の一実施例を詳細
に説明する。
【0012】図1は本発明による化学気相蒸着装置を示
す断面構造図である。図1を参照すると、前記化学気相
蒸着装置は、密閉された外側チューブ11と、前記外側
チューブ11内に設けられ、上下部の開口した円筒形に
形成された内側チューブ12とからなり、前記内側チュ
ーブ12内に多数枚のウェーハ13を搭載した石英ボー
ト14がローディングされて位置するように構成されて
いる。
【0013】尚、外側チューブ11の下部には複数個の
ノズル15が貫通され、内部に工程ガスを供給し得るよ
うに構成されたもので、複数個のノズル15は内側チュ
ーブ12と石英ボート14との間に並んで配置され、細
長く形成されている。各ノズル15の端は塞がってお
り、石英ボート14に搭載されたウェーハ13側を向い
たガス噴射孔16が複数個形成されており、ガス噴射孔
16は石英ボート14に搭載されたウェーハ13の全体
の長さに対して均等な間隔で配置され、工程ガスを均一
に噴射し得るようになっている。
【0014】図1はノズル15の設置状態の一例を示す
ものであって、長さの異なる第1から第3ノズル15
A、15B、15Cを備え、第1ノズル15Aはその端
が内側チューブ12内にローディングされた石英ボート
14の上部に位置するように長く形成し、第2ノズル1
5Bはその端が石英ボート14の中間地点に位置するよ
うに形成し、第3ノズル15Cはその端が石英ボート1
4の下部に位置するように形成する。
【0015】前記第1及び第2ノズル15A,15Bは
上端が塞がっており、石英ボート14と平行に3つのガ
ス噴射孔16aがそれぞれ形成されている。そのガス噴
射孔16aは個数が限定されるのでなく、2個またはそ
れ以上に形成することができる。尚、前記第1ノズル1
5Aのガス噴射孔16aは主に石英ボート14の上部に
搭載されたウェーハ13に工程ガスを噴射するように一
定の間隔で配置され、第2ノズル15Bのガス噴射孔1
6bは主に石英ボート14の中間部分に搭載されたウェ
ーハ13に工程ガスを噴射するように一定間隔で配置さ
れ、第3ノズル15Cはガス噴射孔を形成せず、上端部
を開放して上端部にガスが噴射されるように構成し、主
に石英ボート14の下部に搭載されたウェーハ13に工
程ガスを噴射するように構成されたものであって、全体
的にガスが均一に噴射されるようにする。
【0016】この時、前記第1及び第2ノズル15A,
15Bに形成されたガス噴射孔16a、16bは、ウェ
ーハ13を向くように形成され、ウェーハ13に水平方
向のガスを噴射するようになっており、第1及び第2ノ
ズル15A,15Bの端部に行けば行くほどガス噴射孔
16a、16bから噴射されるガス噴射量が段々減少す
るので、第1及び第2ノズル15A,15Bの端部に行
けば行くほどガス噴射孔16a、16bの直径を段々大
きくして、各ガス噴射孔16a、16bから噴射される
ガスの噴射量を同一にするのが望ましい。
【0017】このような構成に係る本発明の化学気相蒸
着装置はガス噴射孔16a、16bが石英ボート14に
搭載されたウェーハ13の全体の長さにわたって均一な
間隔で配置されたものなので、工程ガスの供給が位置に
関係なく均一に行われる。
【0018】また、ガス噴射孔16a、16bは端部に
行けば行くほど直径が段々大きく形成されたものなの
で、各ガス噴射孔16a、16bから噴射されるガス量
が同一であって均一な工程を行うことができる。
【0019】図2及び図3は本発明のガス噴射方式と従
来のガス噴射方式を用いて同じ条件の下で工程を行った
後、工程状態を比較して示したグラフであって、石英ボ
ートに搭載されたウェーハの各位置によって多数のポジ
ションP1〜P7を一定間隔でサンプリングして工程状
態を分析した。
【0020】図2は薄膜形成厚さ(Å)を示すグラフで
ある。図2によれば、従来のガス噴射方式ではガスが直
接的に噴射される特定部分P3,P6で形成された厚さ
が他の部分で形成された厚さよりも一層厚く現れたので
工程が均一でないのが分かり、一番厚い部分と一番薄い
部分の厚さの差は約40(Å)と大きく現れた。一方、
本発明のガス噴射方式ではガスが全体的に均一に噴射さ
れることにより、一番厚い部分と一番薄い部分の厚さの
差は約20(Å)であって従来に比べて1/2に減少し
た。
【0021】また、図3は沈積した不純物の濃度(pp
m)を示すグラフである。図3によれば、従来のガス噴
射方式では特定部分P2、P4、P7で濃度が一番高く
現れているので工程が均一でないのが分かり、一番高い
部分と一番低い部分の濃度差は約0.60と大きく現れ
た。これに対して、本発明ではほとんど全ポイントにわ
たって均一であるのが分かり、一番高い部分と一番低い
部分の濃度差は約0.20(ppm)であって従来に比
べて1/3に減少した。
【0022】
【発明の効果】以上説明したように、本発明による半導
体製造用化学気相蒸着装置は、石英ボートに搭載された
ウェーハ全体にわたって同一量の不純物ガスが均一に噴
射されることにより、工程の均一度及び生産性が向上
し、工程が安定化する効果を奏する。
【0023】本発明は以上記載された具体例についての
み詳細に説明したが、本発明の思想と範囲内で多様な変
形及び修正が可能なのは本発明の属する分野の当業者に
は明らかなことであり、このような変形及び修正が添付
の特許請求の範囲に属するのは当然なことである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による化学気相蒸着装置の一実施例を概
略的に示す断面構造図である。
【図2】本発明と従来の化学気相蒸着装置による各ポジ
ション別の薄膜形成厚さの比較を示すグラフである。
【図3】本発明と従来の化学気相蒸着装置による各ポジ
ション別の不純物濃度の比較を示すグラフである。
【図4】従来の垂直形化学気相蒸着装置を概略的に示す
断面構造図である。
【符号の説明】
1,11 外側チューブ 2,12 内側チューブ 3,13 ウェーハ 4,14 石英ボート 5,15 ノズル 16、16a、16b ガス噴射孔

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 多数枚のウェーハが入ったチューブ内に
    不純物ガスを注入するためのノズルを備えた半導体製造
    用化学気相蒸着装置において、 前記ノズルが複数個設置され、前記それぞれのノズルに
    複数個のガス噴射孔が形成され、前記複数個のガス噴射
    孔はチューブ内に入れられた多数個のウェーハ全体の長
    さに対して均等な間隔で配置されることを特徴とする半
    導体製造用化学気相蒸着装置。
  2. 【請求項2】 前記複数個のノズルは長さがそれぞれ異
    なるように形成され、チューブ内に入れられたウェーハ
    全体に対して一定領域ずつ分割してガスを噴射するよう
    に構成されることを特徴とする請求項1記載の半導体製
    造用化学気相蒸着装置。
  3. 【請求項3】 前記ガス噴射孔はウェーハ側を向くよう
    に形成し、ガスがノズルの設置方向に対して水平方向に
    噴射されるように形成することを特徴とする請求項1又
    は2記載の半導体製造用化学気相蒸着装置。
  4. 【請求項4】 前記ガス噴射孔はそれぞれ異なる直径で
    形成されることを特徴とする請求項1、2又は3記載の
    半導体製造用化学気相蒸着装置。
  5. 【請求項5】 前記ガス噴射孔は直径がノズルの端側に
    行けば行くほど段々大きくなるように形成することを特
    徴とする請求項4記載の半導体製造用化学気相蒸着装
    置。
JP8317533A 1996-06-07 1996-11-28 半導体製造用化学気相蒸着装置 Pending JPH1012559A (ja)

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KR1996-20404 1996-06-07

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