JPH1036191A - Silicon film formation method using vapor phase growth apparatus - Google Patents

Silicon film formation method using vapor phase growth apparatus

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JPH1036191A
JPH1036191A JP19791696A JP19791696A JPH1036191A JP H1036191 A JPH1036191 A JP H1036191A JP 19791696 A JP19791696 A JP 19791696A JP 19791696 A JP19791696 A JP 19791696A JP H1036191 A JPH1036191 A JP H1036191A
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silicon
gas
susceptor
film
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 反応室内の洗浄頻度を低減させて、装置稼働
率を向上させる。 【解決手段】 気相成長装置を用いたシリコンの成膜を
行う方法において、サセプタ上に載置した基板上にシリ
コンの成膜を行い、シリコンの成膜を行う際の温度を9
50℃以上とし、成膜に際して使用するキャリアガスと
シリコン原料ガスとの流量比を、キャリアガス:シリコ
ン原料ガス=1:0.0011〜0.0020とし、基
板上に成膜されたシリコンの累積膜厚が、100μm〜
200μmになるごとにサセプタの上に積層したシリコ
ンのエッチングを行い、さらにサセプタ5の表面にシリ
コンコーティングを行う。
(57) [Summary] [PROBLEMS] To reduce the frequency of cleaning in a reaction chamber and improve the operation rate of an apparatus. In a method for forming a silicon film using a vapor phase growth apparatus, a silicon film is formed on a substrate mounted on a susceptor, and the temperature at which the silicon film is formed is set to 9 degrees.
The temperature is set to 50 ° C. or higher, and the flow rate ratio of the carrier gas and the silicon source gas used for film formation is set to carrier gas: silicon source gas = 1: 0.0011 to 0.0020, and the accumulation of the silicon film formed on the substrate is performed. The film thickness is 100 μm or more
Every 200 μm, the silicon laminated on the susceptor is etched, and the surface of the susceptor 5 is coated with silicon.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、気相成長装置を用
いたシリコン成膜方法に係わる。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a silicon film forming method using a vapor phase growth apparatus.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来において、基板上にシリコンのエピ
タキシャル成長を行うために使用するシリコンの気相成
長装置としては、例えば図1にその概要断面を示す装置
がある。これについて説明する。
2. Description of the Related Art Conventionally, as a silicon vapor phase growth apparatus used for epitaxially growing silicon on a substrate, for example, there is an apparatus whose schematic cross section is shown in FIG. This will be described.

【0003】この装置においては、基台1上に石英製の
インナーベルジャ8が設けられて、反応室20を構成し
ている。インナーベルジャ8の外周には、アウターベル
ジャ9が設けられている。
In this apparatus, an inner bell jar 8 made of quartz is provided on a base 1 to constitute a reaction chamber 20. An outer bell jar 9 is provided on the outer periphery of the inner bell jar 8.

【0004】一方、基台1上には、サセプタ支持台6が
設けられており、このサセプタ支持台6は、その面内で
回転可能とされており、このサセプタ支持台6上には、
サセプタ5が支持されている。サセプタ5の下部には、
例えば高周波加熱用のコイル2が設けられており、サセ
プタ5を所定の温度に加熱、保持することができるよう
になされている。
[0004] On the other hand, a susceptor support 6 is provided on the base 1, and the susceptor support 6 is rotatable in the plane thereof.
The susceptor 5 is supported. At the bottom of the susceptor 5,
For example, a high-frequency heating coil 2 is provided so that the susceptor 5 can be heated and maintained at a predetermined temperature.

【0005】サセプタ5上には、シリコン成膜がなされ
る被成膜基板30が載置される。そして、原料ガス等を
供給する石英製のガスノズル11が、反応室20の中央
部に、サセプタ5の中心部を貫通して設けられている。
このガスノズル11には、複数個のガス噴出口11hが
穿設されており、このガスノズル11は、上下調節機構
(図示せず)によりその高さを調節できるとともにガス
の流量を調節することができるようになされている。
A substrate 30 on which a silicon film is to be formed is placed on the susceptor 5. A quartz gas nozzle 11 for supplying a raw material gas or the like is provided at the center of the reaction chamber 20 so as to pass through the center of the susceptor 5.
The gas nozzle 11 is provided with a plurality of gas ejection ports 11h. The height of the gas nozzle 11 can be adjusted by a vertical adjustment mechanism (not shown), and the gas flow rate can be adjusted. It has been made like that.

【0006】上述したシリコンの気相成長装置を使用し
て、基板30の表面にエピタキシャル膜を形成するに
は、先ず、ガスノズル11によりガス噴出口11hか
ら、反応室20内にN2 ガスを噴出させるとともに、排
気口7から排気して、反応室20内をN2 ガスで置換
し、その次に同様にガスノズル11によりガス噴出口1
1hから、反応室20内にH2 ガスを噴出させ、反応室
20内の雰囲気をH2 ガスで置換する。
In order to form an epitaxial film on the surface of the substrate 30 using the above-described silicon vapor phase growth apparatus, first, N 2 gas is injected into the reaction chamber 20 from the gas injection port 11 h by the gas nozzle 11. At the same time, the gas is exhausted from the exhaust port 7 and the inside of the reaction chamber 20 is replaced with N 2 gas.
From 1 h, H 2 gas is ejected into the reaction chamber 20 to replace the atmosphere in the reaction chamber 20 with H 2 gas.

【0007】次に、H2 ガス雰囲気下でコイル2により
基板30を1050℃〜1100℃に昇温させ、基板3
0の自然酸化膜を除去する。続いて、基板30を950
℃〜1030℃に降温し、H2 ガスをキャリアガスとし
てシリコン原料ガス(Sin 2n+2(n≧1))、例え
ばSiH4 等のシリコン原料ガスおよびPH3 等のドー
ピング原料ガスを供給する。この場合、キャリアガスと
シリコン原料ガスとの流量比を、キャリアガス:シリコ
ン原料ガス=1:0.0024程度としている。このよ
うにして、反応室20内において、基板30の表面にシ
リコンのエピタキシャル膜が成長、形成される。
Next, the substrate 30 is heated to 1050 ° C. to 1100 ° C. by the coil 2 in an H 2 gas atmosphere,
The 0 native oxide film is removed. Subsequently, the substrate 30 is placed at 950
° C. and cooled to ~1030 ° C., the silicon source gas (Si n H 2n + 2 ( n ≧ 1)) and H 2 gas as a carrier gas, for example, supplying the silicon source gas and PH 3 or the like doping material gas such as SiH 4 I do. In this case, the flow ratio between the carrier gas and the silicon source gas is set to about 1: 0.0024: carrier gas: silicon source gas. In this way, in the reaction chamber 20, an epitaxial silicon film is grown and formed on the surface of the substrate 30.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た基板30上のシリコンのエピタキシャル成長を行う
と、基板30上のみならず、基板30を保持しているサ
セプタ5の表面、インナーベルジャ8の反応室内壁、反
応室20の天井部分、およびガスノズル11にまでシリ
コン膜が形成される。
However, when the above-described epitaxial growth of silicon on the substrate 30 is performed, not only the surface of the susceptor 5 holding the substrate 30 but also the reaction chamber of the inner bell jar 8 is formed not only on the substrate 30. A silicon film is formed on the wall, the ceiling of the reaction chamber 20, and the gas nozzle 11.

【0009】これらの基板30表面以外の部分に形成さ
れたシリコン膜、例えばインナーベルジャ8の反応室内
壁に形成されたシリコン膜は、インナーベルジャ8の温
度が100℃〜500℃と、基板30表面に比べて低い
ため、シリコン膜の緻密性は悪く、また、接着力も弱
い。このため、これらのシリコン膜を除去しないで、連
続的にエピタキシャル成長を行うと、これらのシリコン
膜が剥がれ落ち、基板30の表面に付着し、基板30表
面におけるエピタキシャル膜の結晶欠陥を生じたり、突
起を発生させたりする。
The silicon film formed on the portion other than the surface of the substrate 30, for example, the silicon film formed on the inner wall of the reaction chamber of the inner bell jar 8, has a temperature of 100 ° C. to 500 ° C. Since the surface of the silicon film is lower than that of the surface 30, the denseness of the silicon film is poor and the adhesive strength is weak. Therefore, when epitaxial growth is performed continuously without removing these silicon films, these silicon films are peeled off and adhere to the surface of the substrate 30, causing crystal defects of the epitaxial film on the surface of the substrate 30, or protrusions. Or to generate.

【0010】このため、インナーベルジャ8等の硫酸等
によるウェット洗浄、いわゆる反応室内洗浄をサセプタ
5の洗浄と同時に、一定バッチ数ごとに行う必要があ
る。この反応室内洗浄は、5インチの基板30上のシリ
コン膜に目視で35個以上のダストが存在する時点で必
要となると判断している。例えばキャリアガスとシリコ
ン原料ガスとの流量比を、キャリアガス:シリコン原料
ガス=1:0.0024程度とした場合においては、累
積膜厚60μm程度ごとに行う必要があることがわかっ
ている。しかし、これらの作業を行うと、気相成長装置
を、再びエピタキシャル成長を行うことができるように
するまでに非常に時間がかかり、生産効率の低減を来
す。
Therefore, it is necessary to perform wet cleaning of the inner bell jar 8 with sulfuric acid or the like, that is, cleaning of the reaction chamber, at the same time as cleaning of the susceptor 5 for every fixed number of batches. It has been determined that this cleaning in the reaction chamber is necessary when 35 or more dust particles are visually present on the silicon film on the 5-inch substrate 30. For example, when the flow rate ratio between the carrier gas and the silicon source gas is set to about 1: 0.0024 of carrier gas: silicon source gas, it is known that the process needs to be performed for each cumulative film thickness of about 60 μm. However, if these operations are performed, it takes a very long time before the vapor phase growth apparatus can perform the epitaxial growth again, and the production efficiency is reduced.

【0011】なおここで、累積膜厚とは、良質な成膜が
可能な複数回の成膜を行った各成膜の膜厚を累積した値
をいうものとする。
Here, the term "cumulative film thickness" means a value obtained by accumulating the film thickness of each film formed by performing a plurality of film formations capable of forming a good quality film.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】本発明は、気相成長装置
を用いたシリコンの成膜を行う方法において、サセプタ
上に載置した基板上にシリコンの成膜を行い、シリコン
の成膜を行う際の温度を950℃以上とし、成膜に際し
て使用するキャリアガスとシリコン原料ガスとの流量比
を、キャリアガス:シリコン原料ガス=1:0.001
1〜0.0020とする。
According to the present invention, there is provided a method of forming a silicon film using a vapor phase growth apparatus, wherein the silicon film is formed on a substrate mounted on a susceptor, and the silicon film is formed. The temperature at the time of performing the heat treatment was set to 950 ° C. or higher, and the flow rate ratio between the carrier gas and the silicon source gas used at the time of film formation was determined as follows: carrier gas: silicon source gas = 1: 0.001
1 to 0.0020.

【0013】本発明によれば、気相成長装置を用いたシ
リコンの成膜を行う方法において、シリコンの成膜温
度、成膜に際して使用するキャリアガスとシリコン原料
ガスとの流量比を所定の値に特定したことによって、反
応室内の洗浄サイクルを延ばすことができ、洗浄頻度を
低減させて装置稼働率を向上させることができた。
According to the present invention, in a method of forming a silicon film using a vapor phase growth apparatus, the silicon film forming temperature and the flow rate ratio between the carrier gas and the silicon raw material gas used in the film formation are set to predetermined values. The cleaning cycle in the reaction chamber can be extended, the frequency of cleaning can be reduced, and the operation rate of the apparatus can be improved.

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て説明する。シリコンの気相成長装置としては、図1で
説明した装置を用いることができる。すなわち、本発明
方法に適用する気相成長装置は、図1で説明したよう
に、基台1上に石英製のインナーベルジャ8が設けられ
て、反応室20を構成している。インナーベルジャ8の
外周には、アウターベルジャ9が設けられている。
Embodiments of the present invention will be described below. As the silicon vapor phase growth apparatus, the apparatus described with reference to FIG. 1 can be used. That is, in the vapor phase growth apparatus applied to the method of the present invention, the inner bell jar 8 made of quartz is provided on the base 1 as described with reference to FIG. An outer bell jar 9 is provided on the outer periphery of the inner bell jar 8.

【0015】一方、基台1上には、サセプタ支持台6が
設けられており、このサセプタ支持台6は、面内方向で
回転可能とされており、このサセプタ支持台6上には、
サセプタ5が支持されている。サセプタ5の下部には、
例えば高周波加熱用のコイル2が設けられており、サセ
プタ5を所定の温度に加熱、保持することができるよう
になされている。
On the other hand, a susceptor support 6 is provided on the base 1, and the susceptor support 6 is rotatable in an in-plane direction.
The susceptor 5 is supported. At the bottom of the susceptor 5,
For example, a high-frequency heating coil 2 is provided so that the susceptor 5 can be heated and maintained at a predetermined temperature.

【0016】サセプタ5上には、シリコン成膜がなされ
る被成膜基板30が載置される。そして、原料ガス等を
供給する石英製のガスノズル11が、反応室20の中央
部に、サセプタ5の中心部を貫通して設けられている。
このガスノズル11には、複数個のガス噴出口11hが
配置されており、このガスノズル11は、上下調節機構
(図示せず)によりその高さを調節できるとともにガス
の流量を調節することができるようになされている。
A substrate 30 on which a silicon film is to be formed is placed on the susceptor 5. A quartz gas nozzle 11 for supplying a raw material gas or the like is provided at the center of the reaction chamber 20 so as to pass through the center of the susceptor 5.
The gas nozzle 11 is provided with a plurality of gas ejection ports 11h. The height of the gas nozzle 11 can be adjusted by a vertical adjustment mechanism (not shown), and the gas flow rate can be adjusted. Has been made.

【0017】上述したシリコンの気相成長装置を使用し
て、基板30の表面にエピタキシャル膜を形成する。図
3Aは、このシリコン成膜を行う際の温度のプログラミ
ングを示し、図3Bは、このとき供給する各気体の供給
時間帯を実線で示すものである。先ず、ガスノズル11
によりガス噴出口11hから、反応室20内にN2 ガス
を噴出させるとともに、排気口7から排気して、反応室
20内をN2 ガスで置換し、その次に同様にガスノズル
11によりガス噴出口11hから、反応室20内にH2
ガスを噴出させ、反応室20内の雰囲気をH2 ガスで置
換する。
An epitaxial film is formed on the surface of the substrate 30 by using the above-described silicon vapor deposition apparatus. FIG. 3A shows the programming of the temperature when this silicon film is formed, and FIG. 3B shows the supply time zone of each gas supplied at this time by a solid line. First, the gas nozzle 11
N 2 gas is ejected from the gas ejection port 11 h into the reaction chamber 20, exhausted from the exhaust port 7, and the inside of the reaction chamber 20 is replaced with N 2 gas. H 2 is introduced into the reaction chamber 20 from the outlet 11h.
A gas is ejected to replace the atmosphere in the reaction chamber 20 with H 2 gas.

【0018】次に、H2 ガス雰囲気下でコイル2により
基板30を1050℃〜1100℃に昇温させ、基板3
0上の自然酸化膜を除去する。続いて、基板30を95
0℃〜1030℃に降温し、H2 ガスをキャリアガスと
して、シリコン原料ガス(Sin 2n+2(n≧1))例
えばSiH4 およびPH3 等のドーピング原料ガスを供
給する。そして、この場合、特に本発明においては、キ
ャリアガスとシリコン原料ガスとの流量比を、キャリア
ガス:シリコン原料ガス=1:0.0011〜0.00
20の、例えば1:0.0017程度とした。
Next, the substrate 30 is heated to 1050 ° C. to 1100 ° C. by the coil 2 in an H 2 gas atmosphere,
Then, the natural oxide film on 0 is removed. Subsequently, the substrate 30 is moved to 95
0 ℃ ~1030 was cooled to ° C., the H 2 gas as a carrier gas, the silicon source gas (Si n H 2n + 2 ( n ≧ 1)) for example for supplying a doping gas such as SiH 4 and PH 3. In this case, in particular, in the present invention, the flow ratio of the carrier gas to the silicon source gas is set such that carrier gas: silicon source gas = 1: 0.0011 to 0.00.
20, for example, about 1: 0.0017.

【0019】キャリアガスとシリコン原料ガスとの流量
比を、キャリアガス:シリコン原料ガス=1:0.00
11〜0.0020の、例えば1:0.0017程度と
して、上述した装置を用いて基板30上にシリコンを気
相成長させたとき、従来にくらべ、インナーベルジャ8
の反応室内壁に堆積形成されたシリコン膜(一般的には
多結晶膜)の量は、少ないことがわかった。反応室内洗
浄のサイクルは、上述した繰り返し良質成膜が可能な累
積膜厚は、120μm程度に延長された。これは、基板
30表面以外の部分に形成されたシリコンの多結晶膜、
例えばインナーベルジャ8の反応室内壁に形成されたシ
リコンの多結晶膜が、従来に比して、緻密性も良好なも
のであり、剥離しにくいものとなっているためであると
思われる。
The flow rate ratio between the carrier gas and the silicon source gas is set as follows: carrier gas: silicon source gas = 1: 0.00
When silicon is vapor-phase-grown on the substrate 30 by using the above-described apparatus at a ratio of 11 to 0.0020, for example, about 1: 0.0017, the inner
It was found that the amount of the silicon film (generally a polycrystalline film) deposited on the inner wall of the reaction chamber was small. In the cycle of the cleaning in the reaction chamber, the accumulated film thickness capable of repeatedly forming good quality films was extended to about 120 μm. This is a polycrystalline silicon film formed on a portion other than the surface of the substrate 30,
For example, it is considered that the polycrystalline silicon film formed on the inner wall of the reaction chamber of the inner bell jar 8 has better denseness and is less likely to be peeled as compared with the related art.

【0020】このように、キャリアガスとシリコン原料
ガスとの流量比を、キャリアガス:シリコン原料ガス=
1:0.0011〜0.0020とすると、反応室内洗
浄のサイクルの延長を図ることができることがわかった
が、一方、反応室内洗浄のサイクルを累積膜厚で120
μm程度となると、サセプタ5上に堆積するシリコン膜
(多結晶シリコン)が問題となってくる。
As described above, the flow rate ratio between the carrier gas and the silicon source gas is determined by the following equation: carrier gas: silicon source gas =
1: When 0.0011 to 0.0020, it was found that the cycle of the cleaning in the reaction chamber could be extended, but on the other hand, the cycle of the cleaning in the reaction chamber was 120
When the thickness is about μm, a silicon film (polycrystalline silicon) deposited on the susceptor 5 becomes a problem.

【0021】すなわち、従来、反応室内洗浄のサイクル
が累積膜厚で60μm程度だった場合においては、サセ
プタ5上に多結晶シリコンが堆積し、基板30の設置お
よび取り出しの際にこれが剥離してダストとなる前に反
応室内洗浄を行うため、このサセプタ5上の多結晶シリ
コンの存在はさほど問題とはならなかった。ところが、
本発明方法による場合、反応室内洗浄のサイクルを累積
膜厚が120μm程度となると、反応室内洗浄のサイク
ルが延びたために、サセプタ5に対する不要なシリコン
堆積による問題が生じてくる。すなわち、反応室内洗浄
を行う前に、サセプタ5上に堆積した多結晶シリコン
が、サセプタ5上への基板30の設置、および取り出
し、交換等に際して、基板30がサセプタ5と擦り合う
ことによる等の種々の原因により、サセプタ5上の多結
晶シリコンが剥離してダストを発生させることになり、
このダストが、基板30の表面に付着し、基板30上の
エピタキシャル膜の質の低下を招来する。
That is, conventionally, when the cycle of cleaning in the reaction chamber is about 60 μm in cumulative film thickness, polycrystalline silicon is deposited on the susceptor 5, and when the substrate 30 is set and taken out, the polycrystalline silicon is separated and dust is generated. Since the cleaning in the reaction chamber is performed before the occurrence of the above, the presence of the polycrystalline silicon on the susceptor 5 did not cause much problem. However,
In the case of the method of the present invention, when the cumulative film thickness of the cleaning cycle in the reaction chamber becomes about 120 μm, the cycle of the cleaning in the reaction chamber is extended, so that a problem occurs due to unnecessary silicon deposition on the susceptor 5. In other words, the polycrystalline silicon deposited on the susceptor 5 before the cleaning in the reaction chamber may cause the substrate 30 to rub against the susceptor 5 when the substrate 30 is placed on the susceptor 5, taken out, and replaced. For various reasons, the polycrystalline silicon on the susceptor 5 is peeled off to generate dust,
The dust adheres to the surface of the substrate 30 and causes the quality of the epitaxial film on the substrate 30 to deteriorate.

【0022】そこで、本発明においては、特に、エピタ
キシャル成長膜の累積膜厚が100μm〜200μm程
度ごと、例えば100μm〜120μmごとに、図1に
示したシリコンの気相成長装置において、基板30を設
置しない状態で、サセプタ5の温度を1050℃〜11
00℃として、HClガスによりサセプタ5の表面に堆
積した多結晶シリコンをエッチング除去する。このよう
に、サセプタ5の表面に堆積した多結晶シリコンをエッ
チングにより除去した後、基板30上にエピタキシャル
膜の成長を行うときと同様の条件で、サセプタ5上にシ
リコンコーティングを行う。
Therefore, in the present invention, in particular, the substrate 30 is not installed in the silicon vapor growth apparatus shown in FIG. 1 when the cumulative thickness of the epitaxial growth film is about every 100 μm to 200 μm, for example, every 100 μm to 120 μm. In this state, the temperature of the susceptor 5 is set to
At 00 ° C., the polycrystalline silicon deposited on the surface of the susceptor 5 is removed by etching with HCl gas. After the polycrystalline silicon deposited on the surface of the susceptor 5 is removed by etching, silicon coating is performed on the susceptor 5 under the same conditions as when an epitaxial film is grown on the substrate 30.

【0023】このようにしてサセプタ5のエッチングを
エピタキシャル成長膜の累積膜厚が100μm〜200
μm程度ごと、例えば120μmごとに行い、その後、
サセプタ5にシリコンコーティングを行うことにより、
反応室内洗浄のサイクルを従来よりも延長した場合にお
いても、基板の表面に、サセプタ5上に堆積した多結晶
シリコンのダストが付着することを回避することができ
た。なお、この場合反応室内洗浄サイクルは、累積膜厚
400μm以上に延長された。
In this way, the susceptor 5 is etched so that the cumulative thickness of the epitaxially grown film is 100 μm to 200 μm.
μm, for example, every 120 μm, and then
By performing a silicon coating on the susceptor 5,
Even when the cycle of the cleaning in the reaction chamber was extended compared to the conventional case, it was possible to prevent the polycrystalline silicon dust deposited on the susceptor 5 from adhering to the surface of the substrate. In this case, the cleaning cycle in the reaction chamber was extended to a cumulative film thickness of 400 μm or more.

【0024】図2は、キャリアガスとシリコン原料ガス
との流量比と、反応室内洗浄までのシリコンの累積膜厚
の関係を表した図を示す。図2によれば、シリコンの気
相成長を行う際のキャリアガスとシリコン原料ガスとの
流量比を、キャリアガス:シリコン原料ガス=1:0.
0024とした従来方法(累積膜厚=60μm)と比べ
て、本発明方法によれば、累積膜厚=400μmとなる
ことから、反応室内洗浄サイクルを7倍程度に延長する
ことができた。
FIG. 2 is a diagram showing the relationship between the flow ratio of the carrier gas and the silicon source gas and the cumulative thickness of silicon up to the cleaning of the reaction chamber. According to FIG. 2, the flow rate ratio between the carrier gas and the silicon source gas during the vapor phase growth of silicon is set as follows: carrier gas: silicon source gas = 1: 0.
Compared to the conventional method (accumulated film thickness = 60 μm), according to the method of the present invention, the accumulated film thickness = 400 μm, so that the cleaning cycle in the reaction chamber could be extended to about 7 times.

【0025】なお、この図2に示すように、シリコンの
気相成長を行う際のキャリアガスとシリコン原料ガスと
の流量比を、キャリアガス:シリコン原料ガス=1:
0.0020以下とするとき、従来に比し、累積膜厚を
格段に高めることができる。しかしながら、シリコン原
料ガスが余り少ないと、シリコン膜の成長速度が低くな
り、工業的に問題が生じる。すなわち、キャリアガスと
シリコン原料ガスとの流量比をキャリアガス:シリコン
原料ガス=1:0.0011とすると、シリコンの成膜
速度は0.15μm/min程度となり、キャリアガ
ス:シリコン原料ガス=1:0.0024とした従来の
場合は、0.30μm/min程度であるから、約半分
となり、極めて成膜時間が長く、キャリアガス:シリコ
ン原料ガス=1:0.0011未満とすると、工業的に
実用性がない。また、成膜時間が長くなると、成膜され
るシリコン膜の膜質等の特性に変化が生じるおそれがあ
る。
As shown in FIG. 2, the flow rate ratio between the carrier gas and the silicon source gas during the vapor phase growth of silicon is determined by the ratio of carrier gas: silicon source gas = 1: 1.
When the content is 0.0020 or less, the accumulated film thickness can be remarkably increased as compared with the related art. However, if the amount of the silicon source gas is too small, the growth rate of the silicon film becomes low, which causes an industrial problem. That is, when the flow ratio of the carrier gas and the silicon source gas is set to carrier gas: silicon source gas = 1: 0.0011, the silicon film forming rate is about 0.15 μm / min, and the carrier gas: silicon source gas = 1 : In the conventional case of 0.0024, it is about 0.30 μm / min, which is about half, and the film formation time is extremely long, and if carrier gas: silicon raw material gas is less than 1: 0.0011, industrial Is not practical. In addition, when the film formation time is long, there is a possibility that characteristics such as film quality of a silicon film to be formed may change.

【0026】なお、本発明においては、キャリアガスと
シリコン原料ガスとの流量比について、シリコン原料ガ
スの比率を従来のそれよりも小さい値としたことによ
り、シリコンの成膜速度は低下する。しかしながら、シ
リコンのエピタキシーを行うための1バッチ中、シリコ
ン成膜時間の割合は約10%と少ないものである。した
がって、本発明におけるキャリアガスとシリコン原料ガ
スとの流量比を調整し、1バッチ当たりのシリコン成膜
にかかる所要時間が延長されたとしても、反応室20の
洗浄時間を短縮できたこととの兼ね合いから考えれば、
シリコンのエピタキシャル膜の生産性の対しては、殆ど
影響がないものといえる。
In the present invention, the flow rate ratio between the carrier gas and the silicon source gas is set to a value lower than that of the conventional silicon source gas, so that the silicon film formation rate is reduced. However, the ratio of the silicon film formation time in one batch for performing silicon epitaxy is as small as about 10%. Therefore, even if the flow rate ratio between the carrier gas and the silicon source gas in the present invention is adjusted and the time required for silicon film formation per batch is extended, the cleaning time of the reaction chamber 20 can be shortened. Considering the balance,
It can be said that there is almost no effect on the productivity of the silicon epitaxial film.

【0027】ここに本発明方法においては、キャリアガ
スとシリコン原料ガスとの流量比は、キャリアガス:シ
リコン原料ガス=1:0.0011〜0.0020の範
囲に特定する所以がある。
Here, in the method of the present invention, the flow rate ratio between the carrier gas and the silicon source gas is specified in the range of carrier gas: silicon source gas = 1: 0.0011 to 0.0020.

【0028】上述したように、気相成長装置を用いたシ
リコンの成膜を行う方法において、サセプタ5上に載置
した基板30上にシリコンの成膜を行い、シリコンの成
膜を行う際の温度を950℃以上とし、成膜に際して使
用するキャリアガスとシリコン原料ガスとの流量比を、
キャリアガス:シリコン原料ガス=1:0.0011〜
0.0020とし、基板30上に成膜されたシリコンの
累積膜厚が、100〜200μmになるごとにサセプタ
の上に積層したシリコンのエッチングを行い、さらにシ
リコンコーティングを行う方法によりシリコンの成膜を
行ったことにより、反応室20内の洗浄サイクルを大幅
に延ばすことができた。また、反応室20の洗浄頻度を
低減させることにより、装置稼働率を向上させることが
できた。
As described above, in the method of forming a silicon film using the vapor phase growth apparatus, the silicon film is formed on the substrate 30 placed on the susceptor 5 and the silicon film is formed. The temperature is set to 950 ° C. or higher, and the flow rate ratio between the carrier gas and the silicon source gas used for film formation is
Carrier gas: silicon source gas = 1: 0.0011-
The silicon layer deposited on the susceptor is etched every time the cumulative thickness of the silicon layer formed on the substrate 30 becomes 100 to 200 μm, and the silicon layer is formed by a silicon coating method. The cleaning cycle in the reaction chamber 20 was able to be greatly extended by performing. Further, by reducing the frequency of cleaning the reaction chamber 20, the operation rate of the apparatus could be improved.

【0029】なお、上述した実施の形態においては、シ
リコン原料ガス(Sin 2n+2(n≧1))のうちSi
4 を使用した場合について説明したが、本発明は、こ
の例に限定されることなく、Si2 6 等を使用するこ
とができる。
In the above-described embodiment, the silicon source gas (Si n H 2n + 2 (n ≧ 1))
Although the case where H 4 is used has been described, the present invention is not limited to this example, and Si 2 H 6 or the like can be used.

【0030】また、反応室20の形状は、上述したもの
に限定されるものではなく、ホットウォール型のものな
らば、種々の形状のものが使用可能である。また、基板
30上に堆積させるシリコン膜は、単結晶に限られず、
多結晶、アモルファスのシリコン半導体膜を形成させる
場合にも使用することができる。
Further, the shape of the reaction chamber 20 is not limited to the above-described one, and various shapes can be used as long as it is a hot wall type. Further, the silicon film deposited on the substrate 30 is not limited to a single crystal,
It can also be used when forming a polycrystalline or amorphous silicon semiconductor film.

【0031】[0031]

【発明の効果】本発明においては、気相成長装置を用い
たシリコンの成膜を行う方法において、サセプタ5上に
載置した基板30上にシリコンの成膜を行い、シリコン
の成膜を行う際の温度を950℃以上とし、成膜に際し
て使用するキャリアガスとシリコン原料ガスとの流量比
を、キャリアガス:シリコン原料ガス=1:0.001
1〜0.0020とし、基板上に成膜されたシリコンの
累積膜厚が、100〜200μmになるごとにサセプタ
の上に積層したシリコンのエッチングを行い、さらにシ
リコンコーティングを行う方法によりシリコンの成膜を
行ったことにより、反応室20内の洗浄サイクルを大幅
に延ばすことができた。
According to the present invention, in a method of forming a silicon film using a vapor phase epitaxy apparatus, a silicon film is formed on a substrate 30 mounted on a susceptor 5 to form a silicon film. In this case, the temperature was set at 950 ° C. or higher, and the flow rate ratio between the carrier gas and the silicon source gas used for the film formation was determined as follows: carrier gas: silicon source gas = 1: 0.001
The silicon deposited on the susceptor is etched every time the cumulative thickness of silicon deposited on the substrate becomes 100 to 200 μm, and the silicon is formed by a method of performing silicon coating. By performing the membrane, the washing cycle in the reaction chamber 20 could be greatly extended.

【0032】また、反応室20の洗浄頻度を低減させる
ことにより、反応室内洗浄サイクル当たりの生産処理枚
数を増加することができ、装置稼働率を向上させること
ができた。
Further, by reducing the frequency of cleaning the reaction chamber 20, the number of sheets to be processed per cleaning cycle of the reaction chamber can be increased, and the operation rate of the apparatus can be improved.

【0033】また、反応室を洗浄するサイクルを延長す
ることができたため、反応室20内の石英部品が洗浄に
より薬品処理させる回数が低減される。このため、石英
部品が透明からすりガラス状になる、いわゆる”失透”
までの時間が延びる。このため、石英部品を使用するこ
とができる期間を延長することができ、洗浄に使用する
薬品および石英部品のコストを大幅に削減することがで
きた。
Further, since the cycle for cleaning the reaction chamber can be extended, the number of times the quartz parts in the reaction chamber 20 are subjected to chemical treatment by cleaning is reduced. For this reason, the so-called "devitrification" of quartz parts changes from transparent to ground glass.
The time until is extended. For this reason, the period during which the quartz parts can be used can be extended, and the cost of the chemicals used for cleaning and the quartz parts can be significantly reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】気相成長装置の一例の概略断面図を示す。FIG. 1 shows a schematic sectional view of an example of a vapor phase growth apparatus.

【図2】キャリアガスとシリコン原料ガスとの流量比
と、反応室内洗浄までのシリコンの累積膜厚の関係を表
した図を示す。
FIG. 2 is a diagram showing a relationship between a flow ratio between a carrier gas and a silicon source gas and a cumulative silicon film thickness up to cleaning of a reaction chamber.

【図3】A 本発明方法における気相成長装置を用いた
シリコン成膜を行う際の、温度のプログラミングを示
す。 B 本発明方法における気相成長装置を用いたシリコン
成膜を行う際に、供給する各気体の供給時間帯を実線で
示す。
FIG. 3A shows temperature programming when a silicon film is formed using a vapor phase growth apparatus in the method of the present invention. B The supply time zone of each gas to be supplied when a silicon film is formed using the vapor phase growth apparatus in the method of the present invention is indicated by a solid line.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 基台、2 コイル、5 サセプタ、6 サセプタ支
持台、7 排気口、8インナーベルジャ、9 アウター
ベルジャ、10 のぞき窓、11 ガスノズル、11h
ガス噴出口、20 反応室、30 基板
1 base, 2 coils, 5 susceptor, 6 susceptor support, 7 exhaust port, 8 inner bell jar, 9 outer bell jar, 10 sight glass, 11 gas nozzle, 11h
Gas spout, 20 reaction chambers, 30 substrates

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 気相成長装置を用いたシリコンの成膜方
法において、 サセプタ上に保持された基板上に、シリコンの成膜を行
う際の温度を、950℃以上とし、 成膜に際して使用するキャリアガスとシリコン原料ガス
との流量比を、キャリアガス:シリコン原料ガス=1:
0.0011〜0.0020として、上記基板上にシリ
コンの成膜を特徴とする気相成長装置を用いたシリコン
成膜方法。
1. A method for forming a silicon film using a vapor phase epitaxy apparatus, the method comprising: setting a temperature at which a silicon film is formed on a substrate held on a susceptor to 950 ° C. or higher; The flow ratio between the carrier gas and the silicon source gas is defined as follows: carrier gas: silicon source gas = 1:
A silicon film forming method using a vapor phase epitaxy apparatus, characterized in that silicon is formed on the substrate, with 0.0011 to 0.0020.
【請求項2】 上記基板上に成膜されたシリコンの累積
膜厚が、100μm〜200μmになるごとに、上記サ
セプタ上に基板を設置しない状態で、サセプタ上に積層
したシリコンのエッチングを行い、さらに、サセプタ表
面にシリコンコーティングを行うことを特徴とする請求
項1に記載された気相成長装置を用いたシリコン成膜方
法。
2. When the cumulative film thickness of silicon formed on the substrate becomes 100 μm to 200 μm, the silicon laminated on the susceptor is etched in a state where the substrate is not placed on the susceptor. The method of claim 1, further comprising performing a silicon coating on the surface of the susceptor.
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