JPS5946088B2 - 気相反応装置 - Google Patents
気相反応装置Info
- Publication number
- JPS5946088B2 JPS5946088B2 JP55113443A JP11344380A JPS5946088B2 JP S5946088 B2 JPS5946088 B2 JP S5946088B2 JP 55113443 A JP55113443 A JP 55113443A JP 11344380 A JP11344380 A JP 11344380A JP S5946088 B2 JPS5946088 B2 JP S5946088B2
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- Japan
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- gas
- reaction chamber
- electrode
- gases
- substrates
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- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10P14/00—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars
- H10P14/20—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of semiconductor materials
- H10P14/34—Deposited materials, e.g. layers
- H10P14/3402—Deposited materials, e.g. layers characterised by the chemical composition
- H10P14/3404—Deposited materials, e.g. layers characterised by the chemical composition being Group IVA materials
- H10P14/3411—Silicon, silicon germanium or germanium
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING 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
- C23C—COATING 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
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/44—Chemical 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
- C23C16/50—Chemical 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 using electric discharges
- C23C16/505—Chemical 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 using electric discharges using radio frequency discharges
- C23C16/509—Chemical 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 using electric discharges using radio frequency discharges using internal electrodes
- C23C16/5096—Flat-bed apparatus
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10P14/00—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars
- H10P14/20—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of semiconductor materials
- H10P14/24—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of semiconductor materials using chemical vapour deposition [CVD]
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明はガス体を減圧または常圧のプレーナ形反応室に
導入し、反応室に設置された基板（ウェハ）上に単結晶
、多結晶、または非晶質の固体を成長させる装置に関す
るものである。
導入し、反応室に設置された基板（ウェハ）上に単結晶
、多結晶、または非晶質の固体を成長させる装置に関す
るものである。
従来のプレーナ形気相成長装置においては、成長に必要
なガスの導入は第１図および第２図の断面図に示すよう
に、反応室１の上部電極２の中央部または下部電極３の
中央部より行うか、あるいは電極と反応室壁間の空隙か
ら導入されている。
なガスの導入は第１図および第２図の断面図に示すよう
に、反応室１の上部電極２の中央部または下部電極３の
中央部より行うか、あるいは電極と反応室壁間の空隙か
ら導入されている。
なお第１図および第２図において４は高周波発振器、５
は加熱用ヒータ、６３Ｔ３９はガス導入口をそれぞれ表
わし、８、Ｂａ３８ｂはガス排出口で排気（真空）ポン
プに接続される。またこれらのガスの排気は反応室１の
中央部からガスを導入された第２図の場合には、反応室
の周縁部から、また反応室周縁部からガスを導入された
第１図の場合には反応室の中心部からそれぞれ排気され
るようにしてある。しかしこのようなガス導入方法では
成長する基盤上の膜厚が導入されたガスの進行方向に沿
つて不均一になることは避けられない。もし成長膜厚の
不均一さが許容される範囲にできたとしても、２種以上
のガスを用い化合物あるいは混合物の膜を成長させる場
合には、２種以上のガスを導入するに当つて反応室に導
入される途中の経路に場合によつてはガス混合室を設け
てガス混合の状態で反応室に導くのであるが、このよう
な方法では２つのガスが化学反応性が強い場合には反応
室に導入される前に一部が固体を形成してしまうことが
ある。またもしガス導入の管内で形成されないとしても
、高周波電圧の電極間印加によつて生じる高周波放電に
よつて励起されたガスプラズマ反応室内に生じているば
かりでなく、反応室内に開口をもつガス導入孔にも強く
発生するため、孔の開口部に固体を形成する。
は加熱用ヒータ、６３Ｔ３９はガス導入口をそれぞれ表
わし、８、Ｂａ３８ｂはガス排出口で排気（真空）ポン
プに接続される。またこれらのガスの排気は反応室１の
中央部からガスを導入された第２図の場合には、反応室
の周縁部から、また反応室周縁部からガスを導入された
第１図の場合には反応室の中心部からそれぞれ排気され
るようにしてある。しかしこのようなガス導入方法では
成長する基盤上の膜厚が導入されたガスの進行方向に沿
つて不均一になることは避けられない。もし成長膜厚の
不均一さが許容される範囲にできたとしても、２種以上
のガスを用い化合物あるいは混合物の膜を成長させる場
合には、２種以上のガスを導入するに当つて反応室に導
入される途中の経路に場合によつてはガス混合室を設け
てガス混合の状態で反応室に導くのであるが、このよう
な方法では２つのガスが化学反応性が強い場合には反応
室に導入される前に一部が固体を形成してしまうことが
ある。またもしガス導入の管内で形成されないとしても
、高周波電圧の電極間印加によつて生じる高周波放電に
よつて励起されたガスプラズマ反応室内に生じているば
かりでなく、反応室内に開口をもつガス導入孔にも強く
発生するため、孔の開口部に固体を形成する。
これら予期しない固体は基板表面に粒子状あるいは薄片
状となつて堆積するが、このような堆積は成長膜に不要
な凹凸を作るばかりでなく、膜の電気的、光学的および
結晶学的な性質を著しく損なうことになる。本発明はこ
れらの欠点を除いて望ましい反応ガスの導入によるプラ
ズマ励起あるいは高温の結晶、非結晶物質の製造装置を
提供するもので、以下詳細に説明する。
状となつて堆積するが、このような堆積は成長膜に不要
な凹凸を作るばかりでなく、膜の電気的、光学的および
結晶学的な性質を著しく損なうことになる。本発明はこ
れらの欠点を除いて望ましい反応ガスの導入によるプラ
ズマ励起あるいは高温の結晶、非結晶物質の製造装置を
提供するもので、以下詳細に説明する。
第３図は本発明を実施したプラズマシリコン窒化膜成長
装置の断面図である。
装置の断面図である。
この図においてステンレス製の反応室１は排気管１０を
通して真空ポンプにより排気されるが、所定の減圧状態
に達した後ガス導入パイプＡｌ３およびＢｌ４より（図
示省略の電磁バルブを開いて）反応ガスを反応室１内に
導入する。こ＼でＳｉ３Ｎ４膜をＳｉ基板上に成長させ
る場合を例にとることにすれば、ガス導入管Ａｌ３から
はＮＨ３（５％Ａｒ希釈）２００ｍ１／Ｍｌｎガスを導
入管Ｂｌ４からはＳｉＨ４（２％Ｈ２希釈）４００１ｎ
１，／Ｍｉｎをそれぞれ導入する。ＳｌＨ４Ｂガスは周
波数１３．５６ＭＨｚの高周波電源１２からマツチング
回路１１を経て高周波電圧が印加されている電極２に導
入され、電極のスペース１５から直径２〜２．５ｍｍの
円形小孔１６を通つて、たとえば磁石を利用した密閉容
器内の回転軸を外部から回転させる装置１８によつて回
転しているアース電極１９上の試料ホルダ（トレイ）２
０に平担にのせてある基板（ウエハ）２１に衝突する。
他方ＮＨ３ガスＡは電極２のスペース１７に導入され、
円形小孔１６を囲む幅２〜３ｍｍのドーナツ状小孔２２
を通つて基板２１に衝突する。円形小孔１６とドーナツ
伏小孔２２は基板２１にほマ垂直にガスを噴出するよう
に形成されているが、その噴出孔の組合せは、他の組合
わせとの間隔ｄが１５ｍ７！Ｌ以上とならぬように電極
２の底面上に第４図Ｂのように多数設けておく。第４図
はその要領を説明する電極２の底面図で、Ａはスペース
１５の下面、Ｂはスペース１７の下面、それぞれ表わし
ている。また第３図は導入ガスを２種または互に直接に
は反応しないガスによつて区分した２群の場合であるが
、ガスがさらに多種多群となれば、多重管を用いればよ
く、この場合はたとえば第４図Ｂのように多重心のドー
ナツ状になるが、ガスの分離導入は同様に達成できる。
なお第３図中の２３は反応室１の上部の絶縁体、２４は
ゲートバルブを表わしている。さて高周波電極２とアー
ス電極１９との間に高周波電界が印加されると、両電極
にガスによるグロー放電が発生し、ガスプラズマが形成
されてＳｉＨ４とＮＨ３の間で化学反応が起り、Ｓｉ３
Ｈ４の薄膜が基板２１上に形成される。このように反応
ガスがおのおの分離された状態で反応室に送り込まれ、
かつ基板上を流れるガスの分布が均質であつて、基板上
のスペースで始めて化学反応を起すので、薄膜の堆積速
度が大きいばかりでなく均質な膜が得られる、また基板
上に固体の集塊が降下する前記のような問題は発生しな
い。基板２１がヒ一゛夕５によつて３５０〜４００℃に
加熱された状態で得られた厚さ１００〜４００μｍの窒
化シリコン膜は化学量論的にＳｉ３Ｎ４に極めて近く、
膜表面の屈折率は２．０密度は２．８〜３．０であつて
クラツクのないすぐれた窒化膜であつた、なお本発明装
置の思想はＳｉＯ２膜〔ＰＳＧ（ＰｈＯｓｐｈＯｓｌｌ
ｌｃａｔｅｇｌａｓｓ，ＢＳＧ（ＢＯｒＯｎｓｊｌｌｃ
ａｔｅｇｌａｓｓ）を含む〕の成長、Ｐｔシリサイド、
ＴｉＷ等の薄膜形成に用いられるばかりでなく、ＧａＡ
ｓ，ＡｓＳｅ等の化合物半導体の単結晶、多結晶の薄膜
成長に利用することが可能である。
通して真空ポンプにより排気されるが、所定の減圧状態
に達した後ガス導入パイプＡｌ３およびＢｌ４より（図
示省略の電磁バルブを開いて）反応ガスを反応室１内に
導入する。こ＼でＳｉ３Ｎ４膜をＳｉ基板上に成長させ
る場合を例にとることにすれば、ガス導入管Ａｌ３から
はＮＨ３（５％Ａｒ希釈）２００ｍ１／Ｍｌｎガスを導
入管Ｂｌ４からはＳｉＨ４（２％Ｈ２希釈）４００１ｎ
１，／Ｍｉｎをそれぞれ導入する。ＳｌＨ４Ｂガスは周
波数１３．５６ＭＨｚの高周波電源１２からマツチング
回路１１を経て高周波電圧が印加されている電極２に導
入され、電極のスペース１５から直径２〜２．５ｍｍの
円形小孔１６を通つて、たとえば磁石を利用した密閉容
器内の回転軸を外部から回転させる装置１８によつて回
転しているアース電極１９上の試料ホルダ（トレイ）２
０に平担にのせてある基板（ウエハ）２１に衝突する。
他方ＮＨ３ガスＡは電極２のスペース１７に導入され、
円形小孔１６を囲む幅２〜３ｍｍのドーナツ状小孔２２
を通つて基板２１に衝突する。円形小孔１６とドーナツ
伏小孔２２は基板２１にほマ垂直にガスを噴出するよう
に形成されているが、その噴出孔の組合せは、他の組合
わせとの間隔ｄが１５ｍ７！Ｌ以上とならぬように電極
２の底面上に第４図Ｂのように多数設けておく。第４図
はその要領を説明する電極２の底面図で、Ａはスペース
１５の下面、Ｂはスペース１７の下面、それぞれ表わし
ている。また第３図は導入ガスを２種または互に直接に
は反応しないガスによつて区分した２群の場合であるが
、ガスがさらに多種多群となれば、多重管を用いればよ
く、この場合はたとえば第４図Ｂのように多重心のドー
ナツ状になるが、ガスの分離導入は同様に達成できる。
なお第３図中の２３は反応室１の上部の絶縁体、２４は
ゲートバルブを表わしている。さて高周波電極２とアー
ス電極１９との間に高周波電界が印加されると、両電極
にガスによるグロー放電が発生し、ガスプラズマが形成
されてＳｉＨ４とＮＨ３の間で化学反応が起り、Ｓｉ３
Ｈ４の薄膜が基板２１上に形成される。このように反応
ガスがおのおの分離された状態で反応室に送り込まれ、
かつ基板上を流れるガスの分布が均質であつて、基板上
のスペースで始めて化学反応を起すので、薄膜の堆積速
度が大きいばかりでなく均質な膜が得られる、また基板
上に固体の集塊が降下する前記のような問題は発生しな
い。基板２１がヒ一゛夕５によつて３５０〜４００℃に
加熱された状態で得られた厚さ１００〜４００μｍの窒
化シリコン膜は化学量論的にＳｉ３Ｎ４に極めて近く、
膜表面の屈折率は２．０密度は２．８〜３．０であつて
クラツクのないすぐれた窒化膜であつた、なお本発明装
置の思想はＳｉＯ２膜〔ＰＳＧ（ＰｈＯｓｐｈＯｓｌｌ
ｌｃａｔｅｇｌａｓｓ，ＢＳＧ（ＢＯｒＯｎｓｊｌｌｃ
ａｔｅｇｌａｓｓ）を含む〕の成長、Ｐｔシリサイド、
ＴｉＷ等の薄膜形成に用いられるばかりでなく、ＧａＡ
ｓ，ＡｓＳｅ等の化合物半導体の単結晶、多結晶の薄膜
成長に利用することが可能である。
第１図および第２図は従来のプレーナ形気相成長装置の
断面図、第３図は本発明を実施したプラズマシリコン窒
化膜成長装置の断面図、第４図は第３図中の電極面より
のガス噴出口を示す電極面断面図である。 １・・・・・・反応室、２，３・・・・・・電極、４，
１２・・・・・・高周波発振機、５・・・・・・加熱体
、６，７，８・・・・・・ガス導入口、８，８ａ，８ｂ
・・・・・・ガス排出口、１０・・・・・・排気管、１
１・・・・・・マツチング回路、１３・・・・・・Ａガ
ス導入管、１４・・・・・・Ｂガス導人管、１５，１７
・・・・・・電極２の空房（スペース）、１６・・・・
・・Ｂガス放出用小孔、１９・・・・・・アース電極、
２０・・・・・・試相ホルダ、２１・・・・・・ウエハ
、２２・・・・・・電極２のＡガス放出用小孔。
断面図、第３図は本発明を実施したプラズマシリコン窒
化膜成長装置の断面図、第４図は第３図中の電極面より
のガス噴出口を示す電極面断面図である。 １・・・・・・反応室、２，３・・・・・・電極、４，
１２・・・・・・高周波発振機、５・・・・・・加熱体
、６，７，８・・・・・・ガス導入口、８，８ａ，８ｂ
・・・・・・ガス排出口、１０・・・・・・排気管、１
１・・・・・・マツチング回路、１３・・・・・・Ａガ
ス導入管、１４・・・・・・Ｂガス導人管、１５，１７
・・・・・・電極２の空房（スペース）、１６・・・・
・・Ｂガス放出用小孔、１９・・・・・・アース電極、
２０・・・・・・試相ホルダ、２１・・・・・・ウエハ
、２２・・・・・・電極２のＡガス放出用小孔。
Claims (1)
- １ 反応室内の基板群の面上にガスプラズマまたは加熱
によりガス体を固体に変換成長させる装置において、固
体を形成する２種以上のガス体を互に分離して導入する
ためのガス体分離通路を設けると共に、この分離通路の
それぞれと連結されたガス噴出孔を同心状に並べたガス
噴射口を中心間の距離が一定値以下となるように隣接し
て複数個配設したガス噴射面を基板群を載置せる平面と
対向するように設け、ガス体を基板群に向つてほぼ垂直
に噴出させることを特徴とする気相反応装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP55113443A JPS5946088B2 (ja) | 1980-08-20 | 1980-08-20 | 気相反応装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP55113443A JPS5946088B2 (ja) | 1980-08-20 | 1980-08-20 | 気相反応装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5737821A JPS5737821A (en) | 1982-03-02 |
| JPS5946088B2 true JPS5946088B2 (ja) | 1984-11-10 |
Family
ID=14612348
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP55113443A Expired JPS5946088B2 (ja) | 1980-08-20 | 1980-08-20 | 気相反応装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5946088B2 (ja) |
Families Citing this family (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4616597A (en) * | 1984-10-31 | 1986-10-14 | Rca Corporation | Apparatus for making a plasma coating |
| JPS61116826A (ja) * | 1984-11-12 | 1986-06-04 | Kanegafuchi Chem Ind Co Ltd | 薄膜形成方法 |
| JPH0685393B2 (ja) * | 1986-01-27 | 1994-10-26 | キヤノン株式会社 | 堆積膜形成装置 |
| US5236636A (en) * | 1991-10-07 | 1993-08-17 | Ford Motor Company | In-mold plasma treatment |
| JP3468859B2 (ja) * | 1994-08-16 | 2003-11-17 | 富士通株式会社 | 気相処理装置及び気相処理方法 |
| US5660639A (en) * | 1995-10-17 | 1997-08-26 | Ford Motor Company | Method and apparatus for plasma treating an article |
| US6565661B1 (en) * | 1999-06-04 | 2003-05-20 | Simplus Systems Corporation | High flow conductance and high thermal conductance showerhead system and method |
| US6502530B1 (en) * | 2000-04-26 | 2003-01-07 | Unaxis Balzers Aktiengesellschaft | Design of gas injection for the electrode in a capacitively coupled RF plasma reactor |
| KR20030078203A (ko) * | 2002-03-28 | 2003-10-08 | (주)한백 | 유기금속화학증착장치용 반응기의 가스분사장치 |
| JP4306403B2 (ja) | 2003-10-23 | 2009-08-05 | 東京エレクトロン株式会社 | シャワーヘッド構造及びこれを用いた成膜装置 |
| KR100646017B1 (ko) * | 2006-01-19 | 2006-11-15 | 주식회사 아토 | 가스 분리형의 다수의 공동 전극을 이용한 샤워헤드 |
| US8069817B2 (en) * | 2007-03-30 | 2011-12-06 | Lam Research Corporation | Showerhead electrodes and showerhead electrode assemblies having low-particle performance for semiconductor material processing apparatuses |
-
1980
- 1980-08-20 JP JP55113443A patent/JPS5946088B2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5737821A (en) | 1982-03-02 |
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