JPS60249316A - 気相成長装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （ａｌ　発明の技術分野 本発明は気相成長装置に係り、半導体基板上の膜厚を均
一化するサセプターの構造に関する。

ｆｂｌ　技術の背景 近年、半導体装置の製造工程において、半導体ウェハー
上に気相成長法により薄膜を形成する方法が広範囲に採
用されている。

気相成長には、化学反応気相成長（ＣＶ　Ｄ）法、物理
気相成長（ＰＶＤ）法、その他種々の方法があるが、最
近になって、薄膜の形成に減圧気相成長法が大幅に採用
されている。

一般に、気相成長法におけるＣＶＤの特徴は、比較的低
温で薄膜が形成でき、叉気相成長の各種条件をコントロ
ールすることにより必要に応して多種類の薄膜を生成す
ることが可能であり多くの利点がある。

本発明に関係する減圧気相成長方法は、上記のＣＶＤ法
の特徴に加えて、ガス気圧がＩ　Ｔｏｒｒ程度の減圧雰
囲気中で半導体ウェハーに気相成長をなすものであって
、例えばシリコン酸化股上に窒化膜を形成するとか、ポ
リシリコンの生成、叉ＰｓＧの成長等に採用されていて
、極めて被覆性の良好な薄膜を生成できる。

従って、この減圧気相成長装置による膜生成方法は、半
導体ウェハー表面に微細且つ精密な形状のパターン上に
膜形成する場合には、緻密な膜形成が成されるため最も
適した方法といえる。

然しなから、従来の減圧気相成長装置で使用されている
半導体ウェハーを搭載する基板ボートでは、半導体ウェ
ハーを収納する石英製の容器の管壁と、基板ボートに搭
載した半導体ウェハーのエツジの部分との間隙には、濃
度の高いガスが流入するため、この影響で半導体ウェハ
ー上に成膜された膜厚が、半導体ウェハーエツジ部分の
膜厚が最も進行１７、半導体ウェハーの中央部の膜厚に
比較してエツジ部分かなり厚くなる。

このように、半導体ウェハー上の膜厚分布が不均一であ
り、又ロット内のばらつきもあって、これに対する改善
が要望されている。

（Ｃ）　従来技術と問題点 第１図（１）は従来の減圧気相成長装置の模式図である
が、半導体ウェハー上に成膜する場合の減圧気相成長法
の概要を説明する。

１は加熱炉であり、２は石英製の管状の容器であって、
この容器にはガスの流入孔３と、その反対側には、それ
らのガスの排出と、容器を真空にする排出孔４があり、
又この容器には半導体ウェハー５が基板ホートロに搭載
されて配置され外部から加熱炉によって加熱される。

第１図（２）は、半導体ウェハーを支持すると基板ボー
ト６を示しているが、複数の半導体ウェハー５が平行に
且つほぼ垂直に搭載するために、基板ボート６に間隔が
５ｍｍ程度で支持溝７が設けられ、この支持溝７に半導
体ウェハーが搭載される。

通常この１個の基板ボートには、半導体ウェハーが、数
十枚から１００枚程度が搭載されるのが普通であり、又
基板ボートの両端部には若干（ＩＭのダミの半導体ウェ
ハがおかれる。

このような減圧気相成長装置を使用して、半導体ウェハ
ー上に気相成長させる製造工程は、最初に容器の内部を
一旦真空に排気して、次ぎに気相成長に必要なガスを容
器内に導入するが、此の時の容器内に流入させるガス量
は、容器内のガス圧が　１ト一ル程度になるように調整
され、気相成長させる膜質によって異なるが、半導体ウ
ェハーの温度を４００“Ｃ乃至８００℃程度にして、４
０分乃至６０分程度の加熱によって半導体ウェハー上に
気相成長をさせる。

第２図は、このような減圧気相成長装置における、半導
体ウェハーが気相成長されている状態を示す模式図であ
るが、容器２内で、半導体ウェハー３がガスの流入する
方向に半導体ウェハーの表面を向け、基板ボート（図示
して−いない）の溝間隔ｐに従って配置されているもの
とし、ガスが左側から流入するとすると、容器内の半導
体ウエハ−は、流入ガスの流れに抵抗するような作用を
するため、石英管と半導体ウェハーのエツジの部分を通
過するガスが最も高濃度のガスになり、一方半導体つエ
バー相互間の間隙に流入するガス量が少なくなるために
、半導体ウェハー上に気相成長した膜厚は、かなり不均
一が生しるという欠点がある。

このような半導体ウェハーボートを使用して減圧気相成
長を行うと、半導体ウェハーの中央部と半導体ウェハー
のエツジ部との膜厚を比較すると、半導体ウェハーのエ
ツジ部分が１．４倍程度膜厚が厚くなる。

又、前記のように中−の基板ホード」−に、１００枚程
度の半導体ウェハーが配列されるが、この半導体ウェハ
の向配列の前後にある両端の数十個の半導体ウェハーは
膜厚品質が良くないため、通常この部分の半導体ウェハ
ーはダミーとして不良と処理されるため、気相成長工程
の生産性を低下させている。

このような理由から、従来方法の基板ボートを使用して
気相成長された半導体ウェハーの膜厚が不均一になり、
半導体ウェハーの不良率が高く、又半導体ウェハーから
得られるチップの不良率が高い欠点があった。

（ｄｉ　発明の目的 本発明は、上記従来の欠点に鑑み、半導体ウェハーに減
圧気相成長させる場合の、半導体ウエハ−上に均一な膜
厚を形成する減圧気相成長装置を提供することを目的と
する。

（ｅ）　発明の構成 この目的は、本発明によれば、ガスの供給と排出が可能
な真空容器と、半導体基板を平行に配列搭載する複数の
サセプタを有する基板ボートと、該半導体基板を加熱す
る加熱炉を具備し、上記サセプタの大きさを該半導体基
板より犬なる形状とし、且つ該半導体基板の裏面が上記
サセプタに一部接して、はぼ鉛直に支持されて気相成長
がされるようにしたことを特徴とする気相成長装置を提
供することによって達成できる。

（ｆｌ　発明の実施例 第３図は、本発明の減圧気相成長装置の実施例であるが
、半導体ウェハーに気相成長させる例として、半導体ウ
ェハー上に窒化膜（Ｓｉ３　Ｎ　４　）を、成長させる
場合について説明する。

１０は加熱炉であ、す、Ｉｆは石英製の容器であってこ
の容器にはガスの流入孔１２と排出孔１３が取りつけて
あり、これらによりて雰囲気ガスが供給される。

容器内には、半導体ウェハー１４の直径より幾分大なる
直径を有する複数個のサセプター１５があり、このサセ
プターの表裏両面に、半導体ウェハーが一部が接してほ
ぼ垂直に保持される。

第４図は、本発明のサセプターであるが、例えば、半導
体ウェハー１４の直径が５インチとすると、サセプター
１５の直径は、半導体ウェハーの直径より１５ｍｍ程度
大なる直径とし、半導体ウェハーがこの直径の大なるサ
セプターのほぼ中央部に取りつけられるため、半導体ウ
ェハーのエツジ部は、完全にサセプターの周辺部より内
面に配置されることになり、従来のように半導体ウェハ
ーのエツジ部がガス気流中に露出することがない。

複数のサセプターを一体物に連結するため、すべてのサ
セプターは、平行支持し・−ル１６を有する基板ボート
に固定され、それぞれの間隔は２ｃｍ乃至３’ｃｍ程度
になるようにする。

第５図は、例えばサセプタの表裏に半導体ウェハーをそ
れぞれ一枚づつ取りつげる際の一例であって、サセプタ
ー１５＆こフック１７を設け、この部分に半導体ウェハ
ーのオリエンテノドフラソＩ・部を置くことで半導体ウ
ェハーはサセプタに接して且つほぼ垂直に保持される。

又容器の壁面とサセプターとの間隙は、ガス気流が半導
体ウェハーの表面を十分にカバー出来るように、成る程
度のピッチを有することが必要であってガスの流量から
考慮した適切を間隙を設定することが出来、これらのザ
セブク面を通過するガスには一様性があるため、サセブ
ク面にある半導体ウェハには均一な気相成長がなされる
ことになる。

このような減圧気相成長装置を用いて、半導体ウェハー
上に窒化膜を形成する際は、容器にシランガスを数百ｃ
ｃ／分とアンモニアガスを約数ｌ７分の割合で流入させ
、半導体ウェハーの温度を約６００℃に保って、気相成
長させることにより、膜厚の均一な窒化膜を半導体ウェ
ハー上に気相成長させることができる。

このように本発明による、半導体ウェハーの工・７ジ部
が、サセプター面内におかれ、そのため一様なガス気流
の雰囲気で気相成長が行われることにより、従来のよう
に半導体ウェハーのエツジ部が厚い膜となることがなく
、本発明による、半導体ウェハー上の膜厚分布は半導体
ウェハーの全面にわたり略一定であり、実測によるｌＩ
￥厚のばらつきは、精々１０％以内におさめることがで
き、叉、半導体ウェハーの間隔がサセプターによって、
正確に保持されるため、半導体ウェハー上に成長する膜
厚のロフト内のばらつきも著しく改善することができる
。

（ｇ）　発明の効果 以上詳細に説明したように、本発明を半導体製造の減圧
気相成長装置に通用することにより、高品質の半導体ウ
ェハーを供し得るという効果大なるものがある。

【図面の簡単な説明】

第１図（１）は従来の減圧気相成長装置の模式図、第１
図（２）は基板ボートの斜視図、第２図は従来の方法に
よるガス気流の状態を示す説明図、第３図は本発明の減
圧気相成長装置の断面図、第４図は本発明のサセプター
の斜視図、第５図は本発明のサセプターの側断面図であ
る。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ガスの供給と排出が可能な真空容器と、半導体基板を平
   行に配列搭載する複数のサセプタを有する基板ボートと
   、該半導体基板を加熱する加熱炉を具備し、上記サセプ
   タの大きさを該半導体基板より大なる形状とし、且つ該
   半導体基板の裏面が上記サセプタに一部接して、はぼ鉛
   直に支持されて気相成長がされるようにしたことを特徴
   ″とする気相成長装置。