JPS6230319A - エピタキシャルデポジション反応炉室内のウェーハ又は反応炉室の壁に粒子が堆積することをガスパージを用いて防止する方法 - Google Patents

エピタキシャルデポジション反応炉室内のウェーハ又は反応炉室の壁に粒子が堆積することをガスパージを用いて防止する方法

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JPS6230319A
JPS6230319A JP61116015A JP11601586A JPS6230319A JP S6230319 A JPS6230319 A JP S6230319A JP 61116015 A JP61116015 A JP 61116015A JP 11601586 A JP11601586 A JP 11601586A JP S6230319 A JPS6230319 A JP S6230319A
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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】 Ｃ産業上の利用分野〕 この発明は、気体化学現象や、輻射加熱および誘導加熱
のような加熱技術を使用して半導体つ工−ハ基板のよう
な基板上に物質層を形成するための反応炉プロセスに関
するものである。特にこの発明は、半導体基板ウニ・−
ハ上の層の化学的エビタキシャルデボジシッンおよび実
質的に粒子がなく、粒子に関係する欠陥のないエピタキ
シャル層を形成するプロセスに関するものである。基礎
となる基板Ｉ→上のエピタキシャル層（ホモエピタキシ
ャル層およびヘテロエピタキシ十ルＴＭ”）の実行は、
関連するＩＣウェーハの生成に大きい影響を与える。エ
ポキシ−を用いた高品質で優れたＮＭＯ３，０ＭＯ３お
よびバイポーラ１ｃを処理する能力は、エピタキシャル
シリコン１−の付着ステップ中、バルク半導体ウェーハ
やバ）Ｌｔ／）ウェーハの表面に対して実質」二、欠陥
のない状態を維持することに特に依存する。実質上、親
基板が欠陥のない（実質上欠陥のないシリコンウェーハ
開始材料の導入は１９７０年代中途に提案されている）
ものでも、欠陥のないエピタキシャル層の成長には、親
基板ウェーへの表面の粒子の除去が必要である。あいに
く、今日のエピタキシャルプロセス技術を用いると、粒
子の除去または実質的な減少および非常に低い粒子に関
連した欠陥密度の達成は、−貫した高品質のエピタキシ
ャルフィルムの成長から生じるよりむしろ、大規模な工
程費やウェーハ検査費および低級なウェーハ生放物にお
いて可能である。
〔従来の技術〕
エピタキシャルシリコンの成長に用いられる大稈の反応
炉では、ウェーハは２ノＪ法の内の一力法で加熱される
。つまり、誘導的に加熱されるサセプタによる間接的加
熱または、タングステンハロゲンランプの重合からの赤
外線および可視光線輻射により成される輻射加熱での直
接加熱である。
第１図および第２図は典型的な従来技術の誘導加熱式横
形反応炉およびパンケーキ形反応炉を示すつ第３図は、
より均一なウェーハの加熱がエピタキシャル成長プロセ
スの終わりで、よりステップのないウェーハを生じるた
め、高温度ＣＶＤプロセスにとって商業上の選択系とな
っている輻射加熱式反応炉を示す。第１図に示す誘導加
熱式横形反応炉システム１０は、　Ｈにガス人口Ｉ３の
ある充填ドア１２と、他端に出口ボート１４とを有する
石英管１１を利用している。シリコンウェーハ１５は、
石英サセプタホルダー１７により角度を成して保持され
るサセプタ１６上で支持される。
誘導加熱コイル１８はサセプタウェーハキャリア１９を
加熱し、このキャリアが次に伝導と輻射の紺合わせでシ
リコンウェーハを加熱する。同じ型式の誘導加熱が、第
２図で示す垂直（パンケーキ形）反応炉システム２０で
行なわれる。このシステムでは石英釣鐘形容器２１がシ
リコンウェーハ２３を載せたサセプタ２２を覆う。サセ
プタ２２は誘導コイル２４により加熱され、次にサセプ
タがシリコンウェーハ２３を加熱する。エピタキシャル
シリコン層を形成し、この層をドーピングするのに使用
されるガス状生成物がガス入口２５を通して導入される
。この反応生成物は排出口２６．２７を通して釣鐘形容
器２１の内部から排出される。第３ｒＸＪの輻射加熱反
応炉３０は、カリフォルニア州すンタクララ在、アブラ
イドマテリアルズインコーポレーションから商業上得ら
れる反応炉システムを概略的に示す。このシステムでは
転倒石英釣鐘形容器３１が、シリコンウェーハ３３を載
せ、全体として円筒形のサセプタを覆う。タングステン
ハロゲンサイクルランプのモジュールバンク３４が石英
釣鐘形容器３１の外部を囲み、サセプタ３２とサセプタ
上に載せたウェーハ３３の両方を輻射的に加熱するため
、ランプ電源３８により電力供給される。エピタキシャ
ルシリコン層を形成し、ドーピングするガスがガス人口
３９を通して釣鐘形容器３１の内部分に供給される。サ
セプタ上昇回転組立体３５がエピタキシャル層の均一な
デポジションのため、サセプタ３２を釣鐘形容器３１内
で回転する。この組立体３５はまた、ウェーハ３３の積
み下ろしのため、サセプタ３２を持ち上げる。反応生成
物は釣鐘形容器の底にあるポート３６を通して排出され
る。冷却材供給部３７がランプモジュール３４　（ラン
プの寿命を増加するため）と、石英釣鐘形容器３１の外
壁に対して与えられる。石英釣鐘形容器、′３１の冷却
は容器の内壁上でのシリコン付着物の形成を最小にする
のに都合がよい。付着物の一部分がはがれて、個々のウ
ェーハ上に形成されるエピタキシャル１−と協同すれば
、そのよ・うな付着物が後で粒子汚（←問題を引き起こ
す。第３図で概略的に丞すこの幅対加熱式反応炉システ
ム３０は、多年にわたり半導体産業では、自効であった
。このシステムではサセプタとウェーハの両方の同時輻
射加熱が、ウェーハとスリップのないシリコンエピタキ
シーとの均一な加熱を生じる。更に、サセプタとウェー
ハの垂直定位は重力によるウェーハ上への粒子付着を大
いに減少する。このシステムは、重力が主要な粒子付着
メカニズムである第１図および第２図のＲＦシステム１
０．２０の横に定位したサセプタと対照的である。輻射
加熱式の均一な加熱、低い粒子汚染、スリップのない機
能にもかかわらず、事実、いくつかの付着物が、エピタ
キシャルプロセス中に、室壁や他の内部室に形成される
。
あいにく、高度で非常に小さい最小を特徴とする寸法の
ＩＣチップは、ウェーハの粒子汚染が非常に低レベルで
あっても極度に敏感であり、輻射加熱式の垂直に定位し
た低汚染システム３０でさえ、歩留りレベルで、このよ
うなチップの非常に高品質で、非常に低い欠陥密度特殊
性に一貫して合わせるのに困難がある。
〔発明が解決しようとする問題点〕
従って、この発明の目的は、親基板ウェーハまたは層お
よび成長するエピタキシャル層上での改良された、つま
り粒子付着が少ないことを特徴とする化学的エピタキシ
ャルデポジションを提供することである。
〔発明を解決するための手段〕
この発明は、粒子付着を招く移送メカニズムをｉｌ＋　
御することにより、エピタキシャル層内の粒子および粒
子を発生する欠陥の実質的減少また除去を行なう技術に
関するものである。それである観点では、エピタキシャ
ルデポジションサイクルの“コールド”中の輻射エネル
ギーの低レベルの選択的な通用により、移送メカニズム
としての静電気引力が実質的に排除される。他の観点で
は、ＲＦ（高周波）または電気抵抗加熱のような熱エネ
ルギーを印加することで静電気引力が実質的に排除され
る。ウェーハが垂直に配置される反応炉内では、有力な
粒子移送メカニズムとしての重力が大部分なく、静電気
引力の排除は、ウェーハやエピタキシャル層」二の粒子
移送や付着を実質的に排除し、それで粒子を発生する欠
陥を実質的排除する。
〔実　施　例〕
この発明の上記観点および他の観点を添付図に基づいて
説明する。いくつかの異なる移送メカニズムが、エピタ
キシャル反応炉内のウェーハ上に粒子のデポジションを
招くことができるという発見から、この発明が生れた。
反応炉は、上記反応に使用するエピタキシャルデポジシ
ョンプロセス中に、垂直の輻射加熱式バレル反応炉３０
　（ここでウェーハははぼ垂直定位に配置される）を含
む。
バレル反応炉は、垂直に定位したウェーハ表面に対する
普通の重力粒子移送がないので、本質的に横形反応炉の
ものより、粒子に関連した欠陥が少ない傾向になるのが
分かる。第１図の１０および第２図の２０のようなウェ
ーハを横に配置するシステムでは、反対に、ガスがウェ
ーハを横切って通るようにガス流からウェーハ上に粒子
を付着する場合、重力が主なメカニズムとなる。反応炉
３０内のウェーハのように垂直に配置またはほぼ垂直に
配置したウェーハにとって、重力は実質上、ウェーハ表
面に平行であり、粒子をウェーハに向けて横によりむし
ろ、排出口に向けて下方に向ける傾向がある。それで、
有力な粒子メカニズムとしての重力が反応炉３０のよう
な垂直バレル反応炉内で実質上排除される。更に、反応
炉３０のようなバレル反応炉内のこの有力な移送メカニ
ズムは典型的には静電気引力であるのが分かった。デポ
ジション前のコールドパージサイクル中に低レベル輻射
エネルギーを室に印加することにより、反応炉内で使用
される標準エピタキシープロセスシーケンスでの粒子移
送メカニズムとしての静電気が直ち除去できるのか分か
った。反応炉３０内では、このことがどんな設備を用い
ることなく達成される。他方、非輻射反応炉では、低レ
ベル輻射エネルギー可能出力が、例えば、タングステン
ハロゲンランプのような補足の低レベル輻射エネルギー
源の付加により供給される。または、例えばＲＦｊＪＴ
熱式反応炉のような非輻射反応炉では、反応炉加熱シス
テムを静電気を除去するために熱エネルギーの印加に利
用できる。下記のようにこの発明は特別な反応炉３０ま
たは特別なプロセスシーケンスに全く限定されない。む
しろ、実地の移送メカニズム、つまり、重力、静電気引
力、うず電流注入および拡散またはブラウン運動につい
てここで提供される理解およびこのようなメカニズムを
失わせ、除去するため、ここで提供される適当な技術に
ついて理解を加えることで、粒子汚染が横形および縦形
のエピタキシャル反応炉の幅広い範囲で減゛少できる。
実　　　験 表１に載せた標準プロセスシーケンスおよびコールドパ
ージサイクル中でのシーケンス内での低レベル輻射エネ
ルギーの使用に基づいて、反応炉３０の大気圧力運動中
の優れた粒子移送メカニズムとしての静電気引力の存在
を証明する一連の実験を行なった。表１はプロセスシー
ケンスの各サイクル時間の例と共に輻射加熱式バレル反
応炉３０の典型的な従来のプロセスシーケンスを要約し
たものである。ウェーハの装着後、反応炉室は１以上の
パージステップおよび排出ステップを加えることでエピ
タキシープロセスに条件づけられる。ここで、典型的に
室は実質上、室から空気（関連した湿気）を除去するた
め、窒素でパージされ（ステップ１）、それから、ガス
流がパージを完成するために水素に切換えられる（ステ
ップ２）。水素は基本的に半導体ウェーハに関して“不
活性１であり、デポジション用のキャリアガスとして用
いられるので、この第２ステップにとって部分的に理想
的である。窒素の前パージおよび水素のパージは“コー
ルドつまり、加熱することなく実行される。ある場合に
は、窒素の前パージをポンプダウン（排出）により置き
換え、水素のバック充填とチャージだけが使用される。
これはサイクル時間を短縮するが、静電気発生および次
の粒子移動のためのポテンシャルを悪化し、それによっ
て輻射エネルギー静電気抹消に用いることを一層有利に
させる。
表　　　１ サイクル　　　　　　　　　　時間 ウェーハ装置 １、　Ｎ２前パージ／Ｎ２排出　２〜３．５分　低電力
２、　Ｈ２パージ　　　　　　　　　３分　　供給３．
８５０℃に加熱　　　　　　　４分４、　エツチング温
度（１１８０℃） に加熱　　　　　　　　　　　４分 ５、エツチング　　　　　　　　　２分６、冷却（１０
８０℃〉　　　　　　　　２分７、デポジション ８、　冷却ダウン、Ｉ］２パージ　　　５分９、　Ｎ２
サイクルパージ　　　　　３分ウェーハ隆下 パージサイクルに続く場合、水素流が維持され、反応炉
の温度は、温度平衡と低温度ベイクのため８５０℃まで
製甲く勾配をなす（ステップ３）。
この場合、親半導体ウェーハ表面は、デポジションの前
に予め清掃され、次の２つのステップは、反応炉の必要
なエツチング温度の加熱（ステップ４）と、例えば反応
炉温度をデポジション温度まで下げる（ステップ６）こ
とで続く、ＨＣｅエツチングガスを使用するエツチング
（ステップ５）とを含む。次にデポジションシーケンス
が上記の化学反応に従って行なわれる（ステップ７）。
典型的には適当なソースガスが、１分間当たり、約１２
０〜１９０標準リツトルの水素キャリアガス流に供給さ
れる（ＳＬＭ）。ソースガスは５ｉＩＩ　４゜ＳｉＨ２
Ｃｅ　２　、　ＳｉＨＣｌ２ｑおよびＳｉα４を含む。
更に、このエピタキシャル層を例えば、１００万分の約
５０　（タンク濃度）のアルシン（ＡｓＨｑ）または、
ホスフィン（ＰＨ３）またはジボラン（８２ＨＧ）を加
えることでデポジションサイクル中にドーピングしても
よ゛い。表１で記した１０８０℃のデポジション温度は
ジクロルシランデポジションにとって典型的なものだが
、このソースガスや他のソースガスに使用されるデポジ
ション温度は、付着が望ましい結果を達成するのにどの
ように適合するかに応じて大きく変えてもよい。他のソ
ースガスに使用されるデポジション温度は、例えば、カ
ルフォルニア州９５０５１　、サンタクララ、キツファ
ロード２９４０番地にあるアプライドマテリアルズＩｎ
ｃ、から入手できる”ＡＭＣ７８１０および７８２０の
輻射加熱式エピタキシャル反応炉システム”と称される
アプライドマテリアルズＩｎｃ、生成物詳細パンフレッ
ト内で提供された情報に応じて、わずか′だけ変えても
よい。デポジション後、室とウェーハは冷却されて、水
素でパージされ（ステップ８）、次に最後の窒素パージ
が続き（ステップ９）、それから、反応炉からウェーハ
を降ろす準備をする。この実験は、初めは、ソースガス
としてジクロルシランを使用する表１の標準プロセスシ
ーケンスと類似した多数の制御行程の実行を含んでいた
。デポジション前のコールド窒素パージ（ステップ１）
と水素パージ（ステップ２）の間に輻射加熱ランプモジ
ュール３４を介して低ランプ出力（６〜１０％）が与え
られたことを除き、第１の場合と同じ理想的な方法で、
第２の一連の行程を実行した。
関連する出力レベルは約６〜１２ｋｗであった。その結
果を表２に示す。位置Ａ、Ｂ、ＣまたはＣは同じ反応炉
３０の一般的な型式を引用する。位置Ａ、Ｂは事実上、
同じ反応炉であるが、他方、位置Ｃ，Ｄは一般的型式の
第２および第３の反応炉３０を示す。表２の２番目の欄
に記載した反応炉の条件は各々の場合、コールド粒子テ
スト（１０分間の水素パージに続く、３分半の窒素の前
パージ）を続けることで決めた。エピタキシャルシリコ
ンフィルムが、標準手続および輻射変更手続に従ってデ
ポジットされ、ウェーハ当りの粒子数およびマイクロ欠
陥密度がサーフスキャンおよび微分干渉対照マイクロタ
コピーで測定される。つまり、エピタキシャルデポジシ
ョン後、エピタキシャル）−表面での＋１１サーフスキ
ヤンまたは非常に明るい光の使用による粒子観察および
＋２１　？！ｌ！分干渉対照マイクロコピーによるマイ
クロ欠陥観察を行なった。標準または通常手続（Ｓｔｄ
、）と、コールドバージ中、低レベル輻射を用いたこの
発明の変更した手続（Ｉｎｖ、）での粒子数を表２の爛
３と欄４でボす。同様に標準プ〔１セスシーケンスおよ
びコールドパージ輻射プロセスシーケンスのマイクロ欠
陥密度をｒｆＡ５とｔ＆１６で示す。最後の欄は、種々
の反応炉清潔状態で行なったプロセス行程数を示す。
表２の結果がこれらのことを祉明する。標準プロセスシ
ーケンスの粒子数は、非常にクリーンな反応炉での４イ
ンチウェーハ当り、粒子数３個から、ダーティな反応炉
での２００個の粒子数の範囲にある。これと対照的に、
変更したプロセスでの粒子数は非常にクリーンな反応炉
での４インチウェーハ当り、０−２個の粒子数とダーテ
ィな反応炉でのＯ−３個の粒子数であった。同様に標準
プロセスではｌ−当りのマイクロ欠陥密度は、非常にク
リーンなシステムでの、〈１／Ｃ−から、クリーンなシ
ステムでの〈２／−の範囲であったが、“クリーンでな
い”システムでの許容できない値（２５−３０）／ｃＩ
１１と、“ダーティ”なシステムで値（５０−８０）／
−であった。これとは対照的に変更したプロセスでは、
マイクロ欠陥密度は均一で＜　０．２　／−であり、現
在達成できる欠陥仕ｔｌｆＦに関する驚くべき結果であ
る。マイクロ欠陥密度が大きかった唯一の、例はケース
Ｃで、使用温度が高過ぎたデポジシラン率の結果として
の残留積層欠陥数を反映したものと思う。それにもかか
わらず、ケースＣでのマイクロ欠陥密度はなお、１ｃ−
当り、１個以下であった。他のシステムの静電気除去お
よび粒子除去の自効性のテスｌ−に加えて、テスト前に
多数のシリコン粒子が反応炉室３０に加えられた。０．
８ミクロン辺１・から３ミクロン以上までの粒子寸法の
スペク）ルを提供するため、シリコンうニームが破砕さ
れた。シリコン粒子をサセプタの頂部に注き゛、ある場
合には′９・セブタ十の石英ウェーハのｍ部に注いだ。
拉了稍載を通常のフローではこのようにして行ったが、
任意の粒子の“保護１がない場合、４インチウェーハ当
り、６２０，０００１１！１１１ノ＋の粒子が観察され
、た。この非常に誇張したテストの型式は、（ｆ（レー
、ル幅射エネルギーの印加により、静電気が除去される
時、ウェーハ表面への粒子移送（大気圧で）もまた排除
されることを示しまた。このこと４才、ウェーハ上に停
滞したガス屓があり、静電気引力（垂直に配置したウェ
ーハに対して）または重力（構に配置したうニームＧご
対して）のような力がない場合、この層が、つ・ニーム
表面への手当りしだいに粒子が移住するのを妨げるのに
有効であることの１ｉＩ１．拠として確認される。それ
で、反応ガスをウェーハ表面に移送する同じガス流が粒
子を移送するけれども、垂直に定位したウェーハの場合
、静電気引力（または他の力）が停滞したガスＩＭを越
える粒子移住にとって必要である。停滞または境界層モ
デルに基づくと、エピタキシー前にサセプタ上に既にあ
る粒子は停滞ガス層の下にあり、静電気的にウェーハ表
面に再位置するのかもしれない（第４ａ図）。
これは一連のテス１−で明らかで、テスト前にサセプタ
へ、これらの粒子が移住する結果と同じように良好な結
果が得られなかった。；）１：常に薄い０、２〜０．４
μのシリコン被覆を、プロセス行程前にサセプタに粒子
を付着させるために用いれば、この状態を矯正できる。
移送ノカニズノ・の制御 前記のように、粒子移送メカニズムとしての重力は、重
力が粒子をウェーハ表面方向よりむしろウェーハ表面に
実質上平行に移送するように垂直または垂直に十分近い
ウェーハ定位を用いることで簡単に除去される。大きい
粒子は他の型式の力によりｉｔされないので、重力は主
に比較的大きい粒子、例えば直径が５μ以上の粒子に影
響を及ぼす。例えば、バレル反応炉３０では、重力が垂
直方向の移送メカニズムとして有効であるので、５μ以
−りの粒子はウェーハ表面に決Ｌ７て付着されない。非
Ｘｉ　力粒子移送メカニズムについて−ヒに示すように
電荷粒子とウェーハとサセプタ間の静電気引力は典型的
に顕著である。静電気引力は典型的には局部的にＡ１い
ガス速度により／＋し、物質的に大きい粒子と同じく、
物質的に小さい粒子、多分、直径が５μまでの範囲の粒
子に作用する。上に略述したプロセスシーケンスの使用
中、静電気引力は、コールドパージステップ（ステップ
１およびステップ２）の間、はとんど排他的に有効であ
る。サセプタとウェーハが例えば、約１８０℃以上の上
昇温度になると、静電気引力は実質に存在しない。勾配
上昇と共に始まるプロセスステップ（ステップ３）が、
上昇した温度で行なわれ、また、終わりの窒素パージや
水素パージの場合、サセプタや他の個所での相当の残留
熱がある反応炉内で行なわれるので、静電気引力は熱エ
ネルギーにより実質的に除去される。このコールドＭｉ
ｆバージステップ中、静電気引力は、輻射ランプを約６
〜１０％の比較的低出力レベルに点燈することで、実質
的に直ちに除去される。発生する赤外線光子フラックス
が同時的に静電気引力を除去する。
更に、数分間、多分１０〜１５分間そのままにすれば、
サセプタおよびウェーハの関連した加熱が静電気引力を
熱的に除去する。第２の非重力移送メカニズムは、プロ
セスガス流により生じるうず電流注入である。うず電流
注入は、室内圧力が減少したり、ガス流速度が増加する
につれて、移送メカニズムとしての有効性が増加する傾
向がある。
このことを第４Ａ図〜第４Ｃ図で概隙的に示す。
第４Ａ図は、わずかなガス流か、ガス流がない状態を示
し、それで、ウェーハを極小のうす電流が存在していて
も、うず電流から保護するため、サセプタ４２とウェー
ハ４３の表面に沿って比較的厚い停滞ガス境界層がある
。第４Ｂ図は上記実験の状態を示し、反応炉３０が大気
圧で結合するガス流がＯ〜２００　Ｓ　Ｌ　Ｍである。
ここで、個々の粒子の一層大きい運動量は（第４Ａ図と
比較して）、ガス流路が境界層と交差する時、粒子をわ
ずかな距離だけ停滞ガス境界層内に運ぶのに十分である
。
しかしながら、粒子に作用する重力の力は、ウェーハ表
面とほぼ平行で、結局、ウェーハから離れて、はぼ下方
の正味速度ベクトルを与える。辰後に、第４Ｃ図で示す
ように、圧力は大気圧以下に減少し、この停滞ガス境界
層４　ｔの厚さと強度は、ウェーハ表面上の粒子衝突の
可能性が増加する結果につれて減少する。また、所定圧
力では境界層を通ってウェーハ表面に移送する可能性は
ガス流速の増加につれて増す。うす電流注入の有効性は
移送メカニズムにつれて減少し、反応炉室圧力を制御す
る（圧力が上昇すると、境界層の厚さと強度が増す）こ
とにより、およびガス流速を減少する（粒子の速度と運
動量を減少して、粒子が境界層を貫通する可能性を減少
する）ことにより、つニーハ表面上の粒子衝突の可能性
もまた減少することは全く明白である。第３の非重力移
送メカニズムは拡散またはランダムなブラウン型運動で
ある（ここでは簡哨のため“拡散”と称する）。第４図
で、拡散による４１のような境界層を逼る移送は小さい
粒子、通常、０．５μ以下の粒子のランダム運動で特徴
づけられ、典型的には、相対的に非常に小さい力または
連動量により特徴づけられるが、それにもかかわらず、
これらの力や運動量は境界層を９尾よく横断してウェー
ハに向かう粒子の割合を満足のいく結果にする。しかし
ながら、関連する運ｗＪ量は小さいので、それに比例し
７た小さい反対の力が、この粒子埼染源を除去するのに
有りＪである。特に上記輻射エネルギー光子フランクス
は、この粒子汚染溝を除去するのに個々に有効である熱
泳動を伴う。同様に熱エネルギー自体の印加は静電気を
抹消するのに必要であるより低いレベルで始まる有効な
熱泳動を提供する。要約すると、輻射エネルギーは静電
気移送される粒子汚染を実質的に減少し、また、熱泳動
を介して拡散またはランダム運動に関係する粒子汚染を
実質的に減少するのに有り」である。また、輻射エネル
ギーは、拡散に関係する粒子移送に逆らう有効なメカニ
ズムであると考えられている光泳動を促進するものと信
じる。＠後に、ウェーハやサセプタによる低レベル輻射
エネルギーの吸収と関連した加熱は、静電気引力を除去
するのに有効である。
しかしながら、有利な結果は、輻射エネルギー自体に含
まれるより商い出力や、より長い印加を必要とするもの
である。次に、熱エネルギーは静電気を除去するのに有
効である。上記のように、必要エネルギー量は輻射エネ
ルギーメカニズムよりも大きい。熱エネルギーの効能は
、反応炉加熱システムがＲＦか、電気抵抗か、他のいく
つかの加熱型式であり、補足の輻射加熱を加えることな
く、静電気引力を除去するため、標準加熱システム自体
を用いることができることにある。熱エネルギーはまた
、熱泳動を介して拡散に関係した移送を除去するのに４
−１効である。ｉｆ＆に、ガス流レベルや圧力は通常、
システム必要条件やプロセスの型式により定まるが、う
ず電流の効果の認識は、これらの制約内で、反応炉の運
転に適合するのに役ゲち、将来のシステムの設計に役立
つ。粒子移送メカニズムについての上記の向上した知識
を、いくつかのキーとなる観点で表３に要約し、モデル
７８００シリーズ反応炉３０について、表４で示すプロ
セスガイドラインについての次の構成を示す。実際の結
果であるこれらのガイドラインの実行は、■−当り、０
．２の欠陥密度以下の欠陥密度の膜のルーチンになった
デポジションを可能にした。更に、種々の移送メカニズ
ムや保護ガス境界層に関する上記情報を持つと、当業者
は、最高活用した低い欠陥密度のエピタキシャルデポジ
ションを提供する特別なプロ（！スや反応炉に対するパ
ラメータに容易に適合させ、これらの移送メカニズムと
ガス境界層の知識に基づいて、有利な設計とプロセスの
特徴を、新規な設計とエピタキシャルプロセスに容易に
組み入れるであろう。
表−一一一シ 粒子移送メカニズム 注（１）ガス流速度を減少すると、プロレスサイクルを
著しく延ばし、それでスループットを著しく減少する。
この発明の種々の実施例を上に記載したが、特許請求の
範囲で主張するこの発明の範囲を逸脱しない限り、変更
を当業者により行なうことができるのが分かるであろう
。
【図面の簡単な説明】
第１図乃至第３図はエピタキシ中ルデポジションに使用
されるそれぞれ、横形反応炉、パンケーキ形反応炉およ
びバレル反応炉を概略的に示す。 第４Ａ〜４０図は、うず電流注入のメカニズムを概略的
に示す。１０・・・銹導加熱式横形反応炉システム、１
１・・・石英管、１２・・・充填ドア、１３・・・ガス
入口、１４・・・出口ボート、１５・・・シリコンウェ
ーハ、１６・・・サセプタ、１７・・・石英サセプタホ
ルダー、１８・・・誘導加熱コイル、１９・・・サセプ
タウェーハキャリア、２０・・・垂直（パンケーキ形）
反応炉システム、２１・・・石英釣鐘形容器、２２・・
・サセプタ、２３・・・シリコンウェーハ、２４・・・
誘導コイル、２５・・・ガス入口、２６．２７・・・排
出口、３０・・・輻射加熱反応炉、３１・・・転倒石英
釣鐘形容器、３２・・・サセプタ、３３・・・シリコン
ウェーハ、３４・・・ハロゲンサイクルランプのモジュ
ールバンク、３５・・・サセプタ上昇回転組立体、３６
・・・底ボート、３７・・・冷却材供給部、３８・・・
ランプ電源、３９・・・ガス入口。 ムー 手続補正帯（方式） ％式％ １、事件の表示　　　昭和６１年特許願第１１６０１５
号３、補正をする者 事件との関係　　出願人 名　称　　　アプライド　マテリアルズインコーポレー
テッド ４、代理人

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）半導体反応炉室と前記室内で定位するウェーハの
    条件を定める改良したパージプロセスにおいて、前記室
    を通して少なくともパージガスを１回流し、前記ウェー
    ハと粒子間の静電気引力を減少するため、前記室に輻射
    エネルギーフラックスおよび熱エネルギーの内の少なく
    とも一方の低レベルエネルギーを印加することから成る
    前記改良したパージプロセス。
  2. （２）ガス化学的デポジションのため、反応炉室と前記
    室内のウェーハの条件を定める改良したパージプロセス
    において、第１に、前記室内から空気をパージするため
    、少なくとも１回、前記室内にガスを通し、第２に、デ
    ポジションの開始に先立ち、前記室内にキャリアガスを
    通し、第３に、少なくとも低レベル輻射エネルギーを前
    記室に印加し、ウェーハ上に付着する粒子数を減少する
    ため、少なくとも前記第２ガス流ステップ中にウェーハ
    を加熱することから成る前記改良したパージプロセス。
  3. （３）低レベル輻射エネルギーを第１および第２ガス流
    ステップ中に印加したことを特徴とする特許請求の範囲
    第２項記載のプロセス。
  4. （４）前記第３ステップは、ウェーハを少なくとも約１
    ８０℃の温度に加熱することを含む特許請求の範囲第２
    項または第３項記載のプロセス。
  5. （５）ウエーハー上への粒子のデポジションの減少が熱
    泳動により促進されることを特徴とする特許請求の範囲
    第２項記載のプロセス。
  6. （６）エピタキシャル成長のため、ウェーハおよび反応
    炉のデポジション前パージプロセスにおいて、空気を反
    応炉からパージするため、反応炉に窒素ガスを通し、反
    応炉から空気をパージし、反応炉を通るキャリアガス流
    を安定化するため、反応炉に水素ガスを通し、ウェーハ
    上の粒子のデポジションを減少するため、前記室に低レ
    ベルの赤外線輻射エネルギーを印加することから成る前
    記プロセス。
  7. （７）輻射エネルギーのエネルギレベルを静電気引力を
    減少するため選択することを特徴とする特許請求の範囲
    第６項記載のプロセス。
  8. （８）ウェーハ上への粒子デポジションが熱泳動により
    減少するように十分な時間の間、前記選択されたエネル
    ギーレベルが続くことを特徴とする特許請求の範囲第７
    項記載のプロセス。
JP61116015A 1985-05-20 1986-05-20 エピタキシャルデポジション反応炉室内のウェーハ又は反応炉室の壁に粒子が堆積することをガスパージを用いて防止する方法 Granted JPS6230319A (ja)

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