JPS625994B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は化学気相成長方法に係り、特に反応管
を用いて行なう化学気相成長方法の改良に関す
る。

半導体装置の製造工程において、半導体基板等
の被処理基板上に所望の半導体層や絶縁層を形成
するのに化学気相成長（CVD）法が多く用いら
れている。このCVD法を実施するにはベルジヤ
のような反応槽を用いる方式と、石英管のような
反応管を用いる方式に大別される。

このうち反応管を用いる方式は一般に量産性に
すぐれ装置も比較的安価であるという特徴を有す
る。しかしこの方式は反応ガスを反応管の一端か
ら導入し他端から排出するため、成長層の厚さは
ガス流の影響を受け、配置場所による被処理基板
相互間の成長層厚さのバラツキ（試料間分布）及
び一枚の被処理基板内の位置による成長層厚さの
バラツキ（面内分布）のいずれもかなり大きなも
のとなる。

上述のガス流の影響を受けるという難点は、反
応管内を減圧状態とする減圧CVD法が出現した
ことによりかなり緩和したが、未だ十分満足し得
るものとは言い難い。

本発明の目的は上記問題点を解消して成長層の
厚さがきわめて均一な反応管を用いる化学気相成
長方法を提供することにあり、この目的は本発明
の化学気相成長方法において、反応管内にその長
さ方向に交差する方向に平行に被処理基板を配列
し、該被処理基板と反応管の内壁面との間に、管
壁に複数個の小孔を有する細管を反応管の長さ方
向に沿つて配設し、該細管を前記被処理基板の周
囲に回動させながら前記小孔より所望の反応ガス
を反応管内に供給することにより達成される。

以下本発明を実施例により具体的に説明する。

第１図〜第３図は本発明の一実施例を示す図
で、第１図は上記一実施例に用いた減圧エピタキ
シヤル装置の要部を示す断面図、第２図は第１図
の−矢視部断面図、第３図は本実施例の効果
を説明するため掲げた膜厚分布を示す曲線図であ
る。

先ず本実施例に用いた減圧エピタキシヤル成長
装置を第１図及び第２図により説明する。図中１
は石英管（反応管）、２は被処理基板であるシリ
コン（Si）ウエハ、３はSiウエハ２を両面に搭載
した円形のサセプタ、４はＯリング５を介して石
英管１の一端（図では左端）に取りつけられ、該
端部を密封するキヤツプ、６はサセプタ３を誘導
加熱するための高周波コイルであつて、以上の構
成は従来の減圧エピタキシヤル成長装置と変る点
はない。本実施例においては更に細管１１とこの
細管の駆動装置１２を付設した。

細管１１は石英よりなり、図示の如く二段に折
り曲げられて、管壁に多数の小孔１３を設けたガ
ス吹出し部１４と細管駆動装置１２を貫通する軸
部１５と両者を連結する連結部とが変形「Ｚ」の
字状または変形「Ｓ」字状に形成されている。上
記ガスの吹き出し部１４はサセプタ３と石英管１
の内壁面の間に、石英管の長さ方向に沿つて配設
され、その端部１７は閉じられており、小孔１３
は石英管１のほぼ中心方向に向けて開口されてい
る。軸部１５は石英管１の中心軸の延長線とほぼ
一致して配設され、細管駆動機構１２のギヤーボ
ツクス１８の外壁１９，２０を貫通して外部に導
出され、その端部２１は反応ガスを導入するため
開放されている。

ギヤーボツクス１８は石英管１の端部にＯリン
グ２２を介して取り付けられ、キヤツプ４と併せ
て石英管１を密封する。ギヤーボツクス１８内に
は上記細管１１の軸部１５を中心軸とするギヤー
２３とこれにかみ合う今一つのギヤー２４が設け
られ、ギヤー２４の中心軸は外壁２０を貫通して
外部に導出され、その端部にはコレツトチヤツク
２５、電磁クラツチ２６を介してプーリー２７が
取り付けられている。このプーリー２７はベルト
２８を介してモータ２９に直結するプーリー３０
と連結されている。

更に３１は排気系に接続される排気口である。
本実施例では排気口３１をギヤーボツクス１８に
設けたが、これはキヤツプ４或いは石英管１に設
けても良い。

このように構成した減圧エピタキシヤル装置に
おいては、モータ２９の回転がプーリー２７，３
０、電磁クラツチ２６、ギヤー２４，２３等を介
して細管１１の軸部１５に伝達され、軸部１５を
回転させる。従つて細管１１の吹き出し部１４は
石英管１の内壁面に沿つて円周方向に回転する。

第２図はその模様を示すもので、モータ２９の
回転方向を所定の位置で反転することにより吹き
出し部１４は石英管１の内壁面に沿つてサセプタ
３の周囲即ちSiウエハ３の周囲を矢線Ａの方向に
回動する。そして前記軸部１５の開放端２１より
導入された反応ガスは小孔１３から矢線Ｂに示す
ようにSiウエハ２の中心方向に向かつて吹き出さ
れるが、吹き出し部１４はSiウエハ２の周囲を回
動しているので、反応ガスはSiウエハ２の各方向
から供給されることになる。従つて１周期にわた
つて平均すれば、反応ガスはSiウエハの各部にほ
ぼ均等に供給される。

本実施例においては以上説明した減圧エピタキ
シヤル成長装置を用い、直径約１mmの小孔１３を
凡そ10mmピツチで設けた外径16mmの細管１１より
水素（H₂）濃度４％に希釈したモノシラン
（SiH₄）を略８／minの流量で、内径約200mmの
石英管１内に供給し、一方排気口３１より排気し
て管内圧力を約１〔Torr〕に制御し、温度約950
〔℃〕で凡そ20〔分〕直径略100mmのSiウエハ２に
エピタキシヤル成長を行なつた。この時の細管の
回動速度は毎分凡そ１回とした。またサセプター
３はSiCをコーテイングした直径約140mmのカー
ボンからなる。なお、上述の反応管１、細管１
１、小孔１３、サセプタ３等の大きさや、SiH₄
の流量、細管１１の回動速度などは、Siウエハ２
の直径や、必要な成長層の模厚等によつて、適宜
選択されるべきものである。

第３図はその結果を示す曲線図で、横軸はウエ
ハ番号で第１図の一番左側のウエハをNo.１とし以
下右側に順に追番で示し、縦軸はエピタキシヤル
成長層の模厚〔単位：μｍ〕を示す。第３図にお
いて実線による曲線Ｃは本実施例で得られた各ウ
エハ毎の成長層膜厚と各ウエハの面内分布を示
し、一点鎖線による曲線Ｄは従来方法による膜厚
と面内分布を示す。なお破線で示すバラツキＥ
は、前述した減圧エピタキシヤル成長装置を用
い、細管１１を固定してエピタキシヤル成長を行
なつた場合の面内分布であつて、本実施例と比較
のため掲げた。

同図より本実施例により得られたエピタキシヤ
ル成長層の膜厚は、ウエハ相互間分布及び面内分
布のいずれをとつてもバラツキが小さく、きわめ
て均一であることが理解されよう。なお上述の装
置を用いても細管１１を固定した場合には破線Ｅ
に見られる如くウエハ面内のバラツキが大きくな
る。このことから細管１１をウエハ２の周りに往
復回転させる効果が理解されよう。

以上述べた如く本実施例の効果はきわめて大き
いが、本発明は上記一実施例に限定されるもので
はなく、種々変形して実施し得る。

例えば上記一実施例では細管１１を規則的に回
動せしめたが、これは必ずしも規則的である必要
はない。

また本発明はモノシラン（SiH₄）による減圧エ
ピタキシヤル成長法に限定されることなく、如何
なる反応ガスを用いた場合でも、常圧であつても
よく、また被処理基板も半導体基板に限定される
ものではなく化学気相成長法全般に適用し得るも
のである。

更に本発明を実施するに当り細管１１の駆動機
構も種々選択し得るものであること、加熱法も誘
導加熱以外の例えば電気炉によるヒータ加熱法又
は赤外ランプ加熱法等を用いてもよくまた被処理
基板をサセプタを用いることなく配列してもよい
こと等は、特に説明するまでもないであろう。

以上説明した如く本発明により反応管を用いし
かも膜厚分布がきわめて均一な化学気相成長法が
提供され、化学気相成長工程における量産性と膜
厚分布の均一性を両立させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明の一実施例に用いた
化学気相成長装置を示す要部側面断面図、及び
−矢視部断面図、第３図は上記一実施例の効果
を示す曲線図である。 図において、１は反応管、２は被処理基板、１
１は細管で１３，１４，１５，１６はそれぞれ細
管の小孔、吹き出し部、軸部、連結部、１２は細
管駆動機構、３１は排気口を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 反応管内に被処理基板を、該反応管の長さ方
   向に交差する方向に平行に配列し、該反応管内に
   所望の反応ガスを導入して反応生成物を前記被処
   理基板表面に成長せしめる化学気相成長方法にお
   いて、前記反応管の内壁と前記被処理基板との間
   に、管壁に複数個の小孔を有する細管を反応管の
   内壁に沿つて配設し、該細管を前記被処理基板の
   周囲に回動させながら前記小孔より所望の反応ガ
   スを反応管内に供給することを特徴とする化学気
   相成長方法。