JPS63199432A

JPS63199432A - Ｃｖｄ装置用ガス分散ヘツド

Info

Publication number: JPS63199432A
Application number: JP3285387A
Authority: JP
Inventors: Katsuya Okumura; 勝弥奥村
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1987-02-16
Filing date: 1987-02-16
Publication date: 1988-08-17
Also published as: JPH0573257B2

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】〔発明の目的〕（産業上の利用分野）本発明はシラン（Ｓ　ｉＨａ　）ガスと酸素ガス等から
なる反応ガスを放出させ、この還元と酸化作用によって
シリコン基板の表面及びその近傍にシリコン酸化膜（Ｓ
　ｉ０２　）を気相成長させて堆積させるＣＶＤ　（気
相酸化膜被着）装置の、ガスの導入に使用して最適なガ
ス分散ヘッドに関する。

（従来の技術）従来、常圧下で半導体基板にシリコン酸化膜を堆積させ
る上記ＣＶＤ装置としては、例えば第５図及び第６図に
示すように、基板支持台１の内部にヒータ２を内蔵し、
この基板支持台１の上面に８１したシリコン基板３をこ
のヒータ２で約４００℃程度に昇温させ、このシリコン
基板３の垂直り方に位置してガス分散ヘッド４を配置し
たものが一般に知られている。

このガス分散ヘッド４は、多数枚の分散板５を積層して
、この内部にガス通路としての上下に連通した複数列の
スリット６を形成し、このスリット６から上記シランガ
スと酸素ガスを分散放出させて、両者の混合ガスである
反応ガス７でシリコン基板３の上面及びその近傍でシリ
コン酸化膜を気相成長させて堆積させるようにしたもの
であった。

そして、通常このスリット６の幅は１〜２ｍｍ５ガス分
散ヘッド４とシリコン基板３との距離は３〜５ｎ＋＋ｎ
で、スリット長さく幅方向直交長さ）は４００〜５００
ｍｍ程度であった。

この場合、スリット６の長さ方向の膜厚のバラツキは良
好であるが、これと直交する幅方向の膜厚のバラツキが
良くないため、シリコン基板３又はガス分散ヘッド４を
スリット６の幅方向に移動させることにより膜厚の均一
性を向上させていた。

また、第７図は従来の減圧ＣＶＤ装置を示すもので、減
圧可能な石英チューブ製の反応管８の外部には、被膜処
理するシリコン基板３を加熱するためのヒータ９が配置
され、反応管８の一端は排気装置１０に接続されている
とともに、他端はシリコン基板３及びこれを保持するた
めの基板ホルダ１１の搬入及び搬出を行うための開閉自
在なドア１２が備えられ、ここにシール１３が介在され
て気密性が確保されている。そして、反応ガスとして使
用されるガス類は、夫々のボンベ１４゜１５から導入さ
れ、ドア１２を通過して反応管８の中で放出される。

この放出されたガスは、その前方に配置された分散板１
６を通過することにより分散され、シリコン基板３と反
応管８との隙間を通って排気されていく。シリコン基板
３の表面には、この排気流から拡散されて反応ガスの供
給が行われる。

このようにして、酸化膜の堆積が行われるため、シリコ
ン基板３と反応管８との隙間やシリコン基板３間の距離
は、減圧ＣＶＤ装置においては、均一な膜厚を得るため
に重要なものである。

（発明が解決しようとする問題点）しかしながら、上記第５図及び第６図に示すものは、多
数枚の分散板５を積層して複数列のスリット６を形成し
てガス分散ヘッドを構成しているため、多くの座ぐりや
孔を設ける必要があるばかりでなく、組立て精度も高い
ものが要求され、このため、かなり高価なものとなって
しまっていた。

史に、９解洗浄するに際しても多大の労力と高度な組立
て技術が必要であった。

また、第７図に示すものは、反応管８に導入された反応
ガスは、順次熱分解されながら排気されていくため、導
入口側と排気口側とては、反応ガスの濃度勾配が生じて
膜厚の不均一性か生じてしまう。これを防止するため、
ヒータ９に温度勾配を持たせて膜厚の均一性の向上が図
ることか行われている。

しかしながら、不純物を入れないアンド−ブトポリシリ
コン膜では、この温度勾配を持たせることによって良好
な結果を得ることができるが、リンやヒ素などの不純物
をドープしたドープドポリシリコンの場合には、不純物
の濃度勾配が生じてしまい、膜片の均一性と濃度の均一
性を両立することができなかった。

また、シリコン酸化膜を堆積するため、シラン（Ｓ　Ｉ
Ｈ，ｉ　）と酸素ガスを導入して膜の堆積を行う場合に
は、シランガスの熱分解が早いため良好な膜厚の均一性
を得ることができないといった問題点があった。

−４一本発明は上記に鑑み、安価で組立てが容易であるばかり
でなく、減圧ＣＶＤ装置に使用して、ドープドポリシリ
コンの堆積や酸化膜を減圧下で堆積さぜることかできる
ものを提供することを目的としてなされてものである。

〔発明の構成〕

（問題点を解決するための手段）本発明は上記目的を達成するため、複数本の細管でガス
を導入するガス通路を形成し、この細管を束ねるととも
に、その下端を同一平面状に切断してガス分散ヘッドを
構成したものであり、平面状の下端を被堆積基板に対面
させ、この被堆積基板にガスが垂直に放出するようにし
てＣＶＤ装置に使用するものである。

（作　用）而して、内部にガスを導入する複数本の細管を束ねてガ
ス分散ヘッドを構成することにより、この組立てや分解
洗浄等を容易となすとともにコストダウンを図り、更に
下端を被堆積基板に対面させ、この被堆積基板にガスが
垂直に放出するようにして、減圧ＣＶＤ装置にも使用で
きるようにしたものである。

（実施例）第１図及び第２図は本発明の一実施例を示すもので、外
径１ｍ＋ｎで内径が０．８ｍ＋ｎの多数のステンレス製
の細管１７を、上端をシランガスのガス導入口とし内部
を通路とした一群のシランガス用細管１７ａと、上端を
酸素ガスのガス導入口とし内部を通路とした一群の酸素
ガス用細管１７ｂとに三方するとともに、これを矩形枠
状の束ね帯１８で束ね、この束ねた断面がほぼ４００Ｘ
１００ｍｍ程度になるようになし、更に下端を平面状に
してガス分散ヘッド４を構成したものである。

このシランガス用細管１７ａと酸素ガス用細管１７ｂと
は、夫々列を成すよう平行に束ねられている。

このようしてガス分散ヘッド４を構成することによって
、組立てや分解洗浄等の容易化を図るとともに、通常一
般的に安価な細管１７を使用することにより、大幅なコ
ストダウンを図るのである。

第３図は他の実施例を示すもので、シランガス用細管１
７ａと酸素ガス用細管１７ｂとが夫々相互に市松模様を
描くように配設するとともに、束ねた断面が披堆積基板
であるシリコン基板とほぼ同じ形状としたものである。

このように配列することによって、面内の均一性を向」
ニさせ、ガス分散ヘッド４とシリコン基板とを対向させ
たまま、移動する必要をなくすようにすることができる
。

第１図に示す実施例では、矩形状の各群のシランガス用
細管１７ａと酸素ガス用細管１７ｂとを、矩形状に束ね
るでいるが、第４図に示すように、円状の各群のシラン
ガス用細管１７ａと酸素ガス用細管１７ｂとを、円形枠
状の束ね帯１８′で円状に束ねても良い。

なお、細管１７として円筒状のチューブを使用している
か、これに限ることなく、例えば断面四角形や六角形等
の多角形チューブを用い、チューブ間に隙間か生じない
ようにしても良い。

更に、束ねられた細管１７が全てガスの放出用に用いら
れる必要はなく、一部の細管をガス排気に利用するよう
にしても良い。

また、細管１７の材質としては、経済性から考えるとス
テンレスが望ましいが、耐熱性や耐腐蝕性の観点からは
、石英等のガラスやガラス状カーボン及び他の金属など
を用いることもできる。

上記ガス分散ヘッド４を減圧ＣＶＤ装置に使用した例を
第５図に示す。

同図のガス分散ヘッド４は外径１　ｍｍ、内径０．８ｎ
＋ｍのステンレス製の細管１７を、束ねた断面が直径１
．６０　ｍｍ程度となるようにしたものである。

このガス分散ヘッド４を反応管８にシール１９を介して
気密性を持たせて取付けたものであり、この反応管８は
排気装置（図示せず）に接続されて、真空にすることが
できるものである。

この反応管８の内部には、カーボンで作られた基板支持
台２０が、上記ガス分散ヘッド４の下面と対面して配置
され、この基板支持台２０の上面には、例えば直径１５
０＋＋＋ｎ＋のシリコン基板３を載置するための凹部が
設けら、この凹部にシリコン基板３を載置した時に、こ
の表面が」１記ガス分散ヘッド４の下面に対面し、ここ
から供給されるガスが、この表面に垂直に放出されるよ
う構成されている。

この反応管８の外部には、この内部に載置したシリコン
基板３を加熱するための赤外線ランプ２］が配設されて
いる。この赤外線ランプ２１の代わりに高周波電源によ
る誘導加熱方式を採用しても良い。

そして、この赤外線ランプ２１により、シリコン基板３
を４５０℃に加熱保持し、ガス分散ヘラＦ’　４からシ
ランガス及び酸素ガスを放出させるとともに、反応管８
内の圧力を０　、　５　Ｔｏｒｒにして、この表面にシ
リコン酸化膜を２％の均一性で堆積させた。

Ｌ記反応管８の左右には、予備室２２．２３が連接され
、この予備室２２．２３を用いて反応管８を大気にさら
すことなく、シリコン基板３がロードされ、シリコン酸
化膜の堆積後にアンロードされるよう構成されている。

なお、導入ガスを代えることにより、ドープドポリシリ
コン膜、シリコン窒化膜、タングステン膜、更にはタン
グステンシリサイド膜等を堆積するようにすることがで
きる。

この、ドープドポリシリコン膜の堆積は、シリコン基板
３の温度を７００℃とし、ガス種としてはシランガスを
、不純物ガスとしてアルシン（Ａ　ｓ　Ｈａ　）を用い
ることにより、ＡＳの膜内の濃度バラツキを１％以下に
抑えることができる。

シリコン窒化膜は、シランガスとアンモニアを用い、シ
リコン基板３の温度を７２０℃としたり、更には、有機
金属ガスを用いて、この堆積を行うことができる。

なお、膜厚や膜質の均一性を向上させるために、ガス分
散ヘッド４又はシリコン基板３を移動や回転させても良
く、更には細管１７に導入するガスをオン・オフしたり
、ガス種を切換えたりするようにしても良い。

〔発明の効果〕

本発明は上記のような構成であるので、構造的に簡単で
かつ組立ても容易であるばかりでなく、比較的安価な細
管を使用しているため、大幅なコストダウンを図るとと
もに、分解洗浄の簡便なガス分散ヘッドを提供すること
ができる。

更に、減圧ＣＶＤ装置に使用することにより、ガス濃度
の勾配（むら）を極力小さくすることかでき、大口径等
、大型の被膜基板でも、均質な膜を均−性高く堆積させ
ることができる。

また、ガス放出口からシリコン基板までの距離が小さい
ため、熱分解しやすいガスでもシリコン基板の温度を高
くして堆積することができ、ステップ力バレイジの改善
も図るようにすることもできるといった諸効果がある。

【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を示し、第１図は
斜視図、第２図は要部を示す横断面図、第３図は他の実
施例を示す第２図相当図、第４図は更に他の実施例を示
す斜視図、第５図は本発明の使用例を示す縦断面図、第
６図及び第７図は従来例を示し、第６図はＣＶＤ装置の
縦断面図、第７図はガス分散ヘッドを示す斜視図、第８
図は他の従来例のＣＶＤ装置を示す縦断面図である。３・・・シリコン基板、４・・・ガス分散ヘッド、１７
・・・細管、１８．　１８’・・・束ね帯、２０・・・
基板支持台、２１・・・赤外線ランプ。出願人代理人　　佐　　藤　　−雄＝　　１２　− １Ｎ開日ＵＧ３−１９９４３２（６）曽　０　ぐ１勿Ｏ凶

Claims

【特許請求の範囲】１、複数本の細管でガスを導入するガス通路を形成し、
この細管を束ねるとともに、その下端を同一平面状に切
断してガス分散ヘッドを構成したことを特徴とするＣＶ
Ｄ装置用ガス分散ヘッド。２、平面状の下端を被堆積基板に対面させ、この被堆積
基板にガスが垂直に放出するようにしたことを特徴とす
る特許請求の範囲第１項記載のＣＶＤ装置用ガス分散ヘ
ッド。