JPH03142823A - Vapor growth device - Google Patents
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔概 要〕
半導体ウェーハにエピタキシャル層を形成する気相成長
装置に関し、
複数の半導体ウェーハに均一な厚さのエピタキシャル層
を形成することを目的とし、
平行配置した複数のサセプタを面に垂直な軸で回転でき
るようにチャンバ内に装着した該サセプタ上の加熱され
た半導体ウェーハに、各サセプタの直径方向片側端部近
傍に設けたノズルから原料ガスを吹き付けて各ウェーハ
面にエピタキシャル層を成長させる気相成長装置であっ
て、原料ガス導入管から個々に分岐して上記ノズルに到
る各原料ガス供給管に、少なくとも該各ノズル間を順次
切り換えて開閉できる開閉時間可変のバルブを備えて構
成する。[Detailed Description of the Invention] [Summary] Regarding a vapor phase growth apparatus for forming an epitaxial layer on a semiconductor wafer, the purpose is to form an epitaxial layer with a uniform thickness on a plurality of semiconductor wafers. A source gas is blown onto the heated semiconductor wafers on a susceptor mounted in a chamber such that the susceptor can be rotated about an axis perpendicular to the surface, from a nozzle provided near one end in the diametrical direction of each susceptor. This is a vapor phase growth apparatus for growing an epitaxial layer on a substrate, and the opening/closing time is variable so that at least each nozzle can be sequentially switched to open and close each source gas supply tube that branches individually from a source gas introduction tube and reaches the nozzle. Constructed with a valve.
本発明は半導体ウェーハの製造プロセスに係り、特に複
数の半導体ウェーハに均一な厚さのエピタキシャル層を
形成して生産性の向上を図った気相成長装置に関する。The present invention relates to a semiconductor wafer manufacturing process, and more particularly to a vapor phase growth apparatus that improves productivity by forming an epitaxial layer of uniform thickness on a plurality of semiconductor wafers.
チャンバ内に複数の半導体ウェーハ（以下単にウェーハ
とする）をセツティングし、１亥ウエーハを加熱しなが
原料ガスを導入してウェーハ表面にエピタキシャル層を
形成する気相成長装置では、複数のウェーハのエピタキ
シャル層の厚さを如何に均一にするかが大きな課題とな
っている。In a vapor phase growth apparatus, a plurality of semiconductor wafers (hereinafter simply referred to as wafers) are set in a chamber, and a raw material gas is introduced while heating each wafer to form an epitaxial layer on the wafer surface. A major issue is how to make the thickness of the epitaxial layer uniform.
第４図は従来の気相成長装置の構成例を示す概念図であ
り、（１）は全体構成図、（２）は矢印ａ ”−ａｌで
切断したときの平面図を表わしている。FIG. 4 is a conceptual diagram showing an example of the configuration of a conventional vapor phase growth apparatus, in which (1) shows the overall configuration, and (2) shows a plan view taken along the arrow a''-al.
図で、例えば石英からなるチャンバｌの内部には、同一
円周上の３箇所に等間隔配置したスペーサ３で２０〜３
０１１ＩＩ＋程度の間隔を保って平行且つ同軸に固定さ
れている複数（図では４個）の円形状のサセプタ２が、
上記チャンバｌの外部からの信号で回転する回転軸４に
固定されて該チャンバｌに対してＲ方向に回転自在に配
設されている。In the figure, for example, inside a chamber l made of quartz, there are spacers 3 arranged at equal intervals at three locations on the same circumference, with 20 to 3
A plurality of (four in the figure) circular susceptors 2 are fixed parallel and coaxially with an interval of about 011II+,
It is fixed to a rotating shaft 4 that rotates in response to a signal from outside the chamber 1, and is rotatably arranged in the R direction with respect to the chamber 1.
図の５は上記サセプタ２上に載置されている被処理基板
としてのウェーハである。5 in the figure is a wafer placed on the susceptor 2 and serving as a substrate to be processed.
また上記複数のサセプタ２の直径方向両側対向位置の片
側には、上記回転軸４と平行でその側面の上記各ウェー
ハ５と対応する位置にサセプタ２ひいてはウェーハ５の
中心部に向く径が５ｆｆＩｒａ位のガス供給ノズル６ａ
を備えた内径が１０ｍｍ程度のガス導入管６が配設され
、また他の一方には該ガス導入管６とほぼ同径でその側
面に多数のガス排出孔７ａを備えたガス排気管７が配置
されている。In addition, on one side of the plurality of susceptors 2 facing each other in the diametrical direction, a diameter of about 5ffIra toward the center of the susceptor 2 and the wafer 5 is placed parallel to the rotation axis 4 and at a position corresponding to each of the wafers 5 on the side surface thereof. gas supply nozzle 6a
A gas inlet pipe 6 with an inner diameter of about 10 mm is disposed on the other side, and a gas exhaust pipe 7 having approximately the same diameter as the gas inlet pipe 6 and having a large number of gas exhaust holes 7a on its side is disposed on the other side. It is located.
なお上記ガス導入管６およびガス排気管７は、いずれも
チャンバｌの外部にある図示されないガス導入ポートお
よびガス排出ポートに連結されている。The gas introduction pipe 6 and the gas exhaust pipe 7 are both connected to a gas introduction port and a gas exhaust port (not shown) outside the chamber I.
また上記チャンバｌの外周に巻かれているコイル８は、
該チャンバｌ内ひいては各ウェーハ５を加熱する高周波
加熱用のコイルである。Further, the coil 8 wound around the outer periphery of the chamber l is
This is a high-frequency heating coil that heats the inside of the chamber 1 and thus each wafer 5.
そこで、上記コイル８で該チャンバｌの内部温度すなわ
ちウェーハ５を８００〜１０００°Ｃに上げると共に該
チャンバ内を１ＯＴｏｒｒ程度に減圧し、更に上記サセ
プタ２ひいてはウェーハΦを２回／分程度の回転速度で
Ｒ方向に回転させながら例えば流量５０〜１００ｆｆｉ
／分のキャリアガスとしての水素（Ｈ２）に３００ｃｃ
／分程度のモノシラン（ＳｉＨｓ）を混入した原料ガス
を上記ガス導入管６に図示すのように供給すると、各ウ
ェーハｌに対応するガス供給ノズル６ａから図示Ｃのよ
うに噴出す、る上記原料ガスによって１５〜２０分程度
で該ウェーハ表面に例えばエピタキシャル層（以下所要
層とする）を形成することができる。Therefore, the coil 8 raises the internal temperature of the chamber 1, that is, the wafer 5, to 800 to 1000°C, and reduces the pressure inside the chamber to about 1 OTorr, and further rotates the susceptor 2 and the wafer Φ at a rotation speed of about 2 times/min. For example, while rotating in the R direction, adjust the flow rate to 50 to 100 ffi.
300cc/min of hydrogen (H2) as carrier gas
When a raw material gas mixed with monosilane (SiHs) is supplied to the gas introduction pipe 6 as shown in the figure, the raw material gas is ejected from the gas supply nozzle 6a corresponding to each wafer 1 as shown in C in the figure. For example, an epitaxial layer (hereinafter referred to as "required layer") can be formed on the surface of the wafer in about 15 to 20 minutes using a gas.
この場合各ウェーハは常時回転しているため、原料ガス
が該ウェーハ上をその周囲の総ての方向から流れること
になって同一ウェーハ内では均一な厚さの上記所要層を
形成することができる。In this case, since each wafer is constantly rotating, the source gas flows over the wafer from all directions around it, making it possible to form the required layer with a uniform thickness within the same wafer. .
しかし各ガス供給ノズル６ａから噴出する原料ガスの量
は、該ガス導入管６内部の凹凸による流体抵抗やガス供
給ノズル６ａのガス導入ポートからの位置等によって必
ずしも一定でなく、このことばウェーハに形成される所
要層の厚さがウェーハ間でばらつく結果を誘起する。However, the amount of source gas ejected from each gas supply nozzle 6a is not necessarily constant due to fluid resistance due to unevenness inside the gas introduction tube 6, the position of the gas supply nozzle 6a from the gas introduction port, etc. This results in variations in the required layer thickness from wafer to wafer.
一方各ウェーハ面を流れる原料ガスの量を充分に多くす
れば上記厚さのばらつきを最小限に抑えることができる
が、これに対応するには複数のガス供給ノズル６ａを有
するガス導入管６に供給する原料ガスの量を該各ノズル
の数に比例して増加しなければならない。On the other hand, if the amount of raw material gas flowing over each wafer surface is sufficiently increased, the above-mentioned variation in thickness can be minimized. The amount of raw material gas supplied must be increased in proportion to the number of each nozzle.
例えばガス供給ノズル６ａひいてはウェーハの数がｎ個
の場合、各ガス供給ノズル６ａから原料ガスの噴出量を
毎分ｖｌずつ増加させて上記厚さのばらつきを最小限に
抑えるには、ガス導入管６に供給する原料ガスの量を毎
分１ｘｖｆ！ずつ増加させなければならない。For example, when the number of gas supply nozzles 6a and therefore the number of wafers is n, in order to minimize the above-mentioned variation in thickness by increasing the amount of raw material gas ejected from each gas supply nozzle 6a by vl per minute, it is necessary to The amount of raw material gas supplied to 6 is 1xvf per minute! must be increased by increments.
更に最近の如くウェーハの大径化が進むとガス導入管６
に供給する原料ガスの量を大幅に増加させなければなら
ない。Furthermore, as the diameter of wafers increases as seen recently, the gas introduction pipe 6
The amount of raw material gas supplied to the reactor must be significantly increased.
このことは、結果的に図示されない原料ガス供給ポンプ
の容量や該ガス導入管６の径等にまで遡って検討しなけ
ればならないことを意味しており、これらの制約から速
やかに該原料ガスの供給量を大幅に増やすことに難点が
ある。This means that the capacity of the raw material gas supply pump (not shown) and the diameter of the gas introduction pipe 6, etc., must be considered as a result, and due to these constraints, it is necessary to quickly determine the raw material gas There are difficulties in significantly increasing supply.
そこで、ガス供給ノズル６ａの孔径を個別に調整する等
のことで各ノズルからの原料ガス噴出量の一定化を図る
と共に原料ガスの供給量を調整しているが、該孔径の調
整が微妙なことから各ウェー・ハ間の所要層厚さのばら
つきをなくすことができない現状にある。Therefore, by adjusting the hole diameter of the gas supply nozzle 6a individually, the amount of raw material gas ejected from each nozzle is made constant, and the amount of raw material gas supplied is adjusted. However, the adjustment of the hole diameter is delicate. Therefore, it is currently impossible to eliminate variations in the required layer thickness between wafers.
従来の構成になる気相成長装置では、同一ウェーハ内で
の所要層の厚さは均一にできるが、ウェーハ間の該厚さ
のばらつきをなくすことができないと言う問題があった
。In a conventional vapor phase growth apparatus, the thickness of the required layers within the same wafer can be made uniform, but there is a problem in that it is not possible to eliminate variations in the thickness between wafers.
上記問題点は、平行配置した複数のサセプタを面に垂直
な軸で回転できるようにチャンバ内に装着した該サセプ
タ上の加熱された半導体ウェーハに、各サセプタの直径
方向片側端部近傍に設けたノズルから原料ガスを吹き付
けて各ウェーハ面にエピタキシャル層を戒長さセる気相
成長装置であって、
原料ガス導入管から個々に分岐して上記ノズルに到る各
原料ガス供給管が、少なくとも該各ノズル間を順次切り
換えて開閉できる開閉時間可変のバルブを備えている気
相成長装置によって解決される。The above problem can be solved by using a heated semiconductor wafer on a heated semiconductor wafer mounted on a plurality of susceptors arranged in parallel so that they can be rotated about an axis perpendicular to the surface of the susceptor. A vapor phase growth apparatus that sprays raw material gas from a nozzle to form an epitaxial layer on each wafer surface to a certain length, wherein each raw material gas supply pipe that branches individually from a raw material gas introduction pipe and reaches the nozzle has at least The problem is solved by a vapor phase growth apparatus equipped with a valve whose opening/closing time is variable and which can sequentially switch between the nozzles to open and close them.
原料ガス導入管から分岐させた複数の原料ガス供給管の
各先端に設けるノズルを各ウェーハに対応して配置し、
該各ノズルを順次切り換えて全ウェーハに対する原料ガ
スの吹き付けを行うように該気相成長装置を構成すると
、原料ガス導入管に供給する原料ガスがそのまま個々の
ウェーハに吹き付けられることになる。A nozzle provided at each tip of a plurality of raw material gas supply pipes branched from a raw material gas introduction pipe is arranged corresponding to each wafer,
If the vapor phase growth apparatus is configured so that the nozzles are sequentially switched to spray the raw material gas onto all wafers, the raw material gas supplied to the raw material gas introduction pipe will be sprayed directly onto each wafer.
本発明では、ガス導入ボートに繋がる原料ガス導入管か
ら外部信号で開閉するバルブを備えた複数の原料ガス供
給管を分岐させた上で、該供給管の先端にもうけるノズ
ルを各ウェーハに対応させて配置している。In the present invention, a plurality of raw material gas supply pipes equipped with valves that open and close in response to external signals are branched from the raw material gas introduction pipe connected to the gas introduction boat, and a nozzle provided at the tip of the supply pipe is connected to each wafer. It is arranged as follows.
従って、原料ガス導入管に供給する原料ガスの量を各ノ
ズルひいてはウェーハの数に比例して増加させることな
く各ウェーハ面を流れる原料ガスの量を充分に多くする
ことができてウェーハ間の所要層厚さのばらつきを最小
限に抑えることができる。Therefore, the amount of raw material gas flowing over each wafer surface can be sufficiently increased without increasing the amount of raw material gas supplied to the raw material gas inlet pipe in proportion to each nozzle or the number of wafers. Variations in layer thickness can be minimized.
第１図は本発明の構成概念図、第２図はウェーハ間の所
要層厚さのばらつきを最小限に抑える方法を説明する図
であり、また第３図は実施例を示す構成図である。Fig. 1 is a conceptual diagram of the structure of the present invention, Fig. 2 is a diagram illustrating a method for minimizing variations in required layer thickness between wafers, and Fig. 3 is a structural diagram showing an embodiment. .
第１図で、ＩＯは図示されないガス導入ポートに繋がる
原料ガス導入管を示し、該ガス導入管ＩＯの複数（図で
は４個）の各分岐点からは制御部１２からの信号で開閉
するバルブ１３ａ、 １３ｂ、 １３ｃ、 １３ｄを備
えた原料ガス供給管１０ａ、 １０ｂ、 １０ｃ、 ｌ
ｏｄが配設されており、更に該各偶給管１０ａ ＝１０
ｄの先端には各ウェーハ５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄに対応
する第４図同様の複数（４個）のノズル１１ａ、 １１
ｂ、 １１ｃ、 ｌｉｄが設けられている。In FIG. 1, IO indicates a raw material gas introduction pipe connected to a gas introduction port (not shown), and from each of the plurality of (four in the figure) branch points of the gas introduction pipe IO are valves that are opened and closed by signals from the control unit 12. Raw material gas supply pipes 10a, 10b, 10c, l equipped with 13a, 13b, 13c, 13d
od is arranged, and each pair of supply pipes 10a = 10
At the tip of d, there are a plurality of (four) nozzles 11a, 11 similar to FIG. 4 corresponding to each wafer 5a, 5b, 5c, 5d.
b, 11c, and lid are provided.
なお図の２が該各ウェーハ５を載置するサセプタであり
、また３が該サセプタ２を所定間隔に固定するスペーサ
、４が該固定された複数（４個）のサセプタ２をＲ方向
に回転する回転軸を表わしていることは第４図の場合と
同様である。Note that 2 in the figure is a susceptor on which each wafer 5 is placed, 3 is a spacer for fixing the susceptors 2 at predetermined intervals, and 4 is a spacer for rotating the fixed plurality of (four) susceptors 2 in the R direction. It is the same as in the case of FIG. 4 that the axis of rotation is represented.
そこで第４図で説明した如く、回転軸４でサセプタ２ひ
いてはウェーハ５（５ａ〜５ｄ）をＲ方向に回転させて
制御部１２からの信号で第１のバルブＩ３ａのみを開く
と原料ガス導入管１０の原料ガスはノズルＩｌａから第
１のウェーハ５ａに供給される。Therefore, as explained in FIG. 4, when the susceptor 2 and thus the wafers 5 (5a to 5d) are rotated in the R direction by the rotating shaft 4 and only the first valve I3a is opened by a signal from the control section 12, the raw material gas inlet pipe is opened. No. 10 source gases are supplied from the nozzle Ila to the first wafer 5a.
次いで所定時間経過した後に制御部１２からの信号で該
バルブ１３ａを閉じると共に第２のバルブ１３ｂが開く
と、原料ガスはノズル１１ｂから第２のつ工−ハ５ｂに
供給される。Next, after a predetermined period of time has elapsed, when the valve 13a is closed and the second valve 13b is opened in response to a signal from the control section 12, the raw material gas is supplied from the nozzle 11b to the second drill hole 5b.
更に所定時間経過した後に制御部１２からの信号で該バ
ルブ１３ｂを閉じると共に第３のバルブ１３ｃを開くと
、原料ガスはノズル１１ｃから第３のウェーハ５ｃに供
給される。Further, after a predetermined period of time has elapsed, when the valve 13b is closed and the third valve 13c is opened in response to a signal from the control unit 12, the raw material gas is supplied from the nozzle 11c to the third wafer 5c.
以下同様に各ウェーハに対応するバルブを開閉すること
で複数の全ウェーハに所定の原料ガスを供給することが
できる。By similarly opening and closing the valves corresponding to each wafer, a predetermined raw material gas can be supplied to all the plurality of wafers.
この場合には、例えば各ウェーハに供給する原料ガスを
毎分ｖｌずつ増加させるには原料ガス導入管１０に供給
する原料ガスを毎分ｖｌずつ増加させることで対処でき
ることから、第４図で説明したように原料ガス導入管１
０に供給する原料ガスを大幅に増加させることなく各ウ
ェーへ面を流れる原料ガスの量を充分に多くすることが
できてつ工−ハ間の所要層厚さのばらつきを最小限に抑
えることができる。In this case, for example, increasing the raw material gas supplied to each wafer by vl per minute can be handled by increasing the raw material gas supplied to the raw material gas introduction pipe 10 by vl per minute, which is explained in FIG. As shown, raw gas introduction pipe 1
It is possible to sufficiently increase the amount of raw material gas flowing across the surface to each wafer without significantly increasing the raw material gas supplied to the wafer, thereby minimizing variations in the required layer thickness between the wafers and the wafer. Can be done.
第２図で（ａ）は予備実験でのデータを示す図。In FIG. 2, (a) is a diagram showing data from a preliminary experiment.
（ｂ）は所要層厚さを一定にする方法を説明する図であ
り、共に横軸Ｘに原料ガス供給時間をまた縦軸Ｙには所
要層厚さをそれぞれ採っている。(b) is a diagram illustrating a method for making the required layer thickness constant, in which the horizontal axis X represents the raw material gas supply time, and the vertical axis Y represents the required layer thickness.
先ず（ａ）で、例えば第１図の各ウェーハ５ａ〜５ｄに
一定時間Ｓの原料ガス供給を行い、そのときの各層厚を
測定して図示のような層厚データｔａ、 ｔｂ。First, in (a), for example, a raw material gas is supplied to each of the wafers 5a to 5d in FIG. 1 for a certain period of time S, and the thickness of each layer at that time is measured to obtain layer thickness data ta and tb as shown in the figure.
ｔｃ、 ｔｄが得られたものとする。Assume that tc and td are obtained.
この場合、各原料ガス供給管１０ａ〜１０ｄおよび各ノ
ズル１１ａ〜ｌｉｄが全く同一に形成されているときに
は総ての層厚は図の破線Ａで示す直線上に乗るが、上記
供給管やノズルの間に多少でも差異があると、例えばｔ
ｄで示すように層厚に差異が生じて破線Ａから外れる。In this case, when each of the raw material gas supply pipes 10a to 10d and each of the nozzles 11a to 11d are formed in exactly the same way, all the layer thicknesses lie on the straight line shown by the broken line A in the figure, but the thickness of each of the supply pipes and nozzles is If there is any difference between the two, for example, t
As shown by d, a difference occurs in the layer thickness and deviates from the broken line A.
なお図ではウェーハ５ｄのみの層厚が他のウェーハに比
してδだけ厚くなっていることを表わしている。Note that the figure shows that the layer thickness of only the wafer 5d is thicker by δ compared to the other wafers.
一方原料ガスの供給時間と層厚は、（ｂ）の直線Ｂで示
すようにほぼ比例する。On the other hand, the supply time of the raw material gas and the layer thickness are approximately proportional, as shown by straight line B in (b).
従って（ａ）で得られた層厚め差異δを（ｂ）の直線Ｂ
上で時間に変換することができる。Therefore, the layer thickness difference δ obtained in (a) can be expressed as the straight line B in (b).
can be converted to time.
なお図では、第１図におけるウェーハ５ｄに対する原料
ガスの供給時間をΔＳだけ少なくすることで（ａ）で説
明したδの層厚過剰分を補正できることを示している。The figure shows that the excessive layer thickness of δ explained in (a) can be corrected by reducing the supply time of the raw material gas to the wafer 5d in FIG. 1 by ΔS.
そこで、該ウェーハ５ｄに対応するバルブ１３ｄの開口
時間を上記制御部１２でΔＳだけ短くすることで該ウェ
ーハ５ｄ上の所要層の厚さを他のウェーハと同一にする
ことができる。Therefore, by shortening the opening time of the valve 13d corresponding to the wafer 5d by ΔS by the control section 12, the thickness of the required layer on the wafer 5d can be made the same as that of other wafers.
第３図は全体構成を示した図である。FIG. 3 is a diagram showing the overall configuration.
図で、石英からなるチャンバｌの内部に同一円周上の３
箇所に等間隔配置したスペーサ３で２０〜３０ｍｍ程度
の間隔を保って平行且つ同軸に固定されている複数（図
では４個）の円形状のサセプタ２が、上記チャンバｌの
外部からの信号で回転する回転軸４に固定されて該チャ
ンバｌに対して回転自在に配設されていることは第４図
と同様であり、また図の５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄは上記
複数のサセプタ２上に載置したウェーハである。In the figure, there are three parts on the same circumference inside a chamber l made of quartz.
A plurality of (four in the figure) circular susceptors 2, which are fixed parallel and coaxially with spacers 3 arranged at equal intervals of 20 to 30 mm, respond to signals from the outside of the chamber l. It is the same as in FIG. 4 that it is fixed to a rotating shaft 4 and rotatably arranged with respect to the chamber l, and 5a, 5b, 5c, and 5d in the figure are on the plurality of susceptors 2. This is a wafer placed on a wafer.
なお上記チャンバｌの周囲を取り巻いて高周波加熱用の
コイル８が形成されていることも第４図と同様である。Note that, as in FIG. 4, a coil 8 for high frequency heating is formed surrounding the chamber l.
一方上記複数のサセプタ２の直径方向両側対向位置の片
側には、第１図で説明したように共通の原料ガス導入管
１５から分岐して上記各ウェーハ５ａ。On the other hand, on one side of the plurality of susceptors 2 at opposite positions in the diametrical direction, each of the wafers 5a is branched from the common raw material gas introduction pipe 15, as explained in FIG.
５ｂ、 ５ｃ、 ５ｄと対応する位置にノズル１６ａ、
１６ｂ、 １６ｃ。Nozzles 16a are located at positions corresponding to 5b, 5c, and 5d.
16b, 16c.
１６ｄが備えられた原料ガス供給管１７ａ、 １７ｂ、
１７ｃ、 １７ｄが配置されているが、該各偶給管１
７ａ＝１７ｄには制御部１８からの信号で開閉できる電
磁バルブ１９ａｌ １９ｂ＋ １９ｃ、 １９ｄがそれ
ぞれ装着されテイル。Raw material gas supply pipes 17a, 17b, equipped with 16d.
17c and 17d are arranged, and each pair of supply pipes 1
Electromagnetic valves 19al, 19b+ 19c, and 19d, which can be opened and closed by signals from the control section 18, are attached to the tails 7a and 17d, respectively.
従って該制御部１８を動作させることで、例えば第１の
ノズル１６ａに原料ガスを所定時間供給して第１のウェ
ーハ５ａに所要層を形成させた後、該第１のノズル１６
ａへのガス供給を止めて第２のノズル１６ｂに該ガスを
供給して第２のウェーハ５ｂに所要層を形成し、以下同
様にノズルに対する原料ガスの供給を順次切り換えて全
ウェーハに所定の所要層を形成させることができる。Therefore, by operating the control unit 18, for example, after supplying the raw material gas to the first nozzle 16a for a predetermined period of time to form a required layer on the first wafer 5a, the first nozzle 16
Stop the gas supply to a, and supply the gas to the second nozzle 16b to form the required layer on the second wafer 5b.Similarly, the supply of raw material gas to the nozzles is sequentially switched to apply a predetermined layer to all wafers. The required layers can be formed.
しかしこの場合には、例えば第１のノズル１６ａに原料
ガスを供給する際に隣接する第２のノズル１６ｂや他の
ノズル１６ｃ、 １６ｄにガス供給が全く行われないと
、第１のノズル１６ａから射出する原料ガスが隣接する
第２のノズル１６ｂの領域や他の領域に回り込むことが
多く結果的に対応するウェーハへの原料ガス供給量が減
少して所定厚さの所要層を形成することができない。However, in this case, for example, when supplying raw material gas to the first nozzle 16a, if no gas is supplied to the adjacent second nozzle 16b or other nozzles 16c, 16d, the gas will not be supplied from the first nozzle 16a. The injected raw material gas often goes around to the adjacent second nozzle 16b region or other regions, resulting in a decrease in the amount of raw material gas supplied to the corresponding wafer, making it difficult to form a required layer of a predetermined thickness. Can not.
そこで上記各ノズル１６ａ ＝１６ｄの先端部近傍にキ
ャリアガス供給管２０を接続して原料ガスを含まぶいキ
ャリアガスのみを常時供給することで上述した原料ガス
の他の領域への回り込みを抑制するようにしている。Therefore, by connecting a carrier gas supply pipe 20 near the tip of each nozzle 16a to 16d and constantly supplying only the carrier gas containing the raw material gas, the above-mentioned leakage of the raw material gas to other areas is suppressed. That's what I do.
なお図の７は第４図で説明したガス排気管である。Note that 7 in the figure is the gas exhaust pipe explained in FIG. 4.
かかる気相成長装置では、第４図で説明したように１０
Ｔｏｒｒ程度の減圧状態にある該チャンバｌ内のウェー
ハ５を８００〜１０００℃に上げると共に２回／分程度
の回転速度でＲ方向に回転させながら、例えば各ノズル
１６ａ〜１６ｄから常時一定量の水素ガスをキャリアガ
スとして噴出させた状態で第２図で説明した条件で上記
制御部１８を動作させて各ノズル１６ａ〜１６ｄから原
料ガスを順次噴出させると、ウェーハ間で厚さのばらつ
きのない所要層を各ウェーハに形成することができる。In such a vapor phase growth apparatus, as explained in FIG.
The wafer 5 in the chamber 1, which is under a reduced pressure of about Torr, is raised to 800 to 1000°C and rotated in the R direction at a rotational speed of about 2 times per minute, while a constant amount of hydrogen is constantly supplied from, for example, each nozzle 16a to 16d. When the control unit 18 is operated under the conditions explained in FIG. 2 while the gas is being ejected as a carrier gas, and the raw material gas is sequentially ejected from each nozzle 16a to 16d, the required thickness is uniform between wafers. Layers can be formed on each wafer.
また各ウェーハに充分な量の原料ガスを供給するには、
原料ガス導入管１５に供給する原料ガスをウェーハ１個
に対する原料ガス増加分を増やすだけでよいため第４図
で説明した如く大幅に供給量を増やす必要がなく、結果
的に効率的で生産性のよい気相成長装置を構成すること
ができる。In addition, in order to supply a sufficient amount of raw material gas to each wafer,
Since it is only necessary to increase the raw material gas supplied to the raw material gas inlet pipe 15 by the amount per wafer, there is no need to significantly increase the supply amount as explained in FIG. 4, resulting in efficiency and productivity. It is possible to construct a vapor phase growth apparatus with good performance.
実験結果によれば、各ノズル１６ａ−１６ｄから常時噴
出させる水素ガスの量が５１７分になるようにキャリア
ガス供給管２０に水素ガスを供給すると共に、制御部１
８で制御されて各ノズル１６ａ〜１６ｄから順次噴出す
る原料ガスを例えば流量５１／分の水素（Ｈｚ）に１０
０ｃｃ／分程度のモノシラン（ＳｉＨ４）を混入したも
のとし、また各ノズルでの該原料ガスの供給時間を１秒
毎に順次切り換える作業の反復で、各ウェーハ間でばら
つきのない厚さのエピタキシャル層（所要層）が形成で
きることを確認している。According to the experimental results, hydrogen gas is supplied to the carrier gas supply pipe 20 so that the amount of hydrogen gas constantly ejected from each nozzle 16a to 16d is 517 minutes, and the controller 1
For example, the raw material gas sequentially ejected from each nozzle 16a to 16d under the control of
By mixing monosilane (SiH4) at a rate of about 0 cc/min and repeating the process of sequentially switching the supply time of the raw material gas from each nozzle every 1 second, an epitaxial layer with a uniform thickness can be obtained between each wafer. It has been confirmed that the (required layer) can be formed.
上述の如く本発明により、複数の半導体ウェーハに均一
厚さのエピタキシャル層を形成することで生産性の向上
を図った気相成長装置を提供することができる。As described above, according to the present invention, it is possible to provide a vapor phase growth apparatus that improves productivity by forming epitaxial layers of uniform thickness on a plurality of semiconductor wafers.
第１図は本発明の構成概念図、
第２図はウェーハ間の所要層厚さのばらつきを最小限に
抑える方法を説明する図、
第３図は実施例を示す構成図、
第４図は従来の気相成長装置の構成例を示す概念図、
である。図において、
ｌはチャンバ、 ２はサセプタ、３はスペー
サ、 ４は回転軸、５ａ＋５ｂ、…は半導体
ウェーハ、
７はガス排気管、 ８はコイル、１０、１５は
原料ガス導入管、
１０ａ、１０ｂ、…、 １７ａ、１７ｂ、…は原料ガス
供給管、１１ａ、１ｌｂｌ・＋ １６ａｌ１６ｂ、−・
・はノズル、１２、１８は制御部、
１３ａ、 １３ｂ、 …はパルプ、
１９ａ、 １９ｂ、…は電磁バルブ、
２０はキャリアガス供給管、
をそれぞれ表わす。
本発明の構成概念図
第 １ 図
（Ｑ）
（ｂ）
士ｄ
ウエーノ＼間のＰ′！ｒ要層厚さのＬｒらつきを最小限
に掬える方５云と説明する図
蔦
図
実施例を示Ｔ＃に歳図
第
圓
（２）Fig. 1 is a conceptual diagram of the structure of the present invention, Fig. 2 is a diagram explaining a method for minimizing variation in required layer thickness between wafers, Fig. 3 is a block diagram showing an embodiment, and Fig. 4 is 1 is a conceptual diagram showing a configuration example of a conventional vapor phase growth apparatus. In the figure, l is a chamber, 2 is a susceptor, 3 is a spacer, 4 is a rotating shaft, 5a + 5b, ... is a semiconductor wafer, 7 is a gas exhaust pipe, 8 is a coil, 10, 15 are source gas introduction pipes, 10a, 10b, ..., 17a, 17b, ... are raw material gas supply pipes, 11a, 1lbl.+ 16al16b, -.
12, 18 are control units, 13a, 13b, . . . are pulp, 19a, 19b, . . . are electromagnetic valves, and 20 is a carrier gas supply pipe, respectively. Conceptual diagram of the structure of the present invention Figure 1 (Q) (b) P'! An example of a diagram explaining how to minimize Lr fluctuations in the basic layer thickness is shown in T#.
Claims (1)
回転できるようにチャンバ内に装着した該サセプタ（２
）上の加熱された半導体ウェーハ（５ａ、５ｂ、…）に
、各サセプタ（２）の直径方向片側端部近傍に設けたノ
ズル（１１ａ、１１ｂ、…）から原料ガスを吹き付けて
各ウェーハ面にエピタキシャル層を成長させる気相成長
装置であって、 原料ガス導入管（１０）から個々に分岐して上記ノズル
（１１ａ、１１ｂ、…）に到る各原料ガス供給管（１０
ａ、１０ｂ、…）が、少なくとも該各ノズル（１１ａ、
１１ｂ、…）間を順次切り換えて開閉できる開閉時間可
変のバルブ（１３ａ、１３ｂ、…）を備えていることを
特徴とした気相成長装置。[Claims] A plurality of susceptors (2) arranged in parallel are mounted in a chamber so as to be rotatable about an axis perpendicular to the plane.
) on the heated semiconductor wafers (5a, 5b,...) from nozzles (11a, 11b,...) provided near one end in the diametrical direction of each susceptor (2) to spray raw material gas onto the surface of each wafer. This is a vapor phase growth apparatus for growing an epitaxial layer, and the source gas supply tubes (10) are individually branched from the source gas introduction tube (10) and reach the nozzles (11a, 11b,...).
a, 10b, ...) at least each nozzle (11a,
A vapor phase growth apparatus characterized by comprising valves (13a, 13b,...) with variable opening/closing times that can be sequentially opened and closed between the valves (13a, 13b,...).
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28130489A JPH03142823A (en) | 1989-10-27 | 1989-10-27 | Vapor growth device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28130489A JPH03142823A (en) | 1989-10-27 | 1989-10-27 | Vapor growth device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03142823A true JPH03142823A (en) | 1991-06-18 |
Family
ID=17637213
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28130489A Pending JPH03142823A (en) | 1989-10-27 | 1989-10-27 | Vapor growth device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03142823A (en) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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-
1989
- 1989-10-27 JP JP28130489A patent/JPH03142823A/en active Pending
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