JPH116068A - 減圧気相成長装置 - Google Patents
減圧気相成長装置Info
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- JPH116068A JPH116068A JP16009197A JP16009197A JPH116068A JP H116068 A JPH116068 A JP H116068A JP 16009197 A JP16009197 A JP 16009197A JP 16009197 A JP16009197 A JP 16009197A JP H116068 A JPH116068 A JP H116068A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】減圧気相成長装置において、反応炉内の各位置
におけるウエハの膜厚や膜質のばらつきを低減し、品質
の向上を図る。 【解決手段】二重の反応炉内管を有し、この二重の反応
炉内管の外側内管の内径を絞り、ガス導入部から排気部
までの内管内径を一定に保つことにより、反応圧力を一
定に保つ。その内管の間に原料ガスを補充して導入する
ことにより、原料ガス導入側の濃度を上げずに、排気側
の反応ガス濃度の低下を抑えることができる。これによ
り、反応炉内の各位置における成膜速度を一定に保つこ
とが可能となり、膜厚や膜質の均一性が向上する。
におけるウエハの膜厚や膜質のばらつきを低減し、品質
の向上を図る。 【解決手段】二重の反応炉内管を有し、この二重の反応
炉内管の外側内管の内径を絞り、ガス導入部から排気部
までの内管内径を一定に保つことにより、反応圧力を一
定に保つ。その内管の間に原料ガスを補充して導入する
ことにより、原料ガス導入側の濃度を上げずに、排気側
の反応ガス濃度の低下を抑えることができる。これによ
り、反応炉内の各位置における成膜速度を一定に保つこ
とが可能となり、膜厚や膜質の均一性が向上する。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体製造措置に
関わり、特に、半導体基板(ウエハ)に原料ガスに応じ
た膜を気相成長させる減圧気相成長装置に関する。
関わり、特に、半導体基板(ウエハ)に原料ガスに応じ
た膜を気相成長させる減圧気相成長装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来より、半導体の製造においては、電
極形成やマスクを用いた膜形成等、多くの成膜工程があ
り、減圧気相成長装置が用いられている。図2は、従来
の縦型減圧気相成長装置の断面図である。
極形成やマスクを用いた膜形成等、多くの成膜工程があ
り、減圧気相成長装置が用いられている。図2は、従来
の縦型減圧気相成長装置の断面図である。
【0003】図2の縦型減圧気相成長装置は、例えば、
特開平5−136059号公報に示されるように、炉芯
管1と、炉芯管1内を所望の温度に保つためのヒータ2
と、ウエハ3を搭載するボート4と、炉芯管1内を減圧
状態にし、反応ガスの排気を行うポンプ5と、炉芯管1
の密閉を行うハッチ6と、炉芯管1の内部に原料ガスを
導入するガス導入管7と、導入した原料ガスを二分して
一部を排気側に近い反応部へ流すようにした二重管構造
の外側内管9及び内側内管10を有している。外側内管
9は、内側内管10よりも長く形成されている。
特開平5−136059号公報に示されるように、炉芯
管1と、炉芯管1内を所望の温度に保つためのヒータ2
と、ウエハ3を搭載するボート4と、炉芯管1内を減圧
状態にし、反応ガスの排気を行うポンプ5と、炉芯管1
の密閉を行うハッチ6と、炉芯管1の内部に原料ガスを
導入するガス導入管7と、導入した原料ガスを二分して
一部を排気側に近い反応部へ流すようにした二重管構造
の外側内管9及び内側内管10を有している。外側内管
9は、内側内管10よりも長く形成されている。
【0004】従来の、縦型減圧気相成長装置におけるウ
エハ上への所望の成膜は、以下のように行う。まず、ヒ
ータ2により所望の温度に保たれた炉芯管1内に、ウエ
ハ3を搭載したボート4を挿入し、ハッチ6により炉芯
管1を密閉し、ポンプ5により炉芯管1内を所望の圧力
に減圧し、その後、原料ガスを導入管7より供給し、ガ
ス濃度が低下する排気側に位置するウエハ3上には、外
側内管9と内側内管10との間隙を通った比較的高濃度
の原料ガスを導入して成膜を行う。未反応の原料ガス
は、ポンプ5により排気され、炉芯管1外へ排出される
ようになっている。
エハ上への所望の成膜は、以下のように行う。まず、ヒ
ータ2により所望の温度に保たれた炉芯管1内に、ウエ
ハ3を搭載したボート4を挿入し、ハッチ6により炉芯
管1を密閉し、ポンプ5により炉芯管1内を所望の圧力
に減圧し、その後、原料ガスを導入管7より供給し、ガ
ス濃度が低下する排気側に位置するウエハ3上には、外
側内管9と内側内管10との間隙を通った比較的高濃度
の原料ガスを導入して成膜を行う。未反応の原料ガス
は、ポンプ5により排気され、炉芯管1外へ排出される
ようになっている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】従来の縦型減圧気相成
長装置では、原料ガスを炉芯管1の下端のみから導入す
るため、炉芯管1内のガスの流れは、ガス導入部から排
気側に向けて常に一方向となっている。導入された原料
ガスは、ウエハ3及び内側内管10の内壁に成膜し、排
気側へガスが移動するに従い、そのガス濃度が低下す
る。そのために、ガス導入部に比べガス排気側に近い部
分でのウエハ上の成膜速度が低下し、同一バッチ内で、
膜厚差や不純物の濃度差が生じるという問題点があっ
た。
長装置では、原料ガスを炉芯管1の下端のみから導入す
るため、炉芯管1内のガスの流れは、ガス導入部から排
気側に向けて常に一方向となっている。導入された原料
ガスは、ウエハ3及び内側内管10の内壁に成膜し、排
気側へガスが移動するに従い、そのガス濃度が低下す
る。そのために、ガス導入部に比べガス排気側に近い部
分でのウエハ上の成膜速度が低下し、同一バッチ内で、
膜厚差や不純物の濃度差が生じるという問題点があっ
た。
【0006】そのような弊害を回避するために、ヒータ
2を複数のゾーンに分割し、ガス濃度が低い排気側の温
度を上げることによって反応を促進させ、あるいは、ガ
ス濃度が高いガス導入側の温度を下げることによって反
応を押さえ、同一バッチ内の膜厚均一性、及び不純物濃
度均一性を一定に保つ方法がある。
2を複数のゾーンに分割し、ガス濃度が低い排気側の温
度を上げることによって反応を促進させ、あるいは、ガ
ス濃度が高いガス導入側の温度を下げることによって反
応を押さえ、同一バッチ内の膜厚均一性、及び不純物濃
度均一性を一定に保つ方法がある。
【0007】また、図2に示したように、ガス導入部近
傍に置かれたウエハ3にのみ成膜しないように、二重管
で区切られた外側内管9と内側内管10との間に原料ガ
スを流すことにより、排気側の原料ガス濃度を高めて反
応を促進させ、同一バッチ内の膜厚均一性を向上させる
方法がある。
傍に置かれたウエハ3にのみ成膜しないように、二重管
で区切られた外側内管9と内側内管10との間に原料ガ
スを流すことにより、排気側の原料ガス濃度を高めて反
応を促進させ、同一バッチ内の膜厚均一性を向上させる
方法がある。
【0008】しかし、この図2の装置では、内側内管1
0がとぎれる部分から、内管は二重管ではなくなり外側
内管9のみとなるため、内管径が急激に拡大し、炉芯管
1の内圧が下がるという傾向がある。このため、内側内
管10がとぎれる部分での原料ガスの分圧が下がり、膜
厚あるいは不純物濃度が低下するという問題があった。
0がとぎれる部分から、内管は二重管ではなくなり外側
内管9のみとなるため、内管径が急激に拡大し、炉芯管
1の内圧が下がるという傾向がある。このため、内側内
管10がとぎれる部分での原料ガスの分圧が下がり、膜
厚あるいは不純物濃度が低下するという問題があった。
【0009】本発明は、同一バッチ内のウエハ上に成膜
される膜厚や不純物濃度、または膜質構造を均一にし、
製品での製造ばらつきを低減することを目的とする。
される膜厚や不純物濃度、または膜質構造を均一にし、
製品での製造ばらつきを低減することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明は、ウエハを搭載
したボートを炉芯管内に装填し、ボートと炉芯管との間
にボートを囲む二重管構造の内管を設置し、炉芯管内を
減圧するとともに、反応ガスを二重管内に導入してウエ
ハに膜成長を行う減圧気相成長装置において、前記二重
管の外側内管を延長し、延長部をテーパ状に絞り込んで
その先を細くし、内管は一端側が二重管構造であり、他
端側が単管構造であることを特徴とする減圧気相成長装
置である。
したボートを炉芯管内に装填し、ボートと炉芯管との間
にボートを囲む二重管構造の内管を設置し、炉芯管内を
減圧するとともに、反応ガスを二重管内に導入してウエ
ハに膜成長を行う減圧気相成長装置において、前記二重
管の外側内管を延長し、延長部をテーパ状に絞り込んで
その先を細くし、内管は一端側が二重管構造であり、他
端側が単管構造であることを特徴とする減圧気相成長装
置である。
【0011】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態を図面
を用いて説明する。図1は本発明の実施の形態を示す縦
型減圧気相成長装置の断面図であり、成長する膜をin
−situPドープSiを例にとって説明する。
を用いて説明する。図1は本発明の実施の形態を示す縦
型減圧気相成長装置の断面図であり、成長する膜をin
−situPドープSiを例にとって説明する。
【0012】反応管となる炉芯管1と、炉芯管1内を所
望の温度(例えば500〜550℃)に保つためのヒー
タ2と、ウエハ3を搭載するボート4と、炉芯管1内を
減圧状態、例えば0.5〜5Torrまでにガスの排気
を行うポンプ5と、炉芯管1の密閉を行うハッチ6と、
炉芯管1の内部に原料ガス、例えばSiH4とPH3を
導入するガス導入管7と、排気側で反応により低下した
原料ガス、例えばPH3を補うための補充ガス導入管8
と、これら原料ガスを、反応を押さえながら排気側反応
部へ導入する外側内管9a及び内側内管10からなる二
重管構造を有している。
望の温度(例えば500〜550℃)に保つためのヒー
タ2と、ウエハ3を搭載するボート4と、炉芯管1内を
減圧状態、例えば0.5〜5Torrまでにガスの排気
を行うポンプ5と、炉芯管1の密閉を行うハッチ6と、
炉芯管1の内部に原料ガス、例えばSiH4とPH3を
導入するガス導入管7と、排気側で反応により低下した
原料ガス、例えばPH3を補うための補充ガス導入管8
と、これら原料ガスを、反応を押さえながら排気側反応
部へ導入する外側内管9a及び内側内管10からなる二
重管構造を有している。
【0013】この外側内管9aは、上部を内側内管10
よりも延長し、延長部は内側内管10と同一の内径とな
るように、上部の管径をテーパ状に絞って細くし、単管
構造としてある。細くした部分の内径は、内側内管10
の内径と等しくする。また、外側内管9aと内側内管1
0との隙間は、外側内管9aと内側内管10との間に逆
拡散が起きない程度であればよく、例えば、300mm
の内側内管内径に対し、50mm程度でよい。また、内
側内管10の長さは、ボート4の中程までとし、外側内
管9aの長さは、ボート4の頂部よりやや長くする。
よりも延長し、延長部は内側内管10と同一の内径とな
るように、上部の管径をテーパ状に絞って細くし、単管
構造としてある。細くした部分の内径は、内側内管10
の内径と等しくする。また、外側内管9aと内側内管1
0との隙間は、外側内管9aと内側内管10との間に逆
拡散が起きない程度であればよく、例えば、300mm
の内側内管内径に対し、50mm程度でよい。また、内
側内管10の長さは、ボート4の中程までとし、外側内
管9aの長さは、ボート4の頂部よりやや長くする。
【0014】次に、本発明の動作について、図1を用い
て説明する。本発明の縦型減圧気相成長装置では、原料
ガス、例えばSiH4とPH3を炉芯管1の下端から導
入し、排気側へと流す構造であり、炉芯管1内のガスの
流れは、ガス導入側から排気側へ向けて常に一方向とな
っている。導入された原料ガスであるSiH4およびP
H3は、ウエハ3及び内側内管10の内壁に成膜し、排
気側へガスが移動するに従いガス濃度が低下する。in
−situPドープSiの場合、P濃度の炉内均一性が
10〜20%まで低下する。
て説明する。本発明の縦型減圧気相成長装置では、原料
ガス、例えばSiH4とPH3を炉芯管1の下端から導
入し、排気側へと流す構造であり、炉芯管1内のガスの
流れは、ガス導入側から排気側へ向けて常に一方向とな
っている。導入された原料ガスであるSiH4およびP
H3は、ウエハ3及び内側内管10の内壁に成膜し、排
気側へガスが移動するに従いガス濃度が低下する。in
−situPドープSiの場合、P濃度の炉内均一性が
10〜20%まで低下する。
【0015】そこで、本発明は、原料ガスの導入部近傍
にあるウエハ3の成膜を押さえるために、内管を二重管
にし、区切られた外側内管9aと内側内管10との間に
原料ガス、例えばPH3を流すことにより、原料ガス濃
度の低下を補う。そのために、本発明では、内側内管1
0がとぎれる部分から、外側内管9aの管径をテーパ状
に絞ることにより、この絞り部から原料ガスを合流さ
せ、炉芯管1内の排気コンダクタンスを一定に保ち、反
応炉内の反応ガスの流量及び圧力を一定に保つことが可
能となる。
にあるウエハ3の成膜を押さえるために、内管を二重管
にし、区切られた外側内管9aと内側内管10との間に
原料ガス、例えばPH3を流すことにより、原料ガス濃
度の低下を補う。そのために、本発明では、内側内管1
0がとぎれる部分から、外側内管9aの管径をテーパ状
に絞ることにより、この絞り部から原料ガスを合流さ
せ、炉芯管1内の排気コンダクタンスを一定に保ち、反
応炉内の反応ガスの流量及び圧力を一定に保つことが可
能となる。
【0016】この結果、本発明の実施の形態において
は、炉芯管内各位置におけるウエハの膜厚及び不純物濃
度を含めた膜質の均一性が5%まで向上した。以上、本
発明を縦型減圧気相成長装置について述べてきたが、横
型減圧気相成長装置にも適用できることはもちろんであ
る。
は、炉芯管内各位置におけるウエハの膜厚及び不純物濃
度を含めた膜質の均一性が5%まで向上した。以上、本
発明を縦型減圧気相成長装置について述べてきたが、横
型減圧気相成長装置にも適用できることはもちろんであ
る。
【0017】
【発明の効果】本発明の第1の効果は、原料ガス導入側
と排気側との、ウエハの成長膜厚及び不純物濃度などの
膜質を均一にし、製造ばらつきを低減することができる
ことである。その理由は、原料ガス導入側と排気側と
の、反応ガス濃度と反応圧力のばらつきを低減し、反応
速度を均一にすることを可能にしたからである。
と排気側との、ウエハの成長膜厚及び不純物濃度などの
膜質を均一にし、製造ばらつきを低減することができる
ことである。その理由は、原料ガス導入側と排気側と
の、反応ガス濃度と反応圧力のばらつきを低減し、反応
速度を均一にすることを可能にしたからである。
【0018】第2の効果は、製品の信頼性のばらつきを
低減することができることである。その理由は、第1の
効果で説明したように、膜厚、膜質を均一にすることを
可能にしたからである。
低減することができることである。その理由は、第1の
効果で説明したように、膜厚、膜質を均一にすることを
可能にしたからである。
【図1】本発明の実施の形態を示す縦型減圧気相成長装
置の断面図である。
置の断面図である。
【図2】従来の縦型減圧気相成長装置の断面図である。
1 炉芯管 2 ヒータ 3 ウエハ 4 ボート 5 ポンプ 6 ハッチ 7 ガス導入管 8 補充ガス導入管 9、9a 外側内管 10 内側内管
Claims (5)
- 【請求項1】 ウエハを搭載したボートを炉芯管内に装
填し、ボートと炉芯管との間にボートを囲む二重管構造
の内管を設置し、炉芯管内を減圧するとともに、反応ガ
スを二重管内に導入してウエハに膜成長を行う減圧気相
成長装置において、前記二重管の外側内管を延長し、延
長部をテーパ状に絞り込んでその先を細くし、内管は一
端側が二重管構造であり、他端側が単管構造であること
を特徴とする減圧気相成長装置。 - 【請求項2】 前記二重管の外側内管を細くした部分の
内径を、内側内管の内径と等しくし、前記ウエハと内管
内径との間隔を一定としたことを特徴とする請求項1記
載の減圧気相成長装置。 - 【請求項3】 前記二重管の内側内管内には主たる反応
ガスを導入し、内側内管と外側内管との間隙には、反応
で消費されたガスを補うための補充反応ガスを導入する
ことを特徴とする請求項1記載の減圧気相成長装置。 - 【請求項4】 前記主たる反応ガスと補充反応ガスと
を、前記テーパ部で合流させることを特徴とする請求項
1記載の減圧気相成長装置。 - 【請求項5】 前記テーパ部は前記ボート長のほぼ中央
部に対向する位置に形成したことを特徴とする請求項1
記載の減圧気相成長装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP09160091A JP3076268B2 (ja) | 1997-06-17 | 1997-06-17 | 減圧気相成長装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP09160091A JP3076268B2 (ja) | 1997-06-17 | 1997-06-17 | 減圧気相成長装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH116068A true JPH116068A (ja) | 1999-01-12 |
JP3076268B2 JP3076268B2 (ja) | 2000-08-14 |
Family
ID=15707672
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP09160091A Expired - Lifetime JP3076268B2 (ja) | 1997-06-17 | 1997-06-17 | 減圧気相成長装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3076268B2 (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6881295B2 (en) * | 2000-03-28 | 2005-04-19 | Nec Electronics Corporation | Air-tight vessel equipped with gas feeder uniformly supplying gaseous component around plural wafers |
US10593572B2 (en) | 2018-03-15 | 2020-03-17 | Kokusai Electric Corporation | Substrate processing apparatus and method of manufacturing semiconductor device |
US10714362B2 (en) | 2018-03-15 | 2020-07-14 | Kokusai Electric Corporation | Substrate processing apparatus and method of manufacturing semiconductor device |
-
1997
- 1997-06-17 JP JP09160091A patent/JP3076268B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6881295B2 (en) * | 2000-03-28 | 2005-04-19 | Nec Electronics Corporation | Air-tight vessel equipped with gas feeder uniformly supplying gaseous component around plural wafers |
US10593572B2 (en) | 2018-03-15 | 2020-03-17 | Kokusai Electric Corporation | Substrate processing apparatus and method of manufacturing semiconductor device |
US10714362B2 (en) | 2018-03-15 | 2020-07-14 | Kokusai Electric Corporation | Substrate processing apparatus and method of manufacturing semiconductor device |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP3076268B2 (ja) | 2000-08-14 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20000530 |