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Dokumentenidentifikation DE69229870T2 04.05.2000
EP-Veröffentlichungsnummer 0605725
Titel VORRICHTUNG ZUM EINFÜHREN VON GAS, SOWIE GERÄT UND VERFAHREN ZUM EPITAXIALEN WACHSTUM.
Anmelder Komatsu Electronic Metals Co., Ltd., Hiratsuka, Kanagawa, JP;
Kabushiki Kaisha Komatsu Seisakusho, Tokio/Tokyo, JP
Erfinder MARUYA, Shinji Komatsu Electronic Metals Co. Ltd., Kanagawa 254, JP;
KATO, Hiroki Komatsu Electronic Metals Co., Ltd., Hiratsuka-shi Kanagawa 254, JP;
HINO, Kazuhiko Kabushiki Kaisha Komatsu, Hiratsuka-shi Kanagawa 254, JP;
KOBAYASHI, Masakazu Kabushiki Kaisha Komatsu, Hiratsuka-shi Kanagawa 254, JP;
OCHI, Nozomu Kabushiki Kaisha Komatsu Seisakusho, Hiratsuka-shi Kanagawa 254, JP;
HISANAGA, Naoto Kabushiki Kaisha Komatsu, Hiratsuka-shi Kanagawa 254, JP
Vertreter Blumbach, Kramer & Partner GbR, 81245 München
DE-Aktenzeichen 69229870
Vertragsstaaten DE
Sprache des Dokument En
EP-Anmeldetag 28.09.1992
EP-Aktenzeichen 929203628
WO-Anmeldetag 28.09.1992
PCT-Aktenzeichen JP9201235
WO-Veröffentlichungsnummer 9306619
WO-Veröffentlichungsdatum 01.04.1993
EP-Offenlegungsdatum 13.07.1994
EP date of grant 25.08.1999
Veröffentlichungstag im Patentblatt 04.05.2000
IPC-Hauptklasse C30B 25/14
IPC-Nebenklasse C23C 16/44   

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung mit zum Einbringen eines Gases und eine Vorrichtung und ein Verfahren für epitaktisches Wachstum, und genauer gesagt auf die Ausbildung einer einkristallinen Dünnschicht, die überragend in der Kristallinität ist.

Die US-A 4 499 853 offenbart eine Vorrichtung zum chemischen Dampfphasenabscheiden von Siliziummaterial auf Oberflächen einer Mehrzahl von Substraten, die in einem Stapel angeordnet sind, der sich fortlaufend dreht. Die Vorrichtung weist einen Gasverteiler auf, der aus einem Paar koaxialer Röhren gebildet ist und ein Paar von Gasströmen aus einem Paar von parallelen Schlitzen liefert, die sich in der Längsrichtung der Röhre erstrecken und die Substrate anblicken. Gas wird durch das innere Rohr geliefert und wird durch Durchgangslöcher, die Gas von der inneren Röhre zu der äußeren Röhre leiten, und in die Abscheidekammer durchgegeben.

Vorrichtungen zum epitaktischen Wachstum, die herkömmlicherweise benutzt worden sind, enthalten die folgenden Typen: einen senkrechten Ofentyp, in dem, wie in Fig. 20 gezeigt ist, ein Empfangsteil 102, auf dem Wafer 101 plaziert sind, mittels einer Hochfrequenzspule 106 erhitzt wird und ein reaktives Gas eingebracht wird, während die Wafer dadurch indirekt geheizt werden, um so epitaktisch aufgewachsene Filme auf Waferoberflächen auszubilden; einen zylindrischen Ofentyp, in dem, wie in Fig. 21 gezeigt ist, Wafer 111 auf einem zylindrischen Empfangsteil 112 zum Plazieren der Wafer 111 auf diesem plaziert sind und ein Heizen durch Infrarotlampen 116, die auf der Außenseite einer Kammer 113 angeordnet sind, bewirkt wird; und ein Ofen vom Plattentyp, in dem, wie in Fig. 22 gezeigt ist, ein Wafer auf einen tafelförmigen Empfangsteil 122, das in einer Kammer 123 angeordnet ist, die aus einem Quarzrohr mit quadratischer Gestalt besteht, plaziert ist und ein Heizen unter Verwendung von Infrarotlampen 126, die auf der Außenseite der Kammer 123 vorgesehen sind, bewirkt wird.

Bei diesen Typen gibt es, in dem Fall des senkrechten Ofentyps, da die Wafer indirekt geheizt werden, ein Problem dahingehend, daß der Temperaturunterschied zwischen den vorderen und hinteren Seiten der Wafer groß wird und daß eine Verschiebung (Kristallverschiebung) daher dazu neigt, aufzutreten. Zusätzlich kann in jedem dieser Typen eine Mehrzahl von Wafern gleichzeitig bearbeitet werden. Da jedoch die Wafertemperatur nicht gleichförmig ge macht werden kann, gibt es Probleme dahingehend, daß die Schichtdecke ungleichförmig wird und daß Variationen des spezifischen Widerstandes auftreten können.

Im Fall des zylindrischen Ofentyps kann eine Mehrzahl von Wafern auf einmal bearbeitet werden, und die Wafer werden durch die Strahlungswärme von den Infrarotlampen 116 direkt beheizt und sie werden durch Wärmeleitung von dem Empfangsteil 112 beheizt. Darum wird die Temperaturdifferenz zwischen den vorderen und hinteren Seiten der Wafer klein, mit dem Ergebnis, daß das Auftreten der Verschiebung unterdrückt werden kann.

Es ist bekannt, daß die epitaktisch aufgewachsenen Schichten am besten bei einer niedrigen Temperatur ausgebildet werden können, falls Silan SiH&sub4; als ein reaktives Gas bei einem solchen Wachstum von Silizium in der Gasphase verwendet wird, in welchem Fall eine automatische Dotierung und Musterverschiebung gesteuert werden kann.

Falls jedoch das epitaktische Wachstum unter Verwendung von Silan SiH&sub4; ausgeführt wird, beginnt dieses Silangas sich bei 300ºC, oder um diesen Wert herum, thermisch zu zersetzen. Als Folge wird das Silizium, das in der Gasphase zersetzt wurde, auf einer Innenwand der Quarzkammer 113 abgeschieden, wird in amorphes Silizium umgewandelt und absorbiert Strahlungswärme, wodurch das Strahlungsheizen schwierig gemacht wird. Aus diesem Grund können nur drei Arten von Quellgasen, SiH&sub2;Cl&sub2;, SiHCl&sub3; und SiCl&sub4;, die in der thermischen Zersetzung niedrig sind, verwendet werden.

In Verbindung mit der Tendenz in den vergangenen Jahren in Richtung einer Herstellung von Siliziumwafern großen Durchmessers ist die Ungleichförmigkeit der Schichtdicke bei den Wafern bemerkbar geworden, und der Plattentyp-Ofen zum Bearbeiten von einem Wafer auf einmal hat erneut Aufmerksamkeit erregt.

Der Plattentyp-Ofen ist derart angeordnet, daß, wie in Fig. 22 gezeigt ist, ein Wafer 121 auf einem tafelförmigen Empfangsteil 122, das in einer Kammer 123 angeordnet ist, die aus einem Quarzrohr mit quadratischer Gestalt besteht, plaziert wird und ein Heizen unter Verwendung einer Infrarotlampe 126, die auf der Außenseite 123 vorgesehen ist, bewirkt wird. Da der Abstand von der Heizquelle fixiert werden kann und die Wafertemperatur auf einem fi xierten Niveau gehalten werden kann, gibt es ein Problem dahingehend, daß der Durchsatz (die Anzahl der pro Zeiteinheit arbeitenden Wafer) schlecht ist. Nichtsdestotrotz ist es möglich, Schichten auszubilden, die gleichförmig sind und kleine Variationen des spezifischen Widerstands aufweisen.

Da jedoch Strahlungswärme auch in diesem Fall benutzt wird, wird Silizium, das in der Gasphase zersetzt worden ist, auf einer Innenwand der Kammer 123 abgeschieden und absorbiert Strahlungswärme, wodurch das Strahlungsheizen schwierig gemacht wird. Aus diesem Grund können nur drei Arten von Quellgasen, SiH&sub2;Cl&sub2;, SiHCl&sub3; und SiCl&sub4;, die in der thermischen Zersetzung niedrig sind, verwendet werden.

Daher könnten sowohl in dem herkömmlichen zylindrischen Ofen als auch dem Plattentyp- Ofen die epitaktisch gewachsenen Schichten am besten ausgebildet werden, falls SiH&sub4; als ein Quellgas verwendet würde, und daher hat es das Problem gegeben, daß SiH&sub4; nicht verwendet werden kann.

Daher wird in den herkömmlichen Vorrichtungen für epitaktisches Wachstum in den beiden Fällen des herkömmlichen zylindrischen Ofentyps und des Plattentyp-Ofens Silizium, das in der Gasphase zersetzt worden ist, auf der Innenwand der Kammer abgeschieden und absorbiert Strahlungswärme, was ein Strahlungsheizen schwierig macht. Als ein Ergebnis hat es einen Nachteil dahingehend gegeben, daß, da SiH&sub4;, das in der thermischen Zersetzung hoch ist, nicht als das Quellgas verwendet werden kann, es unmöglich ist, epitaktisch gewachsene Schichten, die in der Kristallinität überragen, bei einer niedrigen Temperatur auszubilden.

Des weiteren ist es bei den Gasphasenwachstumsvorrichtungen wie den Vorrichtungen für epitaktisches Wachstum, da die Schichtausbildung auf der Basis der Materialtransportgeschwindigkeit bewirkt wird, notwendig, einen gleichförmigen und reproduzierbaren Gasstrom in einen Reaktionsbehälter einzubringen, um eine Schicht einer gleichförmigen und einer spezifischen Dicke auszubilden.

Es ist herkömmlicherweise bekannt, daß, wie in Fig. 23 gezeigt ist, die Verteilung einer Rate einer longitudinalen Strömung eines Fluides, das durch eine rechteckige Röhre mit einem hohen Seitenverhältnis fließt, in der Längsrichtung gleichförmig wird, wenn die Strömung ausreichend entwickelt ist (The Japan Society of Mechanical Engineers "JSME Data Book: Hydraulic Losses in Pipes and Ducts, " S. 39, 20. Januar 1979). Da jedoch ein langer Durchgang benötigt wird, damit sich die Strömung ausreichend entwickelt, wird die Vorrichtung groß und eine solche Anordnung ist unpraktisch.

Dementsprechend wird zur Überwindung dieses Problems, wie es in den Fig. 24(a) bis 24(b) gezeigt ist, eine Strömung eines Reaktionsgases, die in der Richtung der Breite eines Reaktionsofens 131 gleichförmig ist, von Gaseinlaßöffnungen 137 über eine Gaseinbringeinheit 138 ausgebildet (Japanische Patentanmeldungsoffenlegung JP-A-131494/1991). Fig. 24(a) ist eine Draufsicht; Fig. 24(b) ist eine Querschnittsansicht; Fig. 24(c) ist eine Querschnittsansicht, die entlang der Linie A-A in Fig. 24(a) genommen ist; und Fig. 24(d) ist eine Querschnittsansicht, die entlang der Linie B-B in Fig. 24(c) genommen ist. Bei dieser Vorrichtung ist ein kreisförmiges Empfangsteil 133 zum Plazieren einer Mehrzahl von Wafern 132 auf diesem in dem Reaktionsofen 131 angeordnet. Das Empfangsteil 133 ist drehbar durch eine sich drehende Welle 134, die mit einem Motor (nicht gezeigt) verbunden ist, so gehalten, daß das Empfangsteil 133 drehbar ist. Infrarotlampen 135 zum Heizen der Wafer 132 und des Empfangsteils 133 sind der Außenseite des Reaktionsofens 131 gegenüberliegend positioniert und eine Reflexionsplatte 136 ist auf der Rückseite der Infrarotlampen 135 vorgesehen. Eine Gaseinbringeinheit 138, in der fünf Gaseinlaßöffnungen 137 offen sind, ist an einem Ende des Reaktionsofens 131 vorgesehen und eine Auslaßöffnung 139 ist an dem anderen Ende des Reaktionsofens 131 vorgesehen. Gaszufuhrröhren (nicht gezeigt), die mit einer Gasquelle verbunden sind, sind mit den entsprechenden Gaseinlaßöffnungen 137 verbunden, und das Reaktionsgas, das von den Gaseinlaßöffnungen 137 eingebracht wird, läuft durch die Gaseinbringeinheit 138, die damit kommuniziert, und wird dem Reaktionsofen 131 zugeführt.

Ein Durchgang 144, der mit einer Gaseinbringeinheit-Auslaßöffnung 141 kommuniziert, ist in der Gaseinbringeinheit 138 aus den entsprechenden Gaseinheitsöffnungen 137 gebildet. Aufhängeplatten 145 sind an beiden Enden der Gaseinbringeinheit 138 vorgesehen, wobei ein Abstand zwischen den Aufhängungsplatten 145 im wesentlichen identisch zu der Breite des Reaktionsofens 131 ist. Ein runder Stab 146, dessen Längsachse in der Richtung der Breite des Reaktionsofens 131 angeordnet ist, ist von diesen Aufhängungsplatten 145 in dem Durch gang 144 der Gaseinbringeinheit 138 aufgehängt. Mittels dieser Anordnung wird das Reaktionsgas, das von den Gaseinlaßöffnungen 137 eingebracht wird, zur Kollision mit dem runden Stab 146 gebracht, um so seine Diffusion in der Richtung der Breite des Reaktionsofens 131 zu beschleunigen, und es wird zum Ausströmen aus den Spalten zwischen dem runden Stab 146 und dem Durchgang 144 gebracht, wodurch eine gleichförmige Gasströmung in der Richtung der Breite des Reaktionsofens 134 erreicht wird.

Bei dieser Struktur hat es, da die Struktur derart angeordnet ist, daß das Reaktionsgas von den Gaseinlaßöffnungen 137 eingebracht und zur Kollision mit dem runden Stab 146 gebracht wird, einen Nachteil dahingehend gegeben, daß die Verteilung in der Richtung der Breite des Reaktionsgases auf der stromabwärts des runden Stabes 146 gelegenen Seite dazu neigt, eine Verteilung beizubehalten, die mit der Verteilung der Gaseinlaßöffnung 137 übereinstimmt. Um dieses Problem zu überwinden, ist es denkbar, daß Verfahren wie das Erhöhen der Länge der Gaseinbringeinheit, das Erhöhen der Anzahl der Gaseinlaßöffnungen 137, und das Reduzieren der Spalte zwischen dem runden Stab 146 und dem Durchgang 144 angewandt werden. Jedoch treten Probleme dahingehend auf, daß die Vorrichtung groß wird, daß die Anordnung kompliziert wird, und daß es schwierig ist, den Freiraum des Spaltes auf einer fixierten Abmessung in der Richtung der Breite zu halten.

Bei dem senkrechten Ofentyp, der in Fig. 20 gezeigt ist, und dem zylindrischen Ofentyp, der in Fig. 21 gezeigt ist, wird, nachdem das Innere der Kammer mit einem Stickstoffgas gespült ist und nachfolgend mit einem Wasserstoffgas gespült ist, das Innere der Kammer auf 1150- 1200ºC in einer Wasserstoffatmosphäre erhitzt. Ein Chlorwasserstoffgas wird dann hinzugefügt, um natürliche Oxydschichten auf den Waferoberflächen zu entfernen. Nachfolgend wird das Innere der Kammer auf 1000-1150ºC gekühlt und Trichlorosilan (SiHCl&sub3;) oder ähnliches wird zum Bewirken des epitaktischen Wachstums zugeführt, woraufhin eine Stickstoffspülung durchgeführt wird und die Wafer entfernt werden. Die Zykluszeit in diesem Fall ist 1 bis 2 Stunden, obwohl es von der Dicke der epitaktisch aufgewachsenen Schicht und dem Typ des Wachstumsgases abhängt.

Währenddessen wird bei dem Plattentypofen wie demjenigen, der in Fig. 22 gezeigt ist, nachdem das Innere der Kammer 123, das aus einer Quarzröhre mit quadratischer Gestalt besteht, mit einem Stickstoffgas gespült und nachfolgend mit einem Wasserstoffgas gespült worden ist, das Innere der Kammer 123 auf 1150-1200ºC durch die Infrarotlampen 126 erhitzt, und ein Chlorwasserstoffgas wird zum Entfernen einer natürlichen Oxydschicht auf der Waferoberfläche hinzugefügt. Dann wird das Innere der Kammer auf 1000-1150ºC gekühlt und Trichlorosilan (SiHCl&sub3;) oder ähnliches zum Bewirken des epitaktischen Wachstums zugeführt, woraufhin das Innere der Kammer auf 900ºC gekühlt wird und der Wafer in einer Wasserstoffatomsphäre entfernt wird.

Bei einem solchen Plattentypofen wird, um die Prozeßzeit zu reduzieren, RTP (Rapid Thermal Process = Schnelle thermische Bearbeitung) zum Erhöhen der Wachstumsrate und unter Verwendung von Infrarotlampen angepaßt, wodurch ein schnelles Heizen erzielt wird. Da jedoch Strahlungswärme verwendet wird, hat es ein Problem dahingehend gegeben, daß Silizium, das in der Gasphase zersetzt worden ist, auf der Innenwand der Kammer 123 abgeschieden wird und Strahlungswärme absorbiert, wodurch Strahlungsheizen schwierig gemacht wird oder das Auftreten von Partikeln verursacht wird.

Dementsprechend wird, nachdem der Wafer entfernt worden ist, das Innere der Kammer erneut auf 1200ºC oder um diesen Wert herum erhitzt, so daß die innere Wand der Quarzkammer mit einem HCl Gas oder ähnlichem geätzt wird, um jedesmal das anhaftende Silizium zu entfernen. Nachfolgend wird das Innere der Kammer auf 900ºC oder eine ähnliche Temperatur gekühlt, um den Prozeß für einen sich ergebenden Wafer auszuführen. In diesem Fall, beträgt, wie in einem Zeitablaufdiagramm in Fig. 25 gezeigt ist, die Kammerätzzeit ungefähr 3 Minuten oder um diesen Wert herum und sie macht ungefähr 30% der 10-Minuten-Zykluszeit aus, wenn epitaktisches Wachstum mit Trichlorosilan bewirkt wird.

Darum wird in dem Fall des Plattentyp-Ofens das HCl Ätzen der Kammer ohne Fehler nach dem epitaktischen Wachstum ausgeführt, um so amorphes Silizium, das an der Kammer anhaftet, zu entfernen. Da jedoch nur ungefähr 80-90% der anhaftenden Substanz durch das Ätzen mittels des HCl-Gases entfernt werden können, wird es schwierig, die anhaftende Sub stanz vollständig zu entfernen, da das Wachstum fortlaufend ausgeführt wird. Aus diesem Grund wird, entsprechend der Situation der anhaftenden Substanz, die Wachstumsvorrichtung demontiert, die Gaskammer wird entfernt, und das Ätzen wird mittels Wasserstoffsäure und Salpetersäure (eine gemischte Lösung aus Chlorwasserstoffsäure (HF) und Salpetersäure (HNO&sub3;)) ausgeführt.

Dieses Problem gilt nicht nur für den Plattentyp-Ofen, sondern auch für den senkrechten Ofentyp und den zylindrischen Ofentyp.

Darum wird mit den herkömmlichen Vorrichtungen zum epitaktischen Wachstum in den Fällen von sowohl dem zylindrischen Ofentyp als auch dem Plattentyp-Ofen Silizium, das in der Gasphase zersetzt worden ist, auf der inneren Wand der Kammer abgeschieden, absorbiert Strahlungswärme und macht das Strahlungsheizen schwierig. Daher wird das Ätzen oder Reinigen der inneren Wand der Kammer ohne Fehler benötigt, was einen Grund des Verhinderns eines fortlaufenden Wachstums gebildet hat.

Die vorliegende Erfindung ist angesichts der oben beschriebenen Umstände erdacht worden und ihre Aufgabe ist es, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum epitaktischen Wachstum anzugeben, die es möglich machen, eine epitaktisch gewachsene Schicht zu erhalten, die gleichförmig ist und die zuverlässig bei einer niedrigen Temperatur ist.

Eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung zum Einbringen eines Gases anzugeben, die es möglich macht, die Verteilung einer Strömungsrate gleichförmig zu machen.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren für epitaktisches Wachstum anzugeben, das es möglich macht, hochgradig zuverlässige epitaktisch gewachsene Schichten auf einer kontinuierlichen Basis zu erhalten.

Diese Aufgaben werden gelöst durch eine Vorrichtung nach Anspruch 1, ein Verfahren nach Anspruch 5 bzw. eine Vorrichtung nach Anspruch 10.

Dementsprechend wird in Übereinstimmung mit einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ein reaktives Gas in einer solchen Weise zugeführt, daß eine laminare Strömung aus einer mehrschichtigen Struktur entlang der Oberfläche eines Wafers so ausgebildet wird, daß ein epitaktisches Wachstum an der Oberfläche des Wafers bewirkt wird.

Entsprechend eines zweiten Aspektes der vorliegenden Erfindung kann ein epitaktisches Wachstum ausgeführt werden, wenn es einem Gas, das niedrig in der Reaktivität ist, ermöglicht wird, entlang der inneren Wand der Kammer als ein Abdichtungsgas zu fließen, während eine laminare Strömung ausgebildet wird.

Entsprechend eines dritten Aspektes der vorliegenden Erfindung ist eine Mehrzahl von Laminarströmungsbildungseinheiten zum Einbringen eines Gases in einer solchen Weise, daß eine laminare Strömung aus einer mehrschichtigen Struktur entlang der Oberfläche des Wafers ausgebildet wird, an einer Gaseinlaßöffnung der Vorrichtung zum epitaktischen Wachstum angeordnet.

Ein Gaseinbringabschnitt dieser Vorrichtung für epitaktisches Wachstum ist derart angeordnet, daß ein Gas temporär in Richtung einer rückseitigen Oberfläche von einbringenden Löchern geblasen wird, die in einer hohlen Stange, die in der Richtung der Breite verläuft, ausgebildet sind, und das Gas, nachdem es durch die Wand der hinteren Oberfläche reflektiert worden ist, durch Spalte, die entsprechend zwischen der hohlen Stange und jeder der oberen und unteren Wände des Gaseinbringabschnittes ausgebildet sind, so durchgeht, daß es gleichgerichtet wird.

Ein Reaktionsgas wird auf eine Oberfläche des Substrates, das zu bearbeiten ist, in einer solchen Weise zugeführt, daß eine laminare Strömung aus einer mehrschichtigen Struktur entlang der Oberfläche des Substrates, die zu bearbeiten ist, ausgebildet wird, und ein epitaktisches Wachstum wird auf einer kontinuierlichen Basis ausgeführt, ohne daß ein Temperaturerhöhungsschritt zum Ätzen einer inneren Wand der Kammer ausgeführt wurde.

Bevorzugter Weise wird einem reaktiven Gas ermöglicht zu strömen, während ein Gas, das niedrig in der Reaktivität ist und eine laminare Strömung bildet, entlang der inneren Wand der Kammer als ein Abdichtungsgas fließt, um so ein epitaktisches Wachstum zu bewirken, und ein epitaktisches Wachstum wird auf einer fortlaufenden Basis ausgeführt, ohne einem Temperaturerhöhungsschritt zum Ätzen einer inneren Wand der Kammer zu unterliegen.

Da das reaktive Gas in einer solchen Weise zugeführt wird, daß eine laminare Strömung einer mehrschichtigen Struktur entlang der Waferoberfläche ausgebildet wird, um so ein epitaktisches Wachstum an der Waferoberfläche zu bewirken, ist es möglich, das reaktive Gas am Herumfließen zu der inneren Wand der Kammer und am Anhaften an der inneren Wand dadurch, daß es zersetzt wird, zu hindern. Dadurch ist es möglich, ein hochgradig zersetzbares SiH&sub4; Gas oder ähnliches als ein Quellgas zu verwenden, so daß es möglich ist, eine epitaktisch gewachsene Schicht, die hochgradig zuverlässig ist, bei einer niedrigen Temperatur auszubilden.

Bevorzugter Weise wird ein Quellgas, das hochgradig zersetzbar ist, wie SiH&sub4; auf die Waferseite gesetzt und ein Gas wie ein Trägergas, das niedrig in der Reaktivität ist, wird auf die Kammerseite gesetzt, wodurch die Reaktion nur an der Waferoberfläche fortschreitet und die innere Wand der Kammer zufriedenstellend ohne ein Anhaften von Substanz beibehalten wird. Genauer gesagt, einem Abdichtgas, das leicht reduzierend ist, wird ein Strömen an der auf der Kammerseite ermöglicht, wodurch die innere Wand der Kammer sauber gehalten wird, während die anhaftende Substanz entfernt wird, wodurch es möglich wird, einen exzellenten Zustand über ausgedehnte Zeiträume zu erhalten.

Zusätzlich ist es, da das epitaktische Wachstum ausgeführt wird, während einem Gas, das niedrig in der Reaktivität ist, das Strömen entlang der inneren Wand der Kammer als dem Abdichtgas ermöglicht wird, möglich, die zersetzte Substanz am Erreichen der inneren Wand der Kammer zu hindern, wodurch es möglich wird, die innere Wand in einem exzellenten Zustand ohne eine anhaftende Substanz zu behalten.

Da eine Mehrzahl von Laminarströmungsausbildungseinheiten zum Einbringen eines Gases in einer solchen Weise, daß eine laminare Strömung aus einer mehrschichtigen Struktur entlang der Waferoberfläche ausgebildet wird, an dem Gaseinlaßabschnitt der Vorrichtung für epitaktisches Wachstum angeordnet ist, wird das reaktive Gas in einer solchen Weise zuge führt, daß eine laminare Strömung aus einer mehrschichtigen Struktur entlang der Waferoberfläche ausgebildet wird. Daher ist es möglich, zu verhindern, daß das reaktive Gas zu der inneren Wand der Kammer strömt und an der inneren Wand anhaftet, indem es zersetzt wird. Derart ist es möglich, ein hochgradig zersetzbares SiH&sub4; Gas oder ähnliches als ein Quellgas zu verwenden, so daß es möglich wird, eine epitaktisch aufgewachsene Schicht, die hochgradig zuverlässig ist, bei einer niedrigen Temperatur auszubilden.

In einem System, in dem epitaktisches Wachstum durch horizontales Plazieren des Wafers bewirkt wird, ist es zu bevorzugen, als das Abdichtgas ein Gas zu verwenden, das leicht und niedrig in der Reaktivität ist, wie ein Wasserstoffgas. Ein Gas, das niedrig in der Reaktivität aber schwer ist, wie ein Stickstoffgas, ist nicht zu bevorzugen. Der Grund dafür ist, daß, falls das Abdichtgas schwer ist, das Gas die Waferoberfläche bedeckt, wodurch die Reaktion der Oberfläche verhindert wird.

Diese Anordnungen sind insbesondere wirksam bei einem System, in dem der Wafer mittels Strahlungswärme erwärmt wird. Im Fall anderer Typen von Systemen wird ebenso, da die anhaftende Substanz nicht auf der inneren Wand der Kammer erzeugt wird, die Lebensdauer verlängert, und es wird möglich, eine epitaktisch gewachsene Schicht, die exzellent in der Schichtqualität ist, ohne das Einmischen von Verunreinigungen aufgrund des Abblätterns der anhaftenden Substanz auszubilden.

Wenn der Gaseinbringabschnitt derart angeordnet ist, daß ein Gas zeitweilig in Richtung der rückseitigen Oberfläche von Einbringlöchern geblasen wird, die in der hohlen Stange ausgebildet sind, die in der Richtung der Breite durchgeführt ist, und das Gas, nachdem es durch die Wand der rückseitigen Oberfläche reflektiert worden ist, durch die Spalte, die entsprechend zwischen der hohlen Stange und der jeweiligen der oberen und unteren Wände des Gaseinbringabschnittes ausgebildet sind, durchlaufen gelassen wird, um so gleichgerichtet zu werden, ist es möglich, sehr effizient eine laminare Strömung auszubilden, die in der Richtung der Breite gleichförmig ist.

Bevorzugterweise kann ein anderes Gleichrichtungsmittel weiter auf der stromabwärtsgelegenen Seite vorgesehen werden.

Da das reaktive Gas in einer solchen Weise zugeführt wird, daß eine laminare Strömung aus einer mehrschichtigen Struktur entlang der Waferoberfläche ausgebildet wird, um so ein epitaktisches Wachstum an der Waferoberfläche zu bewirken, ist es möglich, zu verhindern, daß das reaktive Gas zu der inneren Wand der Kammer fließt und an der inneren Wand anhaftet, indem es zersetzt wird. Derart ist es möglich, eine epitaktisch gewachsene Schicht, die hochgradig zuverlässig ist, auf einer fortlaufenden Basis ohne Ausführen eines Kammerätzungsschrittes zwischen den Schritten auszubilden. Daher ist es möglich, die Zykluszeit, die für das Wachstum benötigt wird, wesentlich zu reduzieren.

Bevorzugterweise wird ein Quellgas, das noch zersetzbarer ist, wie Monosilan (SiCl&sub4;), Dichlorosilan (SiH&sub2;Cl&sub3;), Trichlorosilan (SiHCl&sub3;) oder Tetrachlorosilan (SiCl&sub4;), auf die Waferseite gesetzt und ein Gas wie ein Trägergas, das niedrig in der Reaktivität ist, wird auf die Kammerseite gesetzt. Als ein Ergebnis schreitet die Reaktion nur auf der Waferoberfläche fort, eine zersetzte Substanz wird am Ätzen der inneren Wand der Kammer gehindert, und die innere Wand der Kammer wird zufriedenstellend ohne eine anhaftende Substanz beibehalten. Noch bevorzugter wird einem Abdichtgas, das leicht reduktiv ist, ermöglicht, auf der Kammerseite zu strömen, wodurch die innere Wand der Kammer sauber beibehalten wird, während die anhaftende Substanz entfernt wird, wodurch es möglich gemacht wird, einen exzellenten Zustand über ausgedehnte Zeiträume zu erhalten.

In einem System, in dem ein epitaktisches Wachstum durch horizontales Plazieren des Wafers bewirkt wird, ist es zu bevorzugen, als das Abdichtgas ein Gas zu verwenden, das leicht und niedrig in der Reaktivität ist, wie ein Wasserstoffgas. Ein Gas, das niedrig in der Reaktivität aber schwer ist, wie ein Stickstoffgas, ist nicht bevorzugt. Der Grund dafür ist, daß, falls das Abdichtgas schwer ist, das Abdichtgas die Waferoberfläche bedeckt, wodurch die Reaktion der Oberfläche verhindert wird.

Diese Anordnungen sind insbesondere wirksam bei einem System, bei dem der Wafer mittels Strahlungswärme erwärmt wird. Im Fall anderer Typen von Systemen wird ebenso, da die anhaftende Substanz nicht auf der inneren Wand der Kammer erzeugt wird, die Lebensdauer verlängert, und es ist möglich, eine epitaktisch gewachsene Schicht, die exzellent in der Schichtqualität ist, ohne das Einmischen von Verunreinigungen aufgrund des Abblätterns der anhaftenden Substanz auszubilden.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1(a) bis 1(c) sind Darstellungen, die eine CVD-Vorrichtung illustrieren;

Fig. 2 ist eine erläuternde Darstellung eines wesentlichen Abschnittes der CVD-Vorrichtung;

Fig. 3(a) bis 3(d) sind Darstellungen, die die Verteilungen der Strömungsraten der CVD- Vorrichtung zeigen;

Fig. 4 ist eine Darstellung, die eine Modifizierung einer Gaseinbringeinheit entsprechend der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung illustriert;

Fig. 5(a) und 5(b) sind Darstellungen, die eine andere Modifikation der Gaseinbringeinheit entsprechend der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung illustrieren;

Fig. 6 ist eine Darstellung, die eine abermals weitere Modifikation der Gaseinbringeinheit entsprechend der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung illustriert;

Fig. 7(a) bis 7(c) sind Darstellungen, die die Verteilungen von Strömungsraten der CVD- Vorrichtung illustrieren;

Fig. 8(a) und 8(b) sind Darstellungen, die eine Vorrichtung zum Einbringen eines Gases entsprechend einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung illustrieren;

Fig. 9(a) und 9(b) sind vergrößerte Ansichten eines wesentlichen Abschnittes der Vorrichtung;

Fig. 10 ist eine Darstellung, die eine Modifikation einer Gaseinbringeinheit entsprechend der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung illustriert;

Fig. 11(a) und 11(b) sind Darstellungen, die eine andere Modifikation der Gaseinbringeinheit entsprechend der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung illustrieren;

Fig. 12(a) und 12(b) sind Darstellungen, die eine abermals weitere Modifikation der Gaseinbringeinheit entsprechend der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung illustrieren;

Fig. 13(a) und 13(b) sind Darstellungen, die eine weitere Modifikation der Gaseinbringeinheit entsprechend der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung illustrieren;

Fig. 14(a) und 14(b) sind Darstellungen, die eine weitere Modifikation der Gaseinbringeinheit entsprechend der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung illustrieren;

Fig. 15(a) und 15(b) sind Darstellungen, die eine weitere Modifikation der Gaseinbringeinheit entsprechend der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung illustrieren;

Fig. 16(a) und 16(b) sind erläuternde Darstellungen einer unterschiedlichen CVD- Vorrichtung;

Fig. 17 ist eine erläuternde Darstellung eines wesentlichen Abschnittes der CVD-Vorrichtung aus Fig. 16(a);

Fig. 18(a) bis 18(e) sind Darstellungen, die Verteilungen von Strömungsraten der CVD- Vorrichtung aus Fig. 16(a) illustrieren;

Fig. 19 ist eine Zeitdarstellung eines Verfahrens zum epitaktischen Wachstum entsprechend der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 20 ist eine Darstellung, die eine herkömmliche Vorrichtung für epitaktisches Wachstum illustriert;

Fig. 21 ist eine Darstellung, die eine andere herkömmliche Vorrichtung für epitaktisches Wachstum illustriert;

Fig. 22 ist eine Darstellung, die eine abermals weitere herkömmliche Vorrichtung für epitaktisches Wachstum illustriert;

Fig. 23 ist eine Darstellung, die die Verteilung einer Strömungsrate der herkömmlichen Vorrichtung für epitaktisches Wachstum illustriert;

Fig. 24(a) bis 24(d) sind Darstellungen, die eine weitere herkömmliche Vorrichtung für epitaktisches Wachstum illustrieren; und

Fig. 25 ist eine Darstellung, die eine Zeitdarstellung des herkömmlichen Verfahrens für epitaktisches Wachstum illustriert.

Im folgenden wird eine detaillierte Beschreibung von Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen gegeben.

Die Fig. 1(a) bis 1(c) sind schematische Darstellungen einer CVD-Vorrichtung, die jedoch einen Puffertank und eine Gaseinbringröhre, die so angeordnet sind, wie es in den Ansprüchen beansprucht ist, nicht aufweist.

Diese CVD-Vorrichtung weist drei Gaseinlaßöffnungen zum Zuführen von Gasen in eine Kammer 16, die an der Innenwandseite der Kammer startend ausgebildet sind, die eine Ab dichtgaseinlaßöffnung 13, ein Trägergaseinlaßöffnung 14 und eine Quellgaseinlaßöffnung 15 enthalten, aufweist, und die entsprechenden Gase sind angeordnet zum Strömen durch die Kammer durch Ausbilden einer laminaren Strömung aus drei Schichten mittels eines Abdeckbleches 9 über einen Puffertank 12, der in drei Kammern unterteilt ist. Ein siebartiger Filter 11, der aus einem Metall oder Quarz gemacht ist, ist zwischen dem Puffertank 12 und dem Abdeckblech 9 mittels einer Platte 10 montiert, um so die Strömungsrate des Gases in jeder Schicht gleichförmig zu machen. Hier wird ein Wasserstoffgas H&sub2; oder das H&sub2; Gas mit hinzugefügtem Chlorwasserstoff HCl von der Abdichtgaseinlaßöffnung 13 zugeführt, das H&sub2; Gas wird von der Trägergaseinlaßöffnung 14 zugeführt, und SiH&sub4;, das mit H&sub2; gelöst ist, wird von der Quellgaseinlaßöffnung 15 zugeführt. Die Gase, die in die Kammer 16 eingebracht werden, werden über eine Rohrleitung 20, einen Faltenbalgflansch 21, einen Schieber 22' und ähnliches ausgestoßen. Zusätzlich ist die Kammer 16 gekennzeichnet durch das Aufweisen zweier elliptischer Quarzplatten 3a, 3b, die optisch geschliffen und poliert sind, und die parallel zueinander mit einem vorbestimmten Abstand dazwischen angeordnet sind, und einer rostfreien Seitenwandplatte 4, die in einer solchen Weise angeordnet ist, daß sie diese Teile erklemmt und ihre Umfangsseiten bedeckt. Es sollte bemerkt werden, daß diese Seitenwandplatte 4 mit amorphem Tantal beschichtet ist und daß ihre Außenseite eine wassergekühlte Struktur aufweist.

Diese beiden elliptischen Quarzplatten 3a und 3b sind abgedichtet durch O-Ringe 8 mittels einer wassergekühlten rostfreien Abdeckung 4C, und sie sind an der Seitenwandplatte 4 angebracht.

Das Gas wird von der Gaseinlaßöffnung 13 in Richtung der Rohrleitung 20 so zugeführt, daß das reaktive Gas entlang der Längsachse der elliptischen Gestalt eingebracht wird.

Ein Wafer 1 ist auf einem Empfangsteil 2, das in dieser Kammer 16 angeordnet ist, plaziert, um so einem epitaktischem Wachstum zu erlauben, stattzufinden.

Hier werden die O-Ringe 8 durch eine wassergekühlte Ummantelung 5 gekühlt, um ihre Abdichtungseigenschaften selbst bei einer hohen Temperatur beizubehalten. Zusätzlich erlauben die O-Ringe 8 einem N&sub2; Gas, eine O-Ring Nut 8a zu spülen, um so die Leckage des SiH&sub4; zu detektieren.

Des weiteren ist dieses Empfangsteil 2 aus hochreinem Graphit ausgebildet, in dem eine Gegenbohrung in einem Waferplazierungsabschnitt ausgebildet ist und dessen Oberfläche mit SiC beschichtet ist. Das Empfangsteil 2 ist auf einer sich drehenden Welle eines Drehmittels 18 montiert, das einen sich drehenden Zylinder aufweist, der auf der Quarzplatte 3a vorgesehen ist. Außerdem ist eine optische Faser 19 in diesem sich drehenden Zylinder derart montiert, daß sie die Überwachung der Temperatur der rückseitigen Oberfläche des Wafers erlaubt.

Des weiteren ist ein zweites Empfangsteil 25, das aus Quarz ausgebildet ist, auf der Oberfläche der Quarzplatte 3a derart montiert, daß seine obere Oberfläche im wesentlich fluchtend mit der oberen Oberfläche des Wafers 1 auf dem Empfangsteil 2 ist, wie eine vergrößerte Ansicht eines wesentlichen Abschnittes, die in Fig. 2 gezeigt ist, zeigt, um so das Gas zufriedenstellend einzubringen.

Die Gegenbohrung, die in dem Empfangsteil vorgesehen ist, dient zur Unterdrückung des Auftretens von Kristallverschiebungen und zum Verhindern der Turbulenz einer Gasströmung an einem Rand des Wafers, indem die Oberfläche des Wafers fluchtend mit denjenigen oder niedriger als diejenigen der Empfangsteile 2, 25 gemacht wird.

Der Wafer wird durch Infrarotlampen 6 geheizt, die außerhalb der Quarzplatten 3a und 3b in oberen und unteren Positionen in Richtungen, die zueinander senkrecht sind, angeordnet sind. Diese Infrarotlampen sind mit Reflektoren 7, deren innere Wände mit Gold platiert sind, um so die thermische Effizienz zu erhöhen, vorgesehen.

Des weiteren sind Thermokopplungseinsetzöffnungen 17 zum Einsetzen von Thermokopplungen zum Überwachen der Temperatur in der Seitenwandplatte vorgesehen.

Durch Verwenden dieser Vorrichtung wird der Siliziumwafer 1 auf dem Empfangsteil 2 plaziert und ein Gas in einer dreischichtigen Struktur wird von der Gaseinlaßöffnung 13 in Richtung des Siliziumwafers 1 eingebracht. Die Temperatur der rückseitigen Oberfläche des Empfangsteils wird durch die Thermokupplungen, die durch die Thermokupplungseinsetzöffnungen 17 in der Seitenwand eingesetzt sind, erfaßt, während die Temperatur der rückseitigen Oberfläche des Wafers durch die optische Faser 19 detektiert wird. Auf der Basis ihrer detektierten Werte wird die von den Infrarotlampen kommende Lichtmenge gesteuert, wodurch die Wafertemperatur mit hoher Genauigkeit eingestellt wird. Hier wird die Wafertemperatur auf 850-1200ºC eingestellt.

Als nächstes wird eine Beschreibung eines Verfahrens für epitaktisches Wachstum unter Verwendung dieser Vorrichtung für epitaktisches Wachstum gegeben. Zuerst wird der Siliziumwafer 1 auf dem Empfangsteil 2 plaziert, und das Empfangsteil 2 wird mittels des Drehmittels 18 gedreht.

Dann wird Stickstoffgas N&sub2; von den Gaseinlaßöffnungen 13, 14, 15 zum Spülen des Inneren der Kammer 16 mit N&sub2; zugeführt.

Nachfolgend wird das Wasserstoffgas H&sub2; von den Gaseinlaßöffnungen, 13, 14, 15 zum Spülen des Inneren der Kammer 16 mit H&sub2; zugeführt und der Wafer wird auf die epitaktische Wachstumstemperatur (900-1050ºC) durch die Infrarotlampen 6 in der H&sub2; Atmosphäre erwärmt.

Wenn die Wachstumstemperatur erreicht ist, wird das Wasserstoffgas H&sub2; oder das H&sub2; Gas mit hinzugefügtem Chlorwasserstoff HCl von der Abdichtgaseinlaßöffnung 13 zugeführt, das H&sub2; Gas wird von der Trägergaseinlaßöffnung 14 zugeführt, und SiH&sub4;, das mit H&sub2; gelöst ist, wird von der Quellgaseinlaßöffnung 15 zugeführt. Diese Zufuhrbedingungen und ähnliches sind in der Tabelle unten gezeigt:

Tabelle 1

Wachstumstemperatur 950-1050ºC

Abdichtgas H&sub2; 150 SLM 0,3-5,0 mlsec

Trägergas H&sub2; 200 SLM 0,3-5,0 m/sec

Quellgas SiH&sub4; /Trägergas H&sub2; 150 sccm 30 SLM 0,1-3,5 m/sec

Dicke der epitaktischen Schicht 2,7 um

Wachstumsgeschwindigkeit 0,8-1,5 um/min

Wenn die Gase unter diesen Zufuhrbedingungen zugeführt wurden, war die Verteilung der Strömungsrate in jeder Schicht eine laminare Strömung, wie es in Fig. 3(b) gezeigt ist. Das Wasserstoffgas H&sub2;, das von der Abdichtgaseinlaßöffnung 13 zugeführt wird, fließt entlang der oberen Quarzplatte 3b, das H&sub2; Gas, das von der Trägergaseinlaßöffnung 14 zugeführt wird, fließt in einem zentralen Abschnitt der Kammer, und SiH&sub4; gelöst mit H&sub2;, das von der Quellgaseinlaßöffnung 15 eingebracht wird, fließt entlang der Waferoberfläche, wodurch eine epitaktisch gewachsene Silizumschicht auf der Waferoberfläche ausgebildet wird.

Die epitaktisch gewachsene Schicht, die derart erhalten wird, ist eine Schicht, die verschiebungsfrei und exzellent in der Kristallinität ist, und da sie bei einer niedrigen Temperatur ausgebildet wird, gibt es kein Risiko des Auftretens eines automatischen Dotierens oder einer Musterverschiebung.

Des weiteren ist es, da die innere Wand dieser rostfreien Platte mit amorphem Tantal bedeckt ist, das eine sehr niedrige Reaktivität aufweist und stabil ist, möglich, eine epitaktische Dünnschicht, die sehr stabil und hochgradig zuverlässig ist, auszubilden.

Es sollte bemerkt werden, daß, obwohl bei der vorhergehenden Vorrichtung die Strömungsrate in jeder Schicht durch die Verwendung des Filters 11 gleichförmig gemacht ist, eine Ablenkplatte b anstelle des Filters in den Puffertank eingesetzt werden kann (Fig. 3(c)) oder sowohl der Filter als auch die Ablenkplatte b verwendet werden können (Fig. 3(d)). Hier ist in einem Fall, in dem der Filter nicht verwendet wird, die Strömungsrate in der Schicht nicht gleichförmig geworden und eine turbulente Strömung wird ausgebildet, wie es in Fig. 3(a) gezeigt ist.

Darum ist die Gaseinbringeinheit angeordnet, wie in Fig. 4 gezeigt ist.

Bei dieser Struktur sind Gaseinbringröhren zum Zuführen von Gasen in die Kammer 16 derart angeordnet, daß eine Abdichtgaseinbringröhre 23, eine Trägergaseinbringröhre 24 und eine Quellgaseinbringröhre 25 eine über der anderen in drei Schichten beginnend mit der Innenwandseite der Kammer angeordnet sind, und Gase strömen durch in die Kammer durch Ausbilden einer laminaren Strömung aus drei Schichten mittels des Abdeckbleches 9 (s. Fig. 1) über einen Puffertank 22, der in drei Kammern unterteilt ist.

Bei dieser Vorrichtung wird das Abdichtgas, das von beiden Enden der Gaseinbringröhre 23 geliefert wird, in einer Richtung weg von der Kammer 16 zugeführt, d. h. in Richtung der hinteren Oberfläche des Puffertankes, und es wird zur Kollision mit der rückseitigen Oberfläche gebracht. Das Abdichtgas läuft dann durch Spalte, die entsprechend zwischen der Gaseinbringröhre 23 und jeder der oberen und unteren Wände des Puffertankes 22 ausgebildet sind, wodurch es möglich gemacht wird, eine gleichförmige Strömungsrate in der Richtung der Breite zu erhalten. Für die Gase, die von den Gaseindringröhren 24, 25 zugeführt werden, werden ebenso gleichförmige Strömungsraten in ähnlicher Weise in der Richtung der Breite erhalten.

Des weiteren können Modifikationen angepaßt werden, wie es in Fig. 5 und 6 gezeigt ist.

Die Fig. 5(a) und 5(b) zeigen eine Anordnung, bei der runde Stäbe 26 in den Puffertank 20 der Gaseinbringeinheit, die in Fig. 4 gezeigt ist, eingebracht sind und die Strömungsrate jedes Gases wird mittels der Spalte, die entsprechend zwischen diesem runden Stab 26 und jeder der oberen und unteren Wände des Puffertanks 22 ausgebildet sind, gleichförmiger gemacht.

Zusätzlich zeigt Fig. 6 eine Anordnung, bei der ein Filter 21 an einem vorderen Ende des Puffertankes 22 der Gaseinbringeinheit vorgesehen ist und die Strömungsrate des Gases mittels dieses Filters gleichförmiger gemacht wird.

Die Verteilungen der Strömungsraten, wenn diese Gaseinbringeinheiten verwendet werden, sind entsprechend in den Fig. 7(a) bis 7(c) gezeigt. Derart kann gesehen werden, daß es möglich ist, sehr gleichförmige Verteilungen der Strömungsraten zu erhalten. Es sollte bemerkt werden, daß in einem Fall, in dem ein Dotieren in der Vorrichtung, die in Fig. 1 gezeigt ist, ausgeführt wird, ein Dotierungsgas PH&sub3; durch Hinzufügen zu dem Quellgas verwendet werden kann.

Falls zusätzlich ein kleiner Betrag eines reduzierenden Gases wie Chlorwasserstoffgas oder Chlorgas zu dem Abdichtgas im voraus hinzugefügt wird, wird, selbst falls eine zersetzte Substanz an der Innenwand der Kammer anhaftet, die anhaftende Substanz durch dieses Gas entfernt und ausgestoßen. Daher wird die Lebensdauer der Vorrichtung weiter erhöht und es ist möglich, eine epitaktisch gewachsene Schicht, die eine exzellente Kristallinität aufweist, auszubilden.

Des weiteren können, obwohl eine laminare Strömung aus drei Schichten bei der oben beschriebenen Ausführungsform verwendet wird, zwei Schichten verwendet werden, oder es können vier oder mehr Schichten verwendet werden.

Zusätzlich ist es, obwohl eine Beschreibung einer Atmosphärendruck-CVD-Vorrichtung in der oben beschriebenen Ausführungsform gegeben worden ist, selbstverständlich, daß die vorliegende Erfindung auch auf eine CVD-Vorrichtung mit reduziertem Druck, eine Ätzvorrichtung und ähnliches anwendbar ist.

Weiterhin ist es selbstverständlich, daß es möglich ist, Dünnschichten auszubilden, die hochgradig selektiv bei dem selektiven epitaktischen Wachstum sind.

Als nächstes wird eine Beschreibung einer Vorrichtung zum Einbringen eines Gases entsprechend einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gegeben.

Ihre Gesamtansicht ist in Fig. 8(a) und 8(b) gezeigt und eine vergrößerte Ansicht ihres Gaseinbringabschnittes ist in den Fig. 9(a) und 9(b) gezeigt. Diese Vorrichtung ist dadurch ge kennzeichnet, daß eine Schicht der Gaseinbringeinheit, die in den Fig. 4 bis 6 der vorhergehenden Ausführungsform gezeigt ist, als der Gaseinbringabschnitt verwendet wird, und daß das Gas in einem Zustand zugeführt wird, in dem die Verteilung der Strömungsrate gleichförmig ist.

Nämlich ist bei dieser Vorrichtung ein Empfangsteil 33 zum Plazieren eines Wafers 32 auf diesem in einem Reaktionsofen 31 angeordnet und wird mittels einer sich drehenden Welle 34 gedreht. Der Wafer 32 wird durch Infrarotlampen 35 von außerhalb des Reaktionsofens geheizt und das Gas wird zugeführt, wodurch eine gewünschte Dünnschicht ausgebildet wird. Der Gaseinbringabschnitt ist derart angeordnet, daß das Gas in eine Richtung weg von dem Reaktionsofen 31 zugeführt wird, d. h. in Richtung der rückseitigen Oberfläche eines Puffertankes 42, durch seitliche Löcher 43P, die in vorbestimmten Abständen in einer Gaseinbringröhre 43 angeordnet sind, die in einer solchen Weise ausgebildet ist, daß sie durch das Innere des Puffertankes 42 verläuft. Nach dem Kollidieren mit der rückseitigen Oberfläche läuft das Gas durch Spalte, die entsprechend zwischen der Gaseinbringröhre 43 und jeder oberen und unteren Wände des Puffertankes 42 ausgebildet sind, wodurch es möglich gemacht wird, eine gleichförmige Strömungsrate in der Richtung der Breite zu erhalten.

Entsprechend dieser Vorrichtung wird, nachdem das Gas mit der hinteren Oberfläche des Puffertankes 42 kollidiert ist, das Gas verteilt, wenn es durch die Spalte läuft, die entsprechend zwischen der Gaseinbringröhre 43 und jeder der oberen und unteren Wände des Puffertankes 42 ausgebildet sind. Nachfolgend wird, während das Gas durch einen Eintrittsabschnitt L von dem Puffertank 42 zu einer Einlaßöffnung des Reaktionsofens 31 geht, die Strömungsrate in der Richtung der Breite gleichförmig und das Gas tritt in den Reaktionsöfen 31 ein.

Bei dieser Anordnung ist es, da das Gas, nachdem es verteilt worden ist, zum Strömen durch den Eintrittsabschnitt L gebracht wird, möglich, eine sehr gleichförmige Strömung in der Richtung der Breite auszubilden, wie es in Fig. 10 gezeigt ist.

Es sollte bemerkt werden, daß dieser Gaseinbringabschnitt nicht auf diese Struktur beschränkt ist, und daß es möglich ist, Strukturen wie diejenigen, die in den Fig. 11-15 gezeigt sind, als Modifikationen anzupassen.

Nämlich, die Fig. 11(a) und 11(b) zeigen eine Anordnung, bei der ein anderer runder Stab 46 in dem Puffertank 42 so angeordnet ist, daß die Strömungsrate des Gases mittels der Spalte zwischen diesem runden Stab 46 und jeder der oberen und unteren Wände des Puffertankes 42 gleichförmiger gemacht wird.

Die Fig. 12(a) und 12(b) zeigen eine Anordnung, bei der ein Sieb 45 anstelle des runden Stabes 46 so vorgesehen ist, daß die Strömungsrate des Gases mittels dieses Siebes 45 gleichförmiger gemacht wird.

Die Fig. 13(a) und 13(b) zeigen eine Anordnung, bei der ein Schlitz 47 anstelle des runden Stabes 46 so vorgesehen ist, daß die Strömungsrate des Gases mittels dieses Schlitzes 47 gleichförmiger gemacht wird.

Die Fig. 14(a) und 14(b) zeigen eine Anordnung, bei der ein elliptischer Stab 48 um die Gaseinbringröhre 43 so angeordnet ist, daß die Strömungsrate des Gases mittels der Spalte zwischen diesen elliptischen Stabs und der jeweiligen der oberen und unteren Wände des Puffertankes 42 gleichförmig gemacht wird.

Des weiteren ist es möglich, eine elliptische Stange 49 wie diejenige, die in den Fig. 15(a) und 15(b) gezeigt ist, zu verwenden.

Als nächstes wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen eine detaillierte Beschreibung einer Struktur, die unterschiedlich von den Ansprüchen ist, gegeben.

Die Fig. 16(a) und 16(b) sind schematische Darstellungen einer CVD-Vorrichtung, die bei dem Verfahren für epitaktisches Wachstum entsprechend dieser Struktur verwendet werden, und Fig. 17 ist eine vergrößerte Ansicht eines wesentlichen Abschnittes.

Diese CVD-Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß drei Gaseinlaßöffnungen zum Zuführen von Gasen in die Kammer 16, beginnend mit einer Innenwandseite der Kammer, ausgebildet sind, die die Abdichtgaseinlaßöfthung 13, die Trägergaseinlaßöffnung 14 und die Quellgaseinlaßöffnung 15 enthalten, und die entsprechenden Gase sind zum Strömen durch die Kammer durch Ausbilden einer laminaren Strömung aus drei Schichten mittels des Abdeckbleches 9 über dem Puffertank 12, der in drei Kammern unterteilt ist, angeordnet. Der siebartige Filter 11, der aus einem Metall oder Quarz ausgebildet ist, ist zwischen dem Puffertank 12 und dem Abdeckblech 9 mittels der Platte 10 derart montiert, daß die Strömungsrate des Gases in jeder Schicht gleichförmig gemacht wird. Hier wird ein Wasserstoffgas H&sub2; oder das H&sub2; Gas mit hinzugefügtem Chlorwasserstoff HCl von der Abdichtgaseinlaßöfthung 13 zugeführt, das H&sub2; Gas wird von der Trägergaseinlaßöffnung 14 zugeführt, und mit H&sub2; gelöstes SiHCl&sub3; wird von der Quellgaseinlaßöffnung 15 zugeführt. Die Gase, die in die Kammer 16 eingebracht werden, werden über die Rohrleitung 20, den Faltenbalgflansch 21, den Schieber 22' und ähnliches ausgestoßen.

Zusätzlich ist die Kammer 16 dadurch gekennzeichnet, daß sie zwei elliptische Quarzplatten 3a, 3b, die optisch geschliffen und poliert sind, und die parallel zueinander mit einem vorbestimmten Abstand dazwischen angeordnet sind, und die rostfreie Wandplatte 4, die in einer solchen Weise angeordnet ist, daß sie diese Teile klemmt und ihre Umfangsseiten bedeckt, aufweist. Es sollte bemerkt werden, daß diese Seitenwandplatte 4 mit amorphem Tantal beschichtet ist und ihre Außenseite eine wassergekühlte Struktur aufweist.

Diese beiden elliptischen Quarzplatten 3a, 3b sind durch die O-Ringe 8 mittels der wassergekühlten rostfreien Abdeckung 4C bedichtet und an der Seitenwandplatte 4 angebracht.

Das Gas wird von der Gaseinlaßöffnung 13 in Richtung der Rohrleitung 20 so zugeführt, daß das reaktive Gas entlang der Längsachse der elliptischen Gestalt eingebracht wird.

Der Wafer I wird auf dem Empfangsteil 2, das in dieser Kammer 16 angeordnet ist, mittels einer Ladeverriegelung 17 plaziert, um so dem epitaktischen Wachstum zu ermöglichen, stattzufinden.

Hier werden die O-Ringe 8 durch die wassergefüllte Ummantelung 5 gekühlt, damit sie ihre Abdichteigenschaften selbst bei einer hohen Temperatur behalten. Ein Zwischenraum, der durch die drei O-Ringe 8 umschlossen wird, wird mit einem N&sub2; Gas gespült, um es so mög lich zu machen, eine Abschirmung von der Atmosphäre zu liefern und die Leckage des SiHCl&sub3; Gases und des H&sub2; Gases zu detektieren.

Des weiteren ist dieses Empfangsteil aus hochreinem Graphit ausgebildet, in dem eine Gegenbohrung in einem Waferplazierungsabschnitt ausgebildet ist und dessen Oberfläche mit SiC beschichtet ist. Das Empfangsteil 2 ist auf der sich drehenden Welle des Drehmittels 18 montiert, das den sich drehenden Zylinder, der auf der Quarzplatte 3a vorgesehen ist, aufweist. Außerdem ist die optische Faser 19 in diesem rotierendem Zylinder derart montiert, daß sie das Überwachen der Temperatur der rückseitigen Oberfläche des Wafers erlaubt.

Des weiteren ist das zweite Aufnahmeteil 2S, das aus Quarz ausgebildet ist, auf der Oberfläche der Quarzplatte 3a derart montiert, daß seine obere Oberfläche im wesentlichen fluchtend mit der oberen Oberfläche des Wafers 1 auf dem Empfangsteil 2 wird, wie eine vergrößerte Ansicht eines wesentlichen Abschnitts, die in Fig. 18(a) gezeigt ist, zeigt, um so das Gas zufriedenstellend einzubringen.

Die Gegenbohrung, die in dem Empfangsteil 2 vorgesehen ist, dient zum Unterdrücken des Auftretens einer Kristallverschiebung und zum Verhindern der Turbulenz einer Gasströmung an einem Rand des Wafers, indem die Oberfläche des Wafers fluchtend mit denjenigen oder niedriger als diejenigen der Empfangsteile 2, 2S gemacht wird.

Der Wafer wird geheizt durch die Infrarotlampen 6, die außerhalb der Quarzplatten 3a und 3b in oberen und unteren Positionen in Richtungen, die senkrecht zueinander sind, angeordnet sind. Diese Infrarotlampen sind mit den Reflektoren 7 vorgesehen, deren Innenwände mit Gold platiert sind, um so den thermischen Wirkungsgrad zu erhöhen.

Unter Verwendung dieser Vorrichtung wird der Siliziumwafer 1 auf dem Empfangsteil 2 mittels der Ladeverrichtung 17 plaziert und Gase in einer dreischichtigen Struktur werden von den Gaseinlaßöffnungen 13, 14, 15 in Richtung des Siliziumwafers 1 eingebracht. Die Temperatur der rückseitigen Oberfläche des Wafers wird durch die optische Faser 19 detektiert. Auf der Basis des detektierten Wertes wird die von den Infrarotlampen kommende Lichtmenge gesteuert, wodurch die Wafertemperatur mit hoher Genauigkeit eingestellt wird.

Als nächstes wird eine Beschreibung eines Verfahrens zum epitaxialen Wachstum unter Verwendung dieser Vorrichtung hin gegeben.

Zuerst wird der Siliziumwafer in die Ladeverriegelung 17, die mit dem N&sub2; Gas gespült wird, gesetzt.

Dann wird das Stickstoffgas N&sub2; von den Gaseinlaßöffnungen 13, 14, 15 zum Spülen des Inneren der Kammer 16 mit N&sub2; zugeführt.

Nachfolgend wird das Stickstoffgas H&sub2; von den Gaseinlaßöffnungen 13, 14, 15 zum Spülen des Inneren der Kammer 16 mit H&sub2; zugeführt, und das Innere der Kammer wird auf 900ºC durch die Infrarotlampen 6 aufgeheizt. Der Siliziumwafer 1 wird auf dem Empfangsteil 2 von der Ladeverriegelung 17 durch automatischen Transport plaziert, und das Empfangsteil 2 wird mittels des Drehmittels 18 gedreht.

Der Wafer 1 wird weiter auf 1150-1200ºC durch RTP (schnelle thermische Bearbeitung) unter Verwendung der Infrarotlampen 6 aufgeheizt. Nachfolgend wird eine sehr kleine Menge HCl Gas dem H&sub2; Gas, das von der Gaseinlaßöffnung 15 zugeführt wird, hinzugefügt, um so die Waferoberfläche zu ätzen, wodurch eine natürliche Oxydschicht auf der Waferoberfläche entfernt wird.

Nachfolgend wird der Wafer in der H&sub2;-Atmosphäre auf 1000-1150ºC gekühlt.

Wenn die epitaktische Wachstumstemperatur erreicht ist, wird das Wasserstoffgas H&sub2; oder das 1-12 Gas mit hinzugefligtem Chlorwasserstoff HCl von der Abdichtgaseinlaßöffnung 13 zugeführt, das H&sub2; Gas wird von der Trägergaseinlaßöffnung 14 zugeführt, und mit H&sub2; gelöstes SiHCl&sub3; wird von der Quellgaseinlaßöffnung 15 zugeführt. Diese Zufuhrbedingungen und ähnliche sind in der Tabelle unten gezeigt.

Tabelle 2

Wachstumstemperatur 1150ºC

Erstes Abdichtgas H&sub2; 100 SLM

Zweites Abdichtgas 112 200 SLM

Quelle SiHCl&sub3; / Trägergas H&sub2;

15 g/min 60 SLM

Dicke der epitaktischen Schicht 10 um

Wachstumsgeschwindigkeit 5 um/min

Wenn die Gase unter den obigen Zufuhrbedingungen zugeführt wurden, war die Verteilung der Strömungsrate in jeder Schicht eine laminare Strömung, wie es in Fig. 18(c) gezeigt ist. Das Wasserstoffgas H&sub2;, das von der Abdichtgaseinlaßöffnung 13 zugeführt wird, fließt entlang der oberen Quarzplatte 3b, das H&sub2; Gas, das von der Trägergaseinlaßöffnung 14 zugeführt wird, fließt in einem zentralen Abschnitt der Kammer, und mit H&sub2; gelöstes SiHCl&sub3;, das von der Quellgaseinlaßöffnung 15 zugeführt wird, fließt entlang der Waferoberfläche, wodurch eine epitaktisch gewachsene Siliziumschicht auf der Waferoberfläche ausgebildet wird.

Die epitaktisch aufgewachsene Schicht, die derart erhalten wird, ist eine Schicht, die verschiebungsfrei und exzellent in der Kristallinität ist, und es gibt kein Risiko des Auftretens einer automatischen Dotierung oder einer Musterverschiebung.

Des weiteren ist es, da die innere Wand dieser rostfreien Platte mit amorphem Tantal bedeckt ist, das eine sehr niedrige Reaktivität hat und stabil ist, möglich, eine epitaktische Dünnschicht auszubilden, die sehr stabil und hochgradig zuverlässig ist.

Dann wird der Wafer mittels der Ladeverriegelung 17 herausgenommen, der Betrieb kehrt zu dem anfänglichen Prozeß nach der N&sub2; Spülung, d. h. dem H&sub2; Gaszuführprozeß, zurück und der selbe Prozeß wird in einer ähnlichen Weise wiederholt. Daher wird es, da es möglich wird, ein epitaktisches Wachstum oder das Anhaften von amorphem Silizium, das durch das Auftreten von Partikeln verursacht wird, zu bewirken, möglich, das Ätzen der inneren Wand der Kammer mit HCl Gas, das nach dem epitaktischen Wachstum essentiell war, wegzulassen, wodurch es möglich wird, das epitaktische Wachstum auf einer kontinuierlichen Basis auszuführen.

Die Zeitdarstellung dieses Prozesses ist in Fig. 19 gezeigt. Wie aus einem Vergleich zwischen diesem Graph und der herkömmlichen Zeitdarstellung, die in Fig. 25 gezeigt ist, offensichtlich wird, wird entsprechend des Verfahrens der vorliegenden Erfindung, da das Ätzen der inneren Wand der Kammer mit HCl Gas weggelassen werden kann, die Zeit, die für einen Zyklus im Fall von 10 um Wachstum benötigt wird, gleich 7 Minuten (wobei die Schichtausbildungszeit gleich 2 Minuten ist). Derart kann entnommen werden, daß die für einen Zyklus benötigte Zeit wesentlich verglichen mit den herkömmlichen 10 Minuten reduziert wird. Daher wird entsprechend des Verfahrens der vorliegenden Erfindung der Durchsatz (die Anzahl der pro Zeiteinheit bearbeiteten Wafer) gleich 8,6 Wafer/Stunde, was eine Verbesserung von ungefähr 40% verglichen mit den herkömmlichen 6 Wafern/Stunde darstellt.

Obwohl bei der oben beschriebenen Struktur die Strömungsrate in jeder Schicht durch die Verwendung des Filters 11 gleichförmig gemacht wird, kann die Ablenkplatte b anstelle des Filters in den Puffertank eingesetzt werden (Fig. 18(b)), oder sowohl der Filter als auch die Ablenkplatte b können verwendet werden (Fig. 18(e)). Entsprechend der Erfindung wird ein Gleichrichtungsmittel wie diejenigen, die in den Fig. 4 bis 6 gezeigt sind, verwendet. Hier wird in einem Fall, in dem kein Filter oder eine andere Vorrichtung verwendet wird, die Rate der Strömung in der Schicht nicht gleichförmig und eine turbulente Strömung wird ausgebildet, wie es in Fig. 18(b) gezeigt ist.

Es sollte bemerkt werden, daß, obwohl SiHCl&sub3; als das Quellgas bei der oben beschriebenen Ausführungsform verwendet wird, die vorliegende Erfindung nicht auf dasselbe beschränkt ist und SiH&sub4;, SiH&sub2;Cl&sub2;, SiCl&sub4; oder ähnliches verwendet werden können.

Zusätzlich kann, wenn ein Dotieren ausgeführt wird, ein Dotiergas wie PH&sub3; durch Hinzufügen zu dem Quellgas verwendet werden.

Falls eine kleine Menge eines reduzierenden Gases wie Wasserstoffgas oder Chlorgas zu dem Abdichtgas im voraus hinzugefügt wird, wird, selbst falls die zersetzte Substanz an der In nenwand der Kammer anhaftet, die anhaftende Substanz durch dieses Gas entfernt und sie wird ausgestoßen. Daher wird die Lebensdauer der Vorrichtung weiter erhöht und es ist möglich, eine epitaktisch gewachsene Schicht, die eine exzellente Kristallinität aufweist, auf einer kontinuierlichen Basis ohne Durchführen des Kammerätzprozesses auszubilden.

Des weiteren können, obwohl eine laminare Strömung aus drei Schichten bei der oben beschriebenen Ausführungsform verwendet wird, zwei Schichten verwendet werden, oder es können vier oder mehr Schichten verwendet werden.

Zusätzlich ist es, obwohl eine Beschreibung einer Atmosphärendruck-CVD-Vorrichtung bei der oben beschriebenen Ausführungsform gegeben wurde, selbstverständlich, daß die vorliegende Erfindung auch auf eine CVD-Vorrichtung mit reduziertem Druck, eine Ätzvorrichtung und ähnliches anwendbar ist.

Des weiteren ist es selbstverständlich, daß es möglich ist, Dünnschichten auszubilden, die hochgradig selektiv bei dem selektiven epitaktischen Wachstum sind.

Wie oben beschrieben worden ist, ist es entsprechend der vorliegenden Erfindung möglich, da das Gas in einer solchen Weise zugeführt wird, daß eine laminare Strömung einer mehrschichtigen Struktur entlang der Oberfläche des Wafers ausgebildet wird, um ein epitaktisches Wachstum auf der Waferoberfläche zu bewirken, das reaktive Gas am Strömen zu der inneren Wand der Kammer und am Anhaften an der inneren Wand, indem es zersetzt wird, zu hindern. Daher wird es möglich, ein hochgradig zersetzbares SiH&sub4; Gas oder ähnliches als Quellgas zu verwenden, so daß es möglich ist, eine epitaktisch gewachsene Schicht, die hochgradig zuverlässig ist, bei einer niedrigen Temperatur auszubilden.

Zusätzlich ist es entsprechend der vorliegenden Erfindung, da das epitaktische Wachstum ausgeführt wird, während einem Gas, das niedrig in der Reaktivität ist, ermöglicht wird, entlang der inneren Wand der Kammer als das Abdichtgas zu strömen, möglich, die zersetzte Substanz am Erreichen der inneren Wand der Kammer zu hindern, wodurch es möglich gemacht wird, die innere Wand in einem exzellenten Zustand ohne eine anhaftende Substanz zu halten.

Außerdem wird entsprechend der vorliegenden Erfindung, da das Laminarströmungsausbildungsmittel zum Einbringen eines Gases in einer solchen Weise, daß eine laminare Strömung aus einer mehrschichtigen Struktur entlang der Waferoberfläche ausgebildet wird, an einer Gaseinlaßöffnung der Vorrichtung für epitaktisches Wachstum angeordnet ist, das reaktive Gas in einer solchen Weise zugeführt, daß eine laminare Strömung aus einer mehrschichtigen Struktur entlang der Waferoberfläche ausgebildet wird. Daher ist es möglich, das reaktive Gas am Fließen zu der inneren Wand der Kammer und am Anhaften an der inneren Wand, indem es zersetzt wird, zu hindern. Derart ist es möglich, ein hochgradig zersetzbares SiH&sub4; Gas oder ähnliches als Quellgas zu verwenden, so daß es möglich ist, eine epitaktisch gewachsene Schicht, die hochgradig zuverlässig ist, bei einer niedrigen Temperatur auszubilden.

Entsprechend der vorliegenden Erfindung ist der Gaseinbringabschnitt derart angeordnet, daß das Gas in Richtung der hinteren Oberfläche des Puffertankes zugeführt wird und es zur Kollision gegen die hintere Oberfläche durch laterale Löcher gebracht wird, die in vorbestimmten Abständen in einer Gaseinbringröhre angeordnet sind, die einer solchen Weise ausgebildet ist, daß sie durch das Innere des Puffertankes verläuft, woraufhin die Gase durch Spalte, die entsprechend zwischen der Gaseinbringröhre und jeder der oberen und unteren Wände des Puffertankes ausgebildet sind, hindurchgeht, wodurch es möglich gemacht wird, eine gleichförmige Strömungsrate in der Richtung der Breite zu erhalten. Dementsprechend ist die vorliegende Erfindung auf verschiedene Vorrichtungen wie eine Vorrichtung für ein Gasphasenwachstum, eine Ätzvorrichtung und ähnliches anwendbar.

Entsprechend der vorliegenden Erfindung ist die Anordnung derart vorgesehen, daß das Gas in einer solchen Weise zugeführt wird, daß eine laminare Strömung aus einer mehrschichtigen Struktur entlang der Oberfläche des Wafers ausgebildet wird und einem epitaktischen Wachstum ermöglicht wird, auf der Oberfläche des Wafers stattzufinden. Dementsprechend ist es möglich, das reaktive Gas am Herumfließen zu der inneren Wand der Kammer und am Anhaften an der inneren Wand, in dem es zersetzt wird, zu hindern, und es ist möglich, eine epitaktisch gewachsene Schicht, die hochgradig zuverlässig ist, auf einer kontinuierlichen Basis auszubilden.


Anspruch[de]

1. Gerät für epitaktisches Wachstum, mit

einer Reaktionskammer (16),

einer substrathaltenden Basis (2), die in der Reaktionskammer (16) so angeordnet ist, daß sie ein zu bearbeitendes Substrat (1) trägt,

einer Mehrzahl von eine laminare Strömung bildenden Einheiten, die zum Speisen einer laminaren Gasströmung mit einem mehrlagigen Aufbau entlang einer Oberfläche des zu bearbeitenden Substrats übereinander gestapelt sind, wobei jede der eine laminare Strömung bildenden Einheiten enthält:

eine rechteckförmige Kammer, deren Querschnitt ein hohes Seitenverhältnis aufweist und die ein mit der Reaktionskammer (16) verbundenes Ende umfaßt,

ein Gaseinleitungsrohr (23 bis 25), das in der Nähe des anderen Endes der rechteckförmigen Kammer so angebracht ist, daß das Gas in Richtung zu dem anderen Ende, das heißt in Richtung zu einer rückseitigen Oberfläche der rechteckförmigen Kammer geblasen wird, und

einen Schlitzbereich, der zwischen einer Außenwand des Gaseinleitungsrohrs (23 bis 25) und einer Wandoberfläche der rechteckförmigen Kammer ausgebildet ist, wobei die rechteckförmigen Kammern mit der Reaktionskammer (16) verbunden sind, und

einer Heizeinrichtung (6) zum Heizen des zu bearbeitenden Substrats (1), wodurch ein epitaktisches Wachstum hervorgerufen wird, das auf der Oberfläche des zu bearbeitenden Substrats (1) stattfindet.

2. Gerät für epitaktisches Wachstum nach Anspruch 1, bei dem die Heizeinrichtung (7) eine Aufheizung mit Hilfe von Strahlungswärme bewirkt.

3. Gerät für epitaktisches Wachstum nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß es weiterhin einen runden Stab (46), einen Schlitz (47) oder ein Gitter (45) aufweist, der bzw. das zwischen dem Schlitzbereich und der Reaktionskammer (16) vorgesehen ist.

4. Gerät für epitaktisches Wachstum nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem die laminare Gasströmung mit einem mehrlagigen Aufbau von der Oberflächenseite des zu bearbeitenden Substrats (1) her gesehen aus einer ersten Lagenströmung, die ein Quellengas enthält, das eine als eine Quelle zur Erzeugung der epitaktisch aufgewachsenen Schicht dienende Substanz umfaßt, und einer zweiten Lagenströmung zusammengesetzt ist, die durch ein Abdichtungsgas zum Abdichten der ersten Lagenströmung gebildet ist.

5. Verfahren für epitaktisches Wachstum, mit

einem Anordnungsschritt, bei dem ein zu bearbeitendes Substrat (1) in einer Reaktionskammer (16) angeordnet wird, und

einem epitaktischen Wachstumsschritt, bei dem eine laminare Gasströmung mit

einem mehrlagigen Aufbau von einer Mehrzahl von eine laminare Strömung bildenden Einheiten zugeführt wird, die entlang der Oberfläche des zu bearbeitenden Substrats so aufeinander gestapelt sind, daß eine epitaktisch aufgewachsene Schicht auf der Oberfläche des zu bearbeitenden Substrats (1) gebildet wird, wobei jede der eine laminare Strömung bildenden Einheiten umfaßt:

eine rechteckförmige Kammer, deren Querschnitt ein hohes Seitenverhältnis aufweist und die ein mit der Reaktionskammer (16) verbundenes Ende umfaßt,

ein Gaseinleitungsrohr (23 bis 25), das in der Nähe des anderen Endes der rechteckförmigen Kammer so angebracht ist, daß das Gas in Richtung zu dem anderen Ende, das heißt in Richtung zu einer rückseitigen Oberfläche der rechteckförmigen Kammer, geblasen wird, und

einen Schlitzbereich, der zwischen einer Außenwand des Gaseinleitungsrohres (23 bis 25) und einer Wandoberfläche der rechteckförmigen Kammer gebildet ist, wobei die rechteckförmigen Kammern mit der Reaktionskammer (16) verbunden sind.

6. Verfahren für epitaktisches Wachstum nach Anspruch 5, bei dem die laminare Gasströmung mit einem mehrlagigen Aufbau von der Oberflächenseite des zu bearbeitenden Substrats her gesehen aus einer ersten Lagenströmung, die ein Quellengas enthält, das eine als eine Quelle zur Erzeugung der epitaktisch wachsenden Schicht dienende Substanz umfaßt, und einer zweiten Lagenströmung zusammengesetzt ist, die durch ein Abdichtungsgas zum Abdichten der ersten Lagenströmung gebildet ist.

7. Verfahren für epitaktisches Wachstum nach Anspruch 6, bei dem die erste Lagenströmung durch ein Mischgas aus Silan (SiH&sub4;) und Wasserstoff (H&sub2;) gebildet ist.

8. Verfahren für epitaktisches Wachstum nach Anspruch 6 oder 7, bei dem die zweite Lagenströmung eine laminare Strömung mit einem zweilagigen Aufbau aus einem Wasserstoffgas und einem eine reduzierende Substanz enthaltenden Gas ist.

9. Verfahren für epitaktisches Wachstum nach einem der Ansprüche 5 bis 8, das weiterhin umfaßt:

einen Schritt zur Herausnahme des zu bearbeitenden Substrats, bei dem die Temperatur des zu bearbeitenden Substrats (1) abgesenkt wird und das zu bearbeitende Substrat (1) aus der Reaktionskammer (16) herausgenommen wird,

einen zweiten Anbringungsschritt, bei dem ein weiteres zu bearbeitendes Substrats (1) in der Reaktionskammer (16) angeordnet wird,

einen zweiten Schritt mit epitaktischem Wachstum, bei dem die Temperatur des weiteren, zu bearbeitenden Substrats (1) wieder auf die Wachstumstemperatur erhöht wird und die laminare Gasströmung mit einem mehrlagigen Aufbau entlang der Oberfläche des weiteren, zu bearbeitenden Substrats (1) zugeführt wird, um hierdurch eine epitaktisch aufgewachsene Schicht auf der Oberfläche des weiteren, zu bearbeitenden Substrats (1) zu bilden, und

einen Schritt zur Herausnahme des zu bearbeitenden Substrats, bei dem die Temperatur des weiteren Substrats (1) abgesenkt wird und das weitere, zu bearbeitende Substrat (1) aus der Reaktionskammer (16) herausgenommen wird,

wobei zwei oder mehr Schritte für ein epitaktisches Wachstum auf kontinuierlicher Basis ausgeführt werden, ohne daß ein Temperaturerhöhungsschritt zwischen den Schritten durchgeführt wird.

10. Gerät zum Einleiten eines Gases mit

einem rechteckförmigen Puffertank (42), der mit einem Ende einer Reaktionskammer (31) verbindbar ist, in die das Gas einzuleiten ist und die einen Querschnitt mit einem hohen Seitenverhältnis aufweist,

einem Gaseinleitungsrohr (43), das so angeordnet ist, daß es durch Seitenwände des Puffertanks (42) in der Nähe einer rückseitigen Wand des Puffertanks derart hindurchgeführt ist, daß es parallel zu der rückseitigen Wand und der oberen und unteren Wand verläuft, wobei das Gaseinleitungsrohr Öffnungen (43P) aufweist, die so ausgebildet sind, daß sie der rückseitigen Wand mit vorbestimmten Abständen zugewandt sind, und einem Schlitzbereich, der zwischen dem Gaseinleitungsrohr und der oberen und unteren Wand des Puffertanks gebildet ist,

wobei das Gas aus den Öffnungen (43P) des Gaseinleitungsrohrs (43) in Richtung zu der Rückseite des Puffertanks (42) ausgeblasen und durch den Schlitzbereich in die Reaktionskammer (31) geleitet wird.

11. Gerät zum Einleiten eines Gas gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß es weiterhin einen runden Stab (46), einen Schlitz (47) oder ein Gitter (45) enthält, der bzw. das zwischen dem Schlitzbereich und der Reaktionskammer vorgesehen ist.







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