气相生长装置及外延晶片的制造方法制造方法及图纸

气相生长装置1包括反应炉2、导入通路8、多条流路15a、分支路14a、及分割通路16b。反应炉2通过原料气体使外延层气相生长于基板W。导入通路8包括：入口8a，其通往反应炉2内；出口8b，其位于入口8a的上方且较入口8a靠反应炉2侧并且到达反应炉2内；及阶部8c，其位于导入通路8内。多条流路15a为32条以上，且自入口8a延伸至入口8a的外侧。分支路14a使多条流路15a自入口8a侧朝向原料气体的上游侧呈竞赛状合流。分割通路16b为将导入通路8与多条流路15a对应地分割而成的通路，且分别与多条流路15a连接并相通。由此，提供一种气相生长装置，其能够使生长于基板上的外延层的膜厚的均匀性良好。

Gas Growth Device and Manufacturing Method of Epitaxy Wafer

The gas phase growth device 1 comprises a reaction furnace 2, an introduction channel 8, a plurality of flow paths 15a, a branch channel 14a, and a separation channel 16b. Reactor 2 makes the epitaxial layer grow on the substrate W by feeding gas. The inlet passage 8 includes: the inlet 8a, which leads to the reactor 2; the outlet 8b, which lies above the inlet 8a and reaches the reactor 2 side as compared with the inlet 8a; and the step 8c, which is located in the inlet passage 8. There are more than 32 flow paths in 15a, and they extend from 8A to the outside of 8a. The Branch Road 14a makes many flow paths 15A from the side of the entrance 8A to the upstream side of the raw gas in a competitive confluence. The partitioning pathway 16b is a pathway that divides the lead-in pathway 8 into several streams corresponding to 15a, and is connected and connected with several streams respectively. Thus, a gas phase growth device is provided, which can make the film thickness uniformity of the epitaxial layer grown on the substrate good.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】气相生长装置及外延晶片的制造方法
本专利技术涉及一种气相生长装置及外延晶片的制造方法。
技术介绍
伴随着半导体集成电路的微细化，形成于成为半导体集成电路基础的半导体基板的图案被微细化，而对半导体基板所要求的质量变得更加严格。对半导体基板所要求的质量之中，尤其对平坦度的要求极其高。而且，关于半导体基板中用于多种用途的外延晶片，兼顾基板的平坦度与外延层的平坦度为课题。而且，该外延层的平坦度很大程度上受外延层的膜厚分布影响。由此，为了满足所要求的外延层的平坦度，必须使外延层的膜厚分布的均匀性更加良好。目前，针对制造直径300mm的外延晶片，使用单片式的气相生长装置。此种气相生长装置大致包括：供给使外延层生长于基板的原料气体的机构、藉由所供给的原料气体而于基板生长外延层的反应炉、以及将反应炉内的气体排出的机构。作为供给原料气体的机构，自原料气体的上游侧起依序具备注入盖(以下，称为「盖」)、挡板、及注入嵌件(以下，称为「嵌件」)。盖具有在将原料气体导入反应炉内时供原料气体通过的空间。挡板为夹持于盖与嵌件之间的板状构件，且具有将盖内的原料气体引导至嵌件的多个贯通孔，通过该贯通孔而调整朝向嵌件的原料气体流。嵌件具有将通过挡板的贯通孔的原料气体引导至反应炉入口的多条流路。经由上述各构件而将原料气体引导至反应炉。被引导原料气体的反应炉包括：入口，其通往反应炉内且供自上游流动的原料气体流入；出口，其位于入口的上方且较入口靠反应炉侧并且到达反应炉内；通路，其将入口与出口连接；及阶部，其位于通路内。自嵌件被引导至反应炉入口的原料气体越过到达反应炉内通路内的阶部而被引导至反应炉内。藉由使以此方式被引导的原料气体于基板上发生反应而于基板上生长外延层。原料气体于反应炉内发生反应而生成的气体及以未反应而告终的原料气体通过排出气体的机构排出至反应炉外。使用这种单片式的气相生长装置生长使膜厚分布更均匀化的外延层时，最重要的是将均匀的原料气体流引导至反应炉内的基板表面上。于目前单片式气相生长装置中，暂时被导入盖的原料气体流系藉由挡板成为任意的流动，而流入至嵌件中的多条(例如，10条)流路。然而，经由挡板而形成的原料气体流本身因受盖内压力平衡支配而无法获得与挡板的贯通孔直径对应的速度。进而，经由挡板而被细分化的原料气体流通过嵌件而被引导至基板上，故而原料气体流依存于嵌件的流路数。由此，在基板的面内方向流动的原料气体将形成与嵌件的流路数(如10条)对应的速度的不均，被导入至基板上的原料气体的速度分布由发展趋势来决定。或者，被导入至反应炉入口的原料气体越过通往反应炉内的通路内的阶部被引导至反应炉内，而成为受阶部形状影响的流动。具体而言，位于通路内的阶部包括：第1面，其于反应炉侧以于铅垂方向延伸的轴线为中心呈圆弧状弯曲且与通路的入口对向；及第2面，其自该第1面的上端延伸至通路的出口。因此，被引导至该通路的原料气体流于欲越过阶部时依靠第1面而靠近通路的宽度方向的外侧。由此，在反应炉外部进行控制的原料气体速度分布在导入反应炉内之前会发生变化，从而变得难以精确地控制导入至基板上的原料气体的速度分布。由于此种气相生长装置中构造上的限制及控制原料气体速度分布的控制困难性，故变得难以满足用于尖端零件的外延晶片所要求的外延层膜厚分布的均匀性。因此，为了满足此种膜厚分布的均匀性，对作为构成反应炉顶壁的零件的上部圆顶的形状进行了优化。通过该优化而得到了生长于基板上的外延层中膜厚分布的整体性改善。然而，通过嵌件而被导入基板面内方向的原料气体速度仍然会形成与嵌件的流路对应的多条不均。如果使用这种产生有速度不均的原料气体例如于绕着沿铅垂方向延伸的轴线旋转的基板生长外延层，则与原料气体的速度不均对应地使外延层的膜厚呈同心圆状产生不均。而且，产生这种不均的外延晶片无法满足所要求的平坦度，故而必须使供给至基板上的原料气体的速度偏差均匀化。因此，进行了如下操作：通过对形成于盖上的流路实施改良而使导入基板上的原料气体的速度均匀化。例如，如专利文献1所记载，采用使通往位于盖的下游侧(反应炉侧)多个出口的盖内的流路朝向盖的上游侧呈竞赛状合流而成的流路。由此，随着于盖内原料气体自上游侧朝向下游侧而分配原料气体，从而于自盖的各出口供给的原料气体相互间速度分布的不均得到改善。然而，由于阶部位于将反应炉的入口与通过该入口到达反应炉内的出口连接的通路内，故而通过盖而得到调整的原料气体的速度分布被阶部扰乱，因此无法维持至反应炉内。为了使原料气体的速度分布维持至反应炉内，需要如取消阶部等反应炉本身的大幅度改造。另外，例如，专利文献2中公开的一种装置，其与嵌件内的多条流路对应地使将原料气体引导至反应炉内的通路(具有阶部的通路)分割，从而抑制原料气体流被通路的阶部扰乱。而且，专利文献3中公开一种装置，其将嵌件内的流路分为64条以上而抑制原料气体流的不均。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2009-277730号公报专利文献2：日本特开2007-324286号公报专利文献3：日本特开2011-86887号公报
技术实现思路
所要解决的技术问题然而，于专利文献2及3中，自上游侧引导的原料气体的流路未形成为竞赛状。因此，通过嵌件内各流路的原料气体相互间无法使原料气体的速度充分地均匀化。由此，自嵌件被引导至反应炉的基板上的原料气体流会与嵌件内的流路数对应地产生不均，从而无法使生长于基板的外延层的膜厚具有良好均匀性。本专利技术的课题在于提供一种气相生长装置及外延晶片的制造方法，其能够使生长于基板上的外延层的膜厚具有良好的均匀性。解决技术问题的方法及专利技术效果本专利技术的气相生长装置，其特征在于，包括：反应炉，其通过原料气体使外延层气相生长于基板；通路，其包括通往反应炉内的入口、及位于入口的上方且较入口靠反应炉侧并且到达反应炉内的出口，将入口与出口连接，从而将原料气体导入反应炉内；阶部，其位于通路内，且包括与入口对向的第1面及自第1面的上端延伸至出口的第2面；多条流路，其自入口延伸至入口的外侧，用于将原料气体引导至入口，且为32条以上；合流路，其为多条流路自入口侧朝向原料气体的上游侧呈竞赛状合流并于原料气体的上游侧相连；及多条分割通路，其沿着原料气体流动的方向与多条流路对应地将通路进行分割，且分别与多条流路连接并相通。根据本专利技术的气相生长装置，由于通过竞赛状的合流路自上游侧朝向下游侧使流路分支而成为32条以上的多条流路，故而能够使流动于各流路中的原料气体相互间的速度有效地均匀化。而且，该均匀化后的原料气体流被引导至通往反应炉内的通路。此处，该通路被分割为与32条以上的多条通路的各者连接并相通的分割通路。由此，能够维持原料气体流在合流路中被均匀化而流动于多条流路中的状态将原料气体引导至反应炉内。因此，可使生长于基板上的外延层的膜厚具有良好均匀性。再者，于本说明书中，所谓「竞赛状」，意指例如自完全二分支构造的竞赛表(均等的淘汰竞赛表)的最上段朝向位于最下段最下点的各个地点分支而成的线整体形状。依据本专利技术的实施方式，分割通路自入口经由阶部而朝向出口延伸。由此，即便被导入某一分割通路的原料气体流与分割通路内的阶部发生碰撞，也能够有效地抑制对被导入其他分割通路的原料气体流造成影响。依据本专利技术的实施方式，多条流路合计为64本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种气相生长装置，其特征在于，包括：反应炉，其通过原料气体使外延层气相生长于基板；通路，其包括通往上述反应炉内的入口、及位于上述入口的上方且较上述入口靠上述反应炉侧并且到达上述反应炉内之出口，将上述入口与上述出口连接从而将上述原料气体导入上述反应炉内；阶部，其位于上述通路内，且包括与上述入口对向的第1面及自上述第1面的上端延伸至上述出口的第2面；多条流路，其自上述入口延伸至上述入口的外侧，用于将上述原料气体引导至上述入口，且为32条以上；合流路，其为上述多条流路自上述入口侧朝向上述原料气体的上游侧呈竞赛状合流并于上述原料气体的上游侧相连；及多条分割通路，其沿着上述原料气体流动的方向与上述多条流路对应地将上述通路进行分割，且分别与上述多条流路连接并相通。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.09.05 JP 2016-1727511.一种气相生长装置，其特征在于，包括：反应炉，其通过原料气体使外延层气相生长于基板；通路，其包括通往上述反应炉内的入口、及位于上述入口的上方且较上述入口靠上述反应炉侧并且到达上述反应炉内之出口，将上述入口与上述出口连接从而将上述原料气体导入上述反应炉内；阶部，其位于上述通路内，且包括与上述入口对向的第1面及自上述第1面的上端延伸至上述出口的第2面；多条流路，其自上述入口延伸至上述入口的外侧，用于将上述原料气体引导至上述入口，且为32条以上；合流路，其为上述多条流路自上述入口侧朝向上述原料气体的上游侧呈竞赛状合流并于上述原料气体的上游侧相连；及多条分割通路，其沿着上述原料气体流动的方向与上述多条流路对应地将上述通路进行分割，且分别与上述多条流路连接并相通。2.根据权利要求1所述的气相生长装置，其特征在于，其中，上述分割通路自上述入口经由上述阶部而朝...

【专利技术属性】
技术研发人员：大西理，桝村寿，
申请(专利权)人：信越半导体株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP