薄膜的形成方法及其装置制造方法及图纸

将多个晶片３１装进舟皿３２，用加热器２１加热反应炉２２，使晶片３１升温。接着，用送风装置２０将空气由送风喷管２０ａ输送到加热器２１和反应炉２２之间，快速冷却加热器２１使晶片３１以１７℃／分的速度降温，只在晶片３１的周边部温度比中央部温度变成低３０℃期间由第一、第二气体喷管２７、２８向反应炉２２内供应ｐＨ↓［３］、ＳｉＨ↓［４］。随后在晶片３１周边部和中央部的温差不再是３０℃时，停止向反应炉２２内供应ＳｉＨ↓［４］、ｐＨ↓［３］，而在晶片３１的表面上形成图中未示出的多晶硅膜。（*该技术在2014年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及薄膜的形成方法及其装置，特别适用于均匀性良好的薄膜。图8是表示以往的薄膜形成方法所用的纵型LPCVD(低压化学汽相淀积)炉的截面图。上述纵型LPCVD炉在半导体装置制造工艺中用以将氧化硅膜或多晶硅膜形成在多个半导体基板上。反应炉2设置在园筒形加热器1的内侧，此反应炉2由第一和第二石英管3，4构成。也就是说第一石英管3设置在上述加热器1的内侧，该石英管的一端是密封的。岐管5的一端设置在上述石英管3的另一端，此岐管5的另一端用封闭部6封闭。第一、第二气体喷管7，8和排气口9设置在上述岐管5的侧面。上述第二石英管4的一端设置在上述岐管5的内侧，此石英管4的另一端位于第一石英管3的一端附近。即第二石英管4位于第一石英管3的内侧。上述第一气体喷管7的顶端位于第二石英管4另一端附近的内侧。多个气体导入口7a设置在上述气体喷管7上，这些气体导入口7a对着第二石英管4的中心轴侧。上述第二气体喷管8的顶端位于第二石英管4的一端附近的内侧。保温筒10设置在上述封闭部6的上面，并位于第二石英管4的内侧。置放晶片11的舟皿12设置在上述保温筒10的上面。在上述结构中舟皿12里置放有多个晶片11，并放入反应炉2中。然后，用加热器1加热上述反应炉2，使上述晶片11升至规定的温度。接着将图中未示出的原料气体从第一和第二气体喷管7，8导入反应炉2内，供给晶片11的表面。这时，上述原料气体沿箭头13的方向流动。因此，在上述晶片11上的上述原料气体被分解，在晶片11上形成图中未示出的薄膜。这时，为使所形成的薄膜厚度均匀，上述晶片11的表面温度要保持恒定。具有地说，上述晶片11表面的温差要在1℃以内。在上述以往的薄膜形成方法中，为使形成的薄膜厚度均匀，就要使晶片11的表面温度保持恒定。然而，即使将晶片11的表面温度保持恒定，在晶片11上所形成的薄膜厚度仍存在不均匀的情况。例如在原料气体为TEOS，PH3，反应炉2内的温度是600℃，压力为0.5 的条件下，用图8所示的纵型LPCVD炉，在晶片11上形成掺杂磷的SiO2膜时，此SiO2膜的膜厚分布如图9所示，即在晶片的周边部上述SiO2膜的厚度较厚。在原料气体为SiH4，PH3，反应炉2内的温度是600℃，压力为0.5 的条件下，用图8所示的LPCVD炉，在晶片11上形成掺杂磷的多晶硅膜时，此多晶硅膜的厚度分布如附图说明图10所示，即与上述SiO2模一样，在晶片的周边部，上述多晶硅膜的厚度厚。如上所述，在晶片上形成的薄膜厚度的均匀性一旦恶化，就存在在膜厚度的部分布线间不能接触、不能顺利进行加工等问题。因此，也存在半导体装置不能正常工作的问题。图11是表示以往的薄膜形成装置的主要部分的截面图。为防止像上述那样在晶片上面形成的薄膜厚度不均匀，即为使上述薄膜厚度的均匀性好，此薄膜形成装置是在图8所示的以往的纵型LPCVD炉上安装环形挡板15。也就是说，在置放在上述舟皿12中的晶片11的端部之间插入环状挡板15。由于能用此环形挡板15遮挡上述原料气体在上述晶11的相互之间流动，所以能在晶片11的表面上形成厚度均匀的薄膜。图12是表示以往的另一种薄膜形成装置的主要部分的截面图。为防止在晶片上上述那样形成的薄膜厚度不均匀，此薄膜形成装置是在图8所示的以往的纵型LPCVD炉上安装园盘形的挡板16。即，将比晶片11大的园盘状挡板16安装在上述舟皿12内，晶片11装载在此园盘形挡板16的上面。由于厚的膜形成在上述园盘形挡板16的周边部分，因此，在晶片11的表面上能形成厚度均匀的薄膜。然而，使用上述以往的薄膜形成装置，尽管也能在晶片11的表面上形成厚度均匀的薄膜，但由于存在上述挡板15，16，使可放入薄膜形成装置中的晶片个数减少，因而使制造成本增加，同时还产生使薄膜形成装置的结构变复杂使装置成本增加、装置维修困难等问题。鉴于上述情况，本专利技术的目的是提供一种既能在晶片表面上形成厚度均匀的薄膜还能使制造成本和装置成本降低，容易进行装置维修的薄膜形成方法及其装置。为解决上述课题，本专利技术使用用CVD法在半导体基片上形成薄膜的方法，为使在上述半导体基板上形成的薄膜厚度均匀，本专利技术的特征是在形成上述薄膜时，在上述半导体基片上建立温度差。另外，作为用CVD法在半导体基片上形成薄膜的装置，其特征是它配备有置放上述半导体基片的反应炉;和为了在上述半导体基片上形成厚度均匀的薄膜，设置在上述反应炉的外侧，通过升温或降温在上述半导体基片上的中央部和周边部建立温度差的加热器。另外，作为用CVD法在多个半导体基片上形成薄膜的装置，其特征在于它配备有保持上述各半导体基片有规定的相互间隔的保持装置;和为了在上述半导体基片上形成厚度均匀的薄膜，在上述半导体基片上的中央部和周边部建立温度差的装置。另外，作为用CVD法在多个半导体基片上形成薄膜的装置，其特征在于它配备有能使上述半导体基片保持规定的相互间隔的保持卡具;安放上述保持卡具的反应炉;设置在上述反应炉的外侧，为了在上述半导体基片上形成厚度均匀的薄膜，用来通过升温或降温在上述半导体基片的中央部和周边部建立温度差的加热器。另外，作为用CVD法在多个半导体基片上形成薄膜的装置，其特征在于它配备有使上述半导体基片保持规定相互间隔的保持卡具;收纳上述保持卡具的反应炉;设置在上述反应炉的外侧使上述半导体基片升温的加热器;和将空气送入上述加热器和上述反应炉之间的送风装置。本专利技术由于在半导体基片上建立温度差，也就是使成膜速度慢的区域温度高，使该区域的成膜速度加快，从而使上述半导体基片上的成膜速度几乎相同。结果，能在上述半导体基片上形成膜厚原均匀的薄膜。而且，用保持卡具使半导体基片保持规定的相互间隔，将上述保持卡其安放在反应炉中，通过用设置在此反应炉外侧的加热器，从半导体基片的周边部侧升温或降温，在上述半导体基片的中央部和周边部建立温度差，在上述半导体基片上形成薄膜。即由于使成膜速度低的区域温度升高，而使该区域的成膜速度加快。从而，能在上述半导体基片上形成厚度均匀的薄膜。下面将参照附图，用实施例对本专利技术进行说明。图1是本专利技术第一、第二实施例所用的薄膜形成装置，即纵型LPCVD炉的截面图。图2是分别表示在本专利技术图1所示的纵型LPCVD炉中晶片中央部的温度、晶片周边部的温度和所供给的原料气体的流量与时间的关系。图3是表示在本专利技术的第一实施例中，在晶片上的周边部和中央部所形成的多晶硅膜的膜厚。图4是表示在用本专利技术图1所示的纵型LPCLD炉使晶片升降温时的升降温速度与在上述晶片的中央部和周边部的温度差的关系。图5是表示使用本专利技术图1所示的纵型LPCVD炉，按照第一实施例的条件，在晶片上形成多晶硅膜时的成膜速度特性。图6是表示在本专利技术第二实施例中，在晶片上的周边部直到中央部形成的多晶硅膜的膜厚。图7是表示使用本专利技术图1所示的纵型PLCVD炉，按照第二实施例的条件，在晶片上形成SiO2膜时的成膜速度特性。图8是以往的薄膜形成方法中所用的纵型LPCVD炉的截面图。图9是表示用图8所示的纵型LPCVD炉，在晶片上的周边部直到中央部形成SiO2膜的厚度。图10是表示用图8所示的纵型LPCVD炉在晶片上的周边部直到中央部形成多晶硅膜的厚度。图11是以往的薄膜形成装置的主要部分的截面图。图12是以本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用ＣＶＤ法在半导体基片上形成薄膜的方法，其特征是为使在上述半导体基片上形成的薄膜厚度均匀，形成上述薄膜时，在上述半导体基片上建立温度差。

【技术特征摘要】
JP 1993-5-10 107899/931.一种用CVD法在半导体基片上形成薄膜的方法，其特征是为使在上述半导体基片上形成的薄膜厚度均匀，形成上述薄膜时，在上述半导体基片上建立温度差。2.一种用CVD法在半导体基片上形成薄膜的薄膜形成装置，其特征在于它配备有安放上述半导体基片的反应炉;设置在上述反应炉外侧，为在上述半导体基片上形成膜厚均匀的薄膜，用以通过升温或降温在上述半导体基片上建立温度差的加热器。3.一种用CVD法在多个半导体基片上形成薄膜的薄膜形成装置，其特征是它配备有使上述半导体基片相互间保持规定间隔的保持装置;为在上述半导体基片上形成...

【专利技术属性】
技术研发人员：见方裕一，
申请(专利权)人：株式会社东芝，
类型：发明
国别省市：JP[日本]