JP2000323420A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
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- JP2000323420A JP2000323420A JP11133531A JP13353199A JP2000323420A JP 2000323420 A JP2000323420 A JP 2000323420A JP 11133531 A JP11133531 A JP 11133531A JP 13353199 A JP13353199 A JP 13353199A JP 2000323420 A JP2000323420 A JP 2000323420A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 スループットを低下させずに、不純物プロフ
ァイルが高精度に制御された層を複数のウエハに対して
繰り返し形成する。 【解決手段】 ガス供給管から反応室内への原料ガスの
供給量を制御しながら、深さ方向のゲルマニウム濃度及
び不純物濃度を変化させた層（ＳｉＧｅ層）をこの反応
室内に収納されたウエハ上に形成する際、反応室内に第
１のウエハを搬入し（Ｓ１）、第１のウエハ上にＳｉＧ
ｅ層を形成する（Ｓ２）。その後、第１のウエハを反応
室内から搬出する（Ｓ３）と共に、前記ガス供給管内の
原料ガスを真空排気し（Ｓ４）、さらに反応室内をクリ
ーニングし（Ｓ５）て第１のウエハと入れ替えに反応室
内に第２のウエハを搬入する（Ｓ１）。次に、第２のウ
エハ上にＳｉＧｅ層を形成する（Ｓ２）する。
ァイルが高精度に制御された層を複数のウエハに対して
繰り返し形成する。 【解決手段】 ガス供給管から反応室内への原料ガスの
供給量を制御しながら、深さ方向のゲルマニウム濃度及
び不純物濃度を変化させた層（ＳｉＧｅ層）をこの反応
室内に収納されたウエハ上に形成する際、反応室内に第
１のウエハを搬入し（Ｓ１）、第１のウエハ上にＳｉＧ
ｅ層を形成する（Ｓ２）。その後、第１のウエハを反応
室内から搬出する（Ｓ３）と共に、前記ガス供給管内の
原料ガスを真空排気し（Ｓ４）、さらに反応室内をクリ
ーニングし（Ｓ５）て第１のウエハと入れ替えに反応室
内に第２のウエハを搬入する（Ｓ１）。次に、第２のウ
エハ上にＳｉＧｅ層を形成する（Ｓ２）する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置の製造
方法に関し、特には深さ方向に含有物濃度を変化させた
層を複数のウエハ表面に繰り返し形成する半導体装置の
製造方法に関する。
方法に関し、特には深さ方向に含有物濃度を変化させた
層を複数のウエハ表面に繰り返し形成する半導体装置の
製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】バイポーラトランジスタの高速化を図る
ためには、高濃度でかつ薄いベース層の形成が不可欠で
ある。しかし、従来のイオン注入技術を用いたベース層
の形成では、注入不純物のチャネリングのため、４０ｎ
ｍ以下のベース幅を実現することは困難であった。この
問題の解決策として、シリコン（Ｓｉ）基板上にシリコ
ン−ゲルマニウム〔Ｓｉ(1-x) Ｇｅx 、以下ＳｉＧｅと
記す〕混晶層をエピタキシャル成長させる技術を応用し
たヘテロ接合バイポーラトランジスタ（hetero bipolar
transistor 以下、ＨＢＴと記す）が注目されている。
ためには、高濃度でかつ薄いベース層の形成が不可欠で
ある。しかし、従来のイオン注入技術を用いたベース層
の形成では、注入不純物のチャネリングのため、４０ｎ
ｍ以下のベース幅を実現することは困難であった。この
問題の解決策として、シリコン（Ｓｉ）基板上にシリコ
ン−ゲルマニウム〔Ｓｉ(1-x) Ｇｅx 、以下ＳｉＧｅと
記す〕混晶層をエピタキシャル成長させる技術を応用し
たヘテロ接合バイポーラトランジスタ（hetero bipolar
transistor 以下、ＨＢＴと記す）が注目されている。
【０００３】ＨＴＢは、異なる２種類の半導体間の歪み
超格子構造に起因する電気的および光学的性質を利用し
た素子であり、ホモ接合のバイポーラトランジスタより
もエミッタからベースへのキャリアの注入を大きくする
ことができ、ベース抵抗（Ｒb ）やベース走行時間（τ
B ）を増大することなしに電流増幅率（ｈFE）を確保す
ることが可能になり、最高発振周波数（ｆmax ）＝５０
ＧＨｚ程度の高速バイポーラトランジスタを実現するこ
とができる。そして、Ｓｉ基板上にＳｉＧｅ混晶層をエ
ピタキシャル成長させてなるＳｉＧｅ／Ｓｉ系のＨＢＴ
では、ＳｉＧｅ混晶層がベースとして用いられている。
超格子構造に起因する電気的および光学的性質を利用し
た素子であり、ホモ接合のバイポーラトランジスタより
もエミッタからベースへのキャリアの注入を大きくする
ことができ、ベース抵抗（Ｒb ）やベース走行時間（τ
B ）を増大することなしに電流増幅率（ｈFE）を確保す
ることが可能になり、最高発振周波数（ｆmax ）＝５０
ＧＨｚ程度の高速バイポーラトランジスタを実現するこ
とができる。そして、Ｓｉ基板上にＳｉＧｅ混晶層をエ
ピタキシャル成長させてなるＳｉＧｅ／Ｓｉ系のＨＢＴ
では、ＳｉＧｅ混晶層がベースとして用いられている。
【０００４】図３にはＳｉＧｅ／Ｓｉ系のＨＢＴのバン
ド図の一例を示した。このＨＢＴは、図中の破線に示
すように、コレクタ側に向けてゲルマニウムの混合比率
が徐々に高くなるように、深さ方向にゲルマニウム濃度
を変化させたベース（すなわちＳｉＧｅ混晶層）を有し
ている。図４にはこのＳｉＧｅ混晶層におけるゲルマニ
ウムと不純物〔例えばホウ素（Ｂ）〕の深さ方向の濃度
プロファイルを示した。この濃度プロファイルに示すよ
うに、このようなＨＢＴのＳｉＧｅ混晶層（すなわちベ
ース）では、深さ方向におけるホウ素濃度も３桁程度の
範囲で変化させている。
ド図の一例を示した。このＨＢＴは、図中の破線に示
すように、コレクタ側に向けてゲルマニウムの混合比率
が徐々に高くなるように、深さ方向にゲルマニウム濃度
を変化させたベース（すなわちＳｉＧｅ混晶層）を有し
ている。図４にはこのＳｉＧｅ混晶層におけるゲルマニ
ウムと不純物〔例えばホウ素（Ｂ）〕の深さ方向の濃度
プロファイルを示した。この濃度プロファイルに示すよ
うに、このようなＨＢＴのＳｉＧｅ混晶層（すなわちベ
ース）では、深さ方向におけるホウ素濃度も３桁程度の
範囲で変化させている。
【０００５】このような構成のＨＢＴでは、図３の破線
に示すようにコレクタ側のバンドギャップが狭くなっ
てドリフト電界が生じ、これによって、ベース走行時間
（τB ）が小さくなり、遮断周波数（ｆT ）が大きくな
る。また、ゲルマニウム濃度を変化させたことで、アー
リー電圧（ＶA ）が大きくなるという利点も得られる。
に示すようにコレクタ側のバンドギャップが狭くなっ
てドリフト電界が生じ、これによって、ベース走行時間
（τB ）が小さくなり、遮断周波数（ｆT ）が大きくな
る。また、ゲルマニウム濃度を変化させたことで、アー
リー電圧（ＶA ）が大きくなるという利点も得られる。
【０００６】そして、このようなＨＢＴを得るために、
深さ方向にゲルマニウム濃度及びホウ濃度を変化させた
ＳｉＧｅ混晶層をＳｉ基板上に形成するには、枚葉式の
成膜装置を用いて次のように行われる。先ず、ウエハ
（Ｓｉ基板）が収納された反応室内を真空排気した後、
この反応室内に接続されたガス供給管から原料ガスを導
入してウエハの上面にＳｉＧｅ混晶層をエピタキシャル
成長させる。この際、原料ガスには、例えばモノシラン
（ＳｉＨ4 ）、ゲルマン（ＧｅＨ4 ）及びジボラン（Ｂ
2 Ｈ6 ）等を用る。そして、成膜の進行に合わせて、ガ
ス供給管に設けられたマスフローコントローラ（以下、
ＭＦＣと記す）で各原料ガスの流量を制御することによ
って、ＳｉＧｅ混晶層内のゲルマニウム濃度及びホウ素
濃度を深さ方向で変化させる。
深さ方向にゲルマニウム濃度及びホウ濃度を変化させた
ＳｉＧｅ混晶層をＳｉ基板上に形成するには、枚葉式の
成膜装置を用いて次のように行われる。先ず、ウエハ
（Ｓｉ基板）が収納された反応室内を真空排気した後、
この反応室内に接続されたガス供給管から原料ガスを導
入してウエハの上面にＳｉＧｅ混晶層をエピタキシャル
成長させる。この際、原料ガスには、例えばモノシラン
（ＳｉＨ4 ）、ゲルマン（ＧｅＨ4 ）及びジボラン（Ｂ
2 Ｈ6 ）等を用る。そして、成膜の進行に合わせて、ガ
ス供給管に設けられたマスフローコントローラ（以下、
ＭＦＣと記す）で各原料ガスの流量を制御することによ
って、ＳｉＧｅ混晶層内のゲルマニウム濃度及びホウ素
濃度を深さ方向で変化させる。
【０００７】そして、ＳｉＧｅ混晶層の形成工程が終了
した後には、ガス供給管のバルブを閉じて反応室内への
原料ガスの導入を停止し、次いで、反応室内からウエハ
を取り出す。その後、温度を上昇させた反応室内に塩酸
（ＨＣｌ）ガスを導入し、反応室の内壁に付着した薄膜
を除去するクリーニングを行う。以上の後、次にＳｉＧ
ｅ混晶層をエピタキシャル成長させるウエハを反応室内
に収納し、以下は上記の工程を繰り返し行う。
した後には、ガス供給管のバルブを閉じて反応室内への
原料ガスの導入を停止し、次いで、反応室内からウエハ
を取り出す。その後、温度を上昇させた反応室内に塩酸
（ＨＣｌ）ガスを導入し、反応室の内壁に付着した薄膜
を除去するクリーニングを行う。以上の後、次にＳｉＧ
ｅ混晶層をエピタキシャル成長させるウエハを反応室内
に収納し、以下は上記の工程を繰り返し行う。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上述の製造
方法では、ＳｉＧｅ混晶層をエピタキシャル成長させる
工程が終了すると、ガス供給管に設けられたバルブが瞬
時に閉じられる。このため、ガス供給管内には、工程が
終了する直前の流量の各原料ガスが封じ込められること
になる。このような状態で、次のウエハに対してＳｉＧ
ｅ混晶層をエピタキシャル成長させる工程を行った場
合、ＭＦＣよりも反応室側に残存する原料ガスは、ＭＦ
Ｃで流量制御されないまま反応室内に導入されることに
なる。
方法では、ＳｉＧｅ混晶層をエピタキシャル成長させる
工程が終了すると、ガス供給管に設けられたバルブが瞬
時に閉じられる。このため、ガス供給管内には、工程が
終了する直前の流量の各原料ガスが封じ込められること
になる。このような状態で、次のウエハに対してＳｉＧ
ｅ混晶層をエピタキシャル成長させる工程を行った場
合、ＭＦＣよりも反応室側に残存する原料ガスは、ＭＦ
Ｃで流量制御されないまま反応室内に導入されることに
なる。
【０００９】このため、上述したような深さ方向にゲル
マニウム濃度やホウ素濃度を変化させたＳｉＧｅ混晶層
を成膜する場合には、ＳｉＧｅ混晶層内における濃度プ
ロファイルを高精度に制御することが出来ない。特に、
ホウ素濃度は、３桁程度の広い範囲で変化させる必要が
あるため、上述のようにＭＦＣで制御されない原料ガス
は、ＳｉＧｅ混晶層中におけるホウ素の濃度プロファイ
ルに大きな影響を及ぼすことになる。
マニウム濃度やホウ素濃度を変化させたＳｉＧｅ混晶層
を成膜する場合には、ＳｉＧｅ混晶層内における濃度プ
ロファイルを高精度に制御することが出来ない。特に、
ホウ素濃度は、３桁程度の広い範囲で変化させる必要が
あるため、上述のようにＭＦＣで制御されない原料ガス
は、ＳｉＧｅ混晶層中におけるホウ素の濃度プロファイ
ルに大きな影響を及ぼすことになる。
【００１０】そこで本発明は、スループットを低下させ
ることなく、深さ方向の濃度プロファイルが高精度に制
御された層を、複数のウエハに対して繰り返し形成する
ことが可能な半導体装置の製造方法を提供することを目
的とする。
ることなく、深さ方向の濃度プロファイルが高精度に制
御された層を、複数のウエハに対して繰り返し形成する
ことが可能な半導体装置の製造方法を提供することを目
的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るための本発明は、ガス供給管から反応室内への原料ガ
スの供給量を制御しながら、深さ方向に含有物濃度を変
化させた層を前記反応室内に収納されたウエハ上に形成
する半導体装置の製造方法において、第１のウエハ上に
前記層を形成した後、前記ガス供給管内の原料ガスを真
空排気し、次いで前記第１のウエハと入れ替えに前記反
応室内に収納された第２のウエハ上に前記層を形成する
ことを特徴としている。
るための本発明は、ガス供給管から反応室内への原料ガ
スの供給量を制御しながら、深さ方向に含有物濃度を変
化させた層を前記反応室内に収納されたウエハ上に形成
する半導体装置の製造方法において、第１のウエハ上に
前記層を形成した後、前記ガス供給管内の原料ガスを真
空排気し、次いで前記第１のウエハと入れ替えに前記反
応室内に収納された第２のウエハ上に前記層を形成する
ことを特徴としている。
【００１２】このような構成の半導体装置の製造方法で
は、第１のウエハに対する層形成の直後にガス供給管内
に封じ込められた原料ガスを、このガス供給管内から真
空排気した状態で、第２のウエハに対する層形成が行わ
れる。このため、層形成開始時と層形成終了時との原料
ガスの供給量が大きく異なる場合であっても、第１のウ
エハ上への層形成終了時の原料ガスの供給量に関わりな
く、原料ガスの供給量が高精度に制御された状態で第２
のウエハ上への層形成が開始される。したがって、高精
度に原料ガスの供給量を制御しながら、深さ方向に含有
物濃度を変化させた層が第２のウエハ上に形成される。
また、真空排気によってガス供給管内の原料ガスが除去
されるため、ガス供給管内からは速やかに原料ガスが除
去される。
は、第１のウエハに対する層形成の直後にガス供給管内
に封じ込められた原料ガスを、このガス供給管内から真
空排気した状態で、第２のウエハに対する層形成が行わ
れる。このため、層形成開始時と層形成終了時との原料
ガスの供給量が大きく異なる場合であっても、第１のウ
エハ上への層形成終了時の原料ガスの供給量に関わりな
く、原料ガスの供給量が高精度に制御された状態で第２
のウエハ上への層形成が開始される。したがって、高精
度に原料ガスの供給量を制御しながら、深さ方向に含有
物濃度を変化させた層が第２のウエハ上に形成される。
また、真空排気によってガス供給管内の原料ガスが除去
されるため、ガス供給管内からは速やかに原料ガスが除
去される。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、本発明の半導体装置の製造
方法を適用した実施の形態を、図面に基づいて詳細に説
明する。図１は、本発明の半導体装置の製造方法の一例
を説明するためのフローチャートであり、図２はこの実
施形態で用いる成膜装置の一例を示す構成図である。先
ず、図２を用いて成膜装置の構成を説明する。
方法を適用した実施の形態を、図面に基づいて詳細に説
明する。図１は、本発明の半導体装置の製造方法の一例
を説明するためのフローチャートであり、図２はこの実
施形態で用いる成膜装置の一例を示す構成図である。先
ず、図２を用いて成膜装置の構成を説明する。
【００１４】この成膜装置には、石英製の反応室１が備
えられている。この反応室１は、内部にウエハＷを載置
するためのサセプタ２が設けられており、その上部及び
下部にはタングステンハロゲンランプ３が配置され、赤
外線ランプ加熱によりサセプタ２上のウエハＷを加熱で
きる構成になっている。また、反応室１には、バルブ４
ａを介して排気管４が接続されている。この排気管４に
は、メカニカルブースタポンプ５とドライポンプ６が設
けられ、反応室１の内部が真空排気されるような構成に
なっている。さらに、反応室１には、ゲートバルブ７を
介してロードロック室８が設けられている。このロード
ロック室８には、バルブ９を介してメカニカルブーズタ
ポンプ１０とドライポンプ１１が接続されており、内部
が真空排気されるような構成になっている。
えられている。この反応室１は、内部にウエハＷを載置
するためのサセプタ２が設けられており、その上部及び
下部にはタングステンハロゲンランプ３が配置され、赤
外線ランプ加熱によりサセプタ２上のウエハＷを加熱で
きる構成になっている。また、反応室１には、バルブ４
ａを介して排気管４が接続されている。この排気管４に
は、メカニカルブースタポンプ５とドライポンプ６が設
けられ、反応室１の内部が真空排気されるような構成に
なっている。さらに、反応室１には、ゲートバルブ７を
介してロードロック室８が設けられている。このロード
ロック室８には、バルブ９を介してメカニカルブーズタ
ポンプ１０とドライポンプ１１が接続されており、内部
が真空排気されるような構成になっている。
【００１５】また、反応室１には、原料ガスボンベ１
２，１３，１４に対して枝分かれした状態で連通するガ
ス供給管１５が接続されている。各原料ガスボンベ１
２，１３，１４に枝分かれしたガス供給管１５部分に
は、２つのバルブ１２ａ，１２ｂ間、バルブ１３ａ，１
３ｂ間、バルブ１４ａ，１４ｂ間に挟まれた状態で、Ｍ
ＦＣ１２ｃ，１３ｃ，１４ｃが設けられている。また、
ガス導入管１５において、枝分かれしている部分よりも
反応室１に近い側には、バルブ１５ａが設けられてい
る。そして、バルブ１５ａとバルブ１２ａ，１３ａ，１
４ａとの間のガス導入管１５部分からは、バルブ１６ａ
が設けられた配管１６が枝分かれしている。この配管１
６は、反応室１に接続された排気管４における、バルブ
４ａとメカニカルブースタポンプ５との間に連通されて
いる。
２，１３，１４に対して枝分かれした状態で連通するガ
ス供給管１５が接続されている。各原料ガスボンベ１
２，１３，１４に枝分かれしたガス供給管１５部分に
は、２つのバルブ１２ａ，１２ｂ間、バルブ１３ａ，１
３ｂ間、バルブ１４ａ，１４ｂ間に挟まれた状態で、Ｍ
ＦＣ１２ｃ，１３ｃ，１４ｃが設けられている。また、
ガス導入管１５において、枝分かれしている部分よりも
反応室１に近い側には、バルブ１５ａが設けられてい
る。そして、バルブ１５ａとバルブ１２ａ，１３ａ，１
４ａとの間のガス導入管１５部分からは、バルブ１６ａ
が設けられた配管１６が枝分かれしている。この配管１
６は、反応室１に接続された排気管４における、バルブ
４ａとメカニカルブースタポンプ５との間に連通されて
いる。
【００１６】ここで、原料ガスボンベ１２は、例えばシ
リコン原料ガスのボンベであることとし、シリコン原料
ガスとしては例えばモノシラ（ＳｉＨ4 ）、ジシラン
（Ｓｉ2 Ｈ6 ）またはジクロルシラン（ＳｉＨ2 Ｃ
ｌ2 ）を用いる。また、原料ガスボンベ１３は、例えば
ゲルマニウム原料ガスのボンベであることとし、ゲルマ
ニウム原料ガスとしては例えばゲルマン（ＧｅＨ4 ）を
用いる。さらに、原料ガスボンベ１４は、例えば不純物
原料ガスのボンベであることとし、例えば不純物がホウ
素である場合のジボラン（Ｂ2 Ｈ6 ）であり、不純物が
リン（Ｐ）である場合のホスフィン（ＰＨ3 ）であるこ
ととする。
リコン原料ガスのボンベであることとし、シリコン原料
ガスとしては例えばモノシラ（ＳｉＨ4 ）、ジシラン
（Ｓｉ2 Ｈ6 ）またはジクロルシラン（ＳｉＨ2 Ｃ
ｌ2 ）を用いる。また、原料ガスボンベ１３は、例えば
ゲルマニウム原料ガスのボンベであることとし、ゲルマ
ニウム原料ガスとしては例えばゲルマン（ＧｅＨ4 ）を
用いる。さらに、原料ガスボンベ１４は、例えば不純物
原料ガスのボンベであることとし、例えば不純物がホウ
素である場合のジボラン（Ｂ2 Ｈ6 ）であり、不純物が
リン（Ｐ）である場合のホスフィン（ＰＨ3 ）であるこ
ととする。
【００１７】また、ここでの図示は省略したが、原料ガ
スと共にキャリアガス〔例えば水素ガス（Ｈ2 ）〕を反
応室１内に供給するためのキャリアガスボンベ及び、反
応室１内をクリーニングするための塩酸（ＨＣｌ）を供
給するための塩酸ボンベが、原料ガスボンベ１２，１
３，１４と並列に設けられている。
スと共にキャリアガス〔例えば水素ガス（Ｈ2 ）〕を反
応室１内に供給するためのキャリアガスボンベ及び、反
応室１内をクリーニングするための塩酸（ＨＣｌ）を供
給するための塩酸ボンベが、原料ガスボンベ１２，１
３，１４と並列に設けられている。
【００１８】次に、上記構成の成膜装置を用いた半導体
装置の製造手順を、図２と共に図１のフローチャートを
用いて説明する。尚、ここでは一例として、ＳｉＧｅ／
Ｓｉ系のＨＢＴの製造を例にとり、単結晶シリコンから
なるウエハＷ上に、深さ方向にゲルマニウム濃度及び不
純物濃度を変化させたＳｉＧｅ混晶層をエピタキシャル
成長させる方法を説明する。このＳｉＧｅ混晶層は、Ｈ
ＢＴのベースを構成する層であることする。
装置の製造手順を、図２と共に図１のフローチャートを
用いて説明する。尚、ここでは一例として、ＳｉＧｅ／
Ｓｉ系のＨＢＴの製造を例にとり、単結晶シリコンから
なるウエハＷ上に、深さ方向にゲルマニウム濃度及び不
純物濃度を変化させたＳｉＧｅ混晶層をエピタキシャル
成長させる方法を説明する。このＳｉＧｅ混晶層は、Ｈ
ＢＴのベースを構成する層であることする。
【００１９】先ず、フローチャートに示す手順を行うた
めの前処理として、ウエハＷの洗浄を行う。ここでは、
所定温度に加熱した硫酸と過酸化水素水の混合水溶液を
用いてウエハＷの表面に付着した有機物を除去した後、
所定温度に加熱したアンモニアと過酸化水素との混合水
溶液を用いてウエハＷ表面のパーティクルを除去し、希
フッ酸を用いてウエハＷ表面の金属汚染及び自然酸化膜
の除去を行う。尚、この前処理は、バッチ式洗浄であっ
ても枚葉式洗浄であっても良い。
めの前処理として、ウエハＷの洗浄を行う。ここでは、
所定温度に加熱した硫酸と過酸化水素水の混合水溶液を
用いてウエハＷの表面に付着した有機物を除去した後、
所定温度に加熱したアンモニアと過酸化水素との混合水
溶液を用いてウエハＷ表面のパーティクルを除去し、希
フッ酸を用いてウエハＷ表面の金属汚染及び自然酸化膜
の除去を行う。尚、この前処理は、バッチ式洗浄であっ
ても枚葉式洗浄であっても良い。
【００２０】以上のような前処理を行った後、ステップ
Ｓ１では、１枚目のウエハＷ（すなわち、請求項に示す
第１のウエハ）を反応室１内に搬入する工程を行う。こ
こでは、先ず、成膜装置のロードロック室８を大気圧に
し、前処理（洗浄処理）済みのウエハＷをこの内部に収
納する。次に、バルブ９を開き、メカニカルブーズタポ
ンプ１０とドライポンプ１１とにより、ロードロック室
８内を一旦１０Ｐａになるまで真空排気した後、このロ
ードロック室８内が２６６０Ｐａ程度の圧力になるよう
に調整する。その後、ゲートバルブ７を開き、図２での
図示を省略した搬送手段によって、予め２６６０Ｐａ程
度に真空排気されていた反応室１内のサセプタ２上にウ
エハＷを載置し、ゲートバルブ７を閉じる。
Ｓ１では、１枚目のウエハＷ（すなわち、請求項に示す
第１のウエハ）を反応室１内に搬入する工程を行う。こ
こでは、先ず、成膜装置のロードロック室８を大気圧に
し、前処理（洗浄処理）済みのウエハＷをこの内部に収
納する。次に、バルブ９を開き、メカニカルブーズタポ
ンプ１０とドライポンプ１１とにより、ロードロック室
８内を一旦１０Ｐａになるまで真空排気した後、このロ
ードロック室８内が２６６０Ｐａ程度の圧力になるよう
に調整する。その後、ゲートバルブ７を開き、図２での
図示を省略した搬送手段によって、予め２６６０Ｐａ程
度に真空排気されていた反応室１内のサセプタ２上にウ
エハＷを載置し、ゲートバルブ７を閉じる。
【００２１】次に、ステップＳ２では、反応室１内にお
いてウエハＷ上にＳｉＧｅ混晶層を形成する工程を行
う。この際先ず、メカニカルブースターポンプ５とドラ
イポンプ６とによって反応室１の内部を２６６０Ｐａ程
度に真空排気した状態に保ちながら、ここでは図示を省
略したガス供給ラインから反応室１の内部に水素ガスを
導入し、タングステンハロゲンランプ３によりウエハＷ
を約９００℃に昇温する。これによって、ウエハＷの表
面を水素還元し、表面に形成された自然酸化膜を除去す
る。その後、反応室１の内部に水素ガスを導入したまま
で、テングステンハロゲンランプ３の出力を調整してウ
エハＷの温度を約７００℃に降温する。
いてウエハＷ上にＳｉＧｅ混晶層を形成する工程を行
う。この際先ず、メカニカルブースターポンプ５とドラ
イポンプ６とによって反応室１の内部を２６６０Ｐａ程
度に真空排気した状態に保ちながら、ここでは図示を省
略したガス供給ラインから反応室１の内部に水素ガスを
導入し、タングステンハロゲンランプ３によりウエハＷ
を約９００℃に昇温する。これによって、ウエハＷの表
面を水素還元し、表面に形成された自然酸化膜を除去す
る。その後、反応室１の内部に水素ガスを導入したまま
で、テングステンハロゲンランプ３の出力を調整してウ
エハＷの温度を約７００℃に降温する。
【００２２】次に、バルブ１５ａを閉じバルブ１６ａを
開いた状態で、ガス供給管１５に設けられた各バルブ１
２ａ，１２ｂ，１３ａ，１３ｂ，１４ａ，１４ｂを開
き、排気管４からガスを排気しながらＭＦＣ１２ｃ，１
３ｃ，１４ｃによって各原料ガスの流量を調整してお
く。
開いた状態で、ガス供給管１５に設けられた各バルブ１
２ａ，１２ｂ，１３ａ，１３ｂ，１４ａ，１４ｂを開
き、排気管４からガスを排気しながらＭＦＣ１２ｃ，１
３ｃ，１４ｃによって各原料ガスの流量を調整してお
く。
【００２３】その後、バルブ１６ａを閉じバルブ１５ａ
を開き、水素ガスが導入された反応室１内に、各原料ガ
スボンベ１２，１３，１４からモノシラ（ＳｉＨ4 ）、
ゲルマン（ＧｅＨ4 ）及びジボラン（Ｂ2 Ｈ6 ）を所定
流量で導入する。これによって、ウエハＷの表面に、ホ
ウ素を含有するＳｉＧｅ混晶層をエピタキシャル成長さ
せる。この際、成膜の進行にしたがって、反応室１内へ
の各原料ガスの供給量を変化させるように、ＭＦＣ１２
ｃ，１３ｃ，１４ｃによる各原料ガスの流量制御を行
う。これによって、深さ方向にゲルマニウム濃度及び不
純物（例えばホウ素）濃度を変化させたＳｉＧｅ混晶層
をウエハＷ上に形成する。
を開き、水素ガスが導入された反応室１内に、各原料ガ
スボンベ１２，１３，１４からモノシラ（ＳｉＨ4 ）、
ゲルマン（ＧｅＨ4 ）及びジボラン（Ｂ2 Ｈ6 ）を所定
流量で導入する。これによって、ウエハＷの表面に、ホ
ウ素を含有するＳｉＧｅ混晶層をエピタキシャル成長さ
せる。この際、成膜の進行にしたがって、反応室１内へ
の各原料ガスの供給量を変化させるように、ＭＦＣ１２
ｃ，１３ｃ，１４ｃによる各原料ガスの流量制御を行
う。これによって、深さ方向にゲルマニウム濃度及び不
純物（例えばホウ素）濃度を変化させたＳｉＧｅ混晶層
をウエハＷ上に形成する。
【００２４】そして、所定の成膜時間が経過した後、バ
ルブ１５ａ及び各バルブ１２ａ，１２ｂ，１３ａ，１３
ｂ，１４ａ，１４ｂを閉じる。これによって、ガス供給
管１５のバルブ１５ａと各バルブ１２ｂ，１３ｂ，１４
ｂとの間には、各流量の割合で原料ガスが残留すること
になる。
ルブ１５ａ及び各バルブ１２ａ，１２ｂ，１３ａ，１３
ｂ，１４ａ，１４ｂを閉じる。これによって、ガス供給
管１５のバルブ１５ａと各バルブ１２ｂ，１３ｂ，１４
ｂとの間には、各流量の割合で原料ガスが残留すること
になる。
【００２５】以上の後、ステップＳ３では、反応室１内
からウエハＷを取り出す工程を行う。ここでは、反応室
１内にウエハＷを搬入する工程（ステップＳ１）と逆の
手順でウエハＷを取り出すこととする。すなわち、ゲー
トバルブ７を開き、図２での図示を省略した搬送手段に
よって、予め真空排気されていたロードロック室８内に
反応室１内からウエハＷを搬出し、ゲートバルブ７を閉
じる。バルブ９を閉じた状態でロードロック室８内を大
気圧にし、ＳｉＧｅ混晶層が形成されたウエハＷをロー
ドロック室８内から取り出す。
からウエハＷを取り出す工程を行う。ここでは、反応室
１内にウエハＷを搬入する工程（ステップＳ１）と逆の
手順でウエハＷを取り出すこととする。すなわち、ゲー
トバルブ７を開き、図２での図示を省略した搬送手段に
よって、予め真空排気されていたロードロック室８内に
反応室１内からウエハＷを搬出し、ゲートバルブ７を閉
じる。バルブ９を閉じた状態でロードロック室８内を大
気圧にし、ＳｉＧｅ混晶層が形成されたウエハＷをロー
ドロック室８内から取り出す。
【００２６】次に、ステップＳ４では、バルブ１５ａ及
びバルブ１２ｂ，１３ｂ，１４ｂを閉じた状態で、バル
ブ１２ａ，１３ａ，１４ａ、ＭＦＣ１２ｃ，１３ｃ，１
４ｃ及びバルブ１６ａを開く。そして、ガス供給管１５
のバルブ１５ａと各バルブ１２ｂ，１３ｂ，１４ｂとの
間に残留している各原料ガスを、メカニカルブースター
ポンプ１０とドライポンプ１１との作動によって配管１
６及び排気管４から真空排気する。このステップＳ４が
本発明に特徴的な工程になる。
びバルブ１２ｂ，１３ｂ，１４ｂを閉じた状態で、バル
ブ１２ａ，１３ａ，１４ａ、ＭＦＣ１２ｃ，１３ｃ，１
４ｃ及びバルブ１６ａを開く。そして、ガス供給管１５
のバルブ１５ａと各バルブ１２ｂ，１３ｂ，１４ｂとの
間に残留している各原料ガスを、メカニカルブースター
ポンプ１０とドライポンプ１１との作動によって配管１
６及び排気管４から真空排気する。このステップＳ４が
本発明に特徴的な工程になる。
【００２７】その後、ステップＳ５では、タングステン
ハロゲンランプ３により反応室１の温度を約１１００℃
まで昇温し、ここでは図示を省略したガス供給ラインか
ら反応室１の内部に塩酸（ＨＣｌ）ガスを導入する。こ
れによって、反応室１内に付着したＳｉＧｅ混晶層の薄
膜を除去する反応室１内のクリーニングを行う。そし
て、次に反応室１内に収納されたウエハＷに対する成膜
処理の際に、この薄膜から放出されたホウ素等の不純物
が放出されることを防止する。
ハロゲンランプ３により反応室１の温度を約１１００℃
まで昇温し、ここでは図示を省略したガス供給ラインか
ら反応室１の内部に塩酸（ＨＣｌ）ガスを導入する。こ
れによって、反応室１内に付着したＳｉＧｅ混晶層の薄
膜を除去する反応室１内のクリーニングを行う。そし
て、次に反応室１内に収納されたウエハＷに対する成膜
処理の際に、この薄膜から放出されたホウ素等の不純物
が放出されることを防止する。
【００２８】以上の後、ステップＳ１に戻り、以降ステ
ップＳ１〜ステップＳ５を繰り返すことで、２枚目以降
のウエハＷ（すなわち、請求項に示す第２のウエハ）を
順次処理していく。
ップＳ１〜ステップＳ５を繰り返すことで、２枚目以降
のウエハＷ（すなわち、請求項に示す第２のウエハ）を
順次処理していく。
【００２９】以上説明した半導体装置の製造方法によれ
ば、１枚目のウエハＷ（第１のウエハ）上にＳｉＧｅ混
晶層を形成した直後にガス供給管１５内に封じ込められ
た原料ガスは、排気管４から真空排気される。これによ
って、ガス供給管１５内からは、原料ガスが速やかにか
つ完全に除去される。このため、２枚目のウエハＷ（第
２のウエハ）上にＳｉＧｅ混晶層を形成する際には、Ｍ
ＦＣ１２ｃ，１３ｃ，１４ｃで流量制御された原料ガス
のみが反応室１内に供給されることになる。したがっ
て、２枚目以降のウエハＷに対しても、高精度に原料ガ
スの供給量を制御しながら、深さ方向にゲルマニウム濃
度及び不純物濃度を変化させたＳｉＧｅ層を形成するこ
とが可能になる。この結果、深さ方向の濃度プロファイ
ルが高精度に制御されたＳｉＧｅ層を、複数のウエハに
対して繰り返し形成することが可能になる。
ば、１枚目のウエハＷ（第１のウエハ）上にＳｉＧｅ混
晶層を形成した直後にガス供給管１５内に封じ込められ
た原料ガスは、排気管４から真空排気される。これによ
って、ガス供給管１５内からは、原料ガスが速やかにか
つ完全に除去される。このため、２枚目のウエハＷ（第
２のウエハ）上にＳｉＧｅ混晶層を形成する際には、Ｍ
ＦＣ１２ｃ，１３ｃ，１４ｃで流量制御された原料ガス
のみが反応室１内に供給されることになる。したがっ
て、２枚目以降のウエハＷに対しても、高精度に原料ガ
スの供給量を制御しながら、深さ方向にゲルマニウム濃
度及び不純物濃度を変化させたＳｉＧｅ層を形成するこ
とが可能になる。この結果、深さ方向の濃度プロファイ
ルが高精度に制御されたＳｉＧｅ層を、複数のウエハに
対して繰り返し形成することが可能になる。
【００３０】尚、ステップＳ４の工程は、ステップＳ
３、ステップＳ５及びステップＳ１の各工程を連続して
行う間に、これらの各工程と並行して行っても良い。こ
のようにした場合には、スループットを低下させること
なく、ステップＳ４の工程を追加することができる。
３、ステップＳ５及びステップＳ１の各工程を連続して
行う間に、これらの各工程と並行して行っても良い。こ
のようにした場合には、スループットを低下させること
なく、ステップＳ４の工程を追加することができる。
【００３１】
【発明の効果】以上説明したように本発明の半導体装置
の製造方法によれば、第１のウエハに対する層形成と第
２のウエハに対する層形成との間に、ガス供給管内の原
料ガスを真空排気する構成にしたことで、第１のウエハ
上への層形成直後にガス供給管内に封じ込められる原料
ガスを完全にかつ速やかに除去した状態で、第２のウエ
ハ上への層形成を開始することが可能になる。したがっ
て、高精度に原料ガスの供給量を制御しながら、深さ方
向の含有物濃度を変化させた層を第２のウエハ上に形成
することが可能になる。この結果、スループットを低下
させることなく、深さ方向の濃度プロファイルが高精度
に制御された層を繰り返し形成することが可能になる。
の製造方法によれば、第１のウエハに対する層形成と第
２のウエハに対する層形成との間に、ガス供給管内の原
料ガスを真空排気する構成にしたことで、第１のウエハ
上への層形成直後にガス供給管内に封じ込められる原料
ガスを完全にかつ速やかに除去した状態で、第２のウエ
ハ上への層形成を開始することが可能になる。したがっ
て、高精度に原料ガスの供給量を制御しながら、深さ方
向の含有物濃度を変化させた層を第２のウエハ上に形成
することが可能になる。この結果、スループットを低下
させることなく、深さ方向の濃度プロファイルが高精度
に制御された層を繰り返し形成することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を説明するためのフローチ
ャートである。
ャートである。
【図２】実施形態で用いる枚様式の成膜装置の一例を示
す概略構成図である。
す概略構成図である。
【図３】ＳｉＧｅ混晶層をベースにしたＳｉＧｅ／Ｓｉ
系ＨＢＴのバンド図である。
系ＨＢＴのバンド図である。
【図４】ＳｉＧｅ／Ｓｉ系ＨＢＴのＳｉＧｅ混晶層にお
けるゲルマニウム及びホウ素の濃度プロファイルであ
る。
けるゲルマニウム及びホウ素の濃度プロファイルであ
る。
１…反応室、１５…ガス供給管、Ｗ…ウエハ
Claims (1)
- 【請求項１】 ガス供給管から反応室内への原料ガスの
供給量を制御しながら、深さ方向に含有物濃度を変化さ
せた層を前記反応室内に収納されたウエハ上に形成する
半導体装置の製造方法において、 第１のウエハ上に前記層を形成した後、前記ガス供給管
内の原料ガスを真空排気し、次いで前記第１のウエハと
入れ替えに前記反応室内に収納された第２のウエハ上に
前記層を形成することを特徴とする半導体装置の製造方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11133531A JP2000323420A (ja) | 1999-05-14 | 1999-05-14 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11133531A JP2000323420A (ja) | 1999-05-14 | 1999-05-14 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000323420A true JP2000323420A (ja) | 2000-11-24 |
Family
ID=15106988
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11133531A Pending JP2000323420A (ja) | 1999-05-14 | 1999-05-14 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000323420A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101814431A (zh) * | 2009-02-19 | 2010-08-25 | 东京毅力科创株式会社 | 成膜含锗膜的装置的使用方法 |
| US7790556B2 (en) | 2001-02-12 | 2010-09-07 | Asm America, Inc. | Integration of high k gate dielectric |
| US7893433B2 (en) | 2001-02-12 | 2011-02-22 | Asm America, Inc. | Thin films and methods of making them |
| JP2012238885A (ja) * | 2012-07-30 | 2012-12-06 | Tokyo Electron Ltd | 熱処理装置の運転方法 |
| JP2013179352A (ja) * | 2013-06-04 | 2013-09-09 | Tokyo Electron Ltd | 熱処理装置の運転方法 |
| US8921205B2 (en) | 2002-08-14 | 2014-12-30 | Asm America, Inc. | Deposition of amorphous silicon-containing films |
-
1999
- 1999-05-14 JP JP11133531A patent/JP2000323420A/ja active Pending
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7790556B2 (en) | 2001-02-12 | 2010-09-07 | Asm America, Inc. | Integration of high k gate dielectric |
| US7893433B2 (en) | 2001-02-12 | 2011-02-22 | Asm America, Inc. | Thin films and methods of making them |
| US8067297B2 (en) | 2001-02-12 | 2011-11-29 | Asm America, Inc. | Process for deposition of semiconductor films |
| US8360001B2 (en) | 2001-02-12 | 2013-01-29 | Asm America, Inc. | Process for deposition of semiconductor films |
| US8921205B2 (en) | 2002-08-14 | 2014-12-30 | Asm America, Inc. | Deposition of amorphous silicon-containing films |
| CN101814431A (zh) * | 2009-02-19 | 2010-08-25 | 东京毅力科创株式会社 | 成膜含锗膜的装置的使用方法 |
| JP2010192757A (ja) * | 2009-02-19 | 2010-09-02 | Tokyo Electron Ltd | 熱処理装置の運転方法 |
| JP2012238885A (ja) * | 2012-07-30 | 2012-12-06 | Tokyo Electron Ltd | 熱処理装置の運転方法 |
| JP2013179352A (ja) * | 2013-06-04 | 2013-09-09 | Tokyo Electron Ltd | 熱処理装置の運転方法 |
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