JP2003173974A - 半導体薄膜の形成方法、半導体装置の製造方法および触媒化学気相成長装置 - Google Patents
半導体薄膜の形成方法、半導体装置の製造方法および触媒化学気相成長装置Info
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Landscapes
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- Chemical Vapour Deposition (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】結晶粒の配向が揃った薄膜を形成できる半導体
薄膜の形成方法および触媒化学気相成長装置と、電子移
動度の高い導電層を形成できる半導体装置の製造方法を
提供する。 【解決手段】基板の雰囲気を減圧する工程と、基板を加
熱する工程と、雰囲気を所定の反応温度に加熱する工程
と、原料ガスを接触分解し、かつ雰囲気に配置された触
媒を加熱して活性化する工程と、基板に対して所定の一
方向に磁界を印加し、好適にはさらに他方向に電界を印
加する工程と、原料ガスを雰囲気に供給して反応させ、
基板上に反応生成物を堆積させる工程とを有する半導体
薄膜の形成方法、半導体装置の製造方法およびそれに用
いる触媒化学気相成長装置。
薄膜の形成方法および触媒化学気相成長装置と、電子移
動度の高い導電層を形成できる半導体装置の製造方法を
提供する。 【解決手段】基板の雰囲気を減圧する工程と、基板を加
熱する工程と、雰囲気を所定の反応温度に加熱する工程
と、原料ガスを接触分解し、かつ雰囲気に配置された触
媒を加熱して活性化する工程と、基板に対して所定の一
方向に磁界を印加し、好適にはさらに他方向に電界を印
加する工程と、原料ガスを雰囲気に供給して反応させ、
基板上に反応生成物を堆積させる工程とを有する半導体
薄膜の形成方法、半導体装置の製造方法およびそれに用
いる触媒化学気相成長装置。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体薄膜の形成
方法、半導体装置の製造方法および触媒化学気相成長装
置に関する。
方法、半導体装置の製造方法および触媒化学気相成長装
置に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、半導体デバイス用の薄膜形成方法
として、触媒ＣＶＤ法（catalytic chemical vapor dep
osition またはcat-CVD)が注目されている。触媒ＣＶＤ
法は、基板（ウェハ）近傍に置かれた加熱触媒体と原料
ガスとの接触分解反応を利用した化学気相成長法（chem
ical vapor deposition)である。
として、触媒ＣＶＤ法（catalytic chemical vapor dep
osition またはcat-CVD)が注目されている。触媒ＣＶＤ
法は、基板（ウェハ）近傍に置かれた加熱触媒体と原料
ガスとの接触分解反応を利用した化学気相成長法（chem
ical vapor deposition)である。
【０００３】触媒ＣＶＤ法によれば、プラズマを用いず
に３００℃前後の低温でシリコン等の薄膜を成膜でき
る。触媒ＣＶＤにより形成されたアモルファスシリコン
膜、ポリシリコン膜あるいはシリコン窒化膜が、従来の
プラズマＣＶＤ法により得られる膜に比較して、優れた
特性を示すという報告もある。従来の触媒化学気相成長
装置（触媒ＣＶＤ装置）は特開平３−２３９３２０号公
報および特開平６−３３８４９１号公報に開示されてい
る。これらの触媒ＣＶＤ装置においては、いずれもウェ
ハに対する磁場の印加は行われていない。
に３００℃前後の低温でシリコン等の薄膜を成膜でき
る。触媒ＣＶＤにより形成されたアモルファスシリコン
膜、ポリシリコン膜あるいはシリコン窒化膜が、従来の
プラズマＣＶＤ法により得られる膜に比較して、優れた
特性を示すという報告もある。従来の触媒化学気相成長
装置（触媒ＣＶＤ装置）は特開平３−２３９３２０号公
報および特開平６−３３８４９１号公報に開示されてい
る。これらの触媒ＣＶＤ装置においては、いずれもウェ
ハに対する磁場の印加は行われていない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記の従来の触媒ＣＶ
Ｄ法によりポリシリコン膜を形成すると、特に堆積の初
期段階で、シリコン結晶粒の配向が揃いにくいという問
題が起こる。これにより、ポリシリコン膜と下地との界
面近傍で、結晶粒界間の電気的バリア（電子ポテンシャ
ルバリア）が高くなる。
Ｄ法によりポリシリコン膜を形成すると、特に堆積の初
期段階で、シリコン結晶粒の配向が揃いにくいという問
題が起こる。これにより、ポリシリコン膜と下地との界
面近傍で、結晶粒界間の電気的バリア（電子ポテンシャ
ルバリア）が高くなる。
【０００５】このような電気的バリアが存在することに
より、触媒ＣＶＤ法により形成されたポリシリコン膜の
電子移動度は、一般に１〜４０ｃｍ2 ／Ｖｓ程度であ
り、単結晶シリコン膜の電子移動度より低い。触媒ＣＶ
Ｄ法により形成されるポリシリコン膜において、結晶粒
界間の電気的バリアを低くして、電子移動度をさらに高
くすることが望まれている。
より、触媒ＣＶＤ法により形成されたポリシリコン膜の
電子移動度は、一般に１〜４０ｃｍ2 ／Ｖｓ程度であ
り、単結晶シリコン膜の電子移動度より低い。触媒ＣＶ
Ｄ法により形成されるポリシリコン膜において、結晶粒
界間の電気的バリアを低くして、電子移動度をさらに高
くすることが望まれている。
【０００６】本発明は上記の問題点に鑑みてなされたも
のであり、したがって本発明は、結晶粒の配向が揃った
薄膜を触媒ＣＶＤにより形成できる半導体薄膜の形成方
法および触媒化学気相成長装置を提供することを目的と
する。また、本発明は、触媒ＣＶＤにより電子移動度の
高い導電層を形成できる半導体装置の製造方法を提供す
ることを目的とする。
のであり、したがって本発明は、結晶粒の配向が揃った
薄膜を触媒ＣＶＤにより形成できる半導体薄膜の形成方
法および触媒化学気相成長装置を提供することを目的と
する。また、本発明は、触媒ＣＶＤにより電子移動度の
高い導電層を形成できる半導体装置の製造方法を提供す
ることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明の半導体薄膜の製造方法は、基板の雰囲気を
減圧する工程と、前記基板を加熱する工程と、前記雰囲
気を所定の反応温度に加熱する工程と、原料ガスを接触
分解する触媒であって、前記雰囲気に配置された前記触
媒を、加熱して活性化する工程と、前記基板に対して所
定の一方向に磁界を印加する工程と、前記原料ガスを前
記雰囲気に供給して反応させ、前記基板上に反応生成物
を堆積させる工程とを有することを特徴とする。
め、本発明の半導体薄膜の製造方法は、基板の雰囲気を
減圧する工程と、前記基板を加熱する工程と、前記雰囲
気を所定の反応温度に加熱する工程と、原料ガスを接触
分解する触媒であって、前記雰囲気に配置された前記触
媒を、加熱して活性化する工程と、前記基板に対して所
定の一方向に磁界を印加する工程と、前記原料ガスを前
記雰囲気に供給して反応させ、前記基板上に反応生成物
を堆積させる工程とを有することを特徴とする。
【０００８】好適には、前記磁界を前記基板の表面に対
して平行あるいは垂直な方向に印加する。好適には、前
記磁界を印加する工程において、前記一方向と異なる方
向に電界をさらに印加する。その場合、好適には、前記
磁界を前記基板の表面に対して垂直な方向に印加して、
前記電界を前記基板の表面に対して平行な方向に印加す
る。
して平行あるいは垂直な方向に印加する。好適には、前
記磁界を印加する工程において、前記一方向と異なる方
向に電界をさらに印加する。その場合、好適には、前記
磁界を前記基板の表面に対して垂直な方向に印加して、
前記電界を前記基板の表面に対して平行な方向に印加す
る。
【０００９】あるいは、本発明の半導体薄膜の形成方法
は、基板の雰囲気を減圧する工程と、前記基板を加熱す
る工程と、前記雰囲気を所定の反応温度に加熱する工程
と、原料ガスを接触分解する触媒であって、前記雰囲気
に配置された前記触媒を、加熱して活性化する工程と、
前記基板に対して所定の一方向に電界を印加する工程
と、前記原料ガスを前記雰囲気に供給して反応させ、前
記基板上に反応生成物を堆積させる工程とを有すること
を特徴とする。好適には、前記電界を前記基板の表面に
対して垂直な方向に印加する。これにより、触媒ＣＶＤ
において、結晶粒の配向が揃った薄膜を形成することが
可能となる。触媒ＣＶＤにより形成される半導体薄膜に
おいて、結晶粒界が大幅に低減されることから、キャリ
ア移動度が向上する。
は、基板の雰囲気を減圧する工程と、前記基板を加熱す
る工程と、前記雰囲気を所定の反応温度に加熱する工程
と、原料ガスを接触分解する触媒であって、前記雰囲気
に配置された前記触媒を、加熱して活性化する工程と、
前記基板に対して所定の一方向に電界を印加する工程
と、前記原料ガスを前記雰囲気に供給して反応させ、前
記基板上に反応生成物を堆積させる工程とを有すること
を特徴とする。好適には、前記電界を前記基板の表面に
対して垂直な方向に印加する。これにより、触媒ＣＶＤ
において、結晶粒の配向が揃った薄膜を形成することが
可能となる。触媒ＣＶＤにより形成される半導体薄膜に
おいて、結晶粒界が大幅に低減されることから、キャリ
ア移動度が向上する。
【００１０】上記の目的を達成するため、本発明の半導
体装置の製造方法は、導電層を形成する工程を有する半
導体装置の製造方法であって、前記導電層を形成する工
程は、基板の雰囲気を減圧する工程と、前記基板を加熱
する工程と、前記雰囲気を所定の反応温度に加熱する工
程と、原料ガスを接触分解する触媒であって、前記雰囲
気に配置された前記触媒を、加熱して活性化する工程
と、前記基板に対して所定の一方向に磁界を印加する工
程と、前記原料ガスを前記雰囲気に供給して反応させ、
前記基板上に反応生成物を堆積させる工程とを有するこ
とを特徴とする。好適には、前記磁界を印加する工程に
おいて、前記一方向と異なる方向に電界をさらに印加す
る。
体装置の製造方法は、導電層を形成する工程を有する半
導体装置の製造方法であって、前記導電層を形成する工
程は、基板の雰囲気を減圧する工程と、前記基板を加熱
する工程と、前記雰囲気を所定の反応温度に加熱する工
程と、原料ガスを接触分解する触媒であって、前記雰囲
気に配置された前記触媒を、加熱して活性化する工程
と、前記基板に対して所定の一方向に磁界を印加する工
程と、前記原料ガスを前記雰囲気に供給して反応させ、
前記基板上に反応生成物を堆積させる工程とを有するこ
とを特徴とする。好適には、前記磁界を印加する工程に
おいて、前記一方向と異なる方向に電界をさらに印加す
る。
【００１１】あるいは、本発明の半導体装置の製造方法
は、導電層を形成する工程を有する半導体装置の製造方
法であって、前記導電層を形成する工程は、基板の雰囲
気を減圧する工程と、前記基板を加熱する工程と、前記
雰囲気を所定の反応温度に加熱する工程と、原料ガスを
接触分解反応する触媒であって、前記雰囲気に配置され
た前記触媒を、加熱して活性化する工程と、前記基板に
対して所定の一方向に電界を印加する工程と、前記原料
ガスを前記雰囲気に供給して反応させ、前記基板上に反
応生成物を堆積させる工程とを有することを特徴とす
る。これにより、触媒ＣＶＤ法によって形成される導電
層のキャリア移動度を大幅に向上させることができる。
したがって、半導体装置の処理速度の高速化が可能とな
る。
は、導電層を形成する工程を有する半導体装置の製造方
法であって、前記導電層を形成する工程は、基板の雰囲
気を減圧する工程と、前記基板を加熱する工程と、前記
雰囲気を所定の反応温度に加熱する工程と、原料ガスを
接触分解反応する触媒であって、前記雰囲気に配置され
た前記触媒を、加熱して活性化する工程と、前記基板に
対して所定の一方向に電界を印加する工程と、前記原料
ガスを前記雰囲気に供給して反応させ、前記基板上に反
応生成物を堆積させる工程とを有することを特徴とす
る。これにより、触媒ＣＶＤ法によって形成される導電
層のキャリア移動度を大幅に向上させることができる。
したがって、半導体装置の処理速度の高速化が可能とな
る。
【００１２】上記の目的を達成するため、本発明の触媒
化学気相成長装置は、基板が収納され、原料ガスの反応
生成物を前記基板に堆積させる反応室と、前記反応室内
を減圧する減圧手段と、前記基板を搭載して加熱する基
板保持手段と、前記反応室内を加熱する雰囲気加熱手段
と、前記反応室内に前記基板と近接して配置され、前記
原料ガスを接触分解する前記触媒と、前記触媒を加熱し
て活性化する触媒加熱手段と、前記基板に対して所定の
一方向に磁界を印加する磁界印加手段と、前記原料ガス
を前記反応室内に供給する原料ガス供給手段とを有する
ことを特徴とする。
化学気相成長装置は、基板が収納され、原料ガスの反応
生成物を前記基板に堆積させる反応室と、前記反応室内
を減圧する減圧手段と、前記基板を搭載して加熱する基
板保持手段と、前記反応室内を加熱する雰囲気加熱手段
と、前記反応室内に前記基板と近接して配置され、前記
原料ガスを接触分解する前記触媒と、前記触媒を加熱し
て活性化する触媒加熱手段と、前記基板に対して所定の
一方向に磁界を印加する磁界印加手段と、前記原料ガス
を前記反応室内に供給する原料ガス供給手段とを有する
ことを特徴とする。
【００１３】あるいは、本発明の触媒化学気相成長装置
は、基板が収納され、原料ガスの反応生成物を前記基板
に堆積させる反応室と、前記反応室内を減圧する減圧手
段と、前記基板を搭載して加熱する基板保持手段と、前
記反応室内を加熱する雰囲気加熱手段と、前記反応室内
に前記基板と近接して配置され、前記原料ガスを接触分
解する前記触媒と、前記触媒を加熱して活性化する触媒
加熱手段と、前記基板に対して所定の一方向に電界を印
加する電界印加手段と、前記原料ガスを前記反応室内に
供給する原料ガス供給手段とを有することを特徴とす
る。
は、基板が収納され、原料ガスの反応生成物を前記基板
に堆積させる反応室と、前記反応室内を減圧する減圧手
段と、前記基板を搭載して加熱する基板保持手段と、前
記反応室内を加熱する雰囲気加熱手段と、前記反応室内
に前記基板と近接して配置され、前記原料ガスを接触分
解する前記触媒と、前記触媒を加熱して活性化する触媒
加熱手段と、前記基板に対して所定の一方向に電界を印
加する電界印加手段と、前記原料ガスを前記反応室内に
供給する原料ガス供給手段とを有することを特徴とす
る。
【００１４】あるいは、本発明の触媒化学気相成長装置
は、基板が収納され、原料ガスの反応生成物を前記基板
に堆積させる反応室と、前記反応室内を減圧する減圧手
段と、前記基板を搭載して加熱する基板保持手段と、前
記反応室内を加熱する雰囲気加熱手段と、前記反応室内
に前記基板と近接して配置され、前記原料ガスを接触分
解する前記触媒と、前記触媒を加熱して活性化する触媒
加熱手段と、前記基板に対して所定の一方向に磁界を印
加する磁界印加手段と、前記基板に対して前記一方向と
異なる方向に電界を印加する電界印加手段と、前記原料
ガスを前記反応室内に供給する原料ガス供給手段とを有
することを特徴とする。これにより、結晶粒界が低減さ
れた半導体薄膜を、触媒ＣＶＤにより形成することが可
能となる。
は、基板が収納され、原料ガスの反応生成物を前記基板
に堆積させる反応室と、前記反応室内を減圧する減圧手
段と、前記基板を搭載して加熱する基板保持手段と、前
記反応室内を加熱する雰囲気加熱手段と、前記反応室内
に前記基板と近接して配置され、前記原料ガスを接触分
解する前記触媒と、前記触媒を加熱して活性化する触媒
加熱手段と、前記基板に対して所定の一方向に磁界を印
加する磁界印加手段と、前記基板に対して前記一方向と
異なる方向に電界を印加する電界印加手段と、前記原料
ガスを前記反応室内に供給する原料ガス供給手段とを有
することを特徴とする。これにより、結晶粒界が低減さ
れた半導体薄膜を、触媒ＣＶＤにより形成することが可
能となる。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の半導体薄膜の形
成方法、半導体装置の製造方法および触媒化学気相成長
装置（触媒ＣＶＤ装置）の実施の形態について、図面を
参照して説明する。 （実施形態１）本実施形態の半導体薄膜の形成方法によ
れば、触媒ＣＶＤ法において、ウェハの表面に平行に磁
場を印加しながら、シリコン等の半導体薄膜を堆積させ
る。
成方法、半導体装置の製造方法および触媒化学気相成長
装置（触媒ＣＶＤ装置）の実施の形態について、図面を
参照して説明する。 （実施形態１）本実施形態の半導体薄膜の形成方法によ
れば、触媒ＣＶＤ法において、ウェハの表面に平行に磁
場を印加しながら、シリコン等の半導体薄膜を堆積させ
る。
【００１６】図１は本実施形態の半導体薄膜の形成方法
に用いられる触媒ＣＶＤ装置の概略図である。図１に示
すように、触媒ＣＶＤ装置１においては、原料ガス供給
導管２および水素ガス供給導管３から堆積チャンバー４
内にガスが導入される。ウェハはウェハホルダー５上に
固定される。触媒体６は堆積チャンバー４内にウェハと
近接して配置される。触媒体６としては例えばコイル状
のタングステンが用いられる。
に用いられる触媒ＣＶＤ装置の概略図である。図１に示
すように、触媒ＣＶＤ装置１においては、原料ガス供給
導管２および水素ガス供給導管３から堆積チャンバー４
内にガスが導入される。ウェハはウェハホルダー５上に
固定される。触媒体６は堆積チャンバー４内にウェハと
近接して配置される。触媒体６としては例えばコイル状
のタングステンが用いられる。
【００１７】ウェハホルダー５に隣接して、ウェハ温度
コントローラ・ウェハ温度検出装置７が配置される。堆
積チャンバー４の周囲に電磁石８が配置され、これによ
り、堆積チャンバー４内にはウェハ表面に平行に磁場９
が印加される。触媒体６の温度は触媒体発熱制御装置１
０によって調節される。堆積チャンバー４内のガスは排
気用導管１１によって排気される。
コントローラ・ウェハ温度検出装置７が配置される。堆
積チャンバー４の周囲に電磁石８が配置され、これによ
り、堆積チャンバー４内にはウェハ表面に平行に磁場９
が印加される。触媒体６の温度は触媒体発熱制御装置１
０によって調節される。堆積チャンバー４内のガスは排
気用導管１１によって排気される。
【００１８】上記のような触媒ＣＶＤ装置を用いて半導
体薄膜を形成するには、まず、ウェハホルダー５を加熱
することにより、ウェハを所定の温度に加熱する。ウェ
ハの加熱温度は例えば約１００〜８００℃とする。ウェ
ハは通常、ウェハホルダー５のグラファイトサセプター
上に搭載し、グラファイトサセプターに通電してウェハ
を加熱する。ウェハ材料としてはシリコン（Ｓｉ）、シ
リコンカーバイド（ＳｉＣ）、石英、ガラス、耐熱性プ
ラスチック等が挙げられる。
体薄膜を形成するには、まず、ウェハホルダー５を加熱
することにより、ウェハを所定の温度に加熱する。ウェ
ハの加熱温度は例えば約１００〜８００℃とする。ウェ
ハは通常、ウェハホルダー５のグラファイトサセプター
上に搭載し、グラファイトサセプターに通電してウェハ
を加熱する。ウェハ材料としてはシリコン（Ｓｉ）、シ
リコンカーバイド（ＳｉＣ）、石英、ガラス、耐熱性プ
ラスチック等が挙げられる。
【００１９】ウェハ材料としてガラスを用いる場合、ウ
ェハの加熱温度に応じて材料を使い分ける。例えば、約
６００℃以下の低温で触媒ＣＶＤを行う場合は、ホウケ
イ酸ガラス等を用い、８００℃程度の高温で触媒ＣＶＤ
を行う場合は、石英ガラスや結晶化ガラス等の高耐熱性
ガラスを用いる。ガラス材料に含有される不純物、特に
モービルイオンと称されるナトリウムイオンやカリウム
イオンは、加熱および電界により移動して、ウェハ上に
形成される絶縁膜に拡散し、半導体装置の信頼性を著し
く低下させる。そのような場合、ウェハ上に不純物の拡
散を防止するためのバリア層として、例えばシリコン窒
化膜等を予め触媒ＣＶＤ法あるいはプラズマＣＶＤ法等
により形成してもよい。
ェハの加熱温度に応じて材料を使い分ける。例えば、約
６００℃以下の低温で触媒ＣＶＤを行う場合は、ホウケ
イ酸ガラス等を用い、８００℃程度の高温で触媒ＣＶＤ
を行う場合は、石英ガラスや結晶化ガラス等の高耐熱性
ガラスを用いる。ガラス材料に含有される不純物、特に
モービルイオンと称されるナトリウムイオンやカリウム
イオンは、加熱および電界により移動して、ウェハ上に
形成される絶縁膜に拡散し、半導体装置の信頼性を著し
く低下させる。そのような場合、ウェハ上に不純物の拡
散を防止するためのバリア層として、例えばシリコン窒
化膜等を予め触媒ＣＶＤ法あるいはプラズマＣＶＤ法等
により形成してもよい。
【００２０】触媒ＣＶＤ法によれば、プラズマＣＶＤ法
に比較して低温で半導体薄膜を形成することも可能であ
る。堆積チャンバー４内には予め不活性ガスとして窒素
を導入しておく。ウェハの加熱後、水素ガス供給導管３
から水素ガスを導入し、堆積チャンバー４内の雰囲気を
窒素雰囲気から水素雰囲気に置換する。
に比較して低温で半導体薄膜を形成することも可能であ
る。堆積チャンバー４内には予め不活性ガスとして窒素
を導入しておく。ウェハの加熱後、水素ガス供給導管３
から水素ガスを導入し、堆積チャンバー４内の雰囲気を
窒素雰囲気から水素雰囲気に置換する。
【００２１】次に、触媒体発熱制御装置１０を用い、触
媒体６を所定の温度に加熱して活性化させる。触媒体６
としてタングステンを用いた場合、触媒体６を例えば約
１６００〜２０００℃に加熱する。さらに、電磁石８を
用いて堆積チャンバー４内に磁場９を印加する。
媒体６を所定の温度に加熱して活性化させる。触媒体６
としてタングステンを用いた場合、触媒体６を例えば約
１６００〜２０００℃に加熱する。さらに、電磁石８を
用いて堆積チャンバー４内に磁場９を印加する。
【００２２】その後、原料ガス供給導管２から堆積チャ
ンバー４内に原料ガスを供給する。このとき、水素ガス
供給導管３から堆積チャンバー４内に、キャリアガスと
して水素ガスを所定の流量で供給する。図示しないが、
原料ガス供給導管２は複数設けられていてもよい。
ンバー４内に原料ガスを供給する。このとき、水素ガス
供給導管３から堆積チャンバー４内に、キャリアガスと
して水素ガスを所定の流量で供給する。図示しないが、
原料ガス供給導管２は複数設けられていてもよい。
【００２３】例えば、ポリシリコンにｐ型またはｎ型の
不純物を添加する場合は、堆積チャンバー４内にホスフ
ィン（ＰＨ3 ）、アルシン（ＡｓＨ3 ）、ジボラン（Ｂ
2 Ｈ 6 ）等のドーピングガスを所定の流量で供給する。
所定の膜厚でポリシリコン膜を堆積させた後、磁場９の
印加を停止する。その後、堆積チャンバー４内の温度を
室温に下げ、堆積チャンバー４内を窒素雰囲気に置換す
る。
不純物を添加する場合は、堆積チャンバー４内にホスフ
ィン（ＰＨ3 ）、アルシン（ＡｓＨ3 ）、ジボラン（Ｂ
2 Ｈ 6 ）等のドーピングガスを所定の流量で供給する。
所定の膜厚でポリシリコン膜を堆積させた後、磁場９の
印加を停止する。その後、堆積チャンバー４内の温度を
室温に下げ、堆積チャンバー４内を窒素雰囲気に置換す
る。
【００２４】本実施形態の半導体薄膜の形成方法および
触媒ＣＶＤ装置によれば、磁場を印加して触媒ＣＶＤを
行うため、初期の堆積段階で個々の結晶粒の配向を揃え
ることが可能となる。したがって、従来の触媒ＣＶＤ法
において問題となっていた、結晶粒界を大幅に低減する
ことが可能である。これにより、ポリシリコン膜の電子
移動度を向上させることが可能となる。
触媒ＣＶＤ装置によれば、磁場を印加して触媒ＣＶＤを
行うため、初期の堆積段階で個々の結晶粒の配向を揃え
ることが可能となる。したがって、従来の触媒ＣＶＤ法
において問題となっていた、結晶粒界を大幅に低減する
ことが可能である。これにより、ポリシリコン膜の電子
移動度を向上させることが可能となる。
【００２５】また、本実施形態の半導体薄膜の形成方法
によれば、ポリシリコン膜中の結晶粒の配向が揃うた
め、半導体薄膜表面の凹凸が低減される。したがって、
ポリシリコン膜上に例えばシリコン酸化膜等を形成した
場合に、界面の状態が良好となる。これによっても、キ
ャリア移動度が改善される。
によれば、ポリシリコン膜中の結晶粒の配向が揃うた
め、半導体薄膜表面の凹凸が低減される。したがって、
ポリシリコン膜上に例えばシリコン酸化膜等を形成した
場合に、界面の状態が良好となる。これによっても、キ
ャリア移動度が改善される。
【００２６】本実施形態の半導体装置の製造方法は、上
記の半導体薄膜の形成方法により、半導体装置の導電層
を形成する工程を含む。本実施形態の半導体装置の製造
方法によれば、触媒ＣＶＤ法により形成される導電層の
キャリア移動度を大幅に向上させることができる。した
がって、半導体装置の処理速度の高速化が可能となる。
記の半導体薄膜の形成方法により、半導体装置の導電層
を形成する工程を含む。本実施形態の半導体装置の製造
方法によれば、触媒ＣＶＤ法により形成される導電層の
キャリア移動度を大幅に向上させることができる。した
がって、半導体装置の処理速度の高速化が可能となる。
【００２７】（実施形態２）本実施形態の半導体薄膜の
形成方法によれば、触媒ＣＶＤ法において、ウェハの表
面に垂直に磁場を印加しながら、シリコン等の半導体薄
膜を堆積させる。図２は本実施形態の半導体薄膜の形成
方法に用いられる触媒ＣＶＤ装置の概略図である。
形成方法によれば、触媒ＣＶＤ法において、ウェハの表
面に垂直に磁場を印加しながら、シリコン等の半導体薄
膜を堆積させる。図２は本実施形態の半導体薄膜の形成
方法に用いられる触媒ＣＶＤ装置の概略図である。
【００２８】図２に示すように、触媒ＣＶＤ装置２１に
おいては、原料ガス供給導管２および水素ガス供給導管
３から堆積チャンバー４内にガスが導入される。ウェハ
はウェハホルダー５上に固定される。触媒体６は堆積チ
ャンバー４内にウェハと近接して配置される。触媒体６
としては例えばコイル状のタングステンが用いられる。
おいては、原料ガス供給導管２および水素ガス供給導管
３から堆積チャンバー４内にガスが導入される。ウェハ
はウェハホルダー５上に固定される。触媒体６は堆積チ
ャンバー４内にウェハと近接して配置される。触媒体６
としては例えばコイル状のタングステンが用いられる。
【００２９】ウェハホルダー５に隣接して、ウェハ温度
コントローラ・ウェハ温度検出装置７が配置される。堆
積チャンバー４の周囲に図示しない電磁石が配置され、
これにより、堆積チャンバー４内にはウェハ表面に垂直
に磁場２２が印加される。触媒体６の温度は触媒体発熱
制御装置１０によって調節される。堆積チャンバー４内
のガスは排気用導管１１によって排気される。
コントローラ・ウェハ温度検出装置７が配置される。堆
積チャンバー４の周囲に図示しない電磁石が配置され、
これにより、堆積チャンバー４内にはウェハ表面に垂直
に磁場２２が印加される。触媒体６の温度は触媒体発熱
制御装置１０によって調節される。堆積チャンバー４内
のガスは排気用導管１１によって排気される。
【００３０】上記の本実施形態の触媒ＣＶＤ装置を用い
る場合も、実施形態１と同様の手順で半導体薄膜を形成
することができる。実施形態１のように磁場をウェハ表
面に平行に印加するか、あるいは実施形態２のように磁
場をウェハ表面に垂直に印加するかは、下地の材料や結
晶配向に応じて、適宜選択できる。また、触媒ＣＶＤ法
により堆積させる膜の材料も考慮して、磁場を印加する
方向を決定する。
る場合も、実施形態１と同様の手順で半導体薄膜を形成
することができる。実施形態１のように磁場をウェハ表
面に平行に印加するか、あるいは実施形態２のように磁
場をウェハ表面に垂直に印加するかは、下地の材料や結
晶配向に応じて、適宜選択できる。また、触媒ＣＶＤ法
により堆積させる膜の材料も考慮して、磁場を印加する
方向を決定する。
【００３１】本実施形態の半導体装置の製造方法は、上
記の半導体薄膜の形成方法により、半導体装置の導電層
を形成する工程を含む。本実施形態の半導体装置の製造
方法によれば、触媒ＣＶＤ法により形成される導電層の
キャリア移動度を大幅に向上させることができる。した
がって、半導体装置の処理速度の高速化が可能となる。
記の半導体薄膜の形成方法により、半導体装置の導電層
を形成する工程を含む。本実施形態の半導体装置の製造
方法によれば、触媒ＣＶＤ法により形成される導電層の
キャリア移動度を大幅に向上させることができる。した
がって、半導体装置の処理速度の高速化が可能となる。
【００３２】（実施形態３）本実施形態の半導体薄膜の
形成方法によれば、触媒ＣＶＤ法において、ウェハの表
面に垂直に電場を印加しながら、シリコン等の半導体薄
膜を堆積させる。図３は本実施形態の半導体薄膜の形成
方法に用いられる触媒ＣＶＤ装置の概略図である。
形成方法によれば、触媒ＣＶＤ法において、ウェハの表
面に垂直に電場を印加しながら、シリコン等の半導体薄
膜を堆積させる。図３は本実施形態の半導体薄膜の形成
方法に用いられる触媒ＣＶＤ装置の概略図である。
【００３３】図３に示すように、触媒ＣＶＤ装置３１に
おいては、原料ガス供給導管２および水素ガス供給導管
３から堆積チャンバー４内にガスが導入される。ウェハ
はウェハホルダー５上に固定される。触媒体６は堆積チ
ャンバー４内にウェハと近接して配置される。触媒体６
としては例えばコイル状のタングステンが用いられる。
おいては、原料ガス供給導管２および水素ガス供給導管
３から堆積チャンバー４内にガスが導入される。ウェハ
はウェハホルダー５上に固定される。触媒体６は堆積チ
ャンバー４内にウェハと近接して配置される。触媒体６
としては例えばコイル状のタングステンが用いられる。
【００３４】ウェハホルダー５に隣接して、ウェハ温度
コントローラ・ウェハ温度検出装置７が配置される。触
媒体６上部の堆積チャンバー４内には図示しない電極が
配置され、ウェハホルダー５を対電極として、これらの
電極間に電場３２が形成される。したがって、ウェハに
は表面に対して垂直に電場３２が印加される。触媒体６
の温度は触媒体発熱制御装置１０によって調節される。
堆積チャンバー４内のガスは排気用導管１１によって排
気される。
コントローラ・ウェハ温度検出装置７が配置される。触
媒体６上部の堆積チャンバー４内には図示しない電極が
配置され、ウェハホルダー５を対電極として、これらの
電極間に電場３２が形成される。したがって、ウェハに
は表面に対して垂直に電場３２が印加される。触媒体６
の温度は触媒体発熱制御装置１０によって調節される。
堆積チャンバー４内のガスは排気用導管１１によって排
気される。
【００３５】上記の本実施形態の触媒ＣＶＤ装置を用い
る場合、実施形態１で堆積チャンバー４内に磁場を印加
する工程で、磁場を印加するかわりに電場を印加すれば
よい。また、実施形態１の磁場の印加を停止する工程
を、電場の印加を停止する工程に変更する。それ以外は
実施形態１と同様の手順で半導体薄膜を形成することが
できる。
る場合、実施形態１で堆積チャンバー４内に磁場を印加
する工程で、磁場を印加するかわりに電場を印加すれば
よい。また、実施形態１の磁場の印加を停止する工程
を、電場の印加を停止する工程に変更する。それ以外は
実施形態１と同様の手順で半導体薄膜を形成することが
できる。
【００３６】本実施形態の半導体装置の製造方法は、上
記の半導体薄膜の形成方法により、半導体装置の導電層
を形成する工程を含む。本実施形態の半導体装置の製造
方法によれば、触媒ＣＶＤ法により形成される導電層の
キャリア移動度を大幅に向上させることができる。した
がって、半導体装置の処理速度の高速化が可能となる。
記の半導体薄膜の形成方法により、半導体装置の導電層
を形成する工程を含む。本実施形態の半導体装置の製造
方法によれば、触媒ＣＶＤ法により形成される導電層の
キャリア移動度を大幅に向上させることができる。した
がって、半導体装置の処理速度の高速化が可能となる。
【００３７】（実施形態４）本実施形態の半導体薄膜の
形成方法によれば、触媒ＣＶＤ法において、ウェハの表
面に垂直に磁場を印加し、かつウェハの表面に平行に電
場を印加しながら、シリコン等の半導体薄膜を堆積させ
る。図４は本実施形態の半導体薄膜の形成方法に用いら
れる触媒ＣＶＤ装置の概略図である。
形成方法によれば、触媒ＣＶＤ法において、ウェハの表
面に垂直に磁場を印加し、かつウェハの表面に平行に電
場を印加しながら、シリコン等の半導体薄膜を堆積させ
る。図４は本実施形態の半導体薄膜の形成方法に用いら
れる触媒ＣＶＤ装置の概略図である。
【００３８】図４に示すように、触媒ＣＶＤ装置４１に
おいては、原料ガス供給導管２および水素ガス供給導管
３から堆積チャンバー４内にガスが導入される。ウェハ
はウェハホルダー５上に固定される。触媒体６は堆積チ
ャンバー４内にウェハと近接して配置される。触媒体６
としては例えばコイル状のタングステンが用いられる。
ウェハホルダー５に隣接して、ウェハ温度コントローラ
・ウェハ温度検出装置７が配置される。
おいては、原料ガス供給導管２および水素ガス供給導管
３から堆積チャンバー４内にガスが導入される。ウェハ
はウェハホルダー５上に固定される。触媒体６は堆積チ
ャンバー４内にウェハと近接して配置される。触媒体６
としては例えばコイル状のタングステンが用いられる。
ウェハホルダー５に隣接して、ウェハ温度コントローラ
・ウェハ温度検出装置７が配置される。
【００３９】堆積チャンバー４の周囲には電磁石（不図
示）が配置され、これにより、堆積チャンバー４内には
ウェハ表面に垂直に磁場２２が印加される。また、堆積
チャンバー４の両側に設けられた電極（不図示）によ
り、電場が形成される。これにより、ウェハには表面に
対して平行に電場４２が印加される。触媒体６の温度は
触媒体発熱制御装置１０によって調節される。堆積チャ
ンバー４内のガスは排気用導管１１によって排気され
る。
示）が配置され、これにより、堆積チャンバー４内には
ウェハ表面に垂直に磁場２２が印加される。また、堆積
チャンバー４の両側に設けられた電極（不図示）によ
り、電場が形成される。これにより、ウェハには表面に
対して平行に電場４２が印加される。触媒体６の温度は
触媒体発熱制御装置１０によって調節される。堆積チャ
ンバー４内のガスは排気用導管１１によって排気され
る。
【００４０】上記の本実施形態の触媒ＣＶＤ装置を用い
る場合、実施形態１で堆積チャンバー４内に磁場を印加
する工程で、電場も印加する。また、実施形態１の磁場
の印加を停止する工程で、電場の印加も停止する。それ
以外は実施形態１と同様の手順で半導体薄膜を形成する
ことができる。
る場合、実施形態１で堆積チャンバー４内に磁場を印加
する工程で、電場も印加する。また、実施形態１の磁場
の印加を停止する工程で、電場の印加も停止する。それ
以外は実施形態１と同様の手順で半導体薄膜を形成する
ことができる。
【００４１】本実施形態の半導体装置の製造方法は、上
記の半導体薄膜の形成方法により、半導体装置の導電層
を形成する工程を含む。本実施形態の半導体装置の製造
方法によれば、触媒ＣＶＤ法により形成される導電層の
キャリア移動度を大幅に向上させることができる。した
がって、半導体装置の処理速度の高速化が可能となる。
記の半導体薄膜の形成方法により、半導体装置の導電層
を形成する工程を含む。本実施形態の半導体装置の製造
方法によれば、触媒ＣＶＤ法により形成される導電層の
キャリア移動度を大幅に向上させることができる。した
がって、半導体装置の処理速度の高速化が可能となる。
【００４２】本発明の半導体薄膜の形成方法、半導体装
置の製造方法および触媒化学気相成長装置の実施形態
は、上記の説明に限定されない。例えば、触媒体６にタ
ングステン以外の材料を用いることも可能である。その
他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の変更が可
能である。
置の製造方法および触媒化学気相成長装置の実施形態
は、上記の説明に限定されない。例えば、触媒体６にタ
ングステン以外の材料を用いることも可能である。その
他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の変更が可
能である。
【００４３】
【発明の効果】本発明の半導体薄膜の形成方法および触
媒化学気相成長装置によれば、結晶粒の配向が揃った薄
膜を触媒ＣＶＤにより形成できる。本発明の半導体装置
の製造方法によれば、触媒ＣＶＤにおいて電子移動度の
高い導電層を形成できる。
媒化学気相成長装置によれば、結晶粒の配向が揃った薄
膜を触媒ＣＶＤにより形成できる。本発明の半導体装置
の製造方法によれば、触媒ＣＶＤにおいて電子移動度の
高い導電層を形成できる。
【図１】図１は本発明の実施形態１に係る触媒ＣＶＤ装
置の概略図である。
置の概略図である。
【図２】図２は本発明の実施形態２に係る触媒ＣＶＤ装
置の概略図である。
置の概略図である。
【図３】図３は本発明の実施形態３に係る触媒ＣＶＤ装
置の概略図である。
置の概略図である。
【図４】図４は本発明の実施形態４に係る触媒ＣＶＤ装
置の概略図である。
置の概略図である。
１、２１、３１、４１…触媒ＣＶＤ装置、２…原料ガス
供給導管、３…水素ガス供給導管、４…堆積チャンバ
ー、５…ウェハホルダー、６…触媒体、７…ウェハ温度
コントローラ・ウェハ温度検出装置、８…電磁石、９、
２２…磁場、１０…触媒体発熱制御装置、１１…排気用
導管、３２、４２…電場。
供給導管、３…水素ガス供給導管、４…堆積チャンバ
ー、５…ウェハホルダー、６…触媒体、７…ウェハ温度
コントローラ・ウェハ温度検出装置、８…電磁石、９、
２２…磁場、１０…触媒体発熱制御装置、１１…排気用
導管、３２、４２…電場。
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(72)発明者 山中 英雄
東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソニ
ー株式会社内
Ｆターム(参考） 4G069 AA02 AA08 BB02B BC60B
CD10 DA06 EA03Y EE03
4K030 BA29 BB03 FA17 JA10 JA14
JA15
5F045 AB03 AB04 BB07 BB16 DP02
Claims (13)
- 【請求項１】基板の雰囲気を減圧する工程と、 前記基板を加熱する工程と、 前記雰囲気を所定の反応温度に加熱する工程と、 原料ガスを接触分解する触媒であって、前記雰囲気に配
置された前記触媒を、加熱して活性化する工程と、 前記基板に対して所定の一方向に磁界を印加する工程
と、 前記原料ガスを前記雰囲気に供給して反応させ、前記基
板上に反応生成物を堆積させる工程とを有する半導体薄
膜の形成方法。 - 【請求項２】前記磁界を前記基板の表面に対して平行な
方向に印加する請求項１記載の半導体薄膜の形成方法。 - 【請求項３】前記磁界を前記基板の表面に対して垂直な
方向に印加する請求項１記載の半導体薄膜の形成方法。 - 【請求項４】前記磁界を印加する工程において、前記一
方向と異なる方向に電界をさらに印加する請求項１記載
の半導体薄膜の形成方法。 - 【請求項５】前記磁界を前記基板の表面に対して垂直な
方向に印加して、 前記電界を前記基板の表面に対して平行な方向に印加す
る請求項４記載の半導体薄膜の形成方法。 - 【請求項６】基板の雰囲気を減圧する工程と、 前記基板を加熱する工程と、 前記雰囲気を所定の反応温度に加熱する工程と、 原料ガスを接触分解する触媒であって、前記雰囲気に配
置された前記触媒を、加熱して活性化する工程と、 前記基板に対して所定の一方向に電界を印加する工程
と、 前記原料ガスを前記雰囲気に供給して反応させ、前記基
板上に反応生成物を堆積させる工程とを有する半導体薄
膜の形成方法。 - 【請求項７】前記電界を前記基板の表面に対して垂直な
方向に印加する請求項６記載の半導体薄膜の形成方法。 - 【請求項８】導電層を形成する工程を有する半導体装置
の製造方法であって、 前記導電層を形成する工程は、基板の雰囲気を減圧する
工程と、 前記基板を加熱する工程と、 前記雰囲気を所定の反応温度に加熱する工程と、 原料ガスを接触分解する触媒であって、前記雰囲気に配
置された前記触媒を、加熱して活性化する工程と、 前記基板に対して所定の一方向に磁界を印加する工程
と、 前記原料ガスを前記雰囲気に供給して反応させ、前記基
板上に反応生成物を堆積させる工程とを有する半導体装
置の製造方法。 - 【請求項９】前記磁界を印加する工程において、前記一
方向と異なる方向に電界をさらに印加する請求項８記載
の半導体装置の製造方法。 - 【請求項１０】導電層を形成する工程を有する半導体装
置の製造方法であって、 前記導電層を形成する工程は、基板の雰囲気を減圧する
工程と、 前記基板を加熱する工程と、 前記雰囲気を所定の反応温度に加熱する工程と、 原料ガスを接触分解反応する触媒であって、前記雰囲気
に配置された前記触媒を、加熱して活性化する工程と、 前記基板に対して所定の一方向に電界を印加する工程
と、 前記原料ガスを前記雰囲気に供給して反応させ、前記基
板上に反応生成物を堆積させる工程とを有する半導体装
置の製造方法。 - 【請求項１１】基板が収納され、原料ガスの反応生成物
を前記基板に堆積させる反応室と、 前記反応室内を減圧する減圧手段と、 前記基板を搭載して加熱する基板保持手段と、 前記反応室内を加熱する雰囲気加熱手段と、 前記反応室内に前記基板と近接して配置され、前記原料
ガスを接触分解する前記触媒と、 前記触媒を加熱して活性化する触媒加熱手段と、 前記基板に対して所定の一方向に磁界を印加する磁界印
加手段と、 前記原料ガスを前記反応室内に供給する原料ガス供給手
段とを有する触媒化学気相成長装置。 - 【請求項１２】基板が収納され、原料ガスの反応生成物
を前記基板に堆積させる反応室と、 前記反応室内を減圧する減圧手段と、 前記基板を搭載して加熱する基板保持手段と、 前記反応室内を加熱する雰囲気加熱手段と、 前記反応室内に前記基板と近接して配置され、前記原料
ガスを接触分解する前記触媒と、 前記触媒を加熱して活性化する触媒加熱手段と、 前記基板に対して所定の一方向に電界を印加する電界印
加手段と、 前記原料ガスを前記反応室内に供給する原料ガス供給手
段とを有する触媒化学気相成長装置。 - 【請求項１３】基板が収納され、原料ガスの反応生成物
を前記基板に堆積させる反応室と、 前記反応室内を減圧する減圧手段と、 前記基板を搭載して加熱する基板保持手段と、 前記反応室内を加熱する雰囲気加熱手段と、 前記反応室内に前記基板と近接して配置され、前記原料
ガスを接触分解する前記触媒と、 前記触媒を加熱して活性化する触媒加熱手段と、 前記基板に対して所定の一方向に磁界を印加する磁界印
加手段と、 前記基板に対して前記一方向と異なる方向に電界を印加
する電界印加手段と、 前記原料ガスを前記反応室内に供給する原料ガス供給手
段とを有する触媒化学気相成長装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001370675A JP2003173974A (ja) | 2001-12-04 | 2001-12-04 | 半導体薄膜の形成方法、半導体装置の製造方法および触媒化学気相成長装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001370675A JP2003173974A (ja) | 2001-12-04 | 2001-12-04 | 半導体薄膜の形成方法、半導体装置の製造方法および触媒化学気相成長装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003173974A true JP2003173974A (ja) | 2003-06-20 |
Family
ID=19179860
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001370675A Pending JP2003173974A (ja) | 2001-12-04 | 2001-12-04 | 半導体薄膜の形成方法、半導体装置の製造方法および触媒化学気相成長装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003173974A (ja) |
-
2001
- 2001-12-04 JP JP2001370675A patent/JP2003173974A/ja active Pending
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