JP2003218101A

JP2003218101A - 半導体装置の製造方法

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Publication number: JP2003218101A
Application number: JP2002013125A
Authority: JP
Inventors: Kazunori Inoue; 和範井上
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2002-01-22
Filing date: 2002-01-22
Publication date: 2003-07-31

Abstract

(57)【要約】【課題】生産性を犠牲にすることなくＣＶＤ膜の面内
均一性を向上させることのできる半導体装置の製造方法
を提供する。【解決手段】縦型減圧気相成長装置１は、アウターチ
ューブ２、インナーチューブ３、保持具４、底板５、反
応ガス導入管６および反応ガス排出管７から、主として
構成されている。複数枚のウェハ２０を、上下に隣り合
う２枚一組のウェハ２０における裏側の面どうしが約
４．７６ｍｍで対向するように、かつ、ある一組のウェ
ハ２０とその真上あるいは真下に位置すべき別の一組の
ウェハ２０との間隔が約９．５２ｍｍになるように、保
持具４に載置する。保持具４に載置されたウェハ２０
を、所定温度まで加熱されたインナーチューブ３内に配
置する。反応ガス導入管６から所定の反応ガスを導入す
るとともに、反応ガス排出管７からガス排出を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置の製造
方法に関するものであり、さらに詳しくは、半導体基板
（ウェハ）の表面に気相成長により酸化膜を形成して半
導体装置を得る減圧気相成長装置において酸化膜形成用
反応ガスとしてシラン系ガス（ＳｉＨ₄−Ｎ₂Ｏ）を使用
する半導体装置の製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、半導体装置の製造においては、電
極形成やマスクを用いる膜形成など、多くの成膜工程が
あり、それらの実現手段として各種の減圧気相成長装置
が用いられている。図４に、従来の各種減圧気相成長装
置のうち、縦型減圧気相成長装置の模式的構成説明図を
示す。

【０００３】図４に示すように、縦型減圧気相成長装置
１０１は、アウターチューブ１０２、インナーチューブ
１０３、保持具１０４、底板１０５、反応ガス導入管１
０６および反応ガス排出管１０７から、主として構成さ
れている。反応ガス導入管１０６はインナーチューブ１
０３の内部に連通しており、反応ガス排出管１０７はア
ウターチューブ１０２とインナーチューブ１０３との隙
間に連通している。保持具１０４は、基台１０８と、こ
の基台１０８に設けられた複数本の支柱１０９と、これ
らの支柱１０９の上端部および下端部にそれぞれ配置さ
れた上側保持板１１０ａおよび下側保持板１１０ｂとか
ら構成されている。

【０００４】図５に示すように、それぞれの支柱１０９
には、内側部分に、複数の保持溝１０９ａが上下に等間
隔で設けられており、これらの保持溝１０９ａを利用し
て、半導体基板としての数十枚のウェハ１１１をほぼ水
平な状態で上下に棚状に保持するように構成されてい
る。

【０００５】このような縦型減圧気相成長装置１０１
は、次のようにして使用される。まず、底板１０５の上
に保持具１０４を配置し、昇降機構（図示略）によっ
て、これらを所定温度に加熱されたインナーチューブ１
０３内へ上昇させる。そして、底板１０５でアウターチ
ューブ１０２の下部開口を閉塞する。その後、反応ガス
導入管１０６から所定の反応ガスとしてのシラン系ガス
をインナーチューブ１０３内へ供給するとともに、この
ガスを反応ガス排出管１０７から排出する。

【０００６】これにより、縦型減圧気相成長装置１０１
の内部には、図４の矢印で示すようなガスの流れが生
じ、それぞれのウェハ１１１の表面には所定のＣＶＤ膜
が形成される。

【０００７】ところで、半導体素子は近年、高集積化さ
れる傾向にあり、その回路パターンが、水平成分だけで
なく垂直成分に対しても微細化されつつあり、基板上に
堆積する膜の厚さ制御もいっそう厳密に行われ、膜の厚
さの面内・面間の均一性を向上させることが重要になり
つつある。

【０００８】一例として、シラン系ガスを使用して高温
酸化膜を減圧気相成長させる場合において、縦型減圧気
相成長装置による良好な段差被覆性の利点を生かし、Ｍ
ＯＳゲート電極段差部における側壁部分の形成などに縦
型減圧気相成長装置を使用すると、形成されたＣＶＤ膜
のウェハ面内・バッチ内におけるばらつきが次工程の異
方性エッチングでのばらつきを誘発し、結果として、半
導体装置の歩留りを低下させるおそれがある。

【０００９】一方、前記のような従来の縦型減圧気相成
長装置でＣＶＤ膜の形成を行った場合に、成膜の条件や
膜の種類などによっては、成膜がガス供給量に支配され
る供給律速となり、反応ガスの供給しやすさにより膜厚
のばらつきが決定されるという問題があった。

【００１０】具体的には、ウェハ１１１における支柱１
０９の周辺部近傍の膜厚が他の部位に比べて薄くなる傾
向を示すことや、ウェハ１１１における支柱１０９の周
辺部以外の領域で膜厚が厚くなり、装置内のガス分布が
影響することがあった。

【００１１】そこで、このような問題を解決するため、
例えば縦型減圧気相成長装置では、ウェハ１１１を保持
するための保持具として、ディスクボート型のものを用
いたり、従来のウェハボートでウェハ１１１の間隔を拡
げたり（４．７６ｍｍピッチ→９．５２ｍｍピッチ）し
て、膜厚の均一性を確保している。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、シラン
系ガス（ＳｉＨ₄−Ｎ₂Ｏ）による高温酸化膜の形成にお
いては、ＳｉＨ₄ガスは、約４００℃から分解を始め、
約６００℃以上で迅速に分解する性質を持っている。Ｎ
₂Ｏガスは、約６００℃でほぼすべてがＯ₂とＮ₂とに分
解する性質を持っている。このため、７００℃から８５
０℃付近での減圧気相成長においてガスの種類に特有の
問題点があり、反応ガス導入管１０６の近傍に該当する
インナーチューブ１０３の下部領域ではＳｉＨ₄の熱分
解による反応で律速されるが、インナーチューブ１０３
の上部へ進むにつれて供給律速となり、バッチ内で膜厚
を均一に制御することが困難であった。

【００１３】膜厚のウェハ面内における分布状態として
は、支柱１０９付近で膜厚が薄くなり、インナーチュー
ブ１０３内のガス分布が大きく影響するという問題があ
った。

【００１４】また、インナーチューブ１０３の内径Ｙ
も、ＣＶＤ膜の堆積特性に大きな影響を与えるという問
題があった。すなわち、絞り込みやガス流速の増大など
により膜厚の均一性を向上させることができるが、一般
的な傾向として、インナーチューブ１０３内が高真空な
状態であるほどＣＶＤ膜の面内均一性は向上するもの
の、膜の堆積速度は低下し、生産性の面から最適化が必
要であるという問題があった。

【００１５】本発明は、このような実情に鑑みてなされ
たものであり、その目的は、生産性を犠牲にすることな
くＣＶＤ膜の面内均一性（膜厚・膜質）を向上させるこ
とのできる半導体装置の製造方法を提供することにあ
る。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、上端部
が閉鎖状に下端部が開放状に設けられた縦長のアウター
チューブと、このアウターチューブの内部にこれとほぼ
同軸にかつ上端部および下端部が開放状に設けられた縦
長のインナーチューブと、このインナーチューブの下端
部に設けられた底板と、この底板に載置されてインナー
チューブ内で複数枚の半導体基板をそれぞれほぼ水平に
かつ上下方向に並べて保持するための保持棚を有する保
持具と、インナーチューブの下端部に設けられ、インナ
ーチューブ内へ膜形成用反応ガスを導入する導入管と、
アウターチューブの下端部に設けられ、アウターチュー
ブとインナーチューブとの隙間から反応ガスを排出する
排出管とを備えてなる縦型減圧気相成長装置を用いて、
複数枚の半導体基板を上向きに流動する反応ガスに接触
させ、各半導体基板に膜を形成する半導体装置の製造方
法であって、複数枚の半導体基板を保持具により上下方
向に並べて保持するに際して、各半導体基板の表面どう
しおよび裏面どうしがそれぞれ対向するように表裏を交
互に配置し、かつ、表面どうしが対向する間隔を裏面ど
うしが対向する間隔よりも大きくすることを特徴とする
半導体装置の製造方法が提供される。

【００１７】この半導体装置の製造方法では、複数枚の
半導体基板は、各半導体基板の表面どうしおよび裏面ど
うしがそれぞれ対向するように表裏が交互に配置され、
かつ、表面どうしが対向する間隔を裏面どうしが対向す
る間隔よりも大きくなるように、これらをほぼ水平に保
持するための保持具に保持される。

【００１８】換言すれば、これらの半導体基板は、上下
１枚おきに裏返った（裏側の面を上にした）状態にな
り、かつ、裏返ったある１枚の半導体基板とその真下に
（表側の面を上にして）位置すべき１枚の半導体基板と
の間隔（第２所定間隔）が、裏返ったその１枚の半導体
基板とその真上に（表側の面を上にして）位置すべき１
枚の半導体基板との間隔（第１所定間隔）よりも大きく
なるように、保持具に配置される。

【００１９】複数枚の半導体基板をこのように保持具に
配置するには、例えば、次のようにする。

【００２０】まず、保持具に、数十段の保持棚部を上下
等間隔に、すなわち、互いに第１所定間隔を置いて設け
ておく。そして、第１段の保持棚部および第２段の保持
棚部に、第１組をなす２枚の半導体基板を裏側の面どう
しが対向するようにそれぞれ配置し、第３段の保持棚部
には半導体基板を配置しないようにし、第４段の保持棚
部および第５段の保持棚部に、第２組をなす次の２枚の
半導体基板を裏側の面どうしが対向するようにそれぞれ
配置し、第６段の保持棚部には半導体基板を配置しない
ようにする。

【００２１】このとき、これらの保持棚部が上下等間隔
に、すなわち、互いに第１所定間隔を置いて設けられて
いるので、第２段の保持棚部と第４段の保持棚部との間
隔、すなわち第２所定間隔は、第１所定間隔の２倍にな
っている。従って、第１組をなす２枚の半導体基板と第
２組をなす２枚の半導体基板との間隔（第２所定間
隔）、すなわち、第２段の保持棚部に配置された半導体
基板と第４段の保持棚部に配置された半導体基板との間
隔は、第１組をなす２枚の半導体基板どうしの間隔（第
１所定間隔）よりも大きくされている。

【００２２】第７〜１２段の保持棚部には、第１〜６段
の保持棚部と同様にして、第３組および第４組をなす次
の４枚の半導体基板を配置する。第１３段以降について
も同様にする。

【００２３】本発明の半導体装置の製造方法によれば、
複数枚の半導体基板は、上下に隣り合う２枚一組の半導
体基板における表側どうしの面の間隔（第２所定間隔）
が裏側の面どうしの間隔（第１所定間隔）よりも大きい
状態で保持具に配置されるので、膜（例えば酸化膜）形
成用反応ガスが半導体基板における表側の面（膜が形成
される面）により多く触れることになり、生産性を犠牲
にすることなくＣＶＤ膜の面内均一性（膜厚・膜質）を
向上させることができる。

【００２４】本発明の半導体装置の製造方法は、複数枚
の半導体基板を保持具により保持するに際して、保持具
をその保持棚部に粗面化処理を施して用いるのが好まし
い。

【００２５】このようにした場合には、粗面化処理が施
された保持具の保持棚部とそこに配置された半導体基板
との接触箇所における接触抵抗が増大し、半導体基板が
保持棚部から脱落するおそれが防止される。

【００２６】このような粗面化処理としては例えば、鋼
製の小粒子を保持具の保持棚部に一定の速度で多数投射
してその表面を粗くするショットブラスト処理あるい
は、保持具の保持棚部を酸やアルカリなどの溶液中に浸
してその表面を粗くする化学エッチング処理が好適に用
いられる。

【００２７】これらのショットブラスト処理あるいは化
学エッチング処理を用いると、簡単にかつ低コストで、
保持具の保持棚部に粗面化処理を施すことができる。

【００２８】本発明の半導体装置の製造方法は、複数枚
の半導体基板を保持具により保持するに際して、半導体
基板を１枚ずつ保持し、その半導体基板の表裏を交互に
反転させ、その半導体基板を保持具まで移送して載置す
る基板移載装置を用いるのがいっそう好ましい。

【００２９】このような基板移送装置を用いると、複数
枚の半導体基板を1枚ずつ、表あるいは裏を上にして確
実に保持具に載置することが可能になり、半導体装置製
造の効率化を図ることができる。

【００３０】本発明の半導体装置の製造方法は、複数枚
の半導体基板を上向きに流動する反応ガスに接触させる
に際して、反応ガスを、インナーチューブの内径を上向
きに段階的にあるいは連続状に絞って加速させるのがい
っそう好ましい。

【００３１】このように構成した場合には、インナーチ
ューブ内の上部における反応ガスの流速が上がり、ＣＶ
Ｄ膜の面内均一性をいっそう向上させることができる。

【００３２】本発明の半導体装置の製造方法は、前記底
板に、前記インナーチューブに連通する上方開口部の設
けられた周壁を形成するとともに、この周壁に、パージ
用ガス導入口を複数箇所、周壁内側のランダム方向へ向
けて設けるのがいっそう好ましい。

【００３３】底板の周壁をこのように構成した場合に
は、複数枚の半導体基板の間に滞留する空気溜まりが、
周壁のパージ用ガス導入口からインナーチューブ内へ流
入したパージ用ガスにより除去されて、自然酸化膜の成
長が抑制される。

【００３４】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る１つの実施の
形態を図面に基づいて説明する。なお、これによって本
発明が限定されるものではない。

【００３５】図１は、本発明の化学気相成長膜の形成方
法を縦型減圧気相成長装置による半導体基板への膜形成
に適用した一例の概要を模式的に示すものである。

【００３６】縦型減圧気相成長装置１は、アウターチュ
ーブ２、インナーチューブ３、保持具４、底板５、反応
ガス導入管６および反応ガス排出管７から、主として構
成されている。

【００３７】すなわち、縦型減圧気相成長装置１は、上
端部が閉鎖状に下端部が開放状に設けられた縦長のアウ
ターチューブ２と、このアウターチューブ２の内部にこ
れとほぼ同軸にかつ上端部および下端部が開放状に設け
られた縦長のインナーチューブ３と、このインナーチュ
ーブ３の下端部を開放／閉鎖するように昇降可能に設け
られた底板５と、この底板５に載置されてインナーチュ
ーブ３内で複数枚の半導体基板としての円形ウェハ２０
（直径が約１５０ｍｍ）のそれぞれをほぼ水平に保持す
る保持具４と、インナーチューブ３の下端部に設けら
れ、インナーチューブ３内へ酸化膜形成用反応ガスを導
入する導入管６と、アウターチューブ２の下端部に設け
られ、アウターチューブ２とインナーチューブ３との隙
間から反応ガスを排出する排出管７とを備えてなる。

【００３８】反応ガス導入管６はインナーチューブ３の
内部に連通しており、反応ガス排出管７はアウターチュ
ーブ２とインナーチューブ３との隙間に連通している。

【００３９】インナーチューブ３は、その内径が、下端
部側から上端部側へ向けて２段階に小さくされている
（図１参照）。

【００４０】底板５は、インナーチューブ３に連通する
上方開口部の設けられた周壁５ａを備えてなるととも
に、この周壁５ａに、パージ用ガス導入口（図示略）が
複数箇所、周壁内側のランダム方向へ向けて設けられて
いる。

【００４１】保持具４は、耐熱性に優れ、発塵やアウト
ガスの少ない石英、ＳｉＣなどから作られ、基台８と、
この基台８に設けられた複数本の支柱（ボート支柱）９
と、これらの支柱９の上端部および下端部にそれぞれ配
置された上側保持板１０ａおよび下側保持板１０ｂと、
支柱９を利用して上下等間隔に、すなわち、互いに第１
所定間隔（本例では約４．７６ｍｍ）を置いて設けられ
た数十段の保持棚部１１とから構成されている。

【００４２】それぞれの保持棚部１１は、図３（ａ）に
示すように平面形状がほぼ半円弧状であり、図３（ｂ）
に示すように垂直断面形状がほぼＬ字状であり、各ウェ
ハ２０の縁部のほぼ半分が一定幅だけ（本例では約３．
０ｍｍ）載置される載置部１１ａと、この載置部１１ａ
の上側に段状に連なりウェハ２０の載置位置を決める位
置決め部１１ｂとからなる。載置部１１ａの上面から位
置決め部１１ｂの上面までの距離は、各ウェハ２０の厚
さ（本例では約０．６２５ｍｍ）にほぼ等しくなるよう
に決められている。

【００４３】載置部１１ａの上面は、ショットブラスト
処理あるいは化学エッチング処理により、粗面化処理が
施されている。

【００４４】複数枚のウェハ２０は、上下に隣り合う２
枚一組のウェハ２０における裏側の面どうしが第１所定
間隔で対向するように、かつ、ある一組のウェハ２０と
その真上あるいは真下に位置すべき別の一組のウェハ２
０との間隔が前記第１所定間隔よりも大きい第２所定間
隔（本例では約９．５２ｍｍ）になるように、保持具４
に配置される。

【００４５】すなわち、これらのウェハ２０は、上下１
枚おきに裏返った（裏側の面を上にした）状態になり、
かつ、裏返ったある１枚のウェハ２０とその真下に（表
側の面を上にして）位置すべき１枚のウェハ２０との間
隔（第２所定間隔）が、裏返ったその１枚のウェハ２０
とその真上に（表側の面を上にして）位置すべき１枚の
ウェハ２０との間隔（第１所定間隔）よりも大きくなる
ように、保持具４に配置される。

【００４６】複数枚のウェハ２０をこのように保持具４
に配置するには次のようにする。

【００４７】保持具４における第１段の保持棚部１１お
よび第２段の保持棚部１１に、第１組をなす２枚のウェ
ハ２０を裏側の面どうしが対向するようにそれぞれ配置
し、第３段の保持棚部１１にはウェハ２０を配置しない
ようにし、第４段の保持棚部１１および第５段の保持棚
部１１に、第２組をなす次の２枚のウェハ２０を裏側の
面どうしが対向するようにそれぞれ配置し、第６段の保
持棚部１１にはウェハ２０を配置しないようにする。

【００４８】このとき、これらの保持棚部１１が上下等
間隔に、すなわち、互いに第１所定間隔（本例では前記
のように約４．７６ｍｍ）を置いて設けられているの
で、第２段の保持棚部１１と第４段の保持棚部１１との
間隔、すなわち第２所定間隔は、第１所定間隔の２倍
（本例では前記のように約９．５２ｍｍ）になってい
る。

【００４９】第７〜１２段の保持棚部１１には、第１〜
６段の保持棚部１１と同様にして、第３組および第４組
をなす次の４枚のウェハ２０を配置する。第１３段以降
についても同様にする。

【００５０】このようなウェハ２０の保持棚部１１への
配置は、ウェハ移載装置（図示略）によって行われた。
すなわち、このウェハ移載装置は、ウェハ２０を１枚ず
つ保持し、保持したウェハ２０を表側の面あるいは裏側
の面が真上あるいは真下に向くように回動させ、そのウ
ェハ２０を保持具４の保持棚部１１まで移送して載置す
ることのできるものである。

【００５１】次に、この縦型減圧気相成長装置１を用い
てウェハ２０に酸化膜を形成する方法について説明す
る。

【００５２】保持具４を縦型減圧気相成長装置１の底部
に位置する昇降可能な底板５の上に配置し、この底板５
を昇降機構（図示略）によって上昇させ、保持具４に載
置された半導体基板２０を、所定温度まで加熱されたイ
ンナーチューブ３内に配置する。

【００５３】その後、反応ガス導入管６から所定の原料
ガスであるＳｉＨ₄およびＮ₂Ｏを導入するとともに、反
応ガス排出管７からガス排出を行う。このとき、アウタ
ーチューブ２およびインナーチューブ３の内部を所定の
減圧下（０．６Ｔｏｒｒ）に維持し、かつ、アウターチ
ューブ２およびインナーチューブ３の内部温度が充分安
定するまで少なくとも６０分待ち、その後、前記原料ガ
スをＳｉＨ₄に対してＮ₂Ｏを４０倍から６０倍の範囲に
設定し、導入する。これにより、減圧気相成長が開始す
る。

【００５４】気相成長の温度設定範囲は、８００℃から
８５０℃までの間で少なくとも３点に分割された独立制
御加熱機構により設定する。

【００５５】以下、本発明に至るまでの実験結果と対比
させて説明する。

【００５６】

【表１】

【００５７】表１に示すように、ＣＶＤ膜の均一性は、
ウェハ２０どうしの間隔に依存し、この間隔が大きいほ
ど、ウェハ２０の面内均一性が向上する。また、表記は
しないが、この間隔が大きいほど、成長速度も速くな
る。ウェハ２０の端面部での反応ガスの流速が、ウェハ
２０の中心部よりも大きく、反応が供給律速であること
を考慮した場合、膜厚のウェハ２０端面部での増加には
ガス流分布が影響しており、ウェハ２０の間隔を広げる
ことで面内分布が向上する。ウェハ２０どうしの間隔は
広い方がよい。

【００５８】

【表２】

【００５９】表２に示すように、ＣＶＤ膜厚について
は、インナーチューブ３の内面とウェハ２０の端との距
離を小さくすることで、面内均一性が向上する。

【００６０】

【表３】

【００６１】表３は、ＣＶＤ膜厚均一性の、図２に示す
ウェハ２０の端からボート支柱９までの距離Ｗに対する
依存度を示したものである。この距離Ｗを大きくとるこ
とで、支柱９の近傍における膜厚の落ち込みを改善する
ことができるが、反面、インナーチューブ３の内面とウ
ェハ２０の端との間隔が狭くなる。そこで、設備（底板
５）の昇降動作や処理中の保持具４の回転動作における
信頼性を確保する上で、本例ではＷを３ｍｍに設定して
いる。

【００６２】図６のグラフは、この縦型減圧気相成長装
置１においてボート支柱９の影響を可能な限り排除した
場合のウェハ２０上に形成されたＣＶＤ膜の膜厚分布Ａ
と、図５に示した従来方法によりウェハ上に形成された
ＣＶＤ膜の膜厚分布Ｂとの違いを、比較して示すもので
ある。なお、このグラフにおいて、縦軸は膜厚を示し、
横軸は、ウェハ２０あるいはウェハの測定位置を、ウェ
ハ２０あるいはウェハの中心を通る直線ＴＳ上の位置で
示す。

【００６３】以上からシラン系高温酸化膜を減圧気相成
長法で製造する場合において、ウェハ２０どうしの間隔
を量産性が犠牲にならない範囲内で可能な限り広くし、
また、インナーチューブ３の内径あるいは断面積を可能
な限り小さくし、さらに、ウェハ２０の端と支柱９との
距離を可能な限り大きくすることが、ＣＶＤ膜厚の均一
性を向上させる手段として有効である。

【００６４】ウェハ２０の保持具４へのセットは、前記
ウェハ移載装置がウェハ２０を１８０度反転させる機構
を有していることで、ＣＶＤ膜成長面の間隔を広くとる
ことができ、反応ガスのウェハ２０への導入を容易にさ
せる。また、複数枚のウェハ２０を同一方向に向けて配
置しそれらの間隔を広く設定するよりも、表−表、裏−
裏と交互に配置することにより、バッチ式処理の生産性
を向上させることを目的としている。本例では、前記の
ように、ウェハ２０の裏−裏面間隔を約４．７６ｍｍ
に、表−表面間隔を約９．５２ｍｍにしている。

【００６５】ウェハ２０の保持具４への移送・載置は、
前記ウェハ移載装置によって自動的に行われる。すなわ
ち、ウェハ２０を真空機構で前記ウェハ移載装置に吸着
させ、あらかじめ設定しておいたウェハ２０間隔で同一
面（表面あるいは裏面）になるウェハ２０をすべて自動
的に連続移載した後に、反対面（裏面あるいは表面）に
なるウェハ２０をすべて自動的に連続移載することによ
り、行われる。

【００６６】この場合、ウェハ２０の表面を上向きにし
て移送する条件と、ウェハ２０の表面を下向きにして、
すなわち１８０度反転させた後に移送する条件との２通
りについて、あらかじめ原点を設定することにより実施
される。

【００６７】

【表４】

【００６８】

【表５】

【００６９】表４および表５は、ＣＶＤ膜厚と屈折率と
のバッチ内での関係を示したものである。インナーチュ
ーブ３の内径あるいは断面積を小さくすると、供給律速
状態を維持しつつ、ガス流速を上げることが可能にな
り、膜の成長速度は低下するが、熱酸化膜により近い膜
質を実現することができ、バッチ内でＣＶＤ膜質の均衡
が保たれて膜厚の均一性の向上が測れる結果、屈折率の
バラツキを減少させることができる。さらに、インナー
チューブ３の内径あるいは断面積を変化させることで、
より均一なバッチ内分布を実現することができる。

【００７０】図１は、本例に基づく縦型減圧気相成長装
置１の構成説明図であり、インナーチューブ３の内径を
上方側でφ１８５ｍｍからφ１８０ｍｍに絞り込んだ例
を示している。インナーチューブ３の内径をこのように
絞り込んだ結果、表６に示すように、膜厚と屈折率とを
均一に加工することにより、エッチング分布の向上も実
現することが可能になる。

【００７１】

【表６】

【００７２】もともと減圧気相成長が困難であるシラン
系高温酸化膜を減圧気相成長法で使用する目的は、デバ
イスの段差部分、例えばゲート形成部分の段差などにお
ける被覆性に優れていることや、堆積したＣＶＤ膜の耐
圧性が優れていることなどの利点を有するからである。

【００７３】本発明により形成したＣＶＤ膜の膜厚と屈
折率とが均一であるということは、次工程であるエッチ
ング加工工程においてもゲート側壁部分の形状が安定
し、ソース、ドレイン形成部を安定的に加工することが
できることを意味する。

【００７４】

【発明の効果】請求項１に係る半導体装置の製造方法に
あっては、複数枚の半導体基板は、各半導体基板の表面
どうしおよび裏面どうしがそれぞれ対向するように表裏
が交互に配置され、かつ、表面どうしが対向する間隔を
裏面どうしが対向する間隔よりも大きくなるように、こ
れらをほぼ水平に保持するための保持具に保持されるの
で、膜形成用反応ガスが半導体基板における表側の面
（膜が形成される面）により多く触れることになり、生
産性を犠牲にすることなくＣＶＤ膜の面内均一性（膜厚
・膜質）を向上させることができる。

【００７５】請求項２に係る半導体装置の製造方法にあ
っては、複数枚の半導体基板を保持具により保持するに
際して、保持具をその保持棚部に粗面化処理を施して用
いるので、粗面化処理の施された保持具の保持棚部とそ
こに配置された半導体基板との接触箇所における接触抵
抗が増大し、半導体基板が保持棚部から脱落するおそれ
が防止される。

【００７６】請求項３に係る半導体装置の製造方法にあ
っては、前記粗面化処理がショットブラスト処理あるい
は化学エッチング処理であるので、簡単にかつ低コスト
で、保持具の保持棚部に粗面化処理を施すことができ
る。

【００７７】請求項４に係る半導体装置の製造方法にあ
っては、複数枚の半導体基板を保持具により保持するに
際して、半導体基板を１枚ずつ保持し、その半導体基板
の表裏を交互に反転させ、その半導体基板を保持具まで
移送して載置する基板移載装置を用いるので、複数枚の
半導体基板を1枚ずつ、表あるいは裏を上にして確実に
保持具に載置することが可能になり、半導体装置製造の
効率化を図ることができる。

【００７８】請求項５に係る半導体装置の製造方法にあ
っては、複数枚の半導体基板を上向きに流動する反応ガ
スに接触させるに際して、反応ガスを、インナーチュー
ブの内径を上向きに段階的にあるいは連続状に絞って加
速させるので、インナーチューブ内の上部における反応
ガスの流速が上がり、ＣＶＤ膜の面内均一性をいっそう
向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明における１つの実施の形態に係
る縦型減圧気相成長装置の構成説明図である。

【図２】図２は、図１の縦型減圧気相成長装置における
保持具の保持棚部を示す縦断面図である。

【図３】図３（ａ）は、図２の保持棚部の平面図であ
る。図３（ｂ）は、図２の保持棚部のＸ−Ｘ’線に沿う
断面図である。

【図４】図４は、従来の縦型減圧気相成長装置の構成説
明図である。

【図５】図５は、図４の縦型減圧気相成長装置における
支柱の保持溝を示す縦断面図である。

【図６】図６は、図１の縦型減圧気相成長装置により形
成されたＣＶＤ膜の膜厚分布と、図４の縦型減圧気相成
長装置により形成されたＣＶＤ膜の膜厚分布とを比較す
るためのグラフである。

【図７】図７は、図１の縦型減圧気相成長装置によりＣ
ＶＤ膜をゲート電極側壁部分へ形成した例を示す図であ
る。

【符号の説明】

１縦型減圧気相成長装置２アウターチューブ３インナーチューブ４保持具５底板６反応ガス導入管７反応ガス排出管８基台９支柱１０ａ上側保持板１０ｂ下側保持板１１保持棚部２０ウェハ（半導体基板）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】上端部が閉鎖状に下端部が開放状に設け
られた縦長のアウターチューブと、このアウターチュー
ブの内部にこれとほぼ同軸にかつ上端部および下端部が
開放状に設けられた縦長のインナーチューブと、このイ
ンナーチューブの下端部に設けられた底板と、この底板
に載置されてインナーチューブ内で複数枚の半導体基板
をそれぞれほぼ水平にかつ上下方向に並べて保持するた
めの保持棚部を有する保持具と、インナーチューブの下
端部に設けられ、インナーチューブ内へ膜形成用反応ガ
スを導入する導入管と、アウターチューブの下端部に設
けられ、アウターチューブとインナーチューブとの隙間
から反応ガスを排出する排出管とを備えてなる縦型減圧
気相成長装置を用いて、複数枚の半導体基板を上向きに
流動する反応ガスに接触させ、各半導体基板に膜を形成
する半導体装置の製造方法であって、複数枚の半導体基板を保持具により上下方向に並べて保
持するに際して、各半導体基板の表面どうしおよび裏面
どうしがそれぞれ対向するように表裏を交互に配置し、
かつ、表面どうしが対向する間隔を裏面どうしが対向す
る間隔よりも大きくすることを特徴とする半導体装置の
製造方法。
【請求項２】複数枚の半導体基板を保持具により保持
するに際して、保持具をその保持棚部に粗面化処理を施
して用いることを特徴とする請求項１に記載の半導体装
置の製造方法。
【請求項３】前記粗面化処理が、ショットブラスト処
理あるいは化学エッチング処理であることを特徴とする
請求項２に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】複数枚の半導体基板を保持具により保持
するに際して、半導体基板を１枚ずつ保持し、その半導
体基板の表裏を交互に反転させ、その半導体基板を保持
具まで移送して載置する基板移載装置を用いることを特
徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の半導体装
置の製造方法。
【請求項５】複数枚の半導体基板を上向きに流動する
反応ガスに接触させるに際して、反応ガスを、インナー
チューブの内径を上向きに段階的にあるいは連続状に絞
って加速させることを特徴とする請求項１〜４のいずれ
か１つに記載の半導体装置の製造方法。