JP2008103508A - Manufacturing method of semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は半導体デバイスの製造方法に関し、特に、MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor)のソース/ドレイン上への選択シリコンエピタシャル成長する工程を備える半導体デバイスの製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device, and more particularly, to a method for manufacturing a semiconductor device including a step of selective silicon epitaxial growth on a source / drain of a MOSFET (Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor).
MOSFETの高集積化及び高性能化に伴い、半導体デバイス特性の向上と微細化の両立が要求されている。この両立を実現するために、MOSFETのソース/ドレインの課題として、リーク電流低減及び低抵抗化などが求められており、これらの問題を解決する方法の一つとしてソース/ドレイン上にシリコンエピタキシャル膜を選択成長させる方法がある。 Along with higher integration and higher performance of MOSFETs, it is required to improve both semiconductor device characteristics and miniaturization. In order to realize this compatibility, reduction of leakage current and reduction in resistance are required as problems of the source / drain of the MOSFET. As one method for solving these problems, a silicon epitaxial film is formed on the source / drain. There are ways to selectively grow.
従来、選択エピタキシャルプロセスにおいてはデポディションガスとエッチングガスを同時に供給するか交互に供給するかの2つの方法があった。 Conventionally, in the selective epitaxial process, there are two methods of supplying the deposition gas and the etching gas simultaneously or alternately.
同時供給プロセスの場合は、プロセスパラメータが非常に多くなりプロセス制御がかなり困難であった。また、デポディション中にエッチングガスを導入することでデポディションレートが大幅に減少するという問題があった。 In the case of the simultaneous supply process, the process parameters are very large and the process control is quite difficult. In addition, there is a problem that the deposition rate is greatly reduced by introducing an etching gas during the deposition.
交互供給の場合はデポディションのみを行う第1ステップとエッチングのみを行う第2ステップを有しているが、第1ステップではSi基板に比べて絶縁膜上への成長開始が遅れる時間を利用して選択成長させているため、選択性に関して非常に敏感なプロセスになってしまうという問題があった。 In the case of alternate supply, it has a first step for performing only deposition and a second step for performing only etching. In the first step, the time for starting the growth on the insulating film is delayed as compared with the Si substrate. Therefore, there is a problem that the process becomes very sensitive to selectivity.
このため、従来の同時供給プロセスまたは交互供給プロセスでは、選択性を保ちながら十分厚いエピタキシャル膜を成長させることが困難であった。 For this reason, it has been difficult to grow a sufficiently thick epitaxial film while maintaining selectivity in the conventional simultaneous supply process or alternate supply process.
従って、本発明の主な目的は、選択性を保ちながら十分厚いエピタキシャル膜を成長させることができる半導体デバイスの製造方法を提供することにある。 Accordingly, a main object of the present invention is to provide a semiconductor device manufacturing method capable of growing a sufficiently thick epitaxial film while maintaining selectivity.
本発明によれば、
表面に少なくともシリコン露出面とシリコン酸化膜若しくはシリコン窒化膜の露出面とを備える基板を処理室内に搬入する工程と、
前記処理室内の前記基板を所定の温度に加熱する工程と、
前記処理室内に、少なくともシリコンを含む第1の処理ガスとエッチング系の第2の処理ガスとを共に供給する第1のガス供給工程と、
前記処理室内に、前記第1の処理ガスの供給が行われない状態で、少なくとも前記第2の処理ガスを供給する第2のガス供給工程と、を少なくとも含み、
前記第1のガス供給工程と前記第2のガス供給工程とを所定回数繰り返して実行し、前記基板表面のシリコン露出面に選択的にエピタキシャル膜を成長させてなる半導体デバイスの製造方法が提供される。
According to the present invention,
Carrying a substrate having at least a silicon exposed surface and an exposed surface of a silicon oxide film or silicon nitride film on a surface thereof into a processing chamber;
Heating the substrate in the processing chamber to a predetermined temperature;
A first gas supply step of supplying both a first processing gas containing at least silicon and an etching-based second processing gas into the processing chamber;
At least a second gas supply step for supplying at least the second processing gas in a state where the first processing gas is not supplied into the processing chamber;
Provided is a semiconductor device manufacturing method in which the first gas supply step and the second gas supply step are repeatedly performed a predetermined number of times, and an epitaxial film is selectively grown on the silicon exposed surface of the substrate surface. The
本発明によれば、
表面に少なくともシリコン露出面とシリコン酸化膜若しくはシリコン窒化膜の露出面とを備える基板表面の前記シリコン露出面に選択的にエピタキシャル膜を成長させる基板処理装置であって、
前記基板を処理する処理室と、
前記処理室内の前記基板を所定の温度に加熱する加熱手段と、
前記処理室内に、処理ガスを供給するガス供給手段と、
前記ガス供給手段を介して、前記処理室内に、少なくともシリコンを含む第1の処理ガスとエッチング系の第2の処理ガスとを共に供給する第1のガス供給工程と、前記処理室内に、前記第1の処理ガスの供給が行われない状態で、少なくとも前記第2の処理ガスを供給する第2のガス供給工程とを所定回数繰り返して実行させる制御手段と、
を備える基板処理装置が提供される。
According to the present invention,
A substrate processing apparatus for selectively growing an epitaxial film on the silicon exposed surface of the substrate surface including at least a silicon exposed surface and an exposed surface of a silicon oxide film or a silicon nitride film on a surface,
A processing chamber for processing the substrate;
Heating means for heating the substrate in the processing chamber to a predetermined temperature;
Gas supply means for supplying a processing gas into the processing chamber;
A first gas supply step for supplying both a first processing gas containing at least silicon and an etching-based second processing gas into the processing chamber via the gas supply means; and Control means for repeatedly executing at least a second gas supply step for supplying the second process gas a predetermined number of times in a state where the supply of the first process gas is not performed;
A substrate processing apparatus is provided.
本発明によれば、選択性を保ちながら十分厚いエピタキシャル膜を成長させることができる半導体デバイスの製造方法が提供される。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the manufacturing method of the semiconductor device which can grow a sufficiently thick epitaxial film, maintaining selectivity is provided.
次に、本発明の好ましい実施例を説明する。
本発明の好ましい実施例では、表面に少なくとも一部にシリコン窒化膜もしくはシリコン酸化膜を有し、かつシリコン表面も露出したシリコン基板を処理室内に挿入し、処理室内にシラン系のガス(SiGeの混晶膜を成長する場合は、ゲルマン系のガスをも供給する)と同時に水素ガスおよび塩素ガスもしくはフッ素ガス、塩化水素ガスなどのエッチングガスを同時に導入することでシラン系もしくはゲルマン系ガスが気相中で反応するのを抑制しながらシリコン表面のみに選択的にシリコンエピタキシャル成長を行う第1ステップと、塩素ガスもしくはフッ素ガス、塩化水素ガスなどのエッチングガスのみ導入してシリコン窒化膜もしくはシリコン酸化膜上に付着したシリコン原子を除去する第2ステップとを順に複数回繰返すことにより選択エピタキシャル成長を行う。このようにすることで、選択性を保ちながら十分厚いエピタキシャル膜を成長させることが出来る。
Next, a preferred embodiment of the present invention will be described.
In a preferred embodiment of the present invention, a silicon substrate having a silicon nitride film or a silicon oxide film at least partially on the surface and having an exposed silicon surface is inserted into the processing chamber, and a silane-based gas (SiGe gas) is inserted into the processing chamber. (In the case of growing a mixed crystal film, a germane gas is also supplied.) At the same time, an etching gas such as hydrogen gas, chlorine gas, fluorine gas, hydrogen chloride gas, or the like is introduced at the same time. A silicon nitride film or a silicon oxide film by introducing only an etching gas such as chlorine gas, fluorine gas or hydrogen chloride gas, and a first step of selectively performing silicon epitaxial growth only on the silicon surface while suppressing reaction in the phase By repeating the second step of removing the silicon atoms adhering to the surface a plurality of times in order. Performing a selective epitaxial growth. By doing so, a sufficiently thick epitaxial film can be grown while maintaining selectivity.
本発明の好ましい実施例では、Si、またはSiGeの選択エピタキシャル成長プロセスでデポディションガスとエッチングガスとを同時供給するプロセスにおいて、エッチングガスは常時流し続け、デポディションガスのみをON/OFFさせる。 In a preferred embodiment of the present invention, in the process of simultaneously supplying the deposition gas and the etching gas in the selective epitaxial growth process of Si or SiGe, the etching gas is continuously supplied, and only the deposition gas is turned ON / OFF.
次に、図面を参照して、本発明の好ましい実施例について詳細に説明する。 Next, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1に示されているように、シリコン等からなるウエハ(基板)200を収納したウエハキャリアとしてのカセット110が使用されている本発明の処理装置101は、筐体111を備えている。筐体111の正面壁111aの下方にはメンテナンス可能なように設けられた開口部としての正面メンテナンス口103が開設され、この正面メンテナンス口103を開閉する正面メンテナンス扉104が建て付けられている。メンテナンス扉104には、カセット搬入搬出口(基板収容器搬入搬出口)112が筐体111内外を連通するように開設されており、カセット搬入搬出口112はフロントシャッタ(基板収容器搬入搬出口開閉機構)113によって開閉されるようになっている。カセット搬入搬出口112の筐体111内側にはカセットステージ(基板収容器受渡し台)114が設置されている。カセット110はカセットステージ114上に工程内搬送装置(図示せず)によって搬入され、かつまた、カセットステージ114上から搬出されるようになっている。カセットステージ114は、工程内搬送装置によって、カセット110内のウエハ200が垂直姿勢となり、カセット110のウエハ出し入れ口が上方向を向くように載置されるように構成されている。
As shown in FIG. 1, the
筐体111内の前後方向の略中央下部には、カセット棚(基板収容器載置棚)105が設置されており、カセット棚105は複数段複数列にて複数個のカセット110を保管し、カセット110内のウエハ200を出し入れする可能となるように配置されている。カセット棚105はスライドステージ(水平移動機構)106上に横行可能に設置されている。また、カセット棚105の上方にはバッファ棚(基板収容器保管棚)107が設置されており、カセット110を保管するように構成されている。
A cassette shelf (substrate container mounting shelf) 105 is installed at a substantially lower center in the front-rear direction in the
カセットステージ114とカセット棚105との間には、カセット搬送装置(基板収容器搬送装置)118が設置されている。カセット搬送装置118は、カセット110を保持したまま昇降可能なカセットエレベータ(基板収容器昇降機構)118aと搬送機構としてのカセット搬送機構(基板収容器搬送機構)118bとで構成されており、カセットエレベータ118aとカセット搬送機構118bとの連続動作により、カセットステージ114、カセット棚105、バッファ棚107との間で、カセット110を搬送するように構成されている。
A cassette carrying device (substrate container carrying device) 118 is installed between the
カセット棚105の後方には、ウエハ移載機構(基板移載機構)125が設置されており、ウエハ移載機構125は、ウエハ200を水平方向に回転ないし直動可能なウエハ移載装置(基板移載装置)125aおよびウエハ移載装置125aを昇降させるためのウエハ移載装置エレベータ(基板移載装置昇降機構)125bとで構成されている。図Aに模式的に示されているように、ウエハ移載装置エレベータ125bは、耐圧筐体111左側端部に設置されている。これら、ウエハ移載装置エレベータ125bおよびウエハ移載装置125aの連続動作により、ウエハ移載装置125aのツイーザ(基板保持体)125cをウエハ200の載置部として、ボート(基板保持具)217に対してウエハ200を装填(チャージング)および脱装(ディスチャージング)するように構成されている。
A wafer transfer mechanism (substrate transfer mechanism) 125 is installed behind the
図1に示されているように、バッファ棚107の後方には、清浄化した雰囲気であるクリーンエアを供給するよう供給ファン及び防塵フィルタで構成されたクリーンユニット134aが設けられておりクリーンエアを筐体111の内部に流通させるように構成されている。また、ウエハ移載装置エレベータ125b側と反対側である右側端部には、クリーンエアを供給するよう供給フアンおよび防塵フィルタで構成された図示しないクリーンユニットが設置されており、クリーンユニットから吹き出されたクリーンエアは、ウエハ移載装置125aを流通した後に、図示しない排気装置に吸い込まれて、筐体111の外部に排気されるようになっている。
As shown in FIG. 1, a clean unit 134a composed of a supply fan and a dustproof filter is provided behind the
ウエハ移載装置(基板移載装置)125aの後側には、大気圧未満の圧力(以下、負圧という。)を維持可能な機密性能を有する筐体(以下、耐圧筐体という。)140が設置されており、この耐圧筐体140によりボート217を収容可能な容積を有するロードロック方式の待機室であるロードロック室141が形成されている。
On the rear side of the wafer transfer device (substrate transfer device) 125a, a case (hereinafter referred to as a pressure-resistant case) 140 having a confidential performance capable of maintaining a pressure lower than atmospheric pressure (hereinafter referred to as negative pressure). Is installed, and a
耐圧筐体140の正面壁140aにはウエハ搬入搬出口(基板搬入搬出口)142が開設されており、ウエハ搬入搬出口142はゲートバルブ(基板搬入搬出口開閉機構)143によって開閉されるようになっている。耐圧筐体140の一対の側壁にはロードロック室141へ窒素ガス等の不活性ガスを給気するためのガス供給管144と、ロードロック室141を負圧に排気するための図示しない排気管とがそれぞれ接続されている。
A wafer loading / unloading port (substrate loading / unloading port) 142 is opened on the front wall 140a of the pressure-
ロードロック室141上方には、処理炉202が設けられている。処理炉202の下端部は炉口ゲートバルブ(炉口開閉機構)147により開閉されるように構成されている。
A
図1に模式的に示されているように、ロードロック室141にはボート217を昇降させるためのボートエレベータ(基板保持具昇降機構)115が設置されている。ボートエレベータ115に連結された連結具としての図示しないアームには蓋体としてのシールキャップ219が水平に据え付けられており、シールキャップ219はボート217を垂直に支持し、処理炉202の下端部を閉塞可能なように構成されている。
As schematically shown in FIG. 1, a boat elevator (substrate holder lifting mechanism) 115 for lifting the
ボート217は複数本の保持部材を備えており、複数枚(例えば、50枚〜150枚程度)のウエハ200をその中心を揃えて垂直方向に整列させた状態で、それぞれ水平に保持するように構成されている。
The
次に、本発明の好ましい実施例の処理装置の動作について説明する。
図1に示されているように、カセット110がカセットステージ114に供給されるに先立って、カセット搬入搬出口112がフロントシャッタ113によって開放される。その後、カセット110はカセット搬入搬出口112から搬入され、カセットステージ114の上にウエハ200が垂直姿勢であって、カセット110のウエハ出し入れ口が上方向を向くように載置される。
Next, the operation of the processing apparatus according to the preferred embodiment of the present invention will be described.
As shown in FIG. 1, the cassette loading / unloading
次に、カセット110は、カセット搬送装置118によって、カセットステージ114から救い上げられるとともに、カセット110内のウエハ200が水平姿勢となり、カセット110のウエハ出し入れ口が筐体後方を向けるように、筐体後方に右周り縦方向90°回転させられる。引き続いて、カセット110は、カセット搬送装置118によって、カセット棚105ないしバッファ棚107の指定された棚位置へ自動的に搬送されて受け渡され、一時的に保管された後、カセット搬送装置118によってカセット棚105に移載されるか、もしくは直接カセット棚105に搬送される。
Next, the
スライドステージ106はカセット棚105を水平移動させ、移載の対象となるカセット110をウエハ移載装置125aに対峙する様に位置決めする。
The
予め内部が大気圧状態とされていたロードロック室141のウエハ搬入搬出口142がゲートバルブ143の動作により開放されると、ウエハ200はカセット110からウエハ移載装置125aのツイーザ125cによってウエハ出し入れ口を通じてピックアップされ、ウエハ搬入搬出口142を通じてロードロック室141に搬入され、ボート217へ移載されて装填(ウエハチャージング)される。ボート217にウエハ200を受け渡したウエハ移載装置125aはカセット110に戻り、次のウエハ110をボート217に装填する。
When the wafer loading / unloading
予め指定された枚数のウエハ200がボート217に装填されると、ウエハ搬入搬出口142がゲートバルブ143によって閉じられ、ロードロック室141は排気管から真空引きされることにより、減圧される。ロードロック室141が処理炉202内の圧力と同圧に減圧されると、処理炉202の下端部が炉口ゲートバルブ147によって開放される。続いて、シールキャップ219がボートエレベータ115によって上昇されて、シールキャップ219に支持されたボート217が処理炉202内へ搬入(ローディング)されて行く。
When a predetermined number of
ローディング後は、処理炉202にてウエハ200に任意の処理が実施される。
処理後は、ボートエレベータ115によりボート217が引き出され更に、ロードロック室140内部を大気圧に復圧させた後にゲートバルブ143が開かれる。その後は、概上述の逆の手順で、ウエハ200およびカセット110は筐体111の外部へ払出される。
After loading, arbitrary processing is performed on the
After the processing, the
次に、本発明の好ましい実施例の基板処理装置の処理炉202について説明する。
Next, the
図2に示されるように、処理炉202は加熱機構としてのヒータ206を有する。ヒータ206は円筒形状であり、ヒータ素線とその周囲に設けられた断熱部材より構成され、図示しない保持体に支持されることにより垂直に据え付けられている。
As shown in FIG. 2, the
ヒータ206の内側には、ヒータ206と同心円状に反応管としてのアウターチューブ205が配設されている。アウターチューブ205は、石英(SiO2)または炭化シリコン(SiC)等の耐熱材料からなり、上端が閉塞し下端が開口した円筒形状に形成されている。アウターチューブ205の内側の筒中空部には、処理室201が形成されており、基板としてのウエハ200を後述するボート217によって水平姿勢で垂直方向に多段に整列した状態で収容可能に構成されている。
Inside the
アウターチューブ205の下方には、アウターチューブ205と同心円状にマニホールド209が配設されている。マニホールド209は、例えば、ステンレス等からなり、上端及び下端が開口した円筒形状に形成されている。このマニホールド209はアウターチューブ205を支持するように設けられている。尚、マニホールド209とアウターチューブ205との間には、シール部材としてのOリングが設けられている。このマニホールド209が図示しない保持体に支持されることにより、アウターチューブ205は垂直に据え付けられた状態となっている。このアウターチューブ205とマニホールド209により反応容器が形成される。
A manifold 209 is disposed below the
マニホールド209には、ガス排気管231が設けられると共に、ガス供給管232が貫通するよう設けられている。ガス供給管232は、上流側で3つに分かれており、バルブ177、178、179とガス流量制御装置としてのMFC(マスフローコントローラ)183、184、185を介して第1のガス供給源180、第2のガス供給源181、第3のガス供給源182にそれぞれ接続されている。MFC183、184、185及びバルブ177、178、179には、ガス流量制御部235が電気的に接続されており、供給するガスの流量が所望の流量となるよう所望のタイミングにて制御するように構成されている。ガス排気管231の下流側には、図示しない圧力検出器としての圧力センサ及び圧力調整器としてのAPCバルブ242を介して真空ポンプ等の真空排気装置246が接続されている。圧力センサ及びAPCバルブ242には、圧力制御部236が電気的に接続されており、圧力制御部236は、圧力センサにより検出された圧力に基づいてAPCバルブ242の開度を調節することにより、処理室201内の圧力が所望の圧力となるよう所望のタイミングにて制御するよう構成されている。
The manifold 209 is provided with a
マニホールド209の下方には、マニホールド209の下端開口を気密に閉塞するための炉口蓋体としてのシールキャップ219が設けられている。シールキャップ219は、例えばステンレス等の金属よりなり、円盤状に形成されている。シールキャップ219の上面には、マニホールド209の下端と当接するシール部材としてのOリングが設けられている。シールキャップ219には、回転機構254が設けられている。回転機構254の回転軸255はシールキャップ219を貫通して後述するボート217に接続されており、ボート217を回転させることでウエハ200を回転させるように構成されている。シールキャップ219は、処理炉202の外側に設けられた昇降機構としての後述する昇降モータ248によって垂直方向に昇降されるように構成されており、これによりボート217を処理室201に対し搬入搬出することが可能となっている。回転機構254及び昇降モータ248には、駆動制御部237が電気的に接続されており、所望の動作をするよう所望のタイミングにて制御するよう構成されている。
Below the manifold 209, a
基板保持具としてのボート217は、例えば石英や炭化珪素等の耐熱性材料からなり、複数枚のウエハ200を水平姿勢でかつ互いに中心を揃えた状態で整列させて多段に保持するように構成されている。尚ボート217の下部には、例えば石英や炭化珪素等の耐熱性材料からなる円板形状をした断熱部材としての断熱板216が水平姿勢で多段に複数枚配置されており、ヒータ206からの熱がマニホールド209側に伝わりにくくなるよう構成されている。
The
ヒータ206近傍には、処理室201内の温度を検出する温度検出体としての温度センサ(図示せず)が設けられる。ヒータ206及び温度センサには、電気的に温度制御部238が接続されており、温度センサにより検出された温度情報に基づきヒータ206への通電具合を調節することにより処理室201内の温度が所望の温度分布となるよう所望のタイミングにて制御するように構成されている。
In the vicinity of the
この処理炉202の構成において、第1の処理ガスは、第1のガス供給源180から供給され、MFC183でその流量が調節された後、バルブ177を介して、ガス供給管232により処理室201内に導入される。第2の処理ガスは、第2のガス供給源181から供給され、MFC184でその流量が調節された後、バルブ178を介してガス供給管232により処理室201内に導入される。第3の処理ガスは、第3のガス供給源182から供給され、MFC185でその流量が調節された後、バルブ179を介してガス供給管232より処理室201内に導入される。また、処理室201内のガスは、ガス排気管231に接続された排気装置としての真空ポンプ246により、処理室201から排気される。
In the configuration of the
次に、本発明で用いる基板処理装置の処理炉周辺の構成について説明する。 Next, the configuration around the processing furnace of the substrate processing apparatus used in the present invention will be described.
予備室としてのロードロック室140の外面に下基板245が設けられる。下基板245には昇降台249と嵌合するガイドシャフト264及び昇降台249と螺合するボール螺子244が設けられる。下基板245に立設したガイドシャフト264及びボール螺子244の上端に上基板247が設けられる。ボール螺子244は上基板247に設けられた昇降モータ248により回転される。ボール螺子244が回転することにより昇降台249が昇降するように構成されている。
A
昇降台249には中空の昇降シャフト250が垂設され、昇降台249と昇降シャフト250の連結部は気密となっている。昇降シャフト250は昇降台249と共に昇降するようになっている。昇降シャフト250はロードロック室140の天板251を遊貫する。昇降シャフト250が貫通する天板251の貫通穴は昇降シャフト250に対して接触することがない様充分な余裕がある。ロードロック室140と昇降台249との間には昇降シャフト250の周囲を覆うように伸縮性を有する中空伸縮体としてのベローズ265がロードロック室140を気密に保つために設けられる。ベローズ265は昇降台249の昇降量に対応できる充分な伸縮量を有し、ベローズ265の内径は昇降シャフト250の外形に比べ充分に大きくベローズ265の伸縮で接触することがないように構成されている。
A hollow elevating
昇降シャフト250の下端には昇降基板252が水平に固着される。昇降基板252の下面にはOリング等のシール部材を介して駆動部カバー253が気密に取付けられる。昇降基板252と駆動部カバー253とで駆動部収納ケース256が構成されている。この構成により、駆動部収納ケース256内部はロードロック室140内の雰囲気と隔離される。
A lifting
また、駆動部収納ケース256の内部にはボート217の回転機構254が設けられ、回転機構254の周辺は、冷却機構257により、冷却される。
A
電力供給ケーブル258が昇降シャフト250の上端から昇降シャフト250の中空部を通って回転機構254に導かれて接続されている。又、冷却機構257、シールキャップ219には冷却流路259が形成されており、冷却流路259には冷却水を供給する冷却水配管260が接続され、昇降シャフト250の上端から昇降シャフト250の中空部を通っている。
The
昇降モータ248が駆動され、ボール螺子244が回転することで昇降台249及び昇降シャフト250を介して駆動部収納ケース256を昇降させる。
The elevating
駆動部収納ケース256が上昇することにより、昇降基板252に気密に設けられるシールキャップ219が処理炉202の開口部である炉口161を閉塞し、ウエハ処理が可能な状態となる。駆動部収納ケース256が下降することにより、シールキャップ219とともにボート217が降下され、ウエハ200を外部に搬出できる状態となる。
As the drive
ガス流量制御部235、圧力制御部236、駆動制御部237、温度制御部238は、操作部、入出力部をも構成し、基板処理装置全体を制御する主制御部239に電気的に接続されている。これら、ガス流量制御部235、圧力制御部236、駆動制御部237、温度制御部238、主制御部239は、コントローラ240として構成されている。
The gas flow
次に、上記構成に係る処理炉202を用いて、半導体デバイスの製造工程の一工程として、ウエハ200などの基板上に、Epi−Si膜を形成する方法について説明する。尚、以下の説明において、基板処理装置を構成する各部の動作は、コントローラ240により制御される。
Next, a method of forming an Epi-Si film on a substrate such as the
複数枚のウエハ200がボート217に装填されると、図2に示されるように、複数枚のウエハ200を保持したボート217は、昇降モータ248による昇降台249及び昇降シャフト250の昇降動作により処理室201内に搬入(ボートローディング)される。この状態で、シールキャップ219はOリングを介してマニホールド209の下端をシールした状態となる。
When a plurality of
処理室201内が所望の圧力(真空度)となるように真空排気装置246によって真空排気される。この際、処理室201内の圧力は、圧力センサで測定され、この測定された圧力に基づき圧力調節器242がフィードバック制御される。また、処理室201内が所望の温度となるようにヒータ206により加熱される。この際、処理室201内が所望の温度分布となるように温度センサが検出した温度情報に基づきヒータ206への通電具合がフィードバック制御される。続いて、回転機構254により、ボート217が回転されることでウエハ200が回転される。
The
第1のガス供給源180、第2のガス供給源181、第3のガス供給源182には、処理ガスとして、それぞれモノシランガス(SiH4)、塩素ガス(若しくは塩化水素ガス)、水素ガス(H2)が封入されており、次いで、これら処理ガス供給源からそれぞれの処理ガスが供給される。所望の流量となるようにMFC183、184、185の開度が調節された後、バルブ176、177、178が開かれ、それぞれの処理ガスがガス供給管232を流通して、処理室201の上部から処理室201内に導入される。導入されたガスは、処理室201内を通り、ガス排気管231から排気される。処理ガスは、処理室201内を通過する際にウエハ200と接触し、ウエハ200の表面上にEpi−Si膜が選択エピタキシャル成長される。
The first
予め設定された時間が経過すると、図示しない不活性ガス供給源から不活性ガスが供給され、処理室201内が不活性ガスで置換されると共に、処理室201内の圧力が常圧に復帰される。
When a preset time elapses, an inert gas is supplied from an inert gas supply source (not shown), the inside of the
その後、昇降モータ248によりシールキャップ219が下降して、マニホールド209の下端が開口されると共に、処理済ウエハ200がボート217に保持された状態でマニホールド209の下端からアウターチューブ205の外部に搬出(ボートアンローディング)される。その後、処理済のウエハ200は、ボート217より取出される(ウエハディスチャージ)。
Thereafter, the
次に、本発明の好ましい実施例における基板処理について図3を参照して説明する。 Next, substrate processing in a preferred embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
本発明の好ましい実施例では、表面に少なくとも一部にシリコン窒化膜もしくはシリコン酸化膜を有し、かつシリコン表面も露出したシリコンウエハ200を処理室201内に挿入する(ステップ301)。
In a preferred embodiment of the present invention, a
次に、ウエハ200の温度が500〜700℃の範囲内の所定の温度になるようにする(ステップ302)。
Next, the temperature of the
次に、処理室201内に、デポディションガスとしてのモノシランガスとエッチングガスとしての塩素ガス(もしくは塩化水素ガス)を同時に処理室201内に導入してウエハ200に照射するステップ303と、エッチングガスとしての塩素ガス(もしくは塩化水素ガス)のみを処理室201内に導入してウエハ200に照射するステップ304とを順に複数回繰返すことによりシリコン膜の選択エピタキシャル成長を行う。
Next, in
ステップ303のように、モノシランガスと塩素ガス(もしくは塩化水素ガス)を同時に導入することでモノシランガスが気相中で反応するのを抑制しながらシリコン表面のみに選択的にシリコンエピタキシャル成長を行う。
As in
また、ステップ304のように、エッチングガスのみを導入することによりシリコン窒化膜もしくはシリコン酸化膜上に付着したシリコン原子を除去する。
Further, as in
このように、ステップ303とステップ304とを複数回繰返すことにより、選択性を保ちながら十分厚いエピタキシャル膜を成長させることが出来る。
Thus, by repeating
なお、ステップ303とステップ304との切り替えは、エッチングガスは常時流し続け、デポディションガスのみをON/OFFさせることによって行うことができる。
Note that the switching between
ステップ303とステップ304においては、圧力300Pa以下、モノシランガス流量1〜300sccm、塩素ガス(もしくは塩化水素ガス)流量1〜500sccmとすることが好ましい。また、キャリアガスとしての水素ガスは10〜50000sccm、同じくキャリアガスとしての窒素ガスは0〜30000sccm流すことが好ましい。キャリアガスとしての水素ガスおよび窒素ガスは、デポディションガスやエッチングガスと同時に流す。窒素ガスを流す場合には、窒素ガス供給源、MFCおよびバルブを備えるガス供給ラインをもう一本追加する。
In
ステップ303とステップ304とを所定回繰返して、所望のエピタキシャル膜を選択成長させた後は、ガスを止め、処理室201を排気する。
After
その後、処理室201からウエハ200をアンロードする(ステップ305)。
Thereafter, the
Claims (1)
前記処理室内の前記基板を所定の温度に加熱する工程と、
前記処理室内に、少なくともシリコンを含む第1の処理ガスとエッチング系の第2の処理ガスとを共に供給する第1のガス供給工程と、
前記処理室内に、前記第1の処理ガスの供給が行われない状態で、少なくとも前記第2の処理ガスを供給する第2のガス供給工程と、を少なくとも含み、
前記第1のガス供給工程と前記第2のガス供給工程とを所定回数繰り返して実行し、前記基板表面のシリコン露出面に選択的にエピタキシャル膜を成長させてなる半導体デバイスの製造方法。 Carrying a substrate having at least a silicon exposed surface and an exposed surface of a silicon oxide film or silicon nitride film on a surface thereof into a processing chamber;
Heating the substrate in the processing chamber to a predetermined temperature;
A first gas supply step of supplying both a first processing gas containing at least silicon and an etching-based second processing gas into the processing chamber;
At least a second gas supply step for supplying at least the second processing gas in a state where the first processing gas is not supplied into the processing chamber;
A method of manufacturing a semiconductor device, wherein the first gas supply step and the second gas supply step are repeatedly performed a predetermined number of times, and an epitaxial film is selectively grown on a silicon exposed surface of the substrate surface.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2006284195A JP2008103508A (en) | 2006-10-18 | 2006-10-18 | Manufacturing method of semiconductor device |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2010171101A (en) * | 2009-01-21 | 2010-08-05 | Hitachi Kokusai Electric Inc | Method of manufacturing semiconductor apparatus, and substrate processing apparatus |
US8293592B2 (en) | 2008-04-16 | 2012-10-23 | Hitachi Kokusai Electric Inc. | Method of manufacturing semiconductor device and substrate processing apparatus |
-
2006
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