JPH01292830A - 薄膜形成装置の加熱方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は薄膜形成方法に関し、特に半導体基板表面に、
気相化学反応あるいは熱分解反応を用いて薄膜を形成す
る際に、この半導体基板を加熱する方法に関するしので
ある。

〔従来の技術〕

気相化学反応あるいは熱分解反応を用いた薄膜形成では
、薄膜形成装置内にて半導体基板を所望の温度に昇温し
て薄膜の形成を行う、従来、この種の薄膜形成装置を使
ってシリコン酸化膜を形成する場合の半導体基板の昇温
方法を、例えば第３図に示した減圧気相成長袋′Ｊ１．
（以下ＬＰＣＶＤ装置と略す）を使って示す、シリコン
酸化膜を形成する半導体基板４を石英ボート２に装着し
た後、この石英ボート２をあらかじめ例えばヒータ９に
て４５０℃に加熱された石英管ｌ内に入れる４石英管１
内を真空引きした後、不活性ガスを一定圧力下で流し、
石英ボート２及び半導体基板４を石英管１内に放置して
昇温する。所望の時間昇温した後、不活性ガスを停止し
てシラン（Ｓｉｌ−１，）ガス６及び酸素（０２）ガス
７を導入して半導体基板４の表面に気相化学反応により
シリコン酸化膜を形成する。

この場合、石英ボート２及び半導体基板４は電気炉ヒー
タ９にて加熱された石英管１の輻射熱により加熱される
。

〔発明が解決しようとする課題〕

上述した従来のＬＰＣＶＤ装置等の薄膜形成装置の昇温
方式は輻射熱による加熱と第３図の石英ボート２と石英
管１との接触による熱伝導による加熱が主な加熱機構で
あり、昇温時に導入された不活性ガスは反応管１内では
容易に加熱されず、むしろ石英ボート２及び半導体基板
４からの熱を奪い、これを冷却する作用として肋＜。

また、石英ボート２を石英管１内に入れた時に石英ボー
ト２の温度が低いこと、及び石英ボート２の熱容量によ
り第４図に示すように炉温かスタート時１８から一時的
に下がり回復するまでに１時間程かかる場合がある。

このことから、例えば４００℃〜４５０℃でシリコン酸
化膜の成長を行う場合、一般的には成長開始時１９まで
に３０分程度の昇温時間を設けるが、この時間では炉温
か所定の温度に回復しないばかりか、石英ボート２の温
度はこれよりも低く、また半導体基板４の表面は更に低
温度になり、ガリウム砒素基板等の熱伝導の遅い基板で
はシリコン酸化膜成長時の表面白濁等の発生が見られる
。これを避けるためには相当長時間すなわち、第４図の
場合には炉温回復の時間と石英ボート２及び半導体基板
４を加熱するために１．３〜１．５時間の昇温時間を必
要とする。こうした長時間の昇温は作業性を悪くするば
かりか、化合物半導体基板においては、特に減圧下にお
いて表面の状態を変化させることが多く、好ましくない
ものである。

本発明の目的は前記課題を解決した薄膜形成装置の加熱
方法を提供することにある。

〔発明の従来技術に対する相違点〕

上述した従来の昇温加熱方式に対して、本発明は例えば
第３図に示した石英ボート及び半導体基板を輻射熱によ
り加熱するとともに、直接加熱することにより、半導体
基板を急速に昇温させるという相違点を有する。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するため、本発明に係る薄膜形成装置の
加熱方法においては、気相化学反応法もしくは熱分解法
により半導体基板表面に薄膜を形成するに際して、該半
導体基板を取り囲む雰囲気を輻射熱により加熱するとと
もに、該半導体基板に吹き付けるガスを薄膜形成温度と
同じ温度に昇温して導入し、前記雰囲気及びガスが保有
する熱により半導体基板を加熱するものである。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図により説明する。

（実施例１） 第１図は本発明を減圧気相成長装置（ＬＰＧＶＤ装置）
に適用した実施例を示すものである。

薗において、石英管１の外周にはヒータ９を装備してあ
り、その内周には、窒素ガス５を石英ボート２及び半導
体基板４に均一に吹き付けるノズル３を添設しである。

本発明によれば、シリコン酸化膜を形成する半導体基板
４を石英ボート２に装着した後、この石英ボート２をあ
らかじめ４００℃に加熱された石英管１内に入れる０石
英管１内を真空引きした後、加熱装置を通して４１０〜
４２０℃に加熱された窒素ガス５を０．３ｔｏｒｒの圧
力で流し、２０分間昇温を行う、加熱された窒素ガス５
はノズル３内を通ることにより石英管１内の温度すなわ
ち薄膜形成温度と同一温度に昇温されて、石英ボート２
に吹き付けられる。２０分加熱後、窒素ガス５を停止し
て、シラン（Ｓｉ１１．）ガス６及び酸素（０２）ガス
７を導入して半導体基板４の表面にシリコン酸化膜を成
長する。８は排気ガスを示す、この実施例では昇温中に
加熱窒素を流すことが特徴である。

また成長時には酸素系配管（７）から加熱窒素を導入す
ることにより、反応中でも半導体基板４の表面温度の低
下を防止する。

（実施例２） 第２図は本発明を予備加熱室を持ったプラズマ方式の気
相化学反応装置に応用した実施例を示ずものである。

本実施例においては、まず、半導体基板４をトレー１０
上に載せて予備加熱室１１に搬送する。予備加熱室１１
内でトレー１０を停止させた後、予備加熱室１１を真空
排気する。ハロゲンランプ１２を点灯すると同時に３０
０℃に加熱されたアルゴンガス１３をトレー１０と半導
体基板４上に数１０「「の真空状態で吹き付ける。２０
分１ｍ　、１１１１熱後、再び予備加熱室１１を真空引
きした後、ゲートバルブ１４を開いて反応室１５にトレ
ー１０を搬送する。トレー１０は反応室１５内の下部の
電極板１７上で引き続きハロゲンランプ１２で３００℃
に加熱され、その状態で反応ガス１６を流すことにより
半導体基板４上に薄膜を形成する。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明は石英ボート及び半導体基板
あるいはトレー及び半導体基板に成長温度と同温度に加
熱されたガスを吹き付けることにより、半導体基板の昇
温速度を短くすることができると同時に半導体基板のガ
ス冷却を防止して半導体基板面内の温度分布を均一化す
ることができる。これにより、例えばシリコン酸化膜の
白濁等を無くすことにより、白濁した膜での半導体装置
の表面安定性に伴う不良、エツチング速度の再現性不良
等を軽減する効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明をＬＰＧＶＤ装置に適用した場合の実施
例を示ず構成図、第２図は本発明をプラズマＣＶＤ装置
に適用した場合の実施例を示す構成図、第３図は従来の
ＬＰＧＶＤ装置を示ず構成図、第４図はＬ　Ｐ　Ｇ　Ｖ
　Ｄ装置の温度回復の様子を示す図である。 １・・・石英管　　　　　　２・・・石英ボート３・・
・ノズル　　　　　　４・・・半導体基板５・・・加熱
窒素ガス ６・・・シラン（ＳｉＨ，）ガス ７・・・酸素（０□）ガス　８・・・排気ガス９・・・
ヒータ　　　　　　１０・・・トレー１１・・・予備加
熱室　　　　１２・・・ハロゲンランプ１３・・・アル
ゴン（Ａｒ）ガス １４・・・ゲートバルブ　　　１５・・・反応室１６・
・・反応カス　　　　　１７・・・電極板特許出顆入　
　日本電気株式会社 １２：ハロゲンランプ 第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）気相化学反応法もしくは熱分解法により半導体基
   板表面に薄膜を形成するに際して、該半導体基板を取り
   囲む雰囲気を輻射熱により加熱するとともに、該半導体
   基板に吹き付けるガスを薄膜形成温度と同じ温度に昇温
   して導入し、前記雰囲気及びガスが保有する熱により半
   導体基板を加熱することを特徴とする薄膜形成装置の加
   熱方法。