JPH033320A - 半導体回路の製造装置 - 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】 〔概　要〕 半導体回路基板をガス中で加熱するための装置に関し。

該導体回路基板の表面近傍を選択的に所定温度に加熱可
能とすることを目的とし。

半導体回路基板を収容可能な第１槽と、該半導体回路基
板と化学的反応を生じないガスで満たされる第２槽と、
該第１槽と第２槽を連結し且つ該ガスを゛該第１槽に超
音速で噴出させるように開閉動作可能なバルブとを備え
るように構成する。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、化学気相成長や反応性イオンエツチング等の
ように、半導体回路基板をガス中で加熱することを含む
工程を実施するための装置に関する。

〔従来の技術〕

半導体回路の高性能化および高集積化とともに。

熱処理を伴う製造工程の低温化が要望されている。

これは、高性能化および高集積化のために、微細かつ浅
い接合が要求され、また、熱処理に伴う結晶欠陥の増加
を避けるためである。

例えば、ベース領域やエミッタ領域、あるいは。

ソース／ドレイン領域が形成された半導体回路基板上に
、半導体結晶層や絶縁層を形成するためにしばしば用い
られる化学気相成長法においては。

半導体回路基板は原料ガス中で６００ないし１０００″
Ｃ程度に加熱される。この工程において、格子欠陥が誘
起されたり、接合部における不純物が再拡散して不純物
分布プロファイルが変化してしまう等である。これを避
けるために１種々の低温化学気相成長法が案出されてい
る。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記の化学気相成長工程や反応性イオンエツチング工程
等は、雰囲気ガスと半導体回路基板との表面反応に基づ
くものであり、基板表面ないしは表面近傍が所定の温度
に上昇すれば充分である。

しかしながら９通常、これらの工程における加熱は、加
熱炉等の熱浴からの熱伝導や、赤外線ランプからの輻射
熱を利用して行われているため、基板の内部まで温度上
昇し、その結果、半導体回路素子の特性が劣化してしま
う問題があった。

本発明は、上記従来の問題点を解決するために。

半導体回路基板表面のみを加熱した状態で化学気相成長
や反応性イオンエツチング等を実施可能な装置を提供す
ることを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的は、半導体回路基板を収容可能な第１槽と、該
半導体回路基板と化学的反応を生じない比較的高圧のガ
スで満たされる第２槽と、該第１槽と第２槽を連結し且
つ該ガスを該第１槽に超音速で噴出させるように開閉動
作可能なバルブとを備えたことを特徴とする本発明に係
る半導体回路の製造装置によって達成される。

〔作　用〕

本発明は、衝撃波による加熱効果を利゛用して半導体回
路基板表面を加熱する。例えば熱平行状態にあるガスを
瞬間的（断熱的）に真空中に噴出させると、ガスは断熱
膨張して衝撃波を発生する。

最前部の衝撃波の伝播速度よりもその後方の衝撃波の伝
播速度が速いため、衝撃波の前部（フロント部）では、
ガスが時間とともに断熱圧縮され。

温度上昇する。フロント部におけるガスの温度は。

フロント部が時間とともに進行するにつれて高くなる。

この様子を第１図に示す。第１図において横軸はガス噴
出位置からの距離（ｄ）、Ｉｌｉ軸は噴出ガスの温度（
Ｔ）であり、パラメータは噴出後の時間（１）である。

距離（ｄ）は左方向に増加するように示しである。

図示のように、噴出直後（ｔ・０）において室温（約３
０″Ｃ）のガスは９時間がｔｌ＋　Ｆ＋　ｊ３と経過す
るとともに、そのフロント部の温度が上昇し９例えば２
００°Ｃに達する。しかし、温度上昇したガスの体積は
小さいため、衝突した物体０例えば半導体回路基板の最
表面を局所的に加熱する。

一方、フロント部の後方部の温度は５時間（１）の経過
とともに低下する。この低下は断熱冷却を示すものであ
る。上記衝撃波は１例えばガス噴出バルブを超音速で開
閉することにより発生させることができる。また、フロ
ント部が所定路！（ｄ）に達したときの温度（Ｔ）は、
噴出前のガス圧を選択することによって制御可能である
。

〔実施例〕

以下本発明の実施例を図面を参照して説明する。

第２図は上記本発明に係る化学気相成長装置であって１
例えばステンレスから成る第１槽１と第２槽２とは、高
速度で開閉動作可能なバルブ３により連結されている。

第１槽ｌ内には加熱される半導体回路基板４を収容する
。第１槽１には、その内部を図示しない排気系に接続す
るための排気管５と３例えば化学気相成長における原料
ガスを導入するためのガス導入管６が設けられている。

第２槽２には、半導体回路基Ｆｉ４と化学的反応を生じ
ない比較的高圧のガス、例えば水素（０２）、窒素（Ｎ
２）あるいはアルゴン（Ａｒ）を導入するためのガス導
入管７が設けられている。バルブ３は、第２槽２に導入
されるガス中における音速より高い速度で開閉動作が可
能なことが必要である。例えばして２例えば米国Ｊｏｒ
ｄａｎ社製等から市販されている超音速エアーバルブを
用いることができる。

補助加熱ヒータ８により半導体回路基板４を。

例えば４００°Ｃに加熱し１例えば半導体回路基板４上
にシリコン層を成長させるための原料ガスとしてシラン
（ＳｉＨ４）を導入し、第１槽１内の圧力（Ｐｌ）が１
例えばｌ　７ｏｒｒとなるように排気する。一方。

第２槽２内に圧力（Ｐ２）のｎｚをガス導入管７から導
入する。このとき、ｈ＞Ｐ＋とする。この状態で。

パルプ３を１例えば約１００ｍ５ｅｃの周期で開閉動作
させる。

上記により、バルブ３から高圧のＨ２が噴出し。

前述のように衝撃波を発生して半導体回路基板４表面を
加熱する。その結果、半導体回路基板４表面において化
学気相成長反応が生じ、多結晶シリコン層が成長する。

従来の化学気相成長法によるシリコン層の成長において
は、半導体回路基板４を６００°Ｃ程度に加熱する必要
があったが１本発明によれば、補助加熱ヒータ８による
加熱は４００°Ｃ程度でよ（、一般に、従来より１００
〜４００°Ｃ低い温度において従来と同程度の速度でシ
リコン層を成長させることができた。また、エピタキシ
ャル成長層で構成されるシリコンバイポーラトランジス
タのベースやエミツタ層を本発明の低温気相成長法によ
り形成した場合、その動作速度は、従来の同じ構造のバ
イポーラトランジスタの数倍程度高く２例えばスイッチ
ング速度が１０ｐｓに向上した。

゛なお、上記本発明の装置は、半導体回路基板４にＳｉ
０ｇ膜、　Ｓｉ３Ｎ、膜を形成する化学気相成長にも適
用可能である。また１本発明の装置は１例えばイオン注
入により不純物を導入された半導体回路基板に対して窒
素やアルゴンガス中で施されるアニール工程にも有効に
適用でき、従来より低温でアニールを実施可能とする。

〔発明の効果〕

本発明によれば、半導体回路基板表面近傍を選択的に加
熱できるため、従来より低温に保持された半導体回路基
板に対して、化学気相成長法による半導体層や絶縁層の
形成が実施可能であり、半導体回路の性能および集積度
の向上を促進する効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理説明図。 第２図は本発明の詳細な説明図 である。 図ぐおいて。 １は第１槽、　　２は第２槽、　　３はパルプ。 ４は半導体回路基板、　　５は排気管。 ６と７はガス導入管、　　８は補助加熱ヒータである。 ｉ　　Ｈ（ｃＬ） 吟２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 半導体回路基板を収容可能な第１槽と、 該半導体回路基板と化学的反応を生じないガスで満たさ
   れる第２槽と、 該第１槽と第２槽を連結し且つ該ガスを該第１槽に超音
   速で噴出させるように開閉動作可能なバルブ とを備えたことを特徴とする半導体回路の製造装置。