JPH0697140A - 半導体基板処理方法 - Google Patents

半導体基板処理方法

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JPH0697140A
JPH0697140A JP4270901A JP27090192A JPH0697140A JP H0697140 A JPH0697140 A JP H0697140A JP 4270901 A JP4270901 A JP 4270901A JP 27090192 A JP27090192 A JP 27090192A JP H0697140 A JPH0697140 A JP H0697140A
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JP
Japan
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semiconductor substrate
heat treatment
temperature
oxide film
treatment chamber
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Pending
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JP4270901A
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English (en)
Inventor
Koichi Takahashi
橋 幸 一 高
Naoto Miyashita
下 直 人 宮
Mitsutoshi Furuyama
山 充 利 古
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02041Cleaning
    • H01L21/02043Cleaning before device manufacture, i.e. Begin-Of-Line process
    • H01L21/02046Dry cleaning only

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
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  • General Physics & Mathematics (AREA)
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  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Drying Of Semiconductors (AREA)
  • Cleaning Or Drying Semiconductors (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 半導体基板を、その表面に酸化膜が付着しな
いようにして熱処理する。 【構成】 本発明の半導体基板処理方法は、半導体基板
4を、150℃以下の温度とした熱処理室2へ搬入する
ステップと、その熱処理室2を200℃前後の温度に昇
温して、前記半導体基板4に付着している水分を放出さ
せるステップと、前記熱処理室2内にエッチングガスを
導入して、前記半導体基板4表面の酸化膜のエッチング
を行うステップと、前記熱処理室2の温度を熱処理温度
まで昇温して、前記半導体基板4を熱処理するステップ
と、を備えるものとして構成される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体基板処理方法に
関し、特に、半導体基板を熱処理装置に出し入れする場
合並びに熱処理装置内部で熱処理する場合に、半導体基
板上に酸化膜が成長するのを抑制し、また成長した酸化
膜を除去するようにした半導体基板処理方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、一般に、半導体基板を熱処理装置
に出し入れする場合に、半導体基板表面に酸化膜が成長
するのを抑制するための機構が設けられていた。例え
ば、熱処理装置への半導体基板の出し入れ領域を外気と
隔離し、この領域の雰囲気を真空に引いた後に、熱処理
装置への半導体基板の出し入れを行うようにしていた。
その結果、外気の混入による半導体基板表面の酸化膜の
成長は抑制される。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記の構成によれば、
外気の混入による半導体基板上への酸化膜の成長は、抑
制できる。しかし、半導体基板がもともと吸着している
水分による酸化膜の成長は抑制できない。また、半導体
基板の酸化膜除去処理を行った後、熱処理装置に半導体
基板を挿入するまでの間に形成された酸化膜の除去はで
きない。
【0004】本発明は、上記に鑑みてなされたもので、
その目的は、半導体基板の表面に酸化膜被着のない状態
で熱処理を行うことを可能とした半導体基板処理方法を
提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明の第1の半導体基
板処理方法は、半導体基板を、150℃以下の温度とし
た熱処理室へ搬入するステップと、その熱処理室を20
0℃前後の温度に昇温して、前記半導体基板に付着して
いる水分を放出させるステップと、前記熱処理室内にエ
ッチングガスを導入して、前記半導体基板表面の酸化膜
のエッチングを行うステップと、前記熱処理室の温度を
熱処理温度まで昇温して、前記半導体基板を熱処理する
ステップと、を備えるものとして構成される。
【0006】本発明の第2の方法は、前記第1の方法に
おいて、前記エッチングを行うステップでは、前記エッ
チングガスとして微量の水分を含むフッ化水素ガスを用
いて前記酸化膜のエッチングを行うものとして構成され
る。
【0007】本発明の第3の方法は、前記第1又は第2
の方法において、前記熱処理を行うステップの後に、シ
リコンを含んだガスを導入して、前記半導体基板の表面
にポリシリコン層を形成する工程をさらに含むものとし
て構成される。
【0008】本発明の第4の方法は、前記第1又は第2
の手法において、前記熱処理を行うステップの後に、シ
リコン及び窒素を含んだガスを導入して、前記半導体基
板の表面に窒化膜層を形成する工程をさらに含むものと
して構成される。
【0009】
【作用】半導体基板は比較的低温度の熱処理室に挿入さ
れる。これにより、基板表面上への酸化膜の成長は抑制
される。前記熱処理室を比較的高温度として一定時間保
持することにより、前記半導体基板から水分が除去され
る。熱処理室にエッチングガスを導入することにより、
前記半導体基板上に成長した酸化膜を除去する。この
後、前記熱処理室を高温度とし熱処理を行う。
【0010】
【実施例】以下、図面を参照しながらこの発明の実施例
を説明する。
【0011】図1は本発明の一実施例に係る半導体基板
処理方法を実施するための熱処理装置の概略構成図であ
る。特に、減圧下で、ポリシリコンの形成を行う熱処理
装置を例示するものである。図1に示すように、反応管
2がヒータ1に囲まれて熱処理部を構成している。半導
体基板4は、これを保持する半導体基板保持ボート3に
搭載された状態で、反応管2の中に挿入される。基板4
はこの管2中で熱処理され、ポリシリコンが形成され
る。熱処理温度を500℃以下の温度とした場合におい
て、反応管2内部の温度を、10℃/分以上のレートで
降温させる。このために、空冷式の強制空冷装置8が取
り付けられている。この装置8は、冷却した空気を、ヒ
ータ1と反応管2の間を強制的に通過させ、反応管2内
部の冷却を行う。フランジ5には、ガス排気口6が設け
られている。この排気口6を介して、排気ポンプ10に
より反応管2内部を真空に引く。一方、シリンダーキャ
ビネット9に接続されるドーピングユニット7は、
、SiH、5%HFなどのガスを調合し、シラン
ガスノズルA、フッ化水素ガスノズルBを通じて、反応
管2内に処理用のガスを供給する。反応管2内部に半導
体基板4を挿入した後に、半導体基板4上に被着してい
る酸化膜を除去するため、微量の水分、例えば、300
0ppm 以下の水分を含むフッ化水素ガスが、ドーピング
ユニット7で調合され、フッ化水素ガスノズルBを通じ
て、反応管2内部に供給される。
【0012】以上のような構成において、次にその動作
を説明する。
【0013】先ず、ヒータ1により反応管2内部の温度
を100℃とする。この後、半導体基板保持ボート3に
保持されている半導体基板4を、反応管2内部に挿入す
る。その後、フランジ5に開口したガス排気口6から排
気して、反応管2内部を1mmTorrまで真空に引く。反応
管2内部の温度を、20℃/分の速度で、200℃まで
上げる。この温度で30分間保持する。これにより、半
導体基板4表面に吸着されている水分を放出させる。そ
の後、強制空冷装置8を動作させて、15℃/分の速度
で、50℃まで反応管2内部の温度を降下させる。引き
続いて、2000ppm の水分を含む5%HF(ベースガ
スが窒素の5%フッ化水素ガス)を、ドーピングユニッ
ト7から、フッ化水素ガスノズルBを経て、反応管2内
部に導入する。これにより、酸化膜の除去を行う。この
後、再度反応管2内部を、1mmTorrまで真空に引き、2
0℃/分で625℃まで昇温する。昇温後に温度が安定
した状態になってから、ドーピングユニット7から、シ
ランガスノズルAを通じて、SiH(シランガス)を
130sccm程流す。これにより、半導体基板4へのポリ
シリコン膜の形成を行う。反応管2内部を、再度、強制
空冷装置8により、15℃/分の速度で、100℃まで
冷却する。然る後、半導体基板4を反応管2から取り出
すことにより、半導体基板4の熱処理を終了する。
【0014】以上のような処理を行った上で形成したポ
リシリコンに、ドース量が1.2E16cm-2、加速電圧
50keV で、Asを、イオン注入する。これにより、n
pnトランジスタのエミッタ領域を形成する。そのnp
nトランジスタのエミッタ抵抗を形成する。このように
したトランジスタを、従来の方法で形成したpnpトラ
ンジスタのものと比較する。両者のエミッタサイズとエ
ミッタ抵抗の関係を、図2に示す。図2では、横軸がエ
ミッタ長(μm)、縦軸がエミッタ抵抗(Ω)である。
エミッタ幅は0.5μmで一定とする。図2からも明ら
かなように、本発明の方法により形成したポリシリコン
を用いてエミッタ部を形成すると、エミッタ長2μmで
見ると、エミッタ抵抗が従来に比べて約1/3になって
いることが判かる。また、両者のエミッタ部の断面を高
分解能の透過型電子顕微鏡で見る。これらを図3、図4
の図面付図写真に示す。同図4は実施例の方法で形成し
たポリシリコン。図3は従来方法によるポリシリコンを
示す。後者では、ポリシリコンと半導体基板の界面での
酸化膜の成長はない。図3の従来の方法で形成したもの
には、10程度の酸化膜領域があることが判る。
【0015】前記シランガスに代えてシランガスとアン
モニアガス(窒素を含んだガス)を流して、窒化膜層を
形成することもできる。
【0016】このように、本発明の方法によりポリシリ
コン層又は窒化膜層を形成した場合には、ポリシリコン
下に酸化膜の形成をなくすることができる。このため、
エミッタ抵抗の低いデバイスを形成することができる。
【0017】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、半
導体基板の酸化膜の成長抑制と酸化膜の除去を、比較的
短時間で達成でき、このため、効率的に高性能の半導体
基板を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に係る半導体基板処理方法を
実施する熱処理装置の概略構成図である。
【図2】本実施例の半導体基板処理方法により得たpn
pトランジスタのエミッタサイズとエミッタ抵抗の関係
を、従来方法で形成したもののそれと比較して示す説明
図である。
【図3】従来方法により得た半導体基板におけるpnp
トランジスタのエミッタ部の断面の金属組織を示す高分
解能透過型電子顕微鏡写真である。
【図4】本発明の方法により得た半導体基板におけるp
npトランジスタの図3に対応する金属組織を示す顕微
鏡写真である。
【符号の説明】
1 ヒータ 2 反応管 3 半導体基板保持ボート 4 半導体基板 5 フランジ 6 ガス排気口 7 ドーピングユニット 8 強制空冷装置 9 シリンダーキャビネット 10 排気ポンプ
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成4年10月23日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0014
【補正方法】変更
【補正内容】
【0014】以上のような処理を行った上で形成したポ
リシリコンに、ドース量が1.2E16cm−2、加速
電圧50keVで、Asを、イオン注入する。これによ
り、npnトランジスタのエミッタ領域を形成する。そ
のnpnトランジスタのエミッタ抵抗を形成する。この
ようにしたトランジスタを、従来の方法で形成したpn
pトランジスタのものと比較する。両者のエミッタサイ
ズとエミッタ抵抗の関係を、図2に示す。図2では、横
軸がエミッタ長(μm)、縦軸がエミッタ抵抗(Ω)で
ある。エミッタ幅は0.5μmで一定とする。図2から
も明らかなように、本発明の方法により形成したポリシ
リコンを用いてエミッタ部を形成すると、エミッタ長2
μmで見ると、エミッタ抵抗が従来に比べて約1/3に
なっていることが判かる。また、両者のエミッタ部の断
面を高分解能の透過型電子顕微鏡で見る。これらを図3
〜図6の写真に示す。同図4,6は実施例の方法で形成
したポリシリコン。図3は従来方法によるポリシリコン
を示す。後者では、ポリシリコンと半導体基板の界面で
の酸化膜の成長はない。図3,5の従来の方法で形成し
たものには、10オングストローム程度の酸化膜領域が
あることが判る。
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図面の簡単な説明
【補正方法】変更
【補正内容】
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に係る半導体基板処理方法を
実施する熱処理装置の概略構成図である。
【図2】本実施例の半導体基板処理方法により得たpn
pトランジスタのエミッタサイズとエミッタ抵抗の関係
を、従来方法で形成したもののそれと比較して示す説明
図である。
【図3】従来方法により得た半導体基板におけるpnp
トランジスタのエミッタ部の断面の金属組織を示す高分
解能透過型電子顕微鏡写真である。
【図4】本発明の方法により得た半導体基板におけるp
npトランジスタの図3に対応する金属組織を示す顕微
鏡写真である。
【図5】従来方法により得た半導体基板におけるpnp
トランジスタのエミッタ部の断面の金属組織を示す高分
解能透過型電子顕微鏡写真である。
【図6】本発明の方法により得た半導体基板におけるp
npトランジスタの図3に対応する金属組織を示す顕微
鏡写真である。
【符号の説明】 1 ヒータ 2 反応管 3 半導体基板保持ボート 4 半導体基板 5 フランジ 6 ガス排気口 7 ドーピングユニット 8 強制空冷装置 9 シリンダーキャビネット 10 排気ポンプ
【手続補正3】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図5
【補正方法】追加
【補正内容】
【図5】
【手続補正4】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図6
【補正方法】追加
【補正内容】
【図6】

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】半導体基板を、150℃以下の温度とした
    熱処理室へ搬入するステップと、 その熱処理室を200℃前後の温度に昇温して、前記半
    導体基板に付着している水分を放出させるステップと、 前記熱処理室内にエッチングガスを導入して、前記半導
    体基板表面の酸化膜のエッチングを行うステップと、 前記熱処理室の温度を熱処理温度まで昇温して、前記半
    導体基板を熱処理するステップと、 を備える半導体基板の熱処理方法。
  2. 【請求項2】前記エッチングを行うステップでは、前記
    エッチングガスとして微量の水分を含むフッ化水素ガス
    を用いて前記酸化膜のエッチングを行う、請求項1記載
    の方法。
  3. 【請求項3】前記熱処理を行うステップの後に、シリコ
    ンを含んだガスを導入して、前記半導体基板の表面にポ
    リシリコン層を形成する工程をさらに含む、請求項1又
    は2記載の方法。
  4. 【請求項4】前記熱処理を行うステップの後に、シリコ
    ン及び窒素を含んだガスを導入して、前記半導体基板の
    表面に窒化膜層を形成する工程をさらに含む、請求項1
    又は2記載の方法。
JP4270901A 1992-09-14 1992-09-14 半導体基板処理方法 Pending JPH0697140A (ja)

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KR1019930018338A KR970008326B1 (ko) 1992-09-14 1993-09-13 반도체 기판 처리 방법
US08/120,436 US5380399A (en) 1992-09-14 1993-09-14 Method of treating semiconductor substrates

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JP (1) JPH0697140A (ja)
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US5380399A (en) 1995-01-10
KR970008326B1 (ko) 1997-05-23
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