JPH01191410A

JPH01191410A - 光ｃｖｄ装置

Info

Publication number: JPH01191410A
Application number: JP1449188A
Authority: JP
Inventors: Yoshinori Iida; 義典飯田; Takaaki Kamimura; 孝明上村
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1988-01-27
Filing date: 1988-01-27
Publication date: 1989-08-01

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】〔発明の目的〕（産業上の利用分野）本発明は、光励起化学反応を利用して基板上に薄膜を形
成する光ＣＶＤ装置の改良に関する。

（従来の技術）近年の半導体集積回路の進展に伴って、デバイスの微細
化、高集積化が要求されその実現のために低温でダメー
ジの多い半導体プロセスである光励起プロセスが注目さ
れている。半導体エピタキシャル成長、エツチング、金
属膜、絶縁膜、半導体膜の堆積などの集積回路製作の要
素技術に各種の光励起プロセスが取り込まれ始めている
。光源には光子エネルギーの大きな紫外域のエキシマレ
ーザ−あるいは低圧水銀灯を用いる。低圧水銀灯を用い
る場合、Ｈｇを触媒に用いる水銀増感法が良く知られて
いる。

本発明は上記の光プロセスのうち膜の堆積、即ち光ＣＶ
Ｄに関し、特に装置構成に関する゛ものである。

半導体ウェハあるいはガラス等の基板上に非晶質シリコ
ン等の半導体膜を形成する場合、基板上には半導体膜と
のオーミックコンタクトをとるための金属電極が形成さ
れている事が多いが、この金属電極として、Ｔｉ、　ｌ
、　ＭａＳｉｘ等の大気中で酸化し易い金属を用いた場
合、膜堆積工程の直前に金属電極表面酸化膜を除去する
ための表面処理を行なったとしても膜堆積を行なうまで
の間に金属電極表面に再度自然酸化膜が形成され半導体
膜とのオーミックコンタクトがとれない事があるという
問題があった。

この問題を解決する方法として、膜堆積の直前に真空中
において基板上の金属電極の表面酸化膜のプラズマエツ
チング及びスパッタエツチングを行ない、その後基板を
大気にさらすことなく連続的に半導体膜の堆積を行なう
方法が提案されている。（特願昭６２−１４７０７５号
）しかし、ＭＯＳトランジスタ等の素子が形成された半導
体ウェハ上に膜堆積を行なう場合には、前記のプラズマ
エツチングなどスパッタエツチングを行なう際のイオン
ダメージにより半導体ウェハー上のＭＯＳトランジスタ
等の素子特性が劣化してしまうという問題点が残されて
いる。

（発明が解決しようとする課題）このように従来の光ＣＶＤ装置においては、光ＣＶＤ工
程がイオンダメージのない半導体プロセスであるにもか
かわらず、基板の表面処理工程においてプラズマエツチ
ング及びスパッタエツチングというイオンダメージのあ
る半導体プロセスを実施しない限り、半導体膜と基板上
の金属電極のオーミックコンタクトを取ることができな
いという問題点があった。

本発明は上記事情を考慮してなされたもので、その目的
とするところは、基板上の電極表面酸化膜除去工程を含
めた光ＣＶＤ工程において全くイオンダメージを与えず
に、堆積した半導体膜と基板上の金属電極の良好なオー
ミックコンタクトを得ることができる光ＣＶＤ装置を提
供することにある。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段）本発明の骨子は光ＣＶＤ直前の電極表面酸化膜除去を光
エッチングにより行なうことにより半導体ウェハ上の素
子へのイオンダメージなく半導体膜と電極の良好なオー
ミックコンタクトを得ることにある。

すなわち１本発明は光の照射によりガスを励起し被処理
基板上にＣＶＤ膜を堆積する光ＣＶＤ装置において、光
ＣＶＤを行なう真空チャンバー内へ被処理基板表面の電
極表面酸化膜の光エッチングを行なうためのエツチング
ガスを導入する手段を設けるようにしたものであり、ま
たあるいは光ＣＶＤを行なう真空チャンバーとは別に光
エッチングを行なう真空チャンバーを設け、これら２つ
の真空チャンバー間を被処理基板が大気中にさらされる
ことなく撮部する手段を設けるようにしたものである。

（作　　用）本発明によれば、半導体膜と電極の良好なオーミックコ
ンタクトを得るための電極表面酸化膜除去として、光エ
ッチングを行なうため、半導体基板上の素子へのイオン
ダメージがなくなり半導体基板上の素子の特性劣化はな
くなる。

（実　施　例）以下、本発明の詳細を図示の実施例によって説明する。

第１図は、本発明の第１の実施例に係わる光励起膜形成
装置を模式的に示す概略構成図である。

図中１は膜形成室で、この膜形成室１内には例えば半導
体基板からなる基板２を載置した基板ホルダ３及び試料
台４が収容されており、基板ホルダ３はチャック５によ
り試料台４に装着される。試斜台４の内部にはヒーター
６が設けられている。

また、膜形成室１内には、ガス供給部７から原料ガスが
ガス供給部８からエツチングガスが各々導入され、膜形
成室１内のガスは排気ポンプ９により排気されるように
なっている。

一方、膜形成室１の下部には、例えば低圧水銀ランプか
らなる光源１０を収容する収容室１１があり。

光源からの光を反射する反射板１２が内部に設けられて
いる。

膜形成室１と収容室１１の間は、例えば合成石英板から
なる光導入窓で仕切られている。

次に、上記のごとく構成された本装置の作用について説
明する。まず基板２上の電極表面の酸化膜層の除去工程
においては基板２を装着し、膜形成室１内を排気ポンプ
９により排気し、収容室１１内にＮ２ガスラインからＮ
２ガスを流し収容室１１内をＮ２パージする。次いでガ
ス供給系８からエツチングガスを膜形成室１内に導入し
、基板２を抵抗加熱等のヒーター６により加熱する。低
圧水銀ランプ１２を点灯し、波長２５４［ｎｍ］、　１
８５［ｎｍｌの紫外線を基板２の表面に照射することに
より表面酸化膜除去を行なう。たとえば基板２上の電極
としてＭｏ５ｉ）（電極が形成されている場合はエツチ
ングガスとして水銀を含んだＳｉＨ，Ｆ、ガス、あるい
は水銀を含んだＣＨ２Ｆ、ガスを、流量５０［ＳＣＣＭ
］、　　圧力０．２［Ｔｏｒｒｌで導入し、基板２を２
５０［”Ｃ］に加熱し、前記の紫外光を照射することに
より表面酸化膜除去を行なう。

表面酸化膜除去が完了した後、膜形成を行なう。

膜形成においては、前述の表面酸化膜除去にて使用した
エツチングガス及びエツチングによる反応生成ガスを膜
形成室１から除くために、膜形成室１内を排気ポンプ８
により５　Ｘ　１０−’　［Ｔｏｒｒ］以下まで排気す
る。収容室ｌｌ内は表面酸化膜除去工程と同じく、Ｎ２
ガスラインからＮ２ガスを流しＮ２パージする。

次いでガス供給系７から原料ガスとして水銀を含んだＳ
ｉＨ４ガスを膜形成室１内に流量１００［ＳＣＣＭ］、
圧力［０，５Ｔｏｒｒ］で導入し、基板２を抵抗加熱等
のヒーター６により２５０［’Ｃ］に加熱する。低圧水
銀ランプ１２を点灯し、波長２５４　［ｎｎ＋］、１８
５［ｎｍ］の紫外光を基板２の表面に照射することによ
り膜形成を行なう。

本実施例によれば基板２上の電極表面酸化膜除去をイオ
ンダメージの多い光エッチングにより行なうため半導体
基板２上のＭｏＳトランジスタ等の素子の特性劣化を起
こさずに半導体膜と電極の良好なオーミックコンタクト
を得ることができる。

第２図は本発明の第２の実施例に係わる光ＣＶＤ装置を
模式的に示す概略構成図である。図中。

前記第１図と同等部位には同一記号を付しである。

図中１３は基板搬送用の予備排気室でありゲートバルブ
１４により膜形成室１と接続されている。予備排気室１
３には基板搬送機構１５が設けられており予備排気室１
３内は排気ポンプ１６により排気されるようになってい
る。

本実施例によれば膜形成室１内が大気にさらされること
なく基板２を装着および脱着することが可能であり、し
たがって大気中の酸素・窒素・水分等が膜形成室内壁等
に吸着し、堆積膜中に不純物として混入するという問題
点が解決され、また上記吸着分子の影響による膜形成室
内排気の長時間化の問題も解決される。また、イオンダ
メージなく半導体膜と電極の良好なオーミックコンタク
トを得ることができる点は第１の実施例と同様である。

第３図は本発明の第３の実施例に係わる光ＣＶＤ装置を
模式的に示す概略構成図である。図中前記第２図と同等
部位には同一記号を付しである。

本実施例においては、装置を３個の室に分割しており図
中３１．３２．３３は各々予備排気部、電極表面酸化膜
除去のための光エツチング部、膜形成部である。光エツ
チング部３２は膜形成部３３と同じ構造であり図中１．
５．６．９．１０．１１．１２と１０１゜１０５、１０
６．１０９．１１０．１１１．１１２は各々同等の部位
である。

本実施例においては、まず基板２をセットした基板ホル
ダー３を予備排気部３１内に装着し、予備排気室１３内
を排気ポンプ１６により真空排気する。

また、膜形成室１、光エツチング室１０１は各々排気ポ
ンプ９，１０９により常時５Ｘ１０−＠［Ｔｏｒｒコ以
下に排気されている。次いで基板２をセットした基板ホ
ルダー３を、基板搬送機構１５により、膜形成室１を経
由して光エツチング室１０１内へ搬送し。

チャック１０５により試料台１０４に装着し、第１の実
施例と同様にして基板２上の電極表面酸化膜の除去を行
なう。次に基板２をセットした基板ホルダー３を基板搬
送機構１５により、膜形成室１内へ搬送しチャック５に
より試料台４に装着し第１の実施例と同様にして基板２
上への膜形成を行なう。

本実施例によれば前記第１及び第２の実施例による効果
の他に膜形成室１と光エツチング室１０１を分離してい
るため、膜形成室１内に光エツチングガスが残留するこ
とがなく、高品質膜を得ることが可能となる。

第４図は、本発明の第４の実施例に係わる光ＣＶＤ装置
を模式的に示す概略構成図である。図中前記第３図と同
等部位には同一記号を付しである。

本実施例においては基板２を含む基板ホルダー３の搬送
機構１５の他に膜形成部３３において膜形成室１と収容
室１１を分離している光導入窓１８も窓搬送機構２４に
より搬送可能となっており、チャック１９によりチャッ
クされる。

収容室１１及び予備排気室２１は常時、排気ポンプ１６
により真空排気されており、光導入窓１８がチャックさ
れていない場合、収容室１１は膜形成室１とともに排気
ポンプ９により５　Ｘ　１０−”　［Ｔｏｒｒ］以下に
排気されている。

基板表面に光エッチング及び膜形成の方法は前記第３の
実施例と同じであるが収容室１１内は、Ｎ２ガスライン
からＮ２ガスを導入すると同時に、排気ポンプ１６によ
り数１０Ｔｏｒｒまで排気されている。

本実施例によれば前記第１〜第３の実施例と同じ効果を
得る他に、膜形成室１を大気にさらすことなく光導入窓
１８の装着・脱着が可能となる。非晶質シリコン膜等の
紫外光を吸収する膜を形成する場合、基板２上に膜堆積
が行なわれると同時に光導入窓１８の膜形成室１側にも
膜堆積が行なわれ、堆積膜厚が増加するにともない基板
２上での光照度が低下し膜形成速度が低下するという問
題がある。この問題を解決するための一手法として光導
入窓１８の膜形成室１側にたとえばフォンブリンオイル
を塗布することで光導入窓１８への膜堆積を防止すると
いう方法がある。しかし、この方法によれば膜形成を行
なうたびに光導入窓１８を脱着し再度、フォンプリンオ
イルを塗布し直さなければならず、第１〜第３の実施例
においてはその都度膜形成室１を大気にさらすことにな
り大気中の酸素、窒素、水分等が膜形成室１内壁等に吸
着し堆積膜中に不純物として混入したり、上記吸着分子
の影響による膜形成室内排気の長時間化という問題があ
る。

本実施例によれば前述のとうり膜形成室１を大気にさら
すことなく光導入窓１８の装着・脱着が可能となるため
、上記の問題点は解決される。

なお、本発明は上述した実施例に限定されるものではな
い。光源は低圧水素ランプに限るものではなく１重水素
ランプ、エキシマレーザ−等でも構わない。また、ヒー
ターは抵抗加熱に限るものではなく、ハロゲンランプ等
でもよい。さらに、膜形成、堆積膜のエツチング、基板
上の金属電極のエツチングにおける圧力、ガス流量、基
板温度及び印加重力等の条件は必要とする膜厚、膜質。

エツチング量等により適宜室めれば良い。

また、エツチング時の導入ガスはＳｉＨ，Ｆ、　、　Ｃ
Ｈ２Ｆ２に限るものではなく、金属酸化膜に応じて適宜
。

選択すれば良い。

また、原料ガスはモノシラン（ＳｉＨ，）に限るもので
はなく、高次シラン（例えばシラン（ＳｉＪｓ）＋　　
トリシラン（Ｓｘ３Ｈｓ））、メチルシラン系ガス（例
えばジメチルシラン（ＳｉＨ２（ＣＨ３）２　）或いは
ゲルマン系ガス（例えばゲルマン（ＧｅＨ，））でもよ
い。混合ガスとして、ジボラン（Ｂｘ　ｎ６）　、フォ
スフイン（ＰＨ３）　−アセチレン（ｃｚ　Ｈ２）等を
含んでもよい。さらに、形成する膜厚は、ａ−５ｉに限
るものではなく、シリコン酸化膜やシリコン窒化膜化合
物半導体（例えばＧａＡｓ、　Ｚｎ５ｅ等）等でもよい
。シリコン酸化膜やシリコン窒化膜等を形成する場合に
は、亜酸化窒素（Ｎ２０）−アンモニア（ＮＨ３）等を
モノシラン（ＳｉＨ４）等と混合して用いればよい。ま
た、水銀を含まない直接励動でもよい。

〔発明の効果〕

本発明によれば、半導体基板上の素子のイオンダメージ
による特性劣化なく半導体膜と電極の良好なオーミック
コンタクトを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に°係わる光ＣＶＤ装置を模
式的に示す概略構成図、第２図、第３図、第４図は本発
明の他の実施例に係わる光ＣＶＤ装置を模式的に示す概
略構成図である。１・・・膜形成室　　　　　２・・・基板３・・・基板
ホルダー　　　４，１０４・・・試料台５　、１０５．
１９・・・チャック　６，１０６・・・ヒーター７・・
原料ガス供給系８・・・エツチングガス供給系９　、１０９．１６・・・排気ポンプ１０、１１０・・・低圧水銀ランプ（光源）１１、１１
１・・・収容室　　　１２．１１２・・・反射板１３、
２１・・・予備排気室！４．１７．２２・・・ゲートバルブ１５、２４・・・搬送機構　　　１８・・・光導入窓２
０、２３・・・レール　　　　３１・・・予備排気部３
２・・・光エツチング部　　３３・・・膜形成部代理人
　弁理士　則　近　憲　佑同　　松山光之第　　１　　図ｇ４　２　図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）光の照射により原料ガスを光励起分解し、被処理
基板上にＣＶＤ膜を堆積する光ＣＶＤ装置において、前
記被処理基板が収容され原料ガスが導入される膜形成室
に前記被処理基板表面を光エッチングすることができる
光エッチングガスを導入する手段を具備してなる事を特
徴とする光ＣＶＤ装置。
（２）前記被処理基板を前記膜形成室が大気にさせされ
ることなく装着及び脱着する手段を具備してなる事を特
徴とする請求項１記載の光ＣＶＤ装置。
（３）前記膜形成室と、前記被処理基板表面を光エッチ
ングすることができる光エッチングガスを導入し光エッ
チングを行なう光エッチング室がゲートバルブを介して
接続され、前記被処理基板を前記膜形成室および前記光
エッチング室が大気にさらされることなく装着、脱着お
よび搬送する手段を具備してなる事を特徴とする請求項
１記載の光ＣＶＤ装置。
（４）前記膜形成室内に光源からの光を導入するための
光導入窓を前記膜形成室が大気にさらされることなく装
着、脱着および搬送する手段を具備してなる事を特徴と
する請求項１記載の光ＣＶＤ装置。