JPH0475328A - 半導体の処理方法およびその装置 - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） この発明は、例えばのエピタキシャル成長等に適用され
る半導体の処理方法お′よびその装置に関する。

（従来技術） シリコン（Ｓｔ）のエピタキシャル成長は、般に気相法
（Ｖａｐｏｕｒ　ｐｈａｓｅ　Ｅｐｉｔａｘｙ）を指し
テいル。

さらに、気相エピタキシャル法を分類すると、化学的方
法（Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｖａｐｏｕｒ　Ｄｅｐｏｓｔｉ
ｏｎ）と、物理的方法　（Ｐｈｙｓｉｃａｌ　Ｖａｐｏ
ｕｒ　Ｄｅｐｏｓｔｉｏｎ）とがある。

現在、半導体デバイス製作において用いられている気相
エピタキシャル成長技術は、そのほとんどがＣＶＤ法で
ある。ＣＶＤ法は、その化学反応の違いにより、水素還
元法と熱分解法に区分される。

エピタキシャル成長の最大のメリットは、基板上に任意
の導電型、比抵抗の層を、任意の厚さで形成することが
できることであり、トランジスタやダイオード等のディ
スクリート素子では、直列抵抗を下げるためにｎ”ｎ構
造やｐ”ｐ構造が容易に可能となることである。また、
バイポーラＩＣでは埋込層によりコレクタ直列抵抗を下
げることができる他、ｐｎ接合分離が可能となる。さら
に、ＭＯ８ＩＣでは、ラッチアップ対策、寄生容量減少
対策、アルファ線対策およびシリコンウェーハ内部にゲ
ッタリング作用を持たせ、且つウェーハ表面層に完全結
晶することによりリーク電流減少化対策として、エピタ
キシャル技術が使用される。これ等のデバイス応用に際
して、エピタキシャル層の品質として、一般的に次のこ
とノ（らが要求される。

■突起等のない平坦で、平滑な表面であること。

■積層欠陥や、転移等の結晶不整がないこと。

■オードーピング効果がないこと。

■基板上のパターン変形、消失がないこと。

■膜厚、比抵抗の均一性がよいこと。

第１３図は、従来一般に使用されている縦型炉を示すも
のである。この縦型炉は、反応室１の内部に回転する円
盤型のヒータ・サセ・ブタ−２が設けられ、このサセプ
ター２上に複数のウェーハ３が載置される。サセプター
２の中央部には、パイプ４が設けられ、このパイプ４を
介して反応ガスが反応室１の内部に導かれる。反応室１
にはパイプ５が設けられており、このパイプ５によって
反応室１内の残留ガスが排出される。また、前記サセプ
ター２の上面には半径方向に沿って図示せぬモニターウ
ェーハが配置されており、このモニターウェーハの処理
状態で全体の処理状態が代表される。

（発明が解決しようとする課題） 上記従来の装置を使用したエピタキシャル成長およびＣ
ＶＤ膜成長は、次の問題点を有している。

（ａ）反応室１の容量が大きいため、反応ガスの切換え
に時間を要し、次の点て不利である。

すなわち、エピタキシャル成長の場合、オートドープに
より不純物プロファイルの変化か大きい。

また、ＣＶＤ膜の場合も、基本的には同様な効果により
、ＣＶＤ膜中に基板からの蒸発物質をとり込み易いもの
である。

さらに、反応ガスを切換えるためのパージに長時間を要
し、しかも、大量のパージガスを必要とするものである
。

（ｂ）反応室１の内部には、加熱されたサセプター２や
ウェーハ３があるため、ガスの流れは、乱流となってお
り、塵埃が発生し易いとともに、この発生した塵埃がウ
ェーハ３に付着し易いものである。

（Ｃ）ウェーハ３をサセプター２の上に並べる必要があ
り、この時これらの接触により塵埃が発生し易いもので
ある。また、サセプター２を構成する材料によりウェー
ハ３が汚染され易いものである。

（ｄ）サセプター２を必要としているため、つ工−ハ３
の他に熱容量の大きいサセプター２を加熱する必要があ
り、加熱、冷却に時間を要するとともに、エネルギー効
率が悪いものである。

（ｅ）ウェーハ３に形成された膜の均一性、品質を考え
た場合、−度に大量のウェーハを処理するバッチ処理方
式は、−枚ずつ処理する枚葉式に比べて不利なものであ
る。

この発明は上記課題を解決するためになされたものであ
り、その目的とするところは、塵埃の発生を防止できる
とともに、反応ガスの切換えを短時間に行うことにより
、オートドープによる不純物プロファイルの変化を防止
でき、さらに、パージガスの量を大幅に削減でき、高品
質のエピタキシャル成長膜およびＣＶＤ膜を効率よく形
成することが可能な半導体の処理方法および装置を提供
しようとするものである。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 上記課題を解決するため、この発明の方法では、吸着板
の下面から吹出されるガスによって半導体基板を吸着板
に非接触で吸着し、この状態で、半導体基板を加熱処理
している。

前記ガスは、原料ガスが混合されたキャリヤーガスから
なり、半導体基板に気相成長膜を形成するものである。

前記ガスは、原料ガスが混合されたキャリヤーガスから
なり、半導体基板にエピタキシャル膜を形成するもので
ある。

前記加熱処理は、半導体基板を気相エツチングするもの
である。

前記半導体基板は、吸着板の下面から吹出されるガスに
よって回転された状態で処理される。

前記半導体基板は、Ｓｔ基板によって構成されている。

前記半導体基板は、ＧａＡｓ基板によって構成されてい
る。

前記半導体基板は、ＧａＰ基板によって構成されている
。

前記原料ガスは、キャリヤーガスが吸着板から吹田され
る直前で混合される。

さらに、この発明の装置は、ガスの導入パイプが設けら
れ、このパイプによって導入されたガスを下面から吹出
し、このガスによって半導体基板を非接触で吸着する吸
着板と、この吸着板を収容する収容部と、前記ガスおよ
び半導体基板を加熱する加熱手段とによって構成されて
いる。

前記収容部は一部が透光性部材によって構成され、前記
加熱手段は、この透光性部材を介して前記ガスおよび半
導体基板を加熱する光源によって構成されている。

前記加熱手段は、前記パイプの周囲および吸着板に設け
られた発熱体によって構成されている。

前記パイプは、キャリヤーガスを導入する第１のパイプ
と、原料ガスを導入し、この原料ガスを前記第１のパイ
プの吹出し部近傍でキャリヤーガスに混合する第２のパ
イプとによって構成されている。

前記第１のパイプの中間部にはキャビティが設けられ、
このキャビティには、キャリヤーガスを加熱する発熱体
が設けられている。

前記吸着板の下面は、中央部から周縁にティパーが形成
された傘状とされている。

（作　用） この発明は、吸着板の下面から吹出されるガスによって
半導体基板を吸着板に非接触で吸着し、この状態で、半
導体基板を加熱処理している。したがって、半導体基板
がいずれの物とも接触しないため、塵埃が発生しないも
のであり、半導体基板の表面に対する異物の付着を防止
できる。

また、半導体基板の表面には吸着板の下面から吹出され
たガスが高速に流れているため、ガスの置換が速く、オ
ートドーピングを防止できるものである。

さらに、半導体基板は吸着板に対してわずかな隙間を隔
てて吸着されているため、実質的な反応質の容積が小さ
く、ガスの消費量を削減できるとともに、ガスのパージ
に要する時間を短縮化することができる。

また、従来のように熱容量の大きなサセプタを使用しな
いため、電力の消費量を減少できるものである。

さらに、この方法は、半導体基板に気相成長膜、あるい
はエピタキシャル膜を形成する場合、若しくは半導体基
板を気相エツチングする場合に有効である。

また、半導体基板は、吸着板の下面から吹出されるガス
によって回転した状態で処理すると、半導体基板に形成
される膜を一層均一化することかできる。

さらに、半導体基板としては、８１基板に限らず、Ｇａ
Ａｓ基板、ＧａＰ基板を適用することができる。

また、ガスとしてはキャリヤーガスと原料ガスを使用す
るが、原料ガスは、キャリヤーガスが吸着板から吹出さ
れる直前に混合するほうが化学反応が進まず都合がよい
。

（実施例） 以下、この発明の一実施例について図面を参照して説明
する。

まず、第１図を用いて、この発明の原理について説明す
る。

エピタキシャル成長において、成膜中に基板の不純物を
とり込むこと、即ちオートドーピングは、本質的な問題
である。この対策としては、原料ガスを水素還元法のガ
ス種から熱分解法のガス種に変更し、処理を低温化する
等の方法が一般的であるが、基板から蒸発した不純物を
短時間に除去することも有効であると考えた。不純物を
短時間に除去する方法としては、反応容器の容量を小さ
くして、キャリヤーガスの流量を増やすことが一般的で
ある。しかし、この究極の形として第１図に示す構造を
考えた。

即ち、第１図において、ウェーハからなる基板１１と平
行な板（以下、吸着板と称す。）を設け、この吸着板１
２の中央部に設けられたパイプ１３からガスをある圧力
以上で流出すると、このガスは基板１１と吸着板１２の
ギャップを通って基板１１および吸着板１２の周囲に向
かって高速に流れる。このとき、流体運動に関するエネ
ルギー保存則を表わす、ベルヌイの定理に基づく現象に
より、基板１１と吸着板１２との間の圧力が周囲の圧力
に比べて低くなり、基板１１に吸引力が働く。

その結果、基板１１は、吸着板１２との間にガスが流れ
るために必要なギャップを保持した状態で吸着板１２に
吸着される。さらに、例えば吸着板１２の内部に、ヒー
タ等の加熱機構１４を設け、基板１１を加熱した状態に
おいて、基板１１に原料ガスを接触させることが、この
発明の基本的な概念である。

基板１１と吸着板１２の間に高速にガスを流すことによ
り、オートドーピングが減すると共に、塵埃等の付着を
防止でき、且つ、基板−枚づつ成膜処理をすることによ
り膜の均一性も改善される。

さらに、この方法によればサセプターが不要となるため
、被加熱物質の質量を少なくでき、急速な加熱、冷却が
可能であり、高温に保持される時間を少なくできる。

第２図は、この発明の装置の第１の実施例を示すもので
ある。

反応室２１は、その側壁２１ａがステンレスによって製
作されており、上面および下面には透明石英板２２．２
３が設けられている。前記側壁２１ａは図示せぬ水冷式
冷却装置によって冷却されている。この側壁２１ａの周
囲には排気管２１ｂが設けられており、さらに、側壁２
１ａの周囲には反応室２１内のガスを排気管２１ｂに導
く複数の排気口２１ｃが設けられている。また、側壁２
１ｇの一部には、基板を反応室２１に出入れする開閉自
在とされた窓部２１ｄが設けられている。

一方、前記反応室２１の外部で透明石英板２２．２３の
近傍には、複数の加熱用ランプ２４が設けられている。

このランプ２４の出力は、１．２ｋＷ　／１０本であり
、これらランプ２４の背面には、光および熱を反応室２
１内に反射する反射板２５が設けられている。これらラ
ンプ２４、透明石英板２２．２３は大量の空気によって
冷却されるようになっており、透明石英板２２．２３の
内面に反応生成膜が成長されないようになっている。

また、前記反応室２１の内部には、例えば円形状の吸着
板２６が設けられている。この吸着板２６の表面部には
コイル状にパイプ２７が配設されており、このパイプ２
７の一端部にはキャリヤガスを導くパイプ２８が設けら
れ、他端部には吸着板２６の中央部に設けられ内径約１
　ｍｍの細管によって構成されたノズル２９か設けられ
ている。

このノズル２９先端は、吸着板２６の裏面部中央に位置
されている。前記パイプ２７の他端部でノズル２９の手
前には、原料ガスを導入するパイプ３０が設けられてい
る。前記吸着板２６の裏面部は平滑とされ、周辺には、
ストッパー３１か例えば４ケ所設けられている。尚、同
図には２が所のみ示している。前記吸着板２６、ストッ
パー３１、パイプ２７．２８．３Ｃ１，ノズル２９はそ
れぞれ石英で製作されている。

前記パイプ２８に導入されたキャリヤガスはコイル状の
パイプ２７に導かれ、このパイプ２７において、前記ラ
ンプ２４により後述するＳｉ基板３２の温度近くにまで
余熱され、この後、パイプ３０から導入された原料ガス
が混合されて、ノズル２９から吸着板２６の裏面部から
吹出される。

原料ガスをノズル２９の直前でキャリヤガスに混合する
ようにした理由は、原料ガスが予熱され化学反応が進ま
ないよう配慮したためである。

Ｓｉ基板３２は前記反応室２１に設けられた窓部２１ｄ
から挿入される保持体３３に保持される。

この保持体３３にはバキューム・チャック３３ｇが設け
られており、Ｓｉ基板３２は破線で示すごとく、このバ
キューム・チャック３３ａによって保持体３３に保持さ
れている。保持体３３は反応室２１の内部において、上
下方向に移動可能とされており、Ｓｉ基板３２を吸着板
２６に近接した状態において、バキューム・チャック３
３ａを停止すると、Ｓｉ基板３２は同図に実線で示すご
とく、ノズル２９から吹出されるガスの作用によって、
吸着板２６の裏面部に略１■〜０．５＋ｕ＋の隙間を隔
てて、吸着板２６に吸着される。

この状態において、保持体３３は反応室２１から取出さ
れ、所定の処理が実行される。また、処理が終了すると
、反応室２１内に再び保持体３３が挿入され、Ｓｉ基板
３２に近接される。この状態でキャリヤガスの供給を停
止すると、Ｓｉ基板３２は保持体３３上に降下する。こ
の後、バキューム・チャック３３ａが作動されると、Ｓ
ｉ基板３２は保持体３３に保持され、この状態で反応室
２１から搬出される。尚、保持体３３は基板の処理の過
程において、適宜出入され基板３２を保持可能とされて
いる。

また、前記コイル状のパイプ２７と吸着板２６の間には
、例えば白金−白金ロジウムの熱電対３４が複数個配設
されており、この熱電対３４の出力信号は温度制御部３
５に供給される。この温度制御部３５では熱電対３４の
出力信号に応じてランプ２４の電力量が制御される。す
なわち、この温度制御部３５では、複数の熱電対３４か
ら出力される信号に応じて、この熱電対３４と対応する
位置のランプ２４の電力を制御することにより、基板３
２の表面を均一に加熱可能としている。

尚、実際には予めＳｔ基板に白金−白金口ジウム熱電対
を接着させておき、Ｓｉ基板の温度と吸着板の温度の相
関を調査しておき、Ｓ１エピタキシヤル成長を行う場合
は吸着板の温度よりＳｉ基板に温度を推定した。

〈実施例１〉 次に、上記装置でＳｉのエピタキシャル成長を行った結
果の一例を示す。

原料ガスとしての５ｉＨＣρ　（トリクロロシラン）を
３ｇ／ｍｉｎ、キャリヤガスとしてのＨ２を８０ｉ）／
ｍｉｎ流し、Ｓｉ基板３２の温度を約１１４０℃で制御
した結果、成長速度２．４μ／ｍｉｎのほぼ均一なＳｉ
エピタキシャル成長膜を得ることができた。この過程を
少し具体的に説明する。

まず、直径１２５ｍｍ、比抵抗約０．００２Ω印で、Ａ
ｓがドープされたＮ型Ｓｉ基板３２を吸着板２６にセッ
トし、約１５秒間反応室２１内の雰囲気をＨ２に置換し
た後、加熱用ランプ２４により両面より加熱し、約１分
４５秒で所定の１１４０℃に到達した。この状態で約１
分間放置し、Ｓｉ基板３２表面の自然酸化膜を除去した
後、原料ガスの導入用パイプ３０よりドーピングガスと
してのＰＨ３を含んだ５ｉＨＣΩ３を流し、２分間Ｓ１
のエピタキシャル成長を行った。その後、５ｉＨＣρ、
の供給を停止させ、５秒後にランプ２４の電力を切り降
留させる。３分間冷却の後、Ｓｉ基板３２を取り出しエ
ピタキシャル成長層の評価を行った。

第３図は、この時のＳｉ基板面内のエピタキシャル成長
膜の膜厚分布を示し、第４図は、その比抵抗値の分布を
示すものである。

第５図は、このＳｉ基板のオートドーピング効果を判別
するために、拡がり抵抗測定法により、Ｓｉ基板から、
エピタキシャル成長層の不純物のプロファイルを測定し
た結果を示すものである。

参考のために従来のたて型ＶＧ装置と同種の原料ガスの
組合わせによる不純物プロファイルの典型例を点線で示
した。この結果よりオートドーピング効果が著るしく改
善されていることが明らかである。

また、連続して２０枚のＳｉ基板に、同様にエピタキシ
ャル膜成長を行い、これ等の異物の付着数を計測した結
果、０，３μｍ以上の異物数は全く計測されなかった。

〈実施例２〉 次に、上記装置を用い、５ｉＨＣΩ３に替えてＳｉＨ４
ガスでＳｉエピタキシャル成長を行った例について示す
。５ｉＨＣ１ｌｉの場合と異なるのは、成長温度を１０
００℃に低げたこと、ＳｉＨ４ガス流量を１５　ｃｃ／
　ｍｉｎ　、　０．５ｐｐｍのＰＨ３ガスを２０　ｃｃ
／　ｗｉｎとしたとき、それの加熱時間を１分０５秒と
し、１０００℃Ｈ２中での放置時間を１分３０秒と長く
したことである。

第６図は、その時のＳｉ基板内の膜厚分布を示すもので
あり、第７図は比抵抗値の分布を示すものである。

また、第８図は、オートドーピング効果の測定として、
不純物プロファイルの測定結果を示すものである。

同図に示すように、従来方法に比べ明らかな改善がある
ことが分かる。これは基本的にガス置換が瞬時に行われ
るため、基板からの不純物の蒸発によるドーピングが抑
えられ、且つ、加熱時間が短いことから、拡散によるプ
ロファイルの悪化も防いでいる。異物付着についても〈
実施例１〉と同様、０．３μ１以上の異物は全く認めら
れなかった。

次に、５ｉｎ４と０２による５ｉ０２膜の成長をさせる
場合について説明する。

第９図は、この場合の装置を示すものであり、この発明
に係わる装置の第２の実施例を示すものである。第１の
実施例では、ランプによってガス等を加熱したが、この
実施例では、抵抗加熱方式を採用している。

反応室４１は、全体がステンレスによって製作されてお
り、図示せぬ水冷式冷却装置によって冷却されている。

この反応室４１の側壁４１ａの周囲には排気管４１ｂが
設けられており、さらに、側壁４１ａの周囲には反応室
４１内のガスを排気管４１ｂに導く複数の排気口４１ｃ
が設けられている。また、側壁４１ａの一部には、基板
を反応室４１に出入れする開閉自在とされた窓部４１ｄ
が設けられている。

一方、前記反応室４１の内部には、例えば円形状で、ア
ルミニウムによって製作された吸着板４２が設けられて
いる。この吸着板４２の内部には加熱用ヒータ４３が設
けられるとともに、このヒータ４３と吸着板４２とを絶
縁する例えばセラミック等の絶縁物４４が収容されてい
る。吸着板４２の裏面部周囲には、Ｓｉ基板が吸着板４
２より外れないように、複数のストッパー４５が設けら
れている。

前記反応室４１の外部には、キャリヤーガスとしての窒
素ガスＮ２を導入するためのパイプ４６が設けられてい
る。このパイプ４６は大径のキャビティ４７を介して吸
着板４２の中央に設けられたノズル４８に接続されてい
る。前記キャビティ４７とノズル４８の接続部には原料
ガスを導入するパイプ４９が設けられ、さらに、前記キ
ャビティ４７の周囲には抵抗加熱ヒーター５０が設けら
れている。

このような構成において、前記パイプ４６に導入された
キャリヤーガスはキャビティ４７においてヒーター５０
によって予熱される。この予熱されたキャリヤーガスは
パイプ４９から導入された原料ガスとしてのＳｉＨ４と
混合され、ノズル４８から吸着板４２の裏面部に吹出さ
れる。したがって、保持体３３によって吸着板４２の近
傍に保持された８１基板５１は極僅かな隙間を介在して
吸着板４２に吸着される。

〈実施例３〉 次に、上記構成の装置を使用した実施の条件について述
べる。

キャリヤーガスとしてはＮ２を使用し、原料ガスとして
はＡｒベースの１０９ｆｉ　Ｓ　ｉＨ２ガスを使用した
。５ｉ０２膜の成長温度は例えば４５０”Ｃとし、この
温度は吸着板４２に組込まれた図示せぬ熱電対により検
出される。この熱電対の検出出力に応じてヒータ４３の
電力を制御することにより、成長温度が常に一定温度に
保持されるよう配慮されている。

次に実施した工程の手順につき述べる。まず、キャリヤ
ーガスＮ２をパイプ４５１．：　５０ｇ／ｗｉｎ流して
、Ｓｉ基板５１を吸着板４２に吸着した後昇温を行った
。温度４５０℃には約１分２０秒で到達したが約２０秒
間、放置し温度分布の安定化を行った。次にキャリヤー
ガスＮ２にＩＮ／ｌｌｌ１ｎの０２を添加し、原料ガス
導入用のパイプ４９からは、Ａｒベースの１０％ＳｉＨ
４ガスを０．７７１／ｍｉｎ流し込み、Ｓｉ基板５１上
に５ｉｏ２膜を成長させた。２分間Ｓ　ｉ　Ｏ２膜を成
長させた後、原料ガスを止め、更に５秒後にヒーター４
３およびヒーター５０の電力を切り、約２分間冷却させ
た。

第１０図は、上記のようにして成長させたＳｉＯ２膜の
Ｓｉ基板５１内の膜厚分布を示すものである。同図から
明らがなように、１．０μｍ±０．０５μｍと極めて均
一性の良い膜を成長させることができた。

同様の方法によって、２０枚のＳｉ基板に５ｉｎ２膜を
成長させた後、塵埃等の異物の付着数を計測した結果、
０．３μｍ以上の異物は、全く認められなかった。

上記実施例によれば、次のような効果を得ることができ
る。

（ａ）　　エピタキシャル成長の場合、オートドーピン
グによる不純物プロファイルの変化を大幅に改善でき、
任意の不純物プロファイルを得やすくなった。すなわち
、これは気相反応に必要な空間をＳｉ基板と、吸着板の
狭いギャップに限定することにより、反応ガスの置換時
間を極めて短縮したことと、Ｓｉ基板を吸着するために
必要なキャリヤーガスのＳｉ基板面に対する流速が、従
来の方法に比べ著るしく速くなったことが理由と考えら
れる。

さらに、ガスの流速が速まることにより、気相反応が拡
散律速から反応律速領域に変わり、エピタキシャル成長
速度が速くなった。したがって、プロファイルがだれる
ことなく、急峻化することができるものである。

（ｂ）　　塵埃等の異物の付着数を極めて少なくできる
。

すなわち、従来の方法では、異物は、冷却された反応室
の壁から反応生成物が脱落することにより発生し、さら
に、この異物が反応室内の乱流ガス流により舞い上り、
Ｓｉ基板に付着することか多いが、この発明の方法によ
れば、従来の反応室の壁に相当するＳｉ基板と吸着板は
、共に反応温度に高められているため、これらには接着
力の強い膜が形成されており、脱落することは少ない。

また、他の異物の発生原因としては、気相中に反応によ
り、反応物質の微粉が形成されることが考えられる。し
かし、この発明の方法では、これ等の微粉は速いガス流
によってＳｉ基板面の外に、容品に吹き出されるため、
Ｓｉ基板の表面に残留することを防止できる。

さらに、従来の方法における異物発生の原因としては、
Ｓｉ基板をサセプターの上に並べる際、これらの接触に
より塵埃が発生していた。しかしこの発明の方法は、従
来のサセプターに相当するものがなく、しかも、吸着板
とＳｉ基板との間には常にガス流かあり、これらは非接
触である。したがって、これらによる異物の発生が無く
、異物の付着もない。以上のような効果が相乗されて、
異物付着のほとんどない膜成長を達成することができる
。

（ｃ）エネルギー効率が高い。

本質的には、加熱する対象物が、Ｓｉ基板と吸着板およ
びキャリヤーガスだけである。したかって、従来のよう
に、熱容量の大きいサセプターが不要であるため、電力
使用量を大幅に削減することができるものである。

また、実質的な反応室の容積が少ないため、使用するキ
ャリヤーガスの量を削減することができ、経済的に有利
である。

（ｄ）成膜の均一性が良い。

成膜の均一性は、温度分布の均一性と、反応ガス濃度が
Ｓｉ基板面の任意の場所で一定であることが必要である
。通常の気相反応ではＳｉ基板を囲むように反応境界層
が形成され、これが新しい原料ガスの侵入を妨げる。こ
のため、反応ガスの濃度を均一にするだけでは充分な均
一性は達成されない。この発明の方法は、速いガス流に
より、この反応境界層を除去してしまうため、反応が温
度と反応ガスの濃度だけで決定される。したがって、均
一な膜質を得易いものである。

上記実施例においては、Ｓｉ基板を用いたエピタキシャ
ル成長、およびＳｉＯ２膜の成長の実施例をもとに説明
したが、Ｓｉ以外の例えばＧｎＡｓ、ＧａＰ等の基板に
もこの発明を適用することが可能である。

〈実施例４〉 この実施例においては、第１、第２の実施例と同様に、
第１図に示す装置により、Ｎ”ＧａＡｓ基板にノンドー
プのＧａＡｓを気相成長させた。

使用した基板は、直径５０［ｌｌｌ１のＮ”ＧａＡｓ基
板であり、キャリヤ濃度が５Ｘ　１０１０１８ｅ’、結
晶面方位（１００）である。成長温度は、６００℃であ
り　原料ガスは、トリメチルガリウム （Ｇ　ａ　（ＣＨ３）　３）　＝・２．Ｘ１０−５ｍｏ
ｌ／ｍ１ｎ　ｓアルシン（Ａ　ｓ　Ｈ３）　＝−２，Ｏ
ｘ　１０−’　ｍｏｌ／ｌｌ１ｉｎ　％キャリヤガスは
水素（Ｈ２）・・・１ｏＩｌ／ｌｌ１ｉｎである。

装置内に基板をセットし、キャリヤーガス（Ｈ２）を約
１０分供給して十分に置換した後、加熱を開始し、６０
０℃に到達してから１ｏ分後に、上記原料ガスを流して
、６０分間基板上にノンドープのＧａＡｓ結晶を成長さ
せた。この後、原料ガスの供給を停止し、温度を下げ、
反応質を窒素ガス（Ｎ２）で１０分（１ＯＮ　／ｍｊｎ
　）置換した後、ＧａＡｓ基板を取出し、エピタキシャ
ル層の膜厚を測定した。

第１１図はその結果を示すものである。同図から明らか
なように、エピタキシャル層厚１．ＤＩｉ。

に対して３％の面内均一性を得ることができた。

上記のように、ＧａＡｓ基板にエピタキシャル層を形成
する場合においても、上記第１乃至第３の実施例と同様
の効果を得ることができる。

尚、上記第１乃至第４の実施例では、エピタキシャル膜
等を形成する場合について説明したが、。

これに限らず、例えば、所謂ラビットアニール等の単な
る熱処理や、気相エツチングにこの方法および装置を使
用することも可能である。

さらに、吸着板の形状としては、第１２図に示すように
、吸着板の６１の中央部から周囲方向に裏面部がテーパ
状とされた傘型であっても、同様な吸着作用があり有効
である。

また、吸着板のガス放出口に、放出ガスに回転を与える
様な小さな溝を設けることにより、吸着した基板に回転
力を与えることができる。このように基板を回転した場
合、−層均一な膜を形成することが可能である。

さらに、上述した両装置は、吸着板の中央に１つのノズ
ルを設けたが、ノズルの数および配設位置は、上記実施
例に限定されるものではない。

また、上述した両装置は、吸着板を円形状としたが、こ
れに限定されるものではなく、他の形状とすることも可
能である。

その他、この発明の要旨を変えない範囲において、種々
変形実施可能なことは勿論である。

［発明の効果コ 以上詳述したようにこの発明によれば、塵埃の発生を防
止できるとともに、反応ガスの切換えを短時間に行うこ
とにより、オートドープによる不純物プロファイルの変
化を防止でき、さらに、パージガスの量を大幅に削減で
き、高品質のエピタキシャル成長膜およびＣＶＤ膜等を
効率よく形成することが可能な半導体の処理方法および
装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の方法の基本概念を説明するために示
す図、第２図はこの発明の装置の第１の実施例を示す側
断面図、第３図乃至第５図はそれぞれ第２図に示す装置
により、５ｉＨＣＩ！３によってＳｉのエピタキシャル
成長を行った結果を示す図、第６図乃至第８図はそれぞ
れ第２図に示す装置により、ＳｉＨ４ガスによってＳｉ
エピタキシャル成長を行った結果を示す図、第９図はこ
の発明の装置の第２の実施例を示す側断面図、第１０図
は第９図に示す装置により、５１０２膜の成長を行った
結果を示す図、第１１図はＧａＡｓ基板にエピタキシャ
ル成長を行った結果を示す図、第１２図は吸着板の他の
実施例を示す側断面図、第１３図は従来の気相成長装置
を示す概略図である。 ２１．４１・・・反応室、１２．２６．４２・・・吸着
板、１１．３２．５１・・・基板、１３．２９．４８・
・・ノズル、２８．４６・−・キャリヤーガス導入用パ
イプ、３０．４９・・・原料ガス導入用パイプ、２４・
・・ランプ、４３．５ｏ・・・ヒータ。 ←基寂中１じ力＼らの距真佳［ｍｍｌ　−第３図 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 一基板中１しか５０距離［ｍｍ）　− 第４図 第 図 一基本反中１しからの２巨高笛広Ｗ川−第 図 一基板中心からの正真１１［ｍｍ１− 第 図 第 令２゜ ＋４０ ＋６０ 基本ν中１υ力＼らの正真艷［ｍｍ］−第 図 第 図 第 図 第 図 幕板中・（′オ・弓の距１！覧〔ｍｍ］ｍｍ１ 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）吸着板の下面から吹出されるガスによって半導体
   基板を吸着板に非接触で吸着した状態で、半導体基板を
   加熱処理することを特徴とする半導体の処理方法。 （２）前記ガスは、原料ガスが混合されたキャリヤーガ
   スからなり、半導体基板に気相成長膜を形成することを
   特徴とする請求項１記載の半導体の処理方法。 （３）前記ガスは、原料ガスが混合されたキャリヤーガ
   スからなり、半導体基板にエピタキシャル膜を形成する
   ことを特徴とする請求項１記載の半導体の処理方法。 （４）前記加熱処理は、半導体基板を気相エッチングす
   ることを特徴とする請求項１記載の半導体の処理方法。 （５）前記半導体基板は、吸着板の下面から吹出される
   ガスによって回転された状態で処理されることを特徴と
   する請求項１記載の半導体の処理方法。 （６）前記半導体基板は、Ｓｉ基板からなることを特徴
   とする請求項１乃至５記載の半導体の処理方法。 （５）前記半導体基板は、ＧａＡｓ基板からなることを
   特徴とする請求項１乃至５記載の半導体の処理方法。 （６）前記半導体基板は、ＧａＰ基板からなることを特
   徴とする請求項１乃至５記載の半導体の処理方法。 （７）前記原料ガスは、キャリヤーガスが吸着板から吹
   出される直前で混合されることを特徴とする請求項２乃
   至３記載の半導体の処理方法。 （８）ガスの導入パイプが設けられ、このパイプによっ
   て導入されたガスを下面から吹出し、このガスによって
   半導体基板を非接触で吸着する吸着板と、 この吸着板を収容する収容部と、 前記ガスおよび半導体基板を加熱する加熱手段と、 を具備したことを特徴とする半導体の処理装置。 （９）前記収容部は一部が透光性部材によって構成され
   、前記加熱手段は、この透光性部材を介して前記ガスお
   よび半導体基板を加熱する光源によって構成されている
   ことを特徴とする請求項８記載の半導体の処理装置。 （１０）前記加熱手段は、前記パイプの周囲および吸着
   板に設けられた発熱体によって構成されていることを特
   徴とする請求項８記載の半導体の処理装置。 （１１）前記パイプは、キャリヤーガスを導入する第１
   のパイプと、 原料ガスを導入し、この原料ガスを前記第１のパイプの
   吹出し部近傍でキャリヤーガスに混合する第２のパイプ
   と、 を具備したことを特徴とする請求項８記載の半導体の処
   理装置。 （１２）前記第１のパイプの中間部にはキャビティが設
   けられ、このキャビティには、キャリヤーガスを加熱す
   る発熱体が設けられていることを特徴とする請求項１１
   記載の半導体の処理装置。 （１３）前記吸着板の下面は、中央部から周縁にテイパ
   ーが形成された傘状とされていることを特徴とする請求
   項８記載の半導体の処理装置。