(57)【要約】ＳＯＩ基板の最表面の露出状態のＳｉ層を加熱昇温するとき、加熱昇温過程でのＳｉ層の凝集を防止でき、さらにＳＯＩ基板上に保護膜を形成することなく凝集を抑制することができるＳＯＩ基板のＳｉ層凝集抑制方法を提供する。このＳＯＩ基板のＳｉ層凝集抑制方法は、Ｓｉ基板３１上に絶縁層３２とＳｉ層３３が順次積層されて成るＳＯＩ基板２７で、露出状態にあるＳｉ層を加熱昇温するとき、加熱昇温過程で水素化物ガスを供給する方法である。この方法では、Ｓｉ層が凝集する前に、凝集前の温度で水素化物ガスが解離してＳｉ層のダングリングボンド４１をＨ等の所定原子で終端させる。
2009011303.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面にＳｉ層を有する積層体の加熱昇温過程で、水素化物ガス及びハロゲン原子を含むガスを供給することを特徴とするＳｉ層凝集抑制方法。
【請求項２】
前記水素化物ガスは、前記Ｓｉ層が凝集する前に、凝集前の温度で解離して前記Ｓｉ層のダングリングボンドを所定原子で終端させることを特徴とする請求項１記載のＳｉ層凝集抑制方法。
【請求項３】
前記水素化物ガスはＳｉの水素化物ガスであることを特徴とする請求項１に記載のＳｉ層凝集抑制方法。
【請求項４】
前記水素化物ガスはＧｅの水素化物ガスであることを特徴とする請求項１に記載のＳｉ層凝集抑制方法。
【請求項５】
前記ハロゲン原子を含むガスは、前記Ｓｉ層が凝集する前に、凝集前の温度で解離して前記Ｓｉ層のダングリングボンドを所定原子で終端させることを特徴とする請求項１記載のＳｉ層凝集抑制方法。
【請求項６】
前記ハロゲン原子を含むガスは塩素原子を含むことを特徴とする請求項１記載のＳｉ層凝集抑制方法。
【請求項７】
Ｓｉ基板上に絶縁層とＳｉ層が順次積層されてなるＳＯＩ基板を、加熱昇温する昇温工程と、
昇温された前記Ｓｉ層上に半導体層をエピタキシャル成長させる工程と、
を含み、
前記昇温工程は、水素化物ガス、及び、ハロゲン原子を含むガスを供給する工程を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項８】
前記半導体層は、Ｓｉ層、またはＳｉと他のIV族元素とから成る化合物半導体層であることを特徴とする請求項７記載の半導体装置の製造方法。
【請求項９】
単結晶Ｓｉ層上に、所定の堆積温度で成膜材料ガスから成膜材料を堆積させて成膜を形成する方法において、
成膜室内に、単結晶Ｓｉ層を有する基板を準備し、
所定の堆積温度へと該基板上の単結晶Ｓｉ層を昇温させる際に、該所定の堆積温度に至る前において該成膜材料ガスとハロゲンガスとを該成膜室に導入し、
該単結晶Ｓｉ層が該所定の堆積温度に至った以後は、該成膜室内における該ハロゲン原子ガスの該成膜材料ガスに対する含有比率を該所定の堆積温度に至る前の含有比率より低減又はゼロにさせて、該所定の堆積温度で該単結晶Ｓｉ層上に成膜材料ガスの成膜材料を堆積させている方法。
【請求項１０】
該単結晶Ｓｉ層はその厚さが約１０ｎｍ以下である請求項９記載の方法。
【請求項１１】
該第１の温度は４００℃より低い請求項９に記載の方法。
【請求項１２】
該成膜材料ガスは、該所定の堆積温度以下で分解するものである請求項９に記載の方法。
【請求項１３】
該成膜材料ガスはＳｉ又はＧｅの水素化物である請求項９に記載の方法。
【請求項１４】
該成膜はエピタキシャル層である請求項９に記載の方法。
【請求項１５】
該ハロゲン原子ガスは塩素ガス又は塩素を含むガスである請求項９に記載の方法。
【請求項１６】
該基板はＳＯＩ基板である請求項９に記載の方法。
【請求項１７】
真空排気可能な真空容器と、
水素化物ガス及びハロゲン原子を含むガス夫々供給可能なガス導入手段と、
基板を所望の温度に加熱可能な加熱装置と、
前記ガス導入手段及び加熱装置を制御し、表面にＳｉ層を有する積層体の加熱昇温過程で、前記ガス導入手段により、水素化物ガス及びハロゲン原子を含むガスを供給するコントローラと、
を有することを特徴とする真空処理装置。
【請求項１８】
前記コントローラは、Ｓｉの堆積温度以上ではハロゲン原子を含むガスの供給を停止して、半導体層をエピタキシャル成長させることを特徴とする請求項１７に記載の真空処理装置。
【請求項１９】
前記コントローラは、前記堆積温度以下で、前記Ｓｉ層の堆積とＳｉ層のエッチングが均衡するように、前記水素化物ガス及びハロゲン原子を含むガスの導入量を調整することを特徴とする請求項１８に記載の真空処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はＳｉ層凝集抑制方法に関し、特に、ＳＯＩ基板を加熱昇温するとき、最表面のＳｉ層で凝集が生じるのを防止するＳｉ層凝集抑制方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＳＯＩ（Silicon On Insulator）基板上に電界効果トランジスタ等の半導体素子を形成することが行われている（特許文献１）。ＳＯＩ基板は、一般的に、Ｓｉ（シリコン）基板と、その上に堆積された絶縁層（ＳｉＯ2層）と、この絶縁層上にさらに堆積された結晶性のＳｉ層とから成る積層構造によって構成されている。【０００３】
かかるＳＯＩ基板は、ＬＳＩ（Large Scale Integrated Circuit）等の処理能力の高速性と低消費電力の両立を可能にし、次世代の半導体基板として注目されている。ＳＯＩ基板では、現在、ＭＯＳトランジスタ等において寄生容量を低減するため、Ｓｉ層の薄膜化（１５ｎｍ以下）が進んでいる。【０００４】
近年、ＳＯＩ基板ではＳｉ層の薄膜化に伴って次のような問題が提起される。【０００５】
ＳＯＩ基板の最表面のＳｉ層の厚みが１０ｎｍ程度の場合、このＳｉ層を事情に応じて加熱昇温すると、或る温度条件のときにＳｉ層が凝集するという現象が起きる。このような加熱昇温の過程の一例として、ＳＯＩ基板の最表面のＳｉ層の上に加熱昇温過程によりＳｉエピタキシャル膜を成長させようとする場合がある。この場合には、上記のＳｉ層で凝集作用が生じ、当該Ｓｉ層の上にＳｉエピタキシャル膜を成長させることが困難となるという問題が生じる。【０００６】
また他の例として、ＣＶＤ成膜法を利用してＳｉ層の上に成膜を行う場合であって、当該成膜工程で６００℃程度の加熱昇温過程が行なわれる場合には、その加熱昇温過程の段階でＳｉ層の凝集が起きることが知られている。【０００７】
上記のごとくＳｉ層の凝集が生じる理由は、Ｓｉ層が１０ｎｍ程度の薄膜になると、当該Ｓｉ層が数原子層の膜厚となる結果、膜層状態を安定に維持することが困難となるからと予想されている。しかしながら、現在の段階では、Ｓｉ層の凝集が起きる正確な原因は十分に解明されていない。【０００８】
そこで特許文献１では上記のＳｉ層の凝集の問題を取り扱っている。特許文献１による半導体装置の製造方法によれば、Ｓｉ層の凝集を防ぐために２つの方法が提案されている。【０００９】
第１の方法として、Ｓｉ層を形成した基板を非酸化性雰囲気中において熱処理する際、Ｓｉ層の表面が露出している場合には、その熱処理温度をＳｉ層の凝集温度より低い温度までしか昇温しないようにしている（特許文献１、段落［０００９］等）。しかしながら、当該基板を凝集温度以上に昇温させる必要がある場合も生じる。この場合には、第２の方法として、Ｓｉ層の表面を保護膜で覆うことによって昇温を行うようにする。この第２の方法では、凝集温度以上で熱処理を行う前に、Ｓｉ層の表面にＳｉＯ2やＳｉ3Ｎ4等の保護膜を形成する（特許文献１、段落［００１０］等）。【００１０】
ところで、前述のごとく例えばＳＯＩ基板の最表面のＳｉ層の上にＳｉエピタキシャル層を成長させる場合には、Ｓｉ層の凝集温度以上の温度に昇温する必要があり、かつ当該Ｓｉ層の表面を露出させておく必要がある。このような場合には、特許文献１による方法では、上記凝集の問題を解決することができない。
【特許文献１】特開２００２−３５３４２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
上記のごとく例えばＳＯＩ基板の最表面のＳｉ層の上にＳｉエピタキシャル膜を成膜する場合、最表面のＳｉ層は必然的に露出状態であり、かつＳｉ層の凝集温度以上に加熱昇温しなければならないので、前述したＳｉ層の凝集の問題が起きることになる。そこで本発明が解決しようとする課題は、そのような場合であっても、加熱昇温過程においてＳｉ層の凝集原因が生じない条件を作ることにより、Ｓｉ層の凝集現象を抑制しようとするものである。
さらに上記特許文献１では、他の問題点として、（１）凝集抑制のために形成された保護膜の上にエピタキシャル膜を形成することができない（エピタキシャル膜は本来的に鏡面加工されたＳＯＩ基板上に形成されるものであるから）、（２）エピタキシャル膜以外の他のプロセスを行う場合でも、前述の保護膜を除去しなければならず、余分な工程を要するという問題がある。【００１２】
本発明の目的は、上記の課題に鑑み、ＳＯＩ基板の最表面の露出状態にあるＳｉ層を凝集が生じる温度以上に加熱昇温する場合に、当該Ｓｉ層が凝集するのを防止でき、さらにＳＯＩ基板上に保護膜を形成することなく凝集を抑制することができるＳｉ層凝集抑制方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明に係るＳｉ層凝集抑制方法は、上記目的を達成するために、次のように構成される。【００１４】
Ｓｉ層の凝集が生じる前の最適な段階で所要の水素化物ガスを成膜室に導入し、水素化物ガスを解離させ、解離した水素化物ガスでＳｉ層の凝集が起きない条件を作り出し、これによりＳｉ層の凝集を防止する。
上記のＳｉ層凝集抑制方法では、加熱昇温過程でＳｉ層の凝集が生じる前の段階で、水素化物ガスが解離され、その水素原子がＳｉ層の多数のダングリングボンドに接続され、これらのダングリングボンドを終端させる。これによりＳｉ層の凝集を防止することが可能となる。
この方法によれば、昇温中に水素化合物ガスを導入してもハロゲン原子を含むガスのエッチング作用によって、昇温中での水素化物ガスによるＳｉ層上の成膜を阻止することが可能となる。【００１５】
本発明に従う成膜形成方法は、単結晶Ｓｉ層上に、所定の堆積温度で成膜材料ガスから成膜材料を堆積させて成膜を形成する方法であって、
成膜室内に、所定の堆積温度より低い第１の温度に維持された単結晶Ｓｉ層を有する基板を準備し、
該第１の温度から該所定の堆積温度へと該基板上の単結晶Ｓｉ層を昇温させる際に、所定の堆積温度に至る前に成膜材料ガスとハロゲンガスとを成膜室に導入し、
単結晶Ｓｉ層が所定の堆積温度に至った以後は、成膜室内におけるハロゲン原子ガスの成膜材料ガスに対する含有比率を低減させて、所定の堆積温度で単結晶Ｓｉ層上に成膜材料ガスの成膜材料を堆積させている。【００１６】
単結晶Ｓｉ層はその厚さが約１０ｎｍ以下であり、第１の温度は４００℃より低いものであり、成膜材料ガスは所定の堆積温度以下で分解するものであってＳｉ又はＧｅの水素化合物、例えばＳｉ2Ｈ6であり、ハロゲンガスは塩素ガスであて、成膜はＳＯＩ基板上のエピタキシャル層である例が、本発明の実施例である。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、加熱昇温過程でＳｉ層の凝集を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明に係るＳＯＩ基板の凝集抑制方法が実施される成膜装置の一例を示す平面図である。
【図２】図１におけるＡ−Ａ線断面図である。
【図３】ＳＯＩ基板の構造を示す断面図である。
【図４】Ｓｉ層のダングリングボンドの終端状態を示す図である。
【図５】ＳＯＩ基板上にＳｉエピタキシャル層の成長させる時の温度変化状態を示すグラフである。
【符号の説明】
【００１９】
１５，１６      成膜室
２４            ヒータ
２６            放射温度計
２７            Ｓｉ基板
３１            ＳＯＩ基板
３３            Ｓｉ層
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下に、本発明の好適な実施形態（実施例）を添付図面に基づいて説明する。
【００２１】
図１と図２に、本発明に係るＳＯＩ基板の凝集抑制方法が実施される成膜装置の一例としてＣＶＤ装置を示す。図１はＣＶＤ装置の平面図、図２は図１におけるＡ−Ａ線断面図である。本実施形態によれば、一例として、ＣＶＤ装置の成膜室の内部にＳＯＩ基板が搬入され、当該ＳＯＩ基板における最表面の露出状態の単結晶Ｓｉ層の上にＳｉ（シリコン）のエピタキシャル成長膜が形成される。なお本発明の方法が適用されるＳｉ層は単結晶Ｓｉ層又は結晶性Ｓｉ層に限定されるものではなく、又成膜装置はＣＶＤ装置に限定されない。
【００２２】
図１と図２において、このＣＶＤ装置は、ＳＯＩ基板を外部の大気環境と真空室内との間で出し入れするための２つの交換室１１，１２と、真空環境内でＳＯＩ基板を搬送する搬送機構１３を備える搬送室１４と、Ｓｉのエピタキシャル膜を成膜する２つの成膜室１５，１６とを備えている。交換室１１，１２は、複数枚の例えば８インチのＳＯＩ基板を収容することができる。交換室１１，１２と搬送室１４の間、搬送室１４と２つの成膜室１５，１６の間には、それぞれ、ゲートバルブ１７が設けられている。各真空室は、独立したターボ分子ポンプで排気される。
【００２３】
図２において、成膜室１５には上記ターボ分子ポンプ２１が設けられ、成膜室１５の天井部１５ａ等の壁部の外側には加熱用ヒータ２２が設けられている。ヒータ２２は成膜室１５を加熱するためのものであり、メンテナンス等の大気暴露後に加熱することによって真空容器壁に吸着した水分を脱離させる。成膜室１５の内部は例えば５×１０-7Ｐａの超高真空まで排気される。サセプタ２３の内部には基板加熱用の２つのヒータ２４が設けられる。２つのヒータ２４のそれぞれには給電機構２４Ａによって加熱用電力が供給される。サセプタ２３は、熱電対２５でその温度状態を検出され、ヒータ２４の加熱状態を制御することにより所要の温度に制御される。成膜室１５の外側には放射温度計２６が装備され、これによってサセプタ２３上に搭載されたＳＯＩ基板２７の温度が測定される。
【００２４】
ＳＯＩ基板２７は、サセプタ２３の上で、デバイス形成面を上側にして配置される。サセプタ２３には、例えば直径７ｍｍの穴が３点開いており、これを通して石英製ピン（不図示）が上下し、ＳＯＩ基板２７を搬送機構１３からサセプタ２３に載せ代える。ＳＯＩ基板２７がサセプタ２３の上に載せられた後は、上記の穴はＳＯＩ基板自身により塞がれる。
【００２５】
さらに、成膜室１５には、原料ガスを導入するための原料ガス導入部２８が設けられている。原料ガスとしては、この実施形態では、ＳＯＩ基板２７の上にＳｉエピタキシャル膜を成長させるため、後述するごとく、水素化物ガスおよび／またはハロゲンガスが導入される。水素化物ガスは例えばジシランガス（Ｓｉ2Ｈ6）であり、ハロゲンガスは例えば塩素ガス（Ｃｌ2）である。この実施形態では、ジシランガス（Ｓｉ2Ｈ6）と塩素ガス（Ｃｌ2）が導入される。
なお、成膜装置にはコントローラ１４０が設けられており、ヒータ２４への電力供給を行う給電機構２４Ａ、ガス導入部２８、ヒータ２２、ターボ分子ポンプ２１などの動作をコントロールする。コントローラはコンピュータなどを備えて構成され、プログラムの実行によりこれらの動作を実現する。
【００２６】
次に、上記ＣＶＤ装置の成膜室１５において、ＳＯＩ基板２７の上に、例えばＳｉエピタキシャル膜を成膜する例について説明する。
【００２７】
図３に示すごとく、ＳＯＩ基板２７は、Ｓｉ基板３１と、その上に堆積された絶縁膜であるＳｉＯ２膜３２と、さらにその上に堆積された最表面のＳｉ層３３とから構成されている。最表面のＳｉ層３３はＳＯＩ基板２７において露出している。
【００２８】
ＳＯＩ基板２７の最表面に位置するＳｉ層３３は、大気中の酸素や水分などによる自然酸化、あるいは金属成分や有機物成分を除去するため、塩酸過酸化水混合液やアンモニア過酸化水素水等で洗浄処理されている。このため、一般的に、Ｓｉ層３３の表面上には１ｍｍ程度のシリコン酸化膜（ＳｉＯ2膜）が形成されている。このシリコン酸化膜は、希釈フッ化水素酸水溶液中にて予めエッチング除去しておく。この希釈フッ化水素酸水溶液で処理されたＳｉ層３３の表面は水素（Ｈ）によって終端されている。
【００２９】
上記ＳＯＩ基板２７は、前述のごとく交換室１１および搬送室１４を経由して成膜室１５のサセプタ２３の上に搭載される。成膜室１５の内部は例えば５×１０-7Ｐａの超高真空まで排気されている。成膜室１５において、サセプタ２３上に設置されたＳＯＩ基板２７は、その最表面の露出状態のＳｉ層の上にＳｉエピタキシャル膜を成長させるため、さらにヒータ２４によって４００℃程度に加熱昇温させ、その直後から本発明実施例では、原料ガス導入部２８から水素化合物ガスであるジシランガス（Ｓｉ2Ｈ6）とハロゲンガスである塩素ガス（Ｃｌ2）を共に導入する。
【００３０】
通常、上記の加熱昇温過程では、典型的に４００℃を越えた温度の段階から、Ｓｉ層３３の表面では上記の終端されている水素原子が脱離する。その後、水素原子の脱離状態のままで加熱昇温過程を継続すると、温度６００℃に到る経過時間中（図５の時間帯５１）にＳＯＩ基板２７の最表面の露出したＳｉ層３３が超高真空中で加熱され、その結果、薄膜のＳｉ層３３は凝集することになる。
【００３１】
そこで本発明実施例では、ＳＯＩ基板２７に対する加熱処理過程で４００℃程度になったとき、すなわちＳｉ層３３の凝集が起きる前の段階から（即ち６００℃に至る前の段階）、前述の通り図３に示すごとくジシランガスと共に塩素ガスを導入し、これらのガスをＳｉ層３３の表面に対して供給し、露出したＳｉ層３３の表面のダングリングボンドを所定の原子で終端させる。この終端状態を図４に示す。このような終端状態を保って６００℃まで加熱昇温過程を継続し、ＳＯＩ基板２７のＳｉ層３３に対して加熱処理を行う。なお図５のグラフ５２は、温度の変化特性を示している。
【００３２】
上記の処理・作用に基づき、ＳＯＩ基板２７の最表面の露出したＳｉ層３３の表面では、ジシランガスおよび塩素ガスから解離した水素（Ｈ）原子、シリコン（Ｓｉ）原子、塩素（Ｃｌ）原子によりそのダングリングボンドが終端され、Ｓｉ層３３が凝集するのを防止・抑制することができる。この場合において、例えば、ジシランガスは１２sccm、塩素ガスは０．５sccmが用いられた。
【００３３】
上記の現象は、ミクロ的に見ると、図４に示すごとくＳｉ層３３のダングリングボンド（dangling bond：化学結合手）４１がＨ，Ｓｉ，Ｃｌのいずれかで終端されるものと推測される。こうしてＳＯＩ基板２７のＳｉ層３３は安定化し、その凝集を抑制することが可能となる。例えばジシランガス（Ｓｉ2Ｈ6）は４００℃程度で解離するので、解離したジシランガス（Ｓｉ2Ｈ6）はダングリングボンド４１を終端するものと考えられる。Ｓｉを終端する原子がないと、隣接するＳｉ同士が余った手で結合して凝集が起きると考えられる。ダングリングボンドが終端されることで原子が１０ｎｍ以下のＳｉ層でも凝集が生じなかったと推測される。
【００３４】
より厳密には、Ｓｉ膜３３の凝集防止は、ジシランガスガスのみを導入するだけでも可能である。
【００３５】
しかしながら、ジシランガスだけでは昇温中にＳｉ層３３の上にＳｉ膜が成長する可能性があるので、本実施形態では、この成膜を防止するために塩素ガスを同時に導入し、Ｓｉ層３３上のＳｉ膜の成長を抑制するようにしている。従ってこの時間帯５１での加熱昇温過程の段階では、好ましくは、ジシランガス（Ｓｉ2Ｈ6）と塩素ガス（Ｃｌ2）を供給することにより、Ｓｉ層３３の凝集を防止すると共に、Ｓｉ膜エピタキシャル膜の成膜を防止する。
【００３６】
上記において、Ｓｉ層３３のダングリングボンドを上記所定原子で終端させれば、Ｓｉ層の凝集を抑制できるので、上記のジシランガス以外のガス、例えばゲルマンガス、モノシランガス、トリシランガスであっても、代表的に４００〜６００℃の温度範囲程度で分解するものであれば、適切なタイミングで導入することにより同様な作用・効果を達成することができる。
【００３７】
上記のごとくして、ＳＯＩ基板２７の最表面のＳｉ層３３上にＳｉエピタキシャル膜を成長させる前の段階でＳｉ層３３の凝集を抑制し、ＳＯＩ基板２７の温度が堆積温度（ここでは、ジシランガスを用いたシリコンの堆積温度である６００℃程度）になるまで加熱昇温を行い、その温度が安定した後には、原料ガス導入部２８で導入される原料ガスのうち塩素ガスの導入を次第に低減し、最終的には供給を止め、ジシランガスのみを例えば２４sccmの条件で導入して引き続きＳｉエピタキシャル層の成長を行わせる。
【００３８】
なお、前述の通りジシランガスはＳｉ膜堆積の原料ガスであり、かつ塩素ガスはＳｉ膜のエッチングガスでもあるので、制御温度６００℃への加熱昇温途中においてもＳｉエピタキシャル膜、または、Ｓｉ層３３がエッチングされ、Ｓｉ層３３の初期の膜厚が制御されない可能性がある。しかしながら、本実施形態で用いたジシランガス１２sccm、塩素ガス０．５sccmの成膜速度は、６００℃以下において０．１ｎｍ／分以下と十分に小さいため、初期の膜厚に影響を与えることはない。もちろん、水素化物ガスとハロゲン原子を含むエッチングガスの導入を段階的に行ってもよい。つまり、Ｓｉ層が凝集する比較的低い温度付近では水素化物ガスを導入し、Ｓｉの堆積温度付近になったときにハロゲン原子を含むエッチングガスを導入するようにしてもよい。Ｓｉの堆積とＳｉのエッチングが均衡するように、水素化物ガスとエッチングガスの導入量を調整することが好ましい。
【００３９】
上記の処理・作用に基づき、ＳＯＩ基板２７の最表面の露出したＳｉ層３３の表面では、ジシランガスおよび塩素ガスから解離した水素（Ｈ）原子、シリコン（Ｓｉ）原子、塩素（Ｃｌ）原子によりそのダングリングボンドが終端され、Ｓｉ層３３が凝集するのを防止抑制することができる。つまり、シリコン原子は、水素原子よりもＳｉ層３３表面からの脱離温度が高いため、シリコンの水素化物を含むガスを導入することで、堆積温度までの昇温過程でも安定的にダングリングボンドを終端するための原子を供給することができ、Ｓｉ層３３の凝集を抑制できる。一方で、堆積温度よりも低い温度でシリコン原子をＳｉ層３３表面に堆積させてしまうと、その堆積膜は特性が劣るものとなる。従って、同時にエッチングガスを導入することで、シリコン原子の堆積を抑制しつつ、Ｓｉ層３３の凝集を防止できる。各ガスの導入量は、このような均衡がたもたれるように調整することが好ましい。この場合において、本実施例ではジシランガスは１２sccm、塩素ガスは０．５sccmが用いられた。
【００４０】
なおＳＯＩ基板２７のＳｉ層の上に堆積されるエピタキシャル膜はＳｉエピタキシャル膜に限定されない。Ｓｉエピタキシャル膜以外の膜の場合においても、ＳＯＩ基板の最表面の露出したＳｉ層が凝集しないように、一般的に水素化物ガスを利用して凝集を抑制する。さらにエピタキシャル膜が堆積される層は、Ｓｉ層に限られず、例えばＧｅ層の他の層であってもよい。またＳＯＩ基板上にエピタキシャル層の成長を行うことによりＳｉ層以外の別の層（例えばＧｅ層）を形成する場合でも、本発明を適用することができる。また上記の実施形態において、ＳＯＩ基板を凝集温度以上で熱処理したとき、熱処理の際または熱処理の後に他の異なるプロセスを行うように構成することもできる。また、ＳＯＩ層に限らず、薄いＳｉ層（シリコンからなる層、特に結晶性のもの）を最表面に形成した積層体にも本発明を適用可能である。
【００４１】
水素化物ガスには、Ｓｉの水素化物ガス、Ｇｅの水素化物ガス、あるいはＳｉと塩素原子等のハロゲン原子を含むガス等が適宜に用いられる。
【００４２】
なお、ＳＯＩ基板のＳｉ層の凝集を抑制するため、塩素等のハロゲン原子を含むガスのみを用いることも可能である。
【００４３】
以上の実施形態で説明された構成、形状、大きさおよび配置関係については本発明が理解・実施できる程度に概略的に示したものにすぎず、さらに数値および各構成の組成（材質）については例示にすぎない。従って本発明は、説明された実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に示される技術的思想の範囲を逸脱しない限り様々な形態に変更することができる。
なお、上記のようにして加熱昇温したＳＯＩ基板に、例えば、ｐ型又はｎ型Ｓｉ層をエピタキシャル成長させることで、半導体装置であるＦＥＴを形成することができる。ＦＥＴの形成方法は、公知の方法を用いることができ、例えば、Ｓｉ層にイオン注入法や熱拡散法により不純物を選択的にドープしてウェル領域を形成し、Ｓｉ層上にゲート絶縁膜を形成し、この上にゲート電極を形成する。また、ＳＯＩ基板の作製も、公知の方法を用いることができ、ＳＩＭＯＸ（Ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ  ｂｙ  ＩＭｐｌａｎｔａｔｉｏｎ  ｏｆ  ＯＸｙｇｅｎ）式や、張り合わせ方式により形成することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本発明は、ＳＯＩ基板の最表面の露出したＳｉ層に対して加熱昇温するとき当該Ｓｉ層の凝集を抑制するのに利用される。
【図１】
2009011303.tif 000003
【図２】
2009011303.tif 000004
【図３】
2009011303.tif 000005
【図４】
2009011303.tif 000006
【図５】
2009011303.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成21年5月13日(2009.5.13)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（削除）
【請求項２】
（削除）
【請求項３】
（削除）
【請求項４】
（削除）
【請求項５】
（削除）
【請求項６】
（削除）
【請求項７】
Ｓｉ基板上に絶縁層とＳｉ層が順次積層されてなるＳＯＩ基板の該Ｓｉ層上に半導体層をエピタキシャル成長させる半導体装置の製造方法であって、
前記ＳＯＩ基板をエピタキシャル成長温度まで加熱昇温する昇温工程と、
昇温された前記Ｓｉ層上に半導体層をエピタキシャル成長させる工程と、
を含み、
前記昇温工程は、前記エピタキシャル成長の前に、水素化物ガス、及び、ハロゲン原子を含むガスを供給する工程を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項８】
前記半導体層は、Ｓｉ層、またはＳｉと他のＩＶ族元素とから成る化合物半導体層であることを特徴とする請求項７記載の半導体装置の製造方法。
【請求項９】
単結晶Ｓｉ層上に、所定の堆積温度で成膜材料ガスから成膜材料を堆積させて成膜を形成する方法において、
成膜室内に、前記所定の堆積温度より低い第１の温度に維持された単結晶Ｓｉ層を有する基板を準備し、
前記第１の温度から前記所定の堆積温度へと該基板上の単結晶Ｓｉ層を昇温させる際に、該所定の堆積温度に至る前において該成膜材料ガスとハロゲンガスとを、前記成膜の形成の前に該成膜室に導入し、
該単結晶Ｓｉ層が該所定の堆積温度に至った以後は、該成膜室内における該ハロゲン原子ガスの該成膜材料ガスに対する含有比率を該所定の堆積温度に至る前の含有比率より低減又はゼロにさせて、該所定の堆積温度で該単結晶Ｓｉ層上に成膜材料ガスの成膜材料を堆積させている方法。
【請求項１０】
該単結晶Ｓｉ層はその厚さが約１０ｎｍ以下である請求項９記載の方法。
【請求項１１】
該第１の温度は４００℃より低い請求項９に記載の方法。
【請求項１２】
該成膜材料ガスは、該所定の堆積温度以下で分解するものである請求項９に記載の方法。
【請求項１３】
該成膜材料ガスはＳｉ又はＧｅの水素化物である請求項９に記載の方法。
【請求項１４】
該成膜はエピタキシャル層である請求項９に記載の方法。
【請求項１５】
該ハロゲン原子ガスは塩素ガス又は塩素を含むガスである請求項９に記載の方法。
【請求項１６】
該基板はＳＯＩ基板である請求項９に記載の方法。
【請求項１７】
真空排気可能な真空容器と、
水素化物ガス及びハロゲン原子を含むガス夫々供給可能なガス導入手段と、
基板を所望の温度に加熱可能な加熱装置と、
前記ガス導入手段及び加熱装置を制御し、表面にＳｉ層を有する積層体の、該Ｓｉ層をエピタキシャル成長温度まで加熱昇温するための加熱昇温過程であって、エピタキシャル成長の前に行われる加熱昇温過程で、前記ガス導入手段により、水素化物ガス及びハロゲン原子を含むガスを供給するコントローラと、
を有することを特徴とする真空処理装置。
【請求項１８】
前記コントローラは、Ｓｉの堆積温度以上ではハロゲン原子を含むガスの供給を停止して、半導体層をエピタキシャル成長させることを特徴とする請求項１７に記載の真空処理装置。
【請求項１９】
前記コントローラは、前記堆積温度以下で、前記Ｓｉ層の堆積とＳｉ層のエッチングが均衡するように、前記水素化物ガス及びハロゲン原子を含むガスの導入量を調整することを特徴とする請求項１８に記載の真空処理装置。
【手続補正書】
【提出日】平成21年11月24日(2009.11.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｓｉ基板上に絶縁層とＳｉ層が順次積層されてなるＳＯＩ基板の該Ｓｉ層上に半導体層をエピタキシャル成長させる半導体装置の製造方法であって、
前記ＳＯＩ基板をエピタキシャル成長温度まで加熱昇温する昇温工程と、
昇温された前記Ｓｉ層上に半導体層をエピタキシャル成長させる工程と、
を含み、
前記昇温工程は、前記エピタキシャル成長の前に、水素化物ガス、及び、ハロゲン原子を含むガスを供給する工程を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記半導体層は、Ｓｉ層、またはＳｉと他のIV族元素とから成る化合物半導体層であることを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】
単結晶Ｓｉ層上に、所定の堆積温度で成膜材料ガスから成膜材料を堆積させて成膜を形成する方法において、
成膜室内に、前記所定の堆積温度より低い第１の温度に維持された単結晶Ｓｉ層を有する基板を準備し、
前記第１の温度から前記所定の堆積温度へと該基板上の単結晶Ｓｉ層を昇温させる際に、該所定の堆積温度に至る前において該成膜材料ガスとハロゲンガスとを、前記成膜の形成の前に該成膜室に導入し、
該単結晶Ｓｉ層が該所定の堆積温度に至った以後は、該成膜室内における該ハロゲン原子ガスの該成膜材料ガスに対する含有比率を該所定の堆積温度に至る前の含有比率より低減又はゼロにさせて、該所定の堆積温度で該単結晶Ｓｉ層上に成膜材料ガスの成膜材料を堆積させている方法。
【請求項４】
該単結晶Ｓｉ層はその厚さが約１０ｎｍ以下である請求項３記載の方法。
【請求項５】
該第１の温度は４００℃より低い請求項３に記載の方法。
【請求項６】
該成膜材料ガスは、該所定の堆積温度以下で分解するものである請求項３に記載の方法。
【請求項７】
該成膜材料ガスはＳｉ又はＧｅの水素化物である請求項３に記載の方法。
【請求項８】
該成膜はエピタキシャル層である請求項３に記載の方法。
【請求項９】
該ハロゲン原子ガスは塩素ガス又は塩素を含むガスである請求項３に記載の方法。
【請求項１０】
該基板はＳＯＩ基板である請求項３に記載の方法。
【手続補正書】
【提出日】平成22年2月4日(2010.2.4)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｓｉ基板上に絶縁層とＳｉ層が順次積層されてなるＳＯＩ基板の該Ｓｉ層上に半導体層をエピタキシャル成長させる半導体装置の製造方法であって、
前記ＳＯＩ基板を前記Ｓｉ層の凝集温度以上のエピタキシャル成長温度まで加熱昇温する昇温工程と、
昇温された前記Ｓｉ層上に半導体層をエピタキシャル成長させる工程と、
を含み、
前記昇温工程は、前記エピタキシャル成長の前に、Ｓｉ又はＧｅの水素化物ガス、及び、ハロゲン原子を含むガスを供給する工程を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記半導体層は、Ｓｉ層、またはＳｉと他のIV族元素とから成る化合物半導体層であることを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】
単結晶Ｓｉ層上に、該単結晶Ｓｉ層の凝集温度以上の所定の堆積温度で成膜材料ガスから成膜材料を堆積させて成膜を形成する方法において、
成膜室内に、前記所定の堆積温度より低い第１の温度に維持された単結晶Ｓｉ層を有する基板を準備し、
前記第１の温度から前記所定の堆積温度へと該基板上の単結晶Ｓｉ層を昇温させる際に、該所定の堆積温度に至る前において該成膜材料ガスとしてのＳｉ又はＧｅの水素化物ガスとハロゲンガスとを、前記成膜の形成の前に該成膜室に導入し、
該単結晶Ｓｉ層が該所定の堆積温度に至った以後は、該成膜室内における該ハロゲン原子ガスの該成膜材料ガスに対する含有比率を該所定の堆積温度に至る前の含有比率より低減又はゼロにさせて、該所定の堆積温度で該単結晶Ｓｉ層上に成膜材料ガスの成膜材料を堆積させている方法。
【請求項４】
該単結晶Ｓｉ層はその厚さが約１０ｎｍ以下である請求項３記載の方法。
【請求項５】
該第１の温度は４００℃より低い請求項３に記載の方法。
【請求項６】
該成膜材料ガスは、該所定の堆積温度以下で分解するものである請求項３に記載の方法。
【請求項７】
該成膜はエピタキシャル層である請求項３に記載の方法。
【請求項８】
該ハロゲン原子ガスは塩素ガス又は塩素を含むガスである請求項３に記載の方法。
【請求項９】
該基板はＳＯＩ基板である請求項３に記載の方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
本発明に従う半導体装置の製造方法は、Ｓｉ基板上に絶縁層とＳｉ層が順次積層されてなるＳＯＩ基板の該Ｓｉ層上に半導体層をエピタキシャル成長させる半導体装置の製造方法であって、前記ＳＯＩ基板を前記Ｓｉ層の凝集温度以上のエピタキシャル成長温度まで加熱昇温する昇温工程と、昇温された前記Ｓｉ層上に半導体層をエピタキシャル成長させる工程と、を含み、前記昇温工程は、前記エピタキシャル成長の前に、Ｓｉ又はＧｅの水素化物ガス、及び、ハロゲン原子を含むガスを供給する工程を含むことを特徴とする。
また、本発明に従う成膜形成方法は、単結晶Ｓｉ層上に、該単結晶Ｓｉ層の凝集温度以上の所定の堆積温度で成膜材料ガスから成膜材料を堆積させて成膜を形成する方法であって、
成膜室内に、所定の堆積温度より低い第１の温度に維持された単結晶Ｓｉ層を有する基板を準備し、
該第１の温度から該所定の堆積温度へと該基板上の単結晶Ｓｉ層を昇温させる際に、所定の堆積温度に至る前において該成膜材料ガスとしてのＳｉ又はＧｅの水素化物ガスとハロゲンガスとを、成膜の形成の前に該成膜室に導入し、
単結晶Ｓｉ層が所定の堆積温度に至った以後は、成膜室内におけるハロゲン原子ガスの成膜材料ガスに対する含有比率を所定の堆積温度に至る前の含有比率より低減又はゼロにさせて、所定の堆積温度で該単結晶Ｓｉ層上に成膜材料ガスの成膜材料を堆積させている。
【国際調査報告】
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