(57)【要約】【課題】Ｂ濃度が均一なＢがドーピングされたＳｉエピタキシャル成長膜、ＢがドーピングされたＳｉＧｅエピタキシャル成長膜、ＢとＣがドーピングされたＳｉＧｅエピタキシャル成長膜を形成する。【解決手段】標準ボート５に複数枚のＳｉウェハ８を積層して収納し、Ｓｉウェハ８を収納した標準ボート５を縦型減圧ＣＶＤ装置の反応炉内に挿入し、成膜ガスであるＳｉＨ４、ＧｅＨ４、ドーピングガスであるＢＣｌ３、ＣＨ３ＳｉＨ３キャリアガスであるＨ２をガス導入口２から導入し、成膜圧力を０．１〜１００Ｐａとし、成膜温度を４００〜７００℃として、Ｓｉウェハ８にＢとＣがドーピングされたＳｉＧｅエピタキシャル成長膜を形成する。【選択図】　　　　図１
2004146678.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
反応管内に基板を収納し、前記反応管内に反応性ガスとして成膜ガスであるＳｉＨ４およびＧｅＨ４ならびにドーピングガスであるＢＣｌ３およびＣＨ３ＳｉＨ３等のＣ含有ガスを供給し、前記基板にＢとＣがドープされたＳｉＧｅエピタキシャル成長膜を形成する半導体デバイスの製造方法。
【請求項２】
一端に開口部を有する反応管内に複数枚の基板を積層して収納し、上記反応管の他端部から反応性ガスとして成膜ガスであるＳｉＨ４およびＧｅＨ４ならびにドーピングガスであるＢＣｌ３およびＣＨ３ＳｉＨ３等のＣ含有ガスを供給し、上記反応管の一端側から排気して上記基板にＢとＣがドープされたＳｉＧｅエピタキシャル成長膜を形成するホットウォール式の半導体製造装置における半導体デバイスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は縦型減圧ＣＶＤ装置、横型減圧ＣＶＤ装置等によりＳｉウェハ等の基板にＢ（ホウ素）がドープされたＳｉエピタキシャル成長膜またはＢがドープされたＳｉＧｅエピタキシャル成長膜またはＢとＣがドープされたＳｉＧｅエピタキシャル成長膜を形成する半導体デバイスの製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１はＳｉウェハにＢがドープされたＳｉエピタキシャル成長膜またはＢがドープされたＳｉＧｅエピタキシャル成長膜を形成する半導体デバイスの製造方法を実施するための縦型減圧ＣＶＤ装置の反応炉を示す概略断面図、図２は図１に示した反応炉に挿入されたボートの一部を示す図で、図２（ａ）は平断面図、図２（Ｂ）は正断面図である。図に示すように、基部１にガス導入口２が設けられ、基部１にアウタチューブ３（反応管）が取り付けられ、基部１にインナチューブ４が取り付けられ、インナチューブ４はアウタチューブ３の内側に位置している。また、基部１に排気口７が設けられ、排気口７はアウタチューブ３とインナチューブ４との間の空間と連通している。また、インナチューブ４内に標準ボート５が挿入され、標準ボート５のボート柱６の挿入溝にＳｉウェハ８が保持されて、標準ボート５に複数枚のＳｉウェハ８が積層されて収納されている。
【０００３】
また、ＢがドープされたＳｉエピタキシャル成長膜を成膜する場合は成膜ガスであるＳｉＨ４とドーピングガスであるＢ２Ｈ６を、またはＢがドープされたＳｉＧｅエピタキシャル成長膜を成膜する場合は成膜ガスであるＳｉＨ４およびＧｅＨ４とドーピングガスであるＢ２Ｈ６を、ガス導入口２から導入している。
【０００４】
しかし、Ｂ２Ｈ６は気相反応が著しいから、Ｂ２Ｈ６はＳｉウェハ８以外の場所でも反応し、またＢはＳｉエピタキシャル成長膜、ＳｉＧｅエピタキシャル成長膜中に取り込まれやすいので、Ｂ２Ｈ６の消費速度が大きいため、ガス流れ方向に対して下流に設置したＳｉウェハ８ほどＢ濃度が低くなり、Ｓｉウェハ８間のＳｉエピタキシャル成長膜、ＳｉＧｅエピタキシャル成長膜のＢ濃度の均一性が良好ではない。このため、反応炉内にガス補充ノズル（図示せず）を多数設置し、ガス補充ノズルによりＢ２Ｈ６を継ぎ足すことが考えられる。
【０００５】
また、標準ボート５に収納されたＳｉウェハ８間の間隔が小さいときには、Ｂ２Ｈ６がＳｉウェハ８の中央部に十分行き渡らず、Ｓｉウェハ８上のＢがドープされたＳｉエピタキシャル成長膜またはＢがドープされたＳｉＧｅエピタキシャル成長膜の外周部のＢ濃度は濃いが、ＢがドープされたＳｉエピタキシャル成長膜またはＢがドープされたＳｉＧｅエピタキシャル成長膜の中心部に向かうほどＢ濃度が低くなり、Ｓｉウェハ８上のＢがドープされたＳｉエピタキシャル成長膜、ＢがドープされたＳｉＧｅエピタキシャル成長膜のＢ濃度の面内均一性が良好ではない。
【０００６】
ここで、標準ボート５に直径２００ｍｍのＳｉウェハ８を間隔５ｍｍで積層して収納し、ドーピングガスとしてＢ２Ｈ６を供給してＳｉウェハ８上にＢをドーピングしたＳｉＧｅエピタキシャル成長膜を形成した場合の図３に示す各位置Ａ〜ＩのＳｉＧｅエピタキシャル成長膜のシート抵抗はそれぞれ１４９８Ω／□、２６４０Ω／□、２８００Ω／□、２５１０Ω／□、１４６３Ω／□、１６３３Ω／□、２６００Ω／□、２６５０Ω／□、２０７０Ω／□であり、ＢがドープされたＳｉＧｅエピタキシャル成長膜のシート抵抗の面内均一性は±３０．３％であった。このことから、ＳｉＧｅエピタキシャル成長膜にＢをドーピングしたときには、Ｂ濃度が低いほどシート抵抗は高くなるが、Ｓｉウェハ８の中心に向かうほどシート抵抗が高くなっており、ＳｉＧｅエピタキシャル成長膜のＢ濃度の面内均一性が悪いことがわかる。なお、ここで□はｃｍ２を示しており、以下も同意味で使用する。
【０００７】
そこで、標準ボート５に収納されたＳｉウェハ８間の間隔を大きくすることが考えられる。そして、標準ボート５に直径２００ｍｍのＳｉウェハ８を間隔１０．５ｍｍで積層して収納し、ドーピングガスとしてＢ２Ｈ６を供給してＳｉウェハ８上にＢをドーピングしたＳｉＧｅエピタキシャル成長膜を形成した場合の図３に示す各位置Ａ〜ＩのＳｉＧｅエピタキシャル成長膜のシート抵抗はそれぞれ９３２Ω／□、１２９９Ω／□、１３４８Ω／□、１２７２Ω／□、８７９Ω／□、９８５Ω／□、１２９５Ω／□、１３２４Ω／□、１１７６Ω／□であり、ＢがドープされたＳｉＧｅエピタキシャル成長膜のシート抵抗の面内均一性は±２０．１％であった。このように、標準ボート５に収納されたＳｉウェハ８間の間隔を大きくしたときには、ＳｉＧｅエピタキシャル成長膜のシート抵抗の面内均一性が向上しており、ＳｉＧｅエピタキシャル成長膜のＢ濃度の面内均一性が向上していることがわかる。
【０００８】
また、ボート柱６でもＢ２Ｈ６が消費されるから、Ｓｉウェハ８のボート柱６付近のＳｉエピタキシャル成長膜、ＳｉＧｅエピタキシャル成長膜のＢ濃度が低くなり、ＢがドープされたＳｉエピタキシャル成長膜、ＢがドープされたＳｉＧｅエピタキシャル成長膜のＢ濃度の面内均一性が良好ではない。このため、リングを有するリングボートが用いられることがある。
【０００９】
図４はリングボートの一部を示す図で、図４（ａ）は平断面図、図４（ａ）は正断面図である。図に示すように、ボート柱１１にリング１２が取り付けられ、リング１２にピン１３が取り付けられ、ピン１３にＳｉウェハ８が保持されている。
【００１０】
この場合には、ボート柱１１とＳｉウェハ８の周辺部との距離が大きくなるから、Ｓｉウェハ８に形成したＢがドープされたＳｉエピタキシャル成長膜、ＢがドープされたＳｉＧｅエピタキシャル成長膜のＢ濃度の面内均一性へのボート柱１１の影響を低減することができる。ここで、図４に示したリングボートに直径２００ｍｍのＳｉウェハ８を間隔１１．５ｍｍで積層して収納し、ドーピングガスとしてＢ２Ｈ６を供給してＳｉウェハ８上にＢをドーピングしたＳｉＧｅエピタキシャル成長膜を形成した場合の図３に示す各位置Ａ〜ＩのＳｉＧｅエピタキシャル成長膜のシート抵抗はそれぞれ２６６Ω／□、２７８Ω／□、２８７Ω／□、２６２Ω／□、２３６Ω／□、２５１Ω／□、２６６Ω／□、２８６Ω／□、３０８Ω／□であり、ＢがドープされたＳｉＧｅエピタキシャル成長膜のシート抵抗の面内均一性は±９．４％であった。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、反応炉内にガス補充ノズルを多数設置したときには、ガス補充ノズルの本数が多いほど縦型減圧ＣＶＤ装置の価格が高価となる。
【００１２】
また、標準ボート５に収納されたＳｉウェハ８間の間隔を大きくしたときには、一度に成膜することができるＳｉウェハ８の枚数が少なくなる。たとえば、標準ボート５に収納されたＳｉウェハ８間の間隔を倍にしたときには、一度に成膜することができるＳｉウェハ８の枚数は半分になる。
【００１３】
また、図４に示したリングボートを使用したときには、リングボートの価格は標準ボートの価格と比較して大幅に高価であり、またリングボートの反応面積は標準ボートの反応面積と比較して大きいから、Ｂ２Ｈ６の消費速度が大きくなり、ガス流れ方向に対して下流に設置されたＳｉウェハ８に形成したＢがドープされたＳｉエピタキシャル成長膜またはＢがドープされたＳｉＧｅエピタキシャル成長膜、ＢとＣがドープされたＳｉＧｅエピタキシャル成長膜ほどＢ濃度が低くなる。このため、反応炉内にガス補充ノズルを多数設置しなければならない。
【００１４】
本発明は上述の課題を解決するためになされたもので、装置構成を複雑にすることなく、Ｂ濃度が均一なＢがドープされたＳｉエピタキシャル成長膜もしくはＳｉＧｅエピタキシャル成長膜を形成することができる半導体デバイスの製造方法を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するため、本発明においては、反応管内に基板を収納し、前記反応管内に反応性ガスとして成膜ガスであるＳｉＨ４およびＧｅＨ４ならびにドーピングガスであるＢＣｌ３およびＣＨ３ＳｉＨ３等のＣ含有ガスを供給し、前記基板にＢとＣがドープされたＳｉＧｅエピタキシャル成長膜を形成する。
【００１６】
一端に開口部を有する反応管内に複数枚の基板を積層して収納し、上記反応管の他端部から反応性ガスとして成膜ガスであるＳｉＨ４およびＧｅＨ４ならびにドーピングガスであるＢＣｌ３およびＣＨ３ＳｉＨ３等のＣ含有ガスを供給し、上記反応管の一端側から排気して上記基板にＢとＣがドープされたＳｉＧｅエピタキシャル成長膜をホットウォール式の半導体製造装置における半導体デバイスの製造方法を用いて形成する。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明の第１の実施形態として、半導体デバイスの製造方法を図１に示した反応炉を有するホットウオール式の縦型減圧ＣＶＤ装置を例に説明する。まず、図２に示した標準ボート５に複数枚のＳｉウェハ８を積層して収納し、Ｓｉウェハ８を収納した標準ボート５を図１に示した縦型減圧ＣＶＤ装置の反応炉内に挿入する。つぎに、成膜ガスであるＳｉＨ４、ドーピングガスであるＢＣｌ３、キャリアガスであるＨ２をガス導入口２から反応管内に導入し、排気口７から排気する。この場合、たとえば成膜ガスとしてＳｉＨ４、ドーピングガスＢＣｌ３、キャリアガスＨ２を流し、成膜圧力を０．１〜１００Ｐａ、望ましくは０．１〜３０Ｐａ、さらに望ましくは０．１〜２０Ｐａとし、成膜温度を４００〜７００℃、望ましくは５００〜６５０℃とする。すると、Ｓｉウェハ８にＢがドーピングされたＳｉエピタキシャル成長膜が形成される。
【００１８】
また、図２に示した標準ボート５に複数枚のＳｉウェハ８を積層して収納し、Ｓｉウェハ８を収納した標準ボート５を図１に示した縦型減圧ＣＶＤ装置の反応炉内に挿入する。つぎに、成膜ガスであるＳｉＨ４およびＧｅＨ４、ドーピングガスであるＢＣｌ３、キャリアガスであるＨ２をガス導入口２から反応管内に導入し、排気口７から排気する。この場合、たとえば成膜ガスとしてＳｉＨ４、ＧｅＨ４、ドーピングガスＢＣｌ３、キャリアガスＨ２を流し、成膜圧力を０．１〜１００Ｐａ、望ましくは０．１〜５０Ｐａ、さらに望ましくは０．１〜３０Ｐａとし、成膜温度を４００〜７００℃、望ましくは４５０〜６００℃とする。すると、Ｓｉウェハ８にＢがドーピングされたＳｉＧｅエピタキシャル成長膜が形成される。
【００１９】
また、図２に示した標準ボート５に複数枚のＳｉウェハ８を積層して収納し、Ｓｉウェハ８を収納した標準ボート５を図１に示した縦型減圧ＣＶＤ装置の反応炉内に挿入する。つぎに、成膜ガスであるＳｉＨ４およびＧｅＨ４、ドーピングガスであるＢＣｌ３およびＣＨ３ＳｉＨ３、キャリアガスであるＨ２をガス導入口２から反応管内に導入し、排気口７から排気する。この場合、たとえば成膜ガスとしてＳｉＨ４、ＧｅＨ４、ドーピングガスＢＣｌ３、ＣＨ３ＳｉＨ３、キャリアガスＨ２を流し、成膜圧力を０．１〜１００Ｐａ、望ましくは０．１〜５０Ｐａ、さらに望ましくは０．１〜３０Ｐａとし、成膜温度を４００〜７００℃、望ましくは４５０〜６００℃とし、例えば、ＳｉＨ４の分圧１〜１０Ｐａとし、ＧｅＨ４の分圧０〜６Ｐａとし、ＣＨ３ＳｉＨ３の分圧を０〜０．５Ｐａとし、ＢＣｌ３の分圧を０〜０．１Ｐａとする。すると、Ｓｉウェハ８に、Ｇｅ＝０〜８０％、Ｃ＝０〜２％、Ｂ＝０〜５×１０２１ａｔｏｍｓ／ｃｍ３の構成比でＢとＣがドーピングされたＳｉＧｅエピタキシャル成長膜が形成される。
【００２０】
このように、反応管内にＳｉウェハ（基板）８を収納し、反応管内に反応性ガスを供給し、Ｓｉウェハ８に膜を形成する半導体デバイスの製造方法において、反応性ガスとして成膜ガスであるＳｉＨ４およびドーピングガスであるＢＣｌ３を供給するか、または反応性ガスとして成膜ガスであるＳｉＨ４およびＧｅＨ４ならびにドーピングガスであるＢＣｌ３を供給するか、または反応性ガスとして成膜ガスであるＳｉＨ４およびＧｅＨ４ならびにドーピングガスであるＢＣｌ３およびＣＨ３ＳｉＨ３、ＳｉＣＨ４、ＣＨ４等のＣ含有ガスを供給し、ＢがドーピングされたＳｉエピタキシャル成長膜またはＢがドーピングされたＳｉＧｅエピタキシャル成長膜またはＢとＣがドーピングされたＳｉＧｅエピタキシャル成長膜を形成する。
【００２１】
このような半導体デバイスの製造方法においては、ドーピングガスとしてＢＣｌ３を供給しており、ＢＣｌ３はＢ２Ｈ６と比較して反応性が低く、またＢはＳｉエピタキシャル成長膜、ＳｉＧｅエピタキシャル成長膜の成膜速度にほぼ比例した速度でＳｉエピタキシャル成長膜、ＳｉＧｅエピタキシャル成長膜中に取り込まれるが、成膜圧力が０．１〜１００Ｐａと低く、かつ成膜温度が４００〜７００℃と低いから、Ｓｉエピタキシャル成長膜、ＳｉＧｅエピタキシャル成長膜の成膜速度が小さいので、ＢがＳｉエピタキシャル成長膜、ＳｉＧｅエピタキシャル成長膜中に取り込まれる速度が小さい。このため、ＢＣｌ３の消費速度が小さく、ドーピングガスを継ぎ足すための補充ノズルの本数を少なくすることができるから、縦型減圧ＣＶＤ装置の価格が高価となることがない。また、標準ボート５に収納されたＳｉウェハ８間の間隔を小さくしたとしても、Ｓｉウェハ８上に形成したＢがドーピングされたＳｉエピタキシャル成長膜またはＢがドーピングされたＳｉＧｅエピタキシャル成長膜またはＢとＣがドーピングされたＳｉＧｅエピタキシャル成長膜のＢ濃度の面内均一性が良好となるから、標準ボート５に収納されたＳｉウェハ８間の間隔を小さくすることができるので、一度に成膜することができるＳｉウェハ８の枚数を多くすることができる。また、図４に示したリングボートを使用する必要がなく、図２に示すような標準ボード５を使用することができるから、ボートの価格が高くなることがなく、また反応面積が増加することがないので、ＢＣｌ３の消費速度が小さく、ガス流れ方向に対して下流に設置されたＳｉウェハ８ほどＢ濃度が低くなることがなく、Ｓｉウェハ８間のＢがドーピングされたＳｉエピタキシャル成長膜、ＢがドーピングされたＳｉＧｅエピタキシャル成長膜、ＢとＣがドーピングされたＳｉＧｅエピタキシャル成長膜のＢ濃度の均一性が良好である。このため、反応炉内にガス補充ノズルを多数設置する必要がない。
【００２２】
ここで、図２に示した標準ボート５に直径２００ｍｍの５０枚のＳｉウェハ８を間隔５ｍｍで積層して収納し、成膜温度を５００℃とし、成膜圧力を３０Ｐａとし、ドーピングガスとしてＢＣｌ３を供給し、成膜ガスＳｉＨ４、ＧｅＨ４、ドーピングガスＢＣｌ３、キャリアガスＨ２の分圧をそれぞれ６．０Ｐａ、０．３Ｐａ、２．４×１０−３Ｐａ、２３．７Ｐａにして、Ｓｉウェハ８上にＢをドーピングしたＳｉＧｅエピタキシャル成長膜を形成した場合の図３に示す各位置Ａ〜ＩのＳｉＧｅエピタキシャル成長膜のシート抵抗はそれぞれ４３．４Ω／□、４４．８Ω／□、４８．６Ω／□、４４．３Ω／□、４３．３Ω／□、４３．２Ω／□、４４．０Ω／□、４４．４Ω／□、４３．５Ω／□であり、ＢがドーピングされたＳｉＧｅエピタキシャル成長膜のシート抵抗の面内均一性は±６．１％であった。
【００２３】
また、図２に示した標準ボート５に直径２００ｍｍの５０枚のＳｉウェハ８を間隔１０．５ｍｍで積層して収納し、成膜温度を５００℃とし、成膜圧力を３０Ｐａとし、ドーピングガスとしてＢＣｌ３を供給し、成膜ガスＳｉＨ４、ＧｅＨ４、ドーピングガスＢＣｌ３、キャリアガスＨ２の分圧をそれぞれ６．０Ｐａ、０．３Ｐａ、２．４×１０−３Ｐａ、２３．７Ｐａにして、Ｓｉウェハ８上にＢをドーピングしたＳｉＧｅエピタキシャル成長膜を形成した場合の図３に示す各位置Ａ〜ＩのＳｉＧｅエピタキシャル成長膜のシート抵抗はそれぞれ４４．３Ω／□、４４．０Ω／□、４３．５Ω／□、４３．４Ω／□、４４．０Ω／□、４５．８Ω／□、４３．９Ω／□、４３．８Ω／□、４４．８Ω／□であり、ＢがドーピングされたＳｉＧｅエピタキシャル成長膜のシート抵抗の面内均一性は±２．７％であった。
【００２４】
図５は本発明の第２の実施形態としての半導体デバイスの製造方法を実施するためのホットウォール式の縦型半導体製造装置の一部を示す概略断面図である。図に示すように、基部２１にシールキャップ３２、ボート回転機構３３が設けられ、基部２１のシールキャップ３２部等に真空シールのためのＯリング３４が設けられ、基部２１に下端開口部を有する反応管２３が取り付けられ、基部２１にガス導入管２２が設けられ、ガス導入管２２の反応管２３内の端部は反応管２３の上部に位置している。また、基部２１に排気管２７が設けられ、排気管２７にはメカニカルブースタポンプ２９、ドライポンプ３０が接続されている。そして、メカニカルブースタポンプ２９はシリンダとロータとの間の空間が時間とともに変化することを利用して、上記空間の気体を排気する構造の機械的ポンプであり、またドライポンプ３０は油を用いない機械的ポンプであって、まずドライポンプ３０を作動させて反応管２３内の圧力をメカニカルブースタポンプ２９の動作圧力範囲に排気したのちに、メカニカルブースタポンプ２９を作動させることにより、反応管２３内の圧力を０．１〜１００Ｐａにすることができる。また、反応管２３内に標準ボート２５が挿入され、標準ボート２５にＳｉウェハ（基板）２８が保持されて、標準ボート２５に複数枚のＳｉウェハ２８が反応管２３の長手方向に積層されて収納されている。
【００２５】
つぎに、本発明の第２の実施例としての半導体デバイスの製造方法すなわち図５に示したホットウォール式の縦型半導体製造装置を使用した本発明に係る半導体デバイスの製造方法を説明する。まず、標準ボート２５に複数枚のＳｉウェハ２８を反応管２３の長手方向に積層して収納し、Ｓｉウェハ２８を収納した標準ボート５を図５に示したホットウォール式の縦型半導体製造装置の反応管２３内に挿入する。つぎに、成膜ガスであるＳｉＨ４、ドーピングガスであるＢＣｌ３、キャリアガスであるＨ２をガス導入管２２から導入することにより、反応管２３の上端部から反応性ガスおよびキャリアガスを供給し、反応管２３の下端側から排気する。この場合、たとえば成膜ガスＳｉＨ４、ドーピングガスＢＣｌ３、キャリアガスＨ２を流し、成膜圧力を０．１〜１００Ｐａ、望ましくは０．１〜３０Ｐａ、さらに望ましくは０．１〜２０Ｐａとし、成膜温度を４００〜７００℃、望ましくは５００〜６５０℃とする。すると、Ｓｉウェハ２８にＢがドーピングされたＳｉエピタキシャル成長膜が形成される。
【００２６】
また、標準ボート２５に複数枚のＳｉウェハ２８を反応管２３の長手方向に積層して収納し、Ｓｉウェハ２８を収納した標準ボート２５を図５に示したホットウォール式の縦型半導体製造装置の反応管２３内に挿入する。つぎに、成膜ガスであるＳｉＨ４およびＧｅＨ４、ドーピングガスであるＢＣｌ３、キャリアガスであるＨ２をガス導入管２２で導入することにより、反応管２３の上端部から反応性ガスおよびキャリアガスを供給し、反応管２３の下端側から排気する。この場合、たとえば成膜ガスＳｉＨ４、ＧｅＨ４、ドーピングガスＢＣｌ３、キャリアガスＨ２を流し、成膜圧力を０．１〜１００Ｐａ、望ましくは０．１〜５０Ｐａ、さらに望ましくは０．１〜３０Ｐａとし、成膜温度を４００〜７００℃、望ましくは４５０〜６００℃とする。すると、Ｓｉウェハ２８にＢがドーピングされたＳｉＧｅエピタキシャル成長膜が形成される。
【００２７】
また、標準ボート２５に複数枚のＳｉウェハ２８を反応管２３の長手方向に積層して収納し、Ｓｉウェハ２８を収納した標準ボート２５を図５に示したホットウォール式の縦型半導体製造装置の反応管２３内に挿入する。つぎに、成膜ガスであるＳｉＨ４およびＧｅＨ４、ドーピングガスであるＢＣｌ３およびＣＨ３ＳｉＨ３、キャリアガスであるＨ２をガス導入管２２で導入することにより、反応管２３の上端部から反応性ガスおよびキャリアガスを供給し、反応管２３の下端側から排気する。この場合、たとえば成膜ガスＳｉＨ４、ＧｅＨ４、ドーピングガスＢＣｌ３、ＣＨ３ＳｉＨ３、キャリアガスＨ２を流し、成膜圧力を０．１〜１００Ｐａ、望ましくは０．１〜５０Ｐａ、さらに望ましくは０．１〜３０Ｐａとし、成膜温度を４００〜７００℃、望ましくは４５０〜６００℃とし、ＳｉＨ４の分圧１〜１０Ｐａとし、ＧｅＨ４の分圧０〜６Ｐａとし、ＣＨ３ＳｉＨ３の分圧を０〜０．５Ｐａとし、ＢＣｌ３の分圧を０〜０．１Ｐａとする。すると、Ｓｉウェハ８に、Ｇｅ＝０〜８０％、Ｃ＝０〜２％、Ｂ＝０〜５×１０２１ａｔｏｍｓ／ｃｍ３の構成比でＢとＣがドーピングされたＳｉＧｅエピタキシャル成長膜が形成される。
【００２８】
このように、下端開口部を有する反応管２３内に複数枚のＳｉウェハ（基板）２８を反応管２３の長手方向に積層して収納し、反応管２３の上端部から反応性ガスを供給し、反応管２３の下端側から排気してＳｉウェハ２８に膜を形成するホットウォール式の縦型半導体製造装置における半導体デバイスの製造方法において、反応性ガスとして成膜ガスであるＳｉＨ４およびドーピングガスであるＢＣｌ３を供給するか、または反応性ガスとして成膜ガスであるＳｉＨ４およびＧｅＨ４ならびにドーピングガスであるＢＣｌ３を供給するか、または反応性ガスとして成膜ガスであるＳｉＨ４およびＧｅＨ４ならびにドーピングガスであるＢＣｌ３およびＣＨ３ＳｉＨ３、ＳｉＣＨ４、ＣＨ４等のＣ含有ガスを供給し、ＢがドーピングされたＳｉエピタキシャル成長膜またはＢがドーピングされたＳｉＧｅエピタキシャル成長膜またはＢとＣがドーピングされたＳｉＧｅエピタキシャル成長膜を形成する。
【００２９】
また、上述の面内均一性が向上したＳｉウエハ８の間隔にてＢとＣがドーピングされたＳｉＧｅエピタキシャル成長膜を、図５に示したホットウォール式の縦型半導体製造装置を使用して形成した場合、つまり、図２に示した標準ボート５に直径２００ｍｍの５０枚のＳｉウェハ８を間隔１０．５ｍｍで積層して収納し、成膜温度を５００℃とし、成膜圧力を３０Ｐａとし、成膜ガスＳｉＨ４、ＧｅＨ４、ドーピングガスＢＣｌ３、ＣＨ３ＳｉＨ３、キャリアガスＨ２の分圧をそれぞれ６．０Ｐａ、０．２Ｐａ、７．２×１０−４Ｐａ、１．０×１０−２Ｐａ、２３．８Ｐａにして、Ｓｉウェハ８上にＢとＣをドーピングしたＳｉＧｅＣエピタキシャル成長膜を形成した場合、図３に示す各位置Ａ〜ＩのＳｉＧｅエピタキシャル成長膜のシート抵抗はそれぞれ２７９．９Ω／□、２８６．３Ω／□、２９１．０Ω／□、２８２．６Ω／□、２６９．７Ω／□、２８１．１Ω／□、２８５．１Ω／□、２８５．７Ω／□、２８２．４Ω／□であり、ＢとＣがドーピングされたＳｉＧｅエピタキシャル成長膜のシート抵抗の面内均一性は±３．７７％であった。なお、上記の成膜結果得られたＢとＣがドーピングされたＳｉＧｅエピタキシャル成長膜の構成比は、直接測定したものではないが、シート抵抗などより逆算すると、Ｇｅ＝約１５％、Ｃ＝約０．２％、Ｂ＝約６×１０１９ａｔｏｍｓ／ｃｍ３であった。
【００３０】
また、Ｓｉウェハ８にＢとＣをドーピングしたＳｉＧｅエピタキシャル成長膜を形成する別の一例として、図５に示したホットウォール式の縦型半導体製造装置を使用して、図２に示した標準ボート５に直径２００ｍｍの５０枚のＳｉウェハ８を間隔１０ｍｍで積層して収納し、成膜圧力を約２６Ｐａ、ＳｉＨ４の分圧を５．２Ｐａ、ＧｅＨ４の分圧を０〜０．３６Ｐａ、ＢＣｌ３の分圧を０．２〜２．５×１０−４Ｐａ、ＣＨ３ＳｉＨ３の分圧を３．９×１０−３Ｐａ、成膜圧力を４７０〜５５０℃とすれば、Ｇｅ＝０〜３０％、Ｃ＝約０．１％、Ｂ＝１０１８〜１０２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ３の構成比でＢとＣがドープされたＳｉＧｅエピタキシャル成長膜が得られる。また特に、成膜圧力を約２６Ｐａ、ＳｉＨ４の分圧を５．２Ｐａ、ＧｅＨ４の分圧を０．３６Ｐａ、ＢＣｌ３の分圧を０．２２×１０−４Ｐａ、ＣＨ３ＳｉＨ３の分圧を３．９×１０−３Ｐａ、成膜温度を４７０℃とすれば、Ｇｅ＝２６．７％、Ｃ＝０．１％、Ｂ＝８×１０１９ａｔｏｍｓ／ｃｍ３の構成比のＢとＣがドープされたＳｉＧｅエピタキシャル成長膜が得られる。
【００３１】
このような半導体デバイスの製造方法においては、図１に示した反応炉を有する縦型減圧ＣＶＤ装置を使用した本発明に係る半導体デバイスの製造方法と同様な効果を奏する。また、反応管２３の上端部から反応性ガス、キャリアガスを供給し、反応管２３の上部は密閉されているため汚染源は存在しないから、反応性ガス、キャリアガスが汚染されずに高清浄なままでＳｉウェハ２８に到達する。しかも、反応管２３の下端側から排気するから、反応管２３の下方に位置するシールキャップ３２、ボート回転機構３３、Ｏリング３４等の汚染源はガスの流れに対して下流側となり、汚染源からの汚染物質による汚染領域３１は上流から流れてくるガスによって下流方向に押し出されるので、Ｓｉウェハ２８が存在する領域に汚染物質が持ちこまれることはなく、汚染物質は排気管２７から排気される。このため、Ｓｉウェハ２８上に、良質なＢがドーピングされたＳｉエピタキシャル成長膜またはＢがドーピングされたＳｉＧｅエピタキシャル成長膜またはＢとＣがドーピングされたＳｉＧｅエピタキシャル成長膜を形成することができる。
【００３２】
なお、上述実施の形態においては、縦型減圧ＣＶＤ装置によりＢがドーピングされたＳｉエピタキシャル成長膜またはＢがドーピングされたＳｉＧｅエピタキシャル成長膜またはＢとＣがドーピングされたＳｉＧｅエピタキシャル成長膜を形成する半導体デバイスの製造方法を説明したが、横型減圧ＣＶＤ装置等によりＢがドーピングされたＳｉエピタキシャル成長膜またはＢがドーピングされたＳｉＧｅエピタキシャル成長膜またはＢとＣがドーピングされたＳｉＧｅエピタキシャル成長膜を形成する場合にも本発明を適用することができる。また、上述の実施の形態においては、ＳｉＧｅエピタキシャル成長膜にＣをドーピングするためにＣＨ３ＳｉＨ３を用いた例を示したが、ＳｉＣＨ４、ＣＨ４等のＣ含有ガスを用いても、Ｂ濃度が均一なＳｉＧｅエピタキシャル成長膜が得られる。また、上述実施の形態においては、標準ボート５、２５を使用した場合について説明し、そのときのＢがドーピングされたＳｉＧｅエピタキシャル成長膜のシート抵抗を記載したが、リングボートを使用した場合にも本発明を適用することができる。上述実施の形態においては、Ｓｉウェハ８、２８にＢがドーピングされたＳｉエピタキシャル成長膜またはＢがドーピングされたＳｉＧｅエピタキシャル成長膜またはＢとＣがドーピングされたＳｉＧｅエピタキシャル成長膜を形成する半導体デバイスの製造方法について説明したが、他の基板にＢがドーピングされたＳｉエピタキシャル成長膜またはＢがドーピングされたＳｉＧｅエピタキシャル成長膜またはＢとＣがドーピングされたＳｉＧｅエピタキシャル成長膜を形成する場合にも本発明を適用することができる。
【００３３】
【発明の効果】
本発明に係る半導体デバイスの製造方法においては、ＢＣｌ３はＢ２Ｈ６と比較して反応性が低いから、Ｂ濃度が均一なＢがドーピングされたＳｉエピタキシャル成長膜またはＢがドーピングされたＳｉＧｅエピタキシャル成長膜またはＢとＣがドーピングされたＳｉＧｅエピタキシャル成長膜を形成することができる。
【００３４】
また、ホットウォール式の縦型半導体製造装置において、反応管の上端部から反応性ガスを供給し、反応管の下端側から排気して基板に膜を形成したときには、基板に良質なＢがドーピングされたＳｉエピタキシャル成長膜またはＢがドーピングされたＳｉＧｅエピタキシャル成長膜またはＢとＣがドーピングされたＳｉＧｅエピタキシャル成長膜を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る半導体デバイスの製造方法を実施するための縦型減圧ＣＶＤ装置の反応炉を示す概略断面図である。
【図２】図１に示した反応炉に挿入された標準ボートの一部を示す図である。
【図３】Ｓｉウェハ上のＢがドーピングされたＳｉＧｅエピタキシャル成長膜またはＢとＣがドーピングされたＳｉＧｅエピタキシャル成長膜のシート抵抗の測定位置を示す図である。
【図４】リングボートの一部を示す図である。
【図５】本発明に係る他の半導体デバイスの製造方法を実施するための縦型半導体製造装置の一部を示す概略断面図である。
【符号の説明】
１…基部
２…ガス導入口
３…アウタチューブ
４…インナチューブ
５…標準ボート
６…ボート柱
７…排気口
８…Ｓｉウェハ
２１…基部
２２…ガス導入管
２３…反応管
２５…標準ボート
２７…排気管
２８…Ｓｉウェハ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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