(57)【要約】【課題】  基板の表面にシリコンゲルマニウム膜を成膜する際に、その膜厚や膜中のゲルマニウム濃度について高い面間均一性が得られる成膜装置および成膜方法を提供すること。【解決手段】  縦型処理装置の処理容器内に互いに高さの異なる３本のインジェクタ５１〜５３を設けてモノシランガスとモノゲルマンガスとを予め混合して各インジェクタ５１〜５３から処理容器２内に供給する。また３本のインジェクタを用いる代わりにその長さ方向にガス供給孔が穿設された分散型インジェクタを処理容器内に設ける。【選択図】  図１
2005123532.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
多数枚の基板を反応管の長さ方向に並列に保持具に保持させて反応管内に搬入し、加熱手段により反応管内を加熱してシラン系のガスとモノゲルマンガスとを反応させ基板上にシリコンゲルマニウム膜を成膜する装置において、
各先端部が基板の配列方向に沿って間隔をおいて位置し、シラン系のガスとモノゲルマンガスとの混合ガスを処理領域に供給するための複数本のインジェクタを備えたことを特徴とする成膜装置。
【請求項２】
多数枚の基板を反応管の長さ方向に並列に保持具に保持させて反応管内に搬入し、加熱手段により反応管内を加熱してシラン系のガスとモノゲルマンガスとを反応させ基板上にシリコンゲルマニウム膜を成膜する装置において、
その長さ方向に沿って間隔をおいて複数のガス供給孔が穿設されると共に基板の配列方向に配置され、シラン系のガスとモノゲルマンガスとの混合ガスを処理領域に供給するためのインジェクタを備えたことを特徴とする成膜装置。
【請求項３】
シリコンゲルマニウム膜中に不純物元素をドーピングするためのドープ用ガスのインジェクタを更に備えたことを特徴とする請求項１または２記載の成膜装置。
【請求項４】
シラン系のガスとモノゲルマンガスとを反応管内で反応させ基板上にシリコンゲルマニウム膜を成膜する方法において、
多数枚の基板を反応管の長さ方向に並ぶように並列に保持具に保持させる工程と、
この保持具を反応管内に搬入する工程と、
シラン系のガスとモノゲルマンガスとを混合して混合ガスを得る工程と、
基板の配列方向に沿って間隔をおいて位置する複数のガス出口から前記混合ガスを処理領域に供給する工程と、を備えたことを特徴とする成膜方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
ＣＶＤ法により基板上にシリコンゲルマニウム膜を成膜する成膜装置及び成膜方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、トランジスタのゲート電極にはシリコンが使用されてきたが、ゲート絶縁膜の薄膜化に伴いゲート電極にバイアス電圧を印加した際のゲートの空乏化などがデバイスの特性を悪化させる要因の一つとなっていた。この問題を解決するためにシリコンに変えてドーパントの活性化率の高いシリコンゲルマニウムを適用することで上記問題点が改善されることが判明している。
【０００３】
このようなシリコンゲルマニウムを半導体ウエハ表面に成膜させる手法としては特許文献１の手法が知られている。この手法について図９（特許文献１の図１）を参照しながら、当該文献１で用いられている符号を使用して述べると、縦型熱処理装置のインナーチューブ２内のウエハボート３の側方には、長さが夫々異なるモノゲルマン（ＧｅＨ４）供給用の４本のインジェクタ１２ａ〜１２ｄが設けられていると共に、インナーチューブ２の下部にはモノシラン（ＳｉＨ４）とモノゲルマンとを予め混合した混合ガスを供給するインジェクタ１３が設けられている。なお、インジェクタ１２ａ〜１２ｄに関する特許文献１の図１中の記載は誤りである。
【０００４】
これらのインジェクタ１２ａ〜１２ｄ、１３から流入される原料ガスは、インナーチューブ２の上部側に向かって流れ、上部側からインナーチューブ２とアウターチューブ１との間を通って下部から排気されるようになっている。ここで、モノシランとモノゲルマンとの分解反応性を比較すると、モノゲルマンの分解反応性がモノシランよりも大きいため、モノゲルマンの消費量が大きくなっている。
【０００５】
このため、インナーチューブ２の下部のインジェクタ１３からモノシランとモノゲルマンとの混合ガスを供給すると、インジェクタ１３の出口に近いウエハ（上流側のウエハ）は、インジェクタの出口から離れた位置にあるウエハ（下流側のウエハ）よりも膜厚及びゲルマニウム濃度が大きくなる。そこで、特許文献１では、下流側のゲルマニウムの不足分を補償するために４本のモノゲルマン供給用インジェクタ１２ａ〜１２ｄを高さを変えて配置されているものと考えられるが、互いに上下に隣接するガス出口間に着目すると、下段側のガス出口から流出したモノゲルマンが直ちに高い分解率で分解することから、下段側のガス出口に近い位置にあるウエハによる消費量が大きくなり、このため下段側のウエハと上段側のウエハとの間で膜厚及びゲルマニウム濃度の差が大きくなってしまい、面間（ウエハ間）の均一性が悪くなってしまう。
【０００６】
半導体デバイスの薄膜化が進んでいる状況下の中で高い歩留まりを得るために、ウエハ間の均一性を高めようとすると、上段側のガス供給口と、下段側のガス供給口とを近付けなければならず、上記の技術においてはモノゲルマン用のインジェクタとして４本ものインジェクタ（１２ａ〜１２ｄ）を用いているが、このようにインジェクタの数が多いと（特許文献１では１２ａ〜１２ｄ、１３の５本）、プロセスガスを供給する供給機器やガスの流量を制御するマスフローコントローラなどの設置個数がインジェクタの本数に応じて増えてしまうことから装置コストが上がってしまう。また、これら多くのガス供給機器を設置するスペースも必要となるという問題点がある。
【０００７】
【特許文献１】特開２００３−７７８４５号公報  図１及び１７段落
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は以上の問題点に鑑みなされたもので、その目的は基板の表面にシリコンゲルマニウム膜を成膜する際に、その膜厚や膜中のゲルマニウム濃度について高い面間均一性が得られる成膜装置および成膜方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、多数枚の基板を反応管の長さ方向に並列に保持具に保持させて反応管内に搬入し、加熱手段により反応管内を加熱してシラン系のガスとモノゲルマンガスとを反応させ基板上にシリコンゲルマニウム膜を成膜する装置において、
各先端部が基板の配列方向に沿って間隔をおいて位置し、シラン系のガスとモノゲルマンガスとの混合ガスを処理領域に供給するための複数本のインジェクタを備えたことを特徴としている。
【００１０】
また、他の発明では多数枚の基板を反応管の長さ方向に並列に保持具に保持させて反応管内に搬入し、加熱手段により反応管内を加熱してシラン系のガスとモノゲルマンガスとを反応させ基板上にシリコンゲルマニウム膜を成膜する装置において、
その長さ方向に沿って間隔をおいて複数のガス供給孔が穿設されると共に基板の配列方向に配置され、シラン系のガスとモノゲルマンガスとの混合ガスを処理領域に供給するためのインジェクタを備えたことを特徴としている。
【００１１】
本発明におけるモノゲルマンガスとは、例えばモノゲルマンガスを水素ガスで希釈されたガスであってもよいが、希釈されない場合も含む。また、上記発明ではシリコンゲルマニウム膜中に不純物元素をドーピングするためのドープ用ガスのインジェクタを更に備えるようにしてもよく、このようにすれば、イオン注入処理を行わなくとも不純物をシリコンゲルマニウム膜中にドーピングすることが出来る。      
【００１２】
また他の発明では、シラン系のガスとモノゲルマンガスとを反応管内で反応させ基板上にシリコンゲルマニウム膜を成膜する方法において、
多数枚の基板を反応管の長さ方向に並ぶように並列に保持具に保持させる工程と、
この保持具を反応管内に搬入する工程と、
シラン系のガスとモノゲルマンガスとを混合して混合ガスを得る工程と、
基板の配列方向に沿って間隔をおいて位置する複数のガス出口から前記混合ガスを処理領域に供給する工程と、を備えたことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１３】
互いに高さの異なる複数本のインジェクタを設け、シラン系のガス、モノゲルマンガスを予め混合して各インジェクタから処理容器内に供給することで、あるいは、その混合ガスを例えば分散型のインジェクタから処理容器内に供給することで、モノゲルマンは、シラン系のにより希釈されてから処理雰囲気内に供給されて、モノゲルマンの分解反応が抑制されるため、シリコンゲルマニウム膜の膜厚及びゲルマニウム濃度について高い面間（ウエハＷ間）均一性が得ることができると共に、歩留まりの向上に寄与する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明の実施の形態について図面に基づき説明する。図１には本発明の実施の形態を示す成膜装置１の略縦断面図が、図２には、成膜装置１の配管図が示されている。
【００１５】
成膜装置１は、耐熱性を有する材料例えば石英により縦型の円筒状に形成された処理容器２を備えている。この処理容器２の下端は、炉口として開口され、その開口部２１の周縁部にはフランジ２２が一体形成されている。処理容器２の下方には、前記フランジ２２の下面に当接して開口部２１を気密に閉塞する例えば石英製の蓋体３が図示しないボートエレベータにより上下方向に開閉可能に設けられている。蓋体３の中央部には、回転軸３１が貫通して設けられ、その上端部には、基板保持具であるウエハボート４が搭載されている。
【００１６】
このウエハボート４は、３本以上例えば４本の支柱４１を備えており、複数枚例えば１２５枚の被処理体である半導体ウエハ（以下ウエハという）Ｗを棚状に保持できるように前記支柱４１に溝（スロット）が形成されている。ただし１２５枚のウエハＷの保持領域のうち上下両端部については複数枚のダミーウエハが保持され、その間の領域に製品ウエハが保持されることになる。前記回転軸３１の下部には、当該回転軸３１を回転させる駆動部をなすモータ３２が設けられており、従ってウエハボート４はモータ３２により回転することになる。また蓋体３の上には前記回転軸３１を囲むように保温ユニット３３が設けられている。
【００１７】
前記処理容器２の下部のフランジ２２には、その周方向に夫々等間隔で処理容器２内のウエハＷに処理ガスを供給するための３本の第１〜第３のＬ字型のインジェクタ５１〜５３が挿入して設けられている。これらインジェクタ５１〜５３はその長さが異なるように、即ちそのガス供給口である先端部（先端開口）の高さ位置が互いに異なるように設けられている。一番低い第１のインジェクタ５１の先端部は例えばウエハボート４におけるウエハＷの保持領域の下端部付近に位置し、真ん中の第２のインジェクタ５２の先端部は例えば前記ウエハＷの保持領域の中段よりも少し低い所に位置し、一番高い第３のインジェクタ５３の先端部は例えば前記ウエハＷの保持領域の最上段と第２のインジェクタ５２の先端部との間に位置するように設定される。なお各インジェクタ５１〜５３は、図１のレイアウトに拘束されるものではなく、実験結果などに基づいて適切な長さに設定される。各インジェクタ５１〜５３は、メンテナンス性を良くするために処理容器２の周方向において１個所に寄せられて配置されており、図１ではフランジ２２内を高さを変えて貫通するように記載してあるが、横に並んで貫通するように構成してもよい。      
【００１８】
図２に示すように前記インジェクタ５１〜５３の基端側には夫々ガス供給路であるガス供給管６１〜６３が接続され、ガス供給管６１の基端側には２系統に分かれたガス供給管６１ａ、６１ｂが、ガス供給管６２の基端側にはガス供給管６２ａ、６２ｂが、ガス供給管６３の基端側にはガス供給管６３ａ、６３ｂが、夫々接続されている。ガス供給管６１ａ、６２ａ、６３ａはシラン系のガス例えばモノシランガスの供給源６４が接続されているとともに、ガス供給管６１ｂ、６２ｂ、６３ｂはモノゲルマンガスの供給源６５が接続されている。この例では、モノゲルマンガスは水素により１０％に希釈されたものが使用されている。またモノシランガスが流れるガス供給管６１ａ、６２ａ、６３ａには、夫々流量調整部であるマスフローコントローラ７１〜７３が設けられると共に、モノゲルマンガスが流れるガス供給管６１ｂ、６２ｂ、６３ｂには、夫々マスフローコントローラ７４〜７６が設けられており、インジェクタ５１〜５３から供給される混合ガスは、各々独立してモノシランガス及びモノゲルマンガスの流量を調整できるように構成されている。なおＶ１〜Ｖ１２はバルブである。
【００１９】
また処理容器２の上方には、処理容器２内を排気するための排気口２３が形成されている。この排気口２３には、処理容器２内を所望の真空度に減圧排気可能な真空ポンプ２５及び圧力制御機構２４を備えた排気管２６が接続されている。処理容器２の周囲には、処理容器２内を加熱するための加熱手段であるヒータ３４を備えた加熱炉３５が設けられている。ヒータ３４としては、カーボンワイヤヒータが採用されており、これによりコンタミネーションの少ない高清浄なプロセスが実現できると共に、急速急冷昇降温が実現できる。
【００２０】
次に上述の成膜装置１を用いて実施する成膜方法の一例について述べる。まず、基板であるウエハＷを所定枚数ウエハボート４に棚状に載置して、図示しないボートエレベータを上昇させることにより処理容器２内に搬入する（図１の状態）。ウエハボート４が搬入されて、フランジ２２の下端開口部が蓋体３により塞がれた後、処理容器２内の温度をヒータ３４を加熱することにより例えば３５０°Ｃ〜６５０°Ｃの範囲で設定されたプロセス温度に安定させる。その後、モノシランガスの供給源６５及びモノゲルマンガスの供給源６６から夫々モノシランガス及びモノゲルマンガスを混合手段であるガス供給管６１〜６４及びインジェクタ５１〜５３を介して混合し、その混合ガスを各インジェクタ５１〜５３の先端供給口から処理容器２内に供給する。
【００２１】
さらに、排気管２６を通じて真空ポンプ２５により反応容器内を真空排気し、圧力制御機構２４により処理容器２内の圧力を例えば１０Ｐａ〜１３０Ｐａの減圧雰囲気に調整する。
【００２２】
処理ガスであるモノシランガスとモノゲルマンガスとの混合比は各インジェクタ５１〜５３でそれぞれ異なっており、インジェクタ５１での混合比はモノシランガス：モノゲルマンガス＝１２００ｓｃｃｍ：６００ｓｃｃｍ、インジェクタ５２での混合比はモノシランガス：モノゲルマンガス＝３００ｓｃｃｍ：１９０ｓｃｃｍ、インジェクタ５３での混合比はモノシランガス：モノゲルマンガス＝３００ｓｃｃｍ：２２０ｓｃｃｍである。なお既述のようにここに記載したモノゲルマンガスとは、モノゲルマンガスを水素で１０％に希釈したガスである。こうして処理容器２内に供給されたモノシランガス及びモノゲルマンガスが熱分解し、シリコンゲルマニウム膜がウエハＷの表面に成膜される。このとき、ウエハボート４は、モータ３２により回転している。こうして、成膜処理が所定時間行われた後、処理ガスの供給を停止し、処理容器２内を不活性ガスで置換すると共に、処理容器２内を置換し、ウエハボート４を処理容器２内から搬出する。なお、搬出されたウエハＷは、その後イオン注入処理がされて、シリコンゲルマニウム膜内に不純物元素例えばリンやボロンがドープされ、例えばゲート電極が構成される。
【００２３】
上述した実施の形態によれば、次のような効果がある。モノゲルマンは活性化エネルギーが低く分解反応性が大きいため、モノゲルマンを単独で処理容器２内に底部から供給すると、ウエハボート４の上段側にてモノゲルマンが不足してしまうが、互いに高さの異なる３本のインジェクタ５１〜５３を設けているので、底部側に設けたインジェクタ５１から供給したモノゲルマンの不足分がインジェクタ５２、５３からのモノゲルマンにより補償される。そして、モノシランガス、モノゲルマンガスを別々にして供給するのではなく、予め混合して各インジェクタ５１〜５３から処理容器２内に供給するようにしているため、モノゲルマンは、活性化エネルギーが小さく分解反応性の低いモノシランにより希釈されてから処理雰囲気内に供給される格好になるので、モノゲルマンの分解反応がモノシランにより抑制されることとなる。このため、各インジェクタ５１〜５３の先端出口間の領域に着目すると、下側のインジェクタ（５１または５２）の出口から噴出した混合ガス中のモノゲルマンが、上側のインジェクタ（５２または５３）に到達するまでの間に分解されて消費されていくが、モノゲルマンの分解反応性が抑えられていることから、下方側のウエハＷに対するモノゲルマンの消費量が上方側のウエハＷに対するよりも大きいとはいってもその差は小さく抑えられ、この結果シリコンゲルマニウム膜の膜厚及びゲルマニウム濃度について高い面間（ウエハＷ間）均一性が得られ、歩留まりの向上に寄与する。
【００２４】
インジェクタの本数は３本に限られることなく、２本あるいは４本以上であっても良く、その数はウエハＷの搭載枚数（ウエハＷの保持領域の長さ）や、要求される面間均一性等に応じて設定される。そしてモノシランガスを処理容器２の底部から、またモノゲルマンガスを複数のインジェクタから処理雰囲気に夫々別個に供給する手法と、本発明の手法とを比較すると、モノゲルマンの高い分解反応性が下部側（上流側）のウエハと上部側（下流側）のウエハとの間の膜厚差やゲルマニウム濃度差に及ぼす影響が少ない点で、本発明の手法の方が有利である。
【００２５】
即ち、前者の手法と本発明の手法とを用いて同等の面間均一性を得ようとすると、本発明の手法の方がインジェクタの数が少なくて済み、従ってガス配管系統の数が少なくて良いので、設備コストが低く、設置スペースも狭くて済む。また、シリコンゲルマニウム膜は後述の図８に示されるようにプロセス温度が高いほど良好な特性が得られるが、プロセス温度が高いとモノゲルマンの分解反応性が大きくなることから、プロセス温度をあまり高くできないのが実状である。ここで本発明によれば、モノゲルマンをモノシランで希釈しているため、３５０°Ｃ以上例えば５４０°Ｃもの高温でプロセスを行っても、十分な面間均一性が得られる。このように、プロセス温度が高くなり、またウエハサイズが大口径化し、更に、バッチ処理枚数を多くしようとする傾向にあることから、本発明は極めて有効である。なおプロセス温度とは、例えば製品ウエハの保持領域におけるウエハの配列方向中央部の設定温度である。
【００２６】
上述の実施の形態では、ウエハＷの配列方向に沿って複数の位置から処理ガス（混合ガス）を処理雰囲気内に供給する手法として、長さの異なる複数インジェクタを用いているが、本発明はこのような構成に限らず、図３に示すように、その長さ方向に複数配列されたガス供給孔８１を備えた分散型インジェクタ８を用い、例えば各ガス供給孔８１をウエハボート４に対向するようにかつ隣り合うウエハＷ間に対応する位置に穿設し、これらガス供給孔８１から処理雰囲気に処理ガスを分散供給するようにしても良い。また、この場合上部側（下流側）に位置するものほど孔径が大きくなるようにガス供給孔８１を形成して、高さ方向において均一に処理ガスを供給するようにしても良い。
【００２７】
またシラン系のガスとしてはモノシランガスに限らずジシラン（Ｓｉ2Ｈ6）ガス、ジクロロシラン（ＳｉＨ2Ｃｌ2）ガス、テトラクロロシラン（ＳｉＣｌ4）ガス、ヘキサクロロシラン（Ｓｉ2Ｃｌ6）ガス、ヘキサエチルアミノジシランガス、ヘキサメチルジシラザンガス、ジシリルアニンガス、トリシリルアミンガス、ビスターシャルブチルアミノシランガスなどであってもよい。更に、本発明の方法により得られるシリコンゲルマニウム膜は、ポリシリコンゲルマニウム膜であってもよいが、アモルファスシリコンゲルマニウム膜であっても良い。また、シリコンゲルマニウム膜にイオン注入により不純物元素を打ち込んでゲート電極とする代わりに、上述の成膜装置１に例えば１本のドープ用ガス供給管を設けてウエハボート４の下部側からドープ用のガス例えばホスフィンガスや三塩化ボロンを成膜時に供給して、リンあるいはボロンをシリコンゲルマニウム膜中にドープするようにしても良い。
【実施例】
【００２８】
次いで、本発明の効果を確認するために行った実験について述べる。
【００２９】
（実施例１）
既述した成膜装置１と同種の成膜装置を用いてウエハＷ表面にシリコンゲルマニウム膜を成膜した。インジェクタ５１〜５３の出口高さは、それぞれウエハボート４のスロットナンバー「８２」「４６」「２０」に対応する各位置に設定した。成膜時のプロセス条件及び膜厚は以下の通りである。
〔シリコンゲルマニウム膜のプロセス条件〕
・設定温度：５４０°Ｃ
・設定圧力：４７Ｐａ
・各インジェクタ毎の流量比：（モノシランガス：モノゲルマンガス）
第１のインジェクタ５１の流量比  １２００ｓｃｃｍ：６００ｓｃｃｍ
第２のインジェクタ５２の流量比  ３００ｓｃｃｍ：１９０ｓｃｃｍ
第３のインジェクタ５３の流量比  ３００ｓｃｃｍ：２００ｓｃｃｍ
ただしモノゲルマンガスは水素により１０％に希釈されたガスを使用している。
この実施例によりシリコンゲルマニウム膜が成膜されたウエハを取り出して、シリコンゲルマニウム膜の膜厚と、その面内均一性、及び面間均一性を測定し膜厚と、その面内均一性については図４に示すグラフで表示した。またシリコンゲルマニウム膜中のゲルマニウム濃度と、その面内均一性、及び面間均一性を測定し、ゲルマニウム濃度と、その面内均一性については図５に示すグラフで表示した。
【００３０】
図４のグラフでは縦軸にシリコンゲルマニウム膜の膜厚（ｎｍ）と、膜厚の面内均一性（±％）とが示されている。なおグラフ中の◆は測定された膜厚（面内９点での平均値）を示し、■は、その面内均一性を示す。図５のグラフでは縦軸にシリコンゲルマニウム膜中のゲルマニウム濃度（ａｔｍ％）と、その面内均一性（±％）とが示されている。なおグラフ中の◆は測定された膜中のゲルマニウム濃度（面内５点での平均値）を示し、■は、その面内均一性を示す。●はガスの吹き出し位置を示している。
【００３１】
そして図４、図５のグラフの横軸にはウエハボート４のスロット位置（スロットナンバー）が示されている。図４から分かるように、測定された各ウエハＷのシリコンゲルマニウム膜の膜厚は、７０ｎｍから７５ｎｍの間となっている。また、膜厚の面内均一性は±１．５％〜±３％の間となっており、膜厚の面間均一性は±１．２７％であった。なお、面内均一性及び面間均一性はそれぞれ次式で表される。
【００３２】
面内均一性＝｛（Tmax−Tmin）／２Ｘ｝×１００  （％）
ただしTmaxは測定点のうちの最大値、Tminは測定点のうち最小値、Ｘは測定値（膜厚あるいは濃度）の平均値である。
面間均一性＝Kmax−Kmin／２Ｙ×１００  （％）
ただしKmaxはモニタウエハ全数のうち膜厚あるいは濃度の平均値の最大値、Kminはモニタウエハ全数のうち膜厚あるいは濃度の平均値の最小値、Ｙは、各ウエハ毎の平均値についてのウエハ全数の平均値である。
図５では、測定された各ウエハＷのシリコンゲルマニウム膜中のゲルマニウム濃度は、２１〜２３ａｔｍ％となっている。また、ゲルマニウム濃度の面内均一性は、±１％〜±２％の間となっており、ゲルマニウム濃度の面間均一性は±２．１８％であった。
【比較例】
【００３３】
（比較例１）
既述した実施例との比較を行うために、処理容器２内に設けられるインジェクタを１本とした他は実施例と同様にしてシリコンゲルマニウム膜を成膜した。インジェクタの出口高さはウエハボート４の最下段（スロットナンバー１２５）よりも少し下方位置である。このようにして成膜されたウエハＷを比較例１とする。
【００３４】
（比較例２）
処理容器２内にその出口高さ位置が揃えられた２本のインジェクタを用い、モノシランガスとモノゲルマンガスとを別個に処理雰囲気に供給した他は、比較例１と同様にしてウエハＷにシリコンゲルマニウム膜を成膜した。
【００３５】
これら比較例１、２のウエハについてシリコンゲルマニウム膜の膜厚と、その面内均一性及び面間均一性を測定し、またシリコンゲルマニウム膜中のゲルマニウム濃度と、その面内均一性、及び面間均一性を測定した。結果は図６、図７に示す通りである。
【００３６】
図６のグラフでは縦軸にシリコンゲルマニウム膜の膜厚（ｎｍ）と、膜厚の面内均一性（±％）とが示されている。なおグラフ中の○及び×は夫々比較例１及び２の膜厚（面内９点での平均値）を示し、□及び◇は、夫々比較例１及び２の膜厚の面内均一性を示す。図７のグラフでは縦軸にシリコンゲルマニウム膜中のゲルマニウム濃度（ａｔｍ％）と、その面内均一性（±％）とが示されている。なおグラフ中の○及び×は夫々比較例１及び２のゲルマニウム濃度（面内５点での平均値）を示し、□及び◇は、夫々比較例１及び２のゲルマニウム濃度の面内均一性を示す。
【００３７】
図６から分かるように、測定された各ウエハＷのシリコンゲルマニウムの膜厚は、比較例１では、４０ｎｍから５５ｎｍの間となっており、比較例２では、４０ｎｍから６０ｎｍの間となっている。また、膜厚の面内均一性は、比較例１では、±１．２％〜±２％の間となっており、比較例２では±１．２％〜±１．５％となっている。膜厚の面間均一性は、比較例１では±１０．３４％、比較例２では±１９．８９％であった。
【００３８】
図７では、測定された各ウエハＷのシリコンゲルマニウム膜中のゲルマニウム濃度は、比較例１では１５〜１８ａｔｍ％となっており、比較例２では１５〜２２ａｔｍ％となっている。また、ゲルマニウム濃度の面内均一性は、比較例１では±０．５％〜±１％の間となっており、比較例２では±０．５％〜±２％の間となっている。ゲルマニウム濃度の面間均一性は、比較例１では±７．７４％、比較例２では±１５．１４％であった。
【００３９】
比較例１は、実施例１に比べ、膜厚及びゲルマニウム濃度についての面内均一性はやや良好であるが、面間均一性については著しく劣る。
【００４０】
また、処理容器２内にモノゲルマンガスとモノシランガスを別個に供給した比較例２は次のことが言える。比較例１に比べて比較例２の面内均一性が悪いが、これは上流側（ウエハボート４の下部側）の膜厚及びゲルマニウム濃度が飛び抜けて大きくなっていることに基づいている。
【００４１】
即ち、モノゲルマンガスを単独で処理領域内に供給すると、インジェクタから吹き出したばかりのモノゲルマンガスは別のインジェクタから吹き出したモノシランガスと希釈される程度が小さいので、モノゲルマンの消費量が大きく、そして、モノゲルマンガスが上昇するにつれてモノシランガスと混合されていくので消費量が落ち着き、このため、図６のような結果になったものと推測される。従って、モノゲルマンガスとモノシランガスとを混合して供給する利点は非常に大きいと考えられる。また、実施例１と比較例１とを比べると、実施例１の面間均一性の法が格段に良くなっていることから、インジェクタを複数本設けて、上流側からのガスの不足分を補うことが有効であることが分かる。
【００４２】
（実施例２）
シリコン基板上にゲート絶縁膜を３ｍｍ形成した後、プロセス温度を５１０℃、５５０℃及び６２０℃に設定した他は実施例と同様にしてシリコンゲルマニウム膜を成膜し、各膜の電気的換算膜厚を求めたところ、図８に示す通りであった。なお図８には、併せてポリシリコン膜の電気的換算膜厚についても記載してある。この結果から分かるように成膜温度が高い方が電気的換算膜厚が小さくなり、このことはトランジスタがオンしたときのゲートの空乏化を低減できることを意味している。シリコンゲルマニウムの成膜温度は、既述のように例えば３５０℃以上であることが好ましいが、トランジスタにおける膜質という点では高温である方が有利であることが分かる。そして本発明は、成膜温度が高くなってモノゲルマンの分解性が大きくなっても、膜厚及びゲルマニウム濃度について高い面間均一性を確保できる技術であることから、シリコンゲルマニウムを用いた半導体装置の製造技術として極めて有効であるといえる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の実施の形態における成膜装置の縦断面図及び配管図である。
【図２】図１の成膜装置の配管図である。
【図３】本発明の他の実施の形態における成膜装置の縦断面図及び配管図である。
【図４】実施例１により得られたシリコンゲルマニウム膜の膜厚とその面内均一性を示すグラフである。
【図５】実施例１により得られたシリコンゲルマニウム膜の膜中のゲルマニウム濃度とその面内均一性を示すグラフである。
【図６】比較例１及び比較例２により得られたシリコンゲルマニウム膜の膜厚とその面内均一性を示すグラフである。
【図７】比較例１及び比較例２により得られたシリコンゲルマニウム膜の膜中のゲルマニウム濃度とその面内均一性を示すグラフである。
【図８】シリコンゲルマニウム膜の成膜温度と電気的膜厚との関係を示す特性図である。
【図９】シリコンゲルマニウム膜を成膜するための従来装置を示す略解図である。
【符号の説明】
【００４４】
１      成膜装置
２      処理容器
２２    フランジ
２６    排気管
３      蓋部
３５    加熱炉
４      ウエハボート
５１〜５３    インジェクタ
６１〜６４  ガス供給管
８      分散型インジェクタ
８１    ガス供給孔
【図１】
2005123532.tif 000003
【図２】
2005123532.tif 000004
【図３】
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【図４】
2005123532.tif 000006
【図５】
2005123532.tif 000007
【図６】
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【図７】
2005123532.tif 000009
【図８】
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【図９】
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