(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ホットウォール式の基板処理装置であって、
少なくとも一つの製品用基板を収容する処理室と、
前記処理室の外部に配置され、前記製品用基板を加熱する加熱部材と、
前記処理室に連接された処理ガス供給系と、排気系と、
前記製品用基板とは別の基板であって、裏面にＳｉ膜が露出した前記別の基板の前記裏面を、前記製品用基板の選択成長させる面と対向させて前記処理室内に配置した状態で、前記処理室内に処理ガスを供給し、該処理ガスが前記処理室内の気相中で前記製品用基板に到達する前に分解して形成された物質を前記別の基板の前記裏面のＳｉ膜に吸着させるとともに、前記製品用基板の前記選択成長させる面のＳｉ表面にＳｉを含むエピタキシャル膜を選択成長させるように前記加熱部材、前記処理ガス供給系および前記排気系を制御する制御装置と、を有することを特徴とする基板処理装置。
【請求項２】
ホットウォール式の基板処理装置であって、
少なくとも一つの製品用基板を収容する処理室と、
前記処理室の外部に配置され、前記製品用基板を加熱する加熱部材と、
前記処理室に連接された処理ガス供給系と、排気系と、
前記製品用基板とは別の基板であって、表面および裏面にＳｉ膜が露出した前記別の基板の前記裏面を、前記製品用基板の選択成長させる面と対向させて前記処理室内に配置した状態で、前記処理室内に処理ガスを供給し、該処理ガスが前記処理室内の気相中で前記製品用基板に到達する前に分解して形成された物質を前記別の基板の前記表面および前記裏面のＳｉ膜に吸着させるとともに、前記製品用基板の前記選択成長させる面のＳｉ表面にＳｉを含むエピタキシャル膜を選択成長させるように前記加熱部材、前記処理ガス供給系および前記排気系を制御する制御装置と、を有することを特徴とする基板処理装置。
【請求項３】
前記制御装置は、前記製品用基板と前記別の基板とが垂直方向に複数積層して収容された状態で前記加熱部材、前記処理ガス供給系および前記排気系を制御することを特徴とする請求項１又は２に記載の基板処理装置。
【請求項４】
前記別の基板の前記裏面のＳｉ膜は、エピタキシャルＳｉ膜若しくはポリＳｉ膜であることを特徴とする請求項１に記載の基板処理装置。
【請求項５】
前記別の基板の前記表面および前記裏面は、エピタキシャルＳｉ膜若しくはポリＳｉ膜であることを特徴とする請求項２に記載の基板処理装置。
【請求項６】
ホットウォール式の基板処理装置を使用する半導体装置の製造方法であって、
少なくとも一つの製品用基板を、前記製品用基板とは別の基板であって、裏面にＳｉ膜が露出した前記別の基板の前記裏面を、前記製品用基板の選択成長させる面と対向させて配置した状態で処理室に収容する第一工程と、
前記処理室の外部に配置された加熱部材で前記処理室内の前記製品用基板および前記別の基板を加熱するとともに前記処理室に処理ガス供給系から処理ガスを供給し、排気する第二工程と、を有し、
前記第二工程では、前記処理ガスが前記処理室内の気相中で分解して形成された物質を、前記別の基板の前記裏面のＳｉ膜に吸着させるとともに、前記製品用基板のＳｉ表面に吸着させて、該Ｓｉ表面にＳｉを含むエピタキシャル膜を選択成長させることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項７】
ホットウォール式の基板処理装置を使用する半導体装置の製造方法であって、
少なくとも一つの製品用基板を、前記製品用基板とは別の基板であって、表面および裏面にＳｉ膜が露出した前記別の基板の前記裏面を、前記製品用基板の選択成長させる面と対向させて配置した状態で処理室に収容する第一工程と、
前記処理室の外部に配置された加熱部材で前記処理室内の前記製品用基板および前記別の基板を加熱するとともに前記処理室に処理ガス供給系から処理ガスを供給し、排気する第二工程と、を有し、
前記第二工程では、前記処理ガスが前記処理室内の気相中で分解して形成された物質を、前記別の基板の前記表面および前記裏面のＳｉ膜に吸着させるとともに、前記製品用基板のＳｉ表面にＳｉを含むエピタキシャル膜を選択成長させることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項８】
前記第二工程では、前記処理室内に前記製品用基板と前記別の基板とが垂直方向に複数積層して収容された状態で、実施されることを特徴とする請求項６又は７に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項９】
ホットウォール式の基板処理装置を使用する半導体装置の製造方法であって、
製品用基板とは別の基板を処理室に収容し、前記処理室の外部に配置された加熱部材で前記処理室内の前記別の基板を加熱するとともに前記処理室に処理ガス供給系から処理ガスを供給し、排気し、前記別の基板の表面および裏面にＳｉ膜を形成する第一工程と、
前記別の基板を前記処理室から取り出し、少なくとも一つの製品用基板を、前記製品用基板の選択成長させる面を前記別の基板の前記裏面に対向させて配置した状態で、前記処理室に収容する第二工程と、
前記加熱部材で前記処理室内の前記製品用基板および前記別の基板を加熱するとともに前記処理室に処理ガス供給系から処理ガスを供給し、排気する第三工程と、を有し、
前記第三工程では、前記処理ガスが前記処理室内の気相中で分解して形成された物質を、前記別の基板の前記表面および前記裏面のＳｉ膜に吸着させるとともに、前記製品用基板の前記選択成長させる面のＳｉ表面にＳｉを含むエピタキシャル膜を選択成長させることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、基板処理装置および半導体装置の製造方法に関し、特に、ホットウオール式の縦型ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）装置、ホットウオール式の横型ＣＶＤ装置等のホットウオール式のＣＶＤ装置によりＳｉウエハ等の基板にＳｉまたはＳｉＧｅ等のエピタキシャル膜を選択成長させる基板処理装置およびそれを使用した半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】  ＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｆｉｅｌｄ  Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）において、ゲート長の微細化に伴う短チャネル効果抑制のため、エレベイテッドソース／ドレイン（またはライズドソース／ドレイン）と呼ばれる技術が注目を集めている。【０００３】  エレベイテッドソース／ドレインが形成されたＭＯＳＦＥＴ１０の概略縦断面図を図１に示す。素子分離領域１２に囲まれた素子形成シリコン領域１１上にゲート絶縁膜１７を介してゲート電極２０が形成されている。ゲート電極２０の側面にはサイドウォール１８が形成され、ゲート電極２０の上面にはゲート保護膜１９が形成されている。ゲート電極２０に対して自己整合的にソース１３およびドレイン１４が素子形成シリコン領域１１に形成されている。ソース１３およびドレイン１４上にのみエレベイテッドソース１５およびエレベイテッドドレイン１６がそれぞれ選択的に形成されている。エレベイテッドソース１５およびエレベイテッドドレイン１６は、Ｓｉが露出しているソース１３、ドレイン１４上にのみＳｉまたはＳｉＧｅをエピタキシャル成長させ、その他のＳｉＯ２やＳｉＮ等が露出している素子分離領域１２等の領域には何も成長させない技術で一般的には選択成長とも呼ばれている技術によって形成されている。【０００４】  ＳｉまたはＳｉＧｅの選択成長の原料ガスとしては、ＳｉＨ４やＳｉ２Ｈ６、ＳｉＨ２Ｃｌ２等のＳｉ含有ガスが用いられ、ＳｉＧｅの場合にはさらにＧｅＨ４等のＧｅ含有ガスが加えられる。ＣＶＤ反応において原料ガスが導入されると、Ｓｉ上ではただちに成長が開始されるのに対して、ＳｉＯ２やＳｉＮ上では潜伏期間と呼ばれる成長遅れが生じる。この潜伏期間の間、Ｓｉ上のみにＳｉまたはＳｉＧｅを成長させるのが選択成長である。
【発明の開示】
【０００５】  選択成長にはコールドウオール式枚葉ＣＶＤ装置が用いられるのがほとんどである。これはホットウオール式ＣＶＤ装置の場合、高温の石英製アウターチューブやインナーチューブ、ボート、もしくは隣接する高温のウエハ表面で、ＳｉＨ４やＳｉ２Ｈ６、ＳｉＨ２Ｃｌ２等の原料ガスが反応性の高いＳｉＨｘに分解し、ＳｉＯ２やＳｉＮ上に到達するためである。ＳｉＨ４等に比べＳｉＨｘのＳｉＯ２やＳｉＮ上での反応確率が高いため潜伏期間が短くなり、選択成長できないかもしくは選択成長できる膜厚が極めて薄くなってしまう。
【０００６】  しかし選択成長の需要が増えるにつれ、コールドウオール式枚葉装置では生産性が低いため、より生産性の高いホットウオール式ＣＶＤ装置での選択成長の要求が高まっている。
【０００７】  従って、本発明の主な目的は、ホットウォール式縦型減圧ＣＶＤ装置やホットウォール式横型減圧ＣＶＤ装置等のホットウォール式ＣＶＤ装置であって、ＳｉまたはＳｉＧｅの選択成長を可能とする基板処理装置およびそれを使用した半導体装置の製造方法を提供することにある。
【０００８】
本発明の一態様によれば、
ホットウォール式の基板処理装置であって、
少なくとも一つの製品用基板を収容する処理室と、
前記処理室の外部に配置され、前記製品用基板を加熱する加熱部材と、
前記処理室に連接された処理ガス供給系と、排気系と、
前記製品用基板とは別の基板であって、裏面にＳｉ膜が露出した前記別の基板の前記裏面を、前記製品用基板の選択成長させる面と対向させて前記処理室内に配置した状態で、前記処理室内に処理ガスを供給し、該処理ガスが前記処理室内の気相中で前記製品用基板に到達する前に分解して形成された物質を前記別の基板の前記裏面のＳｉ膜に吸着させるとともに、前記製品用基板の前記選択成長させる面のＳｉ表面にＳｉを含むエピタキシャル膜を選択成長させるように前記加熱部材、前記処理ガス供給系および前記排気系を制御する制御装置と、を有することを特徴とする基板処理装置が提供される。
【０００９】
また、本発明の他の態様によれば、
ホットウォール式の基板処理装置であって、
少なくとも一つの製品用基板を収容する処理室と、
前記処理室の外部に配置され、前記製品用基板を加熱する加熱部材と、
前記処理室に連接された処理ガス供給系と、排気系と、
前記製品用基板とは別の基板であって、表面および裏面にＳｉ膜が露出した前記別の基板の前記裏面を、前記製品用基板の選択成長させる面と対向させて前記処理室内に配置した状態で、前記処理室内に処理ガスを供給し、該処理ガスが前記処理室内の気相中で前記製品用基板に到達する前に分解して形成された物質を前記別の基板の前記表面および前記裏面のＳｉ膜に吸着させるとともに、前記製品用基板の前記選択成長させる面のＳｉ表面にＳｉを含むエピタキシャル膜を選択成長させるように前記加熱部材、前記処理ガス供給系および前記排気系を制御する制御装置と、を有することを特徴とする基板処理装置が提供される。
【００１０】
また、本発明のさらに他の態様によれば、
ホットウォール式の基板処理装置を使用する半導体装置の製造方法であって、
少なくとも一つの製品用基板を、前記製品用基板とは別の基板であって、裏面にＳｉ膜が露出した前記別の基板の前記裏面を、前記製品用基板の選択成長させる面と対向させて配置した状態で処理室に収容する第一工程と、
前記処理室の外部に配置された加熱部材で前記処理室内の前記製品用基板および前記別の基板を加熱するとともに前記処理室に処理ガス供給系から処理ガスを供給し、排気する第二工程と、を有し、
前記第二工程では、前記処理ガスが前記処理室内の気相中で分解して形成された物質を、前記別の基板の前記裏面のＳｉ膜に吸着させるとともに、前記製品用基板のＳｉ表面に吸着させて、該Ｓｉ表面にＳｉを含むエピタキシャル膜を選択成長させることを特徴とする半導体装置の製造方法が提供される。
【００１１】
また、本発明のさらに他の態様によれば、
ホットウォール式の基板処理装置を使用する半導体装置の製造方法であって、
少なくとも一つの製品用基板を、前記製品用基板とは別の基板であって、表面および裏面にＳｉ膜が露出した前記別の基板の前記裏面を、前記製品用基板の選択成長させる面と対向させて配置した状態で処理室に収容する第一工程と、
前記処理室の外部に配置された加熱部材で前記処理室内の前記製品用基板および前記別の基板を加熱するとともに前記処理室に処理ガス供給系から処理ガスを供給し、排気する第二工程と、を有し、
前記第二工程では、前記処理ガスが前記処理室内の気相中で分解して形成された物質を、前記別の基板の前記表面および前記裏面のＳｉ膜に吸着させるとともに、前記製品用基板のＳｉ表面にＳｉを含むエピタキシャル膜を選択成長させることを特徴とする半導体装置の製造方法が提供される。
また、本発明のさらに他の態様によれば、
ホットウォール式の基板処理装置を使用する半導体装置の製造方法であって、
製品用基板とは別の基板を処理室に収容し、前記処理室の外部に配置された加熱部材で前記処理室内の前記別の基板を加熱するとともに前記処理室に処理ガス供給系から処理ガスを供給し、排気し、前記別の基板の表面および裏面にＳｉ膜を形成する第一工程と、
前記別の基板を前記処理室から取り出し、少なくとも一つの製品用基板を、前記製品用基板の選択成長させる面を前記別の基板の前記裏面に対向させて配置した状態で、前記処理室に収容する第二工程と、
前記加熱部材で前記処理室内の前記製品用基板および前記別の基板を加熱するとともに前記処理室に処理ガス供給系から処理ガスを供給し、排気する第三工程と、を有し、
前記第三工程では、前記処理ガスが前記処理室内の気相中で分解して形成された物質を、前記別の基板の前記表面および前記裏面のＳｉ膜に吸着させるとともに、前記製品用基板の前記選択成長させる面のＳｉ表面にＳｉを含むエピタキシャル膜を選択成長させることを特徴とする半導体装置の製造方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】エレベーテッドソース／ドレインが形成されたＭＯＳＦＥＴの構造を説明するための概略縦断面図である。
【図２】ホットウォール式縦型減圧ＣＶＤ装置を説明するための概略縦断面図である。
【図３】ホットウォール式縦型減圧ＣＶＤ装置の反応炉を説明するための概略縦断面図である。
【図４】プロダクトウエハの裏面をＥｐｉ−ＳｉあるいはＰｏｌｙ−Ｓｉが露出しているウエハとした場合の本発明の実施例を説明するための概略縦断面図である。
【図５】プロダクトウエハの直上にＥｐｉ−ＳｉあるいはＰｏｌｙ−Ｓｉが露出しているダミーウエハを配置した場合の本発明の実施例を説明するための概略縦断面図である。
【図６】本発明を実施しない比較例の成膜を示す図である。
【図７】本発明の実施例の場合の成膜を示す図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】  次に、本発明の好ましい実施例を説明する。
ＭＯＳＦＥＴにおいて、Ｓｉが露出しているソース／ドレイン部にのみにＥｐｉ−ＳｉまたはＥｐｉ−ＳｉＧｅ膜を縦型ホットウォールＣＶＤ炉にて選択成長させる際、ＳｉＨ４やＳｉ２Ｈ６等のＳｉ含有ガスを用いると、ＳｉＨ４等の原料ガスが炉内の高温の部分（反応管等）から熱エネルギーを得て、ウエハ表面だけでなく気相中で反応性の高いＳｉＨｘに分解し、ＳｉＨｘが選択成長させたくないＳｉＯ２やＳｉＮ上に到着して反応してしまい、これにより潜伏期間が短くなって、選択成長が出来ないか、若しくは選択成長出来ても極めて薄い膜となってしまう。そこで、本発明の実施例においては、複数の製品用ウエハ（プロダクトウエハ）を垂直方向に積層して配置し、ＳｉまたはＳｉＧｅの選択成長においてプロダクトウエハの裏面をＥｐｉ−Ｓｉ（Ｅｐｉｔａｘｉａｌ  Ｓｉｌｉｃｏｎ）あるいはＰｏｌｙ−Ｓｉ（Ｐｏｌｙｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ  Ｓｉｌｉｃｏｎ）として、各プロダクトウエハの選択成長を行う面の直上に、その上のプロダクトウエハのＥｐｉ−ＳｉあるいはＰｏｌｙ−Ｓｉが形成された裏面を配置するか、もしくは各プロダクトウエハの選択成長を行う面の直上に、Ｅｐｉ−ＳｉあるいはＰｏｌｙ−Ｓｉが少なくとも裏面に露出しているダミーウエハを配置して、ホットウォール式ＣＶＤ装置で選択成長を行う。プロダクトウエハの真上に、裏面をＥｐｉ−Ｓｉ又はＰｏｌｙ−Ｓｉとしたプロダクトウエハ、又は、Ｅｐｉ−Ｓｉ又はＰｏｌｙ−Ｓｉが露出しているダミーウエハを配置させることで、プロダクトウエハの真上のＥｐｉ−Ｓｉ又はＰｏｌｙ−ＳｉにＳｉＨｘを吸着させ、プロダクトウエハ表面でのＳｉＨｘの存在率を下げる。その結果、ＳｉＯ２やＳｉＮ等の非成長領域での潜伏期間を長くして、Ｓｉが露出しているソース／ドレイン部にのみにＥｐｉ−ＳｉまたはＥｐｉ−ＳｉＧｅ膜を比較的厚く選択成長できるようにしている。【００１４】  炉内圧力が低いと、原料ガスの存在確率が低いので、原料ガスの自己分解ガス（ＳｉＨｘ）の量が少なく、選択成長させたくないＳｉＯ２やＳｉＮ上におけるＳｉＨｘが短くならないので、選択成長を行えるが、原料ガスの存在確率が低いので、成長速度が小さくなり、薄い膜しか成長できない。【００１５】  本実施例では、プロダクトウエハの真上に、裏面をＥｐｉ−Ｓｉ又はＰｏｌｙ−Ｓｉとしたプロダクトウエハ、又は、Ｅｐｉ−Ｓｉ又はＰｏｌｙ−Ｓｉが露出しているダミーウエハを配置しており、Ｅｐｉ−Ｓｉ又はＰｏｌｙ−ＳｉにＳｉＨｘを吸着させ、プロダクトウエハ表面でのＳｉＨｘの存在率を下げているので、選択成長時の原料ガスの圧力が高い場合でも、ＳｉＯ２やＳｉＮ等の非成長領域での潜伏期間を長くでき、Ｓｉが露出しているソース／ドレイン部にのみにＥｐｉ−ＳｉまたはＥｐｉ−ＳｉＧｅ膜を比較的厚く選択成長できる。選択成長時の処理室の圧力は、好ましくは０．１〜１０００Ｐａであり、より好ましくは１〜２００Ｐａであり、更により好ましくは１〜１００Ｐａであるが、本実施例では、約２０Ｐａとした。【００１６】  なお、選択成長させる膜厚を厚くしたい場合、ＳｉＯ２やＳｉＮ上での潜伏期間を長くする目的でＨＣｌやＣｌ２などのエッチング性ガスを添加することが好ましい場合��ある。
【実施例１】
【００１７】  次に、図面を参照して、本発明の実施例をより詳細に説明する。【００１８】  図２は、本実施例のホットウォール式縦型減圧ＣＶＤ装置を説明するための概略縦断面図であり、図３は、本実施例のホットウォール式縦型減圧ＣＶＤ装置の反応炉を説明するための概略縦断面図である。【００１９】  本実施例のホットウォール式縦型減圧ＣＶＤ装置２００は、反応炉１００と、制御装置１４１と、ガス供給装置１４２と、真空排気装置１４３とを備えている。図２を参照すれば、反応炉１００は、ベース１１２と、その上に設けられたマニホールド１１１と、アウターチューブ１０３と、その内部に設けられたインナーチューブ１０４と、アウターチューブ１０３の外部に設けられたヒータ１０１と、ヒータ１０１とアウターチューブ１０３を覆って設けられた断熱材１０２とを備えている。ヒータ１０１と断熱材１０２とによりアウターチューブ１０３内部全体を加熱する。アウターチューブ１０３はマニホールド１１１の上部フランジ１１８上に設けられ、インナーチューブ１０４はマニホールド１１１の中程で内側に向かって突きだしたフランジ１１９上に設けられている。【００２０】  シールキャップ１１３上にはボート１０５が搭載されている。ボート１０５を搭載したシールキャップ１１３がベース１１２の開口１２０から挿入され、シールキャップ１１３が上昇してシールキャップ１１３によって開口１２０が閉じられるとボート１０５がインナーチューブ１０４内に位置する。ボート１０５は回転機構１１４によって回転される。ボート１０５には複数のウエハ１３０が垂直方向に積層されて搭載されている。インナーチューブ１０４内がウエハ１３０を処理する処理室１０８となる。ボート下部のマニホールド１１１に相当する高さの部分には、断熱板１０７が搭載されている。【００２１】  マニホールド１１１の側壁には、排気管１１６が取り付けられており、排気管１１６は真空排気装置１４３に接続されている。シールキャップ１１３を貫通して供給管１１５が設けられている。供給管１１５は、ガス供給装置１４２に接続されている。ＳｉまたはＳｉＧｅの選択成長の原料ガスである、ＳｉＨ４、Ｓｉ２Ｈ６、ＳｉＨ２Ｃｌ２、ＧｅＨ４等が、供給管１１５よりインナーチューブ１０４の下部から導入される。その後、インナチューブ１０４内を上昇し、その後、アウタチューブ１０３とインナチューブ１０４との間の隙間を通って、排気管１１６に接続された真空排気装置１４３により排気される。【００２２】  シールキャップ１１３を下降して、ボート１０５をインナーチューブ１０４から搬出した後は、ゲートバルブ１１７（図２参照）によって、ベース１１２の開口１２０を閉じる。図２を参照すれば、このようにして処理炉１００の下部に搬出されたボート１０５とウエハカセット１５２との間でウエハ１３０を移載する移載機１５１が設けられている。【００２３】  ヒータ１０１、ガス供給装置１４２、真空排気装置１４３、回転機構１１４、ゲートバルブ１１７、移載機１５１は制御装置１４１によって制御される。【００２４】  ウエハカセット１５２により投入されたウエハ（Ｓｉ基板）１３０は移載機１５１によりウエハカセット１５２からボート１０５に移載��れる。全てのウエハ１０５の移載が完了するとボート１０５はインナーチューブ１０４内へ挿入され、アウターチューブ１０３内は真空排気装置１４３により減圧される。そしてヒータ１０１により所望の温度に加熱し温度が安定したところでガス供給装置１４２により供給管１１５を介して原料ガスを供給し、ウエハ（Ｓｉ基板）１３０上にＣＶＤ反応によりＳｉまたはＳｉＧｅを選択成長させる。【００２５】  なおウエハ１３０はプロダクトウエハ、ダミーウエハ、モニタウエハとに分類され、さらにダミーウエハはサイドダミーウエハとプロダクトダミーウエハとに分類される。プロダクトウエハは実際にＩＣ等の半導体素子が製作されるウエハであり、モニタウエハは半導体素子を製作するにあたって所望の成膜が行われたかをモニタするためのウエハである。プロダクトダミーウエハはプロダクトウエハに歯抜けがあった場合、そこでガスの流れが乱れたり温度の均一性にムラが生じたりするため、それらによる成膜不良を防ぐ理由によりその歯抜け部を埋めるものである。また、サイドダミーウエハはプロダクトウエハを挟み込むようにボートの両端に配置され、プロダクトウエハ領域の熱が逃げないようにし、また反応炉上下から飛来する微粒子や汚染物質がプロダクトウエハに付着しないようにするものである。【００２６】  ホットウオール式の場合、図３に示す通りアウターチューブ１０３、インナーチューブ１０４、ボート１０５等の石英類がウエハ１３０と一緒にヒーター１０１によって加熱される。ここに選択成長の原料ガスであるＳｉＨ４やＳｉ２Ｈ６やＳｉＨ２Ｃｌ２がガス導入管１１５より供給されると、高温の石英類やウエハ１３０から熱エネルギーを得てウエハ表面だけでなく反応炉内の気相中で反応性の高いＳｉＨｘに分解する。選択成長ではプロダクトウエハのＳｉが露出している領域（成長領域）にのみＳｉまたはＳｉＧｅを成長させ、ＳｉＯ２やＳｉＮ等が露出している領域（非成長領域）には成長させたくないのであるが、気相中でＳｉＨｘに分解してしまうためこのＳｉＨｘは容易に非成長領域に到達し、反応性が高いため非成長領域にもただちに膜を形成してしまう。【００２７】  そこで本実施例ではプロダクトウエハの裏面をＥｐｉ−ＳｉあるいはＰｏｌｙ−Ｓｉが露出しているウエハとするか、もしくはプロダクトウエハの直上にＥｐｉ−ＳｉあるいはＰｏｌｙ−Ｓｉが露出しているダミーウエハを配置し、つまりいずれの場合もプロダクトウエハの真上をＥｐｉ−ＳｉあるいはＰｏｌｙ−Ｓｉとすることで、この反応性の高いＳｉＨｘを吸着させ、プロダクトウエハ表面でのＳｉＨｘの存在確率を下げるようにしている。【００２８】  図４は、プロダクトウエハ１３１の裏面をＥｐｉ−ＳｉあるいはＰｏｌｙ−Ｓｉが露出しているウエハとした場合の概略縦断面図であり、図５は、プロダクトウエハ１３１の直上にＥｐｉ−ＳｉあるいはＰｏｌｙ−Ｓｉのシリコン層１３３が露出しているダミーウエハ１３２を配置した場合の概略縦断面図である。【００２９】  Ｅｐｉ−Ｓｉ、Ｐｏｌｙ−Ｓｉ等のＳｉはＳｉＯ２に比べ約１０３倍、ＳｉＮに比べ約１０２倍ほど反応効率が高いため、効率良くＳｉＨｘを捕獲することが出来る。これによりプロダクトウエハ１３１表���でのＳｉＨｘの存在確率が下がり、非成長領域の潜伏期間を長くすることができる。【００３０】  なお、Ｐｏｌｙ−Ｓｉを表面に形成したダミーウエハ１３２をプロダクトウエハ１３１の直上に配置させる場合には、ダミーウエハ１３２のみ搭載したボート１０５を反応炉１００内に入れ、プロダクトウエハ１３１をいれない状態で、原料ガスを流して、ダミーウエハ１３２にＰｏｌｙ−Ｓｉを形成し、その後、ボート１０５を反応炉１００から取り出し、その後、プロダクトウエハ１３２をボート１０５に搭載し、再びボート１０５を反応炉１００内に挿入して、選択成長を行う。【００３１】  図６はプロダクトウエハの直上のウエハの裏面にＳｉＯ２が露出している場合の成膜結果である。図６に示す通り非成長領域であるＳｉＯ２上に膜が形成されており、選択成長が阻害されていることが分かる。一方、プロダクトウエハの直上のウエハの裏面にＰｏｌｙ−Ｓｉが露出している場合の成膜結果を図７に示す。成長領域であるＳｉ上にのみＳｉが成長し、非成長領域であるＳｉＯ２上には膜が形成されておらず、選択成長していることが分かる。
なお、この時のプロセス条件を表１に示す。
【表１】
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【００３２】  以上説明したように、プロダクトウエハの裏面をＥｐｉ−ＳｉあるいはＰｏｌｙ−Ｓｉが露出しているウエハとするか、もしくはプロダクトウエハの直上にＥｐｉ−ＳｉあるいはＰｏｌｙ−Ｓｉが露出しているダミーウエハを配置し、反応性の高いＳｉＨｘを効率良く捕獲することで非成長領域でＳｉあるいはＳｉＧｅが成膜されてしまう問題を解決し、成長領域にのみＳｉあるいはＳｉＧｅを選択成長させることが可能となる。【００３３】  なお、本発明はＭＯＳＦＥＴでのエレベーテッドソース／ドレインへの選択成長のみならず、自己整合型ＳｉＧｅ−ＨＢＴ（Ｈｅｔｅｒｏ−ｂｉｐｏｌａｒ  ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）のベース層の選択成長等、その他の選択成長へも適用可能である。【００３４】  明細書、特許請求の範囲、図面および要約書を含む２００４年３月１１日提出の日本国特許出願２００４−６９５８８号の開示内容全体は、そのまま引用してここに組み込まれる。【００３５】  種々の典型的な実施の形態を示しかつ説明してきたが、本発明はそれらの実施の形態に限定されない。従って、本発明の範囲は、次の請求の範囲によってのみ限定されるものである。
【産業上の利用可能性】
【００３６】  以上説明したように、本発明の一形態によれば、ホットウォール式ＣＶＤ装置であって、ＳｉまたはＳｉＧｅの選択成長を可能とする基板処理装置およびそれを使用した半導体装置の製造方法が提供される。
その結果、本発明は、ホットウオール式のＣＶＤ装置によりＳｉウエハ等の基板にＳｉまたはＳｉＧｅ等のエピタキシャル膜を選択成長させる基板処理装置およびそれを使用した半導体装置の製造方法に特に好適に利用できる。
【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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【図６】
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【図７】
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