(57)【要約】【課題】半導体基板の最表面や欠陥の終端におけるダングリングボンドを、硫黄と結合させて削減する表面処理を簡易に行う半導体装置の製造方法及び硫黄原子の発生源を提供する。【解決手段】本発明の半導体基板の表面処理装置は、所定の圧力に調整されたチャンバー内において、供給される硫黄を含むガスにより、基板の表面の終端処理を行う半導体基板の表面処理装置であり、硫黄を含む層が形成された硫黄ガス発生源と、表面の終端処理が行われる基板を固定するステージと、硫黄ガス発生源から前記ガスが発生される温度にチャンバー内を加熱するヒータとチャンバー内の圧力を一定制御する排気装置とを有する。【選択図】図１
2007288032.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の圧力に調整されたチャンバー内において、供給される硫黄を含むガスにより、半導体基板の表面の終端処理を行う半導体基板の表面処理装置であり、
硫黄を含む層が形成された硫黄ガス発生源と、
表面の終端処理が行われる半導体基板を固定するステージと、
前記硫黄ガス発生源から前記ガスが発生される温度にチャンバー内を加熱するヒータと、
チャンバー内の圧力を一定制御する排気装置（ポンプ）と
を有することを特徴とする半導体基板の表面処理装置。
【請求項２】
５０℃〜３００℃望ましくは１００〜２００℃に前記温度を制御することを特徴とする請求項１記載の半導体基板の表面処理装置。
【請求項３】
前記硫黄ガス発生源とステージとが対向して設けられていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の半導体基板の表面処理装置。
【請求項４】
前記ステージ及び硫黄ガス発生源とを、該ステージ及び硫黄ガス間に存在する回転軸を中心に公転させる公転機構を、さらに有することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の半導体基板の表面処理装置。
【請求項５】
前記ステージまたは／及び硫黄ガス発生源を自転させる自転機構をさらに有することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の半導体基板の表面処理装置。
【請求項６】
前記硫黄ガス発生源が
基板と、
該基板上に形成された硫黄を含む層と
から構成されていることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載の半導体基板の表面処理装置。
【請求項７】
所定の圧力に調整されたチャンバー内において、供給される硫黄を含むガスにより、半導体基板の表面の終端処理を行う半導体基板の表面処理方法であり、
硫黄を含む層が形成された硫黄ガス発生源及び表面の終端処理が行われる半導体基板を固定するステージをヒータにより加熱する工程と、
硫黄ガス発生源からガスを発生させる工程と、
発生した前記ガスにより、硫黄を半導体基板表面に付着させ、半導体基板表面の終端処理を行う工程と
を有することを特徴とする半導体基板の表面処理方法。
【請求項８】
終端処理温度の範囲内５０℃〜３００℃望ましくは、１００℃から２００に、前記温度を制御する工程を、さらに有することを特徴とする請求項７記載の半導体基板の表面処理方法。
【請求項９】
前記ステージ及び硫黄ガス発生源とを、該ステージ及び硫黄ガス間に存在する回転軸を中心に、公転機構により公転させる工程を、さらに有することを特徴とする請求項７または請求項８に記載の半導体基板の表面処理方法。
【請求項１０】
前記ステージまたは／及び硫黄ガス発生源を、自転機構により自転させる工程をさらに有することを特徴とする請求項７から請求項９のいずれかに記載の半導体基板の表面処理方法。
【請求項１１】
前記硫黄ガス発生源が
基板と、
該基板上に形成された硫黄を含む層と
から構成されていることを特徴とする請求項７から請求項１０のいずれかに記載の半導体基板の表面処理方法。
【請求項１２】
半導体基板表面の終端処理を行う硫黄を含むガスを発生する硫黄ガス発生源であり、
基板と、
該基板上に形成された硫黄を含む材料層と
を有することを特徴とする硫黄を含むガスの発生源。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体表面のダングリングボンドを硫黄により終端させる半導体基板の表面処理装置及び製造方法並びに硫黄の発生源に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体基板上に電極を形成する際、半導体基板と電極との界面の管理がデバイスの性能を左右するため、半導体基板表面に電極を形成する前段階における半導体基板表面の処理が重要となっている。
すなわち、シリコン基板やガリウム砒素や窒化物系化合物半導体などを積層した化合物半導体基板からなる半導体基板の最表面において、原子の共有結合がきれた未結合手（ダングリングボンド）、つまり共有結合を行う相手のいない結合手が存在している。
【０００３】
このようにダングリングボンドが存在する半導体基板の最表面に電極を形成する場合、ダングリングボンドにより、半導体基板と電極との界面において新たな電位障壁が発生し、半導体装置の動作電圧（ＭＯＳトランジスタの閾値電圧，ダイオードの順方向電圧等）が増加してしまうことになる。
【０００４】
上述した動作電圧の増加を抑制するため、半導体基板の表面のダングリングボンドを削減させる必要があり、この方法として半導体基板の表面処理が知られている。
例えば、代表的な方法として、半導体基板の表面のシリコン酸化膜をフォトリソでエッチングしてコンタクト開孔し、開孔部において露出された半導体基板の表面に対し、分子線エピタキシー（ＭＢＥ）装置を用い、単原子層の厚さとなるＳe（セレン）層を堆積させ、このＳe原子の結合手とダングリングボンド状態の結合手とを共有結合させることで、半導体基板のダングリングボンドを削減させる表面処理方法が良く知られている。
【０００５】
しかしながら、ＭＢＥ装置を用いる方法は、装置自体が高価であり、かつ市販されているＭＢＥ装置で処理可能なウェハの径が小さい（小口径ウェハに対する）ものがほとんどであり、近年において主流となっている大口径ウェハの処理に対して対応できない。
また、ＭＢＥ装置は枚葉式であり、シングルウェハ対応であるため、スループットが悪く、単にダングリングボンドを削減する工程に用いるには生産性が非常に悪い。
さらに、ダングリングボンドと結合させるために用いるＳeの毒性が高く、表面処理の工程において、取り扱いに注意が必要であるという問題がある。
【０００６】
このため、処理が比較的容易であり、スループットも高い処理として、ダングリングボンドを有する半導体基板を黄色硫化アンモニウム液に浸して、半導体基板の表面における終端処理を行う方法が知られている。
すなわち、半導体基板表面のダングリングボンドを終端させるため、黄色硫化アンモニウム水溶液に半導体基板を浸し、半導体基板表面に単原子レベルの厚みを有する硫黄（Ｓ）層を堆積させ、この硫黄を半導体基板表面のダングリングボンドと結合させることで硫黄化し、結合されていない余分な硫黄を除去する方法がある（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平０２−１８７０２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述したように、特許文献１に示す表面処理方法にあっては、硫化アンモニウム水溶液に浸すことにより、半導体基板の表面に、単原子レベルの硫黄の原子層（硫黄層）が形成される。
しかしながら、硫化アンモニウム水溶液が酸素や水素と反応し易いため、半導体基板を硫化アンモニウム水溶液から取り出した際、半導体基板表面の硫化アンモニウムが外気と接触して、ポリ硫化物，ポリチオン塩酸・硫化水素アンモニウム等の反応物が硫黄層を覆うように、半導体基板の表面に付着する。
そのため、この半導体基板表面に付着した反応物を除去する必要があり、表面処理を行った後に、半導体基板を真空加熱して反応物の昇華除去する工程を追加する必要がある。
【０００８】
ところが、反応物を昇華除去するための真空加熱の処理を追加しても、完全に反応物を除去できない場合があり、反応物の残差となり、反応物の残差の上部に電極を形成すると、反応物の残差の影響によって半導体基板と電極間の抵抗が上昇し、半導体装置の動作電圧（ＭＯＳトランジスタの閾値電圧，ダイオードの順方向電圧等）が上昇してしまうことになり、ダングリングボンドを削減した効果があまり得られないこととなる。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、半導体基板の表面におけるダングリングボンドを、硫黄と結合させて削減する表面処理を簡易に行う半導体装置の製造方法及び硫黄の発生源を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の半導体基板の表面処理装置は、所定の圧力に調整されたチャンバー内において、供給される硫黄を含むガスにより、半導体基板の表面の終端処理を行う半導体基板の表面処理装置であり、硫黄を含む層が形成された硫黄ガス発生源と、表面の終端処理が行われる半導体基板を固定するステージと、前記硫黄ガス発生源から前記ガスが発生される温度にチャンバー内を加熱するヒータと、チャンバー内の圧力を一定制御する（減圧して、処理に適した所望の圧力に制御する）排気装置（ポンプ）とを有することを特徴とする。
【００１０】
本発明の半導体基板の表面処理装置は、前記ヒータが、硫黄と基板の表面を形成する原子との結合を切断させる熱エネルギーを与える値に前記温度を制御することを特徴とする。
【００１１】
本発明の半導体基板の表面処理装置は、前記硫黄ガス発生源とステージとが対向して設けられていることを特徴とする。
【００１２】
本発明の半導体基板の表面処理装置は、前記ステージ及び硫黄ガス発生源とを、該ステージ及び硫黄ガス間に存在する回転軸を中心に公転させる公転機構を、さらに有することを特徴とする。
【００１３】
本発明の半導体基板の表面処理装置は、前記ステージまたは／及び硫黄ガス発生源を自転させる自転機構をさらに有することを特徴とする。
【００１４】
本発明の半導体基板の表面処理装置は、前記硫黄ガス発生源が基板と、該基板上に形成された硫黄を含む層とから構成されていることを特徴とする。
【００１５】
本発明の半導体基板の表面処理方法は、所定の圧力に調整されたチャンバー内において、供給される硫黄を含むガスにより、半導体基板の表面の終端処理を行う半導体製造方法であり、硫黄を含む層が形成された硫黄ガス発生源及び表面の終端処理が行われる半導体基板を固定するステージをヒータにより加熱する工程と、硫黄ガス発生源からガスを発生させる工程と、発生した前記ガスにより、硫黄を半導体基板表面に付着させ、半導体基板表面の終端処理を行う工程とを有することを特徴とする。
【００１６】
本発明の半導体基板の表面処理方法は、終端処理温度の範囲内５０℃〜３００℃望ましくは、１００℃から２００に、前記温度を制御する工程を、さらに有することを特徴とする。
【００１７】
本発明の半導体基板の表面処理方法は、前記ステージ及び硫黄ガス発生源とを、該ステージ及び硫黄ガス間に存在する回転軸を中心に、公転機構により公転させる工程を、さらに有することを特徴とする。
【００１８】
本発明の半導体基板の表面処理方法は、前記ステージまたは／及び硫黄ガス発生源を、自転機構により自転させる工程をさらに有することを特徴とする。
【００１９】
本発明の半導体基板の表面処理方法は、前記硫黄ガス発生源が基板と、該基板上に形成された硫黄を含む層とから構成されていることを特徴とする。
【００２０】
本発明の硫黄を含むガスの発生源は、半導体基板表面の終端処理を行う硫黄を含むガスを発生する硫黄ガス発生源であり、基板と、該基板上に形成された硫黄を含む材料層とを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
以上説明したように、発明によれば、ＭＢＥ装置を使用する場合に比較して、大口径のウェハをバッチ処理することが可能であり、半導体基板の表面処理の工程におけるスループットを大幅に向上させることができる。
また、本発明によれば、半導体基板の表面処理にセレンを用いることが無いため、体内へのセレンの必要以上の摂取を防止することが可能となり、工程における安全性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
本発明は、所定の圧力に調整されたチャンバー内において、供給される硫黄を含むガスにより、半導体基板の表面処理を行う装置であり、硫黄を含む層が表面に形成された硫黄ガス発生源と、表面の終端処理が行われる半導体基板を固定するステージと、硫黄ガス発生源からガスが発生される温度にチャンバー内を加熱するヒータとチャンバー内の圧力を一定に保持するための排気装置（真空ポンプ）とを有している。
すなわち、本発明は、表面の終端処理を行う対象の半導体基板と同一チャンバー（同一ステージ）内に硫黄ガス発生源を設け、この硫黄ガス発生源から硫黄（硫黄原子及び硫黄分子と、硫黄分子や硫黄原子を構成要素として含む化合物）を含むガスを発生させ、このガスにより上記半導体基板の表面のダングリングボンドに硫黄を共有結合させて、半導体基板の表面処理を行う。
【００２３】
また、本発明は、電極を蒸着するためにリソグラフィにて、例えば半導体基板の表面に形成された酸化膜等の絶縁体を除去し、コンタクト孔を開口して、半導体基板の表面に、硫黄からなる単原子レベルの層を形成して、この終端にあるダングリングボンドを抑制する、半導体基板の表面処理を行う。
【００２４】
以下、本発明の一実施形態による半導体装置を図面を参照して説明する。図１は第１の実施形態の構成例を示すブロック図である。
この図において、半導体基板の表面処理装置１は、上述したように、半導体基板の表面及び欠陥に存在するダングリングボンドを硫黄により表面処理するものであり、石英ボード２，ヒータ３，チャンバ４を有している。また、チャンバ４内における表面処理の環境としては、図示されてはいないが、排気口から適時排気処理が行われ、表面処理中のチャンバ４内は所定の圧力（例えば、２×１０−４Ｐa：範囲として、５×１０５Ｐａ〜１×１０−５Ｐａ）に制御され、ヒータ３によりチャンバ４内の温度がほぼ１３０℃近傍（範囲として、５０℃〜３００℃）に制御されている。
以降、硫黄ガス発生源の製造方法（範囲５０℃〜３００℃）を説明し、この硫黄ガス発生源を用いた終端処理を用いた装置および方法について順次説明する。
【００２５】
＜硫黄ガス発生源＞
硫黄ガス発生源としては、例えば、硫化アンモニウム水溶液等の硫黄を構成元素として含む薬液に浸して、表面に硫黄を構成元素として含む材料層を表面に形成した基板、すなわち硫黄ガス発生源（以降、ガス発生ウェハ５）を作成する。硫黄は昇華し易い元素として知られており、基板に付着したものを加温処理によりガス発生ウェハ５から容易に離間することができる。
ここで、ガス発生ウェハ５の基体として用いる基板は、シリコン、ガリウム砒素や窒化物型などからなる化合物半導体基板、金属板等を用いることができる。
また、できれば、上記ガス発生ウェハ５の基板としては、硫化アンモニウム水溶液と反応しない材料で形成されていることが望ましい。
【００２６】
上記基板を硫化物溶液（硫化物が含有された溶液）、例えば、硫化アンモニウム水溶液（２５℃）に３０分程度浸漬、すなわち薬液処理を行い、硫黄が基板表面に付着する。
次に、硫化アンモニウム水溶液から基板を取り出し、窒素ブローにより基板上に余分に付着している硫化アンモニウム溶液を除去し、基板を乾燥させる。
【００２７】
このとき、乾燥処理を行った結果として、乾燥した硫黄を含有する材料層の上部に、ポリ硫化物，ポリチオン酸塩および硫化水素アンモニウムなどの、硫化アンモニウム水溶液が外気と触れることにより生成された反応物が数μｍから数十μｍ程度堆積して付着してしまう。上記反応物を除去するため、例えば、圧力２０００Ｐa（１５Ｔorr）、温度２００℃の環境にて約１時間程度の真空加熱処理を行い、硫黄を含有する材料層（一部反応物が形成されていてもよい）が形成される。
上述した工程により、原子数個分の厚さで、硫黄を含有する材料層が基板上に形成され、ガス発生ウェハ５となる。
【００２８】
この処理により、基板表面に硫黄を含む材料層、すなわち硫黄ガス発生源が形成され、ガス発生ウェハ５となる。そして、この材料層をチャンバ４内においてガス化することにより、発生するガスに含まれる硫黄により、処理対象の半導体基板（以降、半導体基板６）表面に終端処理を行う硫黄を含む層を形成させ、半導体基板６の表面のダングリングボンドと共有結合させることになる。
ここで、硫黄のガスの発生を効率的とするため、上記ガス発生ウェハ５の基板としては終端処理が行われない、つまり薬液処理工程において硫黄と共有結合する基板表面のダングリングボンドの密度の少ない材料を用いることが望ましい。
【００２９】
これにより、基板のダングリングボンドと共有結合をしていない硫黄は、結合している硫黄より低い温度にて、ガス発生ウェハ５から昇華することにより離間することが容易に可能となる。
また、ガス発生ウェハ５として、ダングリングボンド密度が高い基板を用いる場合、予めこのダングリングボンドを、何らかの原子（硫黄も含んでもよい）により終端処理を行い、シールド層を形成し、その後に、硫化アンモニウム水溶液に浸積させて、材料層をこのシールド層上に形成するようにしてもよい。
【００３０】
また、上記材料層を硫化アンモニウム水溶液に浸積して形成するのではなく、プラズマ装置を用いて、硫黄を含むガスにより基板表面に予めシールド層を形成して基板表面のダングリングボンドを減少させた後に、硫化アンモニウム水溶液に浸積させて、材料層をこのシールド層上に形成するようにしても良い。
また、上記材料層を硫化アンモニウム水溶液に浸積して形成するのではなく、プラズマ装置を用いて、硫黄を含むガスにより、ドライの状態で硫黄を含有する材料層を形成しても良い。ドライの状態で、材料層を形成することにより、基板上に反応物が生成されないため、真空加熱処理による反応物除去の工程がなく、短時間にてガス発生ウェハ５を作成することができる。
【００３１】
また、ガス発生ウェハ５に用いる基板は、表面に凹凸が少なく、より平坦であることが望ましい。ここで、表面に凹凸が多い場合、基板の表面積は増加、すなわちガス発生ウェハ５上の材料層の表面積が増加するが、表面の凹凸に引きつけられて又は衝突して硫黄が基板から昇華しにくくなり、ガス発生の効率を低下させることとなる。
【００３２】
＜半導体基板の表面処理の第１の実施形態＞
図１を参照して半導体基板の表面処理装置１の第１の実施形態を説明する。図１に示すように、チャンバ４内には石英ボート２が配設され、この石英ボート２に、ガス発生ウェハ５と、このガス発生ウェハ５の表面に対向する面を終端処理する表面（基板表面６Ａ）となるよう、半導体基板６とを固定する。
そして、すでに述べたように、チャンバ４内の圧力（真空度）が２×１０−４Ｐa程度、温度がヒータ３により１３０℃程度に制御されている。これにより、ガス発生ウェハ５および半導体基板６各々の温度も１３０℃程度に制御される。
【００３３】
ここで、ガス発生源として用いるガス発生ウェハ５はすでに述べたプロセスにより作成される。また、半導体基板６において、表面６Ａ上に酸化膜等が形成されており、リソグラフィ及びエッチングにより、終端処理を行う領域がコンタクト開孔され、半導体基板６の表面が露出した状態となっている。
すでに述べたように、排気口と、この排気口からチャンバ４内のガスを排出させる図示しない排気装置とにより、チャンバ４内の真空度（圧力）が制御される。
【００３４】
次に、図１を参照して、第１の実施形態の半導体基板の表面処理装置１によって、硫黄により、半導体基板６の表面６Ａのダングリングボンドに対する終端処理を行う半導体製造方法について説明する。
半導体基板６とガス発生ウェハ５とを、石英ボード２に設けられた溝に各々の基板の一部を差し込んで固定する。
そして、上記排気装置により、チャンバ４内の真空度を２×１０−４Ｐaとした後、ヒータ３によるチャンバ４の加熱を行い（真空加熱）、図示しない温度制御装置により所定の温度に制御する。
【００３５】
ここで、チャンバ４内、すなわちガス発生ウェハ５及び半導体基板６が所定の温度、例えば１３０℃程度とする。上記真空加熱処理により、あたためられ、ガス発生ウェハ５の材料層から離散した（昇華した）硫黄が発生され、上記真空度にてチャンバ４内に硫黄が充填される。
また、上記所定の温度は、半導体基板６の表面６Ａにおいて、表面のダングリングボンドと、上記ガスに含有されている硫黄の未結合手との共有結合を分離する温度以下で、かつガス発生ウェハ５の基板表面に硫黄が付着している状態から、基板表面に付着した硫黄が基板から昇華する温度以上に制御することが重要である。
【００３６】
すなわち、硫化アンモニウム水溶液に浸積してガス発生ウェハ６に形成された材料層において、基板の表面又は欠陥の終端におけるダングリングボンドと共有結合している硫黄だけでなく、基板の表面には付着しているのみで共有結合していない硫黄とが存在している。共有結合している硫黄は３００℃以上の熱（熱エネルギ）を与えなければ、共有結合が切断されないため、材料層における共有結合していない硫黄が共有結合している硫黄よりも先に昇華して、ガスとしてチャンバ４内に拡散する。
【００３７】
これにより、ガス発散ウェハ５の材料層から昇華した硫黄を含むガスがチャンバ４内を拡散し、その一部が半導体基板６の表面６Ａにおける表面のダングリングボンドと共有結合する。
このとき、チャンバ４が１３０℃に加熱されている場合、表面６Ａのダングリングボンドと共有結合した硫黄は、共有結合が切断されて昇華することなく、安定して共有結合状態として表面６Ａ上に残存することとなる。
【００３８】
上述したように、チャンバ４内の温度、すなわちガス発生ウェハ５及び半導体基板６の表面温度を、終端処理する半導体基板６の表面６Ａにおける原子と、硫黄との共有結合が切断される温度未満であり、かつガス発生ウェハ５の基板表面に共有結合していない硫黄が基板表面から昇華する温度以上との温度範囲（以下、終端処理温度範囲）にて設定する。（硫黄は昇華しやすい元素として知られている。）
これにより、チャンバ４内をほとんど硫黄によって充満させることができる。また、ガス発生ウェハ５から昇華した硫黄が効果的に表面６Ａの原子の未結合手であるダングリングボンドと共有結合をし、かつ一度共有結合した後には結合が切断することなく、また共有結合していない余分な硫黄が表面６Ａから昇華することにより、ダングリングボンドを削減するための最小限必要な硫黄の層が形成され、電極と半導体基板との界面の接合特性を向上させることができる。
【００３９】
また、本発明の半導体基板の表面処理装置は、上記終端処理温度範囲内において、より低い温度にて終端処理を行うことにより、チャンバ４内、ガス発生ウェハ５、半導体基板６の温度を基板表面昇温する時間や冷却に要する時間が少なくすることができる。
これにより、本発明の半導体基板の表面処理装置によれば、高温に比較して温度制御自体が容易であり、全体的な半導体基板６の表面処理時間を削減することができ、より表面処理のスループットを向上させることが可能となる。
また、本発明の半導体基板の表面処理装置によれば、従来のように、予めガス発生ウェハ５を用意すれば、半導体基板６に硫黄を共有結合させて終端処理した後に、半導体基板６の表面上の反応物を昇華させるために真空加熱する必要が無く、半導体基板６の表面処理が良好に行われるため、その上に形成される電極との界面における特性（接触抵抗）を低減することができる。
【００４０】
＜半導体基板の表面処理の第２の実施形態＞
図２を参照して半導体基板の表面処理装置１’の第２の実施形態を説明する。図２に示すように、第２の実施形態は、チャンバ４内にヒータ３，公転ステージ１０，この公転ステージ１０の公転機構１１，基板ステージ１２，この基板ステージ１２の自転機構１３，基板ステージ１２用の取付治具１４，ガス発生ウェハステージ１５，このガス発生ウェハステージ１５の自転機構１６及びガス発生ウェハ１５用の取付治具１７が設けられている。また、チャンバ４内の真空度の制御は、すでに述べた半導体基板の表面処理の第１の実施形態と同様である。
【００４１】
上記公転ステージ１０は、例えば円形状の金属板であり、金属板の中心に設けられた回転軸１１ａを介して公転ステージ１０を回転させる公転機構１１に接続されている。なお、公転機構１１はチェンバ４の底板１ａに設けられている。この回転軸１１ａは、公転ステージの１０及び底面１ａの面に対して垂直に接続されている。
公転機構１１は、回転軸１１ａを所定の回転速度（例えば、５〜１２ｒｐｍ）で回転させ、すなわち回転面が公転ステージ１０の面と平行となるように公転ステージ１０を回転させる。
【００４２】
基板ステージ１２は、例えば円形状の金属板であり、終端処理における被処理対象の半導体基板６を、処理表面である表面６Ａが基板ステージ１２に対して上向き（露出されるよう）に固定して搭載する。また、基板ステージ１２は、金属板の中心に設けられた自転機構１３に、自転機構１３の回転軸１３ａを介して接続されている。この回転軸１３ａは、基板ステージの１２の面に対して垂直に接続されている。
自転機構１３は、回転軸１３ａを所定の回転速度（例えば、３２〜７８ｒｐｍ）で回転させ、すなわち回転面が基板ステージ１２の半導体基板６を固定した面と平行となるように基板ステージ１２を回転させる。また、自転機構１３は、取付治具１４により、公転ステージ１０に対して略垂直となるように公転ステージ１０と接続されており、基板ステージ１２の半導体基板６を固定した面が公転ステージ１０の取付治具１４が設けられている面に対して平行ではないように自転機構１３（の回転軸１３ａ）と取付治具１４との間に所定の角度を有して設けられている。
【００４３】
ガス発生ウェハステージ１５は、例えば円形状の金属板であり、終端処理に用いる硫黄を発生するガス発生ウェハ５を、材料層がガス発生ウェハステージ１５に対して上向き（露出されるよう）に固定して搭載する。また、ガス発生ウェハステージ１５は、金属板の中心に設けられた自転機構１６に、自転機構１６の回転軸１６ａを介して接続されている。この回転軸１６ａは、ガス発生ウェハステージの１５の面に対して垂直に接続されている。
自転機構１６は、回転軸１６ａを所定の回転速度（例えば、３２〜７８ｒｐｍ）で回転させ、すなわち回転面がガス発生ウェハステージ１５のガス発生ウェハ５を固定した面と平行となるようにガス発生ウェハステージ１５を回転させる。また、自転機構１６は、取付治具１７により、公転軸１０に対して略垂直となるように公転軸１０と接続されており、ガス発生ウェハステージ１５のガス発生ウェハ５を固定した面が公転ステージ１０の面に対して平行でないように（平行とならないように）、自転機構１６（の回転軸１６の）との間に所定の角度を有して設けられている。
【００４４】
基板ステージ１２及びガス発生ウェハステージ１５の回転は、各自転機構１３，１６が動作することで自転とする。また、公転ステージ１０の回転は、公転機構１１を動作させることで回転し、基板ステージ１２及びガス発生ウェハステージ１５が取付治具１７を介して公転ステージと接続されているため、公転ステージ１０の回転に応じて基板ステージ１２及びガス発生ウェハステージ１５も公転する。上記自転及び公転させるシステムは、上述した公転機構１１、自転機構１３，１６に限らず、どのような回転機構を用いてもよい。
また、自転機構１３及び回転軸１３ａを設けず、基板ステージ１２を取付治具１４に直接固定して、公転のみとし、ガス発生ウェハステージ１５のみ自転と公転とを共にさせてもよい。
基板ステージ１２とガス発生ウェハステージ１５とは、半導体基板６の表面６Ａとガス発生ウェハ５の材料層とが対向する角度範囲で、上記所定の角度が調整されて配置される。
【００４５】
上述した構成により、第１の実施形態の効果に加え、公転ステージ１０の公転と、ガス発生ウェハステージ５の自転とにより遠心力が発生し、ガス発生ウェハ５からチャンバ４内に硫黄がより容易に昇華されることとなる。さらに、ガス発生ウェハ５から昇華された硫黄を含むガスが、チャンバ４内に均一に拡散される。このため、第２に実施形態の半導体基板の表面処理装置１’によって、硫黄が半導体基板６の表面６Ａ面内に均一に供給され、効果的にダングリングボンドに対する終端処理を行うことができる。
【００４６】
また、基板ステージ１２も自転し、半導体基板６がステージ面内にて回転することにより、より均一に硫黄が半導体基板６の表面６Ａのタングリングボンド接続される。また、半導体基板６の限定された箇所に余分な硫黄が付着しても公転ステージ１０の公転と基板ステージ１２の自転とによって発生する遠心力によって取り除くことができる。これにより、表面６Ａ面内にほぼ一様に、硫黄の層を形成して終端処理を行い、半導体基板６のコンタクト開孔して露出されたダングリングボンドの数を均一に減少させる（ダングリングボンドの密度を減少させる）ことができる。
【００４７】
上述したように、第１及び第２の実施形態の半導体基板の表面処理装置１及び１’によれば、半導体基板６のコンタクト開孔して露出された最表面のダングリングボンドに対して、硫黄を共有結合させて終端処理することにより、ダングリングボンドの密度が減少させることが可能となり、その上に形成する電極と半導体基板６との界面における電位障壁を低下させることができる。この電位障壁の低下により、ダイオードであれば、順方向電圧を下げ、ＭＯＳトランジスタであれば閾値電圧の変動を削減するなど、半導体デバイスの特性を改善することができる。
この終端処理の対象となる半導体基板６は、シリコン基板，またはシリコン基板やセラミック基板，ＳｉＣ基板の上にＧaＡsやＧaＮ等の化合物半導体を積層した基板の何れでも良い。
【００４８】
また、この半導体基板６のコンタクト開孔して露出された表面のダングリングボンドと共有結合した硫黄からなる層の上部に電極を形成する際、この電極は、半導体基板６に対してショットキー特性（整流特性）またはオーミック特性（低抵抗性）のいずれを有するものでも良い。
また、半導体基板６の表面６Ａにおいて、硫黄がダングリングボンドと共有結合した層が形成された後、半導体基板６への硫黄の供給が進まないようにすることが制御性を良くすると考えられる。このため、基板ステージ１２に固定された半導体基板６に対し、硫黄が含まれたガスが供給されないようにする防護壁を設けても良い。
上述した「硫黄」とは、チャンバ４内に存在している終端処理に用いられる構成物質であり、硫黄分子と、硫黄原子と、さらに硫黄分子や硫黄原子を構成元素とした、終端処理の一部として用いられる化合物とが含まれている。
【００４９】
＜本発明の実施形態の応用例＞
半導体基板６の一例として、図３に示す順方向電圧の低いＳＢＤ（ショットキーバリアダイオード）としてショットキー電極と半導体基板間の電圧損失の低いＳＢＤを形成する際に、本発明による表面処理の工程を用い、その特性を測定した結果を以下に説明する。
・デバイスの作成
Ａ．拡散層形成
半導体基板１００は、Ｎ型シリコン基板であり、Ｎ型の不純物のドープされたＮ−半導体層とＮ−半導体層の一方の主面に形成されＮ−半導体層より不純物が多いＮ＋半導体層とを有している。
この半導体基板１００を酸化チャンバ内にて、酸素雰囲気中にて加熱することにより、半導体基板１００の他方の主面を酸化して、酸化膜を形成する。
【００５０】
そして、酸化膜上にレジストを塗布し、このレジストに対してフォトリソグラフィを行い、拡散層１０２を形成するため、レジストのマスクパターンを形成する。
このレジストのマスクパターンをマスクとして、上記酸化膜をエッチングして、半導体基板１００の表面を露出させて、Ｐ＋半導体層１０２を形成するための開孔部を形成する。
そして、上記開孔部からボロン原子を半導体基板１００に拡散させ、半導体基板１００の他方の主面に露出するＰ＋半導体層１０２を島状に形成する。そして、レジストを薬液処理により除去する。そして半導体基板１００の表面に酸化膜を形成する。
【００５１】
Ｂ．表面処理
図３に示すように後述する電極を形成する領域の酸化膜をエッチングしてコンタクト開孔する処理を行い、酸化膜１０１とする。このため、レジストを塗布した後、電極が形成される領域のみにレジストが除去されるように、フォトリソグラフィによってレジストパターンを形成する。
そして、酸化膜１０１に対するエッチングを行い、酸化膜１０１を除去した後、レジストを除去する。
次に、希弗酸により、露出された半導体基板１００の表面に形成された自然酸化膜を除去し、半導体基板６となる。次に第２の実施形態における半導体基板の表面処理装置１’による終端処理を行い、ダングリングボンドと共有結合した硫黄の層１０３が形成される。
【００５２】
Ｃ．ショットキー電極形成
そして、スパッタリングまたは蒸着により、Ｍo（モリブデン）／Ｖ（バナジウム）が各々１００ｎｍの厚さで積層されて構成されたバリアメタル１０４を形成する。
【００５３】
次に、バリアメタル１０４表面をバッファード弗酸で洗浄した後、Ａｌ（アルミニウム）からなる電極材料を蒸着またはスパッタリングにより、５μｍの厚さに堆積させる。上記Ａｌは、Ａｌワイヤーボンディングなどでボンディングを行うためのボンディング用金属である。
そして、Ａｌからなる電極材料の表面に、レジストを塗布し、リソグラフィにより、図３の部分のみ残すレジストパターンを形成し、このレジストパターンをマスクとして、露出している金属（Ａｌ／Ｍo／Ｖ）を順次エッチングする。
そして、露出されている部分のエッチングが終了した後、マスクとしたレジストパターンを除去する。
【００５４】
Ｄ．裏面電極形成
次に、上述した電極が形成されている表面にレジストを塗布して、全面をマスクする。
そして、裏面（上記電極が形成されていない面）に対して、ブラスト（例えばサンドブラスト）処理を行い、裏面に付いた金属などを除去し、裏面電極を形成する前処理を行う。
そして、表面のレジストを除去した後、バッファード弗酸による洗浄を行い、裏面に対して、裏面電極１０６を形成する。この裏面電極１０６は、半導体基板１００の裏面においてオーミック（低抵抗性）電極として形成される。
この裏面電極１０６は、スパッタリングまたは蒸着にて、Ｔi（チタン）／Ｎi（ニッケル）／Ｐd（パラジウム）／Ａg（銀）を、各々１００ｎｍ／５００ｎｍ／５０ｎｍ／１００ｎｍの厚さにより積層する。上記裏面電極１０６としては、Ｔｉ−Ｎｉ−Ａｕ，Ｃｒ−Ｎｉ−Ａｕなどを用いてもよい。
【００５５】
上述したプロセスにより形成したＳＢＤと、表面処理を行わなかったＳＢＤとのＶf（順方向電圧）特性を図４に示す。この図４において、横軸が順方向に印加する電圧（Ｖ）であり、縦軸がこの電圧に対応して流れる順方向電流（Ａ）である。
図４から判るように、表面処理をしていないＳＢＤに対して、本発明の半導体装置１により硫黄にて表面処理を行ったＳＢＤは、順方向電圧の電圧値が低下していることが判る。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の第１の実施形態による半導体基板の表面処理装置１の内部の構成例を示す、装置の側面を空けた概念図である。
【図２】本発明の第２の実施形態による半導体基板の表面処理装置１’の内部の構成例を示す、装置の側面を空けた概念図である。
【図３】応用で形成したショットキーダイオードの断面構造を示す概念図である。
【図４】図３のショットキーダイオードのＶf特性を示すグラフである。
【符号の説明】
【００５７】
１，１’…半導体基板の表面処理装置
２…石英ボート
３…ヒータ
４…チャンバ
５…ガス発生ウェハ
６，１００…半導体基板
１０…公転ステージ
１１…公転機構
１１ａ，１３ａ，１６ａ…回転軸
１２…基板ステージ
１３，１６…自転機構
１４，１７…取付治具
１５…ガス発生ウェハステージ
【図１】
2007288032.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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