(57)【要約】【課題】気相成長膜を積層形成する所要時間を短縮し、効率的に気相成長法による積層形成の半導体素子を製造することを可能とする気相成長装置および気相成長方法を提供することを目的とする。【解決手段】本発明の気相成長装置は、ウェーハＷが挿入されるチャンバ２と、前記チャンバ２内に原料ガス、キャリアガスもしくはドーパントガスのうち少なくともいずれかを導入するガス導入手段３と、前記ガス導入手段３により前記ウェーハＷ上に気相成長膜を形成する気相成長膜形成手段１と、前記チャンバ２内をキャリアガスでパージするパージ手段３と、前記ウェーハＷを所定の回転速度で回転させる回転駆動手段６と、前記ウェーハＷを加熱する加熱手段８と、を備え、前記回転駆動手段６は、前記気相成長膜形成手段１における第一の回転速度が、前記パージ手段における第二の回転速度より速い回転速度に制御することを特徴とする。【選択図】図１
2009135229.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウェーハが挿入されるチャンバと、
前記チャンバ内に原料ガス、キャリアガスもしくはドーパントガスのうち少なくともいずれかを導入するガス導入手段と、
前記ガス導入手段により前記ウェーハ上に気相成長膜を形成する気相成長膜形成手段と、
前記チャンバ内をキャリアガスでパージするパージ手段と、
前記ウェーハを所定の回転速度で回転させる回転駆動手段と、
前記ウェーハを加熱する加熱手段と、を備え、
前記回転駆動手段は、前記気相成長膜形成手段における第一の回転速度が、前記パージ手段における第二の回転速度より速い回転速度に制御することを特徴とする気相成長装置。
【請求項２】
前記チャンバの側面内壁に、ガスの還流が発生しないようにガス流方向を制限するガス流調整手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載の気相成長装置。
【請求項３】
ウェーハが挿入されるチャンバと、
前記チャンバ内に原料ガス、キャリアガスもしくはドーパントガスのうち少なくともいずれかを導入するガス導入手段と、
前記ガス導入手段により前記ウェーハ上に気相成長膜を形成する気相成長膜形成手段と、
前記チャンバ内をキャリアガスでパージするパージ手段と、
前記ウェーハを所定の回転速度で回転させる回転駆動手段と、
前記ウェーハを加熱する加熱手段とを備えた気相成長装置を用いて、前記ウェーハ上に気相成長膜を形成する方法であって、
前記回転駆動手段により駆動される第一の回転速度で、前記ウェーハ上に第一の気相成長膜を形成する第一の成膜工程と、
前記第一の成膜工程における前記第一の回転速度より遅い第二の回転速度で、前記チャンバ内をキャリアガスでパージするパージ工程と、
前記パージ工程後に、前記第二の回転速度よりも速い回転速度で、前記第一の気相成長膜上に第二の気相成長膜を形成する第二の成膜工程と、
を備えたことを特徴とする気相成長方法。
【請求項４】
前記第一の回転速度は３００ｒｐｍ以上であり、前記第二の回転速度は１００ｒｐｍ以下であることを特徴とする請求項３に記載の気相成長方法。
【請求項５】
前記原料ガスは、四塩化シリコン（ＳｉＣｌ４）、ジクロールシラン（ＳｉＨ2Ｃｌ2）、トリクロールシラン（ＳｉＨＣｌ３）、シラン（ＳｉＨ４）のうちいずれか１つであり、前記ドーパントガスは、ホスフィン（ＰＨ３）、ジボラン（Ｂ２Ｈ６）、ヒ素（Ａｓ）化合物のうちいずれか１つであることを特徴とする請求項３に記載の気相成長方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、気相成長装置および気相成長方法に関し、特に気相成長膜を積層形成する上で問題となる成膜工程間のガス置換時間を短縮し、効率よく気相成長膜を積層形成することを可能とする気相成長装置および気相成長方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体の一種である、ＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）に代表されるパワーデバイスは、エピタキシャル気相成長法により積層形成される。パワーデバイス向けエピタキシャルウェーハの製造では、エピタキシャル気相成長膜の厚みが厚く、複数の気相成長膜を積層形成することが頻繁に発生する。  この複数の気相成長膜を積層形成する場合、シリコン原料ガスを用いてシリコン（Ｓｉ）の結晶膜、あるいは窒化膜、酸化膜を積層形成することにより、半導体を製造する。例えば、これらパワーデバイス向けエピタキシャルウェーハとして、特許文献１に開示される技術がある。このＳｉ結晶膜形成においては、Ｓｉを形成するウェーハを収容したサセプタを高速回転すると共に、約１２００℃程度まで加熱し、気相成長反応によりＳｉを積層形成する。この半導体形成において、第一層目の成膜プロセスを実行した後、第二層目の成膜プロセスを実行する。第一層目の成膜プロセスの前には、気相成長反応に十分なガス圧となるキャリアガスを半導体製造装置となるチャンバ内に導入する。次に、キャリアガスを供給し続けながら第一層目の成膜プロセス時に、第一層の成膜プロセスに必要な原料ガス（Ｓｉ系ガス）とドーパントガス（ホスフィン、ジボラン、ヒ素化合物等）をチャンバ内に供給し、第一層の成膜プロセスを実行する。その後、チャンバ内のガス雰囲気はキャリアガス、原料ガス、ドーパントガスが混在した状態となる。次に、第一層の成膜プロセスで使用された古いガスを完全に排気すると共に、キャリアガスを供給し続け第二層の成膜プロセス前に、良好な第二層の成膜プロセスを実行できる新鮮なキャリアガスに置換しなければならない。  
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−１３９３９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に開示されている技術では、第一層の成膜プロセス後、チャンバ内のガス雰囲気はキャリアガス、原料ガスおよびドーパントガスが混在したガスが多く残留しており、キャリアガスを供給し続けるものの、第二層の成膜プロセス前に新鮮なキャリアガス雰囲気にするために長い所要時間を要していた。すなわち、第一層の成膜プロセスで混在したガスがサセプタの高速回転による遠心力でチャンバの内壁近傍に引き寄せられ、チャンバ内の中央部とチャンバ内の内壁に近い領域で還流が発生し、第一層の成膜プロセス後のチャンバ内のガスを第二層の成膜プロセスのための新鮮なガス雰囲気に置換するには長い所要時間を要する。そして、このガス置換に要する所要時間が半導体製造プロセスにおける生産性向上の上で大きな問題となっていた。
【０００５】
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、気相成長膜を積層形成する所要時間を短縮し、効率的に気相成長法による積層形成の半導体素子を製造することを可能とする気相成長装置および気相成長方法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】
【０００６】
上記課題を解決し目的を達成するために、本発明にかかる気相成長装置および気相成長方法は次のように構成されている。
【０００７】
（１）本発明にかかる気相成長装置は、ウェーハが挿入されるチャンバと、前記チャンバ内に原料ガス、キャリアガスもしくはドーパントガスのうち少なくともいずれかを導入するガス導入手段と、前記ガス導入手段により前記ウェーハ上に気相成長膜を形成する気相成長膜形成手段と、前記チャンバ内をキャリアガスでパージするパージ手段と、前記ウェーハを所定の回転速度で回転させる回転駆動手段と、前記ウェーハを加熱する加熱手段と、を備え、前記回転駆動手段は、前記気相成長膜形成手段における第一の回転速度が、前記パージ手段における第二の回転速度より速い回転速度に制御することを特徴とする。
【０００８】
（２）上記（１）に記載の気相成長装置において、前記チャンバの側面内壁に、ガスの還流が発生しないようにガス流方向を制限するガス流調整手段を備えたことが望ましい。
【０００９】
（３）本発明にかかる気相成長方法は、ウェーハが挿入されるチャンバと、前記チャンバ内に原料ガス、キャリアガスもしくはドーパントガスのうち少なくともいずれかを導入するガス導入手段と、前記ガス導入手段により前記ウェーハ上に気相成長膜を形成する気相成長膜形成手段と、前記チャンバ内をキャリアガスでパージするパージ手段と、前記ウェーハを所定の回転速度で回転させる回転駆動手段と、前記ウェーハを加熱する加熱手段とを備えた気相成長装置を用いて、前記ウェーハ上に気相成長膜を形成する方法であって、  前記回転駆動手段により駆動される第一の回転速度で、前記ウェーハ上に第一の気相成長膜を形成する第一の成膜工程と、前記第一の成膜工程における前記第一の回転速度より遅い第二の回転速度で、前記チャンバ内をキャリアガスでパージするパージ工程と、前記パージ工程後に、前記第二の回転速度よりも速い回転速度で、前記第一の気相成長膜上に第二の気相成長膜を形成する第二の成膜工程と、を備えたことを特徴とする。
【００１０】
（４）上記（３）に記載の気相成長方法において、前記第一の回転速度は３００ｒｐｍ以上であり、前記第二の回転速度は１００ｒｐｍ以下であることが望ましい。
【００１１】
（５）上記（３）に記載の気相成長方法において、前記原料ガスは、四塩化シリコン（ＳｉＣｌ４）、ジクロールシラン（ＳｉＨ2Ｃｌ2）、トリクロールシラン（ＳｉＨＣｌ３）、シラン（ＳｉＨ４）のうちいずれか１つであり、前記ドーパントガスは、ホスフィン（ＰＨ３）、ジボラン（Ｂ２Ｈ６）、ヒ素（Ａｓ）化合物のうちいずれか１つであることが望ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、気相成長膜を積層形成する成膜プロセスの間にチャンバ内を新鮮なキャリアガスに置換する際、ウェーハを高速回転させる回転胴の回転速度を低速に切り替える速度制御を行うことにより、チャンバ内の古いガスを完全に排気すると共に新鮮なキャリアガスに置換される所要時間を短縮し気相成長膜を積層形成する際の生産性を向上する気相成長装置および気相成長方法を提供するという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明にかかる気相成長装置および気相成長方法の実施の形態につき、添付図面に基づき説明する。
【００１４】
（第一の実施の形態）
以下、第一の実施の形態にかかる気相成長装置について詳細に説明する。図１は、第一の実施の形態にかかる気相成長装置１の概略構成を示す断面図である。気相成長装置１は、例えば、高純度単結晶シリコン（以下、Ｓｉと記載する）のウェーハＷ上に気相成長膜を形成する装置であり、チャンバ２と、チャンバ２に接続されたガス供給管３と、ガス排気管７と、を備えている。
【００１５】
ガス供給管３は、チャンバ２内の上部、水平方向の略中央部に配設され、原料ガス、キャリアガスおよびドーパントガスがチャンバ２内に供給されるように、チャンバ２外部のガス供給制御装置（図示省略）と接続されている。そして、ガス供給制御装置（図示省略）からは、気相成長装置１において形成する気相成長膜の種類に応じて、原料ガス、キャリアガスおよびドーパントガスが図１のＡ方向に供給される。第一の実施の形態においては、気相成長法によるＳｉ結晶膜積層の実施形態を基に説明する。原料ガスとしては、主に四塩化シリコン（ＳｉＣｌ４）、その他ジクロールシラン（ＳｉＨ2Ｃｌ2）、トリクロールシラン（ＳｉＨＣｌ３）、シラン（ＳｉＨ４）を適宜選択して使用する。また、キャリアガスは、水素（Ｈ2）が使用される。ドーパントガスは、ホスフィン（ＰＨ３）、ジボラン（Ｂ２Ｈ６）、ヒ素（Ａｓ）化合物等を適宜選択して使用する。
【００１６】
ガス排気管７は、チャンバ２内の下部、図１の左右に分かれて２箇所に配設され、チャンバ２内部でシリコン原料ガスとキャリアガスＨ２が反応した結果生成される塩化水素（以下、ＨＣｌと記載する）、キャリアガス、原料ガスおよびドーパントガスを排気する。これらガスをチャンバ２外部に排出するように、チャンバ２外部のガス排気制御装置（図示省略）と接続されている。そして、ガス排気制御装置（図示省略）と接続されていることにより、図１のＢ方向に排出されたガスは、廃棄される。
【００１７】
更に、チャンバ２は、その内部にウェーハＷと、整流板４と、サセプタ５と、回転胴６と、ヒーター８と、ウェーハ突き上げ機構９と、温度センサ１０と、を備えている。
【００１８】
整流板４は、ガス供給管３から供給された後、上記の原料ガス、キャリアガスおよびドーパントガスをウェーハＷ上方に均一に流入させる部材であり、ガス供給管３とサセプタ５の間の、チャンバ２の内部壁面に固定されている。また、ウェーハＷに対向する範囲の全域にわたって多数の開口部が設けられており、ウェーハＷ全域にわたって均一なガス流量になるように開口面積が調整されている。
【００１９】
温度センサ１０は、放射温度計等を使用して、チャンバ２外壁に設けられた透明石英窓からウェーハの表面温度を遠隔検知する。ヒーター８は、サセプタ５上に固定されたウェーハＷを背面側からプロセス温度に達するまで加熱する加熱器であり、温度センサ１０の検知温度に従い、チャンバ２の外部に備えられた加熱回路（図示省略）から供給される定電流によって加熱する。上記プロセス温度は、原料ガスによって異なり、約９００〜１２５０℃の間である。なお、ヒーター８は、ウェーハ突き上げ機構９がウェーハＷを押し上げるため複数の開口部を有する。
【００２０】
ウェーハＷは、気相成長膜を形成する基材であり、高純度単結晶Ｓｉである。ウェーハＷ上に気相成長膜を形成するため、ヒーター８の加熱により上記プロセス温度まで加熱される。通常、ＦＺ法、あるいはＣＺ法で引上げ育成したシリコンインゴットをスライスし、ラッピング処理もしくはエッチング処理を施したものである。
【００２１】
ウェーハ突き上げ機構９は、ウェーハＷをヒーター８の下方から押し上げる機構を有し、下方からのウェーハＷ押し上げによりウェーハＷを搬送する機能を有する。
【００２２】
サセプタ５は、ウェーハＷを支持するものであり、ウェーハＷを所定の位置に固定する機能を有する。サセプタ５の材質としては、熱伝導性、熱膨張性、耐熱性、高純度製造性等の観点から、炭素の基材上に炭化珪素（以下、ＳｉＣと記載する）を皮膜したもの、基材をＳｉＣとしたもの、もしくはシリコン含浸炭化珪素のうちいずれかが使用される。
【００２３】
回転胴６は、上記ウェーハＷを回転させる回転体であり、ウェーハＷ上の気相成長膜が均一に生成されるように、図１のＣ方向に一定の回転速度で高速回転させる駆動機能を有する。なお、回転速度は、第一の実施の形態にかかる気相成長装置を実用するにあたって、均一性の高い気相成長膜を効率的に形成するためには、成膜時３００ｒｐｍ以上の速度で回転させることが好ましい。回転胴６は、第一の実施の形態にかかる気相成長装置においては、プロセスのステップに応じて回転速度を制御する。回転胴駆動機構１１は、上記回転胴６を回転させる駆動手段であり、駆動モーターとモーター制御回路から構成される。回転胴６に回転の駆動力を伝達するように駆動伝達手段を有し、気相成長膜の成膜時は、３００ｒｐｍ以上の回転速度で回転胴６を回転させることが好ましい。
【００２４】
以下、第一の実施の形態にかかる気相成長装置１の各ステップの所要時間を表１に示す。
【表１】
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【００２５】
以下、第一の実施の形態にかかる気相成長方法について詳細に説明する。表１は、第一の実施の形態にかかる気相成長方法の処理手順を示している。常時キャリアガスＨ２を供給する状態で、ヒーター８をアイドル状態（低い出力電流でヒーター８に通電し約５００〜８００℃程度に加熱）で、回転胴６を５０ｒｐｍで低速回転させる（ステップＳ１００）。ウェーハＷをウェーハ突き上げ機構９とウェーハ搬送ロボット（図示省略）を使ってサセプタ５上に搬入する（ステップＳ１０１）。ヒーター８を加熱しウェーハＷの温度をプロセス温度（約９００〜１２５０℃の間）に昇温する（ステップＳ１０２）。回転胴６の回転速度を１０００ｒｐｍに上昇させる（ステップＳ１０３）。第一層目の気相成長膜を形成する（ステップＳ１０４）。回転胴６の回転速度を５０ｒｐｍに低下させる（ステップＳ１０５）。チャンバ内を新鮮なキャリアガスＨ２へ置換するガス置換待ち時間（ステップＳ１０６）。回転胴６の回転速度を１０００ｒｐｍに上昇させる（ステップＳ１０７）。第二層目の気相成長膜を形成する（ステップＳ１０８）。回転胴６の回転速度を５０ｒｐｍに低下させる（ステップＳ１０９）。ヒーター８への出力電流を下げて降温する（ステップＳ１１０）。ウェーハＷを取り外し搬出する（ステップＳ１１１）。ダミーウェーハを搬入する（ステップＳ１１２）。エッチング前処理を行う（ステップＳ１１３）。エッチング処理を行う（ステップＳ１１４）。エッチング後処理を行う（ステップＳ１１５）。ダミーウェーハを搬出する（ステップＳ１１６）。
【００２６】
上記表１に示すように、第一の実施の形態にかかる気相成長方法は、全工程で総計１０００ｓｅｃの所要時間を要する。第一の実施の形態にかかる気相成長方法は、第一層と第二層の成膜プロセス間にチャンバ内を新鮮なキャリアガスに置換する層間パージステップに４０ｓｅｃを要する。なお、従来の実施の形態にかかる気相成長装置は、回転胴６の回転速度を制御せず、回転速度１０００ｒｐｍで回転させたまま定速回転させていたため層間パージステップに１２０ｓｅｃを要していた。従って、第一の実施の形態によれば、約８０ｓｅｃの所要時間短縮が可能となり、製造工数の低減となる。この時間短縮は、半導体の積層数が多くなればなるほど、効果が大きくなる。この所要時間短縮により、１割程度生産性を向上することが可能となり、これは半導体製造工程上大きな生産性向上効果である。
【００２７】
以下、層間パージステップについて詳細に説明する。図２は、気相成長装置における層間パージステップが不完全の状態で積層半導体を製造した際の電気特性グラフである。横軸は半導体の深さ（μｍ）を示し、縦軸は拡がり抵抗値ＳＲ（Ｓｐｒｅａｄｉｎｇ  Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）を示している。第一層の上に第二層を形成すると、第一層と第二層の境界部で抵抗特性が急激に変化せず電気特性不良の半導体が製造される。一方、図３は、気相成長装置における層間パージステップが完全の状態で積層半導体を製造した際の電気特性グラフである。層間パージステップを完了させた場合、図３のごとく第一層と第二層の境界部で抵抗特性が急激に変化し、電気特性の良好な半導体が製造できる。従って、層間パージステップは、半導体製造の上で重要な工程である。
【００２８】
以下、従来の実施の形態にかかる回転胴６の回転によるガス流の動きを詳細に説明する。図４は、従来の実施の形態にかかる気相成長装置のガスの流れを示す断面図である。なお、流量の単位は、ｓｌｍを使用する。これは、Ｓｔａｎｄａｒｄ  Ｌｉｔｅｒ  ｐｅｒ  Ｍｉｎｕｔｅ、すなわち、気圧１ａｔｍ、０℃における１分間あたりの流量をリットルで表示した単位である。原料ガス、キャリアガスおよびドーパントガスは、図４のＤ方向にガス供給管３からＸ（ｓｌｍ）のガス流量で供給されるとする。供給されたガスは、ウェーハＷ表面に吹き付けられ、回転胴６の高速回転による遠心力でＥ方向、すなわち、ウェーハＷの中心から遠ざかる方向へ４Ｘ（ｓｌｍ）のガス流となる。このガス流は、チャンバ２の内壁にあたって上下両方向に分割される。チャンバ２の内壁上方に３Ｘ（ｓｌｍ）、下方にＸ（ｓｌｍ）のガス流が発生する。従って、３Ｘ（ｓｌｍ）のガス流は、整流板４下部のチャンバ２内壁近傍の空間に流れ、またウェーハＷの表面近傍に戻るという還流を発生させる。図４に示すようなガス還流の結果、第一層の成膜プロセス後のガス（Ｓｉ原料ガス、キャリアガスおよびドーパントガスの混在したガス）はなかなか排出されず、新鮮なキャリアガスへの置換に長い時間を要する。チャンバ２内で反応に使用されたガス濃度が０％になり、キャリアガスＨ２の濃度が１００％になった段階で層間パージステップは完了となる。
【００２９】
以下、第一の実施の形態にかかる回転胴６の回転によるガス流の動きを詳細に説明する。図５は、第一の実施の形態にかかる気相成長装置のガスの流れを示す断面図である。ガス供給管３から供給されたガスは、整流板４を通過してウェーハＷの上方に吹き付けられ、一部はチャンバ２内の内壁に近い領域に流れる。第一の実施の形態においては、回転胴６の回転による遠心力が小さくウェーハＷと整流板４の下部内壁との間で還流がほとんど発生しないため第一層の成膜プロセスで使用されたガスは排気され、チャンバ２内が新鮮なキャリアガスＨ２に置換されやすくなる。図５において、還流Ｆのように整流板４下部内壁周辺で小さな還流は発生するものの、図４のような大きな還流は発生しないため層間パージステップに要する所要時間は短縮される。  
【００３０】
上述のごとく、回転胴６の回転速度により、チャンバ２内のガス還流に差異が発生する理由は遠心力によるものである。回転胴６の遠心力Ｆは、回転速度ｖとの間には、以下の関係が成立する。
【数１】
2009135229.tif 000004
【００３１】
従って、回転胴６を回転速度１０００ｒｐｍで定速回転させたまま層間パージステップを実行する構成では、回転胴６の回転速度の２乗に比例する遠心力は非常に大きい。従って、回転胴６の回転速度が遅いほど、遠心力は小さくなる。第一の実施の形態においては、回転速度と遠心力の関係から、気相成長時の回転速度１０００ｒｐｍと層間パージステップ時の回転速度５０ｒｐｍで約４００倍の遠心力の差が発生する。従って、遠心力が大きいほど、チャンバ２内部におけるガス還流が大きくなり、チャンバ２内で反応に使用されたガス濃度を０％まで低下させるのに長い所要時間を要することとなる。
【００３２】
以上述べたように、第一の実施の形態によれば、気相成長膜を積層形成する際の成膜ステップ間の層間パージステップに、回転胴の回転速度低下、回転胴の低速回転、回転胴の回転速度上昇といった段階的な回転速度制御を組み入れたことにより、層間パージステップの所要時間を大きく低減し気相成長膜の積層形成の生産性向上を可能とする気相成長装置を提供する。
【００３３】
（第二の実施の形態）
以下、第二の実施の形態を詳細に説明する。第二の実施の形態が第一の実施の形態と異なる点は、チャンバ２内のガス還流を更に低減するため傾斜壁を取り付けた構成である。図６は、第二の実施の形態にかかる気相成長装置１２の概略構成を示す断面図である。気相成長装置１２内部の整流板４の下部内壁に傾斜壁１３を取り付けた構成を示している。その他の構成は第一の実施の形態と同様である。同じ符号は同じ要素を示し詳細の説明を省略する。
【００３４】
以下、第二の実施の形態にかかる気相成長装置１２の各ステップの所要時間を表２に示す。
【表２】
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【００３５】
以下、第二の実施の形態にかかる気相成長方法について詳細に説明する。表２は、第二の実施の形態にかかる気相成長方法の処理手順を示している。常時キャリアガスＨ２を導入した状態で、ヒーター８をアイドル状態（低い出力電流でヒーター８に通電し約５００〜８００℃程度に加熱）で、回転胴６を５０ｒｐｍで低速回転させる（ステップＳ２００）。ウェーハＷをウェーハ突き上げ機構９とウェーハ搬送ロボット（図示省略）を使ってサセプタ５上に搬入する（ステップＳ２０１）。ヒーター８を加熱しウェーハＷの温度をプロセス温度（約９００〜１２５０℃の間）に昇温する（ステップＳ２０２）。回転胴６の回転速度を１０００ｒｐｍに上昇させる（ステップＳ２０３）。第一層目の気相成長膜を形成する（ステップＳ２０４）。回転胴６の回転速度を５０ｒｐｍに低下させる（ステップＳ２０５）。回転胴６の回転速度を１０００ｒｐｍに上昇させる（ステップＳ２０６）。第二層目の気相成長膜を形成する（ステップＳ２０７）。回転胴６の回転速度を５０ｒｐｍに低下させる（ステップＳ２０８）。ヒーター８への出力電流を下げて降温する（ステップＳ２０９）。ウェーハＷを取り外し搬出する（ステップＳ２１０）。ダミーウェーハを搬入する（ステップＳ２１１）。エッチング前処理を行う（ステップＳ２１２）。エッチング処理を行う（ステップＳ２１３）。エッチング後処理を行う（ステップＳ２１４）。ダミーウェーハを搬出する（ステップＳ２１５）。
【００３６】
以下、第二の実施の形態にかかる気相成長装置１２におけるガスの流れを詳細に説明する。図７は、第二の実施の形態にかかる気相成長装置１２のガスの流れを示す断面図である。図７において、整流板４の下部内壁に傾斜壁１３を取り付けたことにより、図５で見られたチャンバ２内の整流板４下部内壁で発生している還流Ｆがなくなり、ガス還流が第一の実施の形態よりも更に低減される。従って、層間パージステップに要する所要時間は更に低減され、従来の実施の形態において要していた１２０ｓｅｃは、３０ｓｅｃとなる。
【００３７】
以上述べたように、第二の実施の形態によれば、チャンバ２内の整流板４下部内壁に傾斜壁１３を設け、気相成長膜を積層形成する際の成膜ステップ間の層間パージステップに、回転胴の回転速度低下、回転胴の回転速度上昇の回転速度制御を組み入れたことにより、層間パージステップの所要時間を大きく低減し気相成長膜の積層形成の生産性向上を可能とする気相成長装置を提供する。
【００３８】
なお、本発明においては、回転胴６の回転速度制御を気相成長膜形成時１０００ｒｐｍと層間パージステップ時５０ｒｐｍの２段階設けた構成を図示して実施の形態を説明したが、気相成長膜形成時、層間パージステップ時のそれぞれの回転速度は、本発明にかかる実施の形態に限定されるものではない。気相成長膜形成時の回転速度を更に上げれば、気相成長膜を形成するプロセスウィンドウが拡張され、高品質の半導体を更に効率的に製造可能となる。層間パージステップの回転速度は、チャンバ２の中央部からチャンバ２内壁近傍へのガス流を発生させない程度であればよい。
【００３９】
また、本発明においては、高純度単結晶Ｓｉの気相成長膜を形成するための原料ガスとして、四塩化シリコン（ＳｉＣｌ４）、ジクロールシラン（ＳｉＨ2Ｃｌ2）、トリクロールシラン（ＳｉＨＣｌ３）、シラン（ＳｉＨ４）を適宜選択して使用する実施の形態を説明した。また、不純物層を形成するためのドーパントガスとして、ホスフィン（ＰＨ３）、ジボラン（Ｂ２Ｈ６）、ヒ素（Ａｓ）化合物を適宜選択して使用する実施の形態を説明したが、これら上記の原料ガスもしくはドーパントガスの種類は、本発明にかかる実施の形態に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】第一の実施の形態にかかる気相成長装置１の概略構成を示す断面図。
【図２】気相成長装置における層間パージステップが不完全の状態で積層半導体を製造した際の電気特性グラフ。
【図３】気相成長装置における層間パージステップが完全の状態で積層半導体を製造した際の電気特性グラフ。
【図４】従来の実施の形態にかかる気相成長装置のガスの流れを示す断面図。
【図５】第一の実施の形態にかかる気相成長装置１のガスの流れを示す断面図。
【図６】第二の実施の形態にかかる気相成長装置１２の概略構成を示す断面図。
【図７】第二の実施の形態にかかる気相成長装置１２のガスの流れを示す断面図。
【符号の説明】
【００４１】
１  気相成長装置
２  チャンバ
３  ガス供給管
４  整流板
５  サセプタ
６  回転胴
７  ガス排気管
８  ヒーター
９  ウェーハ突き上げ機構
１０  温度センサ
１１  回転胴駆動機構
１２  気相成長装置
１３  傾斜壁
Ｗ  ウェーハ
Ａ  ガス供給方向
Ｂ  ガス排気方向
Ｃ  回転胴回転方向
Ｄ  ガス流入方向
Ｅ  遠心力によるガス流方向
Ｆ  整流板４下部内壁近傍のガス還流
【図１】
2009135229.tif 000006
【図２】
2009135229.tif 000007
【図３】
2009135229.tif 000008
【図４】
2009135229.tif 000009
【図５】
2009135229.tif 000010
【図６】
2009135229.tif 000011
【図７】
2009135229.tif 000012