JPH01258416A - 気相成長方法 - Google Patents
気相成長方法Info
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- JPH01258416A JPH01258416A JP8652088A JP8652088A JPH01258416A JP H01258416 A JPH01258416 A JP H01258416A JP 8652088 A JP8652088 A JP 8652088A JP 8652088 A JP8652088 A JP 8652088A JP H01258416 A JPH01258416 A JP H01258416A
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は気相成長方法に関し、特に、シリコン（Ｓｉ）
の気相エピタキシャル成長方法に関する。
の気相エピタキシャル成長方法に関する。
従来、この種の気相成長方法は、Ｓｉの原料ガスである
シラン系ガス（Ｓ ｉ Ｈ４，Ｓ ｉ ＨｔＣＩＩ ｔ
。
シラン系ガス（Ｓ ｉ Ｈ４，Ｓ ｉ ＨｔＣＩＩ ｔ
。
５ｉＨｃＩｌｓ、Ｓ １ｃｅ４等）をＳｉウェハー表面
に均一に供給するため、大量の水素（Ｈ２）ガスをキャ
リアーガスとして用いるものとなっていた。
に均一に供給するため、大量の水素（Ｈ２）ガスをキャ
リアーガスとして用いるものとなっていた。
これは、塩素を含むシラン（例えば５ｉＣＩ１．。
５ｉＨＣＪｓ等）では％ Ｈｚによる還元反応がエピタ
キシャル反応の主反応である事、また、望ましくない反
応を生じさせない事が、その主な選択理由となっていた
。
キシャル反応の主反応である事、また、望ましくない反
応を生じさせない事が、その主な選択理由となっていた
。
上述した従来の気相成長方法はシラン系ガスのキャリア
ーガスとしてＨ３を用いているが、Ｈ２は低分子量のガ
スであるのに対し、Ｓｔの原料となるシラン系ガスは高
分子量のガスであり、Ｓｉウェハー表面に均一にシラン
系ガスを供給するには数百１２ ／ ｆｆｌ１！１とい
うような大量のＮ２ガスを特徴とする特に、Ｓｉエピタ
キシャルウェハーの低価格化をはかるため１回のエピタ
キシャル成長で、多数枚の大口径Ｓｉウェハーを処理し
ようとするならば、さらに大量のＮ２ガスが必要となる
。このように、従来の気相エピタキシャル成長方法では
、エピタキシャル成長装置以外にもＮ２の供給、排ガス
処理に極めて大型の付帯設備を必要となる。
ーガスとしてＨ３を用いているが、Ｈ２は低分子量のガ
スであるのに対し、Ｓｔの原料となるシラン系ガスは高
分子量のガスであり、Ｓｉウェハー表面に均一にシラン
系ガスを供給するには数百１２ ／ ｆｆｌ１！１とい
うような大量のＮ２ガスを特徴とする特に、Ｓｉエピタ
キシャルウェハーの低価格化をはかるため１回のエピタ
キシャル成長で、多数枚の大口径Ｓｉウェハーを処理し
ようとするならば、さらに大量のＮ２ガスが必要となる
。このように、従来の気相エピタキシャル成長方法では
、エピタキシャル成長装置以外にもＮ２の供給、排ガス
処理に極めて大型の付帯設備を必要となる。
以上のように、大量のＮ２を必要とするという事は、Ｓ
ｉエピタキシャルウェハーの低コスト化の大きな障害と
なる。
ｉエピタキシャルウェハーの低コスト化の大きな障害と
なる。
これに対処するため、シラン系ガスのキャリアーガスと
して、原子量の大きい希ガス（例えばアルゴン）を用い
る事も考えられる。希ガスをキャリアーガスとして用い
る事により、Ｎ２の使用量は大幅に低減できるが、希ガ
ス自体は、比較的高価格であり、Ｓｉエピタキシャルウ
ェハーの低コスト化という観点からは、最良の改善策と
は言い難い。
して、原子量の大きい希ガス（例えばアルゴン）を用い
る事も考えられる。希ガスをキャリアーガスとして用い
る事により、Ｎ２の使用量は大幅に低減できるが、希ガ
ス自体は、比較的高価格であり、Ｓｉエピタキシャルウ
ェハーの低コスト化という観点からは、最良の改善策と
は言い難い。
本発明の気相成長方法は、塩化シリコンを原料ガスとす
るＳｉ気相エピタキシャル成長、もしくは、１０００℃
以下のＳｉ気相エピタキシャル成長において、Ｓｉの原
料となるシラン系ガスのキャリアーガスの一部もしくは
全部にＮ２を用いる事を特徴としている。
るＳｉ気相エピタキシャル成長、もしくは、１０００℃
以下のＳｉ気相エピタキシャル成長において、Ｓｉの原
料となるシラン系ガスのキャリアーガスの一部もしくは
全部にＮ２を用いる事を特徴としている。
シラン系ガスとしては、好ましくは、テトラクロロシリ
コン（Ｓ ｉＣＩＩ ４）、）リクロロシリコン（Ｓ
ｉ ＨＣ（ｌ ｓ）、ジク四ロシリコン（ＳｉＨｚＣβ
２）、モノシラン（ＳｉＨ＜）が用いられ、このシラン
系ガスにＳｉＨ４，５ｉＨ２Ｃｊｌ’ｚを用いたときに
は、特にシリコンの気相エピタキシャル成長温度が１０
００℃以下に選ばれる。
コン（Ｓ ｉＣＩＩ ４）、）リクロロシリコン（Ｓ
ｉ ＨＣ（ｌ ｓ）、ジク四ロシリコン（ＳｉＨｚＣβ
２）、モノシラン（ＳｉＨ＜）が用いられ、このシラン
系ガスにＳｉＨ４，５ｉＨ２Ｃｊｌ’ｚを用いたときに
は、特にシリコンの気相エピタキシャル成長温度が１０
００℃以下に選ばれる。
また、縦型成長炉を用いる場合には、シリコン基板への
、気相反応に関与するガスの供給が、シリコン基板の近
傍に、はぼ、垂直に立てられたノズル管の管壁に設けら
れた複数の細孔を通して行なわれることが好ましく、さ
らには気相反応に関与するガスの供給が、シリコン基板
の近傍に、はぼ垂直に立てられたノズル管の管壁に設け
られた複数の細孔を通して行なわれることが好ましい。
、気相反応に関与するガスの供給が、シリコン基板の近
傍に、はぼ、垂直に立てられたノズル管の管壁に設けら
れた複数の細孔を通して行なわれることが好ましく、さ
らには気相反応に関与するガスの供給が、シリコン基板
の近傍に、はぼ垂直に立てられたノズル管の管壁に設け
られた複数の細孔を通して行なわれることが好ましい。
本発明は、縦型抵抗加熱炉を利用し、反応管で塩化シリ
コンを原料ガスとするＳｉ気相エピタキシャル成長もし
くは１０００℃以下のＳｉ気相エピタキシャル成長を行
なう場合、Ｓｉの原料となるシラン系ガスのキャリアー
ガスの一部または全部にＮ２を用いる事で、Ｓｉエピタ
キシャルウェハーの低価格化が促進される。
コンを原料ガスとするＳｉ気相エピタキシャル成長もし
くは１０００℃以下のＳｉ気相エピタキシャル成長を行
なう場合、Ｓｉの原料となるシラン系ガスのキャリアー
ガスの一部または全部にＮ２を用いる事で、Ｓｉエピタ
キシャルウェハーの低価格化が促進される。
従来、Ｓｉ気相エピタキシャル成長において、Ｎ２はシ
ラン系ガスと反応してシリコンの窒化物を形成する事、
また、形成されたＳｉエピタキシャル膜を直接窒化する
事でＳｉエピタキシャル膜の結晶性を著しく低下させる
と考えられて来た。
ラン系ガスと反応してシリコンの窒化物を形成する事、
また、形成されたＳｉエピタキシャル膜を直接窒化する
事でＳｉエピタキシャル膜の結晶性を著しく低下させる
と考えられて来た。
しかし、ＳｉＣｌ２や５ｉＨＣｎｓ等の塩化シリコンを
原料ガスとしてＳｉエピタキシャル成長を行なう場合、
気相では、塩化シリコンのＮ２による還元反応のみが選
択的に進行する。また、減圧下であれば、Ｓｉエピタキ
シャル膜の窒化反応も起こらない。
原料ガスとしてＳｉエピタキシャル成長を行なう場合、
気相では、塩化シリコンのＮ２による還元反応のみが選
択的に進行する。また、減圧下であれば、Ｓｉエピタキ
シャル膜の窒化反応も起こらない。
また、１０００℃以下の反応温度では、Ｎ２自体が本来
不活性である事から、塩化シリコンのみならず、シラン
系ガスを用いても、気相においても、Ｓｉエピタキシャ
ル膜表面においても窒化反応は起こらない。
不活性である事から、塩化シリコンのみならず、シラン
系ガスを用いても、気相においても、Ｓｉエピタキシャ
ル膜表面においても窒化反応は起こらない。
次に本発明について図面を参照して説明する。
第１図は本発明の気相成長方法を適用したＳｉ気相エピ
タキシャル成長装置の縦断面図である。
タキシャル成長装置の縦断面図である。
反応管は外管１と内管２からなる２重管構造であり、内
管２には排気のための複数の細孔３が設けられている。
管２には排気のための複数の細孔３が設けられている。
内管２の内部には、Ｓ ｉウェハー４をほぼ水平に保持
する回転可能な基板ホルダー５が設けられている。また
外管１には排気口６が設けられている。反応に関与する
ガスを供給するためにはノズル管７，８が設けられ、各
ノズル管には、Ｓｉウェハー４保持されている位置に対
応する細孔が開孔している。外管１は外部から気密を保
つように架台９に固定されている。Ｓｉウェハーの加熱
は、抵抗加熱炉１０を用いて行なわれる。
する回転可能な基板ホルダー５が設けられている。また
外管１には排気口６が設けられている。反応に関与する
ガスを供給するためにはノズル管７，８が設けられ、各
ノズル管には、Ｓｉウェハー４保持されている位置に対
応する細孔が開孔している。外管１は外部から気密を保
つように架台９に固定されている。Ｓｉウェハーの加熱
は、抵抗加熱炉１０を用いて行なわれる。
次に、以上説明したＳｉ気相エピタキシャル成長装置を
用い、本発明によるＳｉ気相エピタキシャル成長の一例
を示す。
用い、本発明によるＳｉ気相エピタキシャル成長の一例
を示す。
基板ホルダー５に、直径１５０ｍｍのＳｉウェハー４を
７５枚、８止間隔で保持し１０ｒｐｍで回転させ、ノズ
ル管７よりＨｌ ２５ ＩＩ ／ ｍｉｎ、ノズル管８
よりＮ２３０ ＩＩ／ｗｎを流し、反応管内の圧力を１
０Ｔｏｒｒ、温度を９５０℃とした。その後、Ｎ２．Ｎ
２はそのままの状態で流し続け、ノズル管８より５ｉＨ
ｚＣＡｉを５００ ｍ ＩＩ ／ｒＩｊｍ、 Ｂ ＊Ｈ
ｓを０．０１ｍｉ７７ａｍ流し、圧力は１０Ｔｏｒｒに
維持してＳｉの気相エピタキシャル成長を行なった。そ
の結果、７５枚全てのＳｉウェハーに１０μｍの膜厚の
エピタキシャル膜が形成され、膜厚分布は±５％以内、
電気抵抗分布は±６％以内と良好であった。また、気相
で窒化反応が起こらないためシリコン窒化物による微粒
子汚染もなかった。さらに、シリコン窒化物がエピタキ
シャル膜にとり込まれて生ずるウェハー表面のクモリも
全く観察されなかった。これに対し、ノズル管８よりＨ
ｌをキャリアーガスとして流し、Ｎ２キャリアーガスと
同等の膜厚分布、電気抵抗分布を得るためには、ノズル
管８から流すＮ２を１０（１７／ｍｉｎ以上にする必要
があった。また、本実施例、では反応温度を９５０℃と
したが、反応温度を９７５℃。
７５枚、８止間隔で保持し１０ｒｐｍで回転させ、ノズ
ル管７よりＨｌ ２５ ＩＩ ／ ｍｉｎ、ノズル管８
よりＮ２３０ ＩＩ／ｗｎを流し、反応管内の圧力を１
０Ｔｏｒｒ、温度を９５０℃とした。その後、Ｎ２．Ｎ
２はそのままの状態で流し続け、ノズル管８より５ｉＨ
ｚＣＡｉを５００ ｍ ＩＩ ／ｒＩｊｍ、 Ｂ ＊Ｈ
ｓを０．０１ｍｉ７７ａｍ流し、圧力は１０Ｔｏｒｒに
維持してＳｉの気相エピタキシャル成長を行なった。そ
の結果、７５枚全てのＳｉウェハーに１０μｍの膜厚の
エピタキシャル膜が形成され、膜厚分布は±５％以内、
電気抵抗分布は±６％以内と良好であった。また、気相
で窒化反応が起こらないためシリコン窒化物による微粒
子汚染もなかった。さらに、シリコン窒化物がエピタキ
シャル膜にとり込まれて生ずるウェハー表面のクモリも
全く観察されなかった。これに対し、ノズル管８よりＨ
ｌをキャリアーガスとして流し、Ｎ２キャリアーガスと
同等の膜厚分布、電気抵抗分布を得るためには、ノズル
管８から流すＮ２を１０（１７／ｍｉｎ以上にする必要
があった。また、本実施例、では反応温度を９５０℃と
したが、反応温度を９７５℃。
１０００℃、１０２５℃、１０５０℃として成長を行な
ったところ、１０２５℃以上ではエピタキシャル膜にシ
リコン窒化物によるクモリ、微粒子汚染が発生し、高温
になる程、エピタキシャル膜の膜質が低下する傾向が認
められた。
ったところ、１０２５℃以上ではエピタキシャル膜にシ
リコン窒化物によるクモリ、微粒子汚染が発生し、高温
になる程、エピタキシャル膜の膜質が低下する傾向が認
められた。
また、本実施例ではＳｉの原料ガスとして５ｉＨｚＣｊ
’ｚを用いたが、モノシラン（ＳｉＨｔ）を用いても同
等の結果を得た。
’ｚを用いたが、モノシラン（ＳｉＨｔ）を用いても同
等の結果を得た。
以下に第１図で示したＳｉ気相エピタキシャル成長装置
を用いて、本発明の第２のＳｉ気相エピタキシャル成長
例を示す、前述した成長例と同様に、直径１５０閣のＳ
ｉウェハー７５枚を１Ｏｒｐｍで回転させ、ノズル管７
よりＨｌ ３０１２ ／ｒｉｍｓ ノズル管８よりＮ！
３５１２／＝を流し、反応管内圧力を８０Ｔｏｒｒ、温
度を１１５０℃とした。続いて、Ｈ２、Ｎ ２はそのま
まの状態で流し、ノズル管８よりＮ２をキャリアーガス
としてバブリングしたＳ ｉ ＣＩＩ ４を１２００ｍ
Ｊ７／ＩＩｔｈＩ％ＰＨｓを０．０１ｍ ＩＩ ／ ｍ
ｉｎ流して反応管内圧力を８０Ｔｏｒｒに維持したまま
Ｓｉの気相エピタキシャル成長を行なった。その結果、
７５枚全てのＳｉウェハーに２．５μｍのエピタキシャ
ル膜が形成され膜厚分布は±５％以内、電気抵抗分布は
±７％以内と良好であった。この成長例においても窒化
反応による微 ４粒子汚染、ウェハー表面のクモリは全
く観察さｈなかった。なお、５ｉＣＡ４に代えてＳ ｉ
ＨＣＩＩ ｓを用いても同様の効果が得られた。
を用いて、本発明の第２のＳｉ気相エピタキシャル成長
例を示す、前述した成長例と同様に、直径１５０閣のＳ
ｉウェハー７５枚を１Ｏｒｐｍで回転させ、ノズル管７
よりＨｌ ３０１２ ／ｒｉｍｓ ノズル管８よりＮ！
３５１２／＝を流し、反応管内圧力を８０Ｔｏｒｒ、温
度を１１５０℃とした。続いて、Ｈ２、Ｎ ２はそのま
まの状態で流し、ノズル管８よりＮ２をキャリアーガス
としてバブリングしたＳ ｉ ＣＩＩ ４を１２００ｍ
Ｊ７／ＩＩｔｈＩ％ＰＨｓを０．０１ｍ ＩＩ ／ ｍ
ｉｎ流して反応管内圧力を８０Ｔｏｒｒに維持したまま
Ｓｉの気相エピタキシャル成長を行なった。その結果、
７５枚全てのＳｉウェハーに２．５μｍのエピタキシャ
ル膜が形成され膜厚分布は±５％以内、電気抵抗分布は
±７％以内と良好であった。この成長例においても窒化
反応による微 ４粒子汚染、ウェハー表面のクモリは全
く観察さｈなかった。なお、５ｉＣＡ４に代えてＳ ｉ
ＨＣＩＩ ｓを用いても同様の効果が得られた。
以上説明したように本発明は、Ｓｉ気相エピタキシャル
成長において、塩化シリコンを原料ガスとする場合、ま
しくは、１０００℃以下の温度で成長する場合、Ｓ １
の原料ガスであるシラン系ガスのキャリアーガスの一部
または全部にＮ２を用いる事により、Ｓｉエピタキシャ
ルウェハーの価格を大幅に低減できる効果がある。
成長において、塩化シリコンを原料ガスとする場合、ま
しくは、１０００℃以下の温度で成長する場合、Ｓ １
の原料ガスであるシラン系ガスのキャリアーガスの一部
または全部にＮ２を用いる事により、Ｓｉエピタキシャ
ルウェハーの価格を大幅に低減できる効果がある。
従来のように、可燃性のＮ２をキャリアーガスとする場
合は、大型の供給、排ガス処理設備を必要としたが、不
活性でかつ安価なＮ２をキャリアーガスとする事は％
Ｎ２を用いる事によって生じるコスト面での障害を回避
でき、Ｓｉエピタキシャルウェハーの低価格化を著しく
促進するものである。
合は、大型の供給、排ガス処理設備を必要としたが、不
活性でかつ安価なＮ２をキャリアーガスとする事は％
Ｎ２を用いる事によって生じるコスト面での障害を回避
でき、Ｓｉエピタキシャルウェハーの低価格化を著しく
促進するものである。
第１図は本発明の実施例に用いられるＳｉ気相エピタキ
シャル成長装置の縦断面図である。 １・・・・・・外管、２・・・・・・内管、３・・・・
・・細孔、４・・・・・・Ｓｉウェハー、５・・・・・
・基板ホルダー、６・旧・・排気口、７・・・・・・ノ
ズル管、８・・・・・・ノズル管、９・旧・・架台、１
０・・・・・・抵抗加熱炉。 代理人 弁理士 内 原 晋
シャル成長装置の縦断面図である。 １・・・・・・外管、２・・・・・・内管、３・・・・
・・細孔、４・・・・・・Ｓｉウェハー、５・・・・・
・基板ホルダー、６・旧・・排気口、７・・・・・・ノ
ズル管、８・・・・・・ノズル管、９・旧・・架台、１
０・・・・・・抵抗加熱炉。 代理人 弁理士 内 原 晋
Claims (3)
- （１）縦型抵抗加熱炉内に設置された反応管内に、多数
のシリコン単結晶基板をほぼ水平に積み重ねる様に保持
し、シラン系ガスを原料ガスとして、シリコンの気相エ
ピタキシャル成長を行なう方法において、シラン系ガス
のキャリアーガスの一部もしくは全部に窒素ガスを用い
る事を特徴とする気相成長方法。 - （２）前記シラン系ガスが、テトラクロロシリコン（Ｓ
ｉＣｌ＿４）、トリクロロシリコン（ＳｉＨＣｌ＿３）
、ジクロロシリコン（ＳｉＨ＿２Ｃｌ＿２）、シラン（
ＳｉＨ＿４）である請求項１記載の気相成長方法。 - （３）シリコンの気相エピタキシャル成長温度が１００
０℃以下である請求項１記載の気相成長方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8652088A JPH01258416A (ja) | 1988-04-08 | 1988-04-08 | 気相成長方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8652088A JPH01258416A (ja) | 1988-04-08 | 1988-04-08 | 気相成長方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01258416A true JPH01258416A (ja) | 1989-10-16 |
Family
ID=13889262
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8652088A Pending JPH01258416A (ja) | 1988-04-08 | 1988-04-08 | 気相成長方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01258416A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5294572A (en) * | 1989-03-06 | 1994-03-15 | Asm International N.V. | Method and apparatus for depositing a layer on a substrate |
| US6413884B1 (en) | 1997-06-05 | 2002-07-02 | Nec Corporation | Method of producing thin films using current of process gas and inert gas colliding with each other |
| JP2013516085A (ja) * | 2009-12-29 | 2013-05-09 | エムイーエムシー・エレクトロニック・マテリアルズ・インコーポレイテッド | シリコンオンインシュレータウェハを処理する方法 |
-
1988
- 1988-04-08 JP JP8652088A patent/JPH01258416A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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