JPH03248417A - 減圧エピタキシャル成長方法 - Google Patents
減圧エピタキシャル成長方法Info
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- JPH03248417A JPH03248417A JP4693990A JP4693990A JPH03248417A JP H03248417 A JPH03248417 A JP H03248417A JP 4693990 A JP4693990 A JP 4693990A JP 4693990 A JP4693990 A JP 4693990A JP H03248417 A JPH03248417 A JP H03248417A
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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、Ｓｉ等半導体デバイスの製造プロセスの一つ
であるエピタキシャル成長の方法に関する。
であるエピタキシャル成長の方法に関する。
Ｓｉ半導体デバイス、特にバイポーラＩＣやＢｉＣＭＯ
３−ＩＣ等の製造プロセスにおいては、第３図のように
基板１にＡｓ （砒素）等の不純物を高濃度にドープし
た埋込層２を形成し、その上にエピタキシャル成長層３
を成長する方法が広く用いられている。このような基板
を用いた場合、エピタキシャル成長時に埋込層２の表面
から気相中に飛出したドーパント （Ａｓ等）がエピタ
キシャル層３中に再び取込まれる現象（オートドーピン
グ）が起こる。
３−ＩＣ等の製造プロセスにおいては、第３図のように
基板１にＡｓ （砒素）等の不純物を高濃度にドープし
た埋込層２を形成し、その上にエピタキシャル成長層３
を成長する方法が広く用いられている。このような基板
を用いた場合、エピタキシャル成長時に埋込層２の表面
から気相中に飛出したドーパント （Ａｓ等）がエピタ
キシャル層３中に再び取込まれる現象（オートドーピン
グ）が起こる。
オートドーピングが大きい場合には、エピタキシャル層
３の深さ方向の不純物濃度分布のダレが大きくなり、良
好なデバイス特性が得られなかったり、高性能ＩＣを製
造するために必要なエビタキシャル層３の薄膜化が困難
になるなどの問題が生ずる。このようなオートドーピン
グを低減する方法として、原料ガスにＳｉＨ＊ガスや５
ｉＪｓガスのようなＳｉの水素化合物ガスを用い、１０
〜２００ Ｔｏｒｒ程度の減圧状態で成長を行うことが
実用的に有効であることが知られている。Ｓｉエピタキ
シャル成長用の原料ガスとしては、その他に、５ｉＨ２
ＣＩ ２ガス、５ｉＨＣ１３ガス、 ５ＩＣ１＜ガス
のようなｃｉ（塩素）を含むものがあるが、これらのガ
スは、成長速度が速くとれ、スループットが向上すると
いう利点があり広く行われているが、ＳｉＨ４ガス等に
くらべてオートドーピングが大きくなる。
３の深さ方向の不純物濃度分布のダレが大きくなり、良
好なデバイス特性が得られなかったり、高性能ＩＣを製
造するために必要なエビタキシャル層３の薄膜化が困難
になるなどの問題が生ずる。このようなオートドーピン
グを低減する方法として、原料ガスにＳｉＨ＊ガスや５
ｉＪｓガスのようなＳｉの水素化合物ガスを用い、１０
〜２００ Ｔｏｒｒ程度の減圧状態で成長を行うことが
実用的に有効であることが知られている。Ｓｉエピタキ
シャル成長用の原料ガスとしては、その他に、５ｉＨ２
ＣＩ ２ガス、５ｉＨＣ１３ガス、 ５ＩＣ１＜ガス
のようなｃｉ（塩素）を含むものがあるが、これらのガ
スは、成長速度が速くとれ、スループットが向上すると
いう利点があり広く行われているが、ＳｉＨ４ガス等に
くらべてオートドーピングが大きくなる。
一方、埋込層２を形成した基板１には、その表面に埋込
層２の位置を識別するための微小な段差４からなるパタ
ーンが形成されている。このような基板１にエピタキシ
ャル成長を行った場合には、成長速度の方位依存性のだ
約に、パターンシフトやパターン変形等が生じ、これら
が大きい場合にはパターンの位置合わせ精度が悪くなり
、集積度の高いデバイスを作ることができない等の問題
が起こる。Ｓ＋Ｈａガス等、Ｓｌの水素化合物ガスを用
いて減圧成長を行った場合には、第３図（ａ）示のよう
に、通常の常圧エピタキシャル成長に比べ、パターンの
シフトが負方向になり、しかも大きな量になるという課
題があった。一方、５ｉＨ２ｃ＊ ２ガスや５ｔＨＣｆ
ａガス、 ５ｉＣ１＜ガス等のＳｉ塩素化合物ガスを
原料として使用した場合には、第３図ら）示のように減
圧成長を行ってもパターンのシフトは正方向に大きな量
になることが知られている。
層２の位置を識別するための微小な段差４からなるパタ
ーンが形成されている。このような基板１にエピタキシ
ャル成長を行った場合には、成長速度の方位依存性のだ
約に、パターンシフトやパターン変形等が生じ、これら
が大きい場合にはパターンの位置合わせ精度が悪くなり
、集積度の高いデバイスを作ることができない等の問題
が起こる。Ｓ＋Ｈａガス等、Ｓｌの水素化合物ガスを用
いて減圧成長を行った場合には、第３図（ａ）示のよう
に、通常の常圧エピタキシャル成長に比べ、パターンの
シフトが負方向になり、しかも大きな量になるという課
題があった。一方、５ｉＨ２ｃ＊ ２ガスや５ｔＨＣｆ
ａガス、 ５ｉＣ１＜ガス等のＳｉ塩素化合物ガスを
原料として使用した場合には、第３図ら）示のように減
圧成長を行ってもパターンのシフトは正方向に大きな量
になることが知られている。
このように、従来はオートドーピングが小さく、かつパ
ターンシフト等の小さなエピタキシャル層を得ることは
困難であった。
ターンシフト等の小さなエピタキシャル層を得ることは
困難であった。
本発明は、従来法ではオートドーピングとパターンシフ
ト等を同時に小さくできないという課題を解決し、オー
トドーピングが少なく、しかもパターンシフト等の小さ
なエピタキシャル層を得ることを目的とする。
ト等を同時に小さくできないという課題を解決し、オー
トドーピングが少なく、しかもパターンシフト等の小さ
なエピタキシャル層を得ることを目的とする。
即ち、本発明方法は第１．第２図示のように高不純物濃
度埋込層２を有する基板１にエピタキシャル層３を減圧
エピタキシャル成長する方法において、エピタキシャル
成長を２つのステップに分け、第１ステップ〔Ｉ〕では
原料ガスとしてＳｉの水素化合物ガスを用いて０．１〜
０．５μｍの成長を行い、第２ステップでは原料ガスと
してＳｉの水素化合物ガスと塩素化合物ガスの混合ガス
を流して、所定の膜厚までエピタキシャル成長を行うこ
とを特徴とする。
度埋込層２を有する基板１にエピタキシャル層３を減圧
エピタキシャル成長する方法において、エピタキシャル
成長を２つのステップに分け、第１ステップ〔Ｉ〕では
原料ガスとしてＳｉの水素化合物ガスを用いて０．１〜
０．５μｍの成長を行い、第２ステップでは原料ガスと
してＳｉの水素化合物ガスと塩素化合物ガスの混合ガス
を流して、所定の膜厚までエピタキシャル成長を行うこ
とを特徴とする。
このような構成の本発明方法を用いることにより、第１
ステップ［Ｉ］の成長ではＳｉの水素化合物ガスによる
減圧成長であるため、オートドーピングが小さ゛く抑制
できる。一方、パターンシフト等は大きくなるが、膜厚
が薄いのでパターンシフト等の絶対量は大きなものとは
ならない。
ステップ［Ｉ］の成長ではＳｉの水素化合物ガスによる
減圧成長であるため、オートドーピングが小さ゛く抑制
できる。一方、パターンシフト等は大きくなるが、膜厚
が薄いのでパターンシフト等の絶対量は大きなものとは
ならない。
その後の第２ステップ［ＩＩ］の成長では、原料ガスと
してＳｉの水素化合物ガスとＳｉの塩素化合物ガスを同
時に流すことにより、Ｓｌの水素化合物ガスとＳｉの塩
素化合物ガスの流量の割合を適当に選べば、パターンシ
フトはＳｉの水素化合物ガスの負方向のシフトとＳｉの
塩素化合物ガスの正方向のシフトが相殺して、第１図に
示すように極めて小さな値にすることができる。
してＳｉの水素化合物ガスとＳｉの塩素化合物ガスを同
時に流すことにより、Ｓｌの水素化合物ガスとＳｉの塩
素化合物ガスの流量の割合を適当に選べば、パターンシ
フトはＳｉの水素化合物ガスの負方向のシフトとＳｉの
塩素化合物ガスの正方向のシフトが相殺して、第１図に
示すように極めて小さな値にすることができる。
また、オートドーピングに関しては、埋込層２の影響は
大部分が成長初期に集中していることから、第１ステッ
プＣＩ］で８１の水素化合物ガスの減圧成長によりオー
トドーピングの少ない領域を成長した後では、極めて小
さな量となる。
大部分が成長初期に集中していることから、第１ステッ
プＣＩ］で８１の水素化合物ガスの減圧成長によりオー
トドーピングの少ない領域を成長した後では、極めて小
さな量となる。
〔実施例〕
以下図面によって本発明の詳細な説明する。
第１図は本発明方法によるエピタキシャル成長のパター
ンシフト等を示す断面図、第２図は本発明方法の一実施
例における圧力、温度のシーケンスの説明図である。
ンシフト等を示す断面図、第２図は本発明方法の一実施
例における圧力、温度のシーケンスの説明図である。
本実施例方法は、まず、常圧状態で基板（ウェハ）１を
反応室内にロードした後、排気ポンプにより減圧状態に
し、例えば１００ Ｔｏｒｒ程度の一定圧力に保つ。こ
の状態で基板１を９００〜１１００℃程度の一定温度に
加熱して、原料ガスとしてＳｉの水素化合物ガス、例え
ばＳｉＨ，ガスをキャリアガス、例えばＨ２ガス及びド
ーピングガス、例えばＰＨｓガスと共に流すことにより
、０，１〜０．５μｍ程度のエピタキシャル成長層３．
の第１ステップ［Ｉ、］での成長を行う。
反応室内にロードした後、排気ポンプにより減圧状態に
し、例えば１００ Ｔｏｒｒ程度の一定圧力に保つ。こ
の状態で基板１を９００〜１１００℃程度の一定温度に
加熱して、原料ガスとしてＳｉの水素化合物ガス、例え
ばＳｉＨ，ガスをキャリアガス、例えばＨ２ガス及びド
ーピングガス、例えばＰＨｓガスと共に流すことにより
、０，１〜０．５μｍ程度のエピタキシャル成長層３．
の第１ステップ［Ｉ、］での成長を行う。
次に、第２ステップ［］Ｉｌでは、第１ステップＣＩ）
の状態に、Ｃｐ成分を含む原料ガス、例えば５ｉＨｚＣ
ｆｆｉ ２ガスを同時に流し、所定の膜厚１例えば１〜
１０μｍまで成長を行う。第２ステップ〔■〕でのエピ
タキシャル層３２の成長が終わったら、原料ガス及びド
ーピングガスを止め、常圧に戻して冷却を行って、基板
１が室温近くなったら反応室から基板１を取り出す。
の状態に、Ｃｐ成分を含む原料ガス、例えば５ｉＨｚＣ
ｆｆｉ ２ガスを同時に流し、所定の膜厚１例えば１〜
１０μｍまで成長を行う。第２ステップ〔■〕でのエピ
タキシャル層３２の成長が終わったら、原料ガス及びド
ーピングガスを止め、常圧に戻して冷却を行って、基板
１が室温近くなったら反応室から基板１を取り出す。
このような方法を用いれば、第１ステップＣＩ］の成長
ではＳｔＨ＜ガスによる減圧成長であるため、オートド
ーピングが小さく抑制できる。一方、パターンシフト等
は大きくなるが、膜厚が薄いのでパターンシフト等の絶
対量は大きなものとはならない。
ではＳｔＨ＜ガスによる減圧成長であるため、オートド
ーピングが小さく抑制できる。一方、パターンシフト等
は大きくなるが、膜厚が薄いのでパターンシフト等の絶
対量は大きなものとはならない。
その後の第２ステップ〔■〕の成長では、原料ガスとし
て５ｉ）Ｉ４ガスと５ｉＨ−Ｃβ２ガスを同時に流すこ
とにより、ＳｉＨ，ガスと５ｉＬＣβ２ガスの流量の割
合を適当に選べば、パターンシフトはＳｉＨ，ガスの負
方向のシフトと５ｔＨ２Ｃｊ！ ２ガスの正方向のシフ
トが相殺して、極めて小さな値にすることができる。
て５ｉ）Ｉ４ガスと５ｉＨ−Ｃβ２ガスを同時に流すこ
とにより、ＳｉＨ，ガスと５ｉＬＣβ２ガスの流量の割
合を適当に選べば、パターンシフトはＳｉＨ，ガスの負
方向のシフトと５ｔＨ２Ｃｊ！ ２ガスの正方向のシフ
トが相殺して、極めて小さな値にすることができる。
また、オートドーピングに関しては、埋込層２の影響は
大部分が成長初期に集中していることから、第１ステッ
プ〔■〕でＳＩＨ＜ガスの減圧成長によりオートドーピ
ングの少ない領域を成長した後では、極めて小さな量と
なる。
大部分が成長初期に集中していることから、第１ステッ
プ〔■〕でＳＩＨ＜ガスの減圧成長によりオートドーピ
ングの少ない領域を成長した後では、極めて小さな量と
なる。
このように、エピタキシャル成長を第１ステップ〔■〕
、第２ステップ［ＩＤに分割して行い、原料ガスとして
５Ｉ８４ガスとＳ＋ＬＣｊ２２ガスを組み合わせて使用
することにより、オートドーピングが少なく、しかもパ
ターンシフト等の極めて小さいエピタキシャル層３が得
られた。
、第２ステップ［ＩＤに分割して行い、原料ガスとして
５Ｉ８４ガスとＳ＋ＬＣｊ２２ガスを組み合わせて使用
することにより、オートドーピングが少なく、しかもパ
ターンシフト等の極めて小さいエピタキシャル層３が得
られた。
上述のように本発明によれば、本発明方法を高不純物濃
度埋込層２を有する基板１上へのエピタキシャル層３の
成長に適用することにより、オートドーピングが少なく
、しかもパターンシフトやパターン変形等の小さなエピ
タキシャル層を得ることができ、デバイスの特性や歩留
りの向上を図ることができる。
度埋込層２を有する基板１上へのエピタキシャル層３の
成長に適用することにより、オートドーピングが少なく
、しかもパターンシフトやパターン変形等の小さなエピ
タキシャル層を得ることができ、デバイスの特性や歩留
りの向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明方法によるエピタキシャル成長のパター
ンシフト等を示す断面図、第２図は本発明方法の一実施
例における圧力、温度のシーケンスの説明図、第３図（
ａ） 、 （ｂ）は従来方法によるエピタキシャル成長
のパターンシフト等を示す断面図である。 ■・・・・・・基板、２・・・・・・埋込層、３．３．
．３２・・・・・・エピタキシャル層、４・・・・・・
段差。 ）２目 時閏→
ンシフト等を示す断面図、第２図は本発明方法の一実施
例における圧力、温度のシーケンスの説明図、第３図（
ａ） 、 （ｂ）は従来方法によるエピタキシャル成長
のパターンシフト等を示す断面図である。 ■・・・・・・基板、２・・・・・・埋込層、３．３．
．３２・・・・・・エピタキシャル層、４・・・・・・
段差。 ）２目 時閏→
Claims (3)
- （１）高不純物濃度埋込層（２）を有する基板（１）に
エピタキシャル層（３）を減圧エピタキシャル成長する
方法において、エピタキシャル成長を２つのステップに
分け、第１ステップ〔 I 〕では原料ガスとしてＳｉの
水素化合物ガスを用いて０．１〜０．５μｍの成長を行
い、第２ステップでは原料ガスとしてＳｉの水素化合物
ガスと塩素化合物ガスの混合ガスを流して、所定の膜厚
までエピタキシャル成長を行うことを特徴とする減圧エ
ピタキシャル成長方法。 - （２）減圧エピタキシャル成長の圧力が１０〜２００Ｔ
ｏｒｒの範囲であることを特徴とする請求項第１項記載
の減圧エピタキシャル成長方法。 - （３）Ｓｉの水素化合物ガスがＳｉＨ＿４ガス、Ｓｉ＿
２Ｈ＿６ガスであり、Ｓｉの塩素化合物ガスがＳｉＨ＿
２Ｃｌ＿２ガス、ＳｉＨＣｌ＿３ガス、ＳｉＣｌ＿４ガ
スであることを特徴とする請求項第１項記載の減圧エピ
タキシャル成長方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4693990A JPH03248417A (ja) | 1990-02-26 | 1990-02-26 | 減圧エピタキシャル成長方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4693990A JPH03248417A (ja) | 1990-02-26 | 1990-02-26 | 減圧エピタキシャル成長方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03248417A true JPH03248417A (ja) | 1991-11-06 |
Family
ID=12761288
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4693990A Pending JPH03248417A (ja) | 1990-02-26 | 1990-02-26 | 減圧エピタキシャル成長方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03248417A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015213102A (ja) * | 2014-05-01 | 2015-11-26 | 信越半導体株式会社 | エピタキシャルウェーハの製造方法 |
-
1990
- 1990-02-26 JP JP4693990A patent/JPH03248417A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015213102A (ja) * | 2014-05-01 | 2015-11-26 | 信越半導体株式会社 | エピタキシャルウェーハの製造方法 |
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