JPH04219924A - 半導体結晶成長方法 - Google Patents
半導体結晶成長方法Info
- Publication number
- JPH04219924A JPH04219924A JP41191490A JP41191490A JPH04219924A JP H04219924 A JPH04219924 A JP H04219924A JP 41191490 A JP41191490 A JP 41191490A JP 41191490 A JP41191490 A JP 41191490A JP H04219924 A JPH04219924 A JP H04219924A
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- JP
- Japan
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- semiconductor
- wafer
- synchrotron radiation
- semiconductor crystal
- semiconductor wafer
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- Withdrawn
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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
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体基板の表面に在
る不純物を除去して良質の半導体結晶を成長させるのに
好適な半導体結晶成長方法に関する。
る不純物を除去して良質の半導体結晶を成長させるのに
好適な半導体結晶成長方法に関する。
【０００２】一般に、半導体装置を微細化するには、半
導体基板上に成長される半導体結晶の良否が大きく影響
する。良質の半導体結晶を成長させるには、半導体基板
の表面に不純物、例えば、炭素原子や自然酸化膜に含ま
れる酸素原子などが存在してはならず、従って、そのよ
うな不純物は予め除去しておく必要がある。
導体基板上に成長される半導体結晶の良否が大きく影響
する。良質の半導体結晶を成長させるには、半導体基板
の表面に不純物、例えば、炭素原子や自然酸化膜に含ま
れる酸素原子などが存在してはならず、従って、そのよ
うな不純物は予め除去しておく必要がある。
【０００３】
【従来の技術】通常、半導体基板上に半導体結晶を成長
させる際、表面不純物を除去する為の前処理として、半
導体基板を温度１０００〔℃〕前後に加熱し、表面不純
物を熱的に蒸発させ、その後、半導体基板の温度を８０
０〔℃〕〜９００〔℃〕程度の半導体結晶成長温度に低
下させ、そこで半導体結晶薄膜を成長させる技法が広く
用いられてきた。
させる際、表面不純物を除去する為の前処理として、半
導体基板を温度１０００〔℃〕前後に加熱し、表面不純
物を熱的に蒸発させ、その後、半導体基板の温度を８０
０〔℃〕〜９００〔℃〕程度の半導体結晶成長温度に低
下させ、そこで半導体結晶薄膜を成長させる技法が広く
用いられてきた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】前記従来の技術に於け
る前処理プロセスでは、半導体基板温度をかなり高くす
る為、ドーパントの再拡散などの現象を生じ、微細な半
導体素子を作成する上で障害になっている。
る前処理プロセスでは、半導体基板温度をかなり高くす
る為、ドーパントの再拡散などの現象を生じ、微細な半
導体素子を作成する上で障害になっている。
【０００５】本発明は、極めて簡単な手段で半導体結晶
成長前の半導体ウエハ表面に於ける不純物を除去して良
質の半導体結晶を成長できるようにする。
成長前の半導体ウエハ表面に於ける不純物を除去して良
質の半導体結晶を成長できるようにする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明では、半導体ウエ
ハ上の薄いＳｉＯ２膜などの不純物を低温で除去し、そ
の上に薄膜の半導体層を成長させるに際し、水素ガス雰
囲気中で半導体ウエハにシンクロトロン放射光を照射し
てから連続して該半導体層を形成することが基本になっ
ている。
ハ上の薄いＳｉＯ２膜などの不純物を低温で除去し、そ
の上に薄膜の半導体層を成長させるに際し、水素ガス雰
囲気中で半導体ウエハにシンクロトロン放射光を照射し
てから連続して該半導体層を形成することが基本になっ
ている。
【０００７】即ち、本発明に依る半導体結晶成長方法に
於いては、 （１） 半導体ウエハ（例えばウエハ９）に対し水素
ガス雰囲気中でシンクロトロン放射光（例えばシンクロ
トロン放射光８）を照射して表面の不純物を除去する工
程と、引き続きシンクロトロン放射光を照射しつつ半導
体層（例えばシリコン膜）をエピタキシャル成長させる
工程とが含まれてなるか、或いは、 （２） 前記（１）に於いて、半導体ウエハが加熱状
態にあることを特徴とするか、或いは、 （３） 前記（１）或いは（２）に於いて、半導体ウ
エハがシリコン・ウエハであって、エピタキシャル成長
される半導体層がシリコン半導体層であることを特徴と
する。
於いては、 （１） 半導体ウエハ（例えばウエハ９）に対し水素
ガス雰囲気中でシンクロトロン放射光（例えばシンクロ
トロン放射光８）を照射して表面の不純物を除去する工
程と、引き続きシンクロトロン放射光を照射しつつ半導
体層（例えばシリコン膜）をエピタキシャル成長させる
工程とが含まれてなるか、或いは、 （２） 前記（１）に於いて、半導体ウエハが加熱状
態にあることを特徴とするか、或いは、 （３） 前記（１）或いは（２）に於いて、半導体ウ
エハがシリコン・ウエハであって、エピタキシャル成長
される半導体層がシリコン半導体層であることを特徴と
する。
【０００８】
【作用】シンクロトロン放射光はＸ線領域から赤外線領
域までの幅広い波長領域を含む唯一の光源であり、特に
波長が１０〔ｎｍ〕〜１００〔ｎｍ〕である所謂真空紫
外光、即ち、真空しか通らない紫外光は、物質との相互
作用が非常に大きく、具体的には、紫外光のエネルギと
物質固有のエネルギ準位とが一致した場合に物質に於け
る電子を基底状態から励起状態まで効率良く叩き上げる
ことが可能であって、半導体基板やガスを高いエネルギ
状態に励起し、且つ、反応させることができる為、従来
、熱的な反応のみに依って行われていた表面クリーニン
グ・プロセスや半導体結晶の成長プロセスを光化学反応
に依って実現することができることから、それ等プロセ
スに於ける適用温度を低温化することが可能である。
域までの幅広い波長領域を含む唯一の光源であり、特に
波長が１０〔ｎｍ〕〜１００〔ｎｍ〕である所謂真空紫
外光、即ち、真空しか通らない紫外光は、物質との相互
作用が非常に大きく、具体的には、紫外光のエネルギと
物質固有のエネルギ準位とが一致した場合に物質に於け
る電子を基底状態から励起状態まで効率良く叩き上げる
ことが可能であって、半導体基板やガスを高いエネルギ
状態に励起し、且つ、反応させることができる為、従来
、熱的な反応のみに依って行われていた表面クリーニン
グ・プロセスや半導体結晶の成長プロセスを光化学反応
に依って実現することができることから、それ等プロセ
スに於ける適用温度を低温化することが可能である。
【０００９】
【実施例】図１は本発明を実施するのに用いるシリコン
膜形成用反応装置の要部切断側面図を表している。図に
於いて、１は反応室、２は基板加熱ヒータを内蔵したサ
セプタ、３はガス供給装置、４は導光管、５は差動排気
装置、６はスリット板、７はスリット板、８はシンクロ
トロン放射光、９はウエハをそれぞれ示している。
膜形成用反応装置の要部切断側面図を表している。図に
於いて、１は反応室、２は基板加熱ヒータを内蔵したサ
セプタ、３はガス供給装置、４は導光管、５は差動排気
装置、６はスリット板、７はスリット板、８はシンクロ
トロン放射光、９はウエハをそれぞれ示している。
【００１０】さて、シンクロトロン放射光８は超高真空
中を高速で運動する電子や陽電子が磁界に依って曲げら
れた際に発生する光であって、これをビーム・ラインと
呼ばれる真空のダクトで導くようにする。図では、簡明
にする為、シンクロトロン放射光発生装置及びビーム・
ラインは示していない。
中を高速で運動する電子や陽電子が磁界に依って曲げら
れた際に発生する光であって、これをビーム・ラインと
呼ばれる真空のダクトで導くようにする。図では、簡明
にする為、シンクロトロン放射光発生装置及びビーム・
ラインは示していない。
【００１１】反応室１には、ウエハ９の表面不純物を除
去する為の水素ガス、或いは、シリコン膜の形成に必要
なモノシラン（ＳｉＨ４ ）・ガスを導入する必要があ
る為、反応室１とビーム・ラインとの間には差圧を維持
する為の差動排気装置５が介挿されている。このような
構成にしてあることに依って、反応室１内には、約１０
〔Ｔｏｒｒ〕の圧力までガスを導入することができる。 反応室１や差動排気装置５はターボ・ポンプで排気され
るようになっていて、ガスを導入しない場合、約１０−
７〔Ｔｏｒｒ〕〜１０−９ 〔Ｔｏｒｒ〕程度に排気
されている。
去する為の水素ガス、或いは、シリコン膜の形成に必要
なモノシラン（ＳｉＨ４ ）・ガスを導入する必要があ
る為、反応室１とビーム・ラインとの間には差圧を維持
する為の差動排気装置５が介挿されている。このような
構成にしてあることに依って、反応室１内には、約１０
〔Ｔｏｒｒ〕の圧力までガスを導入することができる。 反応室１や差動排気装置５はターボ・ポンプで排気され
るようになっていて、ガスを導入しない場合、約１０−
７〔Ｔｏｒｒ〕〜１０−９ 〔Ｔｏｒｒ〕程度に排気
されている。
【００１２】反応室１への水素ガス、或いは、ＳｉＨ４
ガスの導入はガス供給装置３に依って行われる。ガス
供給装置３は、主としてマス・フロー・コントローラや
バリアブル・リーク・バルブで構成され、それ等を利用
して反応室１へのガス流量を調して所望の圧力となるよ
うにすることができる。
ガスの導入はガス供給装置３に依って行われる。ガス
供給装置３は、主としてマス・フロー・コントローラや
バリアブル・リーク・バルブで構成され、それ等を利用
して反応室１へのガス流量を調して所望の圧力となるよ
うにすることができる。
【００１３】ウエハ９は温度調整が可能なヒータを内蔵
したサセプタに装着され、シンクロトロン放射光８がウ
エハ９に略垂直に照射されるようになっている。
したサセプタに装着され、シンクロトロン放射光８がウ
エハ９に略垂直に照射されるようになっている。
【００１４】本実施例に於けるシンクロトロン放射光は
波長が１〔ｎｍ〕〜１００〔ｎｍ〕の範囲であって、積
分パワーとして約３〔Ｗ〕と見積もられ、ウエハ９の表
面に照射されるシンクロトロン放射光の大きさは約２〔
ｍｍ〕×１０〔ｍｍ〕である。
波長が１〔ｎｍ〕〜１００〔ｎｍ〕の範囲であって、積
分パワーとして約３〔Ｗ〕と見積もられ、ウエハ９の表
面に照射されるシンクロトロン放射光の大きさは約２〔
ｍｍ〕×１０〔ｍｍ〕である。
【００１５】実験では、約１〔ｎｍ〕の自然酸化膜が生
成されたシリコン・ウエハ上にシリコン膜を成長させる
為、不純物除去の前処理とシリコン膜の形成とを連続し
て行った。その際の条件を例示すると次の通りである。 （１） 前処理 次の条件でウエハにシンクロトロン放射光を照射した。 ■ 導入水素ガス圧力：１〔Ｔｏｒｒ〕■ ウエハ
温度：５５０〔℃〕 ■ 照射時間：３０〔分〕 （２） シリコン膜の成長 次の条件でウエハにシンクロトロン放射光を照射した。 ■ 導入ＳｉＨ４ ガス圧力：０． １５〔Ｔｏｒｒ
〕■ ウエハ温度：１６０〔℃〕 ■ 照射時間：３〔時間〕
成されたシリコン・ウエハ上にシリコン膜を成長させる
為、不純物除去の前処理とシリコン膜の形成とを連続し
て行った。その際の条件を例示すると次の通りである。 （１） 前処理 次の条件でウエハにシンクロトロン放射光を照射した。 ■ 導入水素ガス圧力：１〔Ｔｏｒｒ〕■ ウエハ
温度：５５０〔℃〕 ■ 照射時間：３０〔分〕 （２） シリコン膜の成長 次の条件でウエハにシンクロトロン放射光を照射した。 ■ 導入ＳｉＨ４ ガス圧力：０． １５〔Ｔｏｒｒ
〕■ ウエハ温度：１６０〔℃〕 ■ 照射時間：３〔時間〕
【００１６】このようにして成長させたシリコン膜の深
さ方向に於ける元素分布を二次イオン質量分析（ｓｅｃ
ｏｎｄａｒｙ ｉｏｎ ｍａｓｓ ｓｐｅｃｔｒ
ｏｓｃｏｐｙ：ＳＩＭＳ）法に依って調べた。分析の際
、シリコン・ウエハと成長シリコン膜との界面にある不
純物、即ち、炭素及び酸素の量に着目し、シンクロトロ
ン放射光の照射中心からの距離をパラメータにした。こ
こで、照射中心からの距離、とは中心から１〔ｍｍ〕及
び２〔ｍｍ〕の位置とする。
さ方向に於ける元素分布を二次イオン質量分析（ｓｅｃ
ｏｎｄａｒｙ ｉｏｎ ｍａｓｓ ｓｐｅｃｔｒ
ｏｓｃｏｐｙ：ＳＩＭＳ）法に依って調べた。分析の際
、シリコン・ウエハと成長シリコン膜との界面にある不
純物、即ち、炭素及び酸素の量に着目し、シンクロトロ
ン放射光の照射中心からの距離をパラメータにした。こ
こで、照射中心からの距離、とは中心から１〔ｍｍ〕及
び２〔ｍｍ〕の位置とする。
【００１７】図２は炭素の量の深さ方向に於ける分布を
表す線図であり、横軸には表面からの距離（深さ）を、
また、縦軸には二次イオン・カウント数をそれぞれ採っ
てある。図中でピークとなって現れている部分がシリコ
ン・ウエハと成長シリコン膜との界面であり、成長した
シリコン膜の膜厚は、照射中心から離れるにつれて薄く
なっている。また、界面に於ける炭素の量は、シンクロ
トロン放射光照射中心で最も少なく、中心から離れるに
つれて増加している。
表す線図であり、横軸には表面からの距離（深さ）を、
また、縦軸には二次イオン・カウント数をそれぞれ採っ
てある。図中でピークとなって現れている部分がシリコ
ン・ウエハと成長シリコン膜との界面であり、成長した
シリコン膜の膜厚は、照射中心から離れるにつれて薄く
なっている。また、界面に於ける炭素の量は、シンクロ
トロン放射光照射中心で最も少なく、中心から離れるに
つれて増加している。
【００１８】図３は酸素の量の深さ方向に於ける分布を
表す線図であり、図２に見られるデータを得た場合の測
定と同じ条件で測定して得たものである。ここでも、炭
素の場合と同様、界面に於ける酸素の量は、シンクロト
ロン放射光照射中心で最も少なく、中心から離れるにつ
れて増加している。
表す線図であり、図２に見られるデータを得た場合の測
定と同じ条件で測定して得たものである。ここでも、炭
素の場合と同様、界面に於ける酸素の量は、シンクロト
ロン放射光照射中心で最も少なく、中心から離れるにつ
れて増加している。
【００１９】図４は図２及び図３で説明された様子を照
射中心からの距離で表した線図であり、横軸には距離、
縦軸には二次イオン・カウント数をそれぞれ採ってある
。図からすると、酸素及び炭素ともにシンクロトロン放
射光照射中心では非照射部分に比較して約半分の量に減
少していることが看取されよう。これは、シンクロトロ
ン放射光の照射が表面不純物の除去にとって本質的に必
須であることを示している。
射中心からの距離で表した線図であり、横軸には距離、
縦軸には二次イオン・カウント数をそれぞれ採ってある
。図からすると、酸素及び炭素ともにシンクロトロン放
射光照射中心では非照射部分に比較して約半分の量に減
少していることが看取されよう。これは、シンクロトロ
ン放射光の照射が表面不純物の除去にとって本質的に必
須であることを示している。
【００２０】
【発明の効果】本発明に依る半導体結晶成長方法に於い
ては、水素ガス雰囲気中で半導体ウエハにシンクロトロ
ン放射光を照射し表面の不純物を除去してから、そのま
まシンクロトロン放射光を照射しつつ半導体層をエピタ
キシャル成長させる。前記構成を採ることに依り、半導
体ウエハの温度を低く維持した状態で表面の不純物除去
や半導体層の形成を行うことができ、従って、ドーパン
トが再拡散するなどの現象は起こらず、微細な半導体素
子を形成するのに有効である。
ては、水素ガス雰囲気中で半導体ウエハにシンクロトロ
ン放射光を照射し表面の不純物を除去してから、そのま
まシンクロトロン放射光を照射しつつ半導体層をエピタ
キシャル成長させる。前記構成を採ることに依り、半導
体ウエハの温度を低く維持した状態で表面の不純物除去
や半導体層の形成を行うことができ、従って、ドーパン
トが再拡散するなどの現象は起こらず、微細な半導体素
子を形成するのに有効である。
【図１】本発明を実施するのに用いるシリコン膜形成用
反応装置の要部切断側面図である。
反応装置の要部切断側面図である。
【図２】炭素の量の深さ方向に於ける分布を表す線図で
ある。
ある。
【図３】酸素の量の深さ方向に於ける分布を表す線図で
ある。
ある。
【図４】図２及び図３で説明された様子を照射中心から
の距離で表した線図である。
の距離で表した線図である。
１ 反応室
２ 基板加熱ヒータを内蔵したサセプタ３ ガス供
給装置 ４ 導光管 ５ 差動排気装置 ６ スリット板 ７ スリット板 ８ シンクロトロン放射光 ９ ウエハ
給装置 ４ 導光管 ５ 差動排気装置 ６ スリット板 ７ スリット板 ８ シンクロトロン放射光 ９ ウエハ
Claims (3)
- 【請求項１】 半導体ウエハに対し水素ガス雰囲気中
でシンクロトロン放射光を照射して表面の不純物を除去
する工程と、引き続きシンクロトロン放射光を照射しつ
つ半導体層をエピタキシャル成長させる工程とが含まれ
てなることを特徴とする半導体結晶成長方法。 - 【請求項２】 半導体ウエハが加熱状態にあることを
特徴とする請求項１記載の半導体結晶成長方法。 - 【請求項３】 半導体ウエハがシリコン・ウエハであ
って、エピタキシャル成長される半導体層がシリコン半
導体層であることを特徴とする請求項１或いは２記載の
半導体結晶成長方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP41191490A JPH04219924A (ja) | 1990-12-20 | 1990-12-20 | 半導体結晶成長方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP41191490A JPH04219924A (ja) | 1990-12-20 | 1990-12-20 | 半導体結晶成長方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04219924A true JPH04219924A (ja) | 1992-08-11 |
Family
ID=18520829
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP41191490A Withdrawn JPH04219924A (ja) | 1990-12-20 | 1990-12-20 | 半導体結晶成長方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04219924A (ja) |
-
1990
- 1990-12-20 JP JP41191490A patent/JPH04219924A/ja not_active Withdrawn
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19980312 |