JPH0516653B2 - - Google Patents
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- JPH0516653B2 JPH0516653B2 JP27800685A JP27800685A JPH0516653B2 JP H0516653 B2 JPH0516653 B2 JP H0516653B2 JP 27800685 A JP27800685 A JP 27800685A JP 27800685 A JP27800685 A JP 27800685A JP H0516653 B2 JPH0516653 B2 JP H0516653B2
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- Drying Of Semiconductors (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、シリコン薄膜を形成する半導体薄
膜の形成方法に関する。
膜の形成方法に関する。
一般に、集積回路（以下ICという）の利用分
野は単に電子機器だけに留らず、広く電子機器以
外にまで及び、このような集積回路の利用分野の
拡大に伴つてICの技術開発も急速に進み、最近
ではICのいつそうの高密度化、高速化、小型化
が図られており、たとえばバイポーラ型ICある
いはＣ−MOS型ICなどの開発が盛んに行なわれ
ている。
野は単に電子機器だけに留らず、広く電子機器以
外にまで及び、このような集積回路の利用分野の
拡大に伴つてICの技術開発も急速に進み、最近
ではICのいつそうの高密度化、高速化、小型化
が図られており、たとえばバイポーラ型ICある
いはＣ−MOS型ICなどの開発が盛んに行なわれ
ている。
しかし、これらバイポーラ型あるいはＣ−
MOS型ICを製造する場合、特性の良好なICを得
るためにエピタキシヤル基板が使用される。この
場合に、不純物のオートドーピングや固相拡散を
いかにして最小限に抑えるかが重要な課題とされ
ており、その対策として、従来シリコン等の半導
体薄膜の低温プロセスにおけるエピタキシヤル成
長が提案されており、たとえばその例として日経
マグロウヒル社発行の雑誌「日経マイクロデバイ
ス」1985年10月号の頁79に記載のような手法があ
り、これは減圧型処理炉内に配設した半導体基板
としての単結晶シリコン基板の表面を、前処理と
してアルゴンのプラズマスパツタリングにより清
浄化し、その後モノシランの熱分解により、清浄
化した基板表面にシリコン薄膜を比較的低温で気
相エピタキシヤル成長させるものである。
MOS型ICを製造する場合、特性の良好なICを得
るためにエピタキシヤル基板が使用される。この
場合に、不純物のオートドーピングや固相拡散を
いかにして最小限に抑えるかが重要な課題とされ
ており、その対策として、従来シリコン等の半導
体薄膜の低温プロセスにおけるエピタキシヤル成
長が提案されており、たとえばその例として日経
マグロウヒル社発行の雑誌「日経マイクロデバイ
ス」1985年10月号の頁79に記載のような手法があ
り、これは減圧型処理炉内に配設した半導体基板
としての単結晶シリコン基板の表面を、前処理と
してアルゴンのプラズマスパツタリングにより清
浄化し、その後モノシランの熱分解により、清浄
化した基板表面にシリコン薄膜を比較的低温で気
相エピタキシヤル成長させるものである。
ところがこの場合、基板を処理炉内に配設する
際に、処理炉内部を大気にさらすことになり、減
圧手段により処理炉内を排気、減圧しても、処理
炉内の酸素を完全に除去することができず、処理
炉の壁面や基板表面に酸素分子が付着して残存
し、この残存酸素が基板表面に成長するシリコン
薄膜中に取り込まれるため、シリコン薄膜の結晶
欠陥を誘起して単結晶シリコン基板に対し欠陥密
度は約２倍になり、形成すべきデバイスのpn接
合のリーク電流の増加の原因となり、形成される
シリコン薄膜の比抵抗は30Ω・cm程度にしかなら
ず、高比抵抗のシリコン薄膜を得ることができな
いという問題点がある。
際に、処理炉内部を大気にさらすことになり、減
圧手段により処理炉内を排気、減圧しても、処理
炉内の酸素を完全に除去することができず、処理
炉の壁面や基板表面に酸素分子が付着して残存
し、この残存酸素が基板表面に成長するシリコン
薄膜中に取り込まれるため、シリコン薄膜の結晶
欠陥を誘起して単結晶シリコン基板に対し欠陥密
度は約２倍になり、形成すべきデバイスのpn接
合のリーク電流の増加の原因となり、形成される
シリコン薄膜の比抵抗は30Ω・cm程度にしかなら
ず、高比抵抗のシリコン薄膜を得ることができな
いという問題点がある。
そこで、この発明は、成長するシリコン薄膜に
取り込まれる酸素を大幅に低減し、結晶欠陥の少
ない高比抵抗のシリコン薄膜を低温で形成できる
ようにすることを技術的課題とする。
取り込まれる酸素を大幅に低減し、結晶欠陥の少
ない高比抵抗のシリコン薄膜を低温で形成できる
ようにすることを技術的課題とする。
この発明は、前記の点に留意してなされたもの
であり、減圧手段により排気、減圧された減圧型
処理炉内に半導体基板を配設し、前記基板上にシ
リコン薄膜を気相エピタキシヤル成長させて形成
する半導体薄膜の形成方法において、前記炉内に
導入したシランガスと残存酸素との反応により前
記炉内の酸素を除去する工程と、前記シランガス
と酸素との反応により前記基板表面に堆積する堆
積物をアルゴンのプラズマスパツタリングにより
除去して前記基板表面を清浄化する工程と、清浄
化した前記基板表面にモノシランの熱分解により
シリコン薄膜を気相エピタキシヤル成長させる工
程を含むことを特徴とする半導体薄膜の形成方法
である。
であり、減圧手段により排気、減圧された減圧型
処理炉内に半導体基板を配設し、前記基板上にシ
リコン薄膜を気相エピタキシヤル成長させて形成
する半導体薄膜の形成方法において、前記炉内に
導入したシランガスと残存酸素との反応により前
記炉内の酸素を除去する工程と、前記シランガス
と酸素との反応により前記基板表面に堆積する堆
積物をアルゴンのプラズマスパツタリングにより
除去して前記基板表面を清浄化する工程と、清浄
化した前記基板表面にモノシランの熱分解により
シリコン薄膜を気相エピタキシヤル成長させる工
程を含むことを特徴とする半導体薄膜の形成方法
である。
したがつて、この発明では、半導体基板表面に
シリコン薄膜を気相エピタキシヤル成長させる場
合に、酸素と結合し易いシランガスが減圧型処理
炉内に導入されて処理炉内の残存酸素が除去さ
れ、シランガスと酸素との反応により基板表面に
堆積する堆積物がアルゴンのプラズマスパツタリ
ングにより除去されて基板表面が清浄化されたの
ち、モノシランの熱分解により基板表面にシリコ
ン薄膜が形成される。
シリコン薄膜を気相エピタキシヤル成長させる場
合に、酸素と結合し易いシランガスが減圧型処理
炉内に導入されて処理炉内の残存酸素が除去さ
れ、シランガスと酸素との反応により基板表面に
堆積する堆積物がアルゴンのプラズマスパツタリ
ングにより除去されて基板表面が清浄化されたの
ち、モノシランの熱分解により基板表面にシリコ
ン薄膜が形成される。
このとき、シランガスと残存酸素との反応によ
り処理炉の内壁や基板表面等に付着していた残存
酸素がほとんど除去され、成長するシリコン薄膜
に取り込まれる酸素が大幅に低減され、結晶欠陥
の少ない高比抵抗のシリコン薄膜が形成され、膜
質の良好なシリコン薄膜が得られる。
り処理炉の内壁や基板表面等に付着していた残存
酸素がほとんど除去され、成長するシリコン薄膜
に取り込まれる酸素が大幅に低減され、結晶欠陥
の少ない高比抵抗のシリコン薄膜が形成され、膜
質の良好なシリコン薄膜が得られる。
つぎに、この発明を、その１実施例を示した図
面とともに詳細に説明する。
面とともに詳細に説明する。
図面は形成装置を示しており、１は減圧型処理
炉としての石英管、２は石英管１の右端部に接続
され石英管１内を排気、減圧する減圧手段、３は
石英管１の左側開口を密閉した蓋体、４は石英管
１内のほぼ中央部に設置された載置台、５は載置
台４上に載置された単結晶シリコン基板、６は石
英管１のほぼ中央部の外側に配置され載置台４お
よび基板５を所定温度に加熱する赤外線ランプ、
７は蓋体３に貫設されて右端部が石英管１内に挿
入されたガス導入管、８は石英管１の左端部の外
側に巻装され高周波電源９による高周波電流が通
流されて導入管７により石英管１内に導入された
アルゴン〔Ar〕ガスをプラズマ化する高周波コ
イル、１０は載置台４を介して基板５に負のバイ
アス電圧を印加する直流電源、１１は熱電対であ
り、蓋体３に貫設されて石英管１内に挿入され、
載置台４および基板５の温度を検出する。
炉としての石英管、２は石英管１の右端部に接続
され石英管１内を排気、減圧する減圧手段、３は
石英管１の左側開口を密閉した蓋体、４は石英管
１内のほぼ中央部に設置された載置台、５は載置
台４上に載置された単結晶シリコン基板、６は石
英管１のほぼ中央部の外側に配置され載置台４お
よび基板５を所定温度に加熱する赤外線ランプ、
７は蓋体３に貫設されて右端部が石英管１内に挿
入されたガス導入管、８は石英管１の左端部の外
側に巻装され高周波電源９による高周波電流が通
流されて導入管７により石英管１内に導入された
アルゴン〔Ar〕ガスをプラズマ化する高周波コ
イル、１０は載置台４を介して基板５に負のバイ
アス電圧を印加する直流電源、１１は熱電対であ
り、蓋体３に貫設されて石英管１内に挿入され、
載置台４および基板５の温度を検出する。
そして、前記した装置により基板５の表面にシ
リコン薄膜を形成する場合、減圧手段２により石
英管１内を１×10-6Torrまで排気、減圧し、ラ
ンプ６により基板５を載置台４ごと700〜900℃に
加熱したのち、直流電源１０により基板５に−
300Vのバイアス電圧を印加し、導入管７より100
c.c.／分の流量でArガスを石英管１内に導入し、
石英管１内の圧力を0.1Torrで安定させる。
リコン薄膜を形成する場合、減圧手段２により石
英管１内を１×10-6Torrまで排気、減圧し、ラ
ンプ６により基板５を載置台４ごと700〜900℃に
加熱したのち、直流電源１０により基板５に−
300Vのバイアス電圧を印加し、導入管７より100
c.c.／分の流量でArガスを石英管１内に導入し、
石英管１内の圧力を0.1Torrで安定させる。
さらに、電源９により13.56MHz、50Wの高周
波電力をコイル８に与えて石英管１内のArガス
をプラズマ化し、Arのプラズマスパツタリング
により５分間基板５の表面を清浄化したのち、直
流電源１０によるバイアス印加および電源９によ
るコイル８への通電を停止し、Arガスに代えて
モノシランガス〔SiH4〕を導入管７より石英管
１内に導入し、SiH4による残存酸素のゲツタリ
ング、すなわちSiH4と残存酸素との反応による
石英管１の内壁や基板５に付着した残存酸素の除
去を行なう。
波電力をコイル８に与えて石英管１内のArガス
をプラズマ化し、Arのプラズマスパツタリング
により５分間基板５の表面を清浄化したのち、直
流電源１０によるバイアス印加および電源９によ
るコイル８への通電を停止し、Arガスに代えて
モノシランガス〔SiH4〕を導入管７より石英管
１内に導入し、SiH4による残存酸素のゲツタリ
ング、すなわちSiH4と残存酸素との反応による
石英管１の内壁や基板５に付着した残存酸素の除
去を行なう。
つぎに、SiH4と酸素との反応により基板５の
表面に堆積する堆積物を、前記したArのプラズ
マスパツタリングと同様のArプラズマスパツタ
リングにより除去して基板５の表面を清浄化し、
その後Arガスに代えて導入管７よりSiH4を再び
導入し、SiH4の熱分解により、清浄化した基板
５の表面に所定膜厚シリコン〔Si〕薄膜を気相エ
ピタキシヤル成長させる。
表面に堆積する堆積物を、前記したArのプラズ
マスパツタリングと同様のArプラズマスパツタ
リングにより除去して基板５の表面を清浄化し、
その後Arガスに代えて導入管７よりSiH4を再び
導入し、SiH4の熱分解により、清浄化した基板
５の表面に所定膜厚シリコン〔Si〕薄膜を気相エ
ピタキシヤル成長させる。
このとき、基板５の表面に形成されたSi薄膜の
酸素濃度、欠陥密度、比抵抗を測定した結果、そ
れぞれ５×1018cm-3、６×104cm-3、100Ω・cmと
なり、前記した従来の方法により形成されたSi薄
膜の酸素濃度、欠陥密度、比抵抗が、それぞれ４
×1019cm-3、１×105cm-3、30Ω・cmであるのに対
し、酸素濃度はほぼ１桁減少し、膜中の酸素によ
り誘起される結晶欠陥の欠陥密度も約半分にな
り、結晶欠陥の少ない高比抵抗のSi薄膜が得られ
る。
酸素濃度、欠陥密度、比抵抗を測定した結果、そ
れぞれ５×1018cm-3、６×104cm-3、100Ω・cmと
なり、前記した従来の方法により形成されたSi薄
膜の酸素濃度、欠陥密度、比抵抗が、それぞれ４
×1019cm-3、１×105cm-3、30Ω・cmであるのに対
し、酸素濃度はほぼ１桁減少し、膜中の酸素によ
り誘起される結晶欠陥の欠陥密度も約半分にな
り、結晶欠陥の少ない高比抵抗のSi薄膜が得られ
る。
なお、前記実施例では、SiH4により石英管１
内の残存酸素のゲツタリングを行なつたが、ジシ
ランガス〔Si2H6〕等の高次シランガス
〔SinH2o+2；ｎ≧２〕により残存酸素のゲツタリ
ングを行なつてもよいことは勿論である。
内の残存酸素のゲツタリングを行なつたが、ジシ
ランガス〔Si2H6〕等の高次シランガス
〔SinH2o+2；ｎ≧２〕により残存酸素のゲツタリ
ングを行なつてもよいことは勿論である。
以上のように、この発明の半導体薄膜の形成方
法によると、シランガスと残存酸素との反応によ
り石英管１の内壁や基板５の表面等に付着してい
た残存酸素が除去されるため、成長するSi薄膜に
取り込まれる酸素を大幅に低減することができ、
結晶欠陥の少ない高比抵抗のSi薄膜を700〜900℃
という低温で形成することができ、膜質の良好な
Si薄膜を得ることができ、特性の優れたICの製造
が可能となり、IC作製技術として非常に有利で
ある。
法によると、シランガスと残存酸素との反応によ
り石英管１の内壁や基板５の表面等に付着してい
た残存酸素が除去されるため、成長するSi薄膜に
取り込まれる酸素を大幅に低減することができ、
結晶欠陥の少ない高比抵抗のSi薄膜を700〜900℃
という低温で形成することができ、膜質の良好な
Si薄膜を得ることができ、特性の優れたICの製造
が可能となり、IC作製技術として非常に有利で
ある。
図面は、この発明の半導体薄膜の形成方法の１
実施例の一部切断正面図である。 １……石英管、２……減圧手段、５……基板。
実施例の一部切断正面図である。 １……石英管、２……減圧手段、５……基板。
Claims (1)
- １ 減圧手段により排気、減圧された減圧型処理
炉内に半導体基板を配設し、前記基板上にシリコ
ン薄膜を気相エピタキシヤル成長させて形成する
半導体薄膜の形成方法において、前記炉内に導入
したシランガスと残存酸素との反応により前記炉
内の酸素を除去する工程と、前記シランガスと酸
素との反応により前記基板表面に堆積する堆積物
をアルゴンのプラズマスパツタリングにより除去
して前記基板表面を清浄化する工程と、清浄化し
た前記基板表面にモノシランの熱分解によりシリ
コン薄膜を気相エピタキシヤル成長させる工程を
含むことを特徴とする半導体薄膜の形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27800685A JPS62137820A (ja) | 1985-12-12 | 1985-12-12 | 半導体薄膜の形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27800685A JPS62137820A (ja) | 1985-12-12 | 1985-12-12 | 半導体薄膜の形成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62137820A JPS62137820A (ja) | 1987-06-20 |
| JPH0516653B2 true JPH0516653B2 (ja) | 1993-03-05 |
Family
ID=17591316
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27800685A Granted JPS62137820A (ja) | 1985-12-12 | 1985-12-12 | 半導体薄膜の形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62137820A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20010044998A (ko) * | 1999-11-02 | 2001-06-05 | 박종섭 | 불순물 도핑 장치의 세정방법 |
-
1985
- 1985-12-12 JP JP27800685A patent/JPS62137820A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62137820A (ja) | 1987-06-20 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |