JPH05259091A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
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- JPH05259091A JPH05259091A JP5462992A JP5462992A JPH05259091A JP H05259091 A JPH05259091 A JP H05259091A JP 5462992 A JP5462992 A JP 5462992A JP 5462992 A JP5462992 A JP 5462992A JP H05259091 A JPH05259091 A JP H05259091A
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- Japan
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- silicon
- germane
- substrate
- oxide film
- vapor phase
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 可及的、簡便な装置を用いて低温で気相成長
層を形成する。 【構成】 シリコン又はゲルマニウムが堆積しない濃度
の、ゲルマン及びシリコン水素化物、或いはゲルマン及
びシリコン塩化物、或いはゲルマンのみから成るガスの
雰囲気中にシリコン基板１１を置いて、シリコン基板表
面の酸化膜１２を除去する工程と、その後、所定濃度の
シリコン水素化物、或いはシリコン塩化物から成るエピ
タキシャルソ−スガスを用いて前記シリコン基板表面に
単結晶のシリコン膜１３をエピタキシャル成長させる工
程とを具備することを特徴とする。
層を形成する。 【構成】 シリコン又はゲルマニウムが堆積しない濃度
の、ゲルマン及びシリコン水素化物、或いはゲルマン及
びシリコン塩化物、或いはゲルマンのみから成るガスの
雰囲気中にシリコン基板１１を置いて、シリコン基板表
面の酸化膜１２を除去する工程と、その後、所定濃度の
シリコン水素化物、或いはシリコン塩化物から成るエピ
タキシャルソ−スガスを用いて前記シリコン基板表面に
単結晶のシリコン膜１３をエピタキシャル成長させる工
程とを具備することを特徴とする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、半導体装置の製造方
法に関するもので、特にＳｉ（シリコン）及びＳｉ−Ｇ
ｅ（シリコン−ゲルマニウム）の気相成長に使用される
ものである。
法に関するもので、特にＳｉ（シリコン）及びＳｉ−Ｇ
ｅ（シリコン−ゲルマニウム）の気相成長に使用される
ものである。
【０００２】
【従来の技術】一般に、シリコン（Ｓｉ）の基板にシリ
コンを気相成長させたエピタキシャル基板はＭＯＳデバ
イス等に用いられている。このエピタキシャル基板の製
造は、温度が約１１００〜１２００℃の水素（Ｈ2 ）の
雰囲気中にＳｉ基板をおいて、塩酸（ＨＣｌ）でエッチ
ング、あるいは水素雰囲気中での熱処理を行うことによ
り、シリコン基板の表面の自然酸化膜を除去し、その後
シリコン水素化合物（例えば、ＳｉＨ4 、Ｓｉ2 Ｈ6 ）
あるいは、シリコン塩化物（例えば、ＳｉＨ2 、Ｃ
ｌ2 、ＳｉＨＣｌ3 、ＳｉＣｌ4 ）等のエピタキシャル
ソ−スガスを用いてシリコン基板の表面に単結晶のシリ
コン膜を堆積させている。
コンを気相成長させたエピタキシャル基板はＭＯＳデバ
イス等に用いられている。このエピタキシャル基板の製
造は、温度が約１１００〜１２００℃の水素（Ｈ2 ）の
雰囲気中にＳｉ基板をおいて、塩酸（ＨＣｌ）でエッチ
ング、あるいは水素雰囲気中での熱処理を行うことによ
り、シリコン基板の表面の自然酸化膜を除去し、その後
シリコン水素化合物（例えば、ＳｉＨ4 、Ｓｉ2 Ｈ6 ）
あるいは、シリコン塩化物（例えば、ＳｉＨ2 、Ｃ
ｌ2 、ＳｉＨＣｌ3 、ＳｉＣｌ4 ）等のエピタキシャル
ソ−スガスを用いてシリコン基板の表面に単結晶のシリ
コン膜を堆積させている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上述のように、従来の
製造方法においては、気相成長が約１１００〜１２００
℃と高温の状態で行われ、この高温状態において気相成
長層を形成する前に、自然酸化膜を除去している。とこ
ろが、デバイスの微細化に伴って、プロセスの温度が高
くなればなるほど気相成長中の雰囲気（例えば、反応室
の石英菅、サセプタ）からの汚染の影響、あるいは基板
から気相成長層への不純物の拡散の影響が顕著になる。
このため、気相成長プロセスを含む全プロセスの低温化
が必要となってきている。
製造方法においては、気相成長が約１１００〜１２００
℃と高温の状態で行われ、この高温状態において気相成
長層を形成する前に、自然酸化膜を除去している。とこ
ろが、デバイスの微細化に伴って、プロセスの温度が高
くなればなるほど気相成長中の雰囲気（例えば、反応室
の石英菅、サセプタ）からの汚染の影響、あるいは基板
から気相成長層への不純物の拡散の影響が顕著になる。
このため、気相成長プロセスを含む全プロセスの低温化
が必要となってきている。
【０００４】しかしながら、１０００℃以下の温度で
は、水素ガス（Ｈ2 ）による酸化膜（ＳｉＯ2 ）のエッ
チングレ−トが極めて低くなるという問題がある。（例
えば、３０Ｔｏｒｒ、９００℃で０．１３×１０-10 ｍ
／ｍｉｎ）。また、８００〜１０００℃の温度での自然
酸化膜の除去としては、高真空中で熱処理を行うことに
よって可能となるが、これを気相成長し応用する場合は
装置が複雑になるという問題があった。
は、水素ガス（Ｈ2 ）による酸化膜（ＳｉＯ2 ）のエッ
チングレ−トが極めて低くなるという問題がある。（例
えば、３０Ｔｏｒｒ、９００℃で０．１３×１０-10 ｍ
／ｍｉｎ）。また、８００〜１０００℃の温度での自然
酸化膜の除去としては、高真空中で熱処理を行うことに
よって可能となるが、これを気相成長し応用する場合は
装置が複雑になるという問題があった。
【０００５】本発明は、上記事情を考慮してなされたも
のであって、可及的に簡単な装置を用いて低温で気相成
長層を形成することのできる、半導体装置の製造方法を
提供することを目的とする。
のであって、可及的に簡単な装置を用いて低温で気相成
長層を形成することのできる、半導体装置の製造方法を
提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明では、シリコン又はゲルマニウムが堆積し
ない濃度の、ゲルマン及びシリコン水素化物、或いはゲ
ルマン及びシリコン塩化物、或いはゲルマンのみから成
るガスの雰囲気中にシリコン基板を置いて、シリコン基
板表面の酸化膜を除去する工程と、その後、所定濃度の
シリコン水素化物、或いはシリコン塩化物から成るエピ
タキシャルソ−スガス或いはゲルマンをを用いて前記シ
リコン基板表面にエピタキシャル成長させる工程とを具
備することを特徴としている。
に、この発明では、シリコン又はゲルマニウムが堆積し
ない濃度の、ゲルマン及びシリコン水素化物、或いはゲ
ルマン及びシリコン塩化物、或いはゲルマンのみから成
るガスの雰囲気中にシリコン基板を置いて、シリコン基
板表面の酸化膜を除去する工程と、その後、所定濃度の
シリコン水素化物、或いはシリコン塩化物から成るエピ
タキシャルソ−スガス或いはゲルマンをを用いて前記シ
リコン基板表面にエピタキシャル成長させる工程とを具
備することを特徴としている。
【０００７】
【作用】このように構成された本発明の製造方法によれ
ば、シリコン基板表面の酸化膜の除去が、シリコン及び
ゲルマニウムが堆積しない濃度の酸化膜除去機能ガスの
雰囲気中で行われることにより、従来の気相成長装置を
用いることができるとともに、従来よりも低温で行うこ
とができる。
ば、シリコン基板表面の酸化膜の除去が、シリコン及び
ゲルマニウムが堆積しない濃度の酸化膜除去機能ガスの
雰囲気中で行われることにより、従来の気相成長装置を
用いることができるとともに、従来よりも低温で行うこ
とができる。
【０００８】
（実施例１）本発明の第一の実施例を［図１］及び［図
２］を参照し、詳細に説明する。まず、例えば、ＣＺ法
により生成された鏡面仕上げのシリコン単結晶基板１１
を洗浄する（［図１］ステップＦ１参照）。この洗浄
は、フッ酸の水溶液（ＨＦ：Ｈ2 Ｏ＝１：２００）に、
上記シリコン単結晶基板１１を３分間浸した後、超純水
で１０分間水洗いし、リンサ−ドライヤを用いて乾燥さ
せることによって行われる。この時、［図２ａ］に示す
ように、シリコン単結晶基板１１表面上は、自然酸化膜
（ＳｉＯ2 ）１２によって覆われている。次に、この基
板を例えばコ−ルドウォ−ル型縦型気相成長装置内に置
き、水素ガス（Ｈ2 ）雰囲気中で１０００℃以下の所定
温度（例えば、８００℃）まで昇温する（［図１］ステ
ップＦ２参照）。次に、水素ガス雰囲気中で低濃度、す
なわちシリコン又はゲルマニウム（Ｇｅ）が堆積しない
程度の、ゲルマン及びシリコン水素化物、或いはゲルマ
ン及びシリコン塩化物、或いはゲルマンのみから成るガ
ス、例えば、濃度１５ｐｐｍのゲルマン（ＧｅＨ4 ）及
び濃度１５ｐｐｍのシラン（ＳｉＨ4 ）及び水素
（Ｈ2 ）から成る混合ガスを上記気相成長装置内に導入
し、所定の条件、例えば、温度８００℃、圧力１０Ｔｏ
ｒｒ下で熱処理を行う（［図１］ステップＦ３参照）。
［図２ｂ］に示すように、この熱処理によってシリコン
基板１１表面上の自然酸化膜１２が除去される。その
後、水素ガス雰囲気中で所定濃度のエピタキシャルソ−
スガス、例えば、濃度が０．２パ−セントのモノシラン
を含んだモノシラン及び水素から成るガスを上記気相成
長装置に導入し、所定の条件、例えば、温度８００℃、
圧力１０Ｔｏｒｒ下で気相成長を行う（［図１］ステッ
プＦ４参照）。すると、［図２ｃ］に示すように、シリ
コン単結晶基板１１表面上にシリコン単結晶膜１３をエ
ピタキシャル成長させることができる。その後、常温ま
で降温させることによって、エピタキシャル基板が完成
する（［図１］ステップＦ５参照）。
２］を参照し、詳細に説明する。まず、例えば、ＣＺ法
により生成された鏡面仕上げのシリコン単結晶基板１１
を洗浄する（［図１］ステップＦ１参照）。この洗浄
は、フッ酸の水溶液（ＨＦ：Ｈ2 Ｏ＝１：２００）に、
上記シリコン単結晶基板１１を３分間浸した後、超純水
で１０分間水洗いし、リンサ−ドライヤを用いて乾燥さ
せることによって行われる。この時、［図２ａ］に示す
ように、シリコン単結晶基板１１表面上は、自然酸化膜
（ＳｉＯ2 ）１２によって覆われている。次に、この基
板を例えばコ−ルドウォ−ル型縦型気相成長装置内に置
き、水素ガス（Ｈ2 ）雰囲気中で１０００℃以下の所定
温度（例えば、８００℃）まで昇温する（［図１］ステ
ップＦ２参照）。次に、水素ガス雰囲気中で低濃度、す
なわちシリコン又はゲルマニウム（Ｇｅ）が堆積しない
程度の、ゲルマン及びシリコン水素化物、或いはゲルマ
ン及びシリコン塩化物、或いはゲルマンのみから成るガ
ス、例えば、濃度１５ｐｐｍのゲルマン（ＧｅＨ4 ）及
び濃度１５ｐｐｍのシラン（ＳｉＨ4 ）及び水素
（Ｈ2 ）から成る混合ガスを上記気相成長装置内に導入
し、所定の条件、例えば、温度８００℃、圧力１０Ｔｏ
ｒｒ下で熱処理を行う（［図１］ステップＦ３参照）。
［図２ｂ］に示すように、この熱処理によってシリコン
基板１１表面上の自然酸化膜１２が除去される。その
後、水素ガス雰囲気中で所定濃度のエピタキシャルソ−
スガス、例えば、濃度が０．２パ−セントのモノシラン
を含んだモノシラン及び水素から成るガスを上記気相成
長装置に導入し、所定の条件、例えば、温度８００℃、
圧力１０Ｔｏｒｒ下で気相成長を行う（［図１］ステッ
プＦ４参照）。すると、［図２ｃ］に示すように、シリ
コン単結晶基板１１表面上にシリコン単結晶膜１３をエ
ピタキシャル成長させることができる。その後、常温ま
で降温させることによって、エピタキシャル基板が完成
する（［図１］ステップＦ５参照）。
【０００９】低温下にて、従来の技術において形成され
た気相成長層と第一の実施例において形成された気相成
長層とを比較すると、前者では、多結晶シリコンが、後
者では、単結晶シリコンの成長が見られた。加えて、二
つの気相成長層の欠陥を観察すると、前者では、多数見
られたのに対し、後者では、１個／ｃｍ2 以下の欠陥密
度であった。これらの、気相成長層の結晶性の善し悪し
は、気相成長層工程前の前処理工程での自然酸化膜の除
去が完全に行われているか否かの違いである。従来の技
術においては、自然酸化膜はほとんど除去されず、第一
の実施例においては、完全に自然酸化膜が除去されてい
るのが明らかである。
た気相成長層と第一の実施例において形成された気相成
長層とを比較すると、前者では、多結晶シリコンが、後
者では、単結晶シリコンの成長が見られた。加えて、二
つの気相成長層の欠陥を観察すると、前者では、多数見
られたのに対し、後者では、１個／ｃｍ2 以下の欠陥密
度であった。これらの、気相成長層の結晶性の善し悪し
は、気相成長層工程前の前処理工程での自然酸化膜の除
去が完全に行われているか否かの違いである。従来の技
術においては、自然酸化膜はほとんど除去されず、第一
の実施例においては、完全に自然酸化膜が除去されてい
るのが明らかである。
【００１０】（実施例２）本発明の第二の実施例を［図
３］を参照し、詳細に説明する。第二の実施例は、シリ
コン表面にのみ気相成長させる選択気相成長に適用した
場合の例である。［図３ａ］に示すように、シリコン単
結晶基板２１の表面を熱酸化し、約０．２マイクロメ−
トルの厚さのシリコン酸化膜（ＳｉＯ2 ）２４を形成す
る。次に、［図３ｂ］に示すように、このシリコン酸化
膜２４を周知のフォトリソグラフィ技術によりパタ−ニ
ングを行い、直径が０．５〜２．０マイクロメ−トルの
開口部２５を形成する。次に、この基板に本発明を適用
する。すなわち、フッ酸の水溶液（ＨＦ：Ｈ2 Ｏ＝１：
２００）に、上記基板を３分間浸した後、超純水で１０
分間水洗いし、リンサ−ドライヤを用いて乾燥させる。
この時、［図３ｃ］に示すように、開口部のシリコンが
露出したシリコン単結晶基板２１の表面は、自然酸化膜
２２によって覆われている。そして、基板を気相成長装
置内に置き、水素ガス雰囲気中で約６５０℃まで昇温
し、以下、この温度を保つようにする。そして、例え
ば、シリコン又はゲルマニウム（Ｇｅ）が堆積しない程
度の、ゲルマン及びシリコン水素化物、或いはゲルマン
及びシリコン塩化物、或いはゲルマンのみから成るガ
ス、濃度１５ｐｐｍのゲルマン（ＧｅＨ4 ）及び濃度１
５ｐｐｍのシラン（ＳｉＨ4 ）及び水素（Ｈ2 ）から成
る混合ガスを上記気相成長装置内に導入し、温度６５０
℃、圧力５Ｔｏｒｒの条件下で２０分間熱処理を行う。
［図３ｄ］に示すように、この熱処理によって開口部の
底の自然酸化膜２２が除去される。その後、水素ガス雰
囲気中で所定濃度のエピタキシャルソ−スガス、例え
ば、濃度が０．１パ−セントのシラン及び０．０２パ−
セントのゲルマン及び水素から成るガスを上記気相成長
装置に導入する。［図３ｅ］に示すように、開口部のみ
にシリコン−ゲルマニウムを気相成長させて、シリコン
−ゲルマニウム単結晶膜２３をエピタキシャル成長させ
る。
３］を参照し、詳細に説明する。第二の実施例は、シリ
コン表面にのみ気相成長させる選択気相成長に適用した
場合の例である。［図３ａ］に示すように、シリコン単
結晶基板２１の表面を熱酸化し、約０．２マイクロメ−
トルの厚さのシリコン酸化膜（ＳｉＯ2 ）２４を形成す
る。次に、［図３ｂ］に示すように、このシリコン酸化
膜２４を周知のフォトリソグラフィ技術によりパタ−ニ
ングを行い、直径が０．５〜２．０マイクロメ−トルの
開口部２５を形成する。次に、この基板に本発明を適用
する。すなわち、フッ酸の水溶液（ＨＦ：Ｈ2 Ｏ＝１：
２００）に、上記基板を３分間浸した後、超純水で１０
分間水洗いし、リンサ−ドライヤを用いて乾燥させる。
この時、［図３ｃ］に示すように、開口部のシリコンが
露出したシリコン単結晶基板２１の表面は、自然酸化膜
２２によって覆われている。そして、基板を気相成長装
置内に置き、水素ガス雰囲気中で約６５０℃まで昇温
し、以下、この温度を保つようにする。そして、例え
ば、シリコン又はゲルマニウム（Ｇｅ）が堆積しない程
度の、ゲルマン及びシリコン水素化物、或いはゲルマン
及びシリコン塩化物、或いはゲルマンのみから成るガ
ス、濃度１５ｐｐｍのゲルマン（ＧｅＨ4 ）及び濃度１
５ｐｐｍのシラン（ＳｉＨ4 ）及び水素（Ｈ2 ）から成
る混合ガスを上記気相成長装置内に導入し、温度６５０
℃、圧力５Ｔｏｒｒの条件下で２０分間熱処理を行う。
［図３ｄ］に示すように、この熱処理によって開口部の
底の自然酸化膜２２が除去される。その後、水素ガス雰
囲気中で所定濃度のエピタキシャルソ−スガス、例え
ば、濃度が０．１パ−セントのシラン及び０．０２パ−
セントのゲルマン及び水素から成るガスを上記気相成長
装置に導入する。［図３ｅ］に示すように、開口部のみ
にシリコン−ゲルマニウムを気相成長させて、シリコン
−ゲルマニウム単結晶膜２３をエピタキシャル成長させ
る。
【００１１】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、従
来の気相成長成長装置を用いて、低温でほぼ自然酸化膜
を除去できるとともに、気相成長層の結晶性及び膜厚の
均一性を大きく向上させることができる。
来の気相成長成長装置を用いて、低温でほぼ自然酸化膜
を除去できるとともに、気相成長層の結晶性及び膜厚の
均一性を大きく向上させることができる。
【図１】本発明の方法の（実施例１）を説明するフロ−
チャ−ト。
チャ−ト。
【図２】本発明の方法の（実施例１）によって製造され
る半導体基板の工程断面図。
る半導体基板の工程断面図。
【図３】本発明の方法の（実施例２）によって製造され
る半導体基板の工程断面図。
る半導体基板の工程断面図。
１１、２１ シリコン単結晶基板（シリコン基板） １２、２２ 自然酸化膜（酸化膜） １３ 気相成長層（単結晶のシリコン膜） ２３ 気相成長層（単結晶のシリコン−ゲルマ
ニウム膜） ２４ シリコン酸化膜
ニウム膜） ２４ シリコン酸化膜
Claims (1)
- 【請求項１】シリコン又はゲルマニウムが堆積しない濃
度の、ゲルマン及びシリコン水素化物、或いはゲルマン
及びシリコン塩化物、或いはゲルマンのみから成るガス
の雰囲気中にシリコン基板を置いて、シリコン基板表面
の酸化膜を除去する工程と、 その後、所定濃度のシリコン水素化物、或いはシリコン
塩化物から成るエピタキシャルソ−スガス或いはゲルマ
ンを用いて前記シリコン基板表面にエピタキシャル成長
させる工程とを具備することを特徴とする半導体装置の
製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5462992A JPH05259091A (ja) | 1992-03-13 | 1992-03-13 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5462992A JPH05259091A (ja) | 1992-03-13 | 1992-03-13 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05259091A true JPH05259091A (ja) | 1993-10-08 |
Family
ID=12976054
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5462992A Pending JPH05259091A (ja) | 1992-03-13 | 1992-03-13 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05259091A (ja) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JP2020194899A (ja) * | 2019-05-29 | 2020-12-03 | 信越半導体株式会社 | 半導体シリコンウェーハの製造方法 |
-
1992
- 1992-03-13 JP JP5462992A patent/JPH05259091A/ja active Pending
Cited By (12)
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