JPH06232042A

JPH06232042A - Ｓｉ−Ｇｅ薄膜の形成方法

Info

Publication number: JPH06232042A
Application number: JP1346593A
Authority: JP
Inventors: Kinya Ashikaga; 欣哉足利; Morifumi Oono; 守史大野; Toshiyuki Nakamura; 稔之中村
Original assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Current assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Priority date: 1993-01-29
Filing date: 1993-01-29
Publication date: 1994-08-19

Abstract

(57)【要約】【目的】シリコン基板を入れた反応炉内にＳｉＨ₄ガ
ス及びＧｅＨ₄ガスを導入し、このシリコン基板を加熱
しながらこの基板上にＳｉ−Ｇｅ薄膜を形成する方法で
あって、従来に比べＳｉ−Ｇｅ薄膜の表面モホロジ及び
結晶性を改善でき、かつ、歪成長の臨界膜厚を増加させ
ることができる方法を提供すること。【構成】反応炉内にＳｉＨ₄ガス及びＧｅＨ₄ガスと
共に、Ｂ₂Ｈ₆ガスを、形成されるＳｉ−Ｇｅ薄膜中の
ホウ素濃度が該形成される薄膜の歪成長の臨界膜厚を所
望の値とし得る濃度に少なくともなるように、導入す
る。そして、これらガスの混合ガス雰囲気においてシリ
コン基板を加熱する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、Ｓｉ−Ｇｅ薄膜の形
成方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、Ｓｉ系高速バイポーラ素子、マイ
クロ波素子、あるいは超格子素子への応用を目的とし
て、ＩＶ族系半導体薄膜、特にシリコン−ゲルマニウム
（Ｓｉ−Ｇｅ）薄膜が注目されている。そして、このＳ
ｉ−Ｇｅ薄膜の実用化を図るために、Ｓｉ系下地として
の例えばシリコン基板上に、Ｓｉ−Ｇｅ薄膜をエピタキ
シャル成長させる方法が種々検討されている。

【０００３】例えばこの出願に係る出願人も、シリコン
基板を入れた反応炉内にシリコンを含むＩＶ族水素系ガ
ス（例えばＳｉＨ₄）とゲルマニウムを含むＩＶ族水素
系ガス（例えばＧｅＨ₄）とを導入し、かつ、このシリ
コン基板に加熱処理を行いながら、このシリコン基板上
にＳｉ−Ｇｅ薄膜を形成する方法を提案していた（例え
ば文献Ｉ：アプライドサーフィスサイエンス(Appli
ed Surface Science),60/61(1992)pp.597-601 ）。

【０００４】Ｓｉ−Ｇｅ薄膜を形成するための他の方法
として知られているＭＢＥ法では固体ソースを用いるた
め原料容器容量に限界があり目的の薄膜を迅速に成長で
きない、Ｓｉ−Ｇｅ膜中に高濃度に不純物を導入させる
ことが困難などの欠点があったのに対し、シリコンを含
むＩＶ族水素系ガス及びゲルマニウムを含むＩＶ族水素
系ガスを用いる方法は基本的に化学的気相成長（ＣＶ
Ｄ）法であるため、ＭＢＥ法での欠点を除去できた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ＣＶＤ
法によるＳｉ−Ｇｅ薄膜の形成方法といえど、シリコン
基板上にシリコンの格子定数より大きな格子定数を有す
るゲルマニウムを含むＳｉ−Ｇｅ薄膜を成長させるの
で、シリコンを含むＩＶ族水素系ガス及びゲルマニウム
を含むＩＶ族水素系ガスのみを用いる方法では、Ｓｉ基
板とＳｉ−Ｇｅ薄膜との間で格子不整合は依然生じ、こ
のため、以下に説明するような(イ)、 (ロ)及び(ハ) などの
問題点が生じることがこの出願に係る発明者の研究によ
り明らかになってきた。

【０００６】(イ) 得られたＳｉ−Ｇｅ薄膜の表面のモホ
ロジが満足の行くものではないという問題点。例えば、
膜厚１００ｎｍのＳｉ−Ｇｅ薄膜を形成した場合その表
面には１０ｎｍ以上の凹凸が生じてしまうことが判って
いる（後述の比較例参照）。

【０００７】(ロ) 得られたＳｉ−Ｇｅ薄膜の結晶性はホ
モエピタキシャル層（シリコ基板上へのシリコン層やゲ
ルマニウム基板上へのゲルマニウム層）に比べ悪くなり
易いという問題点。

【０００８】このような(イ) 凹凸発生や、(ロ) 結晶性悪
化は、Ｓｉ−Ｇｅ薄膜の特性を十分に生かせない原因に
なるので、これらを軽減できる方法が望まれる。

【０００９】(ハ) また、実用に耐えるＳｉ−Ｇｅ薄膜は
歪成長の臨界膜厚以下の範囲のものであるが、シリコン
を含むＩＶ族水素系ガス及びゲルマニウムを含むＩＶ族
水素系ガスのみを用いる場合の歪成長の臨界膜厚は薄い
という問題点。例えば、Ｇｅ組成が１５原子％になる条
件で形成したＳｉ−Ｇｅ薄膜の場合の歪成長の臨界膜厚
は約１００ｎｍであることが判っている。ＣＶＤ法によ
るＳｉ−Ｇｅ薄膜の形成法の場合、該薄膜の成長速度
（換言すれば膜厚制御）は原料ガスの供給量により主に
制御されることを考えると、歪成長の臨界膜厚が薄い程
所望の薄膜を得にくいので臨界膜厚を厚くできる方法が
望まれる。

【００１０】この発明はこのような点に鑑みなされたも
のであり、従ってこの発明の目的は、シリコンを含むＩ
Ｖ族水素系ガス及びゲルマニウムを含むＩＶ族水素系ガ
スを用いかつＳｉ系下地を加熱処理をしながらこの下地
上にＳｉ−Ｇｅ薄膜を形成する方法であって、従来に比
べＳｉ−Ｇｅ薄膜の表面モホロジ及び結晶性を改善で
き、かつ、歪成長の臨界膜厚を増加させることができる
方法を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】この目的の達成を図るた
め、この発明によれば、反応炉内にシリコン（Ｓｉ）系
下地を入れ、該反応炉内にシリコンを含むＩＶ族水素系
ガスとゲルマニウムを含むＩＶ族水素系ガスを導入し、
かつ、前述の下地に加熱処理を行ないながら、前述の下
地上にＳｉ−Ｇｅ薄膜を形成する方法において、形成さ
れるＳｉ−Ｇｅ薄膜中に該薄膜とシリコン下地との格子
不整合を緩和するためのホウ素を添加するために、反応
炉内に、シリコンを含むＩＶ族水素系ガス及びゲルマニ
ウムを含むＩＶ族水素系ガスと共に、ホウ素を含む水素
系ガスを導入することを特徴とする。

【００１２】なお、この発明でいうＳｉ系下地は、Ｓｉ
基板そのものである場合は勿論のこと、Ｓｉ基板上にＳ
ｉ系のエピタキシャル層が形成されたもの、Ｓｉ基板以
外の基板にＳｉ系のエピタキシャル層が形成されたも
の、これらのものに素子が作り込まれた中間体（いわゆ
るウエハ）など、Ｓｉ−Ｇｅ薄膜を形成させたいシリコ
ンの下地を広く意味している。

【００１３】また、シリコンを含むＩＶ族水素系ガスと
しては、例えば、ＳｉＨ₄（シラン）、Ｓｉ₂Ｈ₆（ジ
シラン）、Ｓｉ₃Ｈ₈（トリシラン）などの各種のもの
を挙げることができる。必要に応じては、２種以上のガ
スを用いても良い。また、ゲルマニウムを含む水素系ガ
スとしては、ＧｅＨ₄（ゲルマン）、ＧｅＨ₃Ｆ（フル
オロゲルマン）などの各種のものを挙げることができ
る。必要に応じては、２種以上のガスを用いても良い。
また、ホウ素を含む水素系ガスとしては例えばＢ₂Ｈ₆
（ジボラン）を挙げることができる。もちろん、ホウ素
を含む水素系ガスはジボランに限られず他の好適なもの
でも良く、また、この場合も必要に応じては、２種以上
のガスを用いても良い。

【００１４】また、シリコンを含むＩＶ族水素系ガス、
ゲルマニウムを含む水素系ガス及びホウ素を含む水素系
ガスそれぞれの導入量であるが、ゲルマニウムを含む水
素系ガスの導入量については、Ｓｉ−Ｇｅ薄膜の設計に
応じ（即ち要求されるＧｅ組成に応じ）決定する。ま
た、ホウ素を含むガスの導入量については、Ｓｉ系下地
とＳｉ−Ｇｅ薄膜との格子不整合をどの程度緩和したい
か（即ち、Ｓｉ−Ｇｅ薄膜の表面モホロジ、結晶性及び
歪成長の臨界膜厚をどの程度改善したいか）という点
と、Ｓｉ−Ｇｅ薄膜に要求されるｐ型不純物濃度値とを
比較考慮して決定するのが良い。例えば、形成されるＳ
ｉ−Ｇｅ薄膜中のホウ素濃度が該形成される薄膜の歪成
長の臨界膜厚を所望の値とし得る濃度に少なくともなる
ように、前記ホウ素を含む水素系ガスの導入量を制御す
るのが好適である。所望の臨界膜厚が得られるように所
定濃度でホウ素が添加されたＳｉ−Ｇｅ薄膜ではホウ素
を添加しない場合に比べ格子不整合の緩和及び結晶性の
向上のいずれも図れるからである（実施例参照）。な
お、ここで所望の臨界膜厚とは、実際に形成するＳｉ−
Ｇｅ薄膜の膜厚や該薄膜の使用目的に応じ決定されるも
のであるが、少なくとも実際に形成するＳｉ−Ｇｅ薄膜
の膜厚よりは厚い膜厚である。

【００１５】また、Ｓｉ系下地を加熱処理する際のＳｉ
系下地の加熱方法は、基本的には、電気炉による方法、
ランプによる方法など種々の方法で行なうことができ
る。しかし、膜質の向上や膜厚の制御性などを考える
と、ランプを用いる加熱方法が好ましい。ランプを用い
る方法の場合、下地を所望温度に素早く加熱でき、ま
た、下地の冷却も素早く行なえるからである。ランプと
しては、赤外線ランプがシリコン加熱に有効な波長の光
を発するので好ましい。具体的な赤外線光源としては、
タングステン−ハロゲンランプまたはキセノン−アーク
ランプなどを挙げることができる。

【００１６】

【作用】この発明の構成によれば、形成されるＳｉ−Ｇ
ｅ薄膜中にはホウ素が取り込まれる。ホウ素の原子半径
は０．０８８ｎｍであり、シリコンのそれ（０．１１７
ｎｍ）より小さいので、Ｓｉ−Ｇｅ薄膜においてＳｉよ
り大きな原子半径（０．１２２ｎｍ）を有するゲルマニ
ウムに起因して生じるＳｉ−Ｇｅ薄膜とＳｉ系下地との
格子不整合の程度を、このホウ素が緩和すると考えられ
る。また、このホウ素はＳｉ−Ｇｅ薄膜をｐ型のものと
する場合のｐ型不純物としても使用できる。

【００１７】

【実施例】以下、図面を参照して、この発明のＳｉ−Ｇ
ｅ薄膜の形成方法の実施例について説明する。なお、説
明に用いる各図は、この発明が理解できる程度に、各構
成成分の形状、大きさおよび配置関係を概略的に示して
あるにすぎない。また、以下の説明では、特定の材料及
び特定の数値的条件を挙げて説明するが、これら材料及
び条件は単なる好適例にすぎず、従って、この発明はこ
れらに限定されるものではない。

【００１８】１．薄膜形成装置の説明先ず、この発明の方法を実施するために好適な装置例に
ついて説明する。

【００１９】図２は、この装置の全体構成を概略的に示
す図である。なお、図２では反応炉１１内にシリコン系
下地として、この場合、シリコン基板１５（以下、「基
板」と略称することもある。）を配置した状態を示して
ある。

【００２０】この装置は例えば石英製の反応炉（チャン
バー）１１を具えている、この反応炉１１は内部の基板
支持体１３の上に基板１５を出し入れ自在に載置できる
構造となっている。

【００２１】さらに、この反応炉１１の外部には加熱部
１２を設けてある。この加熱部１２は任意好適な構成の
赤外線照射手段例えば赤外線ランプをもって構成する。
赤外線ランプ１２としてはタングステン−ハロゲンラン
プその他の任意好適なランプを用いる。好ましくは複数
個の赤外線ランプ１２を反応炉１１内の加熱を均一に行
なえるように配置する。また、基板１５の近傍位置に基
板１５の表面温度を測定するための温度測定手段１４例
えば熱電対を設けてある。

【００２２】さらにこの装置では、反応炉１１に、該反
応炉１１内を排気するための排気手段２１及び２２を、
排気管２３及びバルブ２４、２５、２６、２７、２８、
２９、３０を介し接続してある。これらバルブをそれぞ
れ任意好適に開閉することによって反応炉１１内の圧力
を任意好適な圧力に制御でき反応炉１１内に低真空排気
状態及び高真空排気状態を形成することが可能となって
いる。この真空度は真空計３４で測定できる。

【００２３】さらに、この装置にはレリーフバルブ３１
を設けてある。このレリーフバルブ３１は反応炉１１内
の圧力が大気圧例えば７６０Ｔｏｒｒを超えた場合に自
動的に開放する。排気手段２２は、このレリーフバルブ
３１の開放によってガス供給源（後述する。）から反応
炉１１内へ供給されたガスを排気する。尚、上述した排
気手段２１、２２は、例えば拡散ポンプ２１とこのポン
プ２１に接続されたロータリーポンプ２２とをもって構
成できる。なお、図２において、３２、３３は排気管２
３に連通させて設けた真空計（或いは圧力ゲージ）であ
る。

【００２４】次に、ガス供給系につき説明する。この実
施例では、ガス供給系を図示のように配設した供給管５
８及びこの供給管５８の適所に設けた自動開閉バルブ５
１、５２、５３、５４、５６、バルブ５７、流量コント
ローラ４６、４７、４８、４９、５０で構成してある。
各流量コントローラの、反応炉１１とは反対側の原料ガ
ス源用接続部（以下、「接続部」）４１〜４５に原料ガ
ス源（図示せず）を接続する。この実施例では接続部４
１に水素ガスを、接続部４２にシリコンを含むＩＶ族系
水素系ガスとしてシラン（ＳｉＨ₄）を１０体積％の濃
度で含む水素希釈ＳｉＨ₄ガスを、接続部４３にゲルマ
ニウムを含むＩＶ族水素系ガスとしてゲルマン（ＧｅＨ
₄）を１体積％の濃度で含む水素希釈ＧｅＨ₄ガスを、
接続部４４にホウ素を含む水素系ガスとしてジボラン
（Ｂ₂Ｈ₆）を１００ｐｐｍの濃度で含む水素希釈Ｂ₂
Ｈ₆ガスを、また、接続部４５に不活性ガス例えば窒素
（Ｎ₂）ガスを、それぞれ供給する構成としてある。そ
して、これらガスの流量制御はバルブ５１〜５６をそれ
ぞれ任意好適に開閉することによって行なえ、また、水
素希釈ＳｉＨ₄ガスと水素希釈ＧｅＨ₄ガスと水素希釈
Ｂ₂Ｈ₆ガスの混合比もバルブ５３，５３，５４をそれ
ぞれ任意好適に開閉することによって制御できる。

【００２５】２．Ｓｉ−Ｇｅ薄膜の形成例次に、この発明のＳｉ−Ｇｅ薄膜の形成方法の実施例に
ついて比較例と併せて説明する。図１、図３、図４及び
図５はその説明に供する図である。特に、図１は、この
実施例の方法実施中の、反応炉１１への各ガスの導入条
件及びシリコン基板１５に対する加熱処理条件の説明図
であり、横軸に時間をとり縦軸に温度をとって示したも
のである。また、図３はシリコン基板１５とこの上にこ
の実施例の方法で形成されたＳｉ−Ｇｅ薄膜６１とで構
成される試料の断面図である。図４はシリコン基板１５
とこの上に比較例（後述する）の方法で形成されたＳｉ
−Ｇｅ薄膜６３とで構成される試料の断面図である。な
お、図４において、６５は表面に生じた凹凸を示し、６
７は薄膜６３中の欠陥を示す。また、図５はＳｉ−Ｇｅ
薄膜の歪成長の臨界膜厚が該Ｓｉ−Ｇｅ薄膜中のホウ素
濃度にどのように依存するかについてこの出願に係る発
明者が調べた結果を示した特性図である。

【００２６】２−１．Ｓｉ系下地の前処理この実施例では、より良好なＳｉ−Ｇｅ薄膜を得るため
に、Ｓｉ系下地として用いるシリコン基板１５に対し、
これを反応炉１１に入れる前に、次のような前処理を行
なう。

【００２７】先ず、シリコン基板１５を、１２０℃の温
度に加熱した硫酸−過酸化水素水溶液中に、例えば１５
分間浸漬する。これにより、シリコン基板１５表面に約
１ｎｍの酸化膜が形成される。次に、このシリコン基板
を直ちに１％フッ酸（ＨＦ）水溶液中に約３０秒間浸漬
後、そこから取り出し純水で洗浄し、その後、乾燥させ
る。このフッ酸による処理により上記酸化膜が除去され
ると共にシリコン基板表面を汚染している物質も除去さ
れる。

【００２８】前処理の終了したシリコン基板を直ちに反
応炉１１内の基板支持体１３上に固定する。なお、反応
炉１１内には、反応炉内１１内で基板１５に自然酸化膜
が形成されるのを防止するため、パージ用の不活性ガス
この場合窒素ガスを予め導入しておくのが良い。これ
は、バルブ５１、５２、５３、５４、５５を閉じてお
き、バルブ５６および５７を開くことにより行なえる。

【００２９】２−２．Ｓｉ−Ｇｅ単結晶薄膜の形成（その１）次に、このシリコン基板１５上Ｓｉ−Ｇｅ薄膜を以下に
説明するように形成する。

【００３０】はじめに、排気手段２１，２２を用い反応
炉１１内をその真空度が例えば１×１０^-6Ｔｏｒｒにな
るまで排気する。これにより反応炉１１内の清浄化をお
こなう。次に、バルブ２７を閉じ、かつ、バルブ２８、
５５、５２、５３及び５４をそれぞれ開いて、反応炉１
１内に、上記水素希釈ＳｉＨ₄ガス、水素希釈ＧｅＨ₄
ガス及び水素希釈Ｂ₂Ｈ₆ガスをそれぞれ導入する（図
１の時刻Ｔ₁）。この際、水素希釈ＳｉＨ₄ガスの流量
を５０ｓｃｃｍ、水素希釈ＧｅＨ₄の流量を３０ｓｃｃ
ｍ、水素希釈Ｂ₂Ｈ₆の流量を７０ｓｃｃｍにそれぞれ
制御すると共に、反応炉１１内の真空度が１０Ｔｏｒｒ
程度になるように、排気手段２１、２２の排気速度を制
御する。

【００３１】次に、加熱装置１２としての赤外線ランプ
によりシリコン基板１５の加熱を開始する（図１の時刻
Ｔ₂）。この加熱はシリコン基板１５の表面温度を温度
測定手段１４で測定しながら、基板温度が例えば２５℃
／秒〜１００℃／秒の間の適当な割合で上昇するような
条件で行なう。そして、基板表面温度が約７００〜９０
０℃の間の好適な温度（この場合は８５０℃とする。）
となったら（図１の時刻Ｔ₃）、例えば３０秒間その温
度の状態を保持できるように基板１５の加熱を制御する
（図１の期間Ａ）。そして、３０秒間が経過したとき
（図１のＴ₄）、加熱手段１２の動作を停止し、およ
び、バルブ５２、５３、５４をそれぞれ閉じて水素希釈
ＳｉＨ₄ガス、水素希釈ＧｅＨ₄ガス及び水素希釈Ｂ₂
Ｈ₆ガスの供給を停止すると共に、試料を急速冷却する
ためにバルブ５１を開けて反応炉１１内に水素ガスを供
給する。

【００３２】上記加熱処理期間Ａにおいて、シリコン基
板１５上には、基板１５の面方位と同一の面方位のＳｉ
−Ｇｅ単結晶膜６１が約１００ｎｍの膜厚で成長する
（図３参照）。そして、この実施例の成長条件（水素希
釈ＳｉＨ₄ガスなどの流量比や基板温度などの条件）で
は、得られるＳｉ−Ｇｅ薄膜６１は、Ｇｅを１０原子％
含み、かつ、ホウ素を１×１０²⁰／ｃｍ³の濃度で含む
ものとなる。なお、Ｇｅ組成及びホウ素濃度は、供給律
速であるのでそれぞれ水素希釈ＧｅＨ₄ガスの流量、水
素希釈Ｂ₂Ｈ₆ガスの流量に比例して変化させることが
できる。

【００３３】次に、シリコン基板１５の温度が例えば１
００℃より低い温度例えばほぼ室温となったら、バルブ
５１，５５を閉じ水素ガスの供給を停止する。その後、
反応炉１１内に原料ガスが残存することを防止するため
に、反応炉１１内をその真空度が０．００３Ｔｏｒｒ程
度になるまで排気する。その後、バルブ５６、５７を開
けて反応炉１１内に反応炉内の圧力が大気圧になるまで
不活性ガスを導入する。その後、反応炉１１内から試料
（Ｓｉ−Ｇｅ薄膜形成済みのシリコン基板）を取り出
す。

【００３４】この実施例の方法で形成されたＳｉ−Ｇｅ
薄膜６１とシリコン基板１５との格子不整合はホウ素を
用いない場合に比べ理論的にいって約９割になる（約１
割緩和される。）。また、形成されたＳｉ−Ｇｅ薄膜６
１の表面のモホロジを観察したところ、凹凸（図示せ
ず）は最大でも２ｎｍ程度であることが判った。

【００３５】一方、比較例として、水素希釈Ｂ₂Ｈ₆を
用いないこと以外は上記実施例と同様な手順でＳｉ−Ｇ
ｅ薄膜を形成する。この比較例の試料のＳｉ−Ｇｅ薄膜
６３（図４参照）の表面のモホロジを観察したところ、
１０ｎｍ以上の凹凸６５が生じていることが判った。

【００３６】これら実施例及び比較例から明らかなよう
にこの発明のＳｉ−Ｇｅ薄膜形成方法はＳｉ−Ｇｅ薄膜
の表面モホロジの改善に有効なことが理解できる。

【００３７】また、実施例の試料及び比較例の試料各々
のＳｉ−Ｇｅ薄膜６１，６３の結晶欠陥についてそれぞ
れ観察したところ、比較例の薄膜６３では欠陥６５（図
４参照）が実施例のものより多いことが判った。このこ
とから、この発明のＳｉ−Ｇｅ薄膜形成方法はＳｉ−Ｇ
ｅ薄膜の結晶性改善にも有効なことが理解できる。

【００３８】２−３．Ｓｉ−Ｇｅ単結晶薄膜の形成（その２）次に、この発明の方法により歪成長の臨界膜厚がどの程
度改善されるか（増加するか）を調べるために、形成す
るＳｉ−Ｇｅ薄膜６１の膜厚を種々に設定し、かつ、水
素希釈Ｂ₂Ｈ₆ガスの流量を２−１項のときのほぼ５倍
（約３５０ｓｃｃｍ）としたこと以外は、２−１項での
形成条件でそれぞれ複数の試料を作製する。

【００３９】得られた各試料のＳｉ−Ｇｅ薄膜でのＧｅ
組成は上記２−１項のものと同じであるがホウ素濃度は
５×１０²⁰／ｃｍ³となっていることが判った。また、
各試料の観察結果より、上記条件の場合（Ｇｅ組成が１
０原子％でかつホウ素濃度が５×１０²⁰／ｃｍ³である
Ｓｉ−Ｇｅ薄膜の場合）、歪成長の臨界膜厚が約４００
ｎｍとなることが判った。

【００４０】一方、比較例として、水素希釈Ｂ₂Ｈ₆ガ
スを用いないこと以外はこの２−３項の実施例の方法と
同様な方法で複数の試料を作製する。そして、比較例の
場合の歪成長の臨界膜厚を調べたところ、約２００ｍで
あることが判った。

【００４１】このことから、この発明の方法によれば、
同じＧｅ組成のＳｉ−Ｇｅ薄膜を得る場合の歪成長の臨
界膜厚を従来より向上（この実施例の例でいえば２倍に
まで向上）させ得ることが理解できる。このため、この
発明の方法は薄膜の格子不整合の緩和及び結晶性の向上
が図れるばかりでなく、膜厚制御の点でも有利といえ
る。

【００４２】また、Ｓｉ−Ｇｅ薄膜の歪成長の臨界膜厚
が該Ｓｉ−Ｇｅ薄膜中のホウ素濃度にどのように依存す
るかについて、Ｓｉ−Ｇｅ薄膜のＧｅ組成が１０原子％
となる場合について調べたところ、図５のような関係と
なることが判った。このことから、シリコンを含むＩＶ
族水素系ガスとゲルマニウムを含むＩＶ族水素系ガスに
対するホウ素を含む水素系ガスの混合量を制御してＳｉ
−Ｇｅ薄膜に添加されるホウ素の量を制御することで、
臨界膜厚の制御ができることが理解できる。

【００４３】

【発明の効果】上述した説明からも明らかなように、こ
の発明のＳｉ−Ｇｅ薄膜の形成方法によれば、Ｓｉを含
むＩＶ族系水素ガス、Ｇｅを含むＩＶ族系水素ガス及び
ホウ素を含む水素系ガスの混合ガス雰囲気中でＳｉ系下
地に加熱処理を行なってこの下地にＳｉ−Ｇｅ薄膜を形
成するので、Ｓｉを含むＩＶ族系水素ガス及びＧｅを含
むＩＶ族系水素ガスのみを用いていた従来方法に比べ、
Ｓｉ−Ｇｅ薄膜の表面モホロジ及び結晶性の改善がそれ
ぞれでき、さらに、歪成長の臨界膜厚を増加させること
ができる。このため、Ｓｉ−Ｇｅ薄膜が有する本来の特
性を生かし易くなると考えられる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例のＳｉ−Ｇｅ薄膜の形成条件の説明に供
する図であり、ガス供給条件および基板加熱条件を示し
た図である。

【図２】この発明の方法を実施するための成膜装置構成
例を示した図である。

【図３】実施例の説明に供する図であり、実施例の薄膜
形成条件で形成した試料の断面図である。

【図４】比較例の説明に供する図であり、比較例の薄膜
形成条件で形成した試料の断面図である。

【図５】実施例の説明に供する図であり、Ｓｉ−Ｇｅ薄
膜の歪成長の臨界膜厚が該Ｓｉ−Ｇｅ薄膜中のホウ素濃
度にどのように依存するかを示した図である。

【符号の説明】

１５：シリコン系下地（例えばシリコン基板）６１：実施例の方法で得たＳｉＧｅ薄膜

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】反応炉内にシリコン（Ｓｉ）系下地を入
れ、該反応炉内にシリコンを含むＩＶ族水素系ガスとゲ
ルマニウムを含むＩＶ族水素系ガスを導入し、かつ、前
記下地に加熱処理を行ないながら、前記下地上にＳｉ−
Ｇｅ薄膜を形成する方法において、形成されるＳｉ−Ｇｅ薄膜中に該薄膜とシリコン系下地
との格子不整合を緩和するためのホウ素を添加するため
に、反応炉内に、シリコンを含むＩＶ族水素系ガス及び
ゲルマニウムを含むＩＶ族水素系ガスと共に、ホウ素を
含む水素系ガスを導入することを特徴とするＳｉ−Ｇｅ
薄膜の形成方法。
【請求項２】請求項１に記載のＳｉ−Ｇｅ薄膜の形成
方法において、形成されるＳｉ−Ｇｅ薄膜中のホウ素濃度が該形成され
る薄膜の歪成長の臨界膜厚を所望の値とし得る濃度に少
なくともなるように、前記ホウ素を含む水素系ガスの導
入量を制御することを特徴とするＳｉ−Ｇｅ薄膜の形成
方法。