JPH0733315B2 - エピタキシヤル成長方法 - Google Patents
エピタキシヤル成長方法Info
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- JPH0733315B2 JPH0733315B2 JP13153786A JP13153786A JPH0733315B2 JP H0733315 B2 JPH0733315 B2 JP H0733315B2 JP 13153786 A JP13153786 A JP 13153786A JP 13153786 A JP13153786 A JP 13153786A JP H0733315 B2 JPH0733315 B2 JP H0733315B2
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- gas
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Landscapes
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、光励起気相成長法（以下、光CVD法とい
う）によって基板表面にシリコンをエピタキシャル成長
させるエピタキシャル成長方法に関する。
う）によって基板表面にシリコンをエピタキシャル成長
させるエピタキシャル成長方法に関する。
例えばシリコン基板の表面にシリコンをエピタキシャル
成長させる場合、従来の熱CVD法においては、基板を約9
00℃以上の高温に加熱し、これによって反応ガス（原料
ガスともいう）を熱分解して基板表面にエピタキシャル
成長させている。ところがこのような高温プロセスにお
いては、基板の反り、結晶欠陥の生成、膜応力の増加等
の有害な影響がある。
成長させる場合、従来の熱CVD法においては、基板を約9
00℃以上の高温に加熱し、これによって反応ガス（原料
ガスともいう）を熱分解して基板表面にエピタキシャル
成長させている。ところがこのような高温プロセスにお
いては、基板の反り、結晶欠陥の生成、膜応力の増加等
の有害な影響がある。
そのため、基板温度（即ちエピタキシャル成長温度）の
低温化（例えば800〜850℃程度以下）が要望されてお
り、その一手段として光CVD法の利用が種々試みられて
いる。
低温化（例えば800〜850℃程度以下）が要望されてお
り、その一手段として光CVD法の利用が種々試みられて
いる。
例えば、ArFエキシマレーザーを用いたモノシラン（S
iH4）の励起による膜形成（例えば、レーザー学会研究
報告、RTM−85−29、p15〜20、′85）、Hg−Xeランプ
を用いたジシラン（Si2H6）の直径励起によるエピタキ
シャル成長（例えば、オプトロニクス、No.10、p61−6
4、′85）、モノシランガスに微量の水銀を添加して
低圧水銀ランプを用いて励起する水銀増感反応法（例え
ば、オプトロニクス、No.8、p41〜42、′85）、等が提
案報告されている。
iH4）の励起による膜形成（例えば、レーザー学会研究
報告、RTM−85−29、p15〜20、′85）、Hg−Xeランプ
を用いたジシラン（Si2H6）の直径励起によるエピタキ
シャル成長（例えば、オプトロニクス、No.10、p61−6
4、′85）、モノシランガスに微量の水銀を添加して
低圧水銀ランプを用いて励起する水銀増感反応法（例え
ば、オプトロニクス、No.8、p41〜42、′85）、等が提
案報告されている。
上記〜の方法においては、従来の熱CVD法に比べて
基板温度を幾分下げられるという効果が得られている。
基板温度を幾分下げられるという効果が得られている。
しかしながら、およびの方法においては、エピタキ
シャル膜の成長速度が遅い（例えば0.5〜0.7μm/minし
かない）という欠点がある。
シャル膜の成長速度が遅い（例えば0.5〜0.7μm/minし
かない）という欠点がある。
また、の方法においては、膜成長速度は、のよう
な直接励起法の数倍〜数十倍得られるけれども、原料に
使用する水銀は毒物に指定されていて（「毒物及び劇物
取締法」）その取扱いおよび廃棄物処理等において特別
の配慮を払う必要があり、安全衛生および公害等の面か
ら大きな問題がある。
な直接励起法の数倍〜数十倍得られるけれども、原料に
使用する水銀は毒物に指定されていて（「毒物及び劇物
取締法」）その取扱いおよび廃棄物処理等において特別
の配慮を払う必要があり、安全衛生および公害等の面か
ら大きな問題がある。
そこでこの発明は、光CVD法による方法であって、水銀
を使用することなく、基板温度の低温化と膜成長速度の
改善を図ることができるエピタキシャル成長方法を提供
することを目的とする。
を使用することなく、基板温度の低温化と膜成長速度の
改善を図ることができるエピタキシャル成長方法を提供
することを目的とする。
この発明のエピタキシャル成長方法は、光励起気相成長
法によって基板表面にシリコンをエピタキシャル成長さ
せる方法において、反応ガスとして、ジシランおよびモ
ノシランの少なくとも一方を含むガスに塩素ガスを添加
したものを用いることを特徴とする。
法によって基板表面にシリコンをエピタキシャル成長さ
せる方法において、反応ガスとして、ジシランおよびモ
ノシランの少なくとも一方を含むガスに塩素ガスを添加
したものを用いることを特徴とする。
上記のような反応ガスを用いれば、塩素ガスを添加しな
い場合に比べて、基板温度を下げられると共に膜成長速
度も改善できることを見出した。これは、次式に示すよ
うに、塩素ガス（Cl2）が光（エネルギーｈν）によっ
て励起されて反応性の高い塩素ラジカル（Cl＊）が生成
され（（１）式）、この塩素ラジカルと光の複合作用に
よりジシランおよび／またはモノシランの分解が比較的
低温下で効率的に進行する。（（２）式および／または
（３）式）からであると考えられる。
い場合に比べて、基板温度を下げられると共に膜成長速
度も改善できることを見出した。これは、次式に示すよ
うに、塩素ガス（Cl2）が光（エネルギーｈν）によっ
て励起されて反応性の高い塩素ラジカル（Cl＊）が生成
され（（１）式）、この塩素ラジカルと光の複合作用に
よりジシランおよび／またはモノシランの分解が比較的
低温下で効率的に進行する。（（２）式および／または
（３）式）からであると考えられる。
この場合、塩素ガスを添加する反応ガスとしては、ジシ
ラン、モノシランあるいは両者の混合ガスのいずれでも
良い。モノシランはジシランに比べて価格が非常に安い
（例えばシリコン１グラム当たりで約1/4〜1/5）ので、
モノシランを用いれば反応ガスの経済性が一層高まる。
ラン、モノシランあるいは両者の混合ガスのいずれでも
良い。モノシランはジシランに比べて価格が非常に安い
（例えばシリコン１グラム当たりで約1/4〜1/5）ので、
モノシランを用いれば反応ガスの経済性が一層高まる。
反応ガスに添加する塩素ガスのジシランおよび／または
モノシランに対する割合は、それがあまり小さすぎると
添加効果が出ないため、逆にあまり大きすぎると本来の
反応ガスが相対的に減る等のため、例えば0.1％〜５％
（体積％）程度の範囲内にするのが好ましく、より好ま
しくは0.1％〜１％程度の範囲内にするものとする。
モノシランに対する割合は、それがあまり小さすぎると
添加効果が出ないため、逆にあまり大きすぎると本来の
反応ガスが相対的に減る等のため、例えば0.1％〜５％
（体積％）程度の範囲内にするのが好ましく、より好ま
しくは0.1％〜１％程度の範囲内にするものとする。
また、塩素は約330nm付近に電子状態励起に伴う光吸収
の吸収端を持っているため、照射する光としてはその波
長が上記波長以下のものを用いるのが最も好ましいけれ
ども、約200〜約400nm程度の範囲内のものであれば十分
に効果が得られる。
の吸収端を持っているため、照射する光としてはその波
長が上記波長以下のものを用いるのが最も好ましいけれ
ども、約200〜約400nm程度の範囲内のものであれば十分
に効果が得られる。
上記のような波長領域の光を得るための光源としては、
例えば紫外線ランプ（例えば低圧水銀ランプ（約250n
m）や高圧水銀ランプ（約370nm,約400nm）等）やレーザ
ー等が採り得る。特に紫外線ランプはレーザーに比べて
安価であるため、それを用いれば経済的効果が一層高ま
る。
例えば紫外線ランプ（例えば低圧水銀ランプ（約250n
m）や高圧水銀ランプ（約370nm,約400nm）等）やレーザ
ー等が採り得る。特に紫外線ランプはレーザーに比べて
安価であるため、それを用いれば経済的効果が一層高ま
る。
尚、塩素ガスは「毒物及び劇物取締法」において劇物に
指定されているけれども、毒物に指定されている水銀に
比べれば安全性が高く取扱い等が容易であると言える。
指定されているけれども、毒物に指定されている水銀に
比べれば安全性が高く取扱い等が容易であると言える。
第１図は、実施例に使用した装置の一例を示す概略図で
ある。真空ポンプ16によって所定の真空度に排気される
成長室２内に、サセプタ４に保持された基板（例えばシ
リコン基板）８が収納されており、当該基板８はヒータ
６によって所定の温度に加熱されるようになっている。
ある。真空ポンプ16によって所定の真空度に排気される
成長室２内に、サセプタ４に保持された基板（例えばシ
リコン基板）８が収納されており、当該基板８はヒータ
６によって所定の温度に加熱されるようになっている。
成長室２内には、ガス導入管18を経由してガスＧを供給
するようにしている。このガスＧは、この例では、ガス
源20からのジシランガスと、ガス源21からの塩素ガス
と、ガス源22からの水素ガス（キャリヤガス）とを後述
するような割合で混合したものである。尚、24は流量計
である。
するようにしている。このガスＧは、この例では、ガス
源20からのジシランガスと、ガス源21からの塩素ガス
と、ガス源22からの水素ガス（キャリヤガス）とを後述
するような割合で混合したものである。尚、24は流量計
である。
そして高圧水銀ランプ12からの紫外線14を石英窓10を通
して基板８の表面に照射するようにしている。
して基板８の表面に照射するようにしている。
上記のような装置を用いて、シリコン基板上にシリコン
膜をエピタキシャル成長させた結果の一例を第１表に示
す。この場合は、まず成長室２内を10-7Torrオーダーま
で真空引きした後、サセプタ４上に載せた１インチのシ
リコン基板８をヒータ６で予め所定温度まで加熱してお
き、ガスＧをガス圧約20Torr程度で連続して流しつつ、
高圧水銀ランプ12からの紫外線14を基板８に照射した。
この時の照射紫外線14の強度は、約60mW/cm2とした。
膜をエピタキシャル成長させた結果の一例を第１表に示
す。この場合は、まず成長室２内を10-7Torrオーダーま
で真空引きした後、サセプタ４上に載せた１インチのシ
リコン基板８をヒータ６で予め所定温度まで加熱してお
き、ガスＧをガス圧約20Torr程度で連続して流しつつ、
高圧水銀ランプ12からの紫外線14を基板８に照射した。
この時の照射紫外線14の強度は、約60mW/cm2とした。
ケースＩは、比較のためのものであって、ガスＧに塩素
ガスを添加しない従来の光CVD法の場合であり、基板温
度が850℃において膜成長速度は0.17μm/minであった。
ガスを添加しない従来の光CVD法の場合であり、基板温
度が850℃において膜成長速度は0.17μm/minであった。
一方、ケースII、IIIは本発明に係るものであり、共に
ガスＧ中に塩素ガスを全体の0.01％添加した。その結
果、ケースIIは基板温度がケースＩの場合と同じく850
℃であるが、膜成長速度はケースＩの場合よりもほぼ１
桁高いという結果が得られた。またケースIIIは基板温
度がケースＩの場合に比べて50℃低いにも拘わらず、膜
成長速度はケースＩの場合よりも高いという結果が得ら
れた。いずれも、前述したように、ジシランガスに塩素
ガスを少量添加することによって、塩素ガスが紫外線14
で励起されて反応性の高い塩素ラジカルが生成され、こ
の塩素ラジカルと紫外線14の複合作用によりジシランの
励起分解が促進されたものと考えられる。
ガスＧ中に塩素ガスを全体の0.01％添加した。その結
果、ケースIIは基板温度がケースＩの場合と同じく850
℃であるが、膜成長速度はケースＩの場合よりもほぼ１
桁高いという結果が得られた。またケースIIIは基板温
度がケースＩの場合に比べて50℃低いにも拘わらず、膜
成長速度はケースＩの場合よりも高いという結果が得ら
れた。いずれも、前述したように、ジシランガスに塩素
ガスを少量添加することによって、塩素ガスが紫外線14
で励起されて反応性の高い塩素ラジカルが生成され、こ
の塩素ラジカルと紫外線14の複合作用によりジシランの
励起分解が促進されたものと考えられる。
尚、反応ガスとして、モノシランガスあるいはジシラン
とモノシランの混合ガスに塩素ガスを少量添加したもの
を用いても、上記とほぼ同傾向の効果が得られるのは前
述のとおりである。
とモノシランの混合ガスに塩素ガスを少量添加したもの
を用いても、上記とほぼ同傾向の効果が得られるのは前
述のとおりである。
以上のようにこの発明によれば、水銀を使用することな
く、基板温度の低温化と膜成長速度の改善を図ることが
できる。
く、基板温度の低温化と膜成長速度の改善を図ることが
できる。
第１図は、実施例に使用した装置の一例を示す概略図で
ある。 ２……成長室、６……ヒータ、８……基板、12……高圧
水銀ランプ、14……紫外線、Ｇ……ガス。
ある。 ２……成長室、６……ヒータ、８……基板、12……高圧
水銀ランプ、14……紫外線、Ｇ……ガス。
Claims (1)
- 【請求項１】光励起気相成長法によって基板表面にシリ
コンをエピタキシャル成長させる方法において、反応ガ
スとして、ジシランおよびモノシランの少なくとも一方
を含むガスに塩素ガスを添加したものを用いることを特
徴とするエピタキシャル成長方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13153786A JPH0733315B2 (ja) | 1986-06-05 | 1986-06-05 | エピタキシヤル成長方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13153786A JPH0733315B2 (ja) | 1986-06-05 | 1986-06-05 | エピタキシヤル成長方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62288194A JPS62288194A (ja) | 1987-12-15 |
| JPH0733315B2 true JPH0733315B2 (ja) | 1995-04-12 |
Family
ID=15060391
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13153786A Expired - Lifetime JPH0733315B2 (ja) | 1986-06-05 | 1986-06-05 | エピタキシヤル成長方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0733315B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63147315A (ja) * | 1986-12-10 | 1988-06-20 | Fujitsu Ltd | シリコン層の気相成長方法 |
| JPH01197393A (ja) * | 1988-01-29 | 1989-08-09 | Nec Corp | 分子線エピタキシャル成長方法 |
| DE102006009953A1 (de) * | 2006-03-03 | 2007-09-06 | Wacker Chemie Ag | Verfahren zur Wiederverwertung von hochsiedenden Verbindungen innerhalb eines Chlorsilanverbundes |
-
1986
- 1986-06-05 JP JP13153786A patent/JPH0733315B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62288194A (ja) | 1987-12-15 |
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