JPH08203831A - 化学気相成長方法 - Google Patents
化学気相成長方法Info
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- JPH08203831A JPH08203831A JP1408895A JP1408895A JPH08203831A JP H08203831 A JPH08203831 A JP H08203831A JP 1408895 A JP1408895 A JP 1408895A JP 1408895 A JP1408895 A JP 1408895A JP H08203831 A JPH08203831 A JP H08203831A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 化学気相成長方法でエピタキシャル成長によ
り高濃度不純物を含む低抵抗の第１層と、低濃度不純物
を含む第１層より高抵抗の第２層とを形成する際に発生
する第１層目と第２層目の界面近傍に発生する深さ方向
のＳＲ値のプロファイルのダレ及び中心部と周辺部のそ
の相違をなくする。 【構成】 基体上に、高濃度不純物を含む低抵抗の第１
層と、低濃度不純物を含む第１層より高抵抗の第２層と
を、順に成長させる化学気相成長方法において、前記第
１層を成長させた後に、その上に不純物を含まないアン
ドープ層を成長させ、しかる後前記第２層をアンドープ
層上に成長させることを特徴とする。
り高濃度不純物を含む低抵抗の第１層と、低濃度不純物
を含む第１層より高抵抗の第２層とを形成する際に発生
する第１層目と第２層目の界面近傍に発生する深さ方向
のＳＲ値のプロファイルのダレ及び中心部と周辺部のそ
の相違をなくする。 【構成】 基体上に、高濃度不純物を含む低抵抗の第１
層と、低濃度不純物を含む第１層より高抵抗の第２層と
を、順に成長させる化学気相成長方法において、前記第
１層を成長させた後に、その上に不純物を含まないアン
ドープ層を成長させ、しかる後前記第２層をアンドープ
層上に成長させることを特徴とする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、単結晶シリコン基板の
ような基体上に、エピタキシャル成長により電気的特性
の異なる複数層の単結晶膜を形成する化学気相成長方法
に関する。
ような基体上に、エピタキシャル成長により電気的特性
の異なる複数層の単結晶膜を形成する化学気相成長方法
に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来から、半導体デバイスの製造工程に
おいては、ベルジャ型の化学気相成長装置を用いて、単
結晶シリコン基板上にエピタキシャル成長により単結晶
膜を形成することが行われている（特開平４−２４５４
１９号公報）。
おいては、ベルジャ型の化学気相成長装置を用いて、単
結晶シリコン基板上にエピタキシャル成長により単結晶
膜を形成することが行われている（特開平４−２４５４
１９号公報）。
【０００３】このような化学気相成長方法により成膜さ
れるＩＧＢＴ（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）ウ
エハのような２層構造のエピタキシャルウエハにおいて
は、１層目は不純物濃度を高くして抵抗がより低くなる
ようにし、２層目は不純物濃度を低くして抵抗がより高
くなるようにされており、特にその界面近傍においては
抵抗が急峻に変化することがデバイスの特性を向上させ
る上で望まれている。しかしながら、従来の化学気相成
長方法で成膜された２層構造の膜では、１層目と２層目
の界面近傍で抵抗が急峻な変化をせず、深さ方向にＳＲ
値（広がり抵抗）のプロファイルをとると１層目と２層
目の界面近傍で緩やかにＳＲ値が低下するダレが生じる
という問題があった。
れるＩＧＢＴ（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）ウ
エハのような２層構造のエピタキシャルウエハにおいて
は、１層目は不純物濃度を高くして抵抗がより低くなる
ようにし、２層目は不純物濃度を低くして抵抗がより高
くなるようにされており、特にその界面近傍においては
抵抗が急峻に変化することがデバイスの特性を向上させ
る上で望まれている。しかしながら、従来の化学気相成
長方法で成膜された２層構造の膜では、１層目と２層目
の界面近傍で抵抗が急峻な変化をせず、深さ方向にＳＲ
値（広がり抵抗）のプロファイルをとると１層目と２層
目の界面近傍で緩やかにＳＲ値が低下するダレが生じる
という問題があった。
【０００４】また、このような深さ方向のＳＲ値のダレ
はウエハの中央部よりも周辺部で大きくなり、このため
デバイスの特性にバラツキが生じるという問題があっ
た。
はウエハの中央部よりも周辺部で大きくなり、このため
デバイスの特性にバラツキが生じるという問題があっ
た。
【０００５】このように１層目と２層目の界面近傍で深
さ方向にＳＲ値のダレが生じると得られるデバイスの特
性が悪くなり、またウエハの中央部と周辺部でＳＲ値の
ダレの程度が変化するとデバイスの特性にバラツキが生
じるため、その改善が望まれていた。
さ方向にＳＲ値のダレが生じると得られるデバイスの特
性が悪くなり、またウエハの中央部と周辺部でＳＲ値の
ダレの程度が変化するとデバイスの特性にバラツキが生
じるため、その改善が望まれていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来
の化学気相成長方法で成膜された２層構造の膜では、１
層目と２層目の界面近傍で抵抗が急峻な変化をせず、深
さ方向にＳＲ値（広がり抵抗）のプロファイルをとると
１層目と２層目の界面近傍でＳＲ値がなだらかに低下す
るダレが生じ、しかも、このＳＲ値のダレはウエハの中
央部よりも周辺部で大きくなるという問題があった。
の化学気相成長方法で成膜された２層構造の膜では、１
層目と２層目の界面近傍で抵抗が急峻な変化をせず、深
さ方向にＳＲ値（広がり抵抗）のプロファイルをとると
１層目と２層目の界面近傍でＳＲ値がなだらかに低下す
るダレが生じ、しかも、このＳＲ値のダレはウエハの中
央部よりも周辺部で大きくなるという問題があった。
【０００７】このように、第１層目と第２層目の界面近
傍で抵抗がなだらかな変化を示すのは、第２層目の成膜
の際に高濃度で不純物を含む第１層目が影響を与えるた
めであり、また、ウエハの中央部よりも周辺部でその影
響が大きいのは、サセプタの方がウエハよりも高温であ
るためサセプタ上に堆積した高濃度不純物がウエハの周
辺部でより大きい影響を与えるためであると考えられ
る。
傍で抵抗がなだらかな変化を示すのは、第２層目の成膜
の際に高濃度で不純物を含む第１層目が影響を与えるた
めであり、また、ウエハの中央部よりも周辺部でその影
響が大きいのは、サセプタの方がウエハよりも高温であ
るためサセプタ上に堆積した高濃度不純物がウエハの周
辺部でより大きい影響を与えるためであると考えられ
る。
【０００８】本発明は、かかる点に着目してなされたも
のであって、第１層目の高濃度不純物又は第１層目の成
膜時にサセプタに堆積した高濃度不純物により第２層目
が影響を受けることのない化学気相成長方法を提供する
ことを目的とする。
のであって、第１層目の高濃度不純物又は第１層目の成
膜時にサセプタに堆積した高濃度不純物により第２層目
が影響を受けることのない化学気相成長方法を提供する
ことを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】すなわち、本発明の化学
気相成長方法は、基体上に、高濃度不純物を含む低抵抗
の第１層と、低濃度不純物を含む第１層より高抵抗の第
２層とを、順に成長させる化学気相成長方法において、
前記第１層を成長させた後、その上に不純物を含まない
アンドープ層を成長させ、しかる後前記第２層をアンド
ープ層上に成長させることを特徴としている。
気相成長方法は、基体上に、高濃度不純物を含む低抵抗
の第１層と、低濃度不純物を含む第１層より高抵抗の第
２層とを、順に成長させる化学気相成長方法において、
前記第１層を成長させた後、その上に不純物を含まない
アンドープ層を成長させ、しかる後前記第２層をアンド
ープ層上に成長させることを特徴としている。
【００１０】本発明の化学気相成長方法には、例えば特
開平５−４７８０号公報に示されるベルジャ型化学気相
成長装置が用いられる。
開平５−４７８０号公報に示されるベルジャ型化学気相
成長装置が用いられる。
【００１１】ベルジャ型化学気相成長装置は基体を支持
するサセプタと、サセプタを加熱するヒーターと、サセ
プタを囲んで反応炉空間を形成するベルジャと、反応ガ
スをベルジャ内に導くガス導入ノズルと、排気装置等か
ら構成されている。
するサセプタと、サセプタを加熱するヒーターと、サセ
プタを囲んで反応炉空間を形成するベルジャと、反応ガ
スをベルジャ内に導くガス導入ノズルと、排気装置等か
ら構成されている。
【００１２】本発明は、このようなベルジャ型化学気相
成長装置のサセプタに単結晶シリコン基板のような基体
を配置し、ヒータで基体を所定の成膜温度まで加熱して
ガス導入ノズルから所定の材料ガスをベルジャ内に導入
して成膜を行う。
成長装置のサセプタに単結晶シリコン基板のような基体
を配置し、ヒータで基体を所定の成膜温度まで加熱して
ガス導入ノズルから所定の材料ガスをベルジャ内に導入
して成膜を行う。
【００１３】本発明における成膜は、例えば、まず、ベ
ルジャの内にシランガス（ＳｉＨＣｌ3 、ＳｉＣｌ
4 等）と高濃度のホスフィンガスとを導入して、基体上
に、厚さ１〜３０μm 、好ましくは５〜１０μm 程度、
比抵抗０．０１〜０．２Ω・cm程度の高濃度不純物を含
む高濃度不純物を含む単結晶シリコンからなる第１の層
を形成し、続いてシランガスのみを導入して厚さ３〜２
０μm 、好ましくは５〜１５μm の単結晶シリコンから
なるアンドープ層を形成し、さらにシランガスと低濃度
のホスフィンガスとを導入して厚さ３０〜３００μm 、
好ましくは１００〜１５０μm 程度、比抵抗１〜３００
Ω・ cm 程度の低濃度不純物を含む単結晶シリコンから
なる第２の層を形成する。
ルジャの内にシランガス（ＳｉＨＣｌ3 、ＳｉＣｌ
4 等）と高濃度のホスフィンガスとを導入して、基体上
に、厚さ１〜３０μm 、好ましくは５〜１０μm 程度、
比抵抗０．０１〜０．２Ω・cm程度の高濃度不純物を含
む高濃度不純物を含む単結晶シリコンからなる第１の層
を形成し、続いてシランガスのみを導入して厚さ３〜２
０μm 、好ましくは５〜１５μm の単結晶シリコンから
なるアンドープ層を形成し、さらにシランガスと低濃度
のホスフィンガスとを導入して厚さ３０〜３００μm 、
好ましくは１００〜１５０μm 程度、比抵抗１〜３００
Ω・ cm 程度の低濃度不純物を含む単結晶シリコンから
なる第２の層を形成する。
【００１４】これらの工程は実質的に同一温度条件で行
われるが、１回の温度昇降操作の間であれば、異なる温
度条件下で行うようにしてもよい。
われるが、１回の温度昇降操作の間であれば、異なる温
度条件下で行うようにしてもよい。
【００１５】このように、第１層の成膜工程と第２層の
成膜工程の間にアンドープ層の成膜工程を設けることに
より、第１層及び第１層の成膜工程でサセプタに付着し
た不純物層の上にも不純物を含まないアンドープ層が形
成されて、第２層の成膜工程の際に第１層の形成工程で
付着した不純物によりオートドープすることが防止され
る。
成膜工程の間にアンドープ層の成膜工程を設けることに
より、第１層及び第１層の成膜工程でサセプタに付着し
た不純物層の上にも不純物を含まないアンドープ層が形
成されて、第２層の成膜工程の際に第１層の形成工程で
付着した不純物によりオートドープすることが防止され
る。
【００１６】
【作用】本願発明の化学気相成長方法では、第１層の成
膜工程において不純物を含む層がサセプタに形成される
が、その上に不純物を含まないアンドープ層が形成され
て不純物層を覆うので、次の第２層の成膜工程における
オートドープが抑制される。オートドープの抑制によっ
て第１層目と第２層目の間で深さ方向のＳＲ値のプロフ
ァイルが急峻に変化し、また、ウエハの中央部と周辺部
の抵抗値のバラツキもなくなる。
膜工程において不純物を含む層がサセプタに形成される
が、その上に不純物を含まないアンドープ層が形成され
て不純物層を覆うので、次の第２層の成膜工程における
オートドープが抑制される。オートドープの抑制によっ
て第１層目と第２層目の間で深さ方向のＳＲ値のプロフ
ァイルが急峻に変化し、また、ウエハの中央部と周辺部
の抵抗値のバラツキもなくなる。
【００１７】
【実施例】次に本発明の実施例を図面に基づいて説明す
る。
る。
【００１８】実施例 図１は、この実施例に用いたベルジャ型化学気相成長装
置１の概略構成を示すもので、ベルジャ型の反応管２内
には、上面に複数枚の単結晶シリコンウエハ３を保持可
能に構成されたサセプタ４が矢印方向に回転可能に配設
されている。また、サセプタ４の中心には原料ガス導入
ノズル５がＴ字状に立設され、反応管２の下部には排気
管６が設けられ、さらにサセプタ４の下側には高周波コ
イル７が配設されて、サセプタ５を介してウエハ３を所
望の温度に加熱することができるようになっている。
置１の概略構成を示すもので、ベルジャ型の反応管２内
には、上面に複数枚の単結晶シリコンウエハ３を保持可
能に構成されたサセプタ４が矢印方向に回転可能に配設
されている。また、サセプタ４の中心には原料ガス導入
ノズル５がＴ字状に立設され、反応管２の下部には排気
管６が設けられ、さらにサセプタ４の下側には高周波コ
イル７が配設されて、サセプタ５を介してウエハ３を所
望の温度に加熱することができるようになっている。
【００１９】この実施例においては、表面を清浄化した
単結晶シリコンウエハ３をサセプタ４に装着して高周波
コイル７により基板を１０８０〜１１２０℃に加熱し、
反応管２内に原料ガス導入ノズル５から次のように材料
ガスを連続的に導入した。
単結晶シリコンウエハ３をサセプタ４に装着して高周波
コイル７により基板を１０８０〜１１２０℃に加熱し、
反応管２内に原料ガス導入ノズル５から次のように材料
ガスを連続的に導入した。
【００２０】 ＳｉＨＣｌ3 ＰＨ3 時間 （１） 7.5g/min 300cc/min 10分 （２） 30g/min 5.5 分 （３） 30g/min 30cc/min 40分 （１）〜（３）のプロセスによって、単結晶シリコンウ
エハ３上には、厚さ８μｍの高濃度単結晶シリコンの第
１層と、厚さ１０μm （２００Ω・cm）のアンドープ層
と、厚さ１００〜１１０μm の低濃度単結晶シリコンの
第２層が成膜された。
エハ３上には、厚さ８μｍの高濃度単結晶シリコンの第
１層と、厚さ１０μm （２００Ω・cm）のアンドープ層
と、厚さ１００〜１１０μm の低濃度単結晶シリコンの
第２層が成膜された。
【００２１】図２は、このようにして得られた多層単結
晶シリコン膜の深さ方向のＳＲ値（広がり抵抗Ω）のプ
ロファイルを示す。なお、比較のために、図３に従来の
深さ方向のＳＲ値のプロファイルを示す。
晶シリコン膜の深さ方向のＳＲ値（広がり抵抗Ω）のプ
ロファイルを示す。なお、比較のために、図３に従来の
深さ方向のＳＲ値のプロファイルを示す。
【００２２】図２と図３を比較して明らかなように、図
３の従来の深さ方向のＳＲ値のプロファイルは第１層目
と第２層目の間にはっきりとした区切りがなく、１層目
から２層目にかけてＳＲ値が低下してしまう部分（ダ
レ）が生じているが、図２の本発明のＳＲ値のプロファ
イルは、第１層目の高濃度シリカがアンドープ層の不純
物を含まないシリカで覆われてオートドープが抑制さ
れ、第１層目と第２層目の間で急峻なＳＲ値のプロファ
イルが形成されている。
３の従来の深さ方向のＳＲ値のプロファイルは第１層目
と第２層目の間にはっきりとした区切りがなく、１層目
から２層目にかけてＳＲ値が低下してしまう部分（ダ
レ）が生じているが、図２の本発明のＳＲ値のプロファ
イルは、第１層目の高濃度シリカがアンドープ層の不純
物を含まないシリカで覆われてオートドープが抑制さ
れ、第１層目と第２層目の間で急峻なＳＲ値のプロファ
イルが形成されている。
【００２３】また、この実施例で得た多層単結晶シリコ
ン膜の深さ方向のＳＲ値は、ウエハの中心部と周辺部で
ほとんど変わらなかったが従来法で得たものではウエハ
の中心部よりも周辺部においてダレがより強く生じてい
た。なお、上記実施例ではＰ型半導体基板の上に不純物
濃度の異なるＮ型層を成膜する場合について説明した
が、Ｎ型半導体基板の上に不純物濃度の異なるＰ型層を
成膜するのにも、さらには、半導体基板の上にそれと同
じ導電型で不純物濃度の異なる層を成膜する場合にも適
用できる。
ン膜の深さ方向のＳＲ値は、ウエハの中心部と周辺部で
ほとんど変わらなかったが従来法で得たものではウエハ
の中心部よりも周辺部においてダレがより強く生じてい
た。なお、上記実施例ではＰ型半導体基板の上に不純物
濃度の異なるＮ型層を成膜する場合について説明した
が、Ｎ型半導体基板の上に不純物濃度の異なるＰ型層を
成膜するのにも、さらには、半導体基板の上にそれと同
じ導電型で不純物濃度の異なる層を成膜する場合にも適
用できる。
【００２４】
【発明の効果】以上の実施例からも明らかなように、本
発明の化学気相成長方法によれば、高濃度不純物を含む
低抵抗の第１層が、アンドープ層で覆われているため、
低抵抗の第２層を形成する際に、オートドープが抑制さ
れ、第１層目と第２層目の間に大きな抵抗差が形成でき
てウエハの深さ方向のＳＲ値のプロファイルのダレが生
じることがなくなる。また、中心部と周辺部での特性の
違いが減少する。
発明の化学気相成長方法によれば、高濃度不純物を含む
低抵抗の第１層が、アンドープ層で覆われているため、
低抵抗の第２層を形成する際に、オートドープが抑制さ
れ、第１層目と第２層目の間に大きな抵抗差が形成でき
てウエハの深さ方向のＳＲ値のプロファイルのダレが生
じることがなくなる。また、中心部と周辺部での特性の
違いが減少する。
【図１】本発明の化学気相成長方法に用いる装置を示す
平面図。
平面図。
【図２】本発明により得られた多層構造単結晶シリコン
基板の深さ方向のＳＲ値のプロファイルを示す図。
基板の深さ方向のＳＲ値のプロファイルを示す図。
【図３】従来の多層構造ウエハの深さ方向に対するＳＲ
値のプロファイルを示す図。
値のプロファイルを示す図。
１……ベルジャ型化学気相成長装置、２……反応管、３
……単結晶シリコンウエハ、４……サセプタ、５……原
料ガス導入ノズル、６……排気管、７……高周波コイル
……単結晶シリコンウエハ、４……サセプタ、５……原
料ガス導入ノズル、６……排気管、７……高周波コイル
Claims (3)
- 【請求項１】 基体上に、高濃度不純物を含む低抵抗の
第１層と、低濃度不純物を含む第１層より高抵抗の第２
層とを、順に成長させる化学気相成長方法において、前
記第１層を成長させた後、その上に不純物を含まないア
ンドープ層を成長させ、しかる後前記第２層をアンドー
プ層上に成長させることを特徴とする化学気相成長方
法。 - 【請求項２】 密閉反応容器内に基体を配置し、この基
体を所定の成膜温度にサセプタ上で加熱しつつ、前記密
閉反応容器内に不純物ガスを高濃度で含む材料ガスを導
入して前記基体上に高濃度不純物を含む低抵抗の第１層
を成膜する工程と、前記密閉反応容器内に不純物ガスを
含まない材料ガスを導入して第１層上にアンドープ層を
成膜する工程と、前記密閉容器内に不純物ガスを低濃度
で含む材料ガスを導入してアンドープ層上に低濃度不純
物を含む高抵抗の第２層を成膜する工程とを連続的に含
むことを特徴とする化学気相成長方法。 - 【請求項３】 アンドープ層の厚さが１〜２０μm であ
ることを特徴とする請求項１又は２記載の化学気相成長
方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1408895A JPH08203831A (ja) | 1995-01-31 | 1995-01-31 | 化学気相成長方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1408895A JPH08203831A (ja) | 1995-01-31 | 1995-01-31 | 化学気相成長方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08203831A true JPH08203831A (ja) | 1996-08-09 |
Family
ID=11851363
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1408895A Pending JPH08203831A (ja) | 1995-01-31 | 1995-01-31 | 化学気相成長方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08203831A (ja) |
-
1995
- 1995-01-31 JP JP1408895A patent/JPH08203831A/ja active Pending
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20031111 |