JPH08264458A - 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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- JPH08264458A JPH08264458A JP6603695A JP6603695A JPH08264458A JP H08264458 A JPH08264458 A JP H08264458A JP 6603695 A JP6603695 A JP 6603695A JP 6603695 A JP6603695 A JP 6603695A JP H08264458 A JPH08264458 A JP H08264458A
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- source gas
- semiconductor device
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 オートドープを成長速度の低下なしに抑制す
る。 【構成】 表面部に高濃度不純物埋込み領域を形成した
Ｓｉ基板を枚葉式処理装置を用い、５００ｒｐｍ以上の
高速回転を行わせた状態で原料ガス（ＳｉＨ2 Ｃｌ2 や
ＳｉＨ4 ）を導入し、基板上にＳｉをエピタキシャル成
長させる。この際、成長圧力は、１〜７６０Ｔｏｒｒの
減圧状態とする。これによって、基板からのポンプ効果
により原料ガスは層流化され、高濃度不純物領域から飛
び出した不純物の基板上への付着が抑制され、遷移の低
減された良好なプロファイルが得られる。また、成長温
度を比較的高温での拡散律速領域に設定すれば、成長速
度＝ｗ1/2 （ｗは回転数）、に基づき成長速度の確保が
図れる。 【効果】 オートドープを成長速度の低下なしに抑制す
ることができる。
る。 【構成】 表面部に高濃度不純物埋込み領域を形成した
Ｓｉ基板を枚葉式処理装置を用い、５００ｒｐｍ以上の
高速回転を行わせた状態で原料ガス（ＳｉＨ2 Ｃｌ2 や
ＳｉＨ4 ）を導入し、基板上にＳｉをエピタキシャル成
長させる。この際、成長圧力は、１〜７６０Ｔｏｒｒの
減圧状態とする。これによって、基板からのポンプ効果
により原料ガスは層流化され、高濃度不純物領域から飛
び出した不純物の基板上への付着が抑制され、遷移の低
減された良好なプロファイルが得られる。また、成長温
度を比較的高温での拡散律速領域に設定すれば、成長速
度＝ｗ1/2 （ｗは回転数）、に基づき成長速度の確保が
図れる。 【効果】 オートドープを成長速度の低下なしに抑制す
ることができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は半導体基板の製造方法に
関するもので、特に高濃度不純物（Ａｓ、Ｂ）埋込み領
域を設けたシリコン基板上にＳｉをエピタキシャル成長
させる場合に使用されるものである。
関するもので、特に高濃度不純物（Ａｓ、Ｂ）埋込み領
域を設けたシリコン基板上にＳｉをエピタキシャル成長
させる場合に使用されるものである。
【０００２】
【従来の技術】バイポーラやＢｉＣＭＯＳデバイスでは
サブコレクタ及び分離領域を有する半導体基板上にエピ
タキシャル層を形成した半導体基板が用いられるのは周
知である。また、近年、コレクタ抵抗低減のため、サブ
コレクタ領域にＡｓ（ヒ素）埋込み層を形成することが
効果的であるとされている。しかしながら、Ａｓは従来
のＳｂ（アンチモン）に比べ、蒸気圧が高いため、オー
トドープと呼ばれる現象が起きやすく、デバイス特性上
重要となる不純物プロファイルの急峻性を損ない特性悪
化をきたしていた。
サブコレクタ及び分離領域を有する半導体基板上にエピ
タキシャル層を形成した半導体基板が用いられるのは周
知である。また、近年、コレクタ抵抗低減のため、サブ
コレクタ領域にＡｓ（ヒ素）埋込み層を形成することが
効果的であるとされている。しかしながら、Ａｓは従来
のＳｂ（アンチモン）に比べ、蒸気圧が高いため、オー
トドープと呼ばれる現象が起きやすく、デバイス特性上
重要となる不純物プロファイルの急峻性を損ない特性悪
化をきたしていた。
【０００３】これに対し、従来よりＡｓオートドープ抑
制の研究がさせられており、一つは、Gupta,D.C.らによ
るibid.vol 116. pp1561-1565 Dec.1969（文献１）にお
いてＳｉＨ4 のような塩素原子を持たない原料ガスを使
用し、ＨＣｌ生成によるオートドープを防止する方法
が、もう一つは、ＩＢＭのDeinesらによるElectrochemi
cal Soc. Extended Abstracts,vol 74-1 no.62 pp160-1
62.May 1974 （文献２）において減圧下でのＡｓ埋込み
層上へのエピタキシャル成長法が報告されている。
制の研究がさせられており、一つは、Gupta,D.C.らによ
るibid.vol 116. pp1561-1565 Dec.1969（文献１）にお
いてＳｉＨ4 のような塩素原子を持たない原料ガスを使
用し、ＨＣｌ生成によるオートドープを防止する方法
が、もう一つは、ＩＢＭのDeinesらによるElectrochemi
cal Soc. Extended Abstracts,vol 74-1 no.62 pp160-1
62.May 1974 （文献２）において減圧下でのＡｓ埋込み
層上へのエピタキシャル成長法が報告されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、文献１
に示されるように、Ａｓのオートドープ抑制に対し、塩
素原子を持たない原料ガスとしてＳｉＨ4 （モノシラ
ン）を用いると、熱分解だけで反応が進行するので、反
応炉体が高温になると壁にＳｉが多量に析出する他、基
板からの輻射熱により熱分解し、Ｓｉが析出し、パーテ
ィクルの原因となる等の問題があった。
に示されるように、Ａｓのオートドープ抑制に対し、塩
素原子を持たない原料ガスとしてＳｉＨ4 （モノシラ
ン）を用いると、熱分解だけで反応が進行するので、反
応炉体が高温になると壁にＳｉが多量に析出する他、基
板からの輻射熱により熱分解し、Ｓｉが析出し、パーテ
ィクルの原因となる等の問題があった。
【０００５】また、文献２に示されるように、減圧成長
させた場合には確かにＡｓのオートドープ抑制には効果
的である。これは全圧を例えば１／１０に低下させた場
合、Ａｓの分圧も低下する。オートドープ量はＡｓ原子
の分圧に比例するため、結果としてオートドープが減少
することになる。しかしながら、ＩＢＭのＡ．Ｋ．Ｇｒ
ａｉｎｄらによるTech. Disel. Bull Vol.24 No.3 pp17
31-1734,1981における報告では、上記文献２のように減
圧成長させた場合、Ａｓオートドープ量は減少するもの
の、逆に分離領域に含有しているＢ（ホウ素）のオート
ドープ量が増加してしまい、エピタキシャル層の抵抗率
制御は更に難しくなるとされている。
させた場合には確かにＡｓのオートドープ抑制には効果
的である。これは全圧を例えば１／１０に低下させた場
合、Ａｓの分圧も低下する。オートドープ量はＡｓ原子
の分圧に比例するため、結果としてオートドープが減少
することになる。しかしながら、ＩＢＭのＡ．Ｋ．Ｇｒ
ａｉｎｄらによるTech. Disel. Bull Vol.24 No.3 pp17
31-1734,1981における報告では、上記文献２のように減
圧成長させた場合、Ａｓオートドープ量は減少するもの
の、逆に分離領域に含有しているＢ（ホウ素）のオート
ドープ量が増加してしまい、エピタキシャル層の抵抗率
制御は更に難しくなるとされている。
【０００６】更にその対策としてＪ．Ｏ．Ｂｏｒｌａｎ
ｄらがExtended Abstrates of the18th Conference on
Solid State Device and Materials,Tokyo 1986.pp53-5
6において報告しているところによれば、原料ガスとし
てＳｉＨ2 Ｃｌ2 （ジクロルシラン）を用い、８２６
℃、２５Ｔｏｒｒという低温低圧条件下でＡｓ、Ｂのオ
ートドープを両方とも抑制できるとされている。しかし
ながら、彼らの条件では成長速度が０．０４μｍ／ｍｉ
ｎと遅く、現実的な製造方法とは言えない。
ｄらがExtended Abstrates of the18th Conference on
Solid State Device and Materials,Tokyo 1986.pp53-5
6において報告しているところによれば、原料ガスとし
てＳｉＨ2 Ｃｌ2 （ジクロルシラン）を用い、８２６
℃、２５Ｔｏｒｒという低温低圧条件下でＡｓ、Ｂのオ
ートドープを両方とも抑制できるとされている。しかし
ながら、彼らの条件では成長速度が０．０４μｍ／ｍｉ
ｎと遅く、現実的な製造方法とは言えない。
【０００７】本発明は上記従来技術の有する問題点に鑑
みてなされたもので、その目的とするところは、コレク
タ領域（ｎ+ 型埋込み層）からのＡｓ、分離領域（ｐ+
型埋込み層）からのＢのオートドープを、成長温度を下
げず、また成長速度を下げることなしに抑制し、急峻な
不純物プロファイルをもった半導体基板を製造すること
にある。
みてなされたもので、その目的とするところは、コレク
タ領域（ｎ+ 型埋込み層）からのＡｓ、分離領域（ｐ+
型埋込み層）からのＢのオートドープを、成長温度を下
げず、また成長速度を下げることなしに抑制し、急峻な
不純物プロファイルをもった半導体基板を製造すること
にある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明に係る半導体基板
の製造方法は、シリコン基板の表面部に高濃度不純物埋
込み領域を形成する工程と、枚葉式エピタキシャル成長
処理装置を用い、そのチャンバ内において前記シリコン
基板に５００ｒｐｍ以上の高速回転を行わせた状態で該
チャンバ内に原料ガスを導入することにより該シリコン
基板上にシリコンをエピタキシャル成長させる工程とを
備えている。
の製造方法は、シリコン基板の表面部に高濃度不純物埋
込み領域を形成する工程と、枚葉式エピタキシャル成長
処理装置を用い、そのチャンバ内において前記シリコン
基板に５００ｒｐｍ以上の高速回転を行わせた状態で該
チャンバ内に原料ガスを導入することにより該シリコン
基板上にシリコンをエピタキシャル成長させる工程とを
備えている。
【０００９】高濃度不純物埋込み領域としてはヒ素がド
ープされたｎ+ 型領域のみを形成する場合やヒ素がドー
プされたｎ+ 型領域及びホウ素がドープされたｐ+ 型領
域を形成する場合が考えられる。特に後者の場合、例え
ばバイポーラやＢｉＣＭＯＳに適用したとき、ｎ+ 型領
域はサブコレクタ領域、ｐ+ 型領域は分離領域とされ
る。
ープされたｎ+ 型領域のみを形成する場合やヒ素がドー
プされたｎ+ 型領域及びホウ素がドープされたｐ+ 型領
域を形成する場合が考えられる。特に後者の場合、例え
ばバイポーラやＢｉＣＭＯＳに適用したとき、ｎ+ 型領
域はサブコレクタ領域、ｐ+ 型領域は分離領域とされ
る。
【００１０】また、成長圧力は、１Ｔｏｒｒ以上、７６
０Ｔｏｒｒ未満の減圧下に設定するのが望ましい。
０Ｔｏｒｒ未満の減圧下に設定するのが望ましい。
【００１１】さらに、成長温度は原料ガスに対し拡散律
速となる温度でエピタキシャル成長処理を行うのが望ま
しく、具体的には９００℃から１１５０℃の範囲内のと
なる。
速となる温度でエピタキシャル成長処理を行うのが望ま
しく、具体的には９００℃から１１５０℃の範囲内のと
なる。
【００１２】原料ガスとしてはジクロルシラン、モノシ
ランのいずれも用いることができる。
ランのいずれも用いることができる。
【００１３】
【作用】本発明によれば、基板の高速回転により、流体
である原料ガスに対しその基板から遠心力によるポンプ
効果（吐き出し効果）が作用させられ、原料ガスは基板
表面の中心部から周縁部へ向かう方向に誘導される。こ
れにより、基板表面の特に中心部に近いほど大きい負圧
が生じ、これが原料ガスの引付け力となって、原料ガス
は基板表面のより近くまで引付けられ層流化された状態
に整流されることになる。その結果、高濃度不純物領域
から飛び出した不純物の基板上への付着が抑制され、オ
ートドープによる遷移を減少させることができ、良好な
プロファイルが得られることとなる。
である原料ガスに対しその基板から遠心力によるポンプ
効果（吐き出し効果）が作用させられ、原料ガスは基板
表面の中心部から周縁部へ向かう方向に誘導される。こ
れにより、基板表面の特に中心部に近いほど大きい負圧
が生じ、これが原料ガスの引付け力となって、原料ガス
は基板表面のより近くまで引付けられ層流化された状態
に整流されることになる。その結果、高濃度不純物領域
から飛び出した不純物の基板上への付着が抑制され、オ
ートドープによる遷移を減少させることができ、良好な
プロファイルが得られることとなる。
【００１４】特に、１〜７６０Ｔｏｒｒ未満までの減圧
下においてガス流を整流（層流化）させることにより、
気相反応領域となる境界層の厚さを薄くすることができ
る。この結果、特に原料ガスがジクロルシラン（ＳｉＨ
2 Ｃｌ2 ）の場合、気相反応領域が減少する分だけ、ウ
ェーハＷからの輻射熱による ＳｉＨ2 Ｃｌ2 →ＳｉＣｌ2 ＋Ｈ2 →Ｓｉ＋２ＨＣｌ なる熱分解が抑制され、ウェーハＷのｎ+ 型埋込み層２
表面がＨＣｌによるエッチングが原因でオートドープが
促進されることも防ぐことができる。また、ＳｉＨ4 の
場合、その熱分解が抑制されることで、問題となるパー
ティクルの発生が抑えられる。
下においてガス流を整流（層流化）させることにより、
気相反応領域となる境界層の厚さを薄くすることができ
る。この結果、特に原料ガスがジクロルシラン（ＳｉＨ
2 Ｃｌ2 ）の場合、気相反応領域が減少する分だけ、ウ
ェーハＷからの輻射熱による ＳｉＨ2 Ｃｌ2 →ＳｉＣｌ2 ＋Ｈ2 →Ｓｉ＋２ＨＣｌ なる熱分解が抑制され、ウェーハＷのｎ+ 型埋込み層２
表面がＨＣｌによるエッチングが原因でオートドープが
促進されることも防ぐことができる。また、ＳｉＨ4 の
場合、その熱分解が抑制されることで、問題となるパー
ティクルの発生が抑えられる。
【００１５】更に、比較的高温での拡散律速領域にて成
長することで、成長速度Ｇ．Ｒはω1/2 （ωは回転数）
に比例することから、成長速度を保持したままオートド
ープを抑制できることも判明している。
長することで、成長速度Ｇ．Ｒはω1/2 （ωは回転数）
に比例することから、成長速度を保持したままオートド
ープを抑制できることも判明している。
【００１６】
【実施例】以下に本発明の実施例について図面を参照し
つつ説明する。
つつ説明する。
【００１７】ｐ型基底層１の表面部にＢを選択的にイオ
ン注入することでｐ+ 型埋込み層３を形成する。次い
で、ｐ+ 型埋込み層３とｐ+ 型埋込み層３との間にＡｓ
をイオン注入することによりｎ+ 型埋込み層２を形成す
る。その後、本発明に係るエピタキシャル成長処理によ
ってｎ- 型エピタキシャル層４を形成することになる。
この際、図２に示すような枚葉式の処理装置を用いた。
この処理装置はチャンバ５内に被処理ウェーハＷが載置
されるターンテーブル６が配置されるとともに、このタ
ーンテーブル６の上方にガス導入口７が開設されたもの
で、原料ガスＧはガス導入口７よりターンテーブル６上
に載置されたウェーハＷに向けて吹付けられる。このと
き、ターンテーブル６は矢印Ａとして示すように高速回
転される。例えば、原料ガスＧとしてＨ2 ２０ＳＬＭ
ＳｉＨ2 Ｃｌ2 （ジクロルシラン）を用い、成長速度
が０．７μｍ／ｍｉｎとなるようにその流量を設定す
る。また、成長条件はチャンバ５内の温度を１０５０℃
〜１１５０℃、同圧力を５０〜５００Ｔｏｒｒ、ターン
テーブル６の回転数を１０〜２０００ｒｐｍとする。こ
れにより、不純物プロファイルの急峻化を図ることがで
きることとなる。
ン注入することでｐ+ 型埋込み層３を形成する。次い
で、ｐ+ 型埋込み層３とｐ+ 型埋込み層３との間にＡｓ
をイオン注入することによりｎ+ 型埋込み層２を形成す
る。その後、本発明に係るエピタキシャル成長処理によ
ってｎ- 型エピタキシャル層４を形成することになる。
この際、図２に示すような枚葉式の処理装置を用いた。
この処理装置はチャンバ５内に被処理ウェーハＷが載置
されるターンテーブル６が配置されるとともに、このタ
ーンテーブル６の上方にガス導入口７が開設されたもの
で、原料ガスＧはガス導入口７よりターンテーブル６上
に載置されたウェーハＷに向けて吹付けられる。このと
き、ターンテーブル６は矢印Ａとして示すように高速回
転される。例えば、原料ガスＧとしてＨ2 ２０ＳＬＭ
ＳｉＨ2 Ｃｌ2 （ジクロルシラン）を用い、成長速度
が０．７μｍ／ｍｉｎとなるようにその流量を設定す
る。また、成長条件はチャンバ５内の温度を１０５０℃
〜１１５０℃、同圧力を５０〜５００Ｔｏｒｒ、ターン
テーブル６の回転数を１０〜２０００ｒｐｍとする。こ
れにより、不純物プロファイルの急峻化を図ることがで
きることとなる。
【００１８】すなわち、従来のようにウェーハを低速回
転させてエピタキシャル成長処理を行った場合には原料
ガスＧは図３（ａ）に示すような状態になるのに対し、
本発明のようにウェーハを高速回転（５００ｒｐｍ以
上）させてエピタキシャル成長処理を行った場合には図
３（ｂ）に示すような状態になる。両者を比較すると明
らかなように、従来は乱流が発生していたのに対し、本
発明の場合には原料ガスＧはウェーハＷ表面の近くまで
引付けられ層流化された状態に整流されることになる。
これは流体である原料ガスＧに対しウェーハＷから遠心
力によるポンプ効果（吐き出し効果）が作用するためで
あり、このとき原料ガスＧはウェーハＷ表面の中心部か
ら周縁部へ向かう方向（図４において矢印Ｂで示す方
向）に誘導される。これにより、ウェーハＷ表面の特に
中心部に近いほど大きい負圧が生じ、これが原料ガスＧ
の引付け力となって、原料ガスＧのガス流は図３（ｂ）
に示すような状態となるのである。その結果、ＡｓやＢ
がそのポンプ効果によってウェーハＷ上への付着が抑制
され、図６に示すようにオートドープによる遷移を減少
させることができることとなる。なお、Ｄ1 は従来の遷
移幅、Ｄ2 は本発明の遷移幅である。
転させてエピタキシャル成長処理を行った場合には原料
ガスＧは図３（ａ）に示すような状態になるのに対し、
本発明のようにウェーハを高速回転（５００ｒｐｍ以
上）させてエピタキシャル成長処理を行った場合には図
３（ｂ）に示すような状態になる。両者を比較すると明
らかなように、従来は乱流が発生していたのに対し、本
発明の場合には原料ガスＧはウェーハＷ表面の近くまで
引付けられ層流化された状態に整流されることになる。
これは流体である原料ガスＧに対しウェーハＷから遠心
力によるポンプ効果（吐き出し効果）が作用するためで
あり、このとき原料ガスＧはウェーハＷ表面の中心部か
ら周縁部へ向かう方向（図４において矢印Ｂで示す方
向）に誘導される。これにより、ウェーハＷ表面の特に
中心部に近いほど大きい負圧が生じ、これが原料ガスＧ
の引付け力となって、原料ガスＧのガス流は図３（ｂ）
に示すような状態となるのである。その結果、ＡｓやＢ
がそのポンプ効果によってウェーハＷ上への付着が抑制
され、図６に示すようにオートドープによる遷移を減少
させることができることとなる。なお、Ｄ1 は従来の遷
移幅、Ｄ2 は本発明の遷移幅である。
【００１９】また、原料ガスの層流化によって、図５に
示すように、従来Ｃ2 の厚さであった気相反応領域とな
る境界層が本発明によりＣ1 の厚さまで薄くすることが
できる。ＳｉＨ2 Ｃｌ2 の場合、このように気相反応領
域が減少する分だけ、ウェーハＷからの輻射熱による ＳｉＨ2 Ｃｌ2 →ＳｉＣｌ2 ＋Ｈ2 →Ｓｉ＋２ＨＣｌ なる熱分解が抑制され、ウェーハＷのｎ+ 型埋込み層２
表面がＨＣｌによりエッチングされることによりオート
ドープが促進されることも防ぐことができる。
示すように、従来Ｃ2 の厚さであった気相反応領域とな
る境界層が本発明によりＣ1 の厚さまで薄くすることが
できる。ＳｉＨ2 Ｃｌ2 の場合、このように気相反応領
域が減少する分だけ、ウェーハＷからの輻射熱による ＳｉＨ2 Ｃｌ2 →ＳｉＣｌ2 ＋Ｈ2 →Ｓｉ＋２ＨＣｌ なる熱分解が抑制され、ウェーハＷのｎ+ 型埋込み層２
表面がＨＣｌによりエッチングされることによりオート
ドープが促進されることも防ぐことができる。
【００２０】また、原料ガスとしてＳｉＨ4 を使用した
ときには、その気相反応領域が減少される分だけパーテ
ィクルの発生が抑制されることとなる。
ときには、その気相反応領域が減少される分だけパーテ
ィクルの発生が抑制されることとなる。
【００２１】ここで、Ａｓ及びＢのオートドープ量を評
価するため、Ａｓに対しては比抵抗４×１０-3Ω・ｃｍ
のＡｓ含有ｎ+ 基板を、Ｂに対しては比抵抗１×１０-2
Ω・ｃｍのｐ+ 基板を用い、各々の基板上にＨ2 ２０
ＳＬＭ ＳｉＨ2 Ｃｌ2 を各条件共成長速度が０．７μ
ｍ／ｍｉｎとなるように流量を設定し、アンドープにて
エピタキシャル成長処理を行ってみた。その際、成長条
件は、前記と同様に、成長温度を１０５０℃〜１１５０
℃とし、成長圧力を５０〜５００Ｔｏｒｒ、成長時回転
数を１０〜２０００ｒｐｍとした。オートドープ量の評
価は、不純物プロファイルをSpreding Resistance(拡が
り抵抗測定）法により基板から同一抵抗率までのしみ出
し量を遷移幅として評価した。
価するため、Ａｓに対しては比抵抗４×１０-3Ω・ｃｍ
のＡｓ含有ｎ+ 基板を、Ｂに対しては比抵抗１×１０-2
Ω・ｃｍのｐ+ 基板を用い、各々の基板上にＨ2 ２０
ＳＬＭ ＳｉＨ2 Ｃｌ2 を各条件共成長速度が０．７μ
ｍ／ｍｉｎとなるように流量を設定し、アンドープにて
エピタキシャル成長処理を行ってみた。その際、成長条
件は、前記と同様に、成長温度を１０５０℃〜１１５０
℃とし、成長圧力を５０〜５００Ｔｏｒｒ、成長時回転
数を１０〜２０００ｒｐｍとした。オートドープ量の評
価は、不純物プロファイルをSpreding Resistance(拡が
り抵抗測定）法により基板から同一抵抗率までのしみ出
し量を遷移幅として評価した。
【００２２】図７に従来技術と本発明におけるＡｓに対
する１０５０℃と１１５０℃での遷移幅の圧力依存性を
示す。なお、本発明では回転数を１０００ｒｐｍに固定
し、従来技術に対しては１０ｒｐｍとしてエピタキシャ
ル成長を実施した。その結果、従来技術、本発明共圧力
低下に伴って、遷移幅が小さくなり、成長温度が高い
程、同様小さくなっているが、その相対値は本発明の方
が従来技術に比べ、約１／２になっている。
する１０５０℃と１１５０℃での遷移幅の圧力依存性を
示す。なお、本発明では回転数を１０００ｒｐｍに固定
し、従来技術に対しては１０ｒｐｍとしてエピタキシャ
ル成長を実施した。その結果、従来技術、本発明共圧力
低下に伴って、遷移幅が小さくなり、成長温度が高い
程、同様小さくなっているが、その相対値は本発明の方
が従来技術に比べ、約１／２になっている。
【００２３】また、図８に図７同様にＢに対する遷移幅
の圧力依存性を示す。その結果、従来技術では、やはり
Ａ．Ｋ．Ｇｒａｉｎｄらの報告の通り、圧力が低下する
程、遷移幅が小さくなっている。また、成長温度につい
ては従来技術とも低温の方が遷移幅が小さくなっている
が、本発明は圧力低下に伴って、その差は小さくなって
いることがわかる。以上のことが、ＡｓとＢの両埋込み
層を持つ基板に対して成長温度が高くても、低圧（〜５
０Ｔｏｒｒ）であれば、両不純物からのオートドープを
抑制できることを示している。
の圧力依存性を示す。その結果、従来技術では、やはり
Ａ．Ｋ．Ｇｒａｉｎｄらの報告の通り、圧力が低下する
程、遷移幅が小さくなっている。また、成長温度につい
ては従来技術とも低温の方が遷移幅が小さくなっている
が、本発明は圧力低下に伴って、その差は小さくなって
いることがわかる。以上のことが、ＡｓとＢの両埋込み
層を持つ基板に対して成長温度が高くても、低圧（〜５
０Ｔｏｒｒ）であれば、両不純物からのオートドープを
抑制できることを示している。
【００２４】次に本発明の特徴でもある回転数依存性に
ついて図９に示すＡｓ及びＢの遷移幅は５００ｒｐｍ以
上で小さくなっており、高速回転効果によりガス流、境
界層制御によってオートドープが減少していることがわ
かる。
ついて図９に示すＡｓ及びＢの遷移幅は５００ｒｐｍ以
上で小さくなっており、高速回転効果によりガス流、境
界層制御によってオートドープが減少していることがわ
かる。
【００２５】以上はＳｉＨ2 Ｃｌ2 に対して行った実験
であるが、ＳｉＨ4 に対しても成長温度を９００℃〜１
０５０℃として同様な実験を行ったが、その結果は同一
傾向を示した。また、ＳｉＨ4 にて問題となるエピタキ
シャル成長時のパーティクルについて１０５０℃で１０
ｒｐｍ（従来），１０００ｒｐｍ（本発明）で５０Ｔｏ
ｒｒにてエピタキシャル成長した場合の０．５μｍ以上
のパーティクル数を評価したところ、図１０に示す如
く、高速回転時のパーティクル数は１／１０に減少して
いた。
であるが、ＳｉＨ4 に対しても成長温度を９００℃〜１
０５０℃として同様な実験を行ったが、その結果は同一
傾向を示した。また、ＳｉＨ4 にて問題となるエピタキ
シャル成長時のパーティクルについて１０５０℃で１０
ｒｐｍ（従来），１０００ｒｐｍ（本発明）で５０Ｔｏ
ｒｒにてエピタキシャル成長した場合の０．５μｍ以上
のパーティクル数を評価したところ、図１０に示す如
く、高速回転時のパーティクル数は１／１０に減少して
いた。
【００２６】以上によりデバイス特性の向上を図ること
ができる。一例として、高速バイポーラデバイス（ＥＣ
Ｌ回路）でのゲート遅延時間を計測したところ、従来比
で約１５％低減されることを確認することができた。
ができる。一例として、高速バイポーラデバイス（ＥＣ
Ｌ回路）でのゲート遅延時間を計測したところ、従来比
で約１５％低減されることを確認することができた。
【００２７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
基板の高速回転により、流体である原料ガスに対しその
基板から遠心力によるポンプ効果（吐き出し効果）が作
用させられ、原料ガスは基板表面の中心部から周縁部へ
向かう方向に誘導される。これにより、基板表面の特に
中心部に近いほど大きい負圧が生じ、これが原料ガスの
引付け力となって、原料ガスは基板表面のより近くまで
引付けられ層流化された状態に整流されることになる。
その結果、高濃度不純物領域から飛び出した不純物の基
板上への付着が抑制され、オートドープによる遷移を減
少させることができ、良好なプロファイルが得られるこ
ととなる。
基板の高速回転により、流体である原料ガスに対しその
基板から遠心力によるポンプ効果（吐き出し効果）が作
用させられ、原料ガスは基板表面の中心部から周縁部へ
向かう方向に誘導される。これにより、基板表面の特に
中心部に近いほど大きい負圧が生じ、これが原料ガスの
引付け力となって、原料ガスは基板表面のより近くまで
引付けられ層流化された状態に整流されることになる。
その結果、高濃度不純物領域から飛び出した不純物の基
板上への付着が抑制され、オートドープによる遷移を減
少させることができ、良好なプロファイルが得られるこ
ととなる。
【００２８】特に、１〜７６０Ｔｏｒｒ未満までの減圧
下においてガス流を整流（層流化）させることにより、
気相反応領域となる境界層の厚さを薄くすることができ
る。この結果、特に原料ガスがジクロルシラン（ＳｉＨ
2 Ｃｌ2 ）の場合、気相反応領域が減少する分だけ、ウ
ェーハＷからの輻射熱による ＳｉＨ2 Ｃｌ2 →ＳｉＣｌ2 ＋Ｈ2 →Ｓｉ＋２ＨＣｌ なる熱分解が抑制され、ウェーハＷのｎ+ 型埋込み層２
表面がＨＣｌによるエッチングが原因でオートドープが
促進されることも防ぐことができる。また、ＳｉＨ4 の
場合、その熱分解が抑制されることで、問題となるパー
ティクルの発生が抑えられる。
下においてガス流を整流（層流化）させることにより、
気相反応領域となる境界層の厚さを薄くすることができ
る。この結果、特に原料ガスがジクロルシラン（ＳｉＨ
2 Ｃｌ2 ）の場合、気相反応領域が減少する分だけ、ウ
ェーハＷからの輻射熱による ＳｉＨ2 Ｃｌ2 →ＳｉＣｌ2 ＋Ｈ2 →Ｓｉ＋２ＨＣｌ なる熱分解が抑制され、ウェーハＷのｎ+ 型埋込み層２
表面がＨＣｌによるエッチングが原因でオートドープが
促進されることも防ぐことができる。また、ＳｉＨ4 の
場合、その熱分解が抑制されることで、問題となるパー
ティクルの発生が抑えられる。
【００２９】更に、比較的高温での拡散律速領域にて成
長することで、成長速度Ｇ．Ｒはω1/2 （ωは回転数）
に比例することから、成長速度を保持したままオートド
ープを抑制できることも判明している。
長することで、成長速度Ｇ．Ｒはω1/2 （ωは回転数）
に比例することから、成長速度を保持したままオートド
ープを抑制できることも判明している。
【図１】本発明の対象とする半導体装置の構造を示す断
面図。
面図。
【図２】本発明で用いる枚葉式エピタキシャル成長処理
装置の構造を示す断面図。
装置の構造を示す断面図。
【図３】本発明による原料ガス流の層流化現象を従来の
乱ガス流と比較して示す説明図。
乱ガス流と比較して示す説明図。
【図４】本発明による原料ガス流の層流化現象を引起こ
す原因となるポンプ効果を示す説明図。
す原因となるポンプ効果を示す説明図。
【図５】本発明による原料ガス流の層流化現象によって
形成される気相反応領域となる境界層を従来のそれと対
比して示す説明図。
形成される気相反応領域となる境界層を従来のそれと対
比して示す説明図。
【図６】本発明による不純物プロファイルの遷移を従来
のそれと対比して示す説明図。
のそれと対比して示す説明図。
【図７】本発明によるＡｓオートドープに関する遷移幅
の圧力依存性を従来のそれと対比して示すグラフ。
の圧力依存性を従来のそれと対比して示すグラフ。
【図８】本発明によるＢオートドープに関する遷移幅の
圧力依存性を従来のそれと対比して示すグラフ。
圧力依存性を従来のそれと対比して示すグラフ。
【図９】本発明に係る遷移幅の回転数依存性を示すグラ
フ。
フ。
【図１０】本発明によるＳｉＨ4 エピタキシャル成長時
のパーティクル数の評価結果を示すグラフ。
のパーティクル数の評価結果を示すグラフ。
１ ｐ型基底層 ２ ｎ+ 型埋込み層 ３ ｐ+ 型埋込み層 ４ ｎ- 型エピタキシャル成長層 ５ チャンバ ６ ターンテーブル ７ 原料ガス導入口 Ｇ 原料ガス Ｗ ウェーハ
Claims (7)
- 【請求項１】シリコン基板の表面部に高濃度不純物埋込
み領域を形成する工程と、 枚葉式エピタキシャル成長処理装置を用い、そのチャン
バ内において前記シリコン基板に５００ｒｐｍ以上の高
速回転を行わせた状態で該チャンバ内に原料ガスを導入
することにより該シリコン基板上にシリコンをエピタキ
シャル成長させる工程とを備えていることを特徴とする
半導体装置の製造方法。 - 【請求項２】高濃度不純物埋込み領域としてヒ素がドー
プされたｎ+ 型領域を形成することを特徴とする請求項
１記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項３】高濃度不純物埋込み領域としてヒ素がドー
プされたｎ+ 型領域及びホウ素がドープされたｐ+ 型領
域を形成することを特徴とする請求項１記載の半導体装
置の製造方法。 - 【請求項４】１Ｔｏｒｒ以上、７６０Ｔｏｒｒ未満の減
圧下でエピタキシャル成長処理を行うことを特徴とする
請求項１〜３のうちいずれか１項記載の半導体装置の製
造方法。 - 【請求項５】原料ガスに対し拡散律速となる温度でエピ
タキシャル成長処理を行うことを特徴とする請求項１〜
４のうちいずれか１項記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項６】原料ガスとしてジクロルシランを用いるこ
とを特徴とする請求項１〜５のうちいずれか１項記載の
半導体装置の製造方法。 - 【請求項７】原料ガスとしてモノシランを用いることを
特徴とする請求項１〜５のうちいずれか１項記載の半導
体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6603695A JPH08264458A (ja) | 1995-03-24 | 1995-03-24 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6603695A JPH08264458A (ja) | 1995-03-24 | 1995-03-24 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08264458A true JPH08264458A (ja) | 1996-10-11 |
Family
ID=13304263
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6603695A Pending JPH08264458A (ja) | 1995-03-24 | 1995-03-24 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08264458A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002075875A (ja) * | 2000-08-29 | 2002-03-15 | Toshiba Ceramics Co Ltd | シリコン半導体基板の化学的気相薄膜成長方法 |
| JP2009176784A (ja) * | 2008-01-22 | 2009-08-06 | Covalent Materials Tokuyama Corp | 薄膜エピタキシャルウェーハの製造方法 |
| JP2015204325A (ja) * | 2014-04-11 | 2015-11-16 | 信越半導体株式会社 | エピタキシャルウェーハの製造方法 |
-
1995
- 1995-03-24 JP JP6603695A patent/JPH08264458A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002075875A (ja) * | 2000-08-29 | 2002-03-15 | Toshiba Ceramics Co Ltd | シリコン半導体基板の化学的気相薄膜成長方法 |
| JP2009176784A (ja) * | 2008-01-22 | 2009-08-06 | Covalent Materials Tokuyama Corp | 薄膜エピタキシャルウェーハの製造方法 |
| JP2015204325A (ja) * | 2014-04-11 | 2015-11-16 | 信越半導体株式会社 | エピタキシャルウェーハの製造方法 |
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