JPH10189459A - ボロンドープ・シリコン−ゲルマニウム混晶の形成方法 - Google Patents
ボロンドープ・シリコン−ゲルマニウム混晶の形成方法Info
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- JPH10189459A JPH10189459A JP34921396A JP34921396A JPH10189459A JP H10189459 A JPH10189459 A JP H10189459A JP 34921396 A JP34921396 A JP 34921396A JP 34921396 A JP34921396 A JP 34921396A JP H10189459 A JPH10189459 A JP H10189459A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ボロンがドーピングされてなるシリコン−ゲ
ルマニウム混晶として、ゲルマニウムのプロファイルに
関係なく一定のボロン濃度を有した、ボロンドープ・シ
リコン−ゲルマニウム混晶を形成することのできる方法
の提供が望まれている。 【解決手段】 シリコン−ゲルマニウム混晶を気相成長
させると同時に、これにボロンをドーピングしてボロン
ドープ・シリコン−ゲルマニウム混晶を形成する方法で
ある。シリコン−ゲルマニウム混晶を気相成長させる際
に、ゲルマニウム原料である水素化ゲルマニウムガスの
供給量を所望する度合いに変化させ、かつ、ボロンのド
ープ源となるジボランガスの供給量を、水素化ゲルマニ
ウムガスの供給量の変化に対応させて変化させる。
ルマニウム混晶として、ゲルマニウムのプロファイルに
関係なく一定のボロン濃度を有した、ボロンドープ・シ
リコン−ゲルマニウム混晶を形成することのできる方法
の提供が望まれている。 【解決手段】 シリコン−ゲルマニウム混晶を気相成長
させると同時に、これにボロンをドーピングしてボロン
ドープ・シリコン−ゲルマニウム混晶を形成する方法で
ある。シリコン−ゲルマニウム混晶を気相成長させる際
に、ゲルマニウム原料である水素化ゲルマニウムガスの
供給量を所望する度合いに変化させ、かつ、ボロンのド
ープ源となるジボランガスの供給量を、水素化ゲルマニ
ウムガスの供給量の変化に対応させて変化させる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、シリコン−ゲルマ
ニウム混晶を気相成長させると同時に、これにボロンを
ドーピングしてボロンドープ・シリコン−ゲルマニウム
混晶を形成する方法に関する。
ニウム混晶を気相成長させると同時に、これにボロンを
ドーピングしてボロンドープ・シリコン−ゲルマニウム
混晶を形成する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、Ｓｉ系高速バイポーラ素子や超格
子素子などへの応用の期待から、シリコン−ゲルマニウ
ム（以下、Ｓｉ(1-X) ＧｅX と記す）混晶が注目されて
いる。このようなＳｉ(1-X) ＧｅX 混晶の実用化を図る
ため、Ｓｉ系下地として例えばＳｉ基板を用い、これの
上にＳｉ(1-X) ＧｅX 混晶をエピタキシャル成長させる
方法が種々検討され、一部実施されている。
子素子などへの応用の期待から、シリコン−ゲルマニウ
ム（以下、Ｓｉ(1-X) ＧｅX と記す）混晶が注目されて
いる。このようなＳｉ(1-X) ＧｅX 混晶の実用化を図る
ため、Ｓｉ系下地として例えばＳｉ基板を用い、これの
上にＳｉ(1-X) ＧｅX 混晶をエピタキシャル成長させる
方法が種々検討され、一部実施されている。
【０００３】このような方法で得られるＳｉ(1-X) Ｇｅ
X ／Ｓｉの歪超格子構造については、その格子歪に起因
して起こる電気的および光学的性質を利用した、種々の
デバイスの開発がなされており、例えばその一つとし
て、バイポーラトランジスタのベース部分にＳｉ(1-X)
ＧｅX ／Ｓｉを用いてなる、ヘテロ接合バイポーラトラ
ンジスタ（以下、ＨＢＴと略称する）が知られている。
このＳｉ(1-X) ＧｅX ／Ｓｉ系ＨＢＴは、ホモ接合のも
のよりエミッタからベースへのキャリアの注入を大きく
することができ、ＲｂやτＥＢを増大することなしにｈ
ＦＥを確保することが可能になり、ｆｍａｘ＝５０ＧＨ
ｚ程度の高速バイポーラトランジスタを実現することが
できる。
X ／Ｓｉの歪超格子構造については、その格子歪に起因
して起こる電気的および光学的性質を利用した、種々の
デバイスの開発がなされており、例えばその一つとし
て、バイポーラトランジスタのベース部分にＳｉ(1-X)
ＧｅX ／Ｓｉを用いてなる、ヘテロ接合バイポーラトラ
ンジスタ（以下、ＨＢＴと略称する）が知られている。
このＳｉ(1-X) ＧｅX ／Ｓｉ系ＨＢＴは、ホモ接合のも
のよりエミッタからベースへのキャリアの注入を大きく
することができ、ＲｂやτＥＢを増大することなしにｈ
ＦＥを確保することが可能になり、ｆｍａｘ＝５０ＧＨ
ｚ程度の高速バイポーラトランジスタを実現することが
できる。
【０００４】ところで、前記Ｓｉ(1-X) ＧｅX ／Ｓｉの
構造を用いてＮＰＮ型のＨＢＴを製造するには、Ｓｉ
(1-X) ＧｅX 混晶層内にボロンをドーピングする必要が
ある。一般に、Ｓｉ(1-X) ＧｅX 混晶の形成は、ガスソ
ースＭＢＥ法、超高真空化学気相成長（ＵＨＶ−ＣＶ
Ｄ）法、あるいは減圧化学気相成長（ＬＰ−ＣＶＤ）法
によって行われる。これらの各種成膜方法において、ボ
ロンをドーピングする方法としては、例えば、Ｓｉ
(1-X) ＧｅX 混晶成膜用のガスである水素化ケイ素（Ｓ
ｉn Ｈ(2n+2)；ｎ≧１）ガスあるいはジクロルシラン
（ＳｉＨ2 Ｃｌ2 ）ガスと、水素化ゲルマニウム（Ｇｅ
n Ｈ(2n+2)；ｎ≧１）ガスとを反応炉内で反応させる
際、これと同時にジボラン（Ｂ2 Ｈ6 ）ガスを反応炉内
に供給し、反応に供するといった手法が採られる。
構造を用いてＮＰＮ型のＨＢＴを製造するには、Ｓｉ
(1-X) ＧｅX 混晶層内にボロンをドーピングする必要が
ある。一般に、Ｓｉ(1-X) ＧｅX 混晶の形成は、ガスソ
ースＭＢＥ法、超高真空化学気相成長（ＵＨＶ−ＣＶ
Ｄ）法、あるいは減圧化学気相成長（ＬＰ−ＣＶＤ）法
によって行われる。これらの各種成膜方法において、ボ
ロンをドーピングする方法としては、例えば、Ｓｉ
(1-X) ＧｅX 混晶成膜用のガスである水素化ケイ素（Ｓ
ｉn Ｈ(2n+2)；ｎ≧１）ガスあるいはジクロルシラン
（ＳｉＨ2 Ｃｌ2 ）ガスと、水素化ゲルマニウム（Ｇｅ
n Ｈ(2n+2)；ｎ≧１）ガスとを反応炉内で反応させる
際、これと同時にジボラン（Ｂ2 Ｈ6 ）ガスを反応炉内
に供給し、反応に供するといった手法が採られる。
【０００５】このとき、Ｇｅの濃度を変化させて所望の
Ｇｅプロファイルを得たい場合、従来では、図５に示す
ように前記水素化ゲルマニウムガスの流量（供給量）を
変化させ、かつ、そのときのＢ2 Ｈ6 ガスの流量（供給
量）を図５中Ａで示す範囲のように一定にして反応を行
わせている。
Ｇｅプロファイルを得たい場合、従来では、図５に示す
ように前記水素化ゲルマニウムガスの流量（供給量）を
変化させ、かつ、そのときのＢ2 Ｈ6 ガスの流量（供給
量）を図５中Ａで示す範囲のように一定にして反応を行
わせている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな方法では、表面反応律速状態である６３０℃以下に
おいて、Ｓｉ(1-X) ＧｅX 混晶膜の成長速度が低下する
ことに起因して、図６中○で囲った部分Ａで示すように
Ｓｉ(1-X) ＧｅX 混晶膜中のＧｅ組成比が低下すると、
これに反して膜中のボロン濃度が増加するといった現象
が起きてしまう。
うな方法では、表面反応律速状態である６３０℃以下に
おいて、Ｓｉ(1-X) ＧｅX 混晶膜の成長速度が低下する
ことに起因して、図６中○で囲った部分Ａで示すように
Ｓｉ(1-X) ＧｅX 混晶膜中のＧｅ組成比が低下すると、
これに反して膜中のボロン濃度が増加するといった現象
が起きてしまう。
【０００７】そして、このような現象が起こると、例え
ば前記のＳｉ(1-X) ＧｅX 混晶の形成方法を、Ｓｉ
(1-X) ＧｅX 混晶層をベースとするＮＰＮ型のＨＢＴの
製造に適用した場合に、Ｓｉ(1-X) ＧｅX 混晶からなる
ベースがその層中にてボロン濃度が変わってしまうこと
により、ｈＦＥ等のデバイス特性がばらつくといった不
都合を招いてしまう。
ば前記のＳｉ(1-X) ＧｅX 混晶の形成方法を、Ｓｉ
(1-X) ＧｅX 混晶層をベースとするＮＰＮ型のＨＢＴの
製造に適用した場合に、Ｓｉ(1-X) ＧｅX 混晶からなる
ベースがその層中にてボロン濃度が変わってしまうこと
により、ｈＦＥ等のデバイス特性がばらつくといった不
都合を招いてしまう。
【０００８】本発明は前記事情に鑑みてなされたもの
で、その目的とするところは、ボロンがドーピングされ
てなるシリコン−ゲルマニウム混晶として、ゲルマニウ
ムのプロファイルに関係なく一定のボロン濃度を有し
た、ボロンドープ・シリコン−ゲルマニウム混晶を形成
することのできる方法を提供することにある。
で、その目的とするところは、ボロンがドーピングされ
てなるシリコン−ゲルマニウム混晶として、ゲルマニウ
ムのプロファイルに関係なく一定のボロン濃度を有し
た、ボロンドープ・シリコン−ゲルマニウム混晶を形成
することのできる方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明のボロンドープ・
シリコン−ゲルマニウム混晶の形成方法では、シリコン
−ゲルマニウム混晶を気相成長させると同時に、これに
ボロンをドーピングしてボロンドープ・シリコン−ゲル
マニウム混晶を形成するにあたり、シリコン−ゲルマニ
ウム混晶を気相成長させる際に、ゲルマニウム原料であ
る水素化ゲルマニウムガスの供給量を所望する度合いに
変化させ、かつ、ボロンのドープ源となるジボランガス
の供給量を、前記水素化ゲルマニウムガスの供給量の変
化に対応させて変化させることを前記課題の解決手段と
した。
シリコン−ゲルマニウム混晶の形成方法では、シリコン
−ゲルマニウム混晶を気相成長させると同時に、これに
ボロンをドーピングしてボロンドープ・シリコン−ゲル
マニウム混晶を形成するにあたり、シリコン−ゲルマニ
ウム混晶を気相成長させる際に、ゲルマニウム原料であ
る水素化ゲルマニウムガスの供給量を所望する度合いに
変化させ、かつ、ボロンのドープ源となるジボランガス
の供給量を、前記水素化ゲルマニウムガスの供給量の変
化に対応させて変化させることを前記課題の解決手段と
した。
【００１０】このボロンドープ・シリコン−ゲルマニウ
ム混晶の形成方法によれば、シリコン−ゲルマニウム混
晶を気相成長させる際に、ジボランガスの供給量を、水
素化ゲルマニウムガスの供給量の変化に対応させて変化
させているので、本来水素化ゲルマニウムガスの供給量
が変化することにより、形成されるＳｉ(1-X) ＧｅX混
晶中のボロン濃度が変化する分が、Ｂ2 Ｈ6 ガスの供給
量が変化することによって前記ボロン濃度の増加分が相
殺され、これによりＳｉ(1-X) ＧｅX 混晶中のボロン濃
度が一定になる。
ム混晶の形成方法によれば、シリコン−ゲルマニウム混
晶を気相成長させる際に、ジボランガスの供給量を、水
素化ゲルマニウムガスの供給量の変化に対応させて変化
させているので、本来水素化ゲルマニウムガスの供給量
が変化することにより、形成されるＳｉ(1-X) ＧｅX混
晶中のボロン濃度が変化する分が、Ｂ2 Ｈ6 ガスの供給
量が変化することによって前記ボロン濃度の増加分が相
殺され、これによりＳｉ(1-X) ＧｅX 混晶中のボロン濃
度が一定になる。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、本発明をその一実施形態例
に基づいて詳しく説明する。なお、この実施形態例で
は、図２に示すように、まずＳｉ基板１上にＳｉバッフ
ァ層２を形成し、次いでＳｉ(1-X) ＧｅX 混晶層３を形
成し、その後Ｓｉキャップ層４を形成するようにしてい
る。
に基づいて詳しく説明する。なお、この実施形態例で
は、図２に示すように、まずＳｉ基板１上にＳｉバッフ
ァ層２を形成し、次いでＳｉ(1-X) ＧｅX 混晶層３を形
成し、その後Ｓｉキャップ層４を形成するようにしてい
る。
【００１２】まず、図２に示したＳｉ基板１として、以
下の通りにして洗浄したものを用意する。Ｓｉ基板１を
洗浄するには、まず、所定の温度に加熱した硫酸−過酸
化水素液によってＳｉ基板１表面を処理し、基板表面に
付着している有機物を除去する。次いで、所定の温度に
加熱したアンモニア−過酸化水素液によってＳｉ基板１
表面を処理し、基板表面に付着しているパーティクルを
除去する。その後、希フッ酸によってＳｉ基板１表面を
処理し、基板表面の金属汚染物および酸化膜を除去す
る。
下の通りにして洗浄したものを用意する。Ｓｉ基板１を
洗浄するには、まず、所定の温度に加熱した硫酸−過酸
化水素液によってＳｉ基板１表面を処理し、基板表面に
付着している有機物を除去する。次いで、所定の温度に
加熱したアンモニア−過酸化水素液によってＳｉ基板１
表面を処理し、基板表面に付着しているパーティクルを
除去する。その後、希フッ酸によってＳｉ基板１表面を
処理し、基板表面の金属汚染物および酸化膜を除去す
る。
【００１３】このようにして洗浄処理を行ったら、この
Ｓｉ基板１を直ちにエピタキシャル反応炉内に入れてエ
ピタキシャル成長を行わせ、Ｓｉ基板１上に図２に示し
たごとくＳｉバッファ層２、Ｓｉ(1-X) ＧｅX 混晶層
３、Ｓｉキャップ層４をこの順に形成する。このエピタ
キシャル成長には、エピタキシャル反応炉として赤外線
ランプ加熱型の減圧化学気相成長装置を用いている。な
お、前記洗浄後のＳｉ基板１を該反応炉（減圧化学気相
成長装置）内に入れたら、エピタキシャル成長による成
膜に先立ち、該Ｓｉ基板１を水素ガス雰囲気にて８５０
〜１１００℃（望ましくは９００℃）の温度で５分程度
加熱処理し、前記の洗浄処理後にＳｉ基板１表面に形成
された自然酸化膜を除去する。
Ｓｉ基板１を直ちにエピタキシャル反応炉内に入れてエ
ピタキシャル成長を行わせ、Ｓｉ基板１上に図２に示し
たごとくＳｉバッファ層２、Ｓｉ(1-X) ＧｅX 混晶層
３、Ｓｉキャップ層４をこの順に形成する。このエピタ
キシャル成長には、エピタキシャル反応炉として赤外線
ランプ加熱型の減圧化学気相成長装置を用いている。な
お、前記洗浄後のＳｉ基板１を該反応炉（減圧化学気相
成長装置）内に入れたら、エピタキシャル成長による成
膜に先立ち、該Ｓｉ基板１を水素ガス雰囲気にて８５０
〜１１００℃（望ましくは９００℃）の温度で５分程度
加熱処理し、前記の洗浄処理後にＳｉ基板１表面に形成
された自然酸化膜を除去する。
【００１４】次に、図１に示す成膜シーケンスにしたが
ってエピタキシャル成長法による成膜を行う。成膜で
は、まず、反応炉内にＨ2 ガスを供給している状態で、
図１に示したように反応炉内の温度を７００℃にして水
素化ケイ素ガスであるＳｉＨ4 ガスを供給し、Ｓｉ基板
１表面上にＳｉバッファ層２を３０ｎｍ程度の厚さに形
成する。
ってエピタキシャル成長法による成膜を行う。成膜で
は、まず、反応炉内にＨ2 ガスを供給している状態で、
図１に示したように反応炉内の温度を７００℃にして水
素化ケイ素ガスであるＳｉＨ4 ガスを供給し、Ｓｉ基板
１表面上にＳｉバッファ層２を３０ｎｍ程度の厚さに形
成する。
【００１５】続いて、反応炉内にＨ2 ガスおよびＳｉＨ
4 ガスを供給している状態で反応炉内の温度を６２５℃
にする。そして、この状態で水素化ゲルマニウムガスで
あるＧｅＨ4 ガスの反応炉内への供給を開始する。ただ
しこのとき、ゲルマニウムをデルタ型ドーピングプロフ
ァイルとするため、図１に示すようにＧｅＨ4 ガスの供
給量を、時間の経過に連れて段々少なくなるよう階段状
に変化させる。そして、ＧｅＨ4 ガスの供給開始から数
分遅れて、すなわち、この例では図１に示したようにＧ
ｅＨ4 ガスの供給量が最大量から次に大きい量に移ると
きにＢ2 Ｈ6 ガスの供給を開始し、以降、該Ｂ2 Ｈ6 ガ
スの供給量についても、前記水素化ゲルマニウムガスの
供給量の変化に対応させて時間の経過に連れ段々少なく
なるよう階段状に変化させる。
4 ガスを供給している状態で反応炉内の温度を６２５℃
にする。そして、この状態で水素化ゲルマニウムガスで
あるＧｅＨ4 ガスの反応炉内への供給を開始する。ただ
しこのとき、ゲルマニウムをデルタ型ドーピングプロフ
ァイルとするため、図１に示すようにＧｅＨ4 ガスの供
給量を、時間の経過に連れて段々少なくなるよう階段状
に変化させる。そして、ＧｅＨ4 ガスの供給開始から数
分遅れて、すなわち、この例では図１に示したようにＧ
ｅＨ4 ガスの供給量が最大量から次に大きい量に移ると
きにＢ2 Ｈ6 ガスの供給を開始し、以降、該Ｂ2 Ｈ6 ガ
スの供給量についても、前記水素化ゲルマニウムガスの
供給量の変化に対応させて時間の経過に連れ段々少なく
なるよう階段状に変化させる。
【００１６】ここで、ＧｅＨ4 ガスの供給量を階段状に
変化させた状態で少なくしていくと、Ｓｉ(1-X) ＧｅX
混晶の成膜速度が低下する。これは、ＳｉＨ4 とＧｅＨ
4 の基板（この例ではＳｉバッファ層２）表面上での吸
着速度定数が、Ｓｉ−Ｇｅ対の結合サイトが他のＳｉ−
Ｓｉ対の結合サイト、Ｇｅ−Ｇｅ対の結合サイトより大
きく、またＳｉＨ4 の表面反応速度定数が、Ｇｅ−Ｇｅ
対の結合サイトで最大となることから、Ｓｉ(1-X) Ｇｅ
X 混晶中のＧｅの組成比が、その成膜速度に対して大き
く影響を及ぼすためである。
変化させた状態で少なくしていくと、Ｓｉ(1-X) ＧｅX
混晶の成膜速度が低下する。これは、ＳｉＨ4 とＧｅＨ
4 の基板（この例ではＳｉバッファ層２）表面上での吸
着速度定数が、Ｓｉ−Ｇｅ対の結合サイトが他のＳｉ−
Ｓｉ対の結合サイト、Ｇｅ−Ｇｅ対の結合サイトより大
きく、またＳｉＨ4 の表面反応速度定数が、Ｇｅ−Ｇｅ
対の結合サイトで最大となることから、Ｓｉ(1-X) Ｇｅ
X 混晶中のＧｅの組成比が、その成膜速度に対して大き
く影響を及ぼすためである。
【００１７】しかし、このようにＳｉ(1-X) ＧｅX 混晶
層３の形成時にＧｅの組成比を減少させると、該混晶層
３の成長速度が低下するものの、本発明では、図１に示
したように、ＧｅＨ4 ガスの供給量の変化（低下）に伴
い、Ｂ2 Ｈ6 ガスの供給量もこれに対応させて変化（低
下）させている。すなわち、この実施形態例では、図１
中破線で示すようにＧｅＨ4 ガスの供給量変化の傾きを
Ｋｇとし、Ｂ2 Ｈ6 ガスの供給量変化の傾きをＫｂとす
ると、Ｋｇ＝Ｋｂとしているのである。
層３の形成時にＧｅの組成比を減少させると、該混晶層
３の成長速度が低下するものの、本発明では、図１に示
したように、ＧｅＨ4 ガスの供給量の変化（低下）に伴
い、Ｂ2 Ｈ6 ガスの供給量もこれに対応させて変化（低
下）させている。すなわち、この実施形態例では、図１
中破線で示すようにＧｅＨ4 ガスの供給量変化の傾きを
Ｋｇとし、Ｂ2 Ｈ6 ガスの供給量変化の傾きをＫｂとす
ると、Ｋｇ＝Ｋｂとしているのである。
【００１８】ここで、Ｓｉ(1-X) ＧｅX 混晶へのボロン
のドーピング量と該混晶層の成長速度との関係につい
て、以下に説明する。単位面積あたりに単位時間で堆積
するボロンの量を堆積率Ｄｂとし、Ｓｉ(1-X ) ＧｅX 混
晶中のボロン濃度をＣｂ（ｃｍ-3）、Ｓｉ(1-X) ＧｅX
混晶の成長速度Ｒ（ｃｍ／ｓｅｃ）とすると、Ｄｂは、 Ｄｂ＝Ｃｂ×Ｒ（ｃｍ2 ・ｓｅｃ-1） で表される。
のドーピング量と該混晶層の成長速度との関係につい
て、以下に説明する。単位面積あたりに単位時間で堆積
するボロンの量を堆積率Ｄｂとし、Ｓｉ(1-X ) ＧｅX 混
晶中のボロン濃度をＣｂ（ｃｍ-3）、Ｓｉ(1-X) ＧｅX
混晶の成長速度Ｒ（ｃｍ／ｓｅｃ）とすると、Ｄｂは、 Ｄｂ＝Ｃｂ×Ｒ（ｃｍ2 ・ｓｅｃ-1） で表される。
【００１９】また、Ｄｂは成膜中のボロン分圧によって
決定される。よって、Ｓｉ(1-X) ＧｅX 混晶中のボロン
濃度Ｃｂは、成長速度Ｒが増加すると低下し、逆にＲが
低下すればＣｂは増加する。すなわち、成長速度Ｒによ
ってＳｉ(1-X) ＧｅX 混晶中のボロン濃度が変化するの
である。さらに、Ｓｉ(1-X) ＧｅX 混晶においては、Ｇ
ｅＨ4 ガスと、ＳｉＨ4 およびＧｅＨ4 からなる混合ガ
スとのガス比〔ＧｅＨ4 〕／（〔ＳｉＨ4 〕＋〔ＧｅＨ
4 〕）によってＧｅ組成比が決定され、また、これによ
り該ガス比とＳｉ(1-X)ＧｅX 混晶の成長速度とは、図
３に示すような関係となる。
決定される。よって、Ｓｉ(1-X) ＧｅX 混晶中のボロン
濃度Ｃｂは、成長速度Ｒが増加すると低下し、逆にＲが
低下すればＣｂは増加する。すなわち、成長速度Ｒによ
ってＳｉ(1-X) ＧｅX 混晶中のボロン濃度が変化するの
である。さらに、Ｓｉ(1-X) ＧｅX 混晶においては、Ｇ
ｅＨ4 ガスと、ＳｉＨ4 およびＧｅＨ4 からなる混合ガ
スとのガス比〔ＧｅＨ4 〕／（〔ＳｉＨ4 〕＋〔ＧｅＨ
4 〕）によってＧｅ組成比が決定され、また、これによ
り該ガス比とＳｉ(1-X)ＧｅX 混晶の成長速度とは、図
３に示すような関係となる。
【００２０】したがって、本実施形態例では、前述した
ようにＧｅＨ4 ガスの供給量変化の傾きＫｇとＢ2 Ｈ6
ガスの供給量変化の傾きＫｂとを等しくしているので、
前述したように、本来ＧｅＨ4 ガスの供給量が少なくな
りＧｅ組成比が小さくなることによって前記成長速度Ｒ
が小さくなり、これによってＣｂが増加する分が、Ｂ 2
Ｈ6 ガスの供給量が少なくなることによって該Ｃｂの増
加分が相殺されることにより、Ｓｉ(1-X) ＧｅX 混晶中
のボロン濃度が一定になるのである。よって、本実施形
態例では、図２に示すＳｉ(1-X) ＧｅX 混晶３の成膜に
あたり、図１中Ａで示す範囲において前述した関係（Ｋ
ｇ＝Ｋｂ）でＢ2 Ｈ6 流量を変化させているので、図４
中○で囲った部分Ａで示すように、ゲルマニウム（Ｇ
ｅ）がデルタ型ドーピングプロファイルを有し、かつボ
ロン濃度が一定なＳｉ(1 -X) ＧｅX 混晶層３が得られ
る。
ようにＧｅＨ4 ガスの供給量変化の傾きＫｇとＢ2 Ｈ6
ガスの供給量変化の傾きＫｂとを等しくしているので、
前述したように、本来ＧｅＨ4 ガスの供給量が少なくな
りＧｅ組成比が小さくなることによって前記成長速度Ｒ
が小さくなり、これによってＣｂが増加する分が、Ｂ 2
Ｈ6 ガスの供給量が少なくなることによって該Ｃｂの増
加分が相殺されることにより、Ｓｉ(1-X) ＧｅX 混晶中
のボロン濃度が一定になるのである。よって、本実施形
態例では、図２に示すＳｉ(1-X) ＧｅX 混晶３の成膜に
あたり、図１中Ａで示す範囲において前述した関係（Ｋ
ｇ＝Ｋｂ）でＢ2 Ｈ6 流量を変化させているので、図４
中○で囲った部分Ａで示すように、ゲルマニウム（Ｇ
ｅ）がデルタ型ドーピングプロファイルを有し、かつボ
ロン濃度が一定なＳｉ(1 -X) ＧｅX 混晶層３が得られ
る。
【００２１】このようにしてＳｉ(1-X) ＧｅX 混晶３を
形成したら、図１に示すように反応炉内にＨ2 ガスを供
給した状態でＧｅＨ4 ガスの供給を止め、温度を７００
℃に上げる。そして、反応炉内にＳｉＨ4 およびＢ2 Ｈ
6 ガスを供給し、Ｓｉキャップ層４を約８０ｎｍの厚さ
に形成する。そして、このようにして成膜を終了させた
後、Ｓｉ基板１を反応炉から取り出し、これにより、ボ
ロンがドーピングされてなるＳｉ(1-X) ＧｅX 混晶層３
として、ゲルマニウムがデルタ型ドーピングプロファイ
ルを有し、一方、ボロンは一定の濃度を有してなる層が
得られる。
形成したら、図１に示すように反応炉内にＨ2 ガスを供
給した状態でＧｅＨ4 ガスの供給を止め、温度を７００
℃に上げる。そして、反応炉内にＳｉＨ4 およびＢ2 Ｈ
6 ガスを供給し、Ｓｉキャップ層４を約８０ｎｍの厚さ
に形成する。そして、このようにして成膜を終了させた
後、Ｓｉ基板１を反応炉から取り出し、これにより、ボ
ロンがドーピングされてなるＳｉ(1-X) ＧｅX 混晶層３
として、ゲルマニウムがデルタ型ドーピングプロファイ
ルを有し、一方、ボロンは一定の濃度を有してなる層が
得られる。
【００２２】なお、前記実施形態例では、Ｓｉ(1-X) Ｇ
ｅX 混晶層３の成膜温度を６２５℃としたが、この成膜
温度としては５５０℃〜６３０℃の範囲内であればよ
い。また、Ｓｉ原料となるガスについては、ＳｉＨ4 以
外の水素化ケイ素（ＳｉnＨ(2n+2)；ｎ≧１）や、ジク
ロルシラン（ＳｉＨ2 Ｃｌ2 ）を用いることもでき、ま
た、Ｇｅ原料となるガスについても、ＧｅＨ4 のみでな
く水素化ゲルマニウムＧｅn Ｈ(2n+2)；ｎ≧１）を用い
ることができる。
ｅX 混晶層３の成膜温度を６２５℃としたが、この成膜
温度としては５５０℃〜６３０℃の範囲内であればよ
い。また、Ｓｉ原料となるガスについては、ＳｉＨ4 以
外の水素化ケイ素（ＳｉnＨ(2n+2)；ｎ≧１）や、ジク
ロルシラン（ＳｉＨ2 Ｃｌ2 ）を用いることもでき、ま
た、Ｇｅ原料となるガスについても、ＧｅＨ4 のみでな
く水素化ゲルマニウムＧｅn Ｈ(2n+2)；ｎ≧１）を用い
ることができる。
【００２３】さらに、前記実施形態例では、特にＳｉ
(1-X) ＧｅX 混晶層３の形成法として、減圧化学気相成
長法を採用した例について述べたが、本発明はこれに限
定されることなく、他に例えば、ガスソースＭＢＥや超
高真空化学気相成長法などを採用することもできる。ま
た、前記実施形態例では、Ｇｅ原料ガスおよびＢ2 Ｈ6
ガスを階段状に変化させる例について示したが、前記ガ
スの供給量を制御するマスフローコントローラを調節
し、階段状でなく連続的に変化させるようにしてもよ
い。
(1-X) ＧｅX 混晶層３の形成法として、減圧化学気相成
長法を採用した例について述べたが、本発明はこれに限
定されることなく、他に例えば、ガスソースＭＢＥや超
高真空化学気相成長法などを採用することもできる。ま
た、前記実施形態例では、Ｇｅ原料ガスおよびＢ2 Ｈ6
ガスを階段状に変化させる例について示したが、前記ガ
スの供給量を制御するマスフローコントローラを調節
し、階段状でなく連続的に変化させるようにしてもよ
い。
【００２４】また、前記実施形態例では、Ｓｉ基板１の
全面にわたってＳｉ(1-X) ＧｅX 混晶薄膜を成長するよ
うにしたが、Ｓｉ表面上に絶縁物マスクを形成し、該絶
縁マスクの開口部に露出するＳｉ表面に選択的にエピタ
キシャル成長を行うようにしてもよい。この場合に、前
記のＳｉ原料ガス、Ｇｅ原料ガスおよびＢ2 Ｈ6 ガス
に、塩化水素（ＨＣｌ）や塩素（Ｃｌ2 ）を添加しても
よい。また、前記実施形態例では、Ｇｅをデルタ型にド
ーピングしてそのプロファイルを形成するようにした
が、本発明はこれに限定されることなく、例えば台形状
にＧｅをドーピングする場合のように、Ｇｅ濃度を変化
させる部分の形成に適用可能なのはもちろんである。
全面にわたってＳｉ(1-X) ＧｅX 混晶薄膜を成長するよ
うにしたが、Ｓｉ表面上に絶縁物マスクを形成し、該絶
縁マスクの開口部に露出するＳｉ表面に選択的にエピタ
キシャル成長を行うようにしてもよい。この場合に、前
記のＳｉ原料ガス、Ｇｅ原料ガスおよびＢ2 Ｈ6 ガス
に、塩化水素（ＨＣｌ）や塩素（Ｃｌ2 ）を添加しても
よい。また、前記実施形態例では、Ｇｅをデルタ型にド
ーピングしてそのプロファイルを形成するようにした
が、本発明はこれに限定されることなく、例えば台形状
にＧｅをドーピングする場合のように、Ｇｅ濃度を変化
させる部分の形成に適用可能なのはもちろんである。
【００２５】
【発明の効果】以上説明したように本発明のボロンドー
プ・シリコン−ゲルマニウム混晶の形成方法は、シリコ
ン−ゲルマニウム混晶を気相成長させる際に、ジボラン
ガスの供給量を、水素化ゲルマニウムガスの供給量の変
化に対応させて変化させる方法であるから、本来水素化
ゲルマニウムガスの供給量が変化することにより、形成
されるＳｉ(1-X) ＧｅX 混晶中のボロン濃度が変化する
分を、Ｂ2 Ｈ6 ガスの供給量を変化させることによって
前記ボロン濃度の増加分を相殺し、これによりＳｉ
(1-X) ＧｅX 混晶中のボロン濃度を一定にすることがで
きる。したがって、この方法をＳｉ(1-X) ＧｅX 系ＨＢ
ＴやＳｉ(1-X) ＧｅX 系ＭＯＳなどの製造に適用するこ
とにより、優れた電気特性を有するデバイスを得ること
ができる。
プ・シリコン−ゲルマニウム混晶の形成方法は、シリコ
ン−ゲルマニウム混晶を気相成長させる際に、ジボラン
ガスの供給量を、水素化ゲルマニウムガスの供給量の変
化に対応させて変化させる方法であるから、本来水素化
ゲルマニウムガスの供給量が変化することにより、形成
されるＳｉ(1-X) ＧｅX 混晶中のボロン濃度が変化する
分を、Ｂ2 Ｈ6 ガスの供給量を変化させることによって
前記ボロン濃度の増加分を相殺し、これによりＳｉ
(1-X) ＧｅX 混晶中のボロン濃度を一定にすることがで
きる。したがって、この方法をＳｉ(1-X) ＧｅX 系ＨＢ
ＴやＳｉ(1-X) ＧｅX 系ＭＯＳなどの製造に適用するこ
とにより、優れた電気特性を有するデバイスを得ること
ができる。
【図１】本発明の一実施形態例を説明するための成膜シ
ーケンスを示す図である。
ーケンスを示す図である。
【図２】図１に示した成膜シーケンスによって得られる
構造の側断面図である。
構造の側断面図である。
【図３】ガス比と成長速度との関係を示すグラフ図であ
る。
る。
【図４】図１に示した成膜シーケンスによって得られる
構造のＧｅとＢとの濃度プロファイルを示す図である。
構造のＧｅとＢとの濃度プロファイルを示す図である。
【図５】従来の一例を説明するための成膜シーケンスを
示す図である。
示す図である。
【図６】図５に示した成膜シーケンスによって得られる
構造のＧｅとＢとの濃度プロファイルを示す図である。
構造のＧｅとＢとの濃度プロファイルを示す図である。
１ Ｓｉ基板 ２ Ｓｉバッファ層 ３ Ｓｉ
(1-X) ＧｅX 混晶層 ４ Ｓｉキャップ層
(1-X) ＧｅX 混晶層 ４ Ｓｉキャップ層
Claims (1)
- 【請求項１】 シリコン−ゲルマニウム混晶を気相成長
させると同時に、これにボロンをドーピングしてボロン
ドープ・シリコン−ゲルマニウム混晶を形成する方法で
あって、 シリコン−ゲルマニウム混晶を気相成長させる際に、ゲ
ルマニウム原料である水素化ゲルマニウムガスの供給量
を所望する度合いに変化させ、かつ、ボロンのドープ源
となるジボランガスの供給量を、前記水素化ゲルマニウ
ムガスの供給量の変化に対応させて変化させることを特
徴とするボロンドープ・シリコン−ゲルマニウム混晶の
形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34921396A JPH10189459A (ja) | 1996-12-27 | 1996-12-27 | ボロンドープ・シリコン−ゲルマニウム混晶の形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34921396A JPH10189459A (ja) | 1996-12-27 | 1996-12-27 | ボロンドープ・シリコン−ゲルマニウム混晶の形成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10189459A true JPH10189459A (ja) | 1998-07-21 |
Family
ID=18402251
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP34921396A Pending JPH10189459A (ja) | 1996-12-27 | 1996-12-27 | ボロンドープ・シリコン−ゲルマニウム混晶の形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10189459A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007537601A (ja) * | 2004-05-14 | 2007-12-20 | アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド | 選択的堆積プロセスを使用したｍｏｓｆｅｔデバイスの作製方法 |
-
1996
- 1996-12-27 JP JP34921396A patent/JPH10189459A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007537601A (ja) * | 2004-05-14 | 2007-12-20 | アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド | 選択的堆積プロセスを使用したｍｏｓｆｅｔデバイスの作製方法 |
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