JPH1072283A - 気相成長方法及び装置 - Google Patents
気相成長方法及び装置Info
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- JPH1072283A JPH1072283A JP11147797A JP11147797A JPH1072283A JP H1072283 A JPH1072283 A JP H1072283A JP 11147797 A JP11147797 A JP 11147797A JP 11147797 A JP11147797 A JP 11147797A JP H1072283 A JPH1072283 A JP H1072283A
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Landscapes
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 原料ガスを排気せずに１原子層の薄膜の成長
を達成させる。 【構成】 反応室１内に試料７を設置し、試料７を加熱
して試料７表面の不要吸着物を昇温脱離させた後、試料
７の温度を下げて水素化物系の原料ガスを試料の表面に
原料ガスがほぼ完全に吸着されるような分圧で導入し、
前記原料ガスが前記試料７表面に吸着するのに要する時
間以上経た後、前記試料７を原料ガスに曝した状態でフ
ラッシュランプ光源９から前記吸着するのに要する時間
に比べて無視できるような短いパルス幅のパルス光を試
料７表面に照射することにより、１パルス光照射毎に１
原子層の薄膜を成長させる。
を達成させる。 【構成】 反応室１内に試料７を設置し、試料７を加熱
して試料７表面の不要吸着物を昇温脱離させた後、試料
７の温度を下げて水素化物系の原料ガスを試料の表面に
原料ガスがほぼ完全に吸着されるような分圧で導入し、
前記原料ガスが前記試料７表面に吸着するのに要する時
間以上経た後、前記試料７を原料ガスに曝した状態でフ
ラッシュランプ光源９から前記吸着するのに要する時間
に比べて無視できるような短いパルス幅のパルス光を試
料７表面に照射することにより、１パルス光照射毎に１
原子層の薄膜を成長させる。
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は反応室内の試料に原料ガ
スの供給により原子層状に薄膜を気相成長する方法及び
装置に関する。
スの供給により原子層状に薄膜を気相成長する方法及び
装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】通常の気相成長方法では、図１を参照し
て説明すると、反応室１内にガス供給源により原料ガス
を流通させながら反応室１内の試料７を高周波加熱装置
１９により加熱して試料７表面にＣＶＤ膜を成長させて
いる。
て説明すると、反応室１内にガス供給源により原料ガス
を流通させながら反応室１内の試料７を高周波加熱装置
１９により加熱して試料７表面にＣＶＤ膜を成長させて
いる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来から気相成長方法
に用いられる原料ガスとしては、有機系原料ガス、塩化
物系原料ガス、水素化物系原料ガス等が使用されている
が、これらの有機系原料ガスや塩化物系原料ガスでは、
基板をガスに曝した状態のままにしておくと多分子層吸
着を起こすという問題があり、これが１原子層ごとの薄
膜成長を達成するための大きな障害となっている。その
ため、１原子層の吸着を行った後は、原料ガスを排気し
多層吸着を防止することが従来から行われている（例え
ば特開平２−２０８９２５号公報）。しかしながら、有
機系原料ガスや塩化物系原料ガスは取扱いが困難である
と共に、塩素、炭素等の不純物を含んでいるという問題
がある。
に用いられる原料ガスとしては、有機系原料ガス、塩化
物系原料ガス、水素化物系原料ガス等が使用されている
が、これらの有機系原料ガスや塩化物系原料ガスでは、
基板をガスに曝した状態のままにしておくと多分子層吸
着を起こすという問題があり、これが１原子層ごとの薄
膜成長を達成するための大きな障害となっている。その
ため、１原子層の吸着を行った後は、原料ガスを排気し
多層吸着を防止することが従来から行われている（例え
ば特開平２−２０８９２５号公報）。しかしながら、有
機系原料ガスや塩化物系原料ガスは取扱いが困難である
と共に、塩素、炭素等の不純物を含んでいるという問題
がある。
【０００４】一方、水素化物系原料ガスの場合には、不
純物を含んでおらず取扱いが容易であるという利点を有
している反面、基板を加熱または光の照射により連続的
にエネルギを供給した状態にしておくと（例えば特開昭
５９−９４８２９号公報）、連続的に分解，吸着，分
解，吸着，・・・を繰り返し連続堆積が生じてしまうた
め、上記ガス同様、１原子層ごとの制御ができないとい
う問題がある（但し、例外的にGaAsの場合には、As原子
の上にはAsの原料ガスが吸着しないという独自の特性が
あるため、連続堆積を防止することができる）。そこ
で、一般的には、連続堆積を防止するために、やはり原
料ガスを排気して連続堆積を防ぐことが行われている
（例えば特開昭６３−５５９２９号公報）。
純物を含んでおらず取扱いが容易であるという利点を有
している反面、基板を加熱または光の照射により連続的
にエネルギを供給した状態にしておくと（例えば特開昭
５９−９４８２９号公報）、連続的に分解，吸着，分
解，吸着，・・・を繰り返し連続堆積が生じてしまうた
め、上記ガス同様、１原子層ごとの制御ができないとい
う問題がある（但し、例外的にGaAsの場合には、As原子
の上にはAsの原料ガスが吸着しないという独自の特性が
あるため、連続堆積を防止することができる）。そこ
で、一般的には、連続堆積を防止するために、やはり原
料ガスを排気して連続堆積を防ぐことが行われている
（例えば特開昭６３−５５９２９号公報）。
【０００５】しかしながら、水素化物系では、気相中の
原料ガス排気時に、表面から吸着物質が脱離するという
問題がある。また、原料ガスの排気、導入を繰り返すこ
とは生産性を向上させる上で弊害である。本発明は、試
料に単分子吸着され且つその吸着時間に比べフラッシュ
ランプによる分解・反応時間が無視できる程度に短いよ
うな性質を有する水素化物系等の原料ガスを用いること
により、原料ガスを排気せずに１原子層の薄膜の成長を
達成させることを目的とする。
原料ガス排気時に、表面から吸着物質が脱離するという
問題がある。また、原料ガスの排気、導入を繰り返すこ
とは生産性を向上させる上で弊害である。本発明は、試
料に単分子吸着され且つその吸着時間に比べフラッシュ
ランプによる分解・反応時間が無視できる程度に短いよ
うな性質を有する水素化物系等の原料ガスを用いること
により、原料ガスを排気せずに１原子層の薄膜の成長を
達成させることを目的とする。
【０００６】即ち、原料ガスが試料に単分子吸着し、し
かもその吸着物が分解・反応後、次の吸着が完了するま
でに時間を要するという現象を利用し、試料表面に原料
ガスを吸着させた後、試料を原料ガスに曝した状態でフ
ラッシュランプからのパルス光により、吸着物を瞬時に
分解・反応させることにより、上記目的を達成する。
かもその吸着物が分解・反応後、次の吸着が完了するま
でに時間を要するという現象を利用し、試料表面に原料
ガスを吸着させた後、試料を原料ガスに曝した状態でフ
ラッシュランプからのパルス光により、吸着物を瞬時に
分解・反応させることにより、上記目的を達成する。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明方法は上記の課題
を解決し上記の目的を達成するため、その請求項１記載
のものにあっては、反応室内に試料を設置し、試料を加
熱して試料表面の不要吸着物を昇温脱離させた後、試料
の温度を下げて水素化物系の原料ガスを試料の表面に原
料ガスがほぼ完全に吸着されるような分圧で導入し、前
記原料ガスが前記試料表面に吸着するのに要する時間以
上経た後、前記試料を原料ガスに曝した状態でフラッシ
ュランプから前記吸着するのに要する時間に比べて無視
できるような短いパルス幅のパルス光を試料表面に照射
することにより、１パルス光照射毎に１原子層の薄膜を
成長させることを特徴とする。また、請求項２記載のも
のにあっては、試料が設置された反応室内に、該試料に
単分子吸着され且つその吸着時間に比べフラッシュラン
プによる分解・反応時間が無視できる程度に短いような
性質を有する原料ガスを試料の表面に原料ガスがほぼ完
全に吸着されるような分圧で導入し、前記原料ガスが前
記試料表面に吸着するのに要する時間以上経た後、前記
試料を原料ガスに曝した状態でフラッシュランプから前
記吸着するのに要する時間に比べて無視できるような短
いパルス幅のパルス光を試料表面に照射することによ
り、１パルス光照射毎に１原子層の薄膜を成長させるこ
とを特徴とする。また、請求項３記載のものにあって
は、請求項１または２記載のものにおいて、前記フラッ
シュランプは、キセノンフラッシュランプであることを
特徴とする。また、請求項４記載のものにあっては、請
求項１または３に記載のものにおいて、前記試料はシリ
コンウェハであり、前記原料ガスはゲルマンガスであ
り、該ゲルマンガスを１Ｐａ以上の分圧で導入し、前記
吸着するのに要する時間を２０秒以上とすることを特徴
とする。また、請求項５記載のものにあっては、請求項
１〜４のいずれかに記載のものにおいて、前記パルス光
照射による薄膜の形成の前又は後或いはパルス光照射の
間に、試料を一定に加熱し、原料ガスを化学的に反応さ
せて薄膜を形成させる工程を含むことを特徴とする。
を解決し上記の目的を達成するため、その請求項１記載
のものにあっては、反応室内に試料を設置し、試料を加
熱して試料表面の不要吸着物を昇温脱離させた後、試料
の温度を下げて水素化物系の原料ガスを試料の表面に原
料ガスがほぼ完全に吸着されるような分圧で導入し、前
記原料ガスが前記試料表面に吸着するのに要する時間以
上経た後、前記試料を原料ガスに曝した状態でフラッシ
ュランプから前記吸着するのに要する時間に比べて無視
できるような短いパルス幅のパルス光を試料表面に照射
することにより、１パルス光照射毎に１原子層の薄膜を
成長させることを特徴とする。また、請求項２記載のも
のにあっては、試料が設置された反応室内に、該試料に
単分子吸着され且つその吸着時間に比べフラッシュラン
プによる分解・反応時間が無視できる程度に短いような
性質を有する原料ガスを試料の表面に原料ガスがほぼ完
全に吸着されるような分圧で導入し、前記原料ガスが前
記試料表面に吸着するのに要する時間以上経た後、前記
試料を原料ガスに曝した状態でフラッシュランプから前
記吸着するのに要する時間に比べて無視できるような短
いパルス幅のパルス光を試料表面に照射することによ
り、１パルス光照射毎に１原子層の薄膜を成長させるこ
とを特徴とする。また、請求項３記載のものにあって
は、請求項１または２記載のものにおいて、前記フラッ
シュランプは、キセノンフラッシュランプであることを
特徴とする。また、請求項４記載のものにあっては、請
求項１または３に記載のものにおいて、前記試料はシリ
コンウェハであり、前記原料ガスはゲルマンガスであ
り、該ゲルマンガスを１Ｐａ以上の分圧で導入し、前記
吸着するのに要する時間を２０秒以上とすることを特徴
とする。また、請求項５記載のものにあっては、請求項
１〜４のいずれかに記載のものにおいて、前記パルス光
照射による薄膜の形成の前又は後或いはパルス光照射の
間に、試料を一定に加熱し、原料ガスを化学的に反応さ
せて薄膜を形成させる工程を含むことを特徴とする。
【０００８】また、本発明装置は同じ課題を解決し同じ
目的を達成するため、請求項６に記載したものにあって
は、試料が設置される反応室と、試料を加熱して試料表
面の不要吸着物を昇温脱離させると共に、脱離後は温度
を下げる加熱装置と、この反応室に水素化物系の原料ガ
スを試料の表面に原料ガスがほぼ完全に吸着されるよう
な分圧で導入するガス供給源と、反応室内の試料表面に
透光性窓を通してパルス光を照射するフラッシュランプ
と、前記ガス供給源による反応室内への原料ガスの導入
とフラッシュランプによる試料へのパルス光の照射を、
前記原料ガスが前記試料表面に吸着するのに要する時間
以上経た後、前記試料を原料ガスに曝した状態で前記吸
着するのに要する時間に比べて無視できるような短いパ
ルス幅のパルス光を照射するように、関連付けて制御す
る制御装置とを設けることを特徴とする。
目的を達成するため、請求項６に記載したものにあって
は、試料が設置される反応室と、試料を加熱して試料表
面の不要吸着物を昇温脱離させると共に、脱離後は温度
を下げる加熱装置と、この反応室に水素化物系の原料ガ
スを試料の表面に原料ガスがほぼ完全に吸着されるよう
な分圧で導入するガス供給源と、反応室内の試料表面に
透光性窓を通してパルス光を照射するフラッシュランプ
と、前記ガス供給源による反応室内への原料ガスの導入
とフラッシュランプによる試料へのパルス光の照射を、
前記原料ガスが前記試料表面に吸着するのに要する時間
以上経た後、前記試料を原料ガスに曝した状態で前記吸
着するのに要する時間に比べて無視できるような短いパ
ルス幅のパルス光を照射するように、関連付けて制御す
る制御装置とを設けることを特徴とする。
【０００９】
【作用】このような構成であるから、試料に単分子吸着
され且つその吸着時間に比べフラッシュランプによる分
解・反応時間が無視できる程度に短いような性質を有す
る水素化物系等の原料ガスを試料の表面に原料ガスがほ
ぼ完全に吸着されるような分圧で導入し、前記原料ガス
が前記試料表面に吸着するのに要する時間以上経た後、
前記試料を原料ガスに曝した状態でフラッシュランプか
ら前記吸着するのに要する時間に比べて無視できるよう
な短いパルス幅のパルス光を試料表面に照射することに
より、１パルス光照射毎に１原子層の薄膜を成長させる
ことができることになる。
され且つその吸着時間に比べフラッシュランプによる分
解・反応時間が無視できる程度に短いような性質を有す
る水素化物系等の原料ガスを試料の表面に原料ガスがほ
ぼ完全に吸着されるような分圧で導入し、前記原料ガス
が前記試料表面に吸着するのに要する時間以上経た後、
前記試料を原料ガスに曝した状態でフラッシュランプか
ら前記吸着するのに要する時間に比べて無視できるよう
な短いパルス幅のパルス光を試料表面に照射することに
より、１パルス光照射毎に１原子層の薄膜を成長させる
ことができることになる。
【００１０】換言すれば、試料表面に原料ガスを単分子
吸着させた後、パルス光により吸着物を瞬時に分解・反
応させ、原子層状に薄膜を形成することができることに
なる。
吸着させた後、パルス光により吸着物を瞬時に分解・反
応させ、原子層状に薄膜を形成することができることに
なる。
【００１１】
【実施例】図１は本発明方法及び装置の１実施例の概略
構成説明図である。本実施例は、反応室１、この反応室
１に扉２を介して連なる予備室３、反応室１及び予備室
３をそれぞれ減圧するための反応室，予備室用排気装置
４，５、反応室１及び予備室３にガスを供給するための
ガス供給源６及び反応室１内の試料７の表面に透光性窓
８を通してフラッシュランプ光を照射するためのフラッ
シュランプ光源９とを備えている。
構成説明図である。本実施例は、反応室１、この反応室
１に扉２を介して連なる予備室３、反応室１及び予備室
３をそれぞれ減圧するための反応室，予備室用排気装置
４，５、反応室１及び予備室３にガスを供給するための
ガス供給源６及び反応室１内の試料７の表面に透光性窓
８を通してフラッシュランプ光を照射するためのフラッ
シュランプ光源９とを備えている。
【００１２】そして試料７を補助加熱するための試料台
１０とワークコイル室１１、高周波をワークコイル室１
１内のワークコイル１２に供給するための高周波発振器
（加熱装置）１３、ワークコイル室１１を減圧するため
のワークコイル室用排気装置１４、反応室１に試料７を
搬送するために予備室３内に設けられた試料搬送機１
５、外部から試料７を予備室３に搬入するために予備室
３に設けられた扉１６及びガス供給源６による反応室１
内への原料ガスの導入とフラッシュランプ光源９による
試料７へのフラッシュ光の照射を関連付けて制御する制
御装置１８とを備えた構成となっている。なお、１７は
圧力計である。
１０とワークコイル室１１、高周波をワークコイル室１
１内のワークコイル１２に供給するための高周波発振器
（加熱装置）１３、ワークコイル室１１を減圧するため
のワークコイル室用排気装置１４、反応室１に試料７を
搬送するために予備室３内に設けられた試料搬送機１
５、外部から試料７を予備室３に搬入するために予備室
３に設けられた扉１６及びガス供給源６による反応室１
内への原料ガスの導入とフラッシュランプ光源９による
試料７へのフラッシュ光の照射を関連付けて制御する制
御装置１８とを備えた構成となっている。なお、１７は
圧力計である。
【００１３】次に、上述した装置を用いて膜を形成する
方法について説明する。膜の形成は、次のような手順で
行う。反応室１とワークコイル室１１をそれぞれ排気
装置４，１４で真空排気する。次に真空排気状態の反
応室１内にガス供給源６より水素などのキャリアガスを
流入させる。
方法について説明する。膜の形成は、次のような手順で
行う。反応室１とワークコイル室１１をそれぞれ排気
装置４，１４で真空排気する。次に真空排気状態の反
応室１内にガス供給源６より水素などのキャリアガスを
流入させる。
【００１４】予備室３を窒素などのガスで大気圧状態
にし扉１６を開け、試料７を予備室３内の試料搬送機１
５に乗せた後、扉１６を締める。反応室１内に流入さ
せているガスと同種のガスを予備室３内に流入させなが
ら、予備室３内を排気装置５で減圧にする。
にし扉１６を開け、試料７を予備室３内の試料搬送機１
５に乗せた後、扉１６を締める。反応室１内に流入さ
せているガスと同種のガスを予備室３内に流入させなが
ら、予備室３内を排気装置５で減圧にする。
【００１５】扉２を開け、試料７を試料搬送機１５に
より予備室３内から反応室１内に搬送し、試料台１０上
に乗せ、搬送機１５を予備室３内に戻し、扉２を閉め
る。ワークコイル１２に高周波発振器１３より高周波
を加え、試料台１０を加熱し、その熱で試料７を加熱す
る。
より予備室３内から反応室１内に搬送し、試料台１０上
に乗せ、搬送機１５を予備室３内に戻し、扉２を閉め
る。ワークコイル１２に高周波発振器１３より高周波
を加え、試料台１０を加熱し、その熱で試料７を加熱す
る。
【００１６】なお、この加熱はフラッシュランプ光の照
射時の原料ガスの分解・反応を促進させるため、もしく
は、試料７表面の不要吸着物、特に吸着水素を昇温脱離
させるため，もしくは、通常の化学気相成長法で薄膜を
形成するために用いる。
射時の原料ガスの分解・反応を促進させるため、もしく
は、試料７表面の不要吸着物、特に吸着水素を昇温脱離
させるため，もしくは、通常の化学気相成長法で薄膜を
形成するために用いる。
【００１７】その後、原料ガスをガス供給源６より反
応室１に流入させる。次に、原料ガスが試料７表面に
吸着するのに必要な時間の後、フラッシュランプ光をフ
ラッシュランプ光源９より透光性窓８を通して試料７表
面に照射する。
応室１に流入させる。次に、原料ガスが試料７表面に
吸着するのに必要な時間の後、フラッシュランプ光をフ
ラッシュランプ光源９より透光性窓８を通して試料７表
面に照射する。
【００１８】ここで、反応室１内への原料ガスの流入と
フラッシュランプ光の照射を制御装置１８により関連付
けて制御し、２種以上の原料ガスを同時にもしくは交互
に入れ換えてもよい。またフラッシュランプ光を照射
後、別の原料ガスを流入させ、試料７の加熱により、異
種の物質を成長させてもよい。
フラッシュランプ光の照射を制御装置１８により関連付
けて制御し、２種以上の原料ガスを同時にもしくは交互
に入れ換えてもよい。またフラッシュランプ光を照射
後、別の原料ガスを流入させ、試料７の加熱により、異
種の物質を成長させてもよい。
【００１９】このような工程でたとえば単結晶シリコン
上にゲルマニウムを形成する場合の手順の一例について
図２を用いて説明する。反応室１に水素ガス２００cc／
min を流入させ、反応室１内圧力２７０Paとなっている
状態で、単結晶シリコンウェハ（試料７）を試料台１０
に乗せ、図２の時間ｔ1 で単結晶シリコンウェハを加熱
（ウェハ温度ＴG ）し、４００℃以上の温度ＴD のウェ
ハ表面の不要吸着物、特に吸着水素を昇温脱離させたの
ち、図２の時間ｔ2 で２３０〜２９０℃の温度ＴG に下
げる。
上にゲルマニウムを形成する場合の手順の一例について
図２を用いて説明する。反応室１に水素ガス２００cc／
min を流入させ、反応室１内圧力２７０Paとなっている
状態で、単結晶シリコンウェハ（試料７）を試料台１０
に乗せ、図２の時間ｔ1 で単結晶シリコンウェハを加熱
（ウェハ温度ＴG ）し、４００℃以上の温度ＴD のウェ
ハ表面の不要吸着物、特に吸着水素を昇温脱離させたの
ち、図２の時間ｔ2 で２３０〜２９０℃の温度ＴG に下
げる。
【００２０】次に、時間ｔ3 でゲルマンガス（Ｇｅ
Ｈ4 ）を反応室１内で１〜２０Paの分圧になるように導
入し、ゲルマンガスが試料表面に吸着するのに要する時
間τ′G以上経た後の時間ｔ4 よりパルス幅約１ｍsec
，パルス強度２０Ｊ／cm2 のキセノンフラッシュラン
プ光を単結晶シリコンウェハ表面に繰り返し照射した
（τGはパルス光の繰り返し間隔）。
Ｈ4 ）を反応室１内で１〜２０Paの分圧になるように導
入し、ゲルマンガスが試料表面に吸着するのに要する時
間τ′G以上経た後の時間ｔ4 よりパルス幅約１ｍsec
，パルス強度２０Ｊ／cm2 のキセノンフラッシュラン
プ光を単結晶シリコンウェハ表面に繰り返し照射した
（τGはパルス光の繰り返し間隔）。
【００２１】このような方法でゲルマニウムを堆積させ
た時の１パルス当たりの堆積ゲルマニウムの膜厚を調べ
た。全圧力（ＧｅＨ4 ＋Ｈ2 ）が２８０Pa，ゲルマンガ
ス（ＧｅＨ4 ）分圧が１３Paでパルス間隔τG ＝２０秒
間の場合、図３に示すように、２６０〜２７５℃の範囲
で、温度によらず、ウェハの面方位がＳｉ（１００）と
Ｓｉ（１１１）上でそれぞれ１原子層／パルスのゲルマ
ニウムの堆積が認められる。
た時の１パルス当たりの堆積ゲルマニウムの膜厚を調べ
た。全圧力（ＧｅＨ4 ＋Ｈ2 ）が２８０Pa，ゲルマンガ
ス（ＧｅＨ4 ）分圧が１３Paでパルス間隔τG ＝２０秒
間の場合、図３に示すように、２６０〜２７５℃の範囲
で、温度によらず、ウェハの面方位がＳｉ（１００）と
Ｓｉ（１１１）上でそれぞれ１原子層／パルスのゲルマ
ニウムの堆積が認められる。
【００２２】図３中、○はＳｉ（１１１）上での１パル
ス当たりの堆積ゲルマニウムの厚さ，●はＳｉ（１０
０）上での１パルス当たりの堆積ゲルマニウムの厚さ，
ａの破線はＧｅ（１１１）の１原子層の厚さ，ｂの破線
はＧｅ（１００）の１原子層の厚さを示す（以下図４〜
５同じ）。
ス当たりの堆積ゲルマニウムの厚さ，●はＳｉ（１０
０）上での１パルス当たりの堆積ゲルマニウムの厚さ，
ａの破線はＧｅ（１１１）の１原子層の厚さ，ｂの破線
はＧｅ（１００）の１原子層の厚さを示す（以下図４〜
５同じ）。
【００２３】パルス間隔が２０秒間，全圧力（ＧｅＨ4
＋Ｈ2 ）が２８０Pa，ウェハ補助加熱温度２６８℃の場
合、ゲルマンガス分圧が１３Pa以上で、図４に示すよう
に１原子層／パルスのゲルマニウムの堆積が認められ
る。
＋Ｈ2 ）が２８０Pa，ウェハ補助加熱温度２６８℃の場
合、ゲルマンガス分圧が１３Pa以上で、図４に示すよう
に１原子層／パルスのゲルマニウムの堆積が認められ
る。
【００２４】全圧力（ＧｅＨ4 ＋Ｈ2 ）が２８０Pa，ウ
ェハ補助加熱温度が２６８℃の場合、ゲルマンガス分圧
が４．５Paでも、図５に示すように、パルス間隔が長く
なれば、１原子層／パルスのゲルマニウムの堆積が認め
られる。
ェハ補助加熱温度が２６８℃の場合、ゲルマンガス分圧
が４．５Paでも、図５に示すように、パルス間隔が長く
なれば、１原子層／パルスのゲルマニウムの堆積が認め
られる。
【００２５】なお、２３０〜２９０℃の温度では、フラ
ッシュランプ光を照射しなければ、ゲルマニウムの堆積
は認められない。ウェハの面方位を変えると、ウェハ補
助加熱温度が２６８℃、パルス間隔が２０秒間、全圧力
（ＧｅＨ4 ＋Ｈ2 ）が２８０Pa、ゲルマンガス分圧が１
３Paの場合、図６に示すように、それぞれの面方位に対
応して、１原子層／パルスのゲルマニウムの堆積が認め
られる。
ッシュランプ光を照射しなければ、ゲルマニウムの堆積
は認められない。ウェハの面方位を変えると、ウェハ補
助加熱温度が２６８℃、パルス間隔が２０秒間、全圧力
（ＧｅＨ4 ＋Ｈ2 ）が２８０Pa、ゲルマンガス分圧が１
３Paの場合、図６に示すように、それぞれの面方位に対
応して、１原子層／パルスのゲルマニウムの堆積が認め
られる。
【００２６】以上述べたように、試料を原料ガスに曝し
た状態で、パルス光を照射することにより、１回の照射
ごとに、１原子層の薄膜を成長させることができること
は明らかである。また、２種以上の原料ガスを同時に流
入させ、混晶物質を原子層状に成長させることができる
ことは、容易に類推できる。
た状態で、パルス光を照射することにより、１回の照射
ごとに、１原子層の薄膜を成長させることができること
は明らかである。また、２種以上の原料ガスを同時に流
入させ、混晶物質を原子層状に成長させることができる
ことは、容易に類推できる。
【００２７】さらに、反応室内への原料ガスの導入とフ
ラッシュランプ光の照射を制御装置１８により関連付け
て制御し、２種以上の原料ガスを図７に示すように交
互に入れ換え、図８に示すような１原子層ごとに異種の
物質のある多層原子層状の薄膜を形成することができ
る。ここで、τA ，τB はそれぞれＡ，Ｂ物質を形成す
るときのパルス間隔、τ′A ，τ′B はそれぞれＡ，Ｂ
物質の原料となるガスが試料表面に吸着するのに要する
時間、Ｃはウェハである。
ラッシュランプ光の照射を制御装置１８により関連付け
て制御し、２種以上の原料ガスを図７に示すように交
互に入れ換え、図８に示すような１原子層ごとに異種の
物質のある多層原子層状の薄膜を形成することができ
る。ここで、τA ，τB はそれぞれＡ，Ｂ物質を形成す
るときのパルス間隔、τ′A ，τ′B はそれぞれＡ，Ｂ
物質の原料となるガスが試料表面に吸着するのに要する
時間、Ｃはウェハである。
【００２８】２種以上の原料ガスを図９に示すように
ある時間毎に入れ換え、図１０に示すような数原子層あ
るいは数十原子層ごとに異種の物質のある多層膜を形成
することができる。
ある時間毎に入れ換え、図１０に示すような数原子層あ
るいは数十原子層ごとに異種の物質のある多層膜を形成
することができる。
【００２９】また反応室内への原料ガスの導入とウェ
ハの補助加熱温度も図１１のように関連付けて制御し、
図１２に示すような数原子層あるいは数十原子層ごとに
異種の物質のある多層膜を形成することができることは
明らかである。
ハの補助加熱温度も図１１のように関連付けて制御し、
図１２に示すような数原子層あるいは数十原子層ごとに
異種の物質のある多層膜を形成することができることは
明らかである。
【００３０】なお、上記において、パルス間隔は原料ガ
スが試料表面に完全に吸着被覆するのに要する時間以上
であることが望ましく、また異種の原料ガスに入れ換え
た後のパルス光の照射は、入れ換えた後の異種の原料ガ
スが試料表面に完全に吸着被覆するのに要する時間の後
に行うことが望ましい。
スが試料表面に完全に吸着被覆するのに要する時間以上
であることが望ましく、また異種の原料ガスに入れ換え
た後のパルス光の照射は、入れ換えた後の異種の原料ガ
スが試料表面に完全に吸着被覆するのに要する時間の後
に行うことが望ましい。
【００３１】また上記方法は、同一の反応室で異種の物
質の多層構造を実現する例であるが、同様の反応室をつ
なげて、物質毎に、反応室を使い分け、異種物質の多層
構造を実現してもよい。
質の多層構造を実現する例であるが、同様の反応室をつ
なげて、物質毎に、反応室を使い分け、異種物質の多層
構造を実現してもよい。
【００３２】また、パルス光照射光源９を用いない別の
手段、例えば、図１３に示すように、通常の気相成長方
法による薄膜形成と上記方法とを組合せ、図１４に示す
ような多層構造も実現可能になることは明らかである。
図１４でＡは通常の化学気相成長方法を用いて形成した
薄膜、Ｂはフラッシュランプ光により形成した薄膜、Ｃ
はウェハを示す。
手段、例えば、図１３に示すように、通常の気相成長方
法による薄膜形成と上記方法とを組合せ、図１４に示す
ような多層構造も実現可能になることは明らかである。
図１４でＡは通常の化学気相成長方法を用いて形成した
薄膜、Ｂはフラッシュランプ光により形成した薄膜、Ｃ
はウェハを示す。
【００３３】なお、図１３では、同一の反応室内で図１
４に示すような多層構造を実現する手順を示したが、フ
ラッシュランプを用いない別の手段での薄膜形成する機
能をフラッシュランプを用いて薄膜形成する反応室につ
なげて、図１４に示すような多層構造を実現できること
は明らかである。
４に示すような多層構造を実現する手順を示したが、フ
ラッシュランプを用いない別の手段での薄膜形成する機
能をフラッシュランプを用いて薄膜形成する反応室につ
なげて、図１４に示すような多層構造を実現できること
は明らかである。
【００３４】
【発明の効果】上述の説明より明かなように本発明によ
れば、試料に単分子吸着され且つその吸着時間に比べフ
ラッシュランプによる分解・反応時間が無視できる程度
に短いような性質を有する水素化物系等の原料ガスを用
いて、該原料ガスを試料の表面に原料ガスがほぼ完全に
吸着されるような分圧で導入し、原料ガスが前記試料表
面に吸着するのに要する時間以上経た後、試料を原料ガ
スに曝した状態でフラッシュランプから前記吸着するの
に要する時間に比べて無視できるような短いパルス幅の
パルス光を試料表面に照射することによって、１回の照
射毎に１原子層の薄膜を成長させることができる。
れば、試料に単分子吸着され且つその吸着時間に比べフ
ラッシュランプによる分解・反応時間が無視できる程度
に短いような性質を有する水素化物系等の原料ガスを用
いて、該原料ガスを試料の表面に原料ガスがほぼ完全に
吸着されるような分圧で導入し、原料ガスが前記試料表
面に吸着するのに要する時間以上経た後、試料を原料ガ
スに曝した状態でフラッシュランプから前記吸着するの
に要する時間に比べて無視できるような短いパルス幅の
パルス光を試料表面に照射することによって、１回の照
射毎に１原子層の薄膜を成長させることができる。
【図１】本発明方法及び装置の１実施例の概略構成説明
図である。
図である。
【図２】キセノンフラッシュランプ光を単結晶シリコン
ウェハ表面に繰り返し照射した時のゲルマニウムを堆積
させる手順の１例を示す説明図である。
ウェハ表面に繰り返し照射した時のゲルマニウムを堆積
させる手順の１例を示す説明図である。
【図３】キセノンフラッシュランプ光を単結晶シリコン
ウェハ表面に繰り返し照射した時の、１パルス当たりの
堆積ゲルマニウムの膜厚の単結晶シリコンウェハの温度
依存性の説明図である。
ウェハ表面に繰り返し照射した時の、１パルス当たりの
堆積ゲルマニウムの膜厚の単結晶シリコンウェハの温度
依存性の説明図である。
【図４】キセノンフラッシュランプ光を単結晶シリコン
ウェハ表面に繰り返し照射した時の、１パルス当たりの
堆積ゲルマニウムの膜厚の反応室内のゲルマンガス分圧
依存性の説明図である。
ウェハ表面に繰り返し照射した時の、１パルス当たりの
堆積ゲルマニウムの膜厚の反応室内のゲルマンガス分圧
依存性の説明図である。
【図５】キセノンフラッシュランプ光を単結晶シリコン
ウェハ表面に繰り返し照射した時の、１パルス当たりの
堆積ゲルマニウムの膜厚のパルス間隔依存性の説明図で
ある。
ウェハ表面に繰り返し照射した時の、１パルス当たりの
堆積ゲルマニウムの膜厚のパルス間隔依存性の説明図で
ある。
【図６】キセノンフラッシュランプ光を単結晶シリコン
ウェハ表面に繰り返し照射した時の、１パルス当たりの
堆積ゲルマニウムの膜厚の基板面方位依存性の説明図で
ある。
ウェハ表面に繰り返し照射した時の、１パルス当たりの
堆積ゲルマニウムの膜厚の基板面方位依存性の説明図で
ある。
【図７】反応室内への原料ガスの導入とフラッシュラン
プ光の照射を関連付けて制御し、Ａ物質の原料となるガ
スとＢ物質の原料となるガスを交互に入れ換え、１原子
層ごとに異種の物質のある多層原子層状の薄膜を形成す
る手順の１例を示す説明図である。
プ光の照射を関連付けて制御し、Ａ物質の原料となるガ
スとＢ物質の原料となるガスを交互に入れ換え、１原子
層ごとに異種の物質のある多層原子層状の薄膜を形成す
る手順の１例を示す説明図である。
【図８】図７に示す手順で１原子層ごとにＡとＢの物質
のある多層原子層状の薄膜を形成した試料の断面図であ
る。
のある多層原子層状の薄膜を形成した試料の断面図であ
る。
【図９】反応室内への原料ガスの導入とフラッシュラン
プ光の照射を関連付けて制御し、Ａ物質の原料となるガ
スとＢ物質の原料となるガスをある時間毎に入れ換え、
数原子層あるいは数十原子層ごとに異種の物質のある多
層膜を形成する手順の１例を示す説明図である。
プ光の照射を関連付けて制御し、Ａ物質の原料となるガ
スとＢ物質の原料となるガスをある時間毎に入れ換え、
数原子層あるいは数十原子層ごとに異種の物質のある多
層膜を形成する手順の１例を示す説明図である。
【図１０】図９に示す手順で数原子層あるいは数十原子
層ごとに異種の物質のある多層膜を形成した試料の断面
図である。
層ごとに異種の物質のある多層膜を形成した試料の断面
図である。
【図１１】反応室内への原料ガスの導入とフラッシュラ
ンプ光の照射を関連付けて制御し、かつ反応室内への原
料ガスの導入と基板の補助加熱温度も関連付けて制御
し、数原子層あるいは数十原子層ごとに異種の物質のあ
る多層膜を形成する手順の１例を示す説明図である。
ンプ光の照射を関連付けて制御し、かつ反応室内への原
料ガスの導入と基板の補助加熱温度も関連付けて制御
し、数原子層あるいは数十原子層ごとに異種の物質のあ
る多層膜を形成する手順の１例を示す説明図である。
【図１２】図１１に示す手順で数原子層あるいは数十原
子層ごとに異種の物質のある多層膜を形成した試料の断
面図である。
子層ごとに異種の物質のある多層膜を形成した試料の断
面図である。
【図１３】通常の気相成長方法による薄膜形成とフラッ
シュランプ光を用いた薄膜形成を組合せ、異種物質の多
層構造も実現する手順の１例を示す説明図である。
シュランプ光を用いた薄膜形成を組合せ、異種物質の多
層構造も実現する手順の１例を示す説明図である。
【図１４】図１３に示す手順で異種物質の多層構造も実
現した試料の断面図である。
現した試料の断面図である。
１ 反応室 ２ 扉 ３ 予備室 ４ 反応室用排気装置 ５ 予備室用排気装置 ６ ガス供給源 ７ 試料 ８ 透光性窓 ９ パルス光照射光源（フラッシュランプ光源） １０ 試料台 １１ ワークコイル室 １２ ワークコイル １３ 高周波発振器 １４ ワークコイル室用排気装置 １５ 試料搬送機 １６ 扉 １７ 圧力計 １８ 制御装置 １９ （高周波）加熱装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 黒河 治重 東京都西多摩郡羽村町神明台２−１−１ 国際電気株式会社羽村工場内 (72)発明者 池田 文秀 東京都西多摩郡羽村町神明台２−１−１ 国際電気株式会社羽村工場内
Claims (6)
- 【請求項１】 反応室内に試料を設置し、試料を加熱し
て試料表面の不要吸着物を昇温脱離させた後、試料の温
度を下げて水素化物系の原料ガスを試料の表面に原料ガ
スがほぼ完全に吸着されるような分圧で導入し、前記原
料ガスが前記試料表面に吸着するのに要する時間以上経
た後、前記試料を原料ガスに曝した状態でフラッシュラ
ンプから前記吸着するのに要する時間に比べて無視でき
るような短いパルス幅のパルス光を試料表面に照射する
ことにより、１パルス光照射毎に１原子層の薄膜を成長
させることを特徴とする気相成長方法。 - 【請求項２】 試料が設置された反応室内に、該試料に
単分子吸着され且つその吸着時間に比べフラッシュラン
プによる分解・反応時間が無視できる程度に短いような
性質を有する原料ガスを試料の表面に原料ガスがほぼ完
全に吸着されるような分圧で導入し、前記原料ガスが前
記試料表面に吸着するのに要する時間以上経た後、前記
試料を原料ガスに曝した状態でフラッシュランプから前
記吸着するのに要する時間に比べて無視できるような短
いパルス幅のパルス光を試料表面に照射することによ
り、１パルス光照射毎に１原子層の薄膜を成長させるこ
とを特徴とする気相成長方法。 - 【請求項３】 前記フラッシュランプは、キセノンフラ
ッシュランプであることを特徴とする請求項１または２
記載の気相成長方法。 - 【請求項４】 前記試料はシリコンウェハであり、前記
原料ガスはゲルマンガスであり、該ゲルマンガスを１Ｐ
ａ以上の分圧で導入し、前記吸着するのに要する時間を
２０秒以上とすることを特徴とする請求項１または３に
記載の気相成長方法。 - 【請求項５】 前記パルス光照射による薄膜の形成の前
又は後或いはパルス光照射の間に、試料を一定に加熱
し、原料ガスを化学的に反応させて薄膜を形成させる工
程を含むことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記
載の気相成長方法。 - 【請求項６】 試料が設置される反応室と、試料を加熱
して試料表面の不要吸着物を昇温脱離させると共に、脱
離後は温度を下げる加熱装置と、この反応室に水素化物
系の原料ガスを試料の表面に原料ガスがほぼ完全に吸着
されるような分圧で導入するガス供給源と、反応室内の
試料表面に透光性窓を通してパルス光を照射するフラッ
シュランプと、前記ガス供給源による反応室内への原料
ガスの導入とフラッシュランプによる試料へのパルス光
の照射を、前記原料ガスが前記試料表面に吸着するのに
要する時間以上経た後、前記試料を原料ガスに曝した状
態で前記吸着するのに要する時間に比べて無視できるよ
うな短いパルス幅のパルス光を照射するように、関連付
けて制御する制御装置とを設けることを特徴とする気相
成長装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11147797A JP3163267B2 (ja) | 1991-03-20 | 1997-04-28 | 気相成長方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11147797A JP3163267B2 (ja) | 1991-03-20 | 1997-04-28 | 気相成長方法 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3056931A Division JP2680202B2 (ja) | 1991-03-20 | 1991-03-20 | 気相成長方法及び装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1072283A true JPH1072283A (ja) | 1998-03-17 |
| JP3163267B2 JP3163267B2 (ja) | 2001-05-08 |
Family
ID=14562256
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11147797A Expired - Fee Related JP3163267B2 (ja) | 1991-03-20 | 1997-04-28 | 気相成長方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3163267B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008501226A (ja) * | 2004-02-27 | 2008-01-17 | エーエスエム アメリカ インコーポレイテッド | ゲルマニウム堆積 |
| JP2010114460A (ja) * | 2010-01-07 | 2010-05-20 | Dainippon Screen Mfg Co Ltd | 熱処理方法および熱処理装置 |
| JP2010177496A (ja) * | 2009-01-30 | 2010-08-12 | Dainippon Screen Mfg Co Ltd | 熱処理装置および熱処理方法 |
| US8447177B2 (en) | 2007-09-12 | 2013-05-21 | Dainippon Screen Mfg. Co., Ltd. | Heat treatment apparatus heating substrate by irradiation with light |
-
1997
- 1997-04-28 JP JP11147797A patent/JP3163267B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008501226A (ja) * | 2004-02-27 | 2008-01-17 | エーエスエム アメリカ インコーポレイテッド | ゲルマニウム堆積 |
| US8447177B2 (en) | 2007-09-12 | 2013-05-21 | Dainippon Screen Mfg. Co., Ltd. | Heat treatment apparatus heating substrate by irradiation with light |
| JP2010177496A (ja) * | 2009-01-30 | 2010-08-12 | Dainippon Screen Mfg Co Ltd | 熱処理装置および熱処理方法 |
| JP2010114460A (ja) * | 2010-01-07 | 2010-05-20 | Dainippon Screen Mfg Co Ltd | 熱処理方法および熱処理装置 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3163267B2 (ja) | 2001-05-08 |
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