JPS5969922A - 半導体の気相成長法 - Google Patents
半導体の気相成長法Info
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- JPS5969922A JPS5969922A JP57181114A JP18111482A JPS5969922A JP S5969922 A JPS5969922 A JP S5969922A JP 57181114 A JP57181114 A JP 57181114A JP 18111482 A JP18111482 A JP 18111482A JP S5969922 A JPS5969922 A JP S5969922A
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- JP
- Japan
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- substrate
- gas
- epitaxial
- single crystal
- temperature
- Prior art date
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- Pending
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- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10P14/00—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars
- H10P14/20—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of semiconductor materials
- H10P14/29—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of semiconductor materials characterised by the substrates
- H10P14/2901—Materials
- H10P14/2902—Materials being Group IVA materials
- H10P14/2904—Silicon carbide
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
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- H10P14/20—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of semiconductor materials
- H10P14/24—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of semiconductor materials using chemical vapour deposition [CVD]
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- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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- H10P14/2901—Materials
- H10P14/2902—Materials being Group IVA materials
- H10P14/2905—Silicon, silicon germanium or germanium
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
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- H10P14/20—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of semiconductor materials
- H10P14/34—Deposited materials, e.g. layers
- H10P14/3402—Deposited materials, e.g. layers characterised by the chemical composition
- H10P14/3404—Deposited materials, e.g. layers characterised by the chemical composition being Group IVA materials
- H10P14/3411—Silicon, silicon germanium or germanium
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は半導体の気相成長法、特に低温でエピタキシャ
ル成長を行なう半導体の気相成長法に関するものである
。
ル成長を行なう半導体の気相成長法に関するものである
。
Ｓｉ エピタキシャル膜は通前バイポーラデバイスに
よく用いられている。しかし、最近はＭ Ｏ８ＨＣＯＤ
等のデバイスにも用いられつつある。これらのデバイス
の製作時において、エピタキシャル成長以外の他のプロ
セス、例えば熱拡散、酸化、ＣｖＬ）膜形成等のプロセ
スは比較的低温で行なわれようとしている。一方、Ｓｉ
エビタキンヤル膜は通常それらのプロセスより高温（１
０００℃以上）で形成される。
よく用いられている。しかし、最近はＭ Ｏ８ＨＣＯＤ
等のデバイスにも用いられつつある。これらのデバイス
の製作時において、エピタキシャル成長以外の他のプロ
セス、例えば熱拡散、酸化、ＣｖＬ）膜形成等のプロセ
スは比較的低温で行なわれようとしている。一方、Ｓｉ
エビタキンヤル膜は通常それらのプロセスより高温（１
０００℃以上）で形成される。
このため、高不純物濃度基板（Ｐ 又はＮ ）を用いる
場合には、不純物が基板からエピタキシャル層に再′分
布（オートドーピングともいう）され、所望の階段状接
合が得られないという欠点がある。
場合には、不純物が基板からエピタキシャル層に再′分
布（オートドーピングともいう）され、所望の階段状接
合が得られないという欠点がある。
さらに、エピタキシャル成長温度が高いために、成長層
に転位、積層欠陥等の結晶欠陥が発生し易すくなり、エ
ピタキシャル成長温度の低温化が望まれてきた。
に転位、積層欠陥等の結晶欠陥が発生し易すくなり、エ
ピタキシャル成長温度の低温化が望まれてきた。
本発明の目的は半導体基板上に、低温で且つ光励起下で
単結晶を成長することにより、その不純物分布を階段状
にすることができ、またエビタキシイル層内の結晶欠陥
発生を抑制でき、従来技術の欠点を除去した、デバイス
特性の向上を計ることのできる気相成長法を提供するこ
とにある。
単結晶を成長することにより、その不純物分布を階段状
にすることができ、またエビタキシイル層内の結晶欠陥
発生を抑制でき、従来技術の欠点を除去した、デバイス
特性の向上を計ることのできる気相成長法を提供するこ
とにある。
本発明によると気相によりンリコン単結晶基板上にシリ
コン単結晶膜を成長する気相成長法において、そのガス
系として８ｉ、Ｈ６（ジシラン）−Ｈ２系を用い、前記
シリコン基板の温度を７００〜８５０℃に保ち、しかも
前記シリコン基板表面に波長２３００Ａ以下の紫外光を
照射して前記シリコン単結晶膜を成長させることを特徴
とする半導体の気相成長法が得られる。
コン単結晶膜を成長する気相成長法において、そのガス
系として８ｉ、Ｈ６（ジシラン）−Ｈ２系を用い、前記
シリコン基板の温度を７００〜８５０℃に保ち、しかも
前記シリコン基板表面に波長２３００Ａ以下の紫外光を
照射して前記シリコン単結晶膜を成長させることを特徴
とする半導体の気相成長法が得られる。
すなわち、本発明は７００’Ｏ〜８５０°Ｃに保ったＳ
ｉ結晶基板に２３００Ａ以下の波長の紫外線を照射し、
ソースガスを８ｉ２）（、としキャリアーガスをＨ２と
した混合ガスを送９．８ｉ 結晶基板とその上に吸着し
た反応種との複合体を光照射によって活性化し表面反応
を助けることによって、従来の方法より低温でエピタキ
シャル成長させようとするものである。
ｉ結晶基板に２３００Ａ以下の波長の紫外線を照射し、
ソースガスを８ｉ２）（、としキャリアーガスをＨ２と
した混合ガスを送９．８ｉ 結晶基板とその上に吸着し
た反応種との複合体を光照射によって活性化し表面反応
を助けることによって、従来の方法より低温でエピタキ
シャル成長させようとするものである。
ジシラン分子の基底状態は ５ｉｉ９ｉ軸方向から見た
場合に手前側と向う側の水素原子が互いに６０°ずつ食
い違ったいわゆるゴーシュ形になっている。この基底状
態よりも約５ Ｋｃ ａ ｌ／ｍｏ ｌ エネルギー
の高い状態は、エフリブスト形と呼ばれ、Ｓ １−８ｉ
軸方向から見ると２つのＳｉ に結合しているＨ原子
がほぼ重なって見える状態である。
場合に手前側と向う側の水素原子が互いに６０°ずつ食
い違ったいわゆるゴーシュ形になっている。この基底状
態よりも約５ Ｋｃ ａ ｌ／ｍｏ ｌ エネルギー
の高い状態は、エフリブスト形と呼ばれ、Ｓ １−８ｉ
軸方向から見ると２つのＳｉ に結合しているＨ原子
がほぼ重なって見える状態である。
７００’Ｃ！程度以上の温度にすると、熱エネルギーに
、よって、ゴーシュ形からエフリプスト形に励起されて
、エフリプスト形のジシラン分子が存在する割合が増す
。Ｓｉ基板に吸着したエフリブスト形のジンラン分子が
Ｓ ｉ −８ｉの結合を切るのに必要な２３００Ａ以下
の波長を持つ紫外光と与えられた熱エネルギーの下でＳ
ｉ原子とＳ １Ｈ４１ｆ（２に分解する。
、よって、ゴーシュ形からエフリプスト形に励起されて
、エフリプスト形のジシラン分子が存在する割合が増す
。Ｓｉ基板に吸着したエフリブスト形のジンラン分子が
Ｓ ｉ −８ｉの結合を切るのに必要な２３００Ａ以下
の波長を持つ紫外光と与えられた熱エネルギーの下でＳ
ｉ原子とＳ １Ｈ４１ｆ（２に分解する。
ゴーシュ形のジシラン分子によってもＳｉ 膜の成長は
可能であるが、析出速度が遅く急峻な不純物分布を持つ
低温成長エピタキシャル膜の作成には不利である。この
ことは成長速度と基板温度の逆数の関係をプロットした
とき直線的な関係にならず、基板温度を下げると急激に
成長速度が遅くなることより分る。
可能であるが、析出速度が遅く急峻な不純物分布を持つ
低温成長エピタキシャル膜の作成には不利である。この
ことは成長速度と基板温度の逆数の関係をプロットした
とき直線的な関係にならず、基板温度を下げると急激に
成長速度が遅くなることより分る。
また、８５０℃程度以上に基板温度を上げると。
分解してできた５ｉｎ４によるエピタキシャル成長も同
時に起きると考えられるが、モノシランをソースガスと
してエピタキシャル成長させたときよりも、ジシランを
ソースガスとして成長させたときの方が成長速度は約２
倍程早く、主たるＳ、の析出はジンランによるものと考
えられる。
時に起きると考えられるが、モノシランをソースガスと
してエピタキシャル成長させたときよりも、ジシランを
ソースガスとして成長させたときの方が成長速度は約２
倍程早く、主たるＳ、の析出はジンランによるものと考
えられる。
更に、紫外光の照射はｄｉ表面原子の再配列をも促進し
ていると考えられる。すなわち、本発明で用いている紫
外光はＳｉ の仕事関数より大きい程で、そのような高
いエネルギーの光によって生成された表面励起状態ある
いはいわゆるダングリンングボンドが、Ｓｉ基板に固着
される前のＳｉの移動を助けているために従来より低温
で単結晶膜が得られたと考えられる。
ていると考えられる。すなわち、本発明で用いている紫
外光はＳｉ の仕事関数より大きい程で、そのような高
いエネルギーの光によって生成された表面励起状態ある
いはいわゆるダングリンングボンドが、Ｓｉ基板に固着
される前のＳｉの移動を助けているために従来より低温
で単結晶膜が得られたと考えられる。
以下に本発明を実施例に従って詳細に述べる。
実施例
Ｐ＋（ｉｏｏ）面を持つ３インチのＳｉ単結晶基板６を
第１図に示すようなエピタキシャル成長炉のＳｉＣコー
トのカーボンサセプタｌの上に置い念。
第１図に示すようなエピタキシャル成長炉のＳｉＣコー
トのカーボンサセプタｌの上に置い念。
ハロゲンランプ加熱モジュール２に電力を供給し、ステ
ンレスコートのクロメル・アルメル熱を対３で測定した
サセプタの温度を７８０°Ｃになるまで加熱した。この
とき輻射温度計で較正したＳｉ単結晶基板は７６０°Ｃ
であった。
ンレスコートのクロメル・アルメル熱を対３で測定した
サセプタの温度を７８０°Ｃになるまで加熱した。この
とき輻射温度計で較正したＳｉ単結晶基板は７６０°Ｃ
であった。
角型石英リアクタ４の上部よ！ｌｌＸｅ−Ｈｇディープ
ｔ＞ｖランプ５よシ紫外光を照射した。リアクター４に
Ｈ２ガス３０１３／ｍ ｉ ｎ流し、それにＳ Ｈ２Ｈ
６を濃度が０５係になるように加えた８１２Ｈ，７Ｈ２
混合ガスを流した。ソースガスとして用いた５Ｉ２１１
６ ガスは六塩化シリコンと水素化リチウムアルミニウ
ムをエーテル溶液の中で反応させて作成した。
ｔ＞ｖランプ５よシ紫外光を照射した。リアクター４に
Ｈ２ガス３０１３／ｍ ｉ ｎ流し、それにＳ Ｈ２Ｈ
６を濃度が０５係になるように加えた８１２Ｈ，７Ｈ２
混合ガスを流した。ソースガスとして用いた５Ｉ２１１
６ ガスは六塩化シリコンと水素化リチウムアルミニウ
ムをエーテル溶液の中で反応させて作成した。
２０分間成長させた後、取り出したＳ１ウエーハを上に
は、成長前にスクラッチをつけておいた近ｔＱＫ沢山の
スクッキングフォールトによる異常成長が見られた。５
ｅｃｃｏエツチ後、このスクッキングフォールトの一辺
より膜厚を計算すると約２μｍであった。また、このエ
ピタキシャル膜を二結晶法でＸ線ロッキングカーブの測
定をしたと十 ころ、そのピークはＰ 基板と明瞭に分離し、半値幅も
バルクと同程度に狭い単結晶膜であることを示していた
。更に、拡がり抵抗法により、エピタキシャル膜の不純
物分布を測定したところ、エピタキシャル膜とＰ＋基板
の遷移領域は約１０００Ｘであった。また、このときの
エピタキシャル膜の成長速度は約０．１μｍ ７ｍ ｉ
ｎであった。
は、成長前にスクラッチをつけておいた近ｔＱＫ沢山の
スクッキングフォールトによる異常成長が見られた。５
ｅｃｃｏエツチ後、このスクッキングフォールトの一辺
より膜厚を計算すると約２μｍであった。また、このエ
ピタキシャル膜を二結晶法でＸ線ロッキングカーブの測
定をしたと十 ころ、そのピークはＰ 基板と明瞭に分離し、半値幅も
バルクと同程度に狭い単結晶膜であることを示していた
。更に、拡がり抵抗法により、エピタキシャル膜の不純
物分布を測定したところ、エピタキシャル膜とＰ＋基板
の遷移領域は約１０００Ｘであった。また、このときの
エピタキシャル膜の成長速度は約０．１μｍ ７ｍ ｉ
ｎであった。
以上のように従来のクロルシラン系ガスを用いたＣＶＤ
法およびシランを用いたＣＶＤ法では得られなかった低
温かつ実用的な成長速度を持つエピタキシャル膜がＳｉ
、Ｈ，をソースガスとし紫外光照射下で成長させること
によシ得られた。
法およびシランを用いたＣＶＤ法では得られなかった低
温かつ実用的な成長速度を持つエピタキシャル膜がＳｉ
、Ｈ，をソースガスとし紫外光照射下で成長させること
によシ得られた。
本発明により、従来の高濃度基板を用いた場合のオート
ドーピングを無視することができ、薄いエピタキシャル
膜により高速で消費電力の少いデバイスを実現すること
ができる。
ドーピングを無視することができ、薄いエピタキシャル
膜により高速で消費電力の少いデバイスを実現すること
ができる。
第１図は本発明による低温Ｓｉ エピタキシャル膜・・
・・・サセプタ、２・・−・・・ハロゲンランプの加熱
モジュール、３・・・・・・熱電対、４・・・・・・リ
アクタ、５・・・・・・紫外線光源、６・・・・・・ｄ
＝単結晶基板である。
・・・サセプタ、２・・−・・・ハロゲンランプの加熱
モジュール、３・・・・・・熱電対、４・・・・・・リ
アクタ、５・・・・・・紫外線光源、６・・・・・・ｄ
＝単結晶基板である。
Claims (1)
- 気相によりシリコン単結晶基板上にシリコン単結晶膜を
成長させる気相成長法において、そのガス系としてＳｉ
、Ｈ，（ジシラン）−Ｈ２系を用い、前記シリコン基板
の温度を７００〜８５０°Ｃに保ち、しかも前記シリコ
ン基板表面に波長２３００Ｘ以下の紫外光を照射して前
記シリコン単結晶膜を成長させることを特徴とする半導
体の気相成長法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57181114A JPS5969922A (ja) | 1982-10-15 | 1982-10-15 | 半導体の気相成長法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57181114A JPS5969922A (ja) | 1982-10-15 | 1982-10-15 | 半導体の気相成長法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5969922A true JPS5969922A (ja) | 1984-04-20 |
Family
ID=16095087
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57181114A Pending JPS5969922A (ja) | 1982-10-15 | 1982-10-15 | 半導体の気相成長法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5969922A (ja) |
-
1982
- 1982-10-15 JP JP57181114A patent/JPS5969922A/ja active Pending
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