JPS6136371B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPS6136371B2 JPS6136371B2 JP2190978A JP2190978A JPS6136371B2 JP S6136371 B2 JPS6136371 B2 JP S6136371B2 JP 2190978 A JP2190978 A JP 2190978A JP 2190978 A JP2190978 A JP 2190978A JP S6136371 B2 JPS6136371 B2 JP S6136371B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- gas
- reaction gas
- injected
- epitaxial growth
- epitaxially grown
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
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- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
Description
本発明は、シリコンのような半導体の特に薄い
膜を高精度の比抵抗を有するように再現性良く成
長させるのに好適な真空エピタキシヤル成長方法
に関する。 従来、例えば化学気相成長法（CVD法）に依
りシリコン膜を形成するには、モノ・シラン
（SiH4）或いはハロゲン化シリコン（SiCl4，
SiH2Cl3等）をを水素（H2）や不活性ガス等のキ
ヤリヤ・ガスに依つてシリコン半導体基板表面に
輸送し、そこで熱分解させることに依りエピタキ
シヤル成長させている。従つて、エピタキシヤル
成長膜の厚さは前記反応ガスとキヤリヤ・ガスと
の混合ガスの流れ方に大きく依存し、同一ウエハ
内、同一反応装置内に於いても場所に依存する厚
さの分布を生じ易く、また、ロツト間の不均一も
大きくなり勝ちである。しかも、シリコン・エピ
タキシヤル成長膜中に燐（P+）、硼素（B+）等の
不純物原子を1014〜1017〔cm-3〕程度に薄くドー
ピングすることを再現性良く実施することは現在
のところ不可能に近い。これは、反応装置内で前
記混合ガスの均一な流れが得難く、特に、シリコ
ン半導体基板表面では、吸気と排気の関係から、
或る場所では層流に、或る場所では乱流になつた
り、また、熱分解を起した残りのガス成分がシリ
コン半導体基板表面に停滞し、新しい未反応のガ
スが該表面に到達することを妨げたりする為であ
る。尚、近年、前記CVD法とは別に分子線エピ
タキシヤル成長法の開発が盛んであるが、この方
法を実施するには大規模の装置が必要であり、例
えば、成長速度の制御は蒸着ルツボの温度を制御
することに依り行なうが、それには電子計算機を
用いなければならず、また、その制御にも多くの
困難があり、未だ量産プロセスへの適用はでき
ず、実験的段階を出ていない。 本発明は、CVD法と分子線エピタキシヤル成
長法それぞれの特徴を兼ね備えるエピタキシヤル
成長方法を提供し、高精度に制御された比抵抗を
有する半導体エピタキシヤル成長膜を再現性良く
量産できるようにするものであり、以下これを詳
細に説明する。 図は本発明を実施するのに用いる装置の一例を
表わす要部側断面図である。 図に於いて、１はベル・ジヤー、１ａはガス噴
射口、２は底板、２ａはガス排出口、３はサスセ
プタ、４はシリコン・ウエハをそれぞれ示す。 本装置を用いて本発明を実施する場合の一例を
説明する。 即ち、サスセプタ３上にウエハ４をセツトす
る。それ等は900〜1000〔℃〕の温度に加熱でき
るようになつている。ベル・ジヤー１内は１×
10-3〔Torr〕以下に排気する。噴射口１ａはサ
スセプタ３上にセツトされたウエハ４の全てを見
込む位置に形成され、そこからは混合ガスが一定
量ずつ断続的に噴射される。混合ガスは場合に依
つては反応ガス単独に代えても良い。このように
すると、一定量のガスは、噴射口１ａから直線的
にウエハ４に到達し、その表面で分解し、一定の
厚さのエピタキシヤル成長膜が形成される。そし
て、次の噴射ガスが到達するまでには、その前に
分解したガスは全て排気され、完全に当初の状態
に戻つている。エピタキシヤル成長膜に不純物を
含有させたい場合には、噴射ガスにドーパント・
ガス（例えばPCl3，B2H6等）を混合すれば良
い。 前記実施例に於いて、１回のガス噴射に依り、
厚さがどれだけのエピタキシヤル成長膜を形成で
きるのかは、噴射ガスに於ける反応ガスの濃度、
噴射量に依つて決められ、しかも、それ等は広範
囲に亘つて精度良く変化させることが可能である
から、所望膜厚のエピタキシヤル成長膜を得るに
は所定ガスを用いて何回の噴射をすれば良いか予
め正確に知ることができ、また、実施することが
できる。そして、間欠的に噴射されるガスの間に
は何等の相互干渉もないので、エピタキシヤル成
長はミクロ的に見ても同一条件で行なわれ、従つ
て、再現性が非常に良い。また、薄い不純物ドー
ピングをしたい場合も同様であつて、ドーバン
ド・ガス分子が直接シリコン・ウエハ４の表面に
衝突して、常に同一の確率で反応を起すようにす
ることができるから、分布、再現性ともに優れた
ライト・ドーブド・エピタキシヤル（light
dopedepitaxial）成長膜を形成することが可能で
ある。 次に、具体例を数値に依つて説明しよう。 １ 図のベル・ジヤー１として容積約50〔〕の
ものを用い、内部を１×10-4〔Torr〕以下に
保ち、100〔％〕モノ・シランを約４〔ml〕（１
〔Torr〕、常温）ずつ１〔秒〕間隔で100〔回〕
噴射した。このときサスセプタ３上のシリコ
ン・ウエハ４の温度は950〔℃〕に維持した。
１〔回〕の噴射で50〔Å〕のエピタキシヤル成
長膜が得られるので最終的には5000〔Å〕の膜
厚になつた。この場合の膜厚分布は、 ロツト内（7.5〔cm〕φ即ち３〔イワチ〕φ
ウエハを５〔枚〕）：5000〔Å〕±20〔Å〕 ロツト間（10〔回〕の平均）：5000〔Å〕±
50〔Å〕であつた。 ２ 前記１と同様に反応装置をセツトし、噴射ガ
スとして100〔％〕モノ・シランに100
〔ppm〕ジボランを１：10-3の比でベル・ジヤ
ー１の直前で均一に混合し、また、ジボランが
重合したり装置壁面で分解するのを防止する
為、混合ガスを約10〔℃〕以下に冷却する等の
操作を加え、そして、前記１と同様にして前記
混合ガスを噴射してエピタキシヤル成長を行な
つた。それに依り、比抵抗0.1〔Ω・cm〕のn+
型シリコン・ウエハ上に5000〔Å〕±20〔Å〕
のp-（比抵抗10±１〔Ω・cm〕）のエピタキシ
ヤル成長膜が再現性良く得られた。 以上説明した本発明に依る効果を列挙すると次
の通りである。 (イ) 従来の気相エピタキシヤル成長方法に比較す
ると、ウエハ内は勿論、ロツト内或いはロツト
間であつてもエピタキシヤル成長膜の膜厚分布
は極めて少なく、また、分子線エピタキシヤル
成長方法に比較すると、実施する際に必要とさ
れる装置は著しく簡単であり、気相エピタキシ
ヤル成長方法の実施に用いる装置にガスを間欠
噴射する装置を付加したり、ガス噴射口の位置
を適宜に選定するだけで実用になり、後は装置
の比較的簡単な制御を行なえば良い。 (ロ) 不純物ドーピングを広範囲に変え、所望の比
抵抗を有するエピタキシヤル層を安定して成長
させることができる。 (ハ) 分子線エピタキシヤル成長方法を適用しない
と得られないような薄い膜厚のエピタキシヤル
成長膜を高精度で再現性良く得られる。 (ニ) 分子線エピタキシヤル成長方法とは全く比較
にならない程、多量のウエハを同時に短時間で
処理できる。 (ホ) エピタキシヤル成長は短時間で、しかも、稀
薄なガス雰囲気の下で行なわれるので、ウエハ
からエピタキシヤル成長膜に対するオート・ド
ーピングや不純物の這い上りは著しく減少す
る。 (ヘ) 従来の気相エピタキシヤル成長方法と比較す
ると、結晶欠陥や凹凸等が少ない良質のエピタ
キシヤル成長膜が得られる。 このように、本発明に依ると従来の気相成長方
法や分子線エピタキシヤル成長方法と比較すると
種々の優れた効果を有しているが、他の特徴とす
るところを集約比較すると次表の通りである。
膜を高精度の比抵抗を有するように再現性良く成
長させるのに好適な真空エピタキシヤル成長方法
に関する。 従来、例えば化学気相成長法（CVD法）に依
りシリコン膜を形成するには、モノ・シラン
（SiH4）或いはハロゲン化シリコン（SiCl4，
SiH2Cl3等）をを水素（H2）や不活性ガス等のキ
ヤリヤ・ガスに依つてシリコン半導体基板表面に
輸送し、そこで熱分解させることに依りエピタキ
シヤル成長させている。従つて、エピタキシヤル
成長膜の厚さは前記反応ガスとキヤリヤ・ガスと
の混合ガスの流れ方に大きく依存し、同一ウエハ
内、同一反応装置内に於いても場所に依存する厚
さの分布を生じ易く、また、ロツト間の不均一も
大きくなり勝ちである。しかも、シリコン・エピ
タキシヤル成長膜中に燐（P+）、硼素（B+）等の
不純物原子を1014〜1017〔cm-3〕程度に薄くドー
ピングすることを再現性良く実施することは現在
のところ不可能に近い。これは、反応装置内で前
記混合ガスの均一な流れが得難く、特に、シリコ
ン半導体基板表面では、吸気と排気の関係から、
或る場所では層流に、或る場所では乱流になつた
り、また、熱分解を起した残りのガス成分がシリ
コン半導体基板表面に停滞し、新しい未反応のガ
スが該表面に到達することを妨げたりする為であ
る。尚、近年、前記CVD法とは別に分子線エピ
タキシヤル成長法の開発が盛んであるが、この方
法を実施するには大規模の装置が必要であり、例
えば、成長速度の制御は蒸着ルツボの温度を制御
することに依り行なうが、それには電子計算機を
用いなければならず、また、その制御にも多くの
困難があり、未だ量産プロセスへの適用はでき
ず、実験的段階を出ていない。 本発明は、CVD法と分子線エピタキシヤル成
長法それぞれの特徴を兼ね備えるエピタキシヤル
成長方法を提供し、高精度に制御された比抵抗を
有する半導体エピタキシヤル成長膜を再現性良く
量産できるようにするものであり、以下これを詳
細に説明する。 図は本発明を実施するのに用いる装置の一例を
表わす要部側断面図である。 図に於いて、１はベル・ジヤー、１ａはガス噴
射口、２は底板、２ａはガス排出口、３はサスセ
プタ、４はシリコン・ウエハをそれぞれ示す。 本装置を用いて本発明を実施する場合の一例を
説明する。 即ち、サスセプタ３上にウエハ４をセツトす
る。それ等は900〜1000〔℃〕の温度に加熱でき
るようになつている。ベル・ジヤー１内は１×
10-3〔Torr〕以下に排気する。噴射口１ａはサ
スセプタ３上にセツトされたウエハ４の全てを見
込む位置に形成され、そこからは混合ガスが一定
量ずつ断続的に噴射される。混合ガスは場合に依
つては反応ガス単独に代えても良い。このように
すると、一定量のガスは、噴射口１ａから直線的
にウエハ４に到達し、その表面で分解し、一定の
厚さのエピタキシヤル成長膜が形成される。そし
て、次の噴射ガスが到達するまでには、その前に
分解したガスは全て排気され、完全に当初の状態
に戻つている。エピタキシヤル成長膜に不純物を
含有させたい場合には、噴射ガスにドーパント・
ガス（例えばPCl3，B2H6等）を混合すれば良
い。 前記実施例に於いて、１回のガス噴射に依り、
厚さがどれだけのエピタキシヤル成長膜を形成で
きるのかは、噴射ガスに於ける反応ガスの濃度、
噴射量に依つて決められ、しかも、それ等は広範
囲に亘つて精度良く変化させることが可能である
から、所望膜厚のエピタキシヤル成長膜を得るに
は所定ガスを用いて何回の噴射をすれば良いか予
め正確に知ることができ、また、実施することが
できる。そして、間欠的に噴射されるガスの間に
は何等の相互干渉もないので、エピタキシヤル成
長はミクロ的に見ても同一条件で行なわれ、従つ
て、再現性が非常に良い。また、薄い不純物ドー
ピングをしたい場合も同様であつて、ドーバン
ド・ガス分子が直接シリコン・ウエハ４の表面に
衝突して、常に同一の確率で反応を起すようにす
ることができるから、分布、再現性ともに優れた
ライト・ドーブド・エピタキシヤル（light
dopedepitaxial）成長膜を形成することが可能で
ある。 次に、具体例を数値に依つて説明しよう。 １ 図のベル・ジヤー１として容積約50〔〕の
ものを用い、内部を１×10-4〔Torr〕以下に
保ち、100〔％〕モノ・シランを約４〔ml〕（１
〔Torr〕、常温）ずつ１〔秒〕間隔で100〔回〕
噴射した。このときサスセプタ３上のシリコ
ン・ウエハ４の温度は950〔℃〕に維持した。
１〔回〕の噴射で50〔Å〕のエピタキシヤル成
長膜が得られるので最終的には5000〔Å〕の膜
厚になつた。この場合の膜厚分布は、 ロツト内（7.5〔cm〕φ即ち３〔イワチ〕φ
ウエハを５〔枚〕）：5000〔Å〕±20〔Å〕 ロツト間（10〔回〕の平均）：5000〔Å〕±
50〔Å〕であつた。 ２ 前記１と同様に反応装置をセツトし、噴射ガ
スとして100〔％〕モノ・シランに100
〔ppm〕ジボランを１：10-3の比でベル・ジヤ
ー１の直前で均一に混合し、また、ジボランが
重合したり装置壁面で分解するのを防止する
為、混合ガスを約10〔℃〕以下に冷却する等の
操作を加え、そして、前記１と同様にして前記
混合ガスを噴射してエピタキシヤル成長を行な
つた。それに依り、比抵抗0.1〔Ω・cm〕のn+
型シリコン・ウエハ上に5000〔Å〕±20〔Å〕
のp-（比抵抗10±１〔Ω・cm〕）のエピタキシ
ヤル成長膜が再現性良く得られた。 以上説明した本発明に依る効果を列挙すると次
の通りである。 (イ) 従来の気相エピタキシヤル成長方法に比較す
ると、ウエハ内は勿論、ロツト内或いはロツト
間であつてもエピタキシヤル成長膜の膜厚分布
は極めて少なく、また、分子線エピタキシヤル
成長方法に比較すると、実施する際に必要とさ
れる装置は著しく簡単であり、気相エピタキシ
ヤル成長方法の実施に用いる装置にガスを間欠
噴射する装置を付加したり、ガス噴射口の位置
を適宜に選定するだけで実用になり、後は装置
の比較的簡単な制御を行なえば良い。 (ロ) 不純物ドーピングを広範囲に変え、所望の比
抵抗を有するエピタキシヤル層を安定して成長
させることができる。 (ハ) 分子線エピタキシヤル成長方法を適用しない
と得られないような薄い膜厚のエピタキシヤル
成長膜を高精度で再現性良く得られる。 (ニ) 分子線エピタキシヤル成長方法とは全く比較
にならない程、多量のウエハを同時に短時間で
処理できる。 (ホ) エピタキシヤル成長は短時間で、しかも、稀
薄なガス雰囲気の下で行なわれるので、ウエハ
からエピタキシヤル成長膜に対するオート・ド
ーピングや不純物の這い上りは著しく減少す
る。 (ヘ) 従来の気相エピタキシヤル成長方法と比較す
ると、結晶欠陥や凹凸等が少ない良質のエピタ
キシヤル成長膜が得られる。 このように、本発明に依ると従来の気相成長方
法や分子線エピタキシヤル成長方法と比較すると
種々の優れた効果を有しているが、他の特徴とす
るところを集約比較すると次表の通りである。
【表】
図は本発明を実施する装置の一例を表わす要部
側断面図である。 図に於いて、１はベル・ジヤー、１ａはガス噴
射口、２は底板、２ａはガス排出口、３はサスセ
プタ、４はシリコン・ウエハをそれぞれ示す。
側断面図である。 図に於いて、１はベル・ジヤー、１ａはガス噴
射口、２は底板、２ａはガス排出口、３はサスセ
プタ、４はシリコン・ウエハをそれぞれ示す。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ サスセプタ上に半導体ウエハが載置された反
応装置内を所定気圧を維持するように排気を行
い、 次いで、前記半導体ウエハを見込む位置に在る
ガス噴射口から反応ガスを噴射して前記半導体ウ
エハ表面に直接到達せしめ熱分解を行つて半導体
膜をエピタキシヤル成長させ、 次いで、前記反応装置内が前記反応ガスの噴射
前に於ける前記所定気圧を維持するように排気さ
れた時点で前記と同様に反応ガスの噴射及び該反
応ガスの熱分解を行つて半導体膜をエピタキシヤ
ル成長させ、 必要に応じ前記排気完了後に於ける反応ガスの
噴射及び反応ガスの熱分解の工程を繰り返すこと
に依り所定膜厚の半導体膜を複数回に分けてエピ
タキシヤル成長させること を特徴とする真空エピタキシヤル成長方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2190978A JPS54114178A (en) | 1978-02-27 | 1978-02-27 | Vacuum epitaxial growing method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2190978A JPS54114178A (en) | 1978-02-27 | 1978-02-27 | Vacuum epitaxial growing method |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS54114178A JPS54114178A (en) | 1979-09-06 |
| JPS6136371B2 true JPS6136371B2 (ja) | 1986-08-18 |
Family
ID=12068211
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2190978A Granted JPS54114178A (en) | 1978-02-27 | 1978-02-27 | Vacuum epitaxial growing method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS54114178A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57173933A (en) * | 1981-04-17 | 1982-10-26 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Growing method for molecular beam |
| JPS63152118A (ja) * | 1986-12-16 | 1988-06-24 | Fujitsu Ltd | 半導体装置の製造方法 |
| JP4719478B2 (ja) * | 2005-02-09 | 2011-07-06 | 学校法人東京理科大学 | 粒体噴射装置 |
-
1978
- 1978-02-27 JP JP2190978A patent/JPS54114178A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS54114178A (en) | 1979-09-06 |
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