JP2001351869A - シリコンウェーハおよびその製造方法 - Google Patents
シリコンウェーハおよびその製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 低欠陥密度のシリコンゲルマニウム薄膜を、
シリコンウェーハ上に簡便に成膜するためのシリコンウ
ェーハおよびその製造方法を提供する。 【解決手段】 シリコンウェーハの表面で（００１）面
にシリコンゲルマニウム単結晶をエピタキシャル成長す
る。これを第１のシリコンゲルマニウム薄膜とする。第
１のシリコンゲルマニウム薄膜１１の結晶欠陥を選択エ
ッチング（フッ酸／硝酸）によって除去する。その後、
薄膜１１の表面にシリコンゲルマニウム単結晶の第２の
薄膜１２を成膜する。その結果、低欠陥密度のシリコン
ゲルマニウム薄膜１２を、シリコンウェーハ１０上に簡
便に成膜できる。しかも、この成膜は既存のウェーハ製
造装置で行なえる。
シリコンウェーハ上に簡便に成膜するためのシリコンウ
ェーハおよびその製造方法を提供する。 【解決手段】 シリコンウェーハの表面で（００１）面
にシリコンゲルマニウム単結晶をエピタキシャル成長す
る。これを第１のシリコンゲルマニウム薄膜とする。第
１のシリコンゲルマニウム薄膜１１の結晶欠陥を選択エ
ッチング（フッ酸／硝酸）によって除去する。その後、
薄膜１１の表面にシリコンゲルマニウム単結晶の第２の
薄膜１２を成膜する。その結果、低欠陥密度のシリコン
ゲルマニウム薄膜１２を、シリコンウェーハ１０上に簡
便に成膜できる。しかも、この成膜は既存のウェーハ製
造装置で行なえる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明はシリコンウェーハ
およびその製造方法、詳しくは高速動作のトランジスタ
を作製可能な歪みシリコン膜やＧａＡｓ等のヘテロエピ
タキシャル成長基板となるシリコンウェーハおよびその
製造方法に関する。
およびその製造方法、詳しくは高速動作のトランジスタ
を作製可能な歪みシリコン膜やＧａＡｓ等のヘテロエピ
タキシャル成長基板となるシリコンウェーハおよびその
製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】シリコンとゲルマニウムとは同属元素で
あるものの、原子半径が異なる。ゲルマニウムの結晶格
子定数は０．５６６ｎｍである。これは、シリコンの結
晶格子定数の０．５４３ｎｍよりも約４％大きい。よっ
て、これらの合金であるシリコンゲルマニウムは、シリ
コン結晶よりは格子長が長く、ゲルマニウム結晶よりは
格子長が短い。そのため、単結晶シリコンゲルマニウム
合金上に、欠陥が生じない程度の薄い単結晶シリコン薄
膜を成長させると、シリコン単結晶薄膜が横方向に引っ
張り応力を受けて歪み、固体シリコンよりも優れた電気
伝導性を示す。最近では、この現象を利用して、高速動
作の電界効果トランジスタが開発されている（Internat
ional Electronic Devices and Materials 1994.学会予
稿集３７３−３７６を参照）。このように、歪みを有す
る単結晶シリコン薄膜は、産業上きわめて有用である。
そこで、このウェーハの下地となるシリコンゲルマニウ
ム単結晶の育成が試みられている。しかしながら、産業
的に利用が可能な高品質のシリコンゲルマニウム単結晶
ウェーハは、未だ開発されていないのが実状である。
あるものの、原子半径が異なる。ゲルマニウムの結晶格
子定数は０．５６６ｎｍである。これは、シリコンの結
晶格子定数の０．５４３ｎｍよりも約４％大きい。よっ
て、これらの合金であるシリコンゲルマニウムは、シリ
コン結晶よりは格子長が長く、ゲルマニウム結晶よりは
格子長が短い。そのため、単結晶シリコンゲルマニウム
合金上に、欠陥が生じない程度の薄い単結晶シリコン薄
膜を成長させると、シリコン単結晶薄膜が横方向に引っ
張り応力を受けて歪み、固体シリコンよりも優れた電気
伝導性を示す。最近では、この現象を利用して、高速動
作の電界効果トランジスタが開発されている（Internat
ional Electronic Devices and Materials 1994.学会予
稿集３７３−３７６を参照）。このように、歪みを有す
る単結晶シリコン薄膜は、産業上きわめて有用である。
そこで、このウェーハの下地となるシリコンゲルマニウ
ム単結晶の育成が試みられている。しかしながら、産業
的に利用が可能な高品質のシリコンゲルマニウム単結晶
ウェーハは、未だ開発されていないのが実状である。
【０００３】そこで、近年、シリコンウェーハの表面に
低欠陥密度のシリコンゲルマニウム単結晶薄膜を成膜
し、これを仮想的な単結晶シリコンゲルマニウムウェー
ハとして利用する方法が開発されている。これにより、
既存のウェーハ製造装置を用いて、シリコンウェーハ
（大口径ウェーハ）から高速動作のトランジスタを得る
ことができる。ちなみに、高速動作のトランジスタを作
製する従来技術としては、小口径ウェーハしか入手でき
ないガリウムヒ素ウェーハなどを使用する技術に限られ
ている。
低欠陥密度のシリコンゲルマニウム単結晶薄膜を成膜
し、これを仮想的な単結晶シリコンゲルマニウムウェー
ハとして利用する方法が開発されている。これにより、
既存のウェーハ製造装置を用いて、シリコンウェーハ
（大口径ウェーハ）から高速動作のトランジスタを得る
ことができる。ちなみに、高速動作のトランジスタを作
製する従来技術としては、小口径ウェーハしか入手でき
ないガリウムヒ素ウェーハなどを使用する技術に限られ
ている。
【０００４】また、ＧａＡｓなどのようなシリコンとは
その格子定数が異なる結晶をシリコンウェーハ上にヘテ
ロエピタキシャル成長する技術によれば、様々な結晶を
大口径のウェーハとして利用することができ、産業上き
わめて有用である。この技術においてもシリコンウェー
ハの表面に低欠陥密度のシリコンゲルマニウム単結晶を
成膜して利用する方法が、求められている。このよう
に、低欠陥密度のシリコンゲルマニウムまたはゲルマニ
ウム単結晶薄膜を有するシリコンウェーハは、産業上き
わめて有用である。しかしながら、前述したようにシリ
コンとシリコンゲルマニウムとは、その結晶格子長が異
なっている。その結果、シリコンゲルマニウム／シリコ
ンの界面には格子長不整合による歪みが緩和することに
よる欠陥が多く発生する。現状では、大面積のシリコン
ウェーハではなく、酸化膜上に限定された領域（例えば
１００μｍ四方以下）に窓あけし、この窓の部分に成膜
されたものについてのみ、低欠陥密度または無欠陥の緩
和されたシリコンゲルマニウム単結晶薄膜の達成が可能
となっている（米国特許５，１５６，９９５号明細書参
照）。
その格子定数が異なる結晶をシリコンウェーハ上にヘテ
ロエピタキシャル成長する技術によれば、様々な結晶を
大口径のウェーハとして利用することができ、産業上き
わめて有用である。この技術においてもシリコンウェー
ハの表面に低欠陥密度のシリコンゲルマニウム単結晶を
成膜して利用する方法が、求められている。このよう
に、低欠陥密度のシリコンゲルマニウムまたはゲルマニ
ウム単結晶薄膜を有するシリコンウェーハは、産業上き
わめて有用である。しかしながら、前述したようにシリ
コンとシリコンゲルマニウムとは、その結晶格子長が異
なっている。その結果、シリコンゲルマニウム／シリコ
ンの界面には格子長不整合による歪みが緩和することに
よる欠陥が多く発生する。現状では、大面積のシリコン
ウェーハではなく、酸化膜上に限定された領域（例えば
１００μｍ四方以下）に窓あけし、この窓の部分に成膜
されたものについてのみ、低欠陥密度または無欠陥の緩
和されたシリコンゲルマニウム単結晶薄膜の達成が可能
となっている（米国特許５，１５６，９９５号明細書参
照）。
【０００５】また、産業上の有用性をさらに高めるに
は、大面積のシリコンウェーハの全面において、格子定
数がバルク組成のシリコンゲルマニウム単結晶とほぼ同
じ格子定数であって歪みが緩和され、かつ低欠陥密度で
ある、シリコンゲルマニウム単結晶層を成長させること
が重要となる。これを実現するための従来技術として
は、例えば米国特許４，９７５，３８７号明細書に記載
の「シリコンゲルマニウムの固相エピタキシャル成長
法」が知られている。その他、ＷＯ９８／００８５７公
報に記載の「傾斜研磨を施したシリコンウェーハで、成
膜中のゲルマニウム増加率に制御を施しシリコンゲルマ
ニウムを成膜する方法」も知られている。
は、大面積のシリコンウェーハの全面において、格子定
数がバルク組成のシリコンゲルマニウム単結晶とほぼ同
じ格子定数であって歪みが緩和され、かつ低欠陥密度で
ある、シリコンゲルマニウム単結晶層を成長させること
が重要となる。これを実現するための従来技術として
は、例えば米国特許４，９７５，３８７号明細書に記載
の「シリコンゲルマニウムの固相エピタキシャル成長
法」が知られている。その他、ＷＯ９８／００８５７公
報に記載の「傾斜研磨を施したシリコンウェーハで、成
膜中のゲルマニウム増加率に制御を施しシリコンゲルマ
ニウムを成膜する方法」も知られている。
【０００６】前者の従来法では、まず（１００）面の鏡
面を有するシリコンウェーハを、［０１０］の結晶方位
に０〜６度だけ傾けて研磨する。次いで、このシリコン
ウェーハ上にアモルファスシリコンゲルマニウム膜を１
００ｎｍだけ成膜する。さらに、これに、水蒸気による
シリコン酸化膜の成長雰囲気でパイロ酸化を施しなが
ら、９００℃の炉内温度で固相エピタキシャル成長を行
なう。その際、酸化シリコン／アモルファスシリコンゲ
ルマニウム界面では、シリコンゲルマニウム膜中のシリ
コンが選択的に酸化シリコンの成長に寄与する。一方、
アモルファスシリコンゲルマニウム／シリコン界面で
は、アモルファスシリコンゲルマニウム層が、下地のシ
リコンの結晶周期に沿って固相エピタキシャル成長され
る。その際、ゲルマニウムはシリコンウェーハ側に拡散
する。
面を有するシリコンウェーハを、［０１０］の結晶方位
に０〜６度だけ傾けて研磨する。次いで、このシリコン
ウェーハ上にアモルファスシリコンゲルマニウム膜を１
００ｎｍだけ成膜する。さらに、これに、水蒸気による
シリコン酸化膜の成長雰囲気でパイロ酸化を施しなが
ら、９００℃の炉内温度で固相エピタキシャル成長を行
なう。その際、酸化シリコン／アモルファスシリコンゲ
ルマニウム界面では、シリコンゲルマニウム膜中のシリ
コンが選択的に酸化シリコンの成長に寄与する。一方、
アモルファスシリコンゲルマニウム／シリコン界面で
は、アモルファスシリコンゲルマニウム層が、下地のシ
リコンの結晶周期に沿って固相エピタキシャル成長され
る。その際、ゲルマニウムはシリコンウェーハ側に拡散
する。
【０００７】また、後者の従来法では、（００１）面の
鏡面を有するシリコンウェーハを、［１１０］の結晶方
位に２〜８度だけ傾けて研磨する。次いで、シリコンウ
ェーハ上にゲルマニウムの組成増加率が１０％／μｍと
なるよう、分子線エピタキシャル成長法または超高真空
ＣＶＤ法によって単結晶シリコンゲルマニウムを成膜す
る。このとき、成膜中のシリコンゲルマニウム組成の融
点に比例して、成膜中の温度を徐々に下げていく。前述
したようにシリコンウェーハ表面が傾斜研磨されている
ので、シリコンゲルマニウム／シリコン界面で生じる欠
陥がシリコンゲルマニウム膜の表面に達する前に、この
シリコンゲルマニウム単結晶膜表面に対して平行な方向
に欠陥が進行する。これにより、このシリコンゲルマニ
ウム膜の表面には欠陥が析出しない。
鏡面を有するシリコンウェーハを、［１１０］の結晶方
位に２〜８度だけ傾けて研磨する。次いで、シリコンウ
ェーハ上にゲルマニウムの組成増加率が１０％／μｍと
なるよう、分子線エピタキシャル成長法または超高真空
ＣＶＤ法によって単結晶シリコンゲルマニウムを成膜す
る。このとき、成膜中のシリコンゲルマニウム組成の融
点に比例して、成膜中の温度を徐々に下げていく。前述
したようにシリコンウェーハ表面が傾斜研磨されている
ので、シリコンゲルマニウム／シリコン界面で生じる欠
陥がシリコンゲルマニウム膜の表面に達する前に、この
シリコンゲルマニウム単結晶膜表面に対して平行な方向
に欠陥が進行する。これにより、このシリコンゲルマニ
ウム膜の表面には欠陥が析出しない。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】このように前者の従来
法では、低欠陥密度で歪みが緩和されたエピタキシャル
シリコンゲルマニウム膜を、シリコンウェーハの表面に
簡便に作製することができる。しかしながら、この方法
では、シリコンゲルマニウム／シリコン界面に生じる欠
陥がシリコンゲルマニウム膜の表面まで到達していたた
め、これを上記仮想的なシリコンゲルマニウム単結晶基
板として用いるには不十分であった。また、固相エピタ
キシャル成長工程であるパイロ酸化の際、シリコンゲル
マニウム膜中からシリコンが選択的にシリコン酸化膜の
成長に寄与するため、固相エピタキシャル成長後のシリ
コンゲルマニウム組成の制御がむずかしかった。
法では、低欠陥密度で歪みが緩和されたエピタキシャル
シリコンゲルマニウム膜を、シリコンウェーハの表面に
簡便に作製することができる。しかしながら、この方法
では、シリコンゲルマニウム／シリコン界面に生じる欠
陥がシリコンゲルマニウム膜の表面まで到達していたた
め、これを上記仮想的なシリコンゲルマニウム単結晶基
板として用いるには不十分であった。また、固相エピタ
キシャル成長工程であるパイロ酸化の際、シリコンゲル
マニウム膜中からシリコンが選択的にシリコン酸化膜の
成長に寄与するため、固相エピタキシャル成長後のシリ
コンゲルマニウム組成の制御がむずかしかった。
【０００９】一方、後者の従来法では、緩和シリコンゲ
ルマニウム単結晶膜の品質は良いが、総膜厚が２〜３μ
ｍにも達し、その製造時間が長くなり、量産性に乏しい
という問題点があった。
ルマニウム単結晶膜の品質は良いが、総膜厚が２〜３μ
ｍにも達し、その製造時間が長くなり、量産性に乏しい
という問題点があった。
【００１０】
【発明の目的】そこで、この発明は、低欠陥密度のシリ
コンゲルマニウム薄膜を、シリコンウェーハ上に簡便に
成膜することができるシリコンウェーハおよびその製造
方法を提供することを、その目的としている。また、こ
の発明は、既存のウェーハ製造装置を用いて、低欠陥密
度のシリコンゲルマニウム薄膜を成膜することができる
シリコンウェーハおよびその製造方法を提供すること
を、その目的としている。
コンゲルマニウム薄膜を、シリコンウェーハ上に簡便に
成膜することができるシリコンウェーハおよびその製造
方法を提供することを、その目的としている。また、こ
の発明は、既存のウェーハ製造装置を用いて、低欠陥密
度のシリコンゲルマニウム薄膜を成膜することができる
シリコンウェーハおよびその製造方法を提供すること
を、その目的としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、（００１）面のシリコンウェーハの表面に、順次、
第１のシリコンゲルマニウム薄膜と、第２のシリコンゲ
ルマニウム薄膜とが層状態で存在するシリコンウェーハ
において、上記第１のシリコンゲルマニウム薄膜は、結
晶欠陥が除去された厚さ０．０２〜１μｍの膜で、上記
第２のシリコンゲルマニウム薄膜は、その厚さが０．１
〜４μｍのシリコンウェーハである。
は、（００１）面のシリコンウェーハの表面に、順次、
第１のシリコンゲルマニウム薄膜と、第２のシリコンゲ
ルマニウム薄膜とが層状態で存在するシリコンウェーハ
において、上記第１のシリコンゲルマニウム薄膜は、結
晶欠陥が除去された厚さ０．０２〜１μｍの膜で、上記
第２のシリコンゲルマニウム薄膜は、その厚さが０．１
〜４μｍのシリコンウェーハである。
【００１２】第１のシリコンゲルマニウム薄膜の好まし
い厚さは０．０５〜０．８μｍである。０．０２μｍ未
満では、ＳｉＧｅ膜が下地Ｓｉ基板の格子長による圧縮
歪を充分に緩和させることができない。また、１μｍを
超えると膜中欠陥が著しく増大する。第２のシリコンゲ
ルマニウム薄膜の好ましい厚さは０．３〜３μｍであ
る。０．１μｍ未満では、第１のＳｉＧｅ膜で選択的に
除去した欠陥の跡（穴）が、第２のＳｉＧｅ膜表面に残
るという不都合が生じる。また、４μｍを超えると表面
層の膜質はそれ以上改善されない。
い厚さは０．０５〜０．８μｍである。０．０２μｍ未
満では、ＳｉＧｅ膜が下地Ｓｉ基板の格子長による圧縮
歪を充分に緩和させることができない。また、１μｍを
超えると膜中欠陥が著しく増大する。第２のシリコンゲ
ルマニウム薄膜の好ましい厚さは０．３〜３μｍであ
る。０．１μｍ未満では、第１のＳｉＧｅ膜で選択的に
除去した欠陥の跡（穴）が、第２のＳｉＧｅ膜表面に残
るという不都合が生じる。また、４μｍを超えると表面
層の膜質はそれ以上改善されない。
【００１３】請求項２に記載の発明は、（００１）面の
シリコンウェーハの表面に、シリコンゲルマニウム単結
晶からなる第１のシリコンゲルマニウム薄膜を厚さ０．
０２〜１μｍだけ層状にエピタキシャル成長させる工程
と、第１のシリコンゲルマニウム薄膜の結晶欠陥をエッ
チングによって選択的に除去する工程と、このエッチン
グを行なった後、上記第１のシリコンゲルマニウム薄膜
の表面に、シリコンゲルマニウム単結晶からなる第２の
シリコンゲルマニウム薄膜を厚さが０．１〜４μｍだけ
層状にエピタキシャル成長させる工程とを備えたシリコ
ンウェーハの製造方法である。
シリコンウェーハの表面に、シリコンゲルマニウム単結
晶からなる第１のシリコンゲルマニウム薄膜を厚さ０．
０２〜１μｍだけ層状にエピタキシャル成長させる工程
と、第１のシリコンゲルマニウム薄膜の結晶欠陥をエッ
チングによって選択的に除去する工程と、このエッチン
グを行なった後、上記第１のシリコンゲルマニウム薄膜
の表面に、シリコンゲルマニウム単結晶からなる第２の
シリコンゲルマニウム薄膜を厚さが０．１〜４μｍだけ
層状にエピタキシャル成長させる工程とを備えたシリコ
ンウェーハの製造方法である。
【００１４】第１のシリコンゲルマニウム薄膜の成膜
は、例えば、減圧ＣＶＤ法によってもよい。減圧ＣＶＤ
法は、例えばシリコンを含んだ原料（ＳｉＨ4 ）と、ゲ
ルマニウムを含んだ原料（ＧｅＨ4 ）とを、キャリアガ
ス（例えばＨ2 ガス）とともに反応炉内へ導入し、熱せ
られたシリコンウェーハ上に、原料ガスの熱分解により
生成されたシリコンとゲルマニウムとを供給し、シリコ
ンゲルマニウムを成長させる方法である。減圧ＣＶＤ法
に用いる反応炉は限定されない。例えば、枚葉型炉など
が挙げられる。その場合、シリコンゲルマニウムの成長
温度は炉の加熱方式で異なる。この枚葉型炉では、５５
０〜８５０℃、特に６００〜８００℃が好ましい。５５
０℃未満では成膜速度が遅い。また、８５０℃を超える
とゲルマニウム濃度の制御が難しい。
は、例えば、減圧ＣＶＤ法によってもよい。減圧ＣＶＤ
法は、例えばシリコンを含んだ原料（ＳｉＨ4 ）と、ゲ
ルマニウムを含んだ原料（ＧｅＨ4 ）とを、キャリアガ
ス（例えばＨ2 ガス）とともに反応炉内へ導入し、熱せ
られたシリコンウェーハ上に、原料ガスの熱分解により
生成されたシリコンとゲルマニウムとを供給し、シリコ
ンゲルマニウムを成長させる方法である。減圧ＣＶＤ法
に用いる反応炉は限定されない。例えば、枚葉型炉など
が挙げられる。その場合、シリコンゲルマニウムの成長
温度は炉の加熱方式で異なる。この枚葉型炉では、５５
０〜８５０℃、特に６００〜８００℃が好ましい。５５
０℃未満では成膜速度が遅い。また、８５０℃を超える
とゲルマニウム濃度の制御が難しい。
【００１５】ここでいう結晶欠陥は、主として転位を意
味する。第１のシリコンゲルマニウム薄膜の成膜中に形
成されるミスフィット転位は、〈１１０〉方向に延びク
ロスハッチと呼ばれる格子状の結晶欠陥となる。また、
転位の一部は貫通転位となって膜表面に突き抜ける。結
晶欠陥を選択エッチングするエッチング液は限定されな
い。例えば、フッ酸と硝酸とを、１：５〜１：１０の割
合（体積比）で配合した混酸を準備し、これと超純水と
を、１：１００〜１：１０００の割合で配合したものな
どがある。ちなみに、この配合比内の選択エッチング液
を利用して、シリコンウェーハの欠陥密度の評価試験を
行なったところ、シリコンウェーハの表面には、１０7
個／ｃｍ2 以上の欠陥密度が確認された。選択エッチン
グでは、第１のシリコンゲルマニウム薄膜中に形成され
たクロスハッチと呼ばれる格子状の結晶欠陥と貫通転位
の部分が選択的に除去される。
味する。第１のシリコンゲルマニウム薄膜の成膜中に形
成されるミスフィット転位は、〈１１０〉方向に延びク
ロスハッチと呼ばれる格子状の結晶欠陥となる。また、
転位の一部は貫通転位となって膜表面に突き抜ける。結
晶欠陥を選択エッチングするエッチング液は限定されな
い。例えば、フッ酸と硝酸とを、１：５〜１：１０の割
合（体積比）で配合した混酸を準備し、これと超純水と
を、１：１００〜１：１０００の割合で配合したものな
どがある。ちなみに、この配合比内の選択エッチング液
を利用して、シリコンウェーハの欠陥密度の評価試験を
行なったところ、シリコンウェーハの表面には、１０7
個／ｃｍ2 以上の欠陥密度が確認された。選択エッチン
グでは、第１のシリコンゲルマニウム薄膜中に形成され
たクロスハッチと呼ばれる格子状の結晶欠陥と貫通転位
の部分が選択的に除去される。
【００１６】上記選択エッチング後、第１のシリコンゲ
ルマニウム薄膜の表面の自然酸化膜を水素アニールによ
って除去することができる。この場合の水素アニールの
条件は、例えば加熱温度７５０〜１１００℃、加熱時間
０．５〜５分間である。第２のシリコンゲルマニウム薄
膜は、上記第１のシリコンゲルマニウム薄膜と同じ条件
で成膜させることができる。この第２のシリコンゲルマ
ニウム薄膜の成膜後、この薄膜の表面のエッチピットを
評価したところ、１０6 個／ｃｍ2 くらいの欠陥密度の
低いシリコンゲルマニウム薄膜を得られることが確認さ
れた。
ルマニウム薄膜の表面の自然酸化膜を水素アニールによ
って除去することができる。この場合の水素アニールの
条件は、例えば加熱温度７５０〜１１００℃、加熱時間
０．５〜５分間である。第２のシリコンゲルマニウム薄
膜は、上記第１のシリコンゲルマニウム薄膜と同じ条件
で成膜させることができる。この第２のシリコンゲルマ
ニウム薄膜の成膜後、この薄膜の表面のエッチピットを
評価したところ、１０6 個／ｃｍ2 くらいの欠陥密度の
低いシリコンゲルマニウム薄膜を得られることが確認さ
れた。
【００１７】なお、上記自然酸化膜を除去する水素アニ
ールの条件は、加熱温度７５０〜１１００℃、加熱時間
０．５〜５分間とすることができる。自然酸化膜の除去
工程において、好ましい水素アニールの加熱温度は７７
５〜１０００℃である。７５０℃未満では、膜表面に付
着した酸素、炭素を充分に除去することができない。ま
た、１０００℃を超えると、第１の欠陥を除去したシリ
コンゲルマニウム薄膜でゲルマニウムの拡散が生じ、再
び、若干の欠陥が発生する。自然酸化膜の除去工程にお
いて、好ましい水素アニールの加熱時間は１〜３分間で
ある。０．５分間未満では膜表面に付着した酸素、炭素
を完全に除去することができない。また、５分間を超え
ると、第１の欠陥を除去したシリコンゲルマニウム薄膜
でゲルマニウムの拡散が生じる。
ールの条件は、加熱温度７５０〜１１００℃、加熱時間
０．５〜５分間とすることができる。自然酸化膜の除去
工程において、好ましい水素アニールの加熱温度は７７
５〜１０００℃である。７５０℃未満では、膜表面に付
着した酸素、炭素を充分に除去することができない。ま
た、１０００℃を超えると、第１の欠陥を除去したシリ
コンゲルマニウム薄膜でゲルマニウムの拡散が生じ、再
び、若干の欠陥が発生する。自然酸化膜の除去工程にお
いて、好ましい水素アニールの加熱時間は１〜３分間で
ある。０．５分間未満では膜表面に付着した酸素、炭素
を完全に除去することができない。また、５分間を超え
ると、第１の欠陥を除去したシリコンゲルマニウム薄膜
でゲルマニウムの拡散が生じる。
【００１８】
【作用】この発明によれば、シリコンウェーハの表面
に、結晶欠陥が除去された０．０２〜１μｍの厚さを有
する第１のシリコンゲルマニウム薄膜と、０．１〜４μ
ｍの厚さを有する第２のシリコンゲルマニウム薄膜とを
積層させる。これにより、低欠陥密度のシリコンゲルマ
ニウム薄膜を、簡便にシリコンウェーハ上に成膜するこ
とができる。
に、結晶欠陥が除去された０．０２〜１μｍの厚さを有
する第１のシリコンゲルマニウム薄膜と、０．１〜４μ
ｍの厚さを有する第２のシリコンゲルマニウム薄膜とを
積層させる。これにより、低欠陥密度のシリコンゲルマ
ニウム薄膜を、簡便にシリコンウェーハ上に成膜するこ
とができる。
【００１９】請求項２の発明によれば、第１のシリコン
ゲルマニウム薄膜の結晶欠陥を選択エッチングによって
除去する。これにより、既存のウェーハ製造装置を用い
て、上記低欠陥密度のシリコンゲルマニウム薄膜をシリ
コンウェーハ上に成膜することができる。
ゲルマニウム薄膜の結晶欠陥を選択エッチングによって
除去する。これにより、既存のウェーハ製造装置を用い
て、上記低欠陥密度のシリコンゲルマニウム薄膜をシリ
コンウェーハ上に成膜することができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】以下、この発明の一実施例に係る
シリコンウェーハおよびその製造方法を説明する。ま
ず、一般的なＲＣＡ洗浄を施した直径１５０ｍｍ、厚さ
６２５μｍの、表面が鏡面仕上げされた（００１）面の
シリコンウェーハを準備する（図１（ａ））。続いて、
このシリコンウェーハ１０を減圧ＣＶＤの反応炉に挿入
し、シリコンウェーハの表面に第１のシリコンゲルマニ
ウム薄膜１１を０．５μｍだけ成膜する（図１
（ｂ））。この成膜時には、Ｈ2ガスをキャリアガスと
し、ＳｉＨ4 ，ＧｅＨ4 を炉内に導入する。反応炉内の
圧力は１３．３ＫＰａ，炉内温度は７５０℃である。こ
のシリコンゲルマニウム単結晶は、シリコン７０％，ゲ
ルマニウム３０％のものである。
シリコンウェーハおよびその製造方法を説明する。ま
ず、一般的なＲＣＡ洗浄を施した直径１５０ｍｍ、厚さ
６２５μｍの、表面が鏡面仕上げされた（００１）面の
シリコンウェーハを準備する（図１（ａ））。続いて、
このシリコンウェーハ１０を減圧ＣＶＤの反応炉に挿入
し、シリコンウェーハの表面に第１のシリコンゲルマニ
ウム薄膜１１を０．５μｍだけ成膜する（図１
（ｂ））。この成膜時には、Ｈ2ガスをキャリアガスと
し、ＳｉＨ4 ，ＧｅＨ4 を炉内に導入する。反応炉内の
圧力は１３．３ＫＰａ，炉内温度は７５０℃である。こ
のシリコンゲルマニウム単結晶は、シリコン７０％，ゲ
ルマニウム３０％のものである。
【００２１】また、あらかじめエッチング液を調合して
おく。具体的には、フッ酸と硝酸とが１：１０の混酸を
準備する。これを超純水に５：１０００の割合で混ぜて
エッチング液を作製する。得られたエッチング液にシリ
コンウェーハを１０分間だけ浸漬し、結晶欠陥を選択的
にエッチングする（図１（ｃ））。
おく。具体的には、フッ酸と硝酸とが１：１０の混酸を
準備する。これを超純水に５：１０００の割合で混ぜて
エッチング液を作製する。得られたエッチング液にシリ
コンウェーハを１０分間だけ浸漬し、結晶欠陥を選択的
にエッチングする（図１（ｃ））。
【００２２】それから、シリコンウェーハ１０をふたた
び減圧ＣＶＤ炉に挿入し、１３．３ＫＰａ, ８５０℃，
１分間の水素アニールを行なって、第１のシリコンゲル
マニウム薄膜１１の表面に形成された自然酸化膜を除去
する。次に、この自然酸化膜が除去された第１のシリコ
ンゲルマニウム薄膜１１の表面に、第１のシリコンゲル
マニウム薄膜１１と同じ成膜条件で、第２のシリコンゲ
ルマニウム薄膜１２を０．５μｍだけ成膜する（図１
（ｄ））。このシリコンゲルマニウム単結晶は、シリコ
ン７０％，ゲルマニウム３０％のものである。
び減圧ＣＶＤ炉に挿入し、１３．３ＫＰａ, ８５０℃，
１分間の水素アニールを行なって、第１のシリコンゲル
マニウム薄膜１１の表面に形成された自然酸化膜を除去
する。次に、この自然酸化膜が除去された第１のシリコ
ンゲルマニウム薄膜１１の表面に、第１のシリコンゲル
マニウム薄膜１１と同じ成膜条件で、第２のシリコンゲ
ルマニウム薄膜１２を０．５μｍだけ成膜する（図１
（ｄ））。このシリコンゲルマニウム単結晶は、シリコ
ン７０％，ゲルマニウム３０％のものである。
【００２３】こうして、得られたシリコンウェーハ１０
を、上記エッチング液に１時間だけ浸漬した。その後、
前述した評価方法により、第２のシリコンゲルマニウム
薄膜１２の表面上のエッチピット数を測定した。この結
果、約３×１０6 個／ｃｍ2という、低欠陥密度のシリ
コンゲルマニウム薄膜１２であることが判明した。低欠
陥密度のシリコンウェーハ１０は、このような方法で簡
便に製造することができる。また、この実施例では、第
１のシリコンゲルマニウム薄膜１１の結晶欠陥を選択エ
ッチングによって除去するようにしたので、既存のウェ
ーハ製造装置を利用し、このような低欠陥密度のシリコ
ンゲルマニウム薄膜１２を成膜することができた。
を、上記エッチング液に１時間だけ浸漬した。その後、
前述した評価方法により、第２のシリコンゲルマニウム
薄膜１２の表面上のエッチピット数を測定した。この結
果、約３×１０6 個／ｃｍ2という、低欠陥密度のシリ
コンゲルマニウム薄膜１２であることが判明した。低欠
陥密度のシリコンウェーハ１０は、このような方法で簡
便に製造することができる。また、この実施例では、第
１のシリコンゲルマニウム薄膜１１の結晶欠陥を選択エ
ッチングによって除去するようにしたので、既存のウェ
ーハ製造装置を利用し、このような低欠陥密度のシリコ
ンゲルマニウム薄膜１２を成膜することができた。
【００２４】
【発明の効果】請求項１に記載の発明および請求項２に
記載の発明によれば、低欠陥密度のシリコンゲルマニウ
ム薄膜を、簡便にシリコンウェーハ上に成膜することが
できる。特に、請求項２に記載の発明によれば、既存の
ウェーハ製造装置を利用して上記低欠陥密度のシリコン
ゲルマニウム薄膜を成膜することができる。
記載の発明によれば、低欠陥密度のシリコンゲルマニウ
ム薄膜を、簡便にシリコンウェーハ上に成膜することが
できる。特に、請求項２に記載の発明によれば、既存の
ウェーハ製造装置を利用して上記低欠陥密度のシリコン
ゲルマニウム薄膜を成膜することができる。
【図１】この発明の一実施例に係るシリコンウェーハの
製造方法を説明するための断面図である。
製造方法を説明するための断面図である。
１０ シリコンウェーハ、 １１ 第１のシリコンゲルマニウム薄膜、 １２ 第２のシリコンゲルマニウム薄膜。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 水嶋 一樹 埼玉県大宮市北袋町一丁目297番地 三菱 マテリアル株式会社総合研究所内 Ｆターム(参考） 4G077 AA03 BE05 DB04 ED05 ED06 EF03 FG06 HA06 TK01 TK06 5F045 AA03 AB01 AC01 AD09 AD10 AD11 AD12 AF03 AF13 BB12 CA02 DA67 HA13 HA14
Claims (2)
- 【請求項１】 （００１）面のシリコンウェーハの表面
に、順次、第１のシリコンゲルマニウム薄膜と、第２の
シリコンゲルマニウム薄膜とが層状態で存在するシリコ
ンウェーハにおいて、 上記第１のシリコンゲルマニウム薄膜は、結晶欠陥が除
去された厚さ０．０２〜１μｍの膜で、 上記第２のシリコンゲルマニウム薄膜は、その厚さが
０．１〜４μｍであるシリコンウェーハ。 - 【請求項２】 （００１）面のシリコンウェーハの表面
に、シリコンゲルマニウム単結晶からなる第１のシリコ
ンゲルマニウム薄膜を厚さ０．０２〜１μｍだけ層状に
エピタキシャル成長させる工程と、 第１のシリコンゲルマニウム薄膜の結晶欠陥をエッチン
グによって選択的に除去する工程と、 このエッチングを行なった後、上記第１のシリコンゲル
マニウム薄膜の表面に、シリコンゲルマニウム単結晶か
らなる第２のシリコンゲルマニウム薄膜を厚さが０．１
〜４μｍだけ層状にエピタキシャル成長させる工程とを
備えたシリコンウェーハの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000173182A JP2001351869A (ja) | 2000-06-09 | 2000-06-09 | シリコンウェーハおよびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000173182A JP2001351869A (ja) | 2000-06-09 | 2000-06-09 | シリコンウェーハおよびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001351869A true JP2001351869A (ja) | 2001-12-21 |
Family
ID=18675465
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000173182A Withdrawn JP2001351869A (ja) | 2000-06-09 | 2000-06-09 | シリコンウェーハおよびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001351869A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005101568A (ja) * | 2003-09-19 | 2005-04-14 | Sharp Corp | 層転位を介して絶縁体上に緩和したシリコンゲルマニウムを作製する方法 |
| JP2007518264A (ja) * | 2004-01-16 | 2007-07-05 | インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーション | 高度な緩和及び低い積層欠陥密度を有する薄いＳｉＧｅオン・インシュレータ（ＳＧＯＩ）ウェハを形成する方法。 |
| US7354868B2 (en) | 2004-03-25 | 2008-04-08 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Methods of fabricating a semiconductor device using a dilute aqueous solution of an ammonia and peroxide mixture |
-
2000
- 2000-06-09 JP JP2000173182A patent/JP2001351869A/ja not_active Withdrawn
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005101568A (ja) * | 2003-09-19 | 2005-04-14 | Sharp Corp | 層転位を介して絶縁体上に緩和したシリコンゲルマニウムを作製する方法 |
| JP4674844B2 (ja) * | 2003-09-19 | 2011-04-20 | シャープ株式会社 | 層転位を介して絶縁体上に緩和したシリコンゲルマニウムを作製する方法 |
| JP2007518264A (ja) * | 2004-01-16 | 2007-07-05 | インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーション | 高度な緩和及び低い積層欠陥密度を有する薄いＳｉＧｅオン・インシュレータ（ＳＧＯＩ）ウェハを形成する方法。 |
| JP4686480B2 (ja) * | 2004-01-16 | 2011-05-25 | インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーション | 高度な緩和及び低い積層欠陥密度を有する薄いＳｉＧｅオン・インシュレータ（ＳＧＯＩ）ウェハを形成する方法。 |
| US7354868B2 (en) | 2004-03-25 | 2008-04-08 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Methods of fabricating a semiconductor device using a dilute aqueous solution of an ammonia and peroxide mixture |
| US8058180B2 (en) | 2004-03-25 | 2011-11-15 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Methods of fabricating a semiconductor device using a dilute aqueous solution of an ammonia and peroxide mixture |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20070904 |