JP2002057115A - 選択的エピタキシャル成長方法 - Google Patents
選択的エピタキシャル成長方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】選択的エピタキシャル成長方法を提供する。
【解決手段】本発明の成長方法では、半導体基板がロー
ディングされたチャンバ内にソースガス、エッチングガ
ス及び還元ガスを順に注入する過程を反復的に実施す
る。
ディングされたチャンバ内にソースガス、エッチングガ
ス及び還元ガスを順に注入する過程を反復的に実施す
る。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体素子の製造方
法に関し、特に選択的エピタキシャル成長方法に関す
る。
法に関し、特に選択的エピタキシャル成長方法に関す
る。
【0002】
【従来の技術】半導体素子の集積度が増加するに従っ
て、配線幅及び間隔が狭くなりつつある。これに従っ
て、自己整列工程に対する要求が増加しつつある。
て、配線幅及び間隔が狭くなりつつある。これに従っ
て、自己整列工程に対する要求が増加しつつある。
【0003】自己整列工程の1つとして、選択的エピタ
キシャル成長工程が提案されたことがある。選択的エピ
タキシャル成長工程は、主に、半導体基板の所定領域上
に選択的にシリコン層又はゲルマニウム層のような半導
体層を成長させるのに使用される。
キシャル成長工程が提案されたことがある。選択的エピ
タキシャル成長工程は、主に、半導体基板の所定領域上
に選択的にシリコン層又はゲルマニウム層のような半導
体層を成長させるのに使用される。
【0004】日本公開特許公報第4−139819号に
は、シリコン基板がローディングされたチャンバ内にジ
シラン(Si2H6)ガス及び塩素ガスを交互に反復的
に注入して、シリコン層を選択的に成長させる技術が開
示されている。ここで、ジシランガスはシリコンソース
ガスとして使用され、塩素ガスは絶縁層上のシリコン核
を除去するためのエッチングガスとして使用される。
は、シリコン基板がローディングされたチャンバ内にジ
シラン(Si2H6)ガス及び塩素ガスを交互に反復的
に注入して、シリコン層を選択的に成長させる技術が開
示されている。ここで、ジシランガスはシリコンソース
ガスとして使用され、塩素ガスは絶縁層上のシリコン核
を除去するためのエッチングガスとして使用される。
【0005】前記日本公開特許公報第4−139819
号によると、塩素ガスが注入される間、シリコン基板上
に形成されたシリコン層の表面に塩素原子が吸着して、
シリコン層の表面が塩素原子によってパッシベートされ
る。これによって、後続のシリコンソースガスが注入さ
れても、シリコン層の成長速度が低下するという問題点
がある。
号によると、塩素ガスが注入される間、シリコン基板上
に形成されたシリコン層の表面に塩素原子が吸着して、
シリコン層の表面が塩素原子によってパッシベートされ
る。これによって、後続のシリコンソースガスが注入さ
れても、シリコン層の成長速度が低下するという問題点
がある。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、成長選択性
(growth selectivity)を改善する
と共に成長速度を改善することができる選択的エピタキ
シャル成長方法を提供することを目的とする。
(growth selectivity)を改善する
と共に成長速度を改善することができる選択的エピタキ
シャル成長方法を提供することを目的とする。
【0007】本発明は、エッチングガスによる欠点を除
去することができる選択的エピタキシャル成長方法を提
供することを目的とする。
去することができる選択的エピタキシャル成長方法を提
供することを目的とする。
【0008】本発明は、インサイチュー方式によって不
純物のドーピング濃度を容易に調節することができる選
択的エピタキシャル成長方法を提供することを目的とす
る。
純物のドーピング濃度を容易に調節することができる選
択的エピタキシャル成長方法を提供することを目的とす
る。
【0009】
【課題を解決するための手段】前述の目的を達成するた
めに、本発明は、半導体素子の製造に関して、選択的エ
ピタキシャル成長方法を提供する。この方法は、少なく
とも一部分が絶縁層パターンの開口において露出した半
導体基板を密閉されたチャンバ内にローディングさせる
ことと、チャンバ内にソースガス、エッチングガス及び
還元ガスを順に注入する工程でなる1つの周期を少なく
とも2回にわたって反復的に実施することを含む。絶縁
層パターンは半導体基板の所定領域に形成された素子分
離膜及びゲート電極の上部面及び側壁を各々覆うキャッ
ピング膜及びスペーサ等に該当する。
めに、本発明は、半導体素子の製造に関して、選択的エ
ピタキシャル成長方法を提供する。この方法は、少なく
とも一部分が絶縁層パターンの開口において露出した半
導体基板を密閉されたチャンバ内にローディングさせる
ことと、チャンバ内にソースガス、エッチングガス及び
還元ガスを順に注入する工程でなる1つの周期を少なく
とも2回にわたって反復的に実施することを含む。絶縁
層パターンは半導体基板の所定領域に形成された素子分
離膜及びゲート電極の上部面及び側壁を各々覆うキャッ
ピング膜及びスペーサ等に該当する。
【0010】半導体基板がローディングさせたチャンバ
内部を、真空ポンプ等を使用して大気圧より低い圧力に
調節し、半導体基板を所定の温度に加熱する。半導体基
板を加熱した後、チャンバ内部にソースガスを注入す
る。ソースガスは、半導体層を形成するためのガス、例
えば、シリコンソースガス、ゲルマニウムソースガス又
はこれらが組み合ったガスを含む。この時、ソースガス
は熱エネルギによって分解されて、シリコン核、ゲルマ
ニウム核又はシリコンゲルマニウム(Si−Ge)核を
発生させる。これによって、シリコン核、ゲルマニウム
核又はシリコンゲルマニウム核は、半導体基板の表面の
ダングリングボンドと結合して、半導体基板の全面に吸
着される。結果的に、半導体基板の全面に半導体層が形
成される。
内部を、真空ポンプ等を使用して大気圧より低い圧力に
調節し、半導体基板を所定の温度に加熱する。半導体基
板を加熱した後、チャンバ内部にソースガスを注入す
る。ソースガスは、半導体層を形成するためのガス、例
えば、シリコンソースガス、ゲルマニウムソースガス又
はこれらが組み合ったガスを含む。この時、ソースガス
は熱エネルギによって分解されて、シリコン核、ゲルマ
ニウム核又はシリコンゲルマニウム(Si−Ge)核を
発生させる。これによって、シリコン核、ゲルマニウム
核又はシリコンゲルマニウム核は、半導体基板の表面の
ダングリングボンドと結合して、半導体基板の全面に吸
着される。結果的に、半導体基板の全面に半導体層が形
成される。
【0011】半導体層を形成した後、ソースガスの注入
を遮断し、チャンバ内にエッチングガス、例えば、塩素
ガスを注入する。エッチングガスは絶縁層パターンの表
面上に形成された半導体層の原子と結合して、チャンバ
の外部に排気される。これによって、絶縁層パターンの
表面上に形成された半導体層は選択的に除去される。こ
れに対して、露出した半導体基板の表面上に形成された
半導体層は残存する。これは、絶縁層パターンの表面で
の吸着係数(absorption coeffici
ent)が半導体基板の表面での吸着係数と相違するた
めである。一方、エッチングガスが注入される間、露出
した半導体基板上に残存する半導体層の表面はエッチン
グガスによってパッシベートされ得る。即ち、エッチン
グガスの原子は半導体層の原子と互いに結合することが
できる。
を遮断し、チャンバ内にエッチングガス、例えば、塩素
ガスを注入する。エッチングガスは絶縁層パターンの表
面上に形成された半導体層の原子と結合して、チャンバ
の外部に排気される。これによって、絶縁層パターンの
表面上に形成された半導体層は選択的に除去される。こ
れに対して、露出した半導体基板の表面上に形成された
半導体層は残存する。これは、絶縁層パターンの表面で
の吸着係数(absorption coeffici
ent)が半導体基板の表面での吸着係数と相違するた
めである。一方、エッチングガスが注入される間、露出
した半導体基板上に残存する半導体層の表面はエッチン
グガスによってパッシベートされ得る。即ち、エッチン
グガスの原子は半導体層の原子と互いに結合することが
できる。
【0012】エッチングガスの注入を遮断した後、チャ
ンバ内に還元ガス、例えば、水素ガスを注入する。これ
によって、半導体層の表面に吸着されたエッチングガス
の原子が還元ガスと反応して除去される。結果的に、後
続のソースガスを注入する間、半導体層上に新たな半導
体層が容易に成長される。
ンバ内に還元ガス、例えば、水素ガスを注入する。これ
によって、半導体層の表面に吸着されたエッチングガス
の原子が還元ガスと反応して除去される。結果的に、後
続のソースガスを注入する間、半導体層上に新たな半導
体層が容易に成長される。
【0013】本発明は、ソースガスを注入する工程、エ
ッチングガスを注入する工程及び還元ガスを注入する工
程の中、少なくともいずれかの1つの工程を実施する
間、ドーピングガスをさらに注入することもできる。こ
れによって、各周期毎に要求される不純物の濃度を容易
に調節することができる。結果的に、半導体層の深さに
従って要求されるドーピングプロファイルを容易に得る
ことができる。ドーピングガスとして、ホスフィンガス
(phosphine:PH3)、ジボランガス(di
borane:B2H6)又はアルシンガス(arsi
ne:AsH3)等を使用できる。
ッチングガスを注入する工程及び還元ガスを注入する工
程の中、少なくともいずれかの1つの工程を実施する
間、ドーピングガスをさらに注入することもできる。こ
れによって、各周期毎に要求される不純物の濃度を容易
に調節することができる。結果的に、半導体層の深さに
従って要求されるドーピングプロファイルを容易に得る
ことができる。ドーピングガスとして、ホスフィンガス
(phosphine:PH3)、ジボランガス(di
borane:B2H6)又はアルシンガス(arsi
ne:AsH3)等を使用できる。
【0014】
【発明の実施の形態】以下、添付した図を参照して、本
発明の望ましい実施形態を詳細に説明する。
発明の望ましい実施形態を詳細に説明する。
【0015】図1は本発明の望ましい実施形態で使用さ
れる各ガスのタイミングダイアグラムであり、図2は本
発明の望ましい実施形態に従う工程フローチャートであ
る。
れる各ガスのタイミングダイアグラムであり、図2は本
発明の望ましい実施形態に従う工程フローチャートであ
る。
【0016】以下、図1及び図2を参照して本発明の望
ましい実施形態を説明する。まず、半導体基板上に絶縁
層パターンを形成して、半導体基板の所定領域を露出さ
せる。絶縁層パターンを有する半導体基板をエピタキシ
ャル装置の密閉された反応チャンバ内部にローディング
する(1)。続いて、エピタキシャル装置の制御部の第
1レジスタに割り当てられたN値を“0”に初期化する
と同時に、第2レジスタに割り当てられたK値を要求さ
れるサイクル数に設定する(3)。ここで、Nは反復的
に実施される工程の回数を示すサイクル数に相当し、K
は作業者が要求する全体サイクル数に相当する。
ましい実施形態を説明する。まず、半導体基板上に絶縁
層パターンを形成して、半導体基板の所定領域を露出さ
せる。絶縁層パターンを有する半導体基板をエピタキシ
ャル装置の密閉された反応チャンバ内部にローディング
する(1)。続いて、エピタキシャル装置の制御部の第
1レジスタに割り当てられたN値を“0”に初期化する
と同時に、第2レジスタに割り当てられたK値を要求さ
れるサイクル数に設定する(3)。ここで、Nは反復的
に実施される工程の回数を示すサイクル数に相当し、K
は作業者が要求する全体サイクル数に相当する。
【0017】続いて、反応チャンバ内部の空気を真空ポ
ンプで排出して、チャンバ内部を大気圧より低い圧力、
望ましくは、10−8Torr以下の圧力に調節する
(5)。続いて、半導体基板を所定温度、例えば、45
0℃乃至800℃に加熱する(7)。
ンプで排出して、チャンバ内部を大気圧より低い圧力、
望ましくは、10−8Torr以下の圧力に調節する
(5)。続いて、半導体基板を所定温度、例えば、45
0℃乃至800℃に加熱する(7)。
【0018】加熱された半導体基板を含むチャンバ内部
にソースガスを第1時間(first time:T
1)、例えば、8秒乃至12秒の間、注入する(9)。
これによって、ソースガスはチャンバ内部の熱エネルギ
によって分解される。ソースガスが分解されて生じるソ
ース原子は、露出した半導体基板の表面及び絶縁層パタ
ーンの表面のダングリングボンドと結合して吸着され
る。従って、半導体基板の全面に半導体層が形成され
る。この時、露出した半導体基板上に形成される半導体
層は、半導体基板の結晶方向(crystal ori
entation)と同一の結晶方向を有する。
にソースガスを第1時間(first time:T
1)、例えば、8秒乃至12秒の間、注入する(9)。
これによって、ソースガスはチャンバ内部の熱エネルギ
によって分解される。ソースガスが分解されて生じるソ
ース原子は、露出した半導体基板の表面及び絶縁層パタ
ーンの表面のダングリングボンドと結合して吸着され
る。従って、半導体基板の全面に半導体層が形成され
る。この時、露出した半導体基板上に形成される半導体
層は、半導体基板の結晶方向(crystal ori
entation)と同一の結晶方向を有する。
【0019】ソースガスは、形成しようとする半導体層
の種類によって決定される。例えば、シリコン層を形成
するためにはソースガスとしてシリコンソースガスを使
用し、ゲルマニウム層を形成するためにはソースガスと
してゲルマニウムソースガスを使用する。又、シリコン
とゲルマニウムが混合された半導体層、即ち、シリコン
ゲルマニウム層を形成するためにはシリコンソースガス
及びゲルマニウムソースガスの双方をチャンバ内部に注
入する。シリコンソースガスとしては、シラン(SiH
4)ガス、ジシラン(Si2H6)ガス又はジクロロシ
ラン(SiH2Cl2)ガスを使用し、ゲルマニウムソ
ースガスとしては、GeH4ガスを使用する。以上のソ
ースガス以外に他の適切なソースガスを使用して、化合
物半導体層を形成することもできる。
の種類によって決定される。例えば、シリコン層を形成
するためにはソースガスとしてシリコンソースガスを使
用し、ゲルマニウム層を形成するためにはソースガスと
してゲルマニウムソースガスを使用する。又、シリコン
とゲルマニウムが混合された半導体層、即ち、シリコン
ゲルマニウム層を形成するためにはシリコンソースガス
及びゲルマニウムソースガスの双方をチャンバ内部に注
入する。シリコンソースガスとしては、シラン(SiH
4)ガス、ジシラン(Si2H6)ガス又はジクロロシ
ラン(SiH2Cl2)ガスを使用し、ゲルマニウムソ
ースガスとしては、GeH4ガスを使用する。以上のソ
ースガス以外に他の適切なソースガスを使用して、化合
物半導体層を形成することもできる。
【0020】ソースガスの注入を遮断した後、チャンバ
内部にエッチングガスを第2時間(second ti
me:T2)、例えば、6秒乃至15秒の間、注入する
(11)。エッチングガスは絶縁層パターンの表面に吸
着された半導体層の原子とよく反応するガス、例えば、
塩素ガスを含む。例えば、半導体層がシリコン層である
場合、絶縁層パターンの表面に形成されたシリコン層が
塩素ガスと反応して、SiCl4のような副産物、即
ち、気体化合物が発生する。又、半導体層がゲルマニウ
ム層である場合、絶縁層パターンの表面に形成されたシ
リコン層が塩素ガスと反応して、GeCl4のような気
体化合物が発生する。気体化合物はチャンバ外部に排出
される。結果的に、絶縁層パターンの表面に形成された
半導体層はエッチングガスによって選択的に除去され
る。
内部にエッチングガスを第2時間(second ti
me:T2)、例えば、6秒乃至15秒の間、注入する
(11)。エッチングガスは絶縁層パターンの表面に吸
着された半導体層の原子とよく反応するガス、例えば、
塩素ガスを含む。例えば、半導体層がシリコン層である
場合、絶縁層パターンの表面に形成されたシリコン層が
塩素ガスと反応して、SiCl4のような副産物、即
ち、気体化合物が発生する。又、半導体層がゲルマニウ
ム層である場合、絶縁層パターンの表面に形成されたシ
リコン層が塩素ガスと反応して、GeCl4のような気
体化合物が発生する。気体化合物はチャンバ外部に排出
される。結果的に、絶縁層パターンの表面に形成された
半導体層はエッチングガスによって選択的に除去され
る。
【0021】これに対して、露出した半導体基板上に形
成された半導体層は、エッチングガスと反応して揮発性
の気体化合物を発生させることはない。むしろ、エッチ
ングガスの原子は露出した半導体基板上の半導体層の表
面に吸着されて、半導体層をパッシベートさせ得る。こ
れは、露出した半導体基板上に形成された半導体層の原
子の間のボンディングエネルギが、エッチングガスの原
子及び半導体基板層の原子の間の反応エネルギより大き
いためである。パッシベーション層が形成されると、半
導体層上に新たな半導体層が成長する速度が顕著に減少
するか、又は、新たな半導体層が成長しないようにな
る。言い換えれば、半導体基板の全面にわたって半導体
層の均一な成長率を得ることが難しい。結果的に、パッ
シベーション層が存在する場合、半導体層の荒さだけで
なく四角形状のグルーブが顕著に増加する。グルーブ
は、局部的に半導体層がその以上成長しない現象によっ
て生成される、エッチングガスの注入を遮断した後、チ
ャンバ内部に還元ガスを第3時間(third tim
e:T3)、例えば、6秒乃至15秒の間、注入する
(13)。還元ガスとしては水素ガスが望ましい。水素
ガスは、パッシベーション層、即ち、塩素原子と反応し
てHCL気体を発生させる。従って、半導体層の表面の
パッシベーション層が除去される。
成された半導体層は、エッチングガスと反応して揮発性
の気体化合物を発生させることはない。むしろ、エッチ
ングガスの原子は露出した半導体基板上の半導体層の表
面に吸着されて、半導体層をパッシベートさせ得る。こ
れは、露出した半導体基板上に形成された半導体層の原
子の間のボンディングエネルギが、エッチングガスの原
子及び半導体基板層の原子の間の反応エネルギより大き
いためである。パッシベーション層が形成されると、半
導体層上に新たな半導体層が成長する速度が顕著に減少
するか、又は、新たな半導体層が成長しないようにな
る。言い換えれば、半導体基板の全面にわたって半導体
層の均一な成長率を得ることが難しい。結果的に、パッ
シベーション層が存在する場合、半導体層の荒さだけで
なく四角形状のグルーブが顕著に増加する。グルーブ
は、局部的に半導体層がその以上成長しない現象によっ
て生成される、エッチングガスの注入を遮断した後、チ
ャンバ内部に還元ガスを第3時間(third tim
e:T3)、例えば、6秒乃至15秒の間、注入する
(13)。還元ガスとしては水素ガスが望ましい。水素
ガスは、パッシベーション層、即ち、塩素原子と反応し
てHCL気体を発生させる。従って、半導体層の表面の
パッシベーション層が除去される。
【0022】還元ガスの注入を遮断した後、N値を1だ
け増加させる(15)。続いて、増加されたN値とK値
とを比較する(17)。N値とK値が同一となるまで、
ソースガスを注入する工程(9)、エッチングガスを注
入する工程(11)及び還元ガスを注入する工程(1
3)を反復的に実施して、要求される厚さの半導体層を
形成する。
け増加させる(15)。続いて、増加されたN値とK値
とを比較する(17)。N値とK値が同一となるまで、
ソースガスを注入する工程(9)、エッチングガスを注
入する工程(11)及び還元ガスを注入する工程(1
3)を反復的に実施して、要求される厚さの半導体層を
形成する。
【0023】一方、本発明では、ソースガスの注入工程
(9)、エッチングガスの注入工程(11)及び還元ガ
スの注入工程(13)の中、少なくともいずれかの1つ
の工程を実施する間、ドーピングガスをさらに注入する
こともできる。一例として、図1に示すように、ソース
ガスを注入する間に、ドーピングガスをさらに注入し
て、半導体層に不純物をドーピングすることもできる。
ドーピングガスとしては、ホスフィンガス(PH3)、
ジボランガス(B2H6)又はアルシンガス(As
H3)等を使用できる。これによって、インサイチュー
ドープト半導体層を形成できる。ここで、各サイクル毎
にドーピングガスの量を適切に変化させると、要求され
るドーピングプロファイルを有する半導体層を容易に形
成できる。
(9)、エッチングガスの注入工程(11)及び還元ガ
スの注入工程(13)の中、少なくともいずれかの1つ
の工程を実施する間、ドーピングガスをさらに注入する
こともできる。一例として、図1に示すように、ソース
ガスを注入する間に、ドーピングガスをさらに注入し
て、半導体層に不純物をドーピングすることもできる。
ドーピングガスとしては、ホスフィンガス(PH3)、
ジボランガス(B2H6)又はアルシンガス(As
H3)等を使用できる。これによって、インサイチュー
ドープト半導体層を形成できる。ここで、各サイクル毎
にドーピングガスの量を適切に変化させると、要求され
るドーピングプロファイルを有する半導体層を容易に形
成できる。
【0024】前述した本発明の望ましい実施形態によっ
て、半導体基板の所定領域上に選択的にシリコン層を成
長させた。又、本発明と比較するために、還元ガスの注
入工程を省略した従来技術によって半導体基板の所定領
域上に選択的にシリコン層を成長させた。ここで、半導
体基板は単結晶シリコン基板の所定領域に活性領域を限
定する素子分離膜を形成した後、活性領域を横切るゲー
トパターンを形成することによって準備された。素子分
離膜はトレンチ素子分離膜を使用してシリコン酸化膜で
形成し、ゲートパターンはドープトポリシリコン膜、タ
ングステンシリサイド膜及び高温酸化膜(HTO)を順
次に積層して形成した。又、ゲートパターンの側壁上に
はシリコン窒化膜からなるスペーサを形成した。結果的
に、半導体基板は、素子分離膜、ゲートパターン及びス
ペーサ以外の部分が露出したソース/ドレイン領域を有
するように形成された。
て、半導体基板の所定領域上に選択的にシリコン層を成
長させた。又、本発明と比較するために、還元ガスの注
入工程を省略した従来技術によって半導体基板の所定領
域上に選択的にシリコン層を成長させた。ここで、半導
体基板は単結晶シリコン基板の所定領域に活性領域を限
定する素子分離膜を形成した後、活性領域を横切るゲー
トパターンを形成することによって準備された。素子分
離膜はトレンチ素子分離膜を使用してシリコン酸化膜で
形成し、ゲートパターンはドープトポリシリコン膜、タ
ングステンシリサイド膜及び高温酸化膜(HTO)を順
次に積層して形成した。又、ゲートパターンの側壁上に
はシリコン窒化膜からなるスペーサを形成した。結果的
に、半導体基板は、素子分離膜、ゲートパターン及びス
ペーサ以外の部分が露出したソース/ドレイン領域を有
するように形成された。
【0025】半導体基板をチャンバ内部にローディング
した後、チャンバ内部の圧力を2×10−8Torrに
調節し、半導体基板を700℃で加熱した。以降、シリ
コンソースガスとしてジシラン(Si2H6)ガスを1
0sccm(standard cubic cent
imeter per minute)の流量で10秒
の間、注入し、エッチングガスとして塩素ガスを1sc
cmの流量で12秒の間、注入した。続いて、本発明の
望ましい実施形態では、還元ガスとして水素ガスを25
sccmの流量で12秒間にわたって注入し、従来技術
に従う比較例では、水素ガスの注入工程を省略した。本
発明の望ましい実施形態では、ソースガスの注入工程、
エッチングガスの注入工程及び還元ガスの注入工程を3
0回にわたって反復的に実施した。従来技術に従う比較
例では、ソースガスの注入工程及びエッチングガスの注
入工程を30回にわたって反復的に実施した。
した後、チャンバ内部の圧力を2×10−8Torrに
調節し、半導体基板を700℃で加熱した。以降、シリ
コンソースガスとしてジシラン(Si2H6)ガスを1
0sccm(standard cubic cent
imeter per minute)の流量で10秒
の間、注入し、エッチングガスとして塩素ガスを1sc
cmの流量で12秒の間、注入した。続いて、本発明の
望ましい実施形態では、還元ガスとして水素ガスを25
sccmの流量で12秒間にわたって注入し、従来技術
に従う比較例では、水素ガスの注入工程を省略した。本
発明の望ましい実施形態では、ソースガスの注入工程、
エッチングガスの注入工程及び還元ガスの注入工程を3
0回にわたって反復的に実施した。従来技術に従う比較
例では、ソースガスの注入工程及びエッチングガスの注
入工程を30回にわたって反復的に実施した。
【0026】その結果、本発明の望ましい実施形態によ
って成長させたシリコン層は、従来技術に従う比較例に
比べて速く成長した。具体的には、本発明の望ましい実
施形態では、高パターン密度のセルアレイ領域のソース
/ドレイン領域及び相対的に低パターン密度の周辺領域
のソース/ドレイン領域上に形成されたシリコン層の厚
さは各々2060Å及び2600Åでしあった。これに
対して、従来技術に従う比較例では、セルアレイ領域の
ソース/ドレイン領域及び周辺領域のソース/ドレイン
領域上に形成されたシリコン層の厚さは各々1650Å
及び2000Åであった。
って成長させたシリコン層は、従来技術に従う比較例に
比べて速く成長した。具体的には、本発明の望ましい実
施形態では、高パターン密度のセルアレイ領域のソース
/ドレイン領域及び相対的に低パターン密度の周辺領域
のソース/ドレイン領域上に形成されたシリコン層の厚
さは各々2060Å及び2600Åでしあった。これに
対して、従来技術に従う比較例では、セルアレイ領域の
ソース/ドレイン領域及び周辺領域のソース/ドレイン
領域上に形成されたシリコン層の厚さは各々1650Å
及び2000Åであった。
【0027】又、本発明の望ましい実施形態による半導
体層の表面荒さに対する平均値(root mean
square value:RMS value)は1
0Åであり、従来技術に従う比較例による半導体層の表
面荒さに対する平均値は21.7Åであった。加えて、
本発明の望ましい実施形態による半導体層のグルーブ密
度は10μmの長さに対して14乃至18個であり、従
来技術に従う比較例による半導体層のグルーブ密度は1
0μmの長さに対して24乃至30個であった。
体層の表面荒さに対する平均値(root mean
square value:RMS value)は1
0Åであり、従来技術に従う比較例による半導体層の表
面荒さに対する平均値は21.7Åであった。加えて、
本発明の望ましい実施形態による半導体層のグルーブ密
度は10μmの長さに対して14乃至18個であり、従
来技術に従う比較例による半導体層のグルーブ密度は1
0μmの長さに対して24乃至30個であった。
【0028】結果的に、本発明による半導体層の成長速
度、表面荒さ及びグルーブ密度は従来技術に比べて顕著
に改善された。
度、表面荒さ及びグルーブ密度は従来技術に比べて顕著
に改善された。
【0029】
【発明の効果】本発明によると、ソースガス及エッチン
グガスを順に注入した後、還元ガスをさらに注入するこ
とによって、エピタキシャル工程の選択性を改善するほ
か、エピタキシャル層の成長速度、表面荒さ及びグルー
ブ密度を顕著に改善することができる。
グガスを順に注入した後、還元ガスをさらに注入するこ
とによって、エピタキシャル工程の選択性を改善するほ
か、エピタキシャル層の成長速度、表面荒さ及びグルー
ブ密度を顕著に改善することができる。
【図1】本発明の望ましい実施形態による選択的エピタ
キシャル成長方法を説明するためのタイミングダイアグ
ラムである。
キシャル成長方法を説明するためのタイミングダイアグ
ラムである。
【図2】本発明の望ましい実施形態による選択的エピタ
キシャル成長方法を説明するための工程フローチャート
である。
キシャル成長方法を説明するための工程フローチャート
である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 河定▲みん▼ 大韓民国ソウル特別市松波区可樂洞21−6 番地双龍2次103棟501号 (72)発明者 崔時榮 大韓民国京畿道城南市盆唐区書ひゅん洞宇 星アパート222棟302号 Fターム(参考) 4K030 AA03 AA05 AA06 BA09 BA29 BB02 CA04 DA08 FA10 HA01 JA10 JA11 LA15 5F045 AA06 AB01 AB02 AB05 AC01 AC03 AC05 AC19 AD11 AE05 BB01 BB09 DB02 EE18 EE19 HA03
Claims (18)
- 【請求項1】 半導体基板の上に、前記半導体基板の所
定領域を露出させる絶縁層パターンを形成する段階と、 前記絶縁層パターンを有する半導体基板を反応チャンバ
内部にローディングする段階と、 前記反応チャンバ内に、第1時間の間、ソースガスを注
入して前記半導体基板の全面に半導体層を形成する段階
と、 前記チャンバ内に、第2時間の間、エッチングガスを注
入して前記絶縁層パターンの表面上の半導体層を選択的
に除去する段階と、 前記チャンバ内に、第3時間の間、還元ガスを注入して
前記露出させた半導体基板上に残存する半導体層の表面
に吸着されたエッチングガスの原子を除去する段階とを
含み、 前記ソースガス、前記エッチングガス及び前記還元ガス
を順に注入する段階を少なくとも2回反復的に実施する
ことを特徴とする選択的エピタキシャル成長方法。 - 【請求項2】 前記ソースガスを注入する前に、前記反
応チャンバ内部を10−8Torr以下に調節する段階
をさらに含むことを特徴とする請求項1に記載の選択的
エピタキシャル成長方法。 - 【請求項3】 前記ソースガスを注入する前に、前記半
導体基板を450℃乃至800℃の温度で加熱する段階
をさらに含むことを特徴とする請求項1に記載の選択的
エピタキシャル成長方法。 - 【請求項4】 前記半導体層はシリコン層であることを
特徴とする請求項1に記載の選択的エピタキシャル成長
方法。 - 【請求項5】 前記ソースガスはシリコンソースガスで
あることを特徴とする請求項4に記載の選択的エピタキ
シャル成長方法。 - 【請求項6】 前記シリコンソースガスはシラン(Si
H4)ガス、ジシラン(Si2H6)ガス又はジクロロ
シラン(SiH2Cl2)ガスであることを特徴とする
請求項5に記載の選択的エピタキシャル成長方法。 - 【請求項7】 前記半導体層はゲルマニウム層であるこ
とを特徴とする請求項1に記載の選択的エピタキシャル
成長方法。 - 【請求項8】 前記ソースガスはゲルマニウムソースガ
スであることを特徴とする請求項7に記載の選択的エピ
タキシャル成長方法。 - 【請求項9】 前記ゲルマニウムソースガスはGeH4
ガスであることを特徴とする請求項8に記載の選択的エ
ピタキシャル成長方法。 - 【請求項10】 前記半導体層はシリコンゲルマニウム
層であることを特徴とする請求項1に記載の選択的エピ
タキシャル成長方法。 - 【請求項11】 前記ソースガスはシリコンソースガス
及びゲルマニウムソースガスを含むことを特徴とする請
求項10に記載の選択的エピタキシャル成長方法。 - 【請求項12】 前記第1時間は8秒乃至12秒である
ことを特徴とする請求項1に記載の選択的エピタキシャ
ル成長方法。 - 【請求項13】 前記エッチングガスは塩素ガスである
ことを特徴とする請求項1に記載の選択的エピタキシャ
ル成長方法。 - 【請求項14】 前記第2時間は6秒乃至15秒である
ことを特徴とする請求項1に記載の選択的エピタキシャ
ル成長方法。 - 【請求項15】 前記還元ガスは水素ガスであることを
特徴とする請求項1に記載の選択的エピタキシャル成長
方法。 - 【請求項16】 前記第3時間は6秒乃至15秒である
ことを特徴とする請求項1に記載の選択的エピタキシャ
ル成長方法。 - 【請求項17】 前記第1乃至第3時間の中、少なくと
もいずれかの1つの時間の間、ドーピングガスをさらに
注入することを特徴とする請求項1に記載の選択的エピ
タキシャル成長方法。 - 【請求項18】 前記ドーピングガスはホスフィンガス
(PH3)、ジボランガス(B2H6)又はアルシンガ
ス(AsH3)であることを特徴とする請求項17に記
載の選択的エピタキシャル成長方法。
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR10-2000-0046680A KR100373853B1 (ko) | 2000-08-11 | 2000-08-11 | 반도체소자의 선택적 에피택시얼 성장 방법 |
KR2000-46680 | 2000-08-11 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2002057115A true JP2002057115A (ja) | 2002-02-22 |
Family
ID=19682888
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2001224800A Pending JP2002057115A (ja) | 2000-08-11 | 2001-07-25 | 選択的エピタキシャル成長方法 |
Country Status (6)
Country | Link |
---|---|
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JP (1) | JP2002057115A (ja) |
KR (1) | KR100373853B1 (ja) |
DE (1) | DE10136682B4 (ja) |
GB (1) | GB2368726B (ja) |
TW (1) | TW487957B (ja) |
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