JP2609844B2 - エピタキシヤル成長方法 - Google Patents
エピタキシヤル成長方法Info
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- JP2609844B2 JP2609844B2 JP60125367A JP12536785A JP2609844B2 JP 2609844 B2 JP2609844 B2 JP 2609844B2 JP 60125367 A JP60125367 A JP 60125367A JP 12536785 A JP12536785 A JP 12536785A JP 2609844 B2 JP2609844 B2 JP 2609844B2
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- Japan
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- electric field
- wafer
- gas
- frequency electric
- silicon
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Description
【発明の詳細な説明】 （イ） 産業上の利用分野 本発明はエピタキシャル成長方法に関する。
（ロ） 従来の技術 シリコンウェハ上に不純物領域を形成した後、その上
に単結晶のシリコンを成長させる場合やサファイヤ基板
上に単結晶シリコンを成長させる場合は、不純物の拡散
を防ぐために低温でエピタキシャル成長を行った方が好
ましい。このため従来ではSiH4（シラン）ガスを用いて
例えば、Appl.Phys.Lett.44〔３〕，（1984,P136）に示
されているように、低温でエピタキシャル成長を行わせ
ていた。
に単結晶のシリコンを成長させる場合やサファイヤ基板
上に単結晶シリコンを成長させる場合は、不純物の拡散
を防ぐために低温でエピタキシャル成長を行った方が好
ましい。このため従来ではSiH4（シラン）ガスを用いて
例えば、Appl.Phys.Lett.44〔３〕，（1984,P136）に示
されているように、低温でエピタキシャル成長を行わせ
ていた。
（ハ） 発明が解決しようとする課題 こうした低温CVDを行う方法としてウェハを高周波電
源が供給される電極間に配し、ここで、SiH4を分解して
ウェハ上にシリコン層を成長させるものがあるが、高周
波電界下でのシリコン層の成長のため結晶欠陥が多いと
いう問題がある。
源が供給される電極間に配し、ここで、SiH4を分解して
ウェハ上にシリコン層を成長させるものがあるが、高周
波電界下でのシリコン層の成長のため結晶欠陥が多いと
いう問題がある。
本発明はエピタキシャル成長方法に関し、斯かる問題
点を解消するものである。
点を解消するものである。
（ニ） 課題を解決するための手段 本発明のエピタキシャル成長方法は、シリコンウェ
ハ、サファイア基板等からなる基台上に、シリコンをエ
ピタキシャル成長させるものであって、前記基台を不活
性ガスと共に高周波電界中に晒した後、前記基台を別室
に移送し、更に、ジシランガスやシランガスを高周波電
界で分解した後、前記基台上へ移送し、この基台上へ単
結晶シリコンを成長させるものである。
ハ、サファイア基板等からなる基台上に、シリコンをエ
ピタキシャル成長させるものであって、前記基台を不活
性ガスと共に高周波電界中に晒した後、前記基台を別室
に移送し、更に、ジシランガスやシランガスを高周波電
界で分解した後、前記基台上へ移送し、この基台上へ単
結晶シリコンを成長させるものである。
（ホ） 作用 即ち、基台を不活性ガスと共に高周波電界中に晒すこ
とにより、この段階で不活性ガスがイオン化されて基台
表面の例えば自然酸化膜がクリーニング除去される。
とにより、この段階で不活性ガスがイオン化されて基台
表面の例えば自然酸化膜がクリーニング除去される。
その後、基台を別室に移送し、高周波電界でジシラン
ガスやシランガスを分解して基台上に移送し、単結晶シ
リコンを成長させるので、シリコン膜に高周波電界の影
響が及びにくく、結晶欠陥の少ないシリコン単結晶層を
得ることができデバイスとしての信頼性も向上する。
ガスやシランガスを分解して基台上に移送し、単結晶シ
リコンを成長させるので、シリコン膜に高周波電界の影
響が及びにくく、結晶欠陥の少ないシリコン単結晶層を
得ることができデバイスとしての信頼性も向上する。
（ヘ） 実施例 第１図はCVD装置の一例を示し、１は石英等からなる
反応管であり、一端にガス導入管２、他端に排気管３が
設けられている。４はカーボンにSiCをコーティングし
たサセプタであって、反応管１外の赤外線ランプ５によ
り加熱されるようになっている。
反応管であり、一端にガス導入管２、他端に排気管３が
設けられている。４はカーボンにSiCをコーティングし
たサセプタであって、反応管１外の赤外線ランプ５によ
り加熱されるようになっている。
また、このサセプタ４の温度は熱電対７により計測さ
れると共に、直流電源８から電圧が印加されるようにな
っている。９は反応管１のサセプタ４の位置よりも上流
側に、この反内管１の周囲を巻回するように設けられた
コイル、10はこのコイル９に結ばれた高周波電源を示
し、13.56MHz、50Wの高周波を発生する。
れると共に、直流電源８から電圧が印加されるようにな
っている。９は反応管１のサセプタ４の位置よりも上流
側に、この反内管１の周囲を巻回するように設けられた
コイル、10はこのコイル９に結ばれた高周波電源を示
し、13.56MHz、50Wの高周波を発生する。
このような装置を用いて、エピタキシャル成長を行う
場合について説明する。
場合について説明する。
まずシリコンウェハをサセプタ４に設置する。このと
き反応管１内への外気の混入等によってウェハ表面に数
十Å程度の自然酸化膜が形成される。
き反応管１内への外気の混入等によってウェハ表面に数
十Å程度の自然酸化膜が形成される。
次に、前記排気管３から反応管１内を例えば0.05Torr
の真空に引きながら、ガス導入管２から不活性ガスであ
るアルゴンガスを所定の流量、例えば500cc/minで供給
すると共に、赤外線ランプ５によりウェハを加熱する。
ウェハが一定温度、例えば800℃に上がったことが熱電
対７で測定されると、高周波電源10からコイル９に13.5
6MHzの高周波を50Wの出力で供給し、アルゴンガスをイ
オン化させる。
の真空に引きながら、ガス導入管２から不活性ガスであ
るアルゴンガスを所定の流量、例えば500cc/minで供給
すると共に、赤外線ランプ５によりウェハを加熱する。
ウェハが一定温度、例えば800℃に上がったことが熱電
対７で測定されると、高周波電源10からコイル９に13.5
6MHzの高周波を50Wの出力で供給し、アルゴンガスをイ
オン化させる。
その後、直流電源８によりサセプタ４を介してウェハ
に−（マイナス）300Vの電圧を印加する。これにより、
アルゴンイオンがウェハ表面に衝突して自然酸化膜がス
パッタリング除去される。このときの条件におけるスパ
ッタリング速度はSiO2膜の場合42Å/minである。
に−（マイナス）300Vの電圧を印加する。これにより、
アルゴンイオンがウェハ表面に衝突して自然酸化膜がス
パッタリング除去される。このときの条件におけるスパ
ッタリング速度はSiO2膜の場合42Å/minである。
自然酸化膜が完全に除去されると、直流電源８からウ
ェハへの電圧印加を止めると共に、ガス導入管２からア
ルゴンガスの供給を停止する。
ェハへの電圧印加を止めると共に、ガス導入管２からア
ルゴンガスの供給を停止する。
その後、ガス導入管２からジシラン（Si2H6）を供給
する。このとき上記コイル９での高周波電界の発生は継
続させておくと共に、上記ウェハの温度は800℃に保っ
た状態を維持する。
する。このとき上記コイル９での高周波電界の発生は継
続させておくと共に、上記ウェハの温度は800℃に保っ
た状態を維持する。
こうして供給されたジシラン（Si2H6）は、コイル９
からの高周波電界により分解された後、ウェハ上に供給
され、ウェハ上にシリコン単結晶層がエピタキシャル成
長する。
からの高周波電界により分解された後、ウェハ上に供給
され、ウェハ上にシリコン単結晶層がエピタキシャル成
長する。
このようなシリコン単結晶層の反応ガスの流量に対応
した成長速度をジシラン（Si2H6）及びシラン（SiH4）
について第２図に示す。
した成長速度をジシラン（Si2H6）及びシラン（SiH4）
について第２図に示す。
図から分かるように、ジシランを用いた場合、成長速
度が速くなり、所定の膜厚のシリコン層を得るのにウェ
ハの処理時間（加熱時間）も短くなる。
度が速くなり、所定の膜厚のシリコン層を得るのにウェ
ハの処理時間（加熱時間）も短くなる。
また、ジシランを分解するための高周波電界発生部よ
りも下流側、即ち、高周波電界の影響を受けない個所で
シリコンウェハ上へエピタキシャル成長させるので、結
晶欠陥の少ない成長を行うことができる。
りも下流側、即ち、高周波電界の影響を受けない個所で
シリコンウェハ上へエピタキシャル成長させるので、結
晶欠陥の少ない成長を行うことができる。
これは、例えば高周波電界中でエピタキシャル成長を
行った場合、Si+等のイオンが成長膜に衝突して損傷を
与えるためと考えられる。
行った場合、Si+等のイオンが成長膜に衝突して損傷を
与えるためと考えられる。
一方、本実施例のように、高周波電界を分解してか
ら、ウェハ上に移送することにより、これら成長膜にと
っては有害なイオン種の影響を避けることができ、また
影響を弱めることができ、それだけ成長膜に結晶欠陥が
発生しにくくなる。
ら、ウェハ上に移送することにより、これら成長膜にと
っては有害なイオン種の影響を避けることができ、また
影響を弱めることができ、それだけ成長膜に結晶欠陥が
発生しにくくなる。
尚、上述の実施例では、自然酸化膜の除去にアルゴン
ガスをイオン化させていたが、これは不活性ガスであれ
ば良く、例えばヘリウムガスであってもよい。また、本
実施例ではシリコンウェハ上へエピタキシャル成長する
例を示したが、これはサファイア（Al2O3）基板であっ
てもよい。
ガスをイオン化させていたが、これは不活性ガスであれ
ば良く、例えばヘリウムガスであってもよい。また、本
実施例ではシリコンウェハ上へエピタキシャル成長する
例を示したが、これはサファイア（Al2O3）基板であっ
てもよい。
第３図は本発明方法を実施するために、第１図に示す
CVD装置に改良を加えたCVD装置を示し、第１図と同一部
分には同一符号を付してある。
CVD装置に改良を加えたCVD装置を示し、第１図と同一部
分には同一符号を付してある。
同図においては、コイル９から高周波電界が与えられ
る高周波電界発生部11と赤外線ランプ５により加熱され
る加熱部12との間に石英の仕切板13が設けられていると
共に、サセプタ４及びホルダ14を移動する移動治具15が
設けられている。
る高周波電界発生部11と赤外線ランプ５により加熱され
る加熱部12との間に石英の仕切板13が設けられていると
共に、サセプタ４及びホルダ14を移動する移動治具15が
設けられている。
従って、このような装置においては、最初高周波電界
発生部11で上述と同様にガス導入管２からアルゴンガス
を供給しながら、コイル９で高周波電界を発生すると共
に、サセプタ４上のウェハに−300Vを印加してウェハ上
の酸化膜の除去を行う。
発生部11で上述と同様にガス導入管２からアルゴンガス
を供給しながら、コイル９で高周波電界を発生すると共
に、サセプタ４上のウェハに−300Vを印加してウェハ上
の酸化膜の除去を行う。
その後、移動治具15でサセプタ４を加熱部12側に（第
３図点線のように）移動させた状態にし、ガス導入管２
からジシラン（Si2H6）又はシラン（SiH4）を供給して
高周波電界発生部11で高周波により分解し、その後、加
熱部12へ送り、ウェハ上にシリコン単結晶膜を成長させ
る。
３図点線のように）移動させた状態にし、ガス導入管２
からジシラン（Si2H6）又はシラン（SiH4）を供給して
高周波電界発生部11で高周波により分解し、その後、加
熱部12へ送り、ウェハ上にシリコン単結晶膜を成長させ
る。
このようなCVD装置を用いると、加熱部12と高周波電
界発生部11とは完全に分離されるので、ウェハ上へのシ
リコン層の形成時、高周波電界発生部11の反応管１壁面
にシリコン層を成長させてしまうことがない。このた
め、ウェハ表面の洗浄時に反応管１の内壁に付着したSi
粒子がスパッタリングされてウェハ上に付着してしまう
という心配はない。
界発生部11とは完全に分離されるので、ウェハ上へのシ
リコン層の形成時、高周波電界発生部11の反応管１壁面
にシリコン層を成長させてしまうことがない。このた
め、ウェハ表面の洗浄時に反応管１の内壁に付着したSi
粒子がスパッタリングされてウェハ上に付着してしまう
という心配はない。
また、仕切板13としては石英で形成されたものについ
て述べたが、電磁シールド効果のある導電材料、例えば
ステンレスやステンレスをガラスコートしたもので形成
すると、ウェハ上へのシリコン層形成時、高周波電界が
加熱部12側へ供給されず、更に欠陥の少ないシリコン層
が形成される。
て述べたが、電磁シールド効果のある導電材料、例えば
ステンレスやステンレスをガラスコートしたもので形成
すると、ウェハ上へのシリコン層形成時、高周波電界が
加熱部12側へ供給されず、更に欠陥の少ないシリコン層
が形成される。
（ト） 発明の効果 本発明のエピタキシャル成長方法にあっては、基台を
不活性ガスと共に高周波電界中に晒すことにより、この
段階で不活性ガスがイオン化されて基台表面の例えば自
然酸化膜がクリーニング除去される。
不活性ガスと共に高周波電界中に晒すことにより、この
段階で不活性ガスがイオン化されて基台表面の例えば自
然酸化膜がクリーニング除去される。
従って、その後の単結晶シリコンの成長が円滑に行わ
れる。
れる。
そして、その後に、基台を別室に移送し、高周波電界
でジシランガスやシランガスを分解して基台上に移送
し、単結晶シリコンを成長させるので、シリコン膜に高
周波電界の影響が及びにくく、結晶欠陥の少ないシリコ
ン単結晶層を得ることができデバイスとしての信頼性も
向上する。
でジシランガスやシランガスを分解して基台上に移送
し、単結晶シリコンを成長させるので、シリコン膜に高
周波電界の影響が及びにくく、結晶欠陥の少ないシリコ
ン単結晶層を得ることができデバイスとしての信頼性も
向上する。
第１図はCVD装置の断面模式図、第２図は反応ガスの供
給量とシリコン層の成長速度との関係を示す特性図、第
３図は本発明の実施例におけるエピタキシャル成長方法
を実施するためのCVD装置の断面模式図である。 １……反応管、２……ガス導入管、３……排気管、４…
…サセプタ、５……赤外線ランプ、７……熱電対、８…
…直流電源、９……コイル、10……高周波電源、11…高
周波電界発生部、12……加熱部、13……仕切板、14……
ホルダ、15……移動治具。
給量とシリコン層の成長速度との関係を示す特性図、第
３図は本発明の実施例におけるエピタキシャル成長方法
を実施するためのCVD装置の断面模式図である。 １……反応管、２……ガス導入管、３……排気管、４…
…サセプタ、５……赤外線ランプ、７……熱電対、８…
…直流電源、９……コイル、10……高周波電源、11…高
周波電界発生部、12……加熱部、13……仕切板、14……
ホルダ、15……移動治具。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭59−56724（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−149748（ＪＰ，Ａ) 特公 昭47−12060（ＪＰ，Ｂ２)
Claims (1)
- 【請求項１】シリコンウェハ、サファイア基板等からな
る基台上に、シリコンをエピタキシャル成長させるもの
であって、前記基台を不活性ガスと共に高周波電界中に
晒した後、前記基台を別室に移送し、更に、ジシランガ
スやシランガスを高周波電界で分解した後、前記基台上
へ移送し、この基台上へ単結晶シリコンを成長させるこ
とを特徴としたエピタキシャル成長方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60125367A JP2609844B2 (ja) | 1985-06-10 | 1985-06-10 | エピタキシヤル成長方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60125367A JP2609844B2 (ja) | 1985-06-10 | 1985-06-10 | エピタキシヤル成長方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61283113A JPS61283113A (ja) | 1986-12-13 |
| JP2609844B2 true JP2609844B2 (ja) | 1997-05-14 |
Family
ID=14908376
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60125367A Expired - Lifetime JP2609844B2 (ja) | 1985-06-10 | 1985-06-10 | エピタキシヤル成長方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2609844B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2594051B2 (ja) * | 1987-02-02 | 1997-03-26 | 東京エレクトロン株式会社 | プラズマ処理方法 |
| JPH0777203B2 (ja) * | 1987-03-27 | 1995-08-16 | 東亞合成株式会社 | シリコン単結晶膜を有するサファイア基板の製造方法 |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS53149760A (en) * | 1977-06-02 | 1978-12-27 | Ito Tadatsugu | Depositing device |
| JPS5683025A (en) * | 1979-12-10 | 1981-07-07 | Shunpei Yamazaki | Formation of single crystal semiconductor film |
| JPS59182521A (ja) * | 1983-04-01 | 1984-10-17 | Mitsui Toatsu Chem Inc | 水素化シリコン薄膜の形成方法 |
| JPS59155122A (ja) * | 1983-02-24 | 1984-09-04 | Mitsui Toatsu Chem Inc | 半導体薄膜およびその形成方法 |
| JPH0642450B2 (ja) * | 1983-03-07 | 1994-06-01 | 三井東圧化学株式会社 | 半導体薄膜の形成方法 |
| JPS6055615A (ja) * | 1983-09-07 | 1985-03-30 | Sharp Corp | 薄膜形成装置 |
| JP2577543B2 (ja) * | 1984-08-08 | 1997-02-05 | 新技術事業団 | 単結晶薄膜成長装置 |
-
1985
- 1985-06-10 JP JP60125367A patent/JP2609844B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61283113A (ja) | 1986-12-13 |
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