JP2680202B2 - 気相成長方法及び装置 - Google Patents
気相成長方法及び装置Info
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
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- C30B25/02—Epitaxial-layer growth
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- C30B25/105—Heating of the reaction chamber or the substrate by irradiation or electric discharge
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic System or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/20—Deposition of semiconductor materials on a substrate, e.g. epitaxial growth solid phase epitaxy
- H01L21/205—Deposition of semiconductor materials on a substrate, e.g. epitaxial growth solid phase epitaxy using reduction or decomposition of a gaseous compound yielding a solid condensate, i.e. chemical deposition
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
- C23C16/48—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating by irradiation, e.g. photolysis, radiolysis, particle radiation
- C23C16/482—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating by irradiation, e.g. photolysis, radiolysis, particle radiation using incoherent light, UV to IR, e.g. lamps
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
- C30B29/02—Elements
- C30B29/08—Germanium
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は反応室内の試料に原料ガ
スの供給により原子層状に薄膜を気相成長する方法及び
装置に関する。
スの供給により原子層状に薄膜を気相成長する方法及び
装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】通常の気相成長方法では、図１を参照し
て説明すると、反応室１内にガス供給源により原料ガス
を流通させながら反応室１内の試料７を高周波加熱装置
１９により加熱して試料７表面にＣＶＤ膜を成長させて
いる。
て説明すると、反応室１内にガス供給源により原料ガス
を流通させながら反応室１内の試料７を高周波加熱装置
１９により加熱して試料７表面にＣＶＤ膜を成長させて
いる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来から気相成長方法
に用いられる原料ガスとしては、有機系原料ガス、塩化
物系原料ガス、水素化物系原料ガス等が使用されている
が、これらの有機系原料ガスや塩化物系原料ガスでは、
基板をガスに曝した状態のままにしておくと多分子層吸
着を起こすという問題があり、これが１原子層ごとの薄
膜成長を達成するための大きな障害となっている。その
ため、１原子層の吸着を行った後は、原料ガスを排気し
多層吸着を防止することが従来から行われている（例え
ば特開平２−２０８９２５号公報）。しかしながら、有
機系原料ガスや塩化物系原料ガスは取扱いが困難である
と共に、塩素、炭素等の不純物を含んでいるという問題
がある。
に用いられる原料ガスとしては、有機系原料ガス、塩化
物系原料ガス、水素化物系原料ガス等が使用されている
が、これらの有機系原料ガスや塩化物系原料ガスでは、
基板をガスに曝した状態のままにしておくと多分子層吸
着を起こすという問題があり、これが１原子層ごとの薄
膜成長を達成するための大きな障害となっている。その
ため、１原子層の吸着を行った後は、原料ガスを排気し
多層吸着を防止することが従来から行われている（例え
ば特開平２−２０８９２５号公報）。しかしながら、有
機系原料ガスや塩化物系原料ガスは取扱いが困難である
と共に、塩素、炭素等の不純物を含んでいるという問題
がある。
【０００４】一方、水素化物系原料ガスの場合には、不
純物を含んでおらず取扱いが容易であるという利点を有
している反面、基板を加熱または光の照射により連続的
にエネルギを供給した状態にしておくと（例えば特開昭
５９−９４８２９号公報）、連続的に分解，吸着，分
解，吸着，・・・を繰り返し連続堆積が生じてしまうた
め、上記ガス同様、１原子層ごとの制御ができないとい
う問題がある（但し、例外的にGaAsの場合には、As原子
の上にはAsの原料ガスが吸着しないという独自の特性が
あるため、連続堆積を防止することができる）。そこ
で、一般的には、連続堆積を防止するために、やはり原
料ガスを排気して連続堆積を防ぐことが行われている
（例えば特開昭６３−５５９２９号公報）。
純物を含んでおらず取扱いが容易であるという利点を有
している反面、基板を加熱または光の照射により連続的
にエネルギを供給した状態にしておくと（例えば特開昭
５９−９４８２９号公報）、連続的に分解，吸着，分
解，吸着，・・・を繰り返し連続堆積が生じてしまうた
め、上記ガス同様、１原子層ごとの制御ができないとい
う問題がある（但し、例外的にGaAsの場合には、As原子
の上にはAsの原料ガスが吸着しないという独自の特性が
あるため、連続堆積を防止することができる）。そこ
で、一般的には、連続堆積を防止するために、やはり原
料ガスを排気して連続堆積を防ぐことが行われている
（例えば特開昭６３−５５９２９号公報）。
【０００５】しかしながら、水素化物系では、気相中の
原料ガス排気時に、表面から吸着物質が脱離するという
問題がある。また、原料ガスの排気、導入を繰り返すこ
とは生産性を向上させる上で弊害である。
原料ガス排気時に、表面から吸着物質が脱離するという
問題がある。また、原料ガスの排気、導入を繰り返すこ
とは生産性を向上させる上で弊害である。
【０００６】本発明は、原料ガスにゲルマンガスを使用
して、ゲルマンガスを排気せずに１原子層の薄膜の成長
を達成させるものであり、ゲルマンガスを反応室内に導
入してシリコンウェハの試料表面に吸着させた後、試料
をゲルマンガスに曝した状態でフラッシュランプからの
パルス光により、吸着物を瞬時に分解・反応させること
を特徴とし、その目的は１パルス光照射毎に１原子層の
薄膜を成長させることにある。
して、ゲルマンガスを排気せずに１原子層の薄膜の成長
を達成させるものであり、ゲルマンガスを反応室内に導
入してシリコンウェハの試料表面に吸着させた後、試料
をゲルマンガスに曝した状態でフラッシュランプからの
パルス光により、吸着物を瞬時に分解・反応させること
を特徴とし、その目的は１パルス光照射毎に１原子層の
薄膜を成長させることにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明方法は上記の課題
を解決し上記の目的を達成するため、その請求項１記載
のものにあっては、シリコンウェハが設置された反応室
内にゲルマンガスをシリコンウェハの表面にゲルマンガ
スがほぼ完全に吸着されるような１Ｐａ以上の分圧で導
入し、前記ゲルマンガスが前記シリコンウェハ表面に吸
着するのに要する２０秒以上の時間を経た後、前記シリ
コンウェハをゲルマンガスに曝した状態でフラッシュラ
ンプからパルス光をシリコンウェハ表面に照射すること
により、１パルス光照射毎に１原子層の薄膜を成長させ
ることを特徴とする。また、請求項２記載のものにあっ
ては、請求項１記載のものにおいて、前記フラッシュラ
ンプは、キセノンフラッシュランプであることを特徴と
する。また、請求項３記載のものにあっては、請求項１
または２記載のものにおいて、前記パルス光照射による
薄膜の形成の前又は後或いはパルス光照射の間に、シリ
コンウェハを一定に加熱し、ゲルマンガスを化学的に反
応させて薄膜を形成させる工程を含むことを特徴とす
る。
を解決し上記の目的を達成するため、その請求項１記載
のものにあっては、シリコンウェハが設置された反応室
内にゲルマンガスをシリコンウェハの表面にゲルマンガ
スがほぼ完全に吸着されるような１Ｐａ以上の分圧で導
入し、前記ゲルマンガスが前記シリコンウェハ表面に吸
着するのに要する２０秒以上の時間を経た後、前記シリ
コンウェハをゲルマンガスに曝した状態でフラッシュラ
ンプからパルス光をシリコンウェハ表面に照射すること
により、１パルス光照射毎に１原子層の薄膜を成長させ
ることを特徴とする。また、請求項２記載のものにあっ
ては、請求項１記載のものにおいて、前記フラッシュラ
ンプは、キセノンフラッシュランプであることを特徴と
する。また、請求項３記載のものにあっては、請求項１
または２記載のものにおいて、前記パルス光照射による
薄膜の形成の前又は後或いはパルス光照射の間に、シリ
コンウェハを一定に加熱し、ゲルマンガスを化学的に反
応させて薄膜を形成させる工程を含むことを特徴とす
る。
【０００８】また、本発明装置は同じ課題を解決し同じ
目的を達成するため、請求項４に記載したものにあって
は、シリコンウェハが設置される反応室と、この反応室
にゲルマンガスをシリコンウェハの表面にゲルマンガス
がほぼ完全に吸着されるような１Ｐａ以上の分圧で導入
するガス供給源と、反応室内のシリコンウェハ表面に透
光性窓を通してパルス光を照射するフラッシュランプ
と、前記ガス供給源による反応室内へのゲルマンガスの
導入とフラッシュランプによるシリコンウェハへのパル
ス光の照射を、前記ゲルマンガスが前記シリコンウェハ
表面に吸着するのに要する２０秒以上の時間を経た後、
前記シリコンウェハをゲルマンガスに曝した状態でフラ
ッシュランプからパルス光を照射するように、関連付け
て制御する制御装置とを設けることにより、１パルス光
照射毎に１原子層の薄膜を成長させることを特徴とす
る。
目的を達成するため、請求項４に記載したものにあって
は、シリコンウェハが設置される反応室と、この反応室
にゲルマンガスをシリコンウェハの表面にゲルマンガス
がほぼ完全に吸着されるような１Ｐａ以上の分圧で導入
するガス供給源と、反応室内のシリコンウェハ表面に透
光性窓を通してパルス光を照射するフラッシュランプ
と、前記ガス供給源による反応室内へのゲルマンガスの
導入とフラッシュランプによるシリコンウェハへのパル
ス光の照射を、前記ゲルマンガスが前記シリコンウェハ
表面に吸着するのに要する２０秒以上の時間を経た後、
前記シリコンウェハをゲルマンガスに曝した状態でフラ
ッシュランプからパルス光を照射するように、関連付け
て制御する制御装置とを設けることにより、１パルス光
照射毎に１原子層の薄膜を成長させることを特徴とす
る。
【０００９】
【作用】このような構成であるから反応室１内にガス供
給源６よりゲルマンガスを導入して反応室１内のシリコ
ンウェハの試料７をこのゲルマンガスに曝した状態で、
フラッシュランプ光源９によりパルス光をシリコンウェ
ハ７に照射することによって１回の照射毎に１原子層の
薄膜を成長させることができることになる。
給源６よりゲルマンガスを導入して反応室１内のシリコ
ンウェハの試料７をこのゲルマンガスに曝した状態で、
フラッシュランプ光源９によりパルス光をシリコンウェ
ハ７に照射することによって１回の照射毎に１原子層の
薄膜を成長させることができることになる。
【００１０】換言すれば、シリコンウェハ７表面にゲル
マンガスを吸着させた後、パルス光により吸着物を瞬時
に分解・反応させ、原子層状に薄膜を形成することがで
きることになる。
マンガスを吸着させた後、パルス光により吸着物を瞬時
に分解・反応させ、原子層状に薄膜を形成することがで
きることになる。
【００１１】
【実施例】図１は本発明方法及び装置の１実施例の概略
構成説明図である。本実施例は、反応室１、この反応室
１に扉２を介して連なる予備室３、反応室１及び予備室
３をそれぞれ減圧するための反応室，予備室用排気装置
４，５、反応室１及び予備室３にガスを供給するための
ガス供給源６及び反応室１内の試料７の表面に透光性窓
８を通してフラッシュランプ光を照射するためのフラッ
シュランプ光源９とを備えている。
構成説明図である。本実施例は、反応室１、この反応室
１に扉２を介して連なる予備室３、反応室１及び予備室
３をそれぞれ減圧するための反応室，予備室用排気装置
４，５、反応室１及び予備室３にガスを供給するための
ガス供給源６及び反応室１内の試料７の表面に透光性窓
８を通してフラッシュランプ光を照射するためのフラッ
シュランプ光源９とを備えている。
【００１２】そして試料７を補助加熱するための試料台
１０とワークコイル室１１、高周波をワークコイル室１
１内のワークコイル１２に供給するための高周波発振器
１３、ワークコイル室１１を減圧するためのワークコイ
ル室用排気装置１４、反応室１に試料７を搬送するため
に予備室３内に設けられた試料搬送機１５、外部から試
料７を予備室３に搬入するために予備室３に設けられた
扉１６及びガス供給源６による反応室１内への原料ガス
の導入とフラッシュランプ光源９による試料７へのフラ
ッシュ光の照射を関連付けて制御する制御装置１８とを
備えた構成となっている。なお、１７は圧力計である。
１０とワークコイル室１１、高周波をワークコイル室１
１内のワークコイル１２に供給するための高周波発振器
１３、ワークコイル室１１を減圧するためのワークコイ
ル室用排気装置１４、反応室１に試料７を搬送するため
に予備室３内に設けられた試料搬送機１５、外部から試
料７を予備室３に搬入するために予備室３に設けられた
扉１６及びガス供給源６による反応室１内への原料ガス
の導入とフラッシュランプ光源９による試料７へのフラ
ッシュ光の照射を関連付けて制御する制御装置１８とを
備えた構成となっている。なお、１７は圧力計である。
【００１３】次に、上述した装置を用いて膜を形成する
方法について説明する。膜の形成は、次のような手順で
行う。反応室１とワークコイル室１１をそれぞれ排気
装置４，１４で真空排気する。次に真空排気状態の反
応室１内にガス供給源６より水素などのキャリアガスを
流入させる。
方法について説明する。膜の形成は、次のような手順で
行う。反応室１とワークコイル室１１をそれぞれ排気
装置４，１４で真空排気する。次に真空排気状態の反
応室１内にガス供給源６より水素などのキャリアガスを
流入させる。
【００１４】予備室３を窒素などのガスで大気圧状態
にし扉１６を開け、試料７を予備室３内の試料搬送機１
５に乗せた後、扉１６を締める。反応室１内に流入さ
せているガスと同種のガスを予備室３内に流入させなが
ら、予備室３内を排気装置５で減圧にする。
にし扉１６を開け、試料７を予備室３内の試料搬送機１
５に乗せた後、扉１６を締める。反応室１内に流入さ
せているガスと同種のガスを予備室３内に流入させなが
ら、予備室３内を排気装置５で減圧にする。
【００１５】扉２を開け、試料７を試料搬送機１５に
より予備室３内から反応室１内に搬送し、試料台１０上
に乗せ、搬送機１５を予備室３内に戻し、扉２を閉め
る。ワークコイル１２に高周波発振器１３より高周波
を加え、試料台１０を加熱し、その熱で試料７を加熱す
る。
より予備室３内から反応室１内に搬送し、試料台１０上
に乗せ、搬送機１５を予備室３内に戻し、扉２を閉め
る。ワークコイル１２に高周波発振器１３より高周波
を加え、試料台１０を加熱し、その熱で試料７を加熱す
る。
【００１６】なお、この加熱はフラッシュランプ光の照
射時の原料ガスの分解・反応を促進させるため、もしく
は、試料７表面の不要吸着物を昇温脱離させるため，も
しくは、通常の化学気相成長法で薄膜を形成するために
用いる。
射時の原料ガスの分解・反応を促進させるため、もしく
は、試料７表面の不要吸着物を昇温脱離させるため，も
しくは、通常の化学気相成長法で薄膜を形成するために
用いる。
【００１７】その後、原料ガスをガス供給源６より反
応室１に流入させる。次に、原料ガスが試料７表面に
吸着するのに必要な時間の後、フラッシュランプ光をフ
ラッシュランプ光源９より透光性窓８を通して試料７表
面に照射する。
応室１に流入させる。次に、原料ガスが試料７表面に
吸着するのに必要な時間の後、フラッシュランプ光をフ
ラッシュランプ光源９より透光性窓８を通して試料７表
面に照射する。
【００１８】ここで、反応室１内への原料ガスの流入と
フラッシュランプ光の照射を制御装置１８により関連付
けて制御し、２種以上の原料ガスを同時にもしくは交互
に入れ換えてもよい。またフラッシュランプ光を照射
後、別の原料ガスを流入させ、試料７の加熱により、異
種の物質を成長させてもよい。
フラッシュランプ光の照射を制御装置１８により関連付
けて制御し、２種以上の原料ガスを同時にもしくは交互
に入れ換えてもよい。またフラッシュランプ光を照射
後、別の原料ガスを流入させ、試料７の加熱により、異
種の物質を成長させてもよい。
【００１９】このような工程でたとえば単結晶シリコン
上にゲルマニウムを形成する場合の手順の一例について
図２を用いて説明する。反応室１に水素ガス２００cc／
min を流入させ、反応室１内圧力２７０Paとなっている
状態で、単結晶シリコンウェハ（試料７）を試料台１０
に乗せ、図２の時間ｔ1 で単結晶シリコンウェハを加熱
（ウェハ温度ＴG ）し、４００℃以上の温度ＴD のウェ
ハ表面の不要吸着物を昇温脱離させたのち、図２の時間
ｔ2 で２３０〜２９０℃の温度ＴG に下げる。
上にゲルマニウムを形成する場合の手順の一例について
図２を用いて説明する。反応室１に水素ガス２００cc／
min を流入させ、反応室１内圧力２７０Paとなっている
状態で、単結晶シリコンウェハ（試料７）を試料台１０
に乗せ、図２の時間ｔ1 で単結晶シリコンウェハを加熱
（ウェハ温度ＴG ）し、４００℃以上の温度ＴD のウェ
ハ表面の不要吸着物を昇温脱離させたのち、図２の時間
ｔ2 で２３０〜２９０℃の温度ＴG に下げる。
【００２０】次に、時間ｔ3 でゲルマンガス（Ｇｅ
Ｈ4 ）を反応室１内で１〜２０Paの分圧になるように導
入し、ゲルマンガスが試料表面に吸着するのに要する時
間τ′G 以上経た後の時間ｔ4 よりパルス幅約１ｍsec
，パルス強度２０Ｊ／cm2 のキセノンフラッシュラン
プ光を単結晶シリコンウェハ表面に繰り返し照射した
（τG はパルス光の繰り返し間隔）。
Ｈ4 ）を反応室１内で１〜２０Paの分圧になるように導
入し、ゲルマンガスが試料表面に吸着するのに要する時
間τ′G 以上経た後の時間ｔ4 よりパルス幅約１ｍsec
，パルス強度２０Ｊ／cm2 のキセノンフラッシュラン
プ光を単結晶シリコンウェハ表面に繰り返し照射した
（τG はパルス光の繰り返し間隔）。
【００２１】このような方法でゲルマニウムを堆積させ
た時の１パルス当たりの堆積ゲルマニウムの膜厚を調べ
た。全圧力（ＧｅＨ4 ＋Ｈ2 ）が２８０Pa，ゲルマンガ
ス（ＧｅＨ4 ）分圧が１３Paでパルス間隔τG ＝２０秒
間の場合、図３に示すように、２６０〜２７５℃の範囲
で、温度によらず、ウェハの面方位がＳｉ（１００）と
Ｓｉ（１１１）上でそれぞれ１原子層／パルスのゲルマ
ニウムの堆積が認められる。
た時の１パルス当たりの堆積ゲルマニウムの膜厚を調べ
た。全圧力（ＧｅＨ4 ＋Ｈ2 ）が２８０Pa，ゲルマンガ
ス（ＧｅＨ4 ）分圧が１３Paでパルス間隔τG ＝２０秒
間の場合、図３に示すように、２６０〜２７５℃の範囲
で、温度によらず、ウェハの面方位がＳｉ（１００）と
Ｓｉ（１１１）上でそれぞれ１原子層／パルスのゲルマ
ニウムの堆積が認められる。
【００２２】図３中、○はＳｉ（１１１）上での１パル
ス当たりの堆積ゲルマニウムの厚さ，●はＳｉ（１０
０）上での１パルス当たりの堆積ゲルマニウムの厚さ，
ａの破線はＧｅ（１１１）の１原子層の厚さ，ｂの破線
はＧｅ（１００）の１原子層の厚さを示す（以下図４〜
５同じ）。
ス当たりの堆積ゲルマニウムの厚さ，●はＳｉ（１０
０）上での１パルス当たりの堆積ゲルマニウムの厚さ，
ａの破線はＧｅ（１１１）の１原子層の厚さ，ｂの破線
はＧｅ（１００）の１原子層の厚さを示す（以下図４〜
５同じ）。
【００２３】パルス間隔が２０秒間，全圧力（ＧｅＨ4
＋Ｈ2 ）が２８０Pa，ウェハ補助加熱温度２６８℃の場
合、ゲルマンガス分圧が１３Pa以上で、図４に示すよう
に１原子層／パルスのゲルマニウムの堆積が認められ
る。
＋Ｈ2 ）が２８０Pa，ウェハ補助加熱温度２６８℃の場
合、ゲルマンガス分圧が１３Pa以上で、図４に示すよう
に１原子層／パルスのゲルマニウムの堆積が認められ
る。
【００２４】全圧力（ＧｅＨ4 ＋Ｈ2 ）が２８０Pa，ウ
ェハ補助加熱温度が２６８℃の場合、ゲルマンガス分圧
が４．５Paでも、図５に示すように、パルス間隔が長く
なれば、１原子層／パルスのゲルマニウムの堆積が認め
られる。
ェハ補助加熱温度が２６８℃の場合、ゲルマンガス分圧
が４．５Paでも、図５に示すように、パルス間隔が長く
なれば、１原子層／パルスのゲルマニウムの堆積が認め
られる。
【００２５】なお、２３０〜２９０℃の温度では、フラ
ッシュランプ光を照射しなければ、ゲルマニウムの堆積
は認められない。ウェハの面方位を変えると、ウェハ補
助加熱温度が２６８℃、パルス間隔が２０秒間、全圧力
（ＧｅＨ4 ＋Ｈ2 ）が２８０Pa、ゲルマンガス分圧が１
３Paの場合、図６に示すように、それぞれの面方位に対
応して、１原子層／パルスのゲルマニウムの堆積が認め
られる。
ッシュランプ光を照射しなければ、ゲルマニウムの堆積
は認められない。ウェハの面方位を変えると、ウェハ補
助加熱温度が２６８℃、パルス間隔が２０秒間、全圧力
（ＧｅＨ4 ＋Ｈ2 ）が２８０Pa、ゲルマンガス分圧が１
３Paの場合、図６に示すように、それぞれの面方位に対
応して、１原子層／パルスのゲルマニウムの堆積が認め
られる。
【００２６】以上述べたように、試料を原料ガスに曝し
た状態で、パルス光を照射することにより、１回の照射
ごとに、１原子層の薄膜を成長させることができること
は明らかである。また、２種以上の原料ガスを同時に流
入させ、混晶物質を原子層状に成長させることができる
ことは、容易に類推できる。
た状態で、パルス光を照射することにより、１回の照射
ごとに、１原子層の薄膜を成長させることができること
は明らかである。また、２種以上の原料ガスを同時に流
入させ、混晶物質を原子層状に成長させることができる
ことは、容易に類推できる。
【００２７】さらに、反応室内への原料ガスの導入とフ
ラッシュランプ光の照射を制御装置１８により関連付け
て制御し、２種以上の原料ガスを図７に示すように交
互に入れ換え、図８に示すような１原子層ごとに異種の
物質のある多層原子層状の薄膜を形成することができ
る。ここで、τA ，τB はそれぞれＡ，Ｂ物質を形成す
るときのパルス間隔、τ′A ，τ′B はそれぞれＡ，Ｂ
物質の原料となるガスが試料表面に吸着するのに要する
時間、Ｃはウェハである。
ラッシュランプ光の照射を制御装置１８により関連付け
て制御し、２種以上の原料ガスを図７に示すように交
互に入れ換え、図８に示すような１原子層ごとに異種の
物質のある多層原子層状の薄膜を形成することができ
る。ここで、τA ，τB はそれぞれＡ，Ｂ物質を形成す
るときのパルス間隔、τ′A ，τ′B はそれぞれＡ，Ｂ
物質の原料となるガスが試料表面に吸着するのに要する
時間、Ｃはウェハである。
【００２８】２種以上の原料ガスを図９に示すように
ある時間毎に入れ換え、図１０に示すような数原子層あ
るいは数十原子層ごとに異種の物質のある多層膜を形成
することができる。
ある時間毎に入れ換え、図１０に示すような数原子層あ
るいは数十原子層ごとに異種の物質のある多層膜を形成
することができる。
【００２９】また反応室内への原料ガスの導入とウェ
ハの補助加熱温度も図１１のように関連付けて制御し、
図１２に示すような数原子層あるいは数十原子層ごとに
異種の物質のある多層膜を形成することができることは
明らかである。
ハの補助加熱温度も図１１のように関連付けて制御し、
図１２に示すような数原子層あるいは数十原子層ごとに
異種の物質のある多層膜を形成することができることは
明らかである。
【００３０】なお、上記において、パルス間隔は原料ガ
スが試料表面に完全に吸着被覆するのに要する時間以上
であることが望ましく、また異種の原料ガスに入れ換え
た後のパルス光の照射は、入れ換えた後の異種の原料ガ
スが試料表面に完全に吸着被覆するのに要する時間の後
に行うことが望ましい。
スが試料表面に完全に吸着被覆するのに要する時間以上
であることが望ましく、また異種の原料ガスに入れ換え
た後のパルス光の照射は、入れ換えた後の異種の原料ガ
スが試料表面に完全に吸着被覆するのに要する時間の後
に行うことが望ましい。
【００３１】また上記方法は、同一の反応室で異種の物
質の多層構造を実現する例であるが、同様の反応室をつ
なげて、物質毎に、反応室を使い分け、異種物質の多層
構造を実現してもよい。
質の多層構造を実現する例であるが、同様の反応室をつ
なげて、物質毎に、反応室を使い分け、異種物質の多層
構造を実現してもよい。
【００３２】また、パルス光照射光源９を用いない別の
手段、例えば、図１３に示すように、通常の気相成長方
法による薄膜形成と上記方法とを組合せ、図１４に示す
ような多層構造も実現可能になることは明らかである。
図１４でＡは通常の化学気相成長方法を用いて形成した
薄膜、Ｂはフラッシュランプ光により形成した薄膜、Ｃ
はウェハを示す。
手段、例えば、図１３に示すように、通常の気相成長方
法による薄膜形成と上記方法とを組合せ、図１４に示す
ような多層構造も実現可能になることは明らかである。
図１４でＡは通常の化学気相成長方法を用いて形成した
薄膜、Ｂはフラッシュランプ光により形成した薄膜、Ｃ
はウェハを示す。
【００３３】なお、図１３では、同一の反応室内で図１
４に示すような多層構造を実現する手順を示したが、フ
ラッシュランプを用いない別の手段での薄膜形成する機
能をフラッシュランプを用いて薄膜形成する反応室につ
なげて、図１４に示すような多層構造を実現できること
は明らかである。
４に示すような多層構造を実現する手順を示したが、フ
ラッシュランプを用いない別の手段での薄膜形成する機
能をフラッシュランプを用いて薄膜形成する反応室につ
なげて、図１４に示すような多層構造を実現できること
は明らかである。
【００３４】
【発明の効果】上述の説明より明かなように本発明によ
れば、ゲルマンガスをシリコンウェハの表面にゲルマン
ガスがほぼ完全に吸着されるような１Ｐａ以上の分圧で
導入し、前記ゲルマンガスが前記シリコンウェハ表面に
吸着するのに要する２０秒以上の時間を経た後、前記シ
リコンウェハをゲルマンガスに曝した状態でフラッシュ
ランプからパルス光をシリコンウェハ表面に照射するこ
とによって、１回の照射毎に１原子層の薄膜を成長させ
ることができる。
れば、ゲルマンガスをシリコンウェハの表面にゲルマン
ガスがほぼ完全に吸着されるような１Ｐａ以上の分圧で
導入し、前記ゲルマンガスが前記シリコンウェハ表面に
吸着するのに要する２０秒以上の時間を経た後、前記シ
リコンウェハをゲルマンガスに曝した状態でフラッシュ
ランプからパルス光をシリコンウェハ表面に照射するこ
とによって、１回の照射毎に１原子層の薄膜を成長させ
ることができる。
【図１】本発明方法及び装置の１実施例の概略構成説明
図である。
図である。
【図２】キセノンフラッシュランプ光を単結晶シリコン
ウェハ表面に繰り返し照射した時のゲルマニウムを堆積
させる手順の１例を示す説明図である。
ウェハ表面に繰り返し照射した時のゲルマニウムを堆積
させる手順の１例を示す説明図である。
【図３】キセノンフラッシュランプ光を単結晶シリコン
ウェハ表面に繰り返し照射した時の、１パルス当たりの
堆積ゲルマニウムの膜厚の単結晶シリコンウェハの温度
依存性の説明図である。
ウェハ表面に繰り返し照射した時の、１パルス当たりの
堆積ゲルマニウムの膜厚の単結晶シリコンウェハの温度
依存性の説明図である。
【図４】キセノンフラッシュランプ光を単結晶シリコン
ウェハ表面に繰り返し照射した時の、１パルス当たりの
堆積ゲルマニウムの膜厚の反応室内のゲルマンガス分圧
依存性の説明図である。
ウェハ表面に繰り返し照射した時の、１パルス当たりの
堆積ゲルマニウムの膜厚の反応室内のゲルマンガス分圧
依存性の説明図である。
【図５】キセノンフラッシュランプ光を単結晶シリコン
ウェハ表面に繰り返し照射した時の、１パルス当たりの
堆積ゲルマニウムの膜厚のパルス間隔依存性の説明図で
ある。
ウェハ表面に繰り返し照射した時の、１パルス当たりの
堆積ゲルマニウムの膜厚のパルス間隔依存性の説明図で
ある。
【図６】キセノンフラッシュランプ光を単結晶シリコン
ウェハ表面に繰り返し照射した時の、１パルス当たりの
堆積ゲルマニウムの膜厚の基板面方位依存性の説明図で
ある。
ウェハ表面に繰り返し照射した時の、１パルス当たりの
堆積ゲルマニウムの膜厚の基板面方位依存性の説明図で
ある。
【図７】反応室内への原料ガスの導入とフラッシュラン
プ光の照射を関連付けて制御し、Ａ物質の原料となるガ
スとＢ物質の原料となるガスを交互に入れ換え、１原子
層ごとに異種の物質のある多層原子層状の薄膜を形成す
る手順の１例を示す説明図である。
プ光の照射を関連付けて制御し、Ａ物質の原料となるガ
スとＢ物質の原料となるガスを交互に入れ換え、１原子
層ごとに異種の物質のある多層原子層状の薄膜を形成す
る手順の１例を示す説明図である。
【図８】図７に示す手順で１原子層ごとにＡとＢの物質
のある多層原子層状の薄膜を形成した試料の断面図であ
る。
のある多層原子層状の薄膜を形成した試料の断面図であ
る。
【図９】反応室内への原料ガスの導入とフラッシュラン
プ光の照射を関連付けて制御し、Ａ物質の原料となるガ
スとＢ物質の原料となるガスをある時間毎に入れ換え、
数原子層あるいは数十原子層ごとに異種の物質のある多
層膜を形成する手順の１例を示す説明図である。
プ光の照射を関連付けて制御し、Ａ物質の原料となるガ
スとＢ物質の原料となるガスをある時間毎に入れ換え、
数原子層あるいは数十原子層ごとに異種の物質のある多
層膜を形成する手順の１例を示す説明図である。
【図１０】図９に示す手順で数原子層あるいは数十原子
層ごとに異種の物質のある多層膜を形成した試料の断面
図である。
層ごとに異種の物質のある多層膜を形成した試料の断面
図である。
【図１１】反応室内への原料ガスの導入とフラッシュラ
ンプ光の照射を関連付けて制御し、かつ反応室内への原
料ガスの導入と基板の補助加熱温度も関連付けて制御
し、数原子層あるいは数十原子層ごとに異種の物質のあ
る多層膜を形成する手順の１例を示す説明図である。
ンプ光の照射を関連付けて制御し、かつ反応室内への原
料ガスの導入と基板の補助加熱温度も関連付けて制御
し、数原子層あるいは数十原子層ごとに異種の物質のあ
る多層膜を形成する手順の１例を示す説明図である。
【図１２】図１１に示す手順で数原子層あるいは数十原
子層ごとに異種の物質のある多層膜を形成した試料の断
面図である。
子層ごとに異種の物質のある多層膜を形成した試料の断
面図である。
【図１３】通常の気相成長方法による薄膜形成とフラッ
シュランプ光を用いた薄膜形成を組合せ、異種物質の多
層構造も実現する手順の１例を示す説明図である。
シュランプ光を用いた薄膜形成を組合せ、異種物質の多
層構造も実現する手順の１例を示す説明図である。
【図１４】図１３に示す手順で異種物質の多層構造も実
現した試料の断面図である。
現した試料の断面図である。
１ 反応室 ２ 扉 ３ 予備室 ４ 反応室用排気装置 ５ 予備室用排気装置 ６ ガス供給源 ７ 試料 ８ 透光性窓 ９ パルス光照射光源（フラッシュランプ光源） １０ 試料台 １１ ワークコイル室 １２ ワークコイル １３ 高周波発振器 １４ ワークコイル室用排気装置 １５ 試料搬送機 １６ 扉 １７ 圧力計 １８ 制御装置 １９ （高周波）加熱装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 黒河 治重 東京都西多摩郡羽村町神明台２−１−１ 国際電気株式会社 羽村工場内 (72)発明者 池田 文秀 東京都西多摩郡羽村町神明台２−１−１ 国際電気株式会社 羽村工場内 (56)参考文献 特開 昭63−55929（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−124123（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−16416（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−208925（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−94829（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−110（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−254499（ＪＰ，Ａ)
Claims (4)
- 【請求項１】 シリコンウェハが設置された反応室内に
ゲルマンガスをシリコンウェハの表面にゲルマンガスが
ほぼ完全に吸着されるような１Ｐａ以上の分圧で導入
し、前記ゲルマンガスが前記シリコンウェハ表面に吸着
するのに要する２０秒以上の時間を経た後、前記シリコ
ンウェハをゲルマンガスに曝した状態でフラッシュラン
プからパルス光をシリコンウェハ表面に照射することに
より、１パルス光照射毎に１原子層の薄膜を成長させる
ことを特徴とする気相成長方法。 - 【請求項２】 前記フラッシュランプは、キセノンフラ
ッシュランプであることを特徴とする請求項１記載の気
相成長方法。 - 【請求項３】 前記パルス光照射による薄膜の形成の前
又は後或いはパルス光照射の間に、シリコンウェハを一
定に加熱し、ゲルマンガスを化学的に反応させて薄膜を
形成させる工程を含むことを特徴とする請求項１または
２に記載の気相成長方法。 - 【請求項４】 シリコンウェハが設置される反応室と、
この反応室にゲルマンガスをシリコンウェハの表面にゲ
ルマンガスがほぼ完全に吸着されるような１Ｐａ以上の
分圧で導入するガス供給源と、反応室内のシリコンウェ
ハ表面に透光性窓を通してパルス光を照射するフラッシ
ュランプと、前記ガス供給源による反応室内へのゲルマ
ンガスの導入とフラッシュランプによるシリコンウェハ
へのパルス光の照射を、前記ゲルマンガスが前記シリコ
ンウェハ表面に吸着するのに要する２０秒以上の時間を
経た後、前記シリコンウェハをゲルマンガスに曝した状
態でフラッシュランプからパルス光を照射するように、
関連付けて制御する制御装置とを設けることにより、１
パルス光照射毎に１原子層の薄膜を成長させることを特
徴とする気相成長装置。
Priority Applications (5)
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|---|---|---|---|
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| DE69224541T DE69224541T2 (de) | 1991-03-20 | 1992-03-19 | Verfahren und Gebrauch einer Vorrichtung zur Dampfphasen-Abscheidung |
| EP92104795A EP0504886B1 (en) | 1991-03-20 | 1992-03-19 | A vapour depositing method and use of an apparatus therefor |
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Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3056931A JP2680202B2 (ja) | 1991-03-20 | 1991-03-20 | 気相成長方法及び装置 |
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|---|---|---|---|
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|---|---|
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Family
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
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| US20090004850A1 (en) | 2001-07-25 | 2009-01-01 | Seshadri Ganguli | Process for forming cobalt and cobalt silicide materials in tungsten contact applications |
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-
1992
- 1992-03-16 KR KR1019920004239A patent/KR100311893B1/ko not_active IP Right Cessation
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| DE69224541D1 (de) | 1998-04-09 |
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