JP3149457B2 - シリコンゲルマニウム膜，シリコンゲルマニウム膜の製造方法及びシリコンゲルマニウム膜を用いて製造した半導体装置 - Google Patents
シリコンゲルマニウム膜，シリコンゲルマニウム膜の製造方法及びシリコンゲルマニウム膜を用いて製造した半導体装置Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、シリコンゲルマニウム
膜，シリコンゲルマニウム膜の製造方法及びシリコンゲ
ルマニウム膜を用いて製造した半導体装置に関し、特に
酸素ドーピングにより臨界膜厚を厚くしたシリコンゲル
マニウム膜，シリコンゲルマニウム膜の製造方法及びシ
リコンゲルマニウム膜を用いて製造した半導体装置に関
する。
膜，シリコンゲルマニウム膜の製造方法及びシリコンゲ
ルマニウム膜を用いて製造した半導体装置に関し、特に
酸素ドーピングにより臨界膜厚を厚くしたシリコンゲル
マニウム膜，シリコンゲルマニウム膜の製造方法及びシ
リコンゲルマニウム膜を用いて製造した半導体装置に関
する。
【０００２】
【従来の技術】現在、バイポーラトランジスタなどのシ
リコン高周波デバイスはコストの低さや高い歩留りのた
めに市場が広まりつつある。また、高周波特性の向上を
狙ってヘテロ接合を利用したシリコン／シリコンゲルマ
ニウムヘテロバイポーラトランジスタも試作されてい
る。特にＳｉ−ＭＢＥ（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｂｅａｍ
Ｅｐｉｔａｘｙ）技術は急峻かつ自在なプロファイルが
得られるために利用され始めている。従来、Ｓｉ−ＭＢ
Ｅ装置を用いてＰ型シリコンエピタキシャル層を形成す
る場合、固体シリコンソースにエレクトロンビームを照
射して溶融し、分子線としてウェハー上に蒸着させると
ともに、ＰＢＮ製のるつぼを内部に有するクヌーセン
（Ｋｎｕｄｓｅｎ）セル（以後、Ｋ−セルと略す）中に
Ｐ型不純物源を入れてヒーターで加熱溶融してウェハー
上に蒸着させる方法が一般的に用いられている。ヘテロ
バイポーラトランジスタにおいてベース層として用いら
れるＰ型シリコンゲルマニウム混晶膜に関しても、Ｋ−
セル中のゲルマニウムを固体シリコンソース及びＰ型不
純物と同時に加熱溶融してウェハー上に蒸着させること
により形成できる。
リコン高周波デバイスはコストの低さや高い歩留りのた
めに市場が広まりつつある。また、高周波特性の向上を
狙ってヘテロ接合を利用したシリコン／シリコンゲルマ
ニウムヘテロバイポーラトランジスタも試作されてい
る。特にＳｉ−ＭＢＥ（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｂｅａｍ
Ｅｐｉｔａｘｙ）技術は急峻かつ自在なプロファイルが
得られるために利用され始めている。従来、Ｓｉ−ＭＢ
Ｅ装置を用いてＰ型シリコンエピタキシャル層を形成す
る場合、固体シリコンソースにエレクトロンビームを照
射して溶融し、分子線としてウェハー上に蒸着させると
ともに、ＰＢＮ製のるつぼを内部に有するクヌーセン
（Ｋｎｕｄｓｅｎ）セル（以後、Ｋ−セルと略す）中に
Ｐ型不純物源を入れてヒーターで加熱溶融してウェハー
上に蒸着させる方法が一般的に用いられている。ヘテロ
バイポーラトランジスタにおいてベース層として用いら
れるＰ型シリコンゲルマニウム混晶膜に関しても、Ｋ−
セル中のゲルマニウムを固体シリコンソース及びＰ型不
純物と同時に加熱溶融してウェハー上に蒸着させること
により形成できる。
【０００３】しかし、シリコンとゲルマニウムの格子定
数の違いが４％ありシリコンゲルマニウム膜形成におい
てシリコン／シリコンゲルマニウム界面で格子不整合に
よるストレスがかかるために、シリコンゲルマニウムを
ミスフィット転位なしに成長できる臨界膜厚が存在す
る。そしてこの臨界膜厚以上のシリコンゲルマニウム膜
の成長を行うとシリコン／シリコンゲルマニウム界面に
ミスフィット転位ができてしまうという問題点があっ
た。例えば、シリコンゲルマニウム膜（Ｓｉ１−ＸＧｅ
Ｘ）の混晶比Ｘ＝０．３のとき臨界膜厚は２０ｎｍ程度
であり、ヘテロバイポーラトランジスタ（ＨＢＴ）とし
て使用できないという問題点もあった。
数の違いが４％ありシリコンゲルマニウム膜形成におい
てシリコン／シリコンゲルマニウム界面で格子不整合に
よるストレスがかかるために、シリコンゲルマニウムを
ミスフィット転位なしに成長できる臨界膜厚が存在す
る。そしてこの臨界膜厚以上のシリコンゲルマニウム膜
の成長を行うとシリコン／シリコンゲルマニウム界面に
ミスフィット転位ができてしまうという問題点があっ
た。例えば、シリコンゲルマニウム膜（Ｓｉ１−ＸＧｅ
Ｘ）の混晶比Ｘ＝０．３のとき臨界膜厚は２０ｎｍ程度
であり、ヘテロバイポーラトランジスタ（ＨＢＴ）とし
て使用できないという問題点もあった。
【０００４】図５Ａは従来のシリコンゲルマニウム（Ｓ
ｉ１−ＸＧｅＸ）膜の形成過程を示したものである。ま
ずシリコン（Ｓｉ）ウェハー上にＳｉとゲルマニウム
（Ｇｅ）を同時に蒸着させることによりＳｉ１−ＸＧｅ
Ｘ膜を形成する。このときＳｉとＧｅで格子定数が異な
るために格子不整合が起こり、Ｓｉ／Ｓｉ１−ＸＧｅＸ
の界面にストレスが生じる。そして臨界膜厚を超えた時
点で図５Ａ下図のようにＳｉ／Ｓｉ１−ＸＧｅＸ界面の
ストレスを緩和させるためにミスフィット転位が発生す
る。このときの膜厚が２０ｎｍ程度であるためにデバイ
ス応用にはあまり適しているとはいえない。そこで、臨
界膜厚を出来る限り厚くする必要があった。
ｉ１−ＸＧｅＸ）膜の形成過程を示したものである。ま
ずシリコン（Ｓｉ）ウェハー上にＳｉとゲルマニウム
（Ｇｅ）を同時に蒸着させることによりＳｉ１−ＸＧｅ
Ｘ膜を形成する。このときＳｉとＧｅで格子定数が異な
るために格子不整合が起こり、Ｓｉ／Ｓｉ１−ＸＧｅＸ
の界面にストレスが生じる。そして臨界膜厚を超えた時
点で図５Ａ下図のようにＳｉ／Ｓｉ１−ＸＧｅＸ界面の
ストレスを緩和させるためにミスフィット転位が発生す
る。このときの膜厚が２０ｎｍ程度であるためにデバイ
ス応用にはあまり適しているとはいえない。そこで、臨
界膜厚を出来る限り厚くする必要があった。
【０００５】この臨界膜厚を厚くするには、ほう素をイ
オン注入する方法が知られており、大田らは、ほう素が
Ｓｉ１−ＸＧｅＸ膜の格子不整合に影響を与えるために
は少なくとも１０ ｃｍ 以上のキャリア濃度が必要で
あると述べている。（大田，古川１９９０秋季応用物理
学会学術講演会予稿集 第１分冊 ｐ２４０）。また、
平山らは、シリコンゲルマニウム／シリコン界面のスト
レスを解消するためにはゲルマニウム／ほう素の比が４
／１は必要であるとアップライド・フィジックス・レタ
ー第５２巻１３３５頁で報告している（Ｈ．Ｈｉｒａｙ
ａｍａ，Ｔ．Ｔａｔｓｕｍｉ，ａｎｄ Ｎ．Ａｉｚａｋ
ｉ，Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ，Ｌｅｔｔ．５２，１３３５
（１９８８））。
オン注入する方法が知られており、大田らは、ほう素が
Ｓｉ１−ＸＧｅＸ膜の格子不整合に影響を与えるために
は少なくとも１０ ｃｍ 以上のキャリア濃度が必要で
あると述べている。（大田，古川１９９０秋季応用物理
学会学術講演会予稿集 第１分冊 ｐ２４０）。また、
平山らは、シリコンゲルマニウム／シリコン界面のスト
レスを解消するためにはゲルマニウム／ほう素の比が４
／１は必要であるとアップライド・フィジックス・レタ
ー第５２巻１３３５頁で報告している（Ｈ．Ｈｉｒａｙ
ａｍａ，Ｔ．Ｔａｔｓｕｍｉ，ａｎｄ Ｎ．Ａｉｚａｋ
ｉ，Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ，Ｌｅｔｔ．５２，１３３５
（１９８８））。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】前述の様にシリコンゲ
ルマニウム膜は、臨界膜厚を出来る限り厚くすることが
望ましいが、従来方法ではほう素を多量に注入しなくて
はならず、Ｐ型不純物濃度を調節することが困難だ、と
いう問題点があった。
ルマニウム膜は、臨界膜厚を出来る限り厚くすることが
望ましいが、従来方法ではほう素を多量に注入しなくて
はならず、Ｐ型不純物濃度を調節することが困難だ、と
いう問題点があった。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、シリコ
ン基板上のシリコンゲルマニウム膜において、ドーピン
グ量が１０１９ｃｍ−３以上１０２３ｃｍ−３以下の酸
素がドーピングされていることを特徴とするシリコンゲ
ルマニウム膜が得られる。
ン基板上のシリコンゲルマニウム膜において、ドーピン
グ量が１０１９ｃｍ−３以上１０２３ｃｍ−３以下の酸
素がドーピングされていることを特徴とするシリコンゲ
ルマニウム膜が得られる。
【０００８】Ｓｉ１−ＸＧｅＸ膜形成時に図５Ｂのよう
に酸素ドーピングを同時に行うと、酸素は図５Ｂ下図の
ように界面付近に集中し、界面のストレスを局所的に緩
和するために臨界膜厚が増加する。
に酸素ドーピングを同時に行うと、酸素は図５Ｂ下図の
ように界面付近に集中し、界面のストレスを局所的に緩
和するために臨界膜厚が増加する。
【０００９】図６は酸素ドープＳｉ１−ＸＧｅＸ膜の深
さ方向に対する膜中酸素濃度分布について示したもので
ある。この図より確かにＳｉ／Ｓｉ１−ＸＧｅＸ界面付
近に酸素が集中していることが確認された。
さ方向に対する膜中酸素濃度分布について示したもので
ある。この図より確かにＳｉ／Ｓｉ１−ＸＧｅＸ界面付
近に酸素が集中していることが確認された。
【００１０】以上述べた理由により、Ｓｉ１−ＸＧｅＸ
膜形成時に酸素ドーピングを同時に行うことにより臨界
膜厚を増加させることができた。
膜形成時に酸素ドーピングを同時に行うことにより臨界
膜厚を増加させることができた。
【００１１】シリコンゲルマニウム膜に酸素を注入して
いくと、シリコンとゲルマニウムの混晶比に関係なく酸
素濃度が１０１９ｃｍ−３似下のときには臨界膜厚の変
化はほとんど見られないが、１０１９ｃｍ−３以上にな
ると急激に増加する。また、酸素濃度が１０ ｃｍ 以
上になると、シリコンゲルマニウム膜に欠陥が多数発生
する。したがって、酸素のドーピング量は１０１９〜１
０２３ｃｍ−３であることが望ましい。
いくと、シリコンとゲルマニウムの混晶比に関係なく酸
素濃度が１０１９ｃｍ−３似下のときには臨界膜厚の変
化はほとんど見られないが、１０１９ｃｍ−３以上にな
ると急激に増加する。また、酸素濃度が１０ ｃｍ 以
上になると、シリコンゲルマニウム膜に欠陥が多数発生
する。したがって、酸素のドーピング量は１０１９〜１
０２３ｃｍ−３であることが望ましい。
【００１２】また、本発明の製造方法によれば、真空中
でシリコン基板を４７０℃以上７００℃以下に保ち、成
長室内の酸素ガスの分圧が１０ −７ Ｔｏｒｒ以上１０
−３ Ｔｏｒｒ以下であり、シリコン基板上にシリコン分
子線とゲルマニウム分子線と酸素分子線を同時に蒸着さ
せる工程を含むシリコンゲルマニウム膜が得られる。
でシリコン基板を４７０℃以上７００℃以下に保ち、成
長室内の酸素ガスの分圧が１０ −７ Ｔｏｒｒ以上１０
−３ Ｔｏｒｒ以下であり、シリコン基板上にシリコン分
子線とゲルマニウム分子線と酸素分子線を同時に蒸着さ
せる工程を含むシリコンゲルマニウム膜が得られる。
【００１３】シリコン基板に酸素をドーピングするに
は、シリコン基板の温度を比較的低温に保たなければな
らない。なぜなら、シリコン基板が７００℃以上になる
と、酸素の離脱が起こり、酸素がドーピングされなくな
るからである。したがって、エピタキシャル成長の可能
な最低温度である４７０℃以上７００℃以下にシリコン
基板を設定することが望ましい。この時、酸素のドーピ
ング量が１０１９〜１０２３ｃｍ−３とするためには、
成長室内の酸素ガスの分圧を１０−７Ｔｏｒｒ以上１０
−３Ｔｏｒｒ以下に設定すると良い。
は、シリコン基板の温度を比較的低温に保たなければな
らない。なぜなら、シリコン基板が７００℃以上になる
と、酸素の離脱が起こり、酸素がドーピングされなくな
るからである。したがって、エピタキシャル成長の可能
な最低温度である４７０℃以上７００℃以下にシリコン
基板を設定することが望ましい。この時、酸素のドーピ
ング量が１０１９〜１０２３ｃｍ−３とするためには、
成長室内の酸素ガスの分圧を１０−７Ｔｏｒｒ以上１０
−３Ｔｏｒｒ以下に設定すると良い。
【００１４】更に本発明によれば、真空中でシリコン基
板を４７０℃以上７００℃以下に保ち、シリコン基板上
にシリコン分子線，ゲルマニウム分子線と同時に蒸着さ
せる分子としては三酸化ほう素、メタほう酸等を同時に
蒸着させてもミスフィット転位の少いシリコンゲルマニ
ウム膜を厚く形成できる。
板を４７０℃以上７００℃以下に保ち、シリコン基板上
にシリコン分子線，ゲルマニウム分子線と同時に蒸着さ
せる分子としては三酸化ほう素、メタほう酸等を同時に
蒸着させてもミスフィット転位の少いシリコンゲルマニ
ウム膜を厚く形成できる。
【００１５】シリコン基板上にシリコン分子線，ゲルマ
ニウム分子線及び三酸化ほう素を同時に蒸着させた場
合、シリコン基板の温度が高いと、三酸化ほう素中の酸
素が離脱して、ほう素だけがドーピングされたシリコン
ゲルマニウム膜が形成される。しかし、この時、シリコ
ン基板温度を４７０℃〜７００℃に保てば、ほう素と酸
素が同時にドーピングされ、臨界膜厚をほう素だけがド
ーピングされたものよりも厚くすることが可能となっ
た。三酸化ほう素の代わりにメタほう酸を用いても同様
である。
ニウム分子線及び三酸化ほう素を同時に蒸着させた場
合、シリコン基板の温度が高いと、三酸化ほう素中の酸
素が離脱して、ほう素だけがドーピングされたシリコン
ゲルマニウム膜が形成される。しかし、この時、シリコ
ン基板温度を４７０℃〜７００℃に保てば、ほう素と酸
素が同時にドーピングされ、臨界膜厚をほう素だけがド
ーピングされたものよりも厚くすることが可能となっ
た。三酸化ほう素の代わりにメタほう酸を用いても同様
である。
【００１６】更に、前述のシリコンゲルマニウム膜を用
いた半導体装置は、コスト，保留り，高周波特性等の向
上が可能となる。
いた半導体装置は、コスト，保留り，高周波特性等の向
上が可能となる。
【００１７】
【実施例】以下に図面を参照して本発明をより具体的に
説明する。
説明する。
【００１８】図１はＳｉ１−ＸＧｅＸ膜の臨界膜厚の酸
素濃度依存性について示したものである。このときのＳ
ｉ１−ＸＧｅＸ膜成長条件は成長温度６５０℃，混晶比
Ｘ＝０．２である。また、Ｓｉ１−ＸＧｅＸ膜中に酸素
を含ませるために成長室中に酸素ガスを導入している。
図において、酸素濃度が１０１９ｃｍ−３以下のときに
は臨界膜厚の変化はほとんど見られない。これに対し酸
素濃度が１０１９ｃｍ−３以上になると臨界膜厚が急激
に増加していることがわかる。このように酸素が高濃度
にドーピングされたＳｉ０．８含Ｇｅ０．２膜の臨界膜
厚は、従来のＳｉ０．８Ｇｅ０．２膜に比較して増加し
た。なお、ここでは混晶比を０．２としたが、混晶比を
変化させた場合にも同様な結果が得られている。また、
酸素濃度１０２３ｃｍ−３以上になると欠陥が多数発生
する。従って、酸素のドーピング量は１０１９〜１０
２３ｃｍ−３適当である。
素濃度依存性について示したものである。このときのＳ
ｉ１−ＸＧｅＸ膜成長条件は成長温度６５０℃，混晶比
Ｘ＝０．２である。また、Ｓｉ１−ＸＧｅＸ膜中に酸素
を含ませるために成長室中に酸素ガスを導入している。
図において、酸素濃度が１０１９ｃｍ−３以下のときに
は臨界膜厚の変化はほとんど見られない。これに対し酸
素濃度が１０１９ｃｍ−３以上になると臨界膜厚が急激
に増加していることがわかる。このように酸素が高濃度
にドーピングされたＳｉ０．８含Ｇｅ０．２膜の臨界膜
厚は、従来のＳｉ０．８Ｇｅ０．２膜に比較して増加し
た。なお、ここでは混晶比を０．２としたが、混晶比を
変化させた場合にも同様な結果が得られている。また、
酸素濃度１０２３ｃｍ−３以上になると欠陥が多数発生
する。従って、酸素のドーピング量は１０１９〜１０
２３ｃｍ−３適当である。
【００１９】図２はＳｉ１−ＸＧｅＸ膜中の酸素濃度及
び臨界膜厚の酸素分圧依存性について示したものであ
る。このときのＳｉ１−ＸＧｅＸ膜成長条件は成長温度
６５０℃、混晶比＝０．２、Ｇｅセル温度は１２５０℃
とした。また酸素は成長室内に流す酸素ガスの分圧を変
化させることにより供給量を変化させている。この図よ
り、酸素濃度が１０１９ｃｍ−３（酸素分圧が１０−７
Ｔｏｒｒ）以下の場合には臨界膜厚にあまり変化は見ら
れない。これに対して酸素濃度が１０１９ｃｍ−３（酸
素分圧が１０−７Ｔｏｒｒ）以上になると臨界膜厚が急
激に増加している。このようにＳｉ０．８Ｇｅ０．２膜
形成時に成長室内の酸素ガスを分圧にして１０−７Ｔｏ
ｒｒ以上流すことにより酸素ドープＳｉ０．８Ｇｅ
０．２膜を形成することができる。なお、ここでは混晶
比を０．２としたが、混晶比を変化させた場合にも同様
な結果が得られている。
び臨界膜厚の酸素分圧依存性について示したものであ
る。このときのＳｉ１−ＸＧｅＸ膜成長条件は成長温度
６５０℃、混晶比＝０．２、Ｇｅセル温度は１２５０℃
とした。また酸素は成長室内に流す酸素ガスの分圧を変
化させることにより供給量を変化させている。この図よ
り、酸素濃度が１０１９ｃｍ−３（酸素分圧が１０−７
Ｔｏｒｒ）以下の場合には臨界膜厚にあまり変化は見ら
れない。これに対して酸素濃度が１０１９ｃｍ−３（酸
素分圧が１０−７Ｔｏｒｒ）以上になると臨界膜厚が急
激に増加している。このようにＳｉ０．８Ｇｅ０．２膜
形成時に成長室内の酸素ガスを分圧にして１０−７Ｔｏ
ｒｒ以上流すことにより酸素ドープＳｉ０．８Ｇｅ
０．２膜を形成することができる。なお、ここでは混晶
比を０．２としたが、混晶比を変化させた場合にも同様
な結果が得られている。
【００２０】以上述べたように、成長室内の酸素ガス分
圧をコントロールすることによってＳｉ１−ＸＧｅＸ膜
中の酸素濃度を制御良く、コントロールでき、Ｓｉ
１−ＸＧｅＸ膜の臨界膜厚を増大できる。
圧をコントロールすることによってＳｉ１−ＸＧｅＸ膜
中の酸素濃度を制御良く、コントロールでき、Ｓｉ
１−ＸＧｅＸ膜の臨界膜厚を増大できる。
【００２１】次に、三酸化ほう素のドーピングの実施例
について述べる。
について述べる。
【００２２】図３Ａは三酸化ほう素のセル温度に対する
Ｓｉ１−ＸＧｅＸ膜中の酸素濃度及びほう素濃度を示し
たものである。また図３Ｂは三酸化ほう素のセル温度に
対する臨界膜厚変化を示したものである。なお、このと
きのＳｉ１−ＸＧｅＸ膜成長条件は成長温度６５０℃、
混晶比Ｘ＝０．２、Ｇｅセル温度は１２５０℃一定と
し、三酸化ほう素のセル温度を変化させた。図３Ａから
三酸化ほう素を用いることによりほう素がドーピングで
きるとともに、酸素ドープＳｉ０．８Ｇｅ０．２膜が形
成できることがわかる。また、図３Ａ，Ｂより、ほう素
キャリア濃度が４×１０１８ｃｍ までは、臨界膜厚の
伸びはわずかであるのに対し、それ以上のキャリア濃度
では臨界膜厚が急激に増加していることから、三酸化ほ
う素がＳｉ０．８Ｇｅ０．２膜に与える影響はほう素濃
度が４×１０ ｃｍ 以上から顕著に現れることがわか
った。これは、Ｓｉ １−Ｘ ／Ｇｅ Ｘ混晶比を変化させて
も同様であった。また、このときの基板温度は７００℃
以下が望ましい。７００℃以上になると基板から酸素の
離脱が起こり、酸素がドーピングされなくなった。
Ｓｉ１−ＸＧｅＸ膜中の酸素濃度及びほう素濃度を示し
たものである。また図３Ｂは三酸化ほう素のセル温度に
対する臨界膜厚変化を示したものである。なお、このと
きのＳｉ１−ＸＧｅＸ膜成長条件は成長温度６５０℃、
混晶比Ｘ＝０．２、Ｇｅセル温度は１２５０℃一定と
し、三酸化ほう素のセル温度を変化させた。図３Ａから
三酸化ほう素を用いることによりほう素がドーピングで
きるとともに、酸素ドープＳｉ０．８Ｇｅ０．２膜が形
成できることがわかる。また、図３Ａ，Ｂより、ほう素
キャリア濃度が４×１０１８ｃｍ までは、臨界膜厚の
伸びはわずかであるのに対し、それ以上のキャリア濃度
では臨界膜厚が急激に増加していることから、三酸化ほ
う素がＳｉ０．８Ｇｅ０．２膜に与える影響はほう素濃
度が４×１０ ｃｍ 以上から顕著に現れることがわか
った。これは、Ｓｉ １−Ｘ ／Ｇｅ Ｘ混晶比を変化させて
も同様であった。また、このときの基板温度は７００℃
以下が望ましい。７００℃以上になると基板から酸素の
離脱が起こり、酸素がドーピングされなくなった。
【００２３】つぎにメタほう酸をＰ型不純物源に用いた
実施例について述べる。
実施例について述べる。
【００２４】図４Ａはメタほう酸のセル温度に対するＳ
ｉ１−ＸＧｅＸ式膜中の酸素濃度及びほう素濃度を示し
たものである。また図４Ｂはメタほう酸のセル温度に対
する臨界膜厚変化を示したものである。なお、このとき
のＳｉ１−ＸＧｅＸ膜成長条件は成長温度６５０℃、混
晶比Ｘ＝０．２、Ｇｅセル温度は１２５０℃一定とし、
メタほう酸のセル温度を変化させた。図４Ａからメタほ
う酸を用いることによりほう素をドーピングできるとと
もに酸素ドープＳｉ０．８Ｇｅ０．２膜が形成できるこ
とがわかる。また、図４Ａ，Ｂより、ほう素キャリア濃
度が４×１０１８ｃｍ−３までは、臨界膜厚の伸びはわ
ずかであるのに対し、それ以上のキャリア濃度では臨界
膜厚が急激に増加していることから、メタほう酸がＳｉ
０．８Ｇｅ０．２膜に与える影響は４×１０１８ｃｍ
−３以上から顕著に現れることがわかった。このときの
基板温度は７００℃以下が望ましい。７００℃以上にな
ると基板から酸素の離脱が起こり、酸素がドーピングさ
れなくなった。なお、ここでは混晶比を０．２とした
が、混晶比を変化させた場合にも同様な結果が得られ
た。
ｉ１−ＸＧｅＸ式膜中の酸素濃度及びほう素濃度を示し
たものである。また図４Ｂはメタほう酸のセル温度に対
する臨界膜厚変化を示したものである。なお、このとき
のＳｉ１−ＸＧｅＸ膜成長条件は成長温度６５０℃、混
晶比Ｘ＝０．２、Ｇｅセル温度は１２５０℃一定とし、
メタほう酸のセル温度を変化させた。図４Ａからメタほ
う酸を用いることによりほう素をドーピングできるとと
もに酸素ドープＳｉ０．８Ｇｅ０．２膜が形成できるこ
とがわかる。また、図４Ａ，Ｂより、ほう素キャリア濃
度が４×１０１８ｃｍ−３までは、臨界膜厚の伸びはわ
ずかであるのに対し、それ以上のキャリア濃度では臨界
膜厚が急激に増加していることから、メタほう酸がＳｉ
０．８Ｇｅ０．２膜に与える影響は４×１０１８ｃｍ
−３以上から顕著に現れることがわかった。このときの
基板温度は７００℃以下が望ましい。７００℃以上にな
ると基板から酸素の離脱が起こり、酸素がドーピングさ
れなくなった。なお、ここでは混晶比を０．２とした
が、混晶比を変化させた場合にも同様な結果が得られ
た。
【００２５】
【発明の効果】以上詳しく説明したように本発明によれ
ば、シリコンゲルマニウム混晶膜に酸素ドープをするこ
とにより臨界膜厚を増加させるという効果を有する。
ば、シリコンゲルマニウム混晶膜に酸素ドープをするこ
とにより臨界膜厚を増加させるという効果を有する。
【００２６】また、Ｓｉ１−ＸＧｅＸ膜中に成長室内を
酸素雰囲気にするか、もしくはメタほう酸、三酸化ほう
素を不純物源として用い、基板温度を４７０℃〜７００
℃に保つ方法により酸素ドープＳｉ１−ＸＧｅＸ膜を形
成できるという効果を有する。その結果、ゲルマニウム
／ほう素の比がおよそ８００／１であるにもかかわら
ず、臨界膜厚を増加させることができた。
酸素雰囲気にするか、もしくはメタほう酸、三酸化ほう
素を不純物源として用い、基板温度を４７０℃〜７００
℃に保つ方法により酸素ドープＳｉ１−ＸＧｅＸ膜を形
成できるという効果を有する。その結果、ゲルマニウム
／ほう素の比がおよそ８００／１であるにもかかわら
ず、臨界膜厚を増加させることができた。
【図１】Ｓｉ1-x Ｇｅx 膜の臨界膜厚の酸素濃度依存性
について示す図である。
について示す図である。
【図２】Ｓｉ1-x Ｇｅx 膜中の酸素濃度及び臨界膜厚の
酸素分圧依存性について示す図である。
酸素分圧依存性について示す図である。
【図３】図３Ａは三酸化ほう素のセル温度に対するＳｉ
1-x Ｇｅx 膜中の酸素濃度及びほう素濃度を示す図であ
り、図３Ｂは三酸化ほう素のセル温度に対する臨界膜厚
変化を示す図である。
1-x Ｇｅx 膜中の酸素濃度及びほう素濃度を示す図であ
り、図３Ｂは三酸化ほう素のセル温度に対する臨界膜厚
変化を示す図である。
【図４】図４Ａはメタほう酸のセル温度に対するＳｉ
1-x Ｇｅx 膜中の酸素濃度及びメタほう酸濃度を示す図
であり、図３Ｂはメタほう酸のセル温度に対する臨界膜
厚変化を示す図である。
1-x Ｇｅx 膜中の酸素濃度及びメタほう酸濃度を示す図
であり、図３Ｂはメタほう酸のセル温度に対する臨界膜
厚変化を示す図である。
【図５】図５Ａは、従来のＳｉ1-x Ｇｅx 膜の形成過程
を示す図であり、図５ＢはＳｉ1-x Ｇｅx 膜形成時に酸
素ドーピングを同時に行う際の形成過程を示す図であ
る。
を示す図であり、図５ＢはＳｉ1-x Ｇｅx 膜形成時に酸
素ドーピングを同時に行う際の形成過程を示す図であ
る。
【図６】図６は酸素ドープＳｉ1-x Ｇｅ膜の深さ方向に
対する膜中酸素濃度分布について示す図である。
対する膜中酸素濃度分布について示す図である。
１ Ｓｉウェハー ２ ＳｉＧｅ膜 ３ ミスフィット転位 ４ 酸素
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 21/20 H01L 21/203
Claims (5)
- 【請求項１】シリコン基板上のシリコンゲルマニウム膜
において、ドーピング量が１０１９ｃｍ−３以上１０２
３ｃｍ−３以下の酸素がドーピングされていることを特
徴とするシリコンゲルマニウム膜。 - 【請求項２】真空中でシリコン基板を４７０℃以上７０
０℃以下に保ち、成長室内の酸素ガスの分圧が１０−７
Ｔｏｒｒ以上１０−３Ｔｏｒｒ以下であり、前記シリコ
ン基板上にシリコン分子線とゲルマニウム分子線を同時
に蒸着させる工程を含み、酸素がドーピングされている
ことを特徴とするシリコンゲルマニウム膜の製造方法。 - 【請求項３】真空中でシリコン基板を４７０℃以上７０
０℃以下に保ち、前記シリコン基板上に、シリコン分子
線、ゲルマニウム分子線及び三酸化ほう素を同時に蒸着
させることを特徴とするシリコンゲルマニウム膜の製造
方法。 - 【請求項４】真空中でシリコン基板を４７０℃以上７０
０℃以下に保ち、前記シリコン基板上に、シリコン分子
線、ゲルマニウム分子線及びメタほう酸を同時に蒸着さ
せることを特徴とするシリコンゲルマニウム膜の製造方
法。 - 【請求項５】請求項１記載のシリコンゲルマニウム膜を
用いて製造した半導体装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14637891A JP3149457B2 (ja) | 1991-06-19 | 1991-06-19 | シリコンゲルマニウム膜，シリコンゲルマニウム膜の製造方法及びシリコンゲルマニウム膜を用いて製造した半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14637891A JP3149457B2 (ja) | 1991-06-19 | 1991-06-19 | シリコンゲルマニウム膜，シリコンゲルマニウム膜の製造方法及びシリコンゲルマニウム膜を用いて製造した半導体装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04369829A JPH04369829A (ja) | 1992-12-22 |
| JP3149457B2 true JP3149457B2 (ja) | 2001-03-26 |
Family
ID=15406360
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14637891A Expired - Fee Related JP3149457B2 (ja) | 1991-06-19 | 1991-06-19 | シリコンゲルマニウム膜，シリコンゲルマニウム膜の製造方法及びシリコンゲルマニウム膜を用いて製造した半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3149457B2 (ja) |
-
1991
- 1991-06-19 JP JP14637891A patent/JP3149457B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04369829A (ja) | 1992-12-22 |
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