JP3444327B2 - シリコン単結晶薄膜の製造方法 - Google Patents
シリコン単結晶薄膜の製造方法Info
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体単結晶基板
上にシリコン単結晶薄膜を気相成長させる方法に関す
る。 【０００２】 【関連技術】半導体単結晶基板（以下、単に「基板」と
いうことがある。）上にシリコン単結晶薄膜（以下、単
に「薄膜」ということがある。）を気相成長させる方法
を実施するための装置としては、例えば図２に示すよう
な装置が一般に用いられる。 【０００３】同図において、気相成長装置１０は、ガス
供給口１４と排気口１５を有する透明な石英ガラス容器
１６を備えている。基板１１は、前記石英ガラス容器１
６内でサセプタ１２上に載置される。 【０００４】前記基板１１は、前記石英ガラス容器１６
の上下外側に設けられた輻射加熱手段１８によって加熱
されながら、回転軸１３を中心として自転する。基板１
１が薄膜の製造に適する温度、例えば８００〜１２００
℃に加熱昇温された後に、キャリアガスと反応原料から
なる反応ガス２０が、基板１１の主表面側に導入される
と、反応ガス２０の化学反応により基板１１の主表面上
に薄膜が気相成長する。 【０００５】 【発明が解決しようとする課題】シリコン単結晶薄膜の
気相成長時には、その薄膜表面に微細な凹凸が生じるこ
とがあり、この凹凸は成長させる薄膜の厚さの増大によ
り一層顕著になることが知られているが、その原因は不
明であった。例えば、薄膜の気相成長装置内に水分が共
存すると、水分子の酸素により薄膜の表面が酸化され、
さらに水素ガスにより還元されるなどして微小なピット
を形成することが推定されていた。 【０００６】しかし、水分の影響を完全には除去できな
いために、それ以外の原因を探求することは実験的に無
理であった。同程度の水分濃度を有する環境であって
も、薄膜の表面が極めて滑らかな場合と凹凸を生じる場
合があることが経験的に知られていたものの、その原因
と生成機構が未解明であったために、安定して平滑なシ
リコン単結晶表面を得ることができなかった。 【０００７】本発明者はシリコン単結晶薄膜の成長に関
する化学反応について検討を重ねたところ、次のことが
判明した。シリコン単結晶薄膜を工業的に成長させる時
には、塩化珪素原料を水素ガス中に混合して使用するこ
とが多い。 【０００８】工業的に使用される塩化珪素原料は、通
常、四塩化珪素（ＳｉＣｌ4）、トリクロロシラン（Ｓ
ｉＨＣｌ3）、ジクロロシラン（ＳｉＨ2Ｃｌ2）である
が、これらを使用すると反応副生成物として塩化水素が
生じる。周知のように塩化水素は腐触性のガスであるか
ら、成長した薄膜の表面を腐触する作用がある。 【０００９】塩化珪素原料は単価が安く、しかもシラン
（ＳｉＨ4）に比較して取り扱いが安全であり、塩化珪
素原料を使用しながら塩化水素の腐触作用を抑えること
ができれば有利であることから、塩化珪素原料を利用す
る方法を検討した。 【００１０】化学の基本法則である質量作用の法則によ
れば、塩化水素の腐蝕性を抑えるには塩化水素と伴に生
じる塩化珪素原料の分解生成物を薄膜の表面に付与する
方法が有効である。そこで、次の化学反応を利用するこ
とを考えた。 【００１１】即ち、塩化珪素原料として、例えばトリク
ロロシランを用いるシリコン単結晶薄膜の成長反応にお
いては、図３に示すごとく、トリクロロシラン（ＳｉＨ
Ｃｌ3）が薄膜の表面近傍で分解してＳｉＣｌ及び／又
はＳｉＣｌ2が生じ薄膜の表面に吸着する一方、塩化水
素が遊離される。 【００１２】ＳｉＣｌ及び／又はＳｉＣｌ2が薄膜の表
面に吸着していればＨＣｌは分解の逆反応を優先的に生
じさせるので、ＨＣｌによる薄膜の腐触反応を抑制する
ことができると考えられる。薄膜の表面にＳｉＣｌ及び
／又はＳｉＣｌ2を十分吸着させるためには、塩化珪素
原料を十分供給し、成長速度を十分大きくすればよい。 【００１３】本発明者は、上記知見に基づいて、さらに
検討を進め本発明に到達した。本発明は、安定して平滑
なシリコン単結晶薄膜の表面を得ることができるように
したシリコン単結晶薄膜の製造方法を提供することを目
的とする。 【００１４】 【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、塩化珪素原料を水素（Ｈ2）ガス中に混
合して半導体単結晶基板上にシリコン単結晶薄膜を気相
成長させ、かつ該シリコン単結晶薄膜の成長速度がその
成長温度における最高成長速度の８０％以上であるとと
もに該シリコン単結晶薄膜の表面が塩化珪素原料の分解
生成物により８０％以上被覆された状態で気相成長させ
る方法であって、前記塩化珪素原料がトリクロロシラン
（ＳｉＨＣｌ3）であるとともに前記シリコン単結晶薄
膜の表面を被覆する塩化珪素原料の分解生成物がＳｉＣ
ｌ及び／又はＳｉＣｌ2であり、前記シリコン単結晶薄
膜の表面を被覆している塩化珪素原料の分解生成物の割
合φが０．８以上になるように、成長温度が８００℃〜
１１２５℃の範囲において、下記式（１）により〔Ｓｉ
ＨＣｌ3〕と〔Ｈ2〕の供給量を決定することを特徴とす
る。 【００１５】 【数４】 【００１６】上記式（１）中、トリクロロシランが結晶
に吸着する時の速度定数Ｋａｄ 及び結晶表面でＳｉを
生成する時の反応速度定数Ｋｒは次の通りである。【００１７】 【数５】Ｋａｄ＝２．７２×１０6ｅｘｐ（−１．７２
×１０5／ＲＴ）【００１８】 【数６】Ｋｒ＝５．６３ ×１０3 ｅｘｐ（−１．８０
×１０5 ／ＲＴ）【００１９】 ここで、〔ＳｉＨＣｌ3〕と〔Ｈ2〕はＳｉ
ＨＣｌ3とＨ2の基板表面のモル濃度（ｍｏｌ／ｍ3）で
あり、〔ＳｉＨＣｌ3〕／〔Ｈ2〕比は実質的に供給時の
モル濃度比に等しい。Ｒは理想気体定数（Ｊ／ｍｏｌ
Ｋ）、Ｔはガスの温度（Ｋ）である。【００２０】 上記式（１）は、シリコン単結晶の表面に
塩化珪素原料がまず吸着し、続いて水素と化学反応する
ことにより生じたシリコンが薄膜として成長するモデル
を想定することにより導き出したものである。【００２１】 シリコン単結晶の表面に、塩化珪素原料と
して例えばトリクロロシラン（ＳｉＨＣｌ3）が吸着す
る速度Ｖａｄは、該トリクロロシランによって未だ被覆
されていない単結晶表面領域の割合（１−φ）と単結晶
表面近傍に存在するトリクロロシランのモル濃度〔Ｓｉ
ＨＣｌ3〕に比例し、【００２２】 【数７】Ｖａｄ＝Ｋａｄ（１−φ）〔ＳｉＨＣｌ3〕【００２３】 で表現することができる。【００２４】 また、トリクロロシランが水素と化学反応
してシリコンを生成する速度Ｖｒは、トリクロロシラン
によって被覆された単結晶表面領域の割合φと、水素の
モル濃度〔Ｈ2〕に比例し、【００２５】 【数８】Ｖｒ＝Ｋｒφ〔Ｈ2〕【００２６】 で表現することができる。【００２７】 塩化珪素原料のトリクロロシランが十分供
給されて成長速度が十分大きい時には、シリコンの生成
する速度Ｖｒとシリコン単結晶の表面にトリクロロシラ
ンが吸着する速度Ｖａｄとが等しくなるので、【００２８】 【数９】Ｖｒ＝Ｖａｄ ・・・・・（２）【００２９】 が成り立つ。そして、上記式（２）を〔Ｓ
ｉＨＣｌ3〕／〔Ｈ2〕について解くと、前記式（１）が
得られる。【００３０】 成長温度８００℃〜１１２５℃の間で、例
えば〔ＳｉＨＣｌ3〕／〔Ｈ2〕＝０．００４とすれば薄
膜の成長速度が最高成長速度の８０％以上となり、被覆
率φも０．８以上とすることができ平滑なシリコン単結
晶表面を得ることができる。【００３１】 【実施例】以下に実施例をあげて本発明をさらに説明す
る。【００３２】 実施例１（製造装置入口における原料ガス
濃度と成長速度との関係） 図２に示した気相成長装置１０を用い、反応原料のトリ
クロロシラン（ＳｉＨＣｌ3）を一定の流量で流れる水
素ガス（キャリアガス）中に混合して石英ガラス容器１
６内に導入した。次に、該石英ガラス容器１６内でサセ
プタ１２上に載置された直径２００ｍｍのシリコン単結
晶基板１１を輻射加熱手段１８によって輻射加熱した。【００３３】 該シリコン単結晶基板１１をそれぞれ８０
０℃、９５０℃及び１１２５℃に加熱昇温した場合（こ
の条件では図３に示した化学反応が進行する）につい
て、ガス供給口１４における原料濃度（ｍｏｌ％）、そ
れぞれの成長温度における最高成長速度を１００％とす
るときの相対的な成長速度を求め、その結果を図１に示
した。【００３４】 ここでいう最高成長速度とは、原料濃度を
増加する時に成長速度の上昇が事実上終了した状態にお
ける成長速度のことである。図１に示すように、成長速
度は原料濃度を増加するに従い上昇する。従来は、原料
濃度の設定が容易に行える、初期の直線的に増加する領
域で気相成長を行っていた。【００３５】 一方、本発明の特徴とする、成長速度がそ
の成長温度における最高成長速度の８０％以上となる領
域では、図１に示すように、成長速度の増加率が漸減す
るかあるいは、実質的にもはや増加しない。この領域で
は、大量の原料を使用する為、従来より製造に用いられ
なかった。【００３６】 しかし、下記実施例２に示すごとく、上記
実施例１の条件で１〜１０μｍの厚さのシリコン単結晶
薄膜を成長させた後、その薄膜表面の粗さをレーザー散
乱光による粗さ測定器を用いて測定したところ、成長速
度がその成長温度における最高成長速度の８０％以上と
なる領域では、薄膜の表面が平滑なものが安定して得ら
れることが分かったのである。成長速度が最高成長速度
の８０％より小さくなるにつれて、薄膜の表面に粗さが
目立つようになってきた。【００３７】 成長速度は、水素のモル濃度並びに、トリ
クロロシランのような塩化珪素原料の分解生成物による
薄膜表面の被覆率に比例する。つまり、成長速度がその
成長条件における最高成長速度の８０％以上となる状態
では、塩化珪素原料の分解生成物による薄膜表面の被覆
率も０．８以上となっている。また、被覆率φが０．８
以上となるように塩化珪素原料と水素のモル濃度比を決
定すると、成長速度が最高成長速度の８０％以上となる
ので、薄膜の表面が平滑なものが安定して得られるので
ある。【００３８】 実施例２（最高成長速度に対する成長速度
の割合とシリコン単結晶薄膜表面の粗さとの関係） 基板直径：１００〜２００ｍｍ 成長温度：８００〜１１５０℃ 基板枚数：２５枚（合計） 薄膜の厚さ：１〜１０μｍ【００３９】 上記実施例１の条件で、上記試料及び上記
成長条件を用いてシリコン単結晶薄膜を成長させた後、
その薄膜表面の粗さをレーザー散乱光による粗さ測定機
を用いて測定し、その結果を図４に示した。図４から明
らかなように、成長速度がその成長温度における最高成
長速度の８０％以上となる領域では、薄膜の表面が平滑
なものが安定して得られることが分かる。【００４０】 なお、上記実施例では塩化珪素原料とし
て、トリクロロシラン（ＳｉＨＣｌ3）を用いた例を示
したが、その他の塩化珪素原料、例えば四塩化珪素（Ｓ
ｉＣｌ4）やジクロロシラン（ＳｉＨ2Ｃｌ2）等に対し
ても本発明方法を同様に適用することが可能である。【００４１】 【発明の効果】以上述べたごとく、本発明によれば、シ
リコン単結晶薄膜の成長速度が、その成長温度における
最高成長速度の８０％以上となるように制御することに
より、安定して滑らかな薄膜表面を得ることができる利
点がある。
上にシリコン単結晶薄膜を気相成長させる方法に関す
る。 【０００２】 【関連技術】半導体単結晶基板（以下、単に「基板」と
いうことがある。）上にシリコン単結晶薄膜（以下、単
に「薄膜」ということがある。）を気相成長させる方法
を実施するための装置としては、例えば図２に示すよう
な装置が一般に用いられる。 【０００３】同図において、気相成長装置１０は、ガス
供給口１４と排気口１５を有する透明な石英ガラス容器
１６を備えている。基板１１は、前記石英ガラス容器１
６内でサセプタ１２上に載置される。 【０００４】前記基板１１は、前記石英ガラス容器１６
の上下外側に設けられた輻射加熱手段１８によって加熱
されながら、回転軸１３を中心として自転する。基板１
１が薄膜の製造に適する温度、例えば８００〜１２００
℃に加熱昇温された後に、キャリアガスと反応原料から
なる反応ガス２０が、基板１１の主表面側に導入される
と、反応ガス２０の化学反応により基板１１の主表面上
に薄膜が気相成長する。 【０００５】 【発明が解決しようとする課題】シリコン単結晶薄膜の
気相成長時には、その薄膜表面に微細な凹凸が生じるこ
とがあり、この凹凸は成長させる薄膜の厚さの増大によ
り一層顕著になることが知られているが、その原因は不
明であった。例えば、薄膜の気相成長装置内に水分が共
存すると、水分子の酸素により薄膜の表面が酸化され、
さらに水素ガスにより還元されるなどして微小なピット
を形成することが推定されていた。 【０００６】しかし、水分の影響を完全には除去できな
いために、それ以外の原因を探求することは実験的に無
理であった。同程度の水分濃度を有する環境であって
も、薄膜の表面が極めて滑らかな場合と凹凸を生じる場
合があることが経験的に知られていたものの、その原因
と生成機構が未解明であったために、安定して平滑なシ
リコン単結晶表面を得ることができなかった。 【０００７】本発明者はシリコン単結晶薄膜の成長に関
する化学反応について検討を重ねたところ、次のことが
判明した。シリコン単結晶薄膜を工業的に成長させる時
には、塩化珪素原料を水素ガス中に混合して使用するこ
とが多い。 【０００８】工業的に使用される塩化珪素原料は、通
常、四塩化珪素（ＳｉＣｌ4）、トリクロロシラン（Ｓ
ｉＨＣｌ3）、ジクロロシラン（ＳｉＨ2Ｃｌ2）である
が、これらを使用すると反応副生成物として塩化水素が
生じる。周知のように塩化水素は腐触性のガスであるか
ら、成長した薄膜の表面を腐触する作用がある。 【０００９】塩化珪素原料は単価が安く、しかもシラン
（ＳｉＨ4）に比較して取り扱いが安全であり、塩化珪
素原料を使用しながら塩化水素の腐触作用を抑えること
ができれば有利であることから、塩化珪素原料を利用す
る方法を検討した。 【００１０】化学の基本法則である質量作用の法則によ
れば、塩化水素の腐蝕性を抑えるには塩化水素と伴に生
じる塩化珪素原料の分解生成物を薄膜の表面に付与する
方法が有効である。そこで、次の化学反応を利用するこ
とを考えた。 【００１１】即ち、塩化珪素原料として、例えばトリク
ロロシランを用いるシリコン単結晶薄膜の成長反応にお
いては、図３に示すごとく、トリクロロシラン（ＳｉＨ
Ｃｌ3）が薄膜の表面近傍で分解してＳｉＣｌ及び／又
はＳｉＣｌ2が生じ薄膜の表面に吸着する一方、塩化水
素が遊離される。 【００１２】ＳｉＣｌ及び／又はＳｉＣｌ2が薄膜の表
面に吸着していればＨＣｌは分解の逆反応を優先的に生
じさせるので、ＨＣｌによる薄膜の腐触反応を抑制する
ことができると考えられる。薄膜の表面にＳｉＣｌ及び
／又はＳｉＣｌ2を十分吸着させるためには、塩化珪素
原料を十分供給し、成長速度を十分大きくすればよい。 【００１３】本発明者は、上記知見に基づいて、さらに
検討を進め本発明に到達した。本発明は、安定して平滑
なシリコン単結晶薄膜の表面を得ることができるように
したシリコン単結晶薄膜の製造方法を提供することを目
的とする。 【００１４】 【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、塩化珪素原料を水素（Ｈ2）ガス中に混
合して半導体単結晶基板上にシリコン単結晶薄膜を気相
成長させ、かつ該シリコン単結晶薄膜の成長速度がその
成長温度における最高成長速度の８０％以上であるとと
もに該シリコン単結晶薄膜の表面が塩化珪素原料の分解
生成物により８０％以上被覆された状態で気相成長させ
る方法であって、前記塩化珪素原料がトリクロロシラン
（ＳｉＨＣｌ3）であるとともに前記シリコン単結晶薄
膜の表面を被覆する塩化珪素原料の分解生成物がＳｉＣ
ｌ及び／又はＳｉＣｌ2であり、前記シリコン単結晶薄
膜の表面を被覆している塩化珪素原料の分解生成物の割
合φが０．８以上になるように、成長温度が８００℃〜
１１２５℃の範囲において、下記式（１）により〔Ｓｉ
ＨＣｌ3〕と〔Ｈ2〕の供給量を決定することを特徴とす
る。 【００１５】 【数４】 【００１６】上記式（１）中、トリクロロシランが結晶
に吸着する時の速度定数Ｋａｄ 及び結晶表面でＳｉを
生成する時の反応速度定数Ｋｒは次の通りである。【００１７】 【数５】Ｋａｄ＝２．７２×１０6ｅｘｐ（−１．７２
×１０5／ＲＴ）【００１８】 【数６】Ｋｒ＝５．６３ ×１０3 ｅｘｐ（−１．８０
×１０5 ／ＲＴ）【００１９】 ここで、〔ＳｉＨＣｌ3〕と〔Ｈ2〕はＳｉ
ＨＣｌ3とＨ2の基板表面のモル濃度（ｍｏｌ／ｍ3）で
あり、〔ＳｉＨＣｌ3〕／〔Ｈ2〕比は実質的に供給時の
モル濃度比に等しい。Ｒは理想気体定数（Ｊ／ｍｏｌ
Ｋ）、Ｔはガスの温度（Ｋ）である。【００２０】 上記式（１）は、シリコン単結晶の表面に
塩化珪素原料がまず吸着し、続いて水素と化学反応する
ことにより生じたシリコンが薄膜として成長するモデル
を想定することにより導き出したものである。【００２１】 シリコン単結晶の表面に、塩化珪素原料と
して例えばトリクロロシラン（ＳｉＨＣｌ3）が吸着す
る速度Ｖａｄは、該トリクロロシランによって未だ被覆
されていない単結晶表面領域の割合（１−φ）と単結晶
表面近傍に存在するトリクロロシランのモル濃度〔Ｓｉ
ＨＣｌ3〕に比例し、【００２２】 【数７】Ｖａｄ＝Ｋａｄ（１−φ）〔ＳｉＨＣｌ3〕【００２３】 で表現することができる。【００２４】 また、トリクロロシランが水素と化学反応
してシリコンを生成する速度Ｖｒは、トリクロロシラン
によって被覆された単結晶表面領域の割合φと、水素の
モル濃度〔Ｈ2〕に比例し、【００２５】 【数８】Ｖｒ＝Ｋｒφ〔Ｈ2〕【００２６】 で表現することができる。【００２７】 塩化珪素原料のトリクロロシランが十分供
給されて成長速度が十分大きい時には、シリコンの生成
する速度Ｖｒとシリコン単結晶の表面にトリクロロシラ
ンが吸着する速度Ｖａｄとが等しくなるので、【００２８】 【数９】Ｖｒ＝Ｖａｄ ・・・・・（２）【００２９】 が成り立つ。そして、上記式（２）を〔Ｓ
ｉＨＣｌ3〕／〔Ｈ2〕について解くと、前記式（１）が
得られる。【００３０】 成長温度８００℃〜１１２５℃の間で、例
えば〔ＳｉＨＣｌ3〕／〔Ｈ2〕＝０．００４とすれば薄
膜の成長速度が最高成長速度の８０％以上となり、被覆
率φも０．８以上とすることができ平滑なシリコン単結
晶表面を得ることができる。【００３１】 【実施例】以下に実施例をあげて本発明をさらに説明す
る。【００３２】 実施例１（製造装置入口における原料ガス
濃度と成長速度との関係） 図２に示した気相成長装置１０を用い、反応原料のトリ
クロロシラン（ＳｉＨＣｌ3）を一定の流量で流れる水
素ガス（キャリアガス）中に混合して石英ガラス容器１
６内に導入した。次に、該石英ガラス容器１６内でサセ
プタ１２上に載置された直径２００ｍｍのシリコン単結
晶基板１１を輻射加熱手段１８によって輻射加熱した。【００３３】 該シリコン単結晶基板１１をそれぞれ８０
０℃、９５０℃及び１１２５℃に加熱昇温した場合（こ
の条件では図３に示した化学反応が進行する）につい
て、ガス供給口１４における原料濃度（ｍｏｌ％）、そ
れぞれの成長温度における最高成長速度を１００％とす
るときの相対的な成長速度を求め、その結果を図１に示
した。【００３４】 ここでいう最高成長速度とは、原料濃度を
増加する時に成長速度の上昇が事実上終了した状態にお
ける成長速度のことである。図１に示すように、成長速
度は原料濃度を増加するに従い上昇する。従来は、原料
濃度の設定が容易に行える、初期の直線的に増加する領
域で気相成長を行っていた。【００３５】 一方、本発明の特徴とする、成長速度がそ
の成長温度における最高成長速度の８０％以上となる領
域では、図１に示すように、成長速度の増加率が漸減す
るかあるいは、実質的にもはや増加しない。この領域で
は、大量の原料を使用する為、従来より製造に用いられ
なかった。【００３６】 しかし、下記実施例２に示すごとく、上記
実施例１の条件で１〜１０μｍの厚さのシリコン単結晶
薄膜を成長させた後、その薄膜表面の粗さをレーザー散
乱光による粗さ測定器を用いて測定したところ、成長速
度がその成長温度における最高成長速度の８０％以上と
なる領域では、薄膜の表面が平滑なものが安定して得ら
れることが分かったのである。成長速度が最高成長速度
の８０％より小さくなるにつれて、薄膜の表面に粗さが
目立つようになってきた。【００３７】 成長速度は、水素のモル濃度並びに、トリ
クロロシランのような塩化珪素原料の分解生成物による
薄膜表面の被覆率に比例する。つまり、成長速度がその
成長条件における最高成長速度の８０％以上となる状態
では、塩化珪素原料の分解生成物による薄膜表面の被覆
率も０．８以上となっている。また、被覆率φが０．８
以上となるように塩化珪素原料と水素のモル濃度比を決
定すると、成長速度が最高成長速度の８０％以上となる
ので、薄膜の表面が平滑なものが安定して得られるので
ある。【００３８】 実施例２（最高成長速度に対する成長速度
の割合とシリコン単結晶薄膜表面の粗さとの関係） 基板直径：１００〜２００ｍｍ 成長温度：８００〜１１５０℃ 基板枚数：２５枚（合計） 薄膜の厚さ：１〜１０μｍ【００３９】 上記実施例１の条件で、上記試料及び上記
成長条件を用いてシリコン単結晶薄膜を成長させた後、
その薄膜表面の粗さをレーザー散乱光による粗さ測定機
を用いて測定し、その結果を図４に示した。図４から明
らかなように、成長速度がその成長温度における最高成
長速度の８０％以上となる領域では、薄膜の表面が平滑
なものが安定して得られることが分かる。【００４０】 なお、上記実施例では塩化珪素原料とし
て、トリクロロシラン（ＳｉＨＣｌ3）を用いた例を示
したが、その他の塩化珪素原料、例えば四塩化珪素（Ｓ
ｉＣｌ4）やジクロロシラン（ＳｉＨ2Ｃｌ2）等に対し
ても本発明方法を同様に適用することが可能である。【００４１】 【発明の効果】以上述べたごとく、本発明によれば、シ
リコン単結晶薄膜の成長速度が、その成長温度における
最高成長速度の８０％以上となるように制御することに
より、安定して滑らかな薄膜表面を得ることができる利
点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】気相成長装置のガス供給口の原料濃度と成長速
度の割合との関係を示すグラフである。 【図２】気相成長装置の１例を示す概略説明図である。 【図３】シリコン単結晶表面における薄膜成長時の化学
反応を概念的に示す説明図である。 【図４】最高成長速度に対する成長速度の割合とシリコ
ン単結晶薄膜表面の粗さとの関係を示すグラフである。 【符号の説明】 １０ 気相成長装置 １１ 半導体単結晶基板 １２ サセプタ １３ 回転軸 １４ ガス供給口 １５ 排気口 １６ 石英ガラス容器 １８ 輻射加熱手段 ２０ 反応ガス
度の割合との関係を示すグラフである。 【図２】気相成長装置の１例を示す概略説明図である。 【図３】シリコン単結晶表面における薄膜成長時の化学
反応を概念的に示す説明図である。 【図４】最高成長速度に対する成長速度の割合とシリコ
ン単結晶薄膜表面の粗さとの関係を示すグラフである。 【符号の説明】 １０ 気相成長装置 １１ 半導体単結晶基板 １２ サセプタ １３ 回転軸 １４ ガス供給口 １５ 排気口 １６ 石英ガラス容器 １８ 輻射加熱手段 ２０ 反応ガス
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 塩化珪素原料を水素（Ｈ2）ガス中に混
合して半導体単結晶基板上にシリコン単結晶薄膜を気相
成長させ、かつ該シリコン単結晶薄膜の成長速度がその
成長温度における最高成長速度の８０％以上であるとと
もに該シリコン単結晶薄膜の表面が塩化珪素原料の分解
生成物により８０％以上被覆された状態で気相成長させ
る方法であって、前記塩化珪素原料がトリクロロシラン
（ＳｉＨＣｌ3）であるとともに前記シリコン単結晶薄
膜の表面を被覆する塩化珪素原料の分解生成物がＳｉＣ
ｌ及び／又はＳｉＣｌ2であり、前記シリコン単結晶薄
膜の表面を被覆している塩化珪素原料の分解生成物の割
合φが０．８以上になるように、成長温度が８００℃〜
１１２５℃の範囲において、下記式（１）により〔Ｓｉ
ＨＣｌ3〕と〔Ｈ2〕の供給量を決定することを特徴とす
るシリコン単結晶薄膜の製造方法。 【数１】 （上記式（１）において、 【数２】Ｋａｄ＝２．７２×１０6ｅｘｐ（−１．７２
×１０5／ＲＴ） 【数３】Ｋｒ＝５．６３×１０3ｅｘｐ（−１．８０×
１０5 ／ＲＴ） である。〔ＳｉＨＣｌ3〕と〔Ｈ2〕はＳｉＨＣｌ3とＨ2
の基板表面のモル濃度（ｍｏｌ／ｍ3）である。Ｒは理
想気体定数（Ｊ／ｍｏｌＫ）、Ｔはガスの温度（Ｋ）で
ある。）
Priority Applications (4)
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|---|---|---|---|
| JP04572296A JP3444327B2 (ja) | 1996-03-04 | 1996-03-04 | シリコン単結晶薄膜の製造方法 |
| EP97301076A EP0794561B1 (en) | 1996-03-04 | 1997-02-19 | Method of growing a silicon single crystal thin film in vapor phase |
| US08/802,107 US5868833A (en) | 1996-03-04 | 1997-02-19 | Method of producing silicon single crystal thin film |
| DE69731017T DE69731017T2 (de) | 1996-03-04 | 1997-02-19 | Verfahren zum Aufwachsen einer Dünnschicht aus monokristallinem Silizium aus der Gasphase |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| JP04572296A JP3444327B2 (ja) | 1996-03-04 | 1996-03-04 | シリコン単結晶薄膜の製造方法 |
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|---|---|
| JPH09235194A JPH09235194A (ja) | 1997-09-09 |
| JP3444327B2 true JP3444327B2 (ja) | 2003-09-08 |
Family
ID=12727241
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP04572296A Expired - Lifetime JP3444327B2 (ja) | 1996-03-04 | 1996-03-04 | シリコン単結晶薄膜の製造方法 |
Country Status (4)
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| EP (1) | EP0794561B1 (ja) |
| JP (1) | JP3444327B2 (ja) |
| DE (1) | DE69731017T2 (ja) |
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| DE1289829B (de) * | 1963-05-09 | 1969-02-27 | Siemens Ag | Verfahren zum Herstellen einer einkristallinen Halbleiterschicht durch Abscheidung aus einem Reaktionsgas |
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-
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- 1996-03-04 JP JP04572296A patent/JP3444327B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1997
- 1997-02-19 DE DE69731017T patent/DE69731017T2/de not_active Expired - Lifetime
- 1997-02-19 EP EP97301076A patent/EP0794561B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1997-02-19 US US08/802,107 patent/US5868833A/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
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|---|---|
| EP0794561B1 (en) | 2004-10-06 |
| EP0794561A1 (en) | 1997-09-10 |
| JPH09235194A (ja) | 1997-09-09 |
| US5868833A (en) | 1999-02-09 |
| DE69731017T2 (de) | 2006-02-23 |
| DE69731017D1 (de) | 2004-11-11 |
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