JPH01197393A - 分子線エピタキシャル成長方法 - Google Patents
分子線エピタキシャル成長方法Info
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- JPH01197393A JPH01197393A JP2059188A JP2059188A JPH01197393A JP H01197393 A JPH01197393 A JP H01197393A JP 2059188 A JP2059188 A JP 2059188A JP 2059188 A JP2059188 A JP 2059188A JP H01197393 A JPH01197393 A JP H01197393A
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Landscapes
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Physical Deposition Of Substances That Are Components Of Semiconductor Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明はシリコン半導体薄膜の分子線エピタキシャル成
長に関する。
長に関する。
（従来の技術）
近年高速トランジスタ素子等への応用を目的としたシリ
コン半導体薄膜作成方法に関する研究開発が盛んに行わ
れている。高速動作を実現するためには予め設計したと
うりのドーピングプロファイルをもつ半導体薄膜を作成
することが重要であり、この場合には分子線エピタキシ
ャル成長法が有効である。従来のシリコン分子線エピタ
キシャル法においてはシリコン半導体薄膜を作成する場
合には固体のシリコンをソースとして用い、これを電子
線で加熱することによってシリコン分子線を発生する方
法を用いていた。しかしこの場合には固体ソースを使い
尽くした場合に分子線成長装置の超高真空の成長室を開
けることに伴うスループットの低下や固体ソースを用い
た場合に特有なスピッティング欠陥の発生といった問題
があった。こうした問題を解決するために最近シランガ
スをソースに用いたガスソース方式のシリコン分子線成
長法が開発された（例えば、平山他ガスソースＳｉＭＢ
Ｅ、電気学会、電子材料研究会資料ＥＦＭ−８７−２６
）。ガスソース方式のシリコン分子線成長法で成長した
場合には成長室を開くことに伴うスループットの低下の
問題およびスピッティング欠陥の出現の問題は解決され
る。但しシランガスを用いたガスソース分子線成長では
シリコンビタキシャル膜の成長速度が極めて遅く、また
は８００°Ｃを越える高い基板温度でないとエピタキシ
ャル膜が得られない。
コン半導体薄膜作成方法に関する研究開発が盛んに行わ
れている。高速動作を実現するためには予め設計したと
うりのドーピングプロファイルをもつ半導体薄膜を作成
することが重要であり、この場合には分子線エピタキシ
ャル成長法が有効である。従来のシリコン分子線エピタ
キシャル法においてはシリコン半導体薄膜を作成する場
合には固体のシリコンをソースとして用い、これを電子
線で加熱することによってシリコン分子線を発生する方
法を用いていた。しかしこの場合には固体ソースを使い
尽くした場合に分子線成長装置の超高真空の成長室を開
けることに伴うスループットの低下や固体ソースを用い
た場合に特有なスピッティング欠陥の発生といった問題
があった。こうした問題を解決するために最近シランガ
スをソースに用いたガスソース方式のシリコン分子線成
長法が開発された（例えば、平山他ガスソースＳｉＭＢ
Ｅ、電気学会、電子材料研究会資料ＥＦＭ−８７−２６
）。ガスソース方式のシリコン分子線成長法で成長した
場合には成長室を開くことに伴うスループットの低下の
問題およびスピッティング欠陥の出現の問題は解決され
る。但しシランガスを用いたガスソース分子線成長では
シリコンビタキシャル膜の成長速度が極めて遅く、また
は８００°Ｃを越える高い基板温度でないとエピタキシ
ャル膜が得られない。
（発明が解決しようとする問題点）
シランをソースガスに用いたシリコン分子線成長法では
シリコン成長速度の遅さおよび成膜時に高い基板温度が
必要とされるため分子線成長時にドーピングで作り込ん
だドーパントのプロファイルが成長中に熱拡散によって
ぼやけてしまうことが問題になっている。本発明はガス
ソース方式のシリコン分子線成長法においてシリコンエ
ピタキシャル膜の成長速度を向上させることとエピタキ
シャル膜が得られるために必要な基板温度を低下させる
ことを目的とするものである。また成長速度を早く、基
板温度を低くすることで熱拡散によるドーピングプロフ
ァイルのだれのないエピタキシャル膜を得ることが可能
となる。
シリコン成長速度の遅さおよび成膜時に高い基板温度が
必要とされるため分子線成長時にドーピングで作り込ん
だドーパントのプロファイルが成長中に熱拡散によって
ぼやけてしまうことが問題になっている。本発明はガス
ソース方式のシリコン分子線成長法においてシリコンエ
ピタキシャル膜の成長速度を向上させることとエピタキ
シャル膜が得られるために必要な基板温度を低下させる
ことを目的とするものである。また成長速度を早く、基
板温度を低くすることで熱拡散によるドーピングプロフ
ァイルのだれのないエピタキシャル膜を得ることが可能
となる。
（問題点を解決するための手段）
上記目的を達成するために、本発明の分子線成長方法に
おいては原料ソースガスとしてジシランを用いる。また
成長時に紫外光を同時に照射すると後記する理由により
、成長速度がより増大され、成長温度を一層低下できる
。
おいては原料ソースガスとしてジシランを用いる。また
成長時に紫外光を同時に照射すると後記する理由により
、成長速度がより増大され、成長温度を一層低下できる
。
（作用）
シリコン原子を含んだガス分子をソースガスに用いたシ
リコン分子線成長では、ガス分子は基板上で解離吸着し
て最終的にはシリコン基板の上にシリコン原子のみを残
す形の反応がおこることが必要である。成長時に必要と
される基板温度はこの反応を起こすために必要な温度で
あり、成長速度はこの反応の起こりやすさに比例する。
リコン分子線成長では、ガス分子は基板上で解離吸着し
て最終的にはシリコン基板の上にシリコン原子のみを残
す形の反応がおこることが必要である。成長時に必要と
される基板温度はこの反応を起こすために必要な温度で
あり、成長速度はこの反応の起こりやすさに比例する。
シランガスの場合には解離吸着過程は中間状態を経ずに
おこり、解離吸着がおこるための反応の活性化エネルギ
ーは高い。従ってシランをソースガスに用いた場合には
解離吸着確率は極めて低くなり成長速度が遅く、また成
長に必要とされる基板温度も高いものになる。一方ジシ
ランガスの場合にはシリコン結晶表面上には一度緩く結
合されたプリカーサ−状態を経て解離吸着し、この時の
反応の活性化エネルギーはシランガスの場合に比べて小
さい。このためジシランをソースガスに用いた場合には
シランガスに比べて解離吸着確率は高く、成長速度が向
上する。また成長に必要な基板温度を低下することがで
きる。さらに光の基礎吸収帯に関して、シランガスは紫
外光域にそれがないのに対し、ジシランの場合にはそれ
が紫外光域にまで伸びている。このためジシランを用い
た場合には成長時に紫外光を照射することによってガス
分子にエネルギーを与えることが可能であり、このエネ
ルギーは解離過程にないし有利な方向に働く。つまりジ
シランを用いた場合には紫外光を成長中に照射すること
によってガス分子に余分なエネルギーを与え、このため
解離吸着のためのポテンシャル障壁がみかけ上低くなり
成長速度をより促進し、成長時の基板温度をさらに低下
させることが可能となる。
おこり、解離吸着がおこるための反応の活性化エネルギ
ーは高い。従ってシランをソースガスに用いた場合には
解離吸着確率は極めて低くなり成長速度が遅く、また成
長に必要とされる基板温度も高いものになる。一方ジシ
ランガスの場合にはシリコン結晶表面上には一度緩く結
合されたプリカーサ−状態を経て解離吸着し、この時の
反応の活性化エネルギーはシランガスの場合に比べて小
さい。このためジシランをソースガスに用いた場合には
シランガスに比べて解離吸着確率は高く、成長速度が向
上する。また成長に必要な基板温度を低下することがで
きる。さらに光の基礎吸収帯に関して、シランガスは紫
外光域にそれがないのに対し、ジシランの場合にはそれ
が紫外光域にまで伸びている。このためジシランを用い
た場合には成長時に紫外光を照射することによってガス
分子にエネルギーを与えることが可能であり、このエネ
ルギーは解離過程にないし有利な方向に働く。つまりジ
シランを用いた場合には紫外光を成長中に照射すること
によってガス分子に余分なエネルギーを与え、このため
解離吸着のためのポテンシャル障壁がみかけ上低くなり
成長速度をより促進し、成長時の基板温度をさらに低下
させることが可能となる。
（実施例）
以下図面を用いて詳細に説明する。第１図は、本発明の
詳細な説明するための装置概要図である。ソースガスと
してジシランを用いた場合のシリコン分子線成長装置の
概要を示している。１はガスソースシリコン分子線成長
装置の成長室、２は成長室を排気するためのターボ分子
ポンプ、３はシリコン基板、４はガスソースセル、５，
６はドーピング用のセル、７はジシランガス流量制御用
の真空チャンバー、８は流量制御用真空チャンバーを排
気するためのターボ分子ポンプ、９はストップバルブ、
１０はジシランガスボンベ、１１は基板加熱機構、１２
は紫外光照射用窓、１３は出力１０ワツトの重水素ラン
プからなる紫外光源である。ジシランガス分子線はガス
ボンベから流量制御用真空チャンバー、ガスソースセル
を経て成長室内のシリコン基板に供給される。成長中の
基板温度は基板加熱機構によって調整できる。
詳細な説明するための装置概要図である。ソースガスと
してジシランを用いた場合のシリコン分子線成長装置の
概要を示している。１はガスソースシリコン分子線成長
装置の成長室、２は成長室を排気するためのターボ分子
ポンプ、３はシリコン基板、４はガスソースセル、５，
６はドーピング用のセル、７はジシランガス流量制御用
の真空チャンバー、８は流量制御用真空チャンバーを排
気するためのターボ分子ポンプ、９はストップバルブ、
１０はジシランガスボンベ、１１は基板加熱機構、１２
は紫外光照射用窓、１３は出力１０ワツトの重水素ラン
プからなる紫外光源である。ジシランガス分子線はガス
ボンベから流量制御用真空チャンバー、ガスソースセル
を経て成長室内のシリコン基板に供給される。成長中の
基板温度は基板加熱機構によって調整できる。
以上のような装置によってシリコン単結晶上にエピタキ
シャル膜を成長させた場合の成長速度の基板温度依存性
を第２図に示す。この時基板に向かって供給されたジシ
ランガス分子線の流量はｌｓｅｃｍである。第２図では
ソースガスとしてジシランを用いた場合の結果、および
比較のために同じ流量のシランガスを供給した場合の結
果も併せて示す。またジシラン、シランの各場合におい
て図中の破線より低い温度では良好なエピタキシャル膜
は得られなかった。第２図から明らかなようにジシラン
をソースガスに用いた場合には成長速度はシランの場合
に比べて数倍程度向上している。またエピタキシャル膜
が得られる成長中の基板温度もジシランの場合にはシラ
ンの７５０°Ｃ程度に対し６３０°Ｃ程度まで低下でき
ることがわかる。さらにジシランを用いた場合に同時に
重水素ランプからの紫外光を照射した場合には成長速度
は約１．５倍程度向上し、エピタキシャル成長に必要な
基板温度も６００°Ｃまでさらに低下することができた
。
シャル膜を成長させた場合の成長速度の基板温度依存性
を第２図に示す。この時基板に向かって供給されたジシ
ランガス分子線の流量はｌｓｅｃｍである。第２図では
ソースガスとしてジシランを用いた場合の結果、および
比較のために同じ流量のシランガスを供給した場合の結
果も併せて示す。またジシラン、シランの各場合におい
て図中の破線より低い温度では良好なエピタキシャル膜
は得られなかった。第２図から明らかなようにジシラン
をソースガスに用いた場合には成長速度はシランの場合
に比べて数倍程度向上している。またエピタキシャル膜
が得られる成長中の基板温度もジシランの場合にはシラ
ンの７５０°Ｃ程度に対し６３０°Ｃ程度まで低下でき
ることがわかる。さらにジシランを用いた場合に同時に
重水素ランプからの紫外光を照射した場合には成長速度
は約１．５倍程度向上し、エピタキシャル成長に必要な
基板温度も６００°Ｃまでさらに低下することができた
。
第３図にジシランをソースガスに用いたシリコン分子線
成長によって作成したボロンドープ構造を持つエピタキ
シャル膜の２次イオン質量分析の結果を示す。作成した
試料の構造はボロン高濃度ドープＰ型基板上にノンドー
プエピタキシャル膜を５０００Ａ成長し、さらにその上
に成長中に同時にドーピング用セルからボロンを供給し
てＩ Ｘ １０１１０１９ａボロンをドープしたエピタ
キシャル膜を５００ＯＡ成長したものである。ｌｓｅｃ
ｍのジシランを基板に供給して作成した場合のエピタキ
シャル膜中のボロンのプロファイルを１４に、また比較
のため同じ量のシランガスをソースにして作成したエピ
タキシャル膜中のボロンのプロファイルを１５に示す。
成長によって作成したボロンドープ構造を持つエピタキ
シャル膜の２次イオン質量分析の結果を示す。作成した
試料の構造はボロン高濃度ドープＰ型基板上にノンドー
プエピタキシャル膜を５０００Ａ成長し、さらにその上
に成長中に同時にドーピング用セルからボロンを供給し
てＩ Ｘ １０１１０１９ａボロンをドープしたエピタ
キシャル膜を５００ＯＡ成長したものである。ｌｓｅｃ
ｍのジシランを基板に供給して作成した場合のエピタキ
シャル膜中のボロンのプロファイルを１４に、また比較
のため同じ量のシランガスをソースにして作成したエピ
タキシャル膜中のボロンのプロファイルを１５に示す。
成長中の基板温度はジシランの場合６３０°Ｃ１シラン
の場合８００°Ｃでありこれは各ガスの場合のエピタキ
シャル膜を得られる最も低い基板温度に設定した。シラ
ンの場合は成長速度が低いため成長時間が長く、また成
長温度も高いためにボロンのプロファイルが熱拡散によ
ってだれてしまっている。一方ジシランの場合には成長
温度が低く、成長時間も短くてすむためプロファイルの
だれが起こっていないという利点があることが第３図か
ら明らかである。
の場合８００°Ｃでありこれは各ガスの場合のエピタキ
シャル膜を得られる最も低い基板温度に設定した。シラ
ンの場合は成長速度が低いため成長時間が長く、また成
長温度も高いためにボロンのプロファイルが熱拡散によ
ってだれてしまっている。一方ジシランの場合には成長
温度が低く、成長時間も短くてすむためプロファイルの
だれが起こっていないという利点があることが第３図か
ら明らかである。
以上の実施例においては、シリコン基板上にＳｉエピタ
キシャル膜を成長させたが、基板はシリコンに限られた
ものではない。また、ドーピングはボロンをドーピング
した場合について説明したが、他のドーパント例えばア
ンチモンなどをドーピングしても、急峻なプロファイル
が得られることは言うまでもない。
キシャル膜を成長させたが、基板はシリコンに限られた
ものではない。また、ドーピングはボロンをドーピング
した場合について説明したが、他のドーパント例えばア
ンチモンなどをドーピングしても、急峻なプロファイル
が得られることは言うまでもない。
（発明の効果）
以上詳しく説明したように本発明のように原料ガスソー
スとしてジシランを用いればガスソース方式のシリコン
分子線成長において成長速度を向上し、成長時に基板温
度を低下させることができる。さらに、成長時に紫外線
を照射すればジシランの効果を有効に得られる。そして
このように成長温度が低下し成長速度を増大させること
ができるため熱拡散によるドーピングを行った場合プロ
ファイルのだれのないＳｉエピタキシャル膜を得ること
ができる。
スとしてジシランを用いればガスソース方式のシリコン
分子線成長において成長速度を向上し、成長時に基板温
度を低下させることができる。さらに、成長時に紫外線
を照射すればジシランの効果を有効に得られる。そして
このように成長温度が低下し成長速度を増大させること
ができるため熱拡散によるドーピングを行った場合プロ
ファイルのだれのないＳｉエピタキシャル膜を得ること
ができる。
第１図は本発明の実施例で用いたシリコン分子線エピタ
キシャル成長装置の概略図、第２図はジシランを用いた
場合およびシランを用いた場合のガスソース方式のシリ
コン分子線成長法により実施例において作成したシリコ
ンエピタキシャル膜の成長速度の基板温度依存性を示す
図、第３図は実施例で本発明により成長したシリコン中
にドーピングしたボロンの深さ方向のプロファイルを示
す図である。図において１はガスソースシリコン分子線
成長装置の成長室、２は成長室を排気するためのターボ
分子ポンプ、３はシリコン基板、４はガスソースセル、
５，６はドーピング用のセル、７はジシランガス流量制
御用の真空チャンバー、８は流量制御用真空チャンバー
を排気するためのターボ分子ポンプ、９はストップバル
ブ、１０はジシランガスボンベ、１１は基板加熱機構、
１２は紫外光照射用窓、１３は重水素ランプからなる紫
外光源、１４はジシランをソースガスに用いた場合、１
５はシランをソースガスに用いた場合のボロンのプロフ
ァイルである。
キシャル成長装置の概略図、第２図はジシランを用いた
場合およびシランを用いた場合のガスソース方式のシリ
コン分子線成長法により実施例において作成したシリコ
ンエピタキシャル膜の成長速度の基板温度依存性を示す
図、第３図は実施例で本発明により成長したシリコン中
にドーピングしたボロンの深さ方向のプロファイルを示
す図である。図において１はガスソースシリコン分子線
成長装置の成長室、２は成長室を排気するためのターボ
分子ポンプ、３はシリコン基板、４はガスソースセル、
５，６はドーピング用のセル、７はジシランガス流量制
御用の真空チャンバー、８は流量制御用真空チャンバー
を排気するためのターボ分子ポンプ、９はストップバル
ブ、１０はジシランガスボンベ、１１は基板加熱機構、
１２は紫外光照射用窓、１３は重水素ランプからなる紫
外光源、１４はジシランをソースガスに用いた場合、１
５はシランをソースガスに用いた場合のボロンのプロフ
ァイルである。
Claims (2)
- （１）シリコンの分子線エピタキシャル成長方法におい
て原料ガスソースとしてジシランガスを用いることを特
徴とする分子線エピタキシャル成長方法。 - （２）特許請求の範囲第（１）項記載の方法において紫
外光照射を行うことを特徴とする分子線エピタキシャル
成長方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2059188A JPH01197393A (ja) | 1988-01-29 | 1988-01-29 | 分子線エピタキシャル成長方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2059188A JPH01197393A (ja) | 1988-01-29 | 1988-01-29 | 分子線エピタキシャル成長方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01197393A true JPH01197393A (ja) | 1989-08-09 |
| JPH0535718B2 JPH0535718B2 (ja) | 1993-05-27 |
Family
ID=12031487
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2059188A Granted JPH01197393A (ja) | 1988-01-29 | 1988-01-29 | 分子線エピタキシャル成長方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01197393A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04139825A (ja) * | 1990-10-01 | 1992-05-13 | Nec Corp | シリコン酸化膜の形成方法及びその装置 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR920003711B1 (ko) * | 1987-09-28 | 1992-05-09 | 아사히가세이고오교 가부시끼가이샤 | 결정화 방향족 폴리카르보네이트의 제조방법과 이에 의하여 얻어지는 결정화 방향족 폴리카르보네이트 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62288194A (ja) * | 1986-06-05 | 1987-12-15 | Nissin Electric Co Ltd | エピタキシヤル成長方法 |
-
1988
- 1988-01-29 JP JP2059188A patent/JPH01197393A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62288194A (ja) * | 1986-06-05 | 1987-12-15 | Nissin Electric Co Ltd | エピタキシヤル成長方法 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04139825A (ja) * | 1990-10-01 | 1992-05-13 | Nec Corp | シリコン酸化膜の形成方法及びその装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0535718B2 (ja) | 1993-05-27 |
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