JPH04212413A - Epitaxial growth method - Google Patents

Epitaxial growth method

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JPH04212413A
JPH04212413A JP3905691A JP3905691A JPH04212413A JP H04212413 A JPH04212413 A JP H04212413A JP 3905691 A JP3905691 A JP 3905691A JP 3905691 A JP3905691 A JP 3905691A JP H04212413 A JPH04212413 A JP H04212413A
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JP
Japan
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epitaxial growth
semiconductor substrate
substrate
growth method
layer
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JP3905691A
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Japanese (ja)
Inventor
Yasuo Kunii
泰夫 国井
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To stably manufacture a semiconductor device of high performance. CONSTITUTION:In an epitaxial growth method for forming an epitaxial layer containing both elements of silicon and germanium on a semiconductor substrate, either element of silicon and germanium is supplied on a semiconductor substrate 2 by vacuum evaporation. The other element is supplied on the semiconductor substrate 2, by decomposing hydrogenated or halide gas 12 containing said element. Thereby an epitaxial growth layer 10 is grown. Compound gas which contains dopant elements is previously supplied on the semiconductor substrate 2 for a specified time. Either element of silicon and germanium is supplied on the semiconductor substrate 2 by vacuum evaporation. At the same time, the other element is supplied on the semiconductor substrate 2, by decomposing the hydrogenated or halide gas 12 containing said element. Thereby an epitaxial growth layer 10 is formed.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

【0001】0001

【産業上の利用分野】本発明は、半導体のエピタキシャ
ル成長方法に関し、特に半導体装置製造工程において行
われるエピタキシャルベース層形成に適用され極めて高
速な半導体装置の製造に用いられるエピタキシャル成長
方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor epitaxial growth method, and more particularly to an epitaxial growth method that is applied to the formation of an epitaxial base layer in a semiconductor device manufacturing process and is used for extremely high-speed semiconductor device manufacturing.

【0002】0002

【従来の技術】従来、この種のエピタキシャル成長方法
においては、超高真空中蒸着によりSi(シリコン)お
よびGe(ゲルマニウム)の両者の元素をSi基板上へ
供給し、SiとGeとを含むエピタキシャル成長層を形
成する方法(MBE法)が用いられていた。
Conventionally, in this type of epitaxial growth method, both elements Si (silicon) and Ge (germanium) are supplied onto a Si substrate by vapor deposition in an ultra-high vacuum, and an epitaxial growth layer containing Si and Ge is formed. (MBE method) was used.

【0003】このエピタキシャル成長方法は、図5に示
すように表面に酸化膜パターン1を形成したSi基板2
を真空容器3内に入れ、図6に示すように超高真空中で
Si表面の自然酸化膜4を除去して清浄なSi表面5を
形成し、図7に示すようにSi固体ソース6aおよびG
e固体ソース7aを加熱してSiおよびGeを蒸発させ
、シャッタ8を開いてヒータ9により加熱されたSi基
板2にSi分子線6bおよびGe分子線7bを照射し、
Si基板2上にSiとGeとを含むエピタキシャル成長
層10を形成する。ここで、酸化膜パターン1上には多
結晶あるいは非晶質層が形成されるが、この領域は後工
程で除去されるかまたは電極として用いられる。
This epitaxial growth method is based on a Si substrate 2 with an oxide film pattern 1 formed on its surface as shown in FIG.
is placed in a vacuum container 3, the natural oxide film 4 on the Si surface is removed in an ultra-high vacuum as shown in FIG. 6 to form a clean Si surface 5, and the Si solid source 6a and as shown in FIG. G
e. Heat the solid source 7a to evaporate Si and Ge, open the shutter 8 and irradiate the Si substrate 2 heated by the heater 9 with the Si molecular beam 6b and the Ge molecular beam 7b,
An epitaxial growth layer 10 containing Si and Ge is formed on a Si substrate 2. Here, a polycrystalline or amorphous layer is formed on the oxide film pattern 1, but this region is removed in a later process or used as an electrode.

【0004】0004

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
エピタキシャル成長方法では、Si基板2とSiおよび
Geを含むエピタキシャル成長層10との界面において
、高密度の界面準位が生じるといいう問題があった。 この問題は、SiとGeとを含むエピタキシャル成長層
10をベース層としたヘテロバイポーラトランジスタを
製作した場合、大きな問題となる。すなわち界面準位を
介した再結合電流が流れるため、製作したヘテロバイポ
ーラトランジスタが設計通りに高速動作しないという問
題が生じる。
However, the conventional epitaxial growth method has a problem in that a high density of interface states is generated at the interface between the Si substrate 2 and the epitaxial growth layer 10 containing Si and Ge. This problem becomes a big problem when a hetero bipolar transistor is manufactured using the epitaxial growth layer 10 containing Si and Ge as a base layer. That is, since a recombination current flows through the interface states, a problem arises in that the fabricated hetero bipolar transistor does not operate at high speed as designed.

【0005】このような問題を解決するために前記の背
景に立ち、Siを含む水素化あるいはハロゲン化物ガス
とGeを含む水素化あるいはハロゲン化物ガスとを用い
たガスソースMBE法も行われいた。以下の説明では「
化合物ガス」とは「水素化あるいはハロゲン化物ガス」
を意味する。
In order to solve such problems, based on the above background, a gas source MBE method using a hydrogenation or halide gas containing Si and a hydrogenation or halide gas containing Ge has been carried out. In the following explanation,
"Compound gas" means "hydrogenated or halide gas"
means.

【0006】この方法は、図8に示すように酸化膜パタ
ーン1を形成したSi基板2を真空容器3内に入れ、図
9に示すように超高真空中でSi表面の自然酸化膜4を
除去して清浄なSi表面5を形成し、図10に示すよう
にSiを含む化合物ガス11、例えばSi2 H6 と
、Geを含む化合物ガス12、例えばGeH4 とをバ
リアブルリークバルブ13を通して真空容器3内に導入
し、ヒータ9により、加熱されたSi基板2上で分解さ
せ、SiとGeとを含むエピタキシャル成長層10を形
成する。ここで、酸化膜パターン1上には、成長条件に
より多結晶あるいは非晶質層が形成されるが、この領域
は後工程で除去されるかまたは電極として用いられる。 また、成長条件によっては清浄なSi表面5上のみに選
択的にSiとGeとを含むエピタキシャル成長層10を
形成することもできた。
In this method, as shown in FIG. 8, a Si substrate 2 on which an oxide film pattern 1 has been formed is placed in a vacuum container 3, and a natural oxide film 4 on the Si surface is removed in an ultra-high vacuum as shown in FIG. After removing the Si surface 5 to form a clean Si surface 5, as shown in FIG. and is decomposed on the heated Si substrate 2 by the heater 9 to form an epitaxial growth layer 10 containing Si and Ge. Here, a polycrystalline or amorphous layer is formed on the oxide film pattern 1 depending on the growth conditions, but this region is removed in a later step or used as an electrode. Further, depending on the growth conditions, it was also possible to selectively form the epitaxial growth layer 10 containing Si and Ge only on the clean Si surface 5.

【0007】この方法では、Siを含む化合物ガス11
およびGeを含む化合物ガス12に通常含まれるHなど
の元素が界面準位を減らす役割をする。
In this method, a compound gas 11 containing Si is
Elements such as H, which are normally included in the compound gas 12 containing Ge, play a role in reducing the interface state.

【0008】しかしながら、前述したようにガスソース
MBE法によりSiとGeとを含むエピタキシャル成長
を行う場合、Siを含む化合物ガス11およびGeを含
む化合物ガス12の圧力が10−4Torr以上となる
と、ヒータ9付近にSiとGeとを含む膜が堆積するい
う問題があった。したがってヒータ9の電極の短絡など
の問題を防止するためには、真空容器3の内部を大気に
さらし、堆積した膜を定期的に除去しなければならなか
った。真空容器3の内部を大気にさらした後、超高真空
が得られるまでには、長時間のベーキング,真空引きが
必要であり、生産性が著く低下するという問題があった
。また、Siを含む化合物ガス11およびGeを含む化
合物ガス12の圧力が10−4Torr未満の場合は、
ヒータ9付近にSiとGeとを含む膜が堆積するという
問題は低減化されたが、この場合は、実用的なエピタキ
シャル成長速度が得られないという問題がった。
However, when performing epitaxial growth containing Si and Ge by the gas source MBE method as described above, if the pressure of the Si-containing compound gas 11 and the Ge-containing compound gas 12 exceeds 10 −4 Torr, the heater 9 There was a problem in that a film containing Si and Ge was deposited nearby. Therefore, in order to prevent problems such as short-circuiting of the electrodes of the heater 9, it is necessary to expose the inside of the vacuum container 3 to the atmosphere and periodically remove the deposited film. After the inside of the vacuum container 3 is exposed to the atmosphere, a long period of baking and evacuation are required until an ultra-high vacuum is obtained, which poses a problem in that productivity is significantly reduced. Moreover, when the pressure of the compound gas 11 containing Si and the compound gas 12 containing Ge is less than 10 −4 Torr,
Although the problem that a film containing Si and Ge was deposited near the heater 9 was reduced, in this case there was a problem that a practical epitaxial growth rate could not be obtained.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】このような課題を解決す
るために本発明によるエピタキシャル成長方法は、半導
体基板上にSiとGeとの両者の元素を含むエピタキシ
ャル成長層を形成するエピタキシャル成長方法において
、SiもしくはGeのいずれか一方の元素を真空蒸着に
より半導体基板上へ供給し、他方の元素をその元素を含
む水素化あるいはハロゲン化物ガスの分解により半導体
基板上へ供給してエピタキシャル成長層を形成するもの
である。
[Means for Solving the Problems] In order to solve such problems, the epitaxial growth method according to the present invention is an epitaxial growth method for forming an epitaxial growth layer containing both Si and Ge elements on a semiconductor substrate. One of the elements of Ge is supplied onto the semiconductor substrate by vacuum evaporation, and the other element is supplied onto the semiconductor substrate by hydrogenation or decomposition of a halide gas containing that element to form an epitaxial growth layer. .

【0010】0010

【作用】本発明におけるエピタキシャル成長方法におい
ては、一方の元素をその元素を含む化合物ガスの分解に
より半導体基板上に供給しているため、高密度の界面準
位が生じにくくなる。また、他方の元素を真空蒸着によ
り半導体基板上に供給しているため、実用的なエピタキ
シャル成長速度を得る圧力は10−4torr未満にで
き、基板加熱用ヒータ付近にSiとGeとを含む膜が堆
積しにくくなる。
[Operation] In the epitaxial growth method of the present invention, one element is supplied onto the semiconductor substrate by decomposition of a compound gas containing the element, so that high-density interface states are less likely to occur. In addition, since the other element is supplied onto the semiconductor substrate by vacuum evaporation, the pressure required to obtain a practical epitaxial growth rate can be lower than 10-4 torr, and a film containing Si and Ge is deposited near the heater for heating the substrate. It becomes difficult to do.

【0011】[0011]

【実施例】以下、図面を用いて本発明の実施例を詳細に
説明する。なお、本実施例は一つの例示であって本発明
の技術的思想を逸脱しない範囲で種々の変更あるいは改
良を行い得ることは言うまでもない。
Embodiments Hereinafter, embodiments of the present invention will be explained in detail with reference to the drawings. Note that this embodiment is merely an example, and it goes without saying that various changes and improvements can be made without departing from the technical idea of the present invention.

【0012】(実施例1) 図1〜図3は本発明によるエピタキシャル成長方法の一
実施例による工程を説明するエピタキシャル成長装置の
要部断面図であり、前述の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、まず、酸化膜パターン1
を形成したSi基板2を、過酸化水素系の薬液などを用
いて洗浄し、過酸化水素などから発生する活性な酸素を
利用してSi表面に自然酸化膜4を形成する。ここで、
オゾンと紫外線照射とを用いてSi表面に自然酸化膜4
を形成しても良い。この処理は、Si基板2の表面に付
着している有機物などの汚染を除去し、Si表面を保護
する効果を持つ。次に図1に示すようにSi基板2を真
空容器3内に導入する。ここで、真空容器3は、到達圧
力が10−9Torr以下であり、かつロードロック機
構を備えたもので、大気に真空容器3の内面をさらさず
にSi基板2を導入できるものが良い。次に図2に示す
ようにSi表面を清浄化して清浄Si表面5を形成する
。 ここで、清浄なSi表面5を形成する方法としては、ヒ
ータ9により、10−8Torr以下の真空中でSi基
板2を800℃以上に加熱して自然酸化膜4を除去すれ
ば良い。また、HF処理などにより、予め自然酸化膜4
を除去し、Si表面がHなどでパッシベートされた状態
でSi基板2を真空容器3内に導入して適当な加熱ある
いは紫外線照射などによりHなどを脱離させても良い。 次に図3に示すようにSi基板2の温度を適当な温度、
例えば500〜700℃にヒータ9により制御し、Si
もしくはGeのいずれか一方の元素を真空蒸着によりS
i基板2上に供給し、他方の元素を含む化合物ガスの分
解によりSi基板2上に供給してSiとGeとを含むエ
ピタキシャル成長層10を形成する。ここで、酸化膜パ
ターン1上には多結晶あるいは非晶質層が形成されるが
、この領域は後工程で除去するかもしくは電極として用
いれば良い。
(Example 1) FIGS. 1 to 3 are cross-sectional views of essential parts of an epitaxial growth apparatus for explaining steps according to an embodiment of the epitaxial growth method according to the present invention, and the same parts as in the previous figures are given the same reference numerals. It has been done. In the figure, first, oxide film pattern 1
The Si substrate 2 on which the Si substrate 2 is formed is cleaned using a hydrogen peroxide-based chemical or the like, and a natural oxide film 4 is formed on the Si surface using active oxygen generated from the hydrogen peroxide or the like. here,
A natural oxide film 4 is formed on the Si surface using ozone and ultraviolet irradiation.
may be formed. This treatment has the effect of removing contamination such as organic matter adhering to the surface of the Si substrate 2 and protecting the Si surface. Next, as shown in FIG. 1, the Si substrate 2 is introduced into the vacuum container 3. Here, the vacuum vessel 3 preferably has an ultimate pressure of 10 -9 Torr or less, is equipped with a load lock mechanism, and is capable of introducing the Si substrate 2 without exposing the inner surface of the vacuum vessel 3 to the atmosphere. Next, as shown in FIG. 2, the Si surface is cleaned to form a clean Si surface 5. Here, as a method for forming the clean Si surface 5, the natural oxide film 4 may be removed by heating the Si substrate 2 to 800° C. or higher in a vacuum of 10 −8 Torr or lower using a heater 9 . In addition, by HF treatment etc., a natural oxide film 4 is prepared in advance.
may be removed and the Si substrate 2 is introduced into the vacuum chamber 3 with the Si surface passivated with H or the like, and H or the like may be removed by appropriate heating or ultraviolet irradiation. Next, as shown in FIG. 3, the temperature of the Si substrate 2 is set to an appropriate temperature.
For example, the temperature is controlled to 500 to 700°C by the heater 9, and the Si
Or, by vacuum evaporation of either element Ge, S
The compound gas containing the other element is decomposed and supplied onto the Si substrate 2 to form an epitaxial growth layer 10 containing Si and Ge. Here, a polycrystalline or amorphous layer is formed on the oxide film pattern 1, but this region may be removed in a later step or used as an electrode.

【0013】次にSiを真空蒸着によりSi基板2上に
供給し、GeをGeを含む化合物ガス12の分解により
、Si基板2上に供給する場合について説明する。この
場合は、Ge組成が50%未満のエピタキシャル成長層
を形成する目的に適している。Siの真空蒸着は、高純
度のSi固体ソース6aを、例えば電子ビームにより加
熱してSiを蒸発させ、シャッタ8を開いてヒータ9に
より加熱されたSi基板2上に例えば0.1〜10A/
sec程度に速度でSiを供給すれば良い。Geを含む
化合物ガス12の分解は、例えばGeH4 ガスを、バ
リアブルリークバルブ13を通して適当な流量、例えば
真空容器3内の圧力が10−6〜10−5Torrにな
る程度の流量でヒータ9により加熱されたSi基板2上
に供給し、分解させれば良い。ここで、GeH4 ガス
の圧力を10−4Torr未満にすれば、ヒータ9や固
体ソース6aおよび固体ソース6aの加熱機構付近への
膜堆積は無視できる程度であり、長期間にわたって真空
容器3内を大気にさらさずにエピタキシャル成長を行う
ことができる。
Next, a case will be described in which Si is supplied onto the Si substrate 2 by vacuum evaporation, and Ge is supplied onto the Si substrate 2 by decomposition of the compound gas 12 containing Ge. This case is suitable for the purpose of forming an epitaxial growth layer with a Ge composition of less than 50%. In the vacuum evaporation of Si, a high-purity Si solid source 6a is heated, for example, by an electron beam to evaporate Si, and the shutter 8 is opened and the Si substrate 2 heated by a heater 9 is deposited at a rate of 0.1 to 10 A/min.
It is sufficient to supply Si at a rate of approximately sec. To decompose the compound gas 12 containing Ge, for example, GeH4 gas is heated by the heater 9 through the variable leak valve 13 at an appropriate flow rate, for example, at a flow rate such that the pressure in the vacuum container 3 becomes 10-6 to 10-5 Torr. What is necessary is to supply it onto the Si substrate 2 and decompose it. Here, if the pressure of the GeH4 gas is set to less than 10-4 Torr, film deposition near the heater 9, the solid source 6a, and the heating mechanism of the solid source 6a is negligible, and the inside of the vacuum vessel 3 is kept in the atmosphere for a long period of time. Epitaxial growth can be performed without exposure to

【0014】また、本発明の方法では、Siの蒸着によ
りSi基板2上に活性な吸着サイトが連続的に形成され
るため、GeH4 分子の吸着,分解が効率的に起こる
という利点もある。GeH4 分子中のHは、Si基板
2とSiとGeとを含むエピタキシャル成長層10との
界面に生じる恐れにある界面準位を低減化させる。Si
とGeとを含むエピタキシャル成長層10中のGeの組
成は、Siの蒸着速度とGeH4 の圧力とを制御する
ことにより、例えば1〜20%の範囲内の任意の値に調
整できる。SiとGeとを含むエピタキシャル成長層1
0内でSiとGeとの組成を連続的に変化させることも
できる。
Furthermore, the method of the present invention has the advantage that active adsorption sites are continuously formed on the Si substrate 2 by vapor deposition of Si, so that adsorption and decomposition of GeH4 molecules occur efficiently. H in the GeH4 molecule reduces the interface level that may occur at the interface between the Si substrate 2 and the epitaxial growth layer 10 containing Si and Ge. Si
The composition of Ge in the epitaxial growth layer 10 containing Ge and Ge can be adjusted to any value within the range of 1 to 20%, for example, by controlling the deposition rate of Si and the pressure of GeH4. Epitaxial growth layer 1 containing Si and Ge
It is also possible to continuously change the composition of Si and Ge within a range of 0.

【0015】また、ここで、SiとGeとを含むエピタ
キシャル成長層10にB,P,Asなどの不純物を導入
する場合は、例えばB2 H6 ,PH3 ,AsH3
 などのガスをGeH4 ガスとともに導入すれば良い
。また、Asなどをクヌーセンセルから導入しても良い
。SiとGeとを含むエピタキシャル成長層10内で不
純物濃度を連続的に変化させることもできる。
[0015] Furthermore, when introducing impurities such as B, P, and As into the epitaxial growth layer 10 containing Si and Ge, for example, B2 H6, PH3, AsH3, etc.
It is sufficient to introduce a gas such as GeH4 gas together with GeH4 gas. Furthermore, As or the like may be introduced from a Knudsen cell. It is also possible to continuously change the impurity concentration within the epitaxial growth layer 10 containing Si and Ge.

【0016】また、SiとGeとを含むエピタキシャル
成長層10に下にバッファ層としてあるいはSiとGe
とを含むエピタキシャル成長層10の上にキャップ層と
してGeを含まないエピタキシャル成長層を形成しても
良い。バッファ層により界面清浄度が向上し、キャップ
層により不安定なGe酸化物の形成が防止できる。
Further, a buffer layer or a layer of Si and Ge may be formed below the epitaxially grown layer 10 containing Si and Ge.
An epitaxial growth layer not containing Ge may be formed as a cap layer on the epitaxial growth layer 10 containing Ge. The buffer layer improves interfacial cleanliness, and the cap layer prevents the formation of unstable Ge oxides.

【0017】このような方法によると、界面準位の少な
いSiとGeとを含むエピタキシャル成長層10をSi
などの半導体基板上に実用的な成長速度で長期間にわた
って安定に形成することができる。
According to this method, the epitaxial growth layer 10 containing Si and Ge with few interface states is replaced with Si.
It can be stably formed over a long period of time at a practical growth rate on semiconductor substrates such as .

【0018】また、Geを真空蒸着によりSi基板2上
に供給し、SiをSiを含む化合物ガスによりSi基板
2上に供給する場合は、Geをクヌーセンセルなどから
蒸着し、SiH4 ,Si2 H6 などのSiソース
ガスを用いることにより、同様にSiとGeとを含むエ
ピタキシャル成長層10を形成することができる。この
場合は、Ge組成が50%以上のエピタキシャル成長層
を形成する目的に適している。
In addition, when Ge is supplied onto the Si substrate 2 by vacuum evaporation and Si is supplied onto the Si substrate 2 by a compound gas containing Si, Ge is evaporated from a Knudsen cell or the like, and SiH4, Si2 H6, etc. By using the Si source gas of , the epitaxial growth layer 10 containing Si and Ge can be similarly formed. This case is suitable for the purpose of forming an epitaxial growth layer having a Ge composition of 50% or more.

【0019】また、SiあるいはGeを含む化合物ガス
としては、SiあるいはGeの水素化あるいはハロゲン
化物ガスであれば良く、Ax ,By ,Cz ・・・
(AはSiあるいはGeを、B,CはH,F,Clなど
を意味し、x は1以上の整数、y ,z は0以上の
整数である)の化学式で表されるものであれば良い。
Further, the compound gas containing Si or Ge may be a hydrogenated or halide gas of Si or Ge, such as Ax, By, Cz...
(A means Si or Ge, B, C means H, F, Cl, etc., x is an integer of 1 or more, y, z are integers of 0 or more) good.

【0020】(実施例2) 次に本発明による他の実施例について説明する。まず、
実施例1の場合と同様にSi表面を清浄化して清浄なS
i表面5を形成した後、Si基板2の温度を適当な温度
、例えば500〜700℃にヒータ9により制御する。 ここで、ドーパント元素を含む化合物ガスをSi基板2
上にバリアブルリークバルブ13を通して適当な時間、
例えば1〜10分間Si基板2上に供給する。ドーパン
ト元素を含む化合物ガスとしては、例えばH2 などで
希釈されたB2 H6 ,PH3 ,AsH3 などの
ガスを用いて適当な流量、例えば真空容器3内のドーパ
ント元素を含む化合物ガスの分圧が10−8Torr〜
10−7Torrになる程度の流量で供給すれば良い。 この工程により、Si基板2上および真空容器3の内面
にドーパント元素を含む化合物ガスが適当な量吸着する
。次にドーパント元素を含む化合物ガスを供給したまま
シャッタ8を開いてSiを真空蒸着によりSi基板2上
へ供給し、同時にGeH4 ガスをバリアブルリークバ
ルブ13を通してSi基板2上へ供給し、Si,Ge,
ドーパント元素を含むエピタキシャル成長層を形成する
。Si基板2上および真空容器3の内面にドーパント元
素を含む化合物ガスが適当な量吸着しているため、ドー
パント元素の立ち上がりが急峻なエピタキシャル成長層
が形成できる。
(Embodiment 2) Next, another embodiment according to the present invention will be described. first,
Clean the Si surface in the same way as in Example 1 to obtain clean S.
After forming the i-surface 5, the temperature of the Si substrate 2 is controlled to an appropriate temperature, for example, 500 to 700° C., by a heater 9. Here, a compound gas containing a dopant element is applied to the Si substrate 2.
For an appropriate time through the variable leak valve 13,
For example, it is supplied onto the Si substrate 2 for 1 to 10 minutes. As the compound gas containing the dopant element, for example, a gas such as B2 H6, PH3, AsH3 diluted with H2 etc. is used at an appropriate flow rate, for example, when the partial pressure of the compound gas containing the dopant element in the vacuum container 3 is 10- 8 Torr~
It is sufficient to supply the gas at a flow rate of 10-7 Torr. Through this step, an appropriate amount of the compound gas containing the dopant element is adsorbed onto the Si substrate 2 and the inner surface of the vacuum vessel 3. Next, the shutter 8 is opened while the compound gas containing the dopant element is being supplied, and Si is supplied onto the Si substrate 2 by vacuum evaporation. At the same time, GeH4 gas is supplied onto the Si substrate 2 through the variable leak valve 13, and Si, Ge ,
An epitaxially grown layer containing a dopant element is formed. Since a suitable amount of the compound gas containing the dopant element is adsorbed on the Si substrate 2 and the inner surface of the vacuum vessel 3, an epitaxial growth layer in which the dopant element rises steeply can be formed.

【0021】図4は実施例2における効果を説明するド
ーパント元素の深さ方向分布図である。同図では、前記
工程におけるドーパント元素を含む化合物ガスとしてB
2 H6 を供給してからSi蒸着およびGeH4 ガ
ス供給開始までの時間を0〜10分間とした場合のB濃
度深さ方向を示してある。図4(a)は時間0分間、す
なわちB2 H6 供給と同時にSi蒸着およびGeH
4 供給を行った場合であり、Si基板2上の表面B濃
度が平衡状態になるまでに数分間を要するため、B濃度
の遷移領域が500Å程度存在する。図4(b)は時間
5分間の場合であり、B濃度の遷移領域は50Å以下と
なっている。 図4(c)は時間10分間の場合であり、Si基板2と
エピタキシャル成長層10の界面にBのパイルアップが
生じている。図4をもとに適当な時間を選択することに
より、所望のB濃度分布を得ることができる。
FIG. 4 is a diagram showing the depth distribution of dopant elements for explaining the effects of Example 2. In the same figure, B is used as a compound gas containing a dopant element in the step.
The B concentration depth direction is shown when the time from supplying 2 H6 to starting Si vapor deposition and GeH4 gas supply is 0 to 10 minutes. Figure 4(a) shows time 0 minutes, that is, Si evaporation and GeH
4. Since it takes several minutes for the surface B concentration on the Si substrate 2 to reach an equilibrium state, a B concentration transition region of about 500 Å exists. FIG. 4(b) shows a case where the time is 5 minutes, and the B concentration transition region is 50 Å or less. FIG. 4(c) shows the case where the time is 10 minutes, and a pile-up of B occurs at the interface between the Si substrate 2 and the epitaxial growth layer 10. By selecting an appropriate time based on FIG. 4, a desired B concentration distribution can be obtained.

【0022】本発明によるエピタキシャル成長方法を半
導体装置の製造工程に用いることにより、従来技術によ
るエピタキシャル成長方法を用いた場合に比べ、実用的
な成長速度で長期間にわたって安定に形成することがで
き、界面準位を制御でき、高性能な半導体装置の製造を
可能とすることがきる。
By using the epitaxial growth method according to the present invention in the manufacturing process of semiconductor devices, it is possible to stably form the semiconductor device over a long period of time at a practical growth rate, compared to the case where the epitaxial growth method according to the conventional technology is used, and the interface quality can be improved. This enables the production of high-performance semiconductor devices.

【0023】[0023]

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、一
方の元素をその元素を含む化合物ガスの分解により半導
体基板上に供給しているので、高密度の界面準位が生ず
るという問題が回避でき、かつ実用的なエピタキシャル
成長速度を得る圧力は10−4Torr未満にでき、基
板加熱用ヒータ付近にSiとGeとを含む膜が堆積する
という問題が低減化できる。また、あらかじめドーパン
ト元素を含む化合物ガスを一定時間前記半導体基板上へ
供給した後、一方の元素を真空蒸着により同時に他方の
元素をその元素を含む水素化あるいはハロゲン化ガスの
分解により前記半導体基板上へ供給して前記エピタキシ
ャル成長層を形成することにより、所望のB濃度分布を
得ることができる。したがって本発明を半導体装置の製
造工程に用いれば、高性能な半導体装置の安定な製造を
可能とすることができるなどの極めて優れた効果が得ら
れる。
[Effects of the Invention] As explained above, according to the present invention, one element is supplied onto the semiconductor substrate by decomposition of a compound gas containing that element, so the problem of high density interface states occurring is solved. The pressure that can be avoided and obtains a practical epitaxial growth rate can be lower than 10<-4 >Torr, and the problem of a film containing Si and Ge being deposited near the heater for heating the substrate can be reduced. Further, after supplying a compound gas containing a dopant element onto the semiconductor substrate for a certain period of time in advance, one element is deposited on the semiconductor substrate by vacuum evaporation and the other element is simultaneously applied onto the semiconductor substrate by hydrogenation or decomposition of a halogenated gas containing the element. By supplying B to form the epitaxial growth layer, a desired B concentration distribution can be obtained. Therefore, if the present invention is used in the manufacturing process of semiconductor devices, extremely excellent effects such as the ability to stably manufacture high-performance semiconductor devices can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

【図1】本発明によるエピタキシャル成長方法の一実施
例を説明するエピタキシャル成長装置の断面図である。
FIG. 1 is a sectional view of an epitaxial growth apparatus illustrating an embodiment of an epitaxial growth method according to the present invention.

【図2】本発明によるエピタキシャル成長方法の一実施
例を説明するエピタキシャル成長装置の断面図である。
FIG. 2 is a sectional view of an epitaxial growth apparatus for explaining an embodiment of the epitaxial growth method according to the present invention.

【図3】本発明によるエピタキシャル成長方法の一実施
例を説明するエピタキシャル成長装置の断面図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view of an epitaxial growth apparatus for explaining an embodiment of the epitaxial growth method according to the present invention.

【図4】本発明によるエピタキシャル成長方法の他の実
施例による効果を説明するドーパント元素の深さ方向の
分布図である。
FIG. 4 is a distribution diagram of dopant elements in the depth direction for explaining the effects of another embodiment of the epitaxial growth method according to the present invention.

【図5】従来のエピタキシャル成長方法を説明するエピ
タキシャル成長装置の断面図である。
FIG. 5 is a cross-sectional view of an epitaxial growth apparatus for explaining a conventional epitaxial growth method.

【図6】従来のエピタキシャル成長方法を説明するエピ
タキシャル成長装置の断面図である。
FIG. 6 is a cross-sectional view of an epitaxial growth apparatus for explaining a conventional epitaxial growth method.

【図7】従来のエピタキシャル成長方法を説明するエピ
タキシャル成長装置の断面図である。
FIG. 7 is a cross-sectional view of an epitaxial growth apparatus for explaining a conventional epitaxial growth method.

【図8】従来のエピタキシャル成長方法を説明するエピ
タキシャル成長装置の断面図である。
FIG. 8 is a cross-sectional view of an epitaxial growth apparatus for explaining a conventional epitaxial growth method.

【図9】従来のエピタキシャル成長方法を説明するエピ
タキシャル成長装置の断面図である。
FIG. 9 is a cross-sectional view of an epitaxial growth apparatus for explaining a conventional epitaxial growth method.

【図10】従来のエピタキシャル成長方法を説明するエ
ピタキシャル成長装置の断面図である。
FIG. 10 is a cross-sectional view of an epitaxial growth apparatus for explaining a conventional epitaxial growth method.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1    酸化膜パターン 2    Si基板 3    真空容器 4    自然酸化膜 5    清浄なSi表面 6a    Si固体ソース 6b    Si分子線 8    シャッタ 9    ヒータ 10    エピタキシャル成長層 12    Geを含む化合物ガス 13    バリアブルリークバルブ 1 Oxide film pattern 2 Si substrate 3 Vacuum container 4. Natural oxide film 5. Clean Si surface 6a Si solid source 6b Si molecular beam 8 Shutter 9 Heater 10 Epitaxial growth layer 12 Compound gas containing Ge 13 Variable leak valve

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】  半導体基板上にシリコンとゲルマニウ
ムとの両者の元素を含むエピタキシャル成長層を形成す
るエピタキシャル成長方法において、前記シリコンもし
くはゲルマニウムのいずれか一方の元素を真空蒸着によ
り前記半導体基板上へ供給し、他方の元素をその元素を
含む水素化あるいはハロゲン化物ガスの分解により前記
半導体基板上へ供給して前記エピタキシャル成長層を形
成することを特徴とするエピタキシャル成長方法。
1. An epitaxial growth method for forming an epitaxial growth layer containing both silicon and germanium on a semiconductor substrate, wherein either the silicon or germanium element is supplied onto the semiconductor substrate by vacuum evaporation, An epitaxial growth method characterized in that the other element is supplied onto the semiconductor substrate by hydrogenation or decomposition of a halide gas containing the element to form the epitaxial growth layer.
【請求項2】  半導体基板上にシリコンとゲルマニウ
ムとの両者の元素を含むエピタキシャル成長層を形成す
るエピタキシャル成長方法において、あらかじめドーパ
ント元素を含む化合物ガスを一定時間前記半導体基板上
へ供給した後、前記シリコンもしくはゲルマニウムのい
ずれか一方の元素を真空蒸着により前記半導体基板上へ
供給し、同時に他方の元素をその元素を含む水素化ある
いはハロゲン化物ガスの分解により前記半導体基板上へ
供給して前記エピタキシャル成長層を形成することを特
徴とするエピタキシャル成長方法。
2. In an epitaxial growth method for forming an epitaxial growth layer containing both silicon and germanium on a semiconductor substrate, after supplying a compound gas containing a dopant element onto the semiconductor substrate for a certain period of time, Supplying one of the elements of germanium onto the semiconductor substrate by vacuum evaporation, and simultaneously supplying the other element onto the semiconductor substrate by hydrogenation or decomposition of a halide gas containing that element to form the epitaxial growth layer. An epitaxial growth method characterized by:
JP3905691A 1990-07-13 1991-02-12 Epitaxial growth method Pending JPH04212413A (en)

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JP18417990 1990-07-13

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009111292A (en) * 2007-10-31 2009-05-21 Sumco Corp Method and device for manufacturing epitaxial wafer

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JP2009111292A (en) * 2007-10-31 2009-05-21 Sumco Corp Method and device for manufacturing epitaxial wafer

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