JPH04258115A - 半導体基板の製造方法 - Google Patents

半導体基板の製造方法

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JPH04258115A
JPH04258115A JP2002491A JP2002491A JPH04258115A JP H04258115 A JPH04258115 A JP H04258115A JP 2002491 A JP2002491 A JP 2002491A JP 2002491 A JP2002491 A JP 2002491A JP H04258115 A JPH04258115 A JP H04258115A
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JP
Japan
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substrate
oxide film
vapor phase
source gas
concentration
Prior art date
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Pending
Application number
JP2002491A
Other languages
English (en)
Inventor
Masakuni Numano
沼 野 正 訓
Shuichi Samata
佐 俣 秀 一
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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Publication of JPH04258115A publication Critical patent/JPH04258115A/ja
Pending legal-status Critical Current

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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。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は半導体基板の製造方法に
関するもので、特にSiの気相成長に使用されるもので
ある。
【0002】
【従来の技術】一般に、Si(シリコン)基板の表面に
Siを気相成長させたエピタキシャル基板がMOSデバ
イス等に用いられている。このエピタキシャル基板の製
造は、温度が約1100〜1200℃の水素(H2 )
の雰囲気中にSi基板をおいて、塩酸(HCl)でエッ
チング、あるいは水素雰囲気中での熱処理を行うことに
より、Si基板の表面の自然酸化膜を除去し、その後S
i水素化合物(例えばSiH4 、Si2 H6 )あ
るいはSi塩化物(例えば、SiH2 Cl2 、Si
HCl3 、SiCl4 )等のエピタキシャルソース
ガスを用いてSi基板の表面に単結晶のSi膜を堆積さ
せている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上述のように、従来の
製造方法においては、気相成長が約1100℃〜120
0℃と高温の状態で行われ、この高温状態において気相
成長層を形成する前に、自然酸化膜を除去している。と
ころが、デバイスの微細化に伴って、プロセスの温度が
高くなればなるほど気相成長中の雰囲気(例えば反応室
の石英管、サセプタ)からの汚染の影響、あるいは基板
から気相成長層への不純物の拡散の影響が顕著になる。 このため気相成長プロセスを含む全プロセスの低温化が
必要となってきている。
【0004】しかし、1000℃以下の温度では、水素
ガス(H2 )による酸化膜(SiO2 )のエッチン
グレートが極めて低くなるという問題がある(例えば3
0Torr、900℃で0.13×10−10 m/m
in )。又、800〜1000℃の温度での自然酸化
膜の除去としては、高真空中で熱処理を行うことによっ
て可能となるが、これを気相成長し応用する場合は装置
が複雑になるという問題があった。本発明は上記事情を
考慮してなされたものであって、可及的に簡単な装置を
用いて低温で気相成長層を形成することのできる、半導
体基板の製造方法を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体基板の製
造方法は、Siが堆積しない濃度のエピタキシャルソー
スガスの雰囲気中にSi基板を置いて、Si基板表面の
酸化膜を除去する工程と、その後所定濃度のエピタキシ
ャルソースガスを用いてSi基板表面に単結晶のSi膜
をエピタキシャル成長させる工程とを備えていることを
特徴とする。
【0006】
【作用】このように構成された本発明の製造方法によれ
ば、Si基板表面の酸化膜の除去が、Siが堆積しない
濃度のエピタキシャルソースガスの雰囲気中で行われる
ことにより、従来の気相成長装置を用いることができる
とともに、従来よりも低温で行うことができる。
【0007】
【実施例】図1および図2を参照して本発明の半導体基
板の製造方法の一実施例を説明する。まず、例えばCZ
法によって生成された鏡面仕上げのSi単結晶基板を洗
浄する(図1ステップF1参照)。この洗浄はフッ酸(
HF:H2 O=1:200)の溶液に、上記基板を3
分間浸した後、超純水で10分間水洗し、リンサドライ
ヤを用いて乾燥させることによって行われる。この時、
図2(a)に示すように、Si基板11の表面は自然酸
化膜12(SiO2 )によって覆われている。次に、
この基板を例えばコールドウォール型縦型気相成長装置
内に置き、水素ガス(H2 )雰囲気中で1000℃以
下の所定温度(例えば900℃)まで昇温する(図1ス
テップF2参照)。そしてH2 雰囲気中で低濃度、す
なわちSiが堆積しない程度のエピタキシャルソースガ
ス、例えば20ppm のモノシラン(SiH4 )を
上記気相成長装置内に導入し、所定条件(例えば、90
0℃、圧力30Torr、20分間)の下で熱処理を行
う(図1ステップF3参照)。この熱処理によってSi
基板11の表面の自然酸化膜12が除去される(図2(
b)参照)。その後、H2 雰囲気中で所定濃度のエピ
タキシャルソースガス(例えば、濃度が0.5%のジク
ロルシラン(SiH2 Cl2 ))を、上記気相成長
装置に導入し、所定条件(例えば、温度900℃、圧力
30Torr)の下で気相成長を行い、単結晶のSi基
板11上に単結晶Si膜13をエピタキシャル成長させ
る(図1ステップF4および図2(c)参照)。その後
、常温まで降温させることによって、エピタキシャル基
板が完成する(図1ステップ5参照)。
【0008】この実施例の方法を用いた場合と、従来の
方法を用いた場合の、エピタキシャル基板表面の欠陥の
測定結果を図4に示す。この図4から分かるように、気
相成長時の基板の温度が800℃位の低温では、従来の
方法を用いた基板には、気相成長層の多結晶化が多く見
られるが、上記実施例の方法を用いた基板は、成長温度
によらず欠陥密度が小さく、単結晶が成長していた。 又、従来の方法を用いた基板においては、自然酸化膜(
SiO2 )が完全に除去されないで成長膜厚のバラツ
キが±50%以上と比較的悪かったのに対し、上記実施
例の基板においては自然酸化膜がほぼ完全に除去される
ため±5%以内と良好であった。
【0009】次に本発明の方法を、Si表面にのみ気相
成長させる選択気相成長に適用した場合を図3を参照し
て説明する。Si単結晶基板21の表面を熱酸化し、約
5000×10−10 mの厚さのSiO2 膜22を
形成する(図3(a)参照)。このSiO2 膜22を
フォトリソグラフィによりパターニングを行い、直径が
1〜2μmの開口部を形成する(図3(b)参照)。次
に、この基板に本発明の方法を適用する。すなわち、フ
ッ酸(HF:H2 O=1:200)の溶液に上記基板
を3分間浸漬した後、超純水で10分間水洗し、乾燥さ
せる。すると、開孔部の底のSi基板21の表面に自然
酸化膜24が形成される(図3(c)参照)。そして、
基板を気相成長装置内に置き、H2 雰囲気中で約85
0℃まで昇温し、以下、この温度を保つようにする。そ
して、濃度が20ppm のSiH4 をH2 雰囲気
に導入し、850℃、30Torrの条件で20分間熱
処理を行う。これによって開孔部の底の自然酸化膜24
が除去される(図3(d)参照)。次に、H2 雰囲気
に濃度が各々0.1%のSiH2Cl2 とHClを導
入し、開孔部のみにSiを気相成長させて、Si層25
堆積する(図3(e)参照)。 このようにすることによって、図5の実験結果に示すよ
うに膜厚のバラツキを5%以内にすることが可能となる
【0010】上述の実施例においては、自然酸化膜の除
去にSiH4 を用いた場合について説明したが、Si
H2 Cl2 、SiHCl3 、SiCl4 、Si
2 H6 等の通常エピタキシャルソースガスとして用
いているSiの水素化合物や塩化物を用いても同様の効
果を得ることができることはいうまでもない。又、Si
の水素化合物、塩化物の他、低温で分解し易い有機シラ
ンや、Si2 F6 、SiF2 H2 等の弗化物を
用いることによってプロセスの低温化が可能である。特
に低温で分解し易いSi2 H6 を用いることによっ
て約600℃でも基板表面の自然酸化膜の除去が可能で
あることが確認された。なお、本発明によって製造され
た基板を用いてデバイスを製造する場合は、加熱にホッ
トウォール型ランプ加熱法を用いた方がスリップが基板
に発生しにくくなる。
【0011】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、従
来の気相成長装置を用いて、低温でほぼ自然酸化膜を除
去できるとともに、気相成長層の結晶性および膜厚の均
一性を大きく向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の方法の一実施例を説明するフローチャ
ート。
【図2】本発明の方法によって製造される半導体基板の
工程断面図。
【図3】本発明の方法を選択気相成長に適用した場合の
工程断面図。
【図4】本発明の効果を説明するグラフ。
【図5】本発明の効果を説明するグラフ。
【符号の説明】
11  Si基板 12  自然酸化膜 13  気相成長層

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】Siが堆積しない濃度のエピタキシャルソ
    ースガスの雰囲気中にSi基板を置いて、Si基板表面
    の酸化膜を除去する工程と、その後所定濃度のエピタキ
    シャルソースガスを用いて前記Si基板表面に単結晶の
    Si膜をエピタキシャル成長させる工程とを備えている
    ことを特徴とする半導体基板の製造方法。
  2. 【請求項2】前記工程は約1000℃以下の温度で行わ
    れること及び、Si基板表面の酸化膜を除去する工程で
    のエピタキシャルソースガスから分解するSiの濃度が
    20ppm 以下であることを特徴とする請求項1記載
    の方法。
JP2002491A 1991-02-13 1991-02-13 半導体基板の製造方法 Pending JPH04258115A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6624488B1 (en) * 2000-08-07 2003-09-23 Advanced Micro Devices, Inc. Epitaxial silicon growth and usage of epitaxial gate insulator for low power, high performance devices
JP2007306028A (ja) * 2007-07-23 2007-11-22 Toshiba Corp 半導体装置の製造方法
JP2008085198A (ja) * 2006-09-28 2008-04-10 Hitachi Kokusai Electric Inc 半導体装置の製造方法
JP2018093117A (ja) * 2016-12-06 2018-06-14 株式会社Sumco エピタキシャルウェーハの製造方法

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