JPH04258115A - 半導体基板の製造方法 - Google Patents
半導体基板の製造方法Info
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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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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
【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。
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。
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。
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。
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。
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。
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）。
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。
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
。
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。
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。
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１】本発明の方法の一実施例を説明するフローチャ
ート。
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。
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。
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。
１１ Ｓｉ基板
１２ 自然酸化膜
１３ 気相成長層
Claims (2)
- 【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。 - 【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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002491A JPH04258115A (ja) | 1991-02-13 | 1991-02-13 | 半導体基板の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002491A JPH04258115A (ja) | 1991-02-13 | 1991-02-13 | 半導体基板の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04258115A true JPH04258115A (ja) | 1992-09-14 |
Family
ID=12015518
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002491A Pending JPH04258115A (ja) | 1991-02-13 | 1991-02-13 | 半導体基板の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04258115A (ja) |
Cited By (4)
| 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 |
-
1991
- 1991-02-13 JP JP2002491A patent/JPH04258115A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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