JPH04345017A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

Info

Publication number
JPH04345017A
JPH04345017A JP11814691A JP11814691A JPH04345017A JP H04345017 A JPH04345017 A JP H04345017A JP 11814691 A JP11814691 A JP 11814691A JP 11814691 A JP11814691 A JP 11814691A JP H04345017 A JPH04345017 A JP H04345017A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
single crystal
crystal substrate
material gas
manufacturing
semiconductor device
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP11814691A
Other languages
English (en)
Inventor
Kenya Nakai
中井 建弥
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.)
Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fujitsu Ltd filed Critical Fujitsu Ltd
Priority to JP11814691A priority Critical patent/JPH04345017A/ja
Publication of JPH04345017A publication Critical patent/JPH04345017A/ja
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

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、半導体装置の製造方法
の改良に関する。詳しくは、シリコンの気相エピタキシ
ャル成長方法を超精密化するための改良に関する。
【0002】シリコンを使用した集積回路等の製造技術
の進歩には目覚ましいものがあり、精密化、微細化技術
が急速に進歩している。エピタキシャル成長技術分野に
おいては、近い将来、原子層の厚さ、すなわち、1Åオ
ーダーの厚さの制御が必要になることが予想される。
【0003】また、シリコン基板上にシリコンとゲルマ
ニウムとの混晶を成長した異種接合を使用してヘテロバ
イポーラトランジスタ(HBT)、受光素子、高電子移
動度トランジスタ(HEMT)等のデバイスの開発が進
められている。さらに、ゲルマニウムとシリコンとを原
子層の整数倍の厚さをもって交互に積層形成した超格子
は、直接遷移型の半導体となることが知られており、光
学素子用の新結晶材料として期待されている。
【0004】このような超高速作動、超高集積度を目的
とするデバイス、あるいは、新物性を応用するデバイス
の完成には、超精密で完全性が高く、原子層レベルの厚
さの制御が可能な超精密結晶成長技術が必要不可欠であ
る。
【0005】
【従来の技術】シリコンのエピタキシャル成長の超精密
制御技術として、あるいは、シリコンとゲルマニウムま
たはシリコンとシリコン/ゲルマニウム混晶とを異種接
合する製造技術として、分子線エピタキシャル成長法(
以下、MBE法と云う。)が有力な技術の一つになって
いる。反射高速電子線回折(RHEED)の信号強度を
測定することによって成長速度を原子層的に制御し、超
格子構造の異種接合を形成することが可能であることが
知られている。
【0006】一方、成長層の品質が良好であり、生産性
が優れていて、シリコンをはじめとする半導体の製造プ
ロセスに不可欠な成長方法として気相エピタキシャル成
長方法があるが、この方法は精密な異種接合構造を形成
する技術としては未だ完成されていない。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】ところで、MBE法は
、構造的には極めて精密な結晶成長技術であるが、実用
的には結晶の品質が劣り、欠陥の密度が高く、欠陥の制
御技術も確立されていない。また、生産性の面でも、多
数枚の大型基板を処理できないといった欠点がある。
【0008】また、MBE法を使用してIII 族とV
族、または、II族とVI族の元素からなる原子層を交
互に精密に積層して化合物半導体を成長する場合には、
それぞれの元素の化合物のガスを交互に被成長基板上に
接触させれば、自己制御機能によってそれぞれの元素の
原子層成長が可能であることが知られている。しかし、
シリコンやゲルマニウムのような単一元素よりなる半導
体においては、原料ガスにモノシランやジシランを使用
した場合に自己制御機能が働かず、原子層成長は期待で
きないという問題がある。
【0009】また、ゲルマニウム単独の気相成長におい
ては、ジエチルゲルマン等を被成長基板上に供給し、温
度サイクルまたは光照射を利用して瞬間的に加熱するこ
とによって原子層成長が可能であることが知られている
。この場合の成長温度は350〜550℃と低いので、
ゲルマニウムとシリコンとの超格子構造を形成する場合
には、シリコンの成長温度もこれに合わせて低温である
ことが望まれるが、シリコンの気相成長温度を550℃
以下に下げることは困難である。室温またはそれ以下の
温度でジシラン等の原料ガスを被成長基板に接触させた
後、強力な紫外線を照射する原子層成長法が提案され、
研究されているが、堆積速度を精密に制御しうるまでに
至っていない。
【0010】本発明の目的は、これらの欠点を解消する
ことにあり、自己制御機能によって成長速度を精密に制
御し、低温においてシリコンを原子層成長することがで
きる半導体の超精密製造方法を使用してなす半導体装置
の製造方法を提供することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】上記の目的は、下記いず
れの方法によっても達成される。
【0012】第1の方法は、高真空に保持された反応容
器(1)内に単結晶基板(12)を装着して加熱した後
、単結晶基板(12)の表面に吸着している水素を脱離
・排除しうる波長を有する紫外線を単結晶基板(12)
に照射する第1の工程と、水素化物、塩化物、または、
有機化合物よりなり水素を含むシリコン化合物の原料ガ
スを反応容器(1)内に供給して原料ガスを単結晶基板
(12)の表面に吸着させた後、反応容器(1)内に残
留している原料ガスを反応容器(1)から排除する第2
の工程とを繰り返し実行する半導体装置の製造方法であ
る。
【0013】第2の方法は、高真空に保持された反応容
器(1)内に単結晶基板(12)を装着して加熱した後
、単結晶基板(12)に赤外線を照射して単結晶基板(
12)の表面に吸着している水素を脱離・排除しうる温
度に単結晶基板(12)を瞬間的に加熱する第2の工程
と、水素化物、塩化物、または、有機化合物よりなり水
素を含むシリコン化合物の原料ガスを反応容器(1)内
に供給して原料ガスを単結晶基板(12)の表面に吸着
させた後、反応容器(1)内に残留している原料ガスを
反応容器(1)から排除する第2の工程とを繰り返し実
行する半導体装置の製造方法である。
【0014】なお、単結晶基板(12)に紫外線を照射
する工程と赤外線を照射する工程とを連続して、または
、同時に実行してもよく、また、反応容器(1)を高真
空に保持するのに代えて、反応容器(1)内に高純度の
不活性ガスまたは窒素ガスを貫流させてもよい。
【0015】前記いづれの製造方法においても、原料ガ
スを単結晶基板(12)の表面に吸着させるには、基板
(12)をゲルマニウムの気相成長が可能な温度に加熱
すればよい。
【0016】
【作用】例えば500℃以下の低温において、水素化物
、塩化物、または、有機化合物よりなる水素を含むシリ
コン化合物のガスを単結晶基板上に供給すると、原料ガ
ス中に含まれている水素が基板表面に吸着して原料ガス
の吸着を疎外し、ほゞシリコンの1原子層に相当する原
料ガスのみが基板表面に吸着する。
【0017】反応容器内から原料ガスを完全に除去し、
基板表面に例えば1500Å以下の波長を有するエネル
ギーの高い紫外線を照射するか、または、赤外線を照射
して例えば700℃以上の温度に瞬間的に加熱すると、
基板表面に吸着している水素が強制的に脱離・排除され
て再び原料ガスの吸着が可能になる。このように基板表
面から水素を脱離・排除する工程と原料ガスを吸着させ
る工程とを繰り返すことによって自己制御機能によるシ
リコンの原子層成長が可能になる。
【0018】
【実施例】以下、図面を参照して、本発明の一実施例に
係る半導体装置の製造方法を構成するシリコンの原子層
成長方法について説明する。
【0019】図1に、本発明に係る半導体装置の製造方
法に使用される気相成長装置の構成図を示す。図におい
て、1はターボ分子ポンプ2によって10−9mmHg
以下の超高真空にすることが可能な反応容器であり、3
は原料ガス供給口であり、4は基板12を支持する基板
支持台であり、5はヒータであり、6はゲートバルブで
ある。7は波長1500Å以下の紫外線を発生する封入
型水素放電管であり、8は水素放電管用電源であり、9
は機械式光学シャッタであり、10はフッ化リチウム製
窓であり、11はターボ分子ポンプである。
【0020】反応容器1は、原料ガスの供給停止後速や
かにガスを排除しうるように、内部構造は無駄な空間が
ないように作られている。封入型水素放電管7の発生す
る紫外線は機械式光学シャッタ9とフッ化リチウム製窓
10とを介して基板12上に照射される。機械式光学シ
ャッタ9の設けられている空間は、ターボ分子ポンプ1
1によって別途真空排気され、フッ化リチウム製窓10
への塵の付着防止が図られている。
【0021】シリコンの原子層成長に先立ち、まず、(
001)面シリコン基板に硫酸と過酸化水素水との混合
液による表面酸化処理とフッ酸水溶液による湿式の酸化
膜除去処理とを施した後、図示されていないが、ロード
ロック式試料室を介して反応容器1内の基板支持台4上
に載置する。
【0022】成長の前処理として、反応容器1内を10
mmHgの極めて純度の高い水素雰囲気にして基板12
を約900℃の温度に加熱し、約10分間基板表面の酸
化物除去処理を施す。次いで、450℃の温度に冷却し
た後、ターボ分子ポンプ2を使用して反応容器1内の圧
力を10−7mmHg程度の高真空にして反応容器1内
の水素を排除する。500℃以下の温度では、水素が基
板表面より脱離する速度が遅いので、此の時点では基板
表面に水素がなお吸着している。そこで、基板12を4
50℃の温度に保持した状態で水素放電管7の発生する
紫外線を基板12の表面に照射し、表面に吸着している
水素を脱離してターボ分子ポンプ2により排除する。
【0023】以下、図2に示すタイムチャートを同時に
参照しながら、シリコンの原子層成長工程について説明
する。
【0024】まず、ゲートバルブ6を閉じ、全量約0.
1mlのジシランガスを10秒間原料ガス供給口3から
反応容器1内に供給する。水素の存在しないシリコン基
板12の表面にシリコン1原子層相当の水素化シリコン
が吸着する。
【0025】ゲートバルブ6を開き、約10秒間反応容
器1内の原料ガスを排除して10−7mmHg程度の真
空にした後、約10秒間1500Å以下の波長を有する
紫外線を照射して基板表面から水素を脱離する。脱離し
た水素をターボ分子ポンプ2により約10秒間排除した
後、ゲート6を閉じ、再び原料ガス供給口3からジシラ
ンガスを供給し、以下前記と同様の工程を繰り返し実行
する。なお、この一連の工程はマイクロプロセッサによ
るシーケンスコントロールによって容易に実行すること
ができる。
【0026】図3に、前記成長工程の繰り返し回数と成
長層厚との関係を測定した結果を示す。1回あたりの成
長層厚は平均1.3Åとなっており、原子層成長がなさ
れていることを示している。なお、1回あたりの成長層
厚は原料ガスの供給時間には依存せず、自己制御されて
いる。
【0027】なお、基板上に吸着されている水素を脱離
するのに、紫外線照射に代えて赤外線を照射して、瞬間
的に基板を700℃以上の温度に加熱するようにしても
よく、また、紫外線照射と赤外線照射とを連続して、ま
たは、同時に実施してもよい。また、反応容器1内を高
真空にするのに代えて、水素を含まない高純度の不活性
ガス、窒素ガス等をキャリヤガスとして反応容器1内に
貫流させて原料ガスや脱離した水素を排除するようにし
てもよい。また、原料ガスを単結晶基板(12)の表面
に吸着させるには、基板(12)をゲルマニウムの気相
成長が可能な温度に加熱すればよい。
【0028】
【発明の効果】以上説明したとおり、本発明に係る半導
体装置の製造方法においては、例えば500℃以下の温
度において単結晶基板表面から水素を完全に脱離・排除
する第1の工程と、水素化物、塩化物、または、有機化
合物よりなり水素を含むシリコン化合物の原料ガスを単
結晶基板に吸着させる工程とを交互に実行することによ
って、自己制御機能により成長速度を精密に制御するこ
とができ、シリコンの原子層成長が可能になる。また、
ゲルマニウムの原子層成長の場合と同程度にシリコンの
成長温度を低くすることができるので、シリコンとゲル
マニウムとの超格子構造の形成が容易になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】半導体装置の製造方法を構成する半導体の原子
層成長方法に使用される気相成長装置の構成図である。
【図2】本発明に係るシリコンの原子層成長のタイムチ
ャートである。
【図3】成長回数と成長層厚との関係を示すグラフであ
る。
【符号の説明】
1  反応容器 2  ターボ分子ポンプ 3  原料ガス供給口 4  基板支持台 5  ヒータ 6  ゲート 7  水素放電管 8  電源 9  機械式光学シャッタ 10  フッ化リチウム製窓 11  ターボ分子ポンプ 12  基板

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  高真空に保持された反応容器(1)内
    に単結晶基板(12)を装着して加熱し、該単結晶基板
    (12)の表面に吸着している水素を脱離・排除しうる
    波長を有する紫外線を前記単結晶基板(12)に照射す
    る第1の工程と、水素化物、塩化物、または、有機化合
    物よりなり水素を含むシリコン化合物の原料ガスを前記
    反応容器(1)内に供給して前記原料ガスを前記単結晶
    基板(12)の表面に吸着させた後、前記反応容器(1
    )内に残存する原料ガスを前記反応容器(1)から排除
    する第2の工程とを繰り返し実行する工程を有すること
    を特徴とする半導体装置の製造方法。
  2. 【請求項2】  高真空に保持された反応容器(1)内
    に単結晶基板(12)を装着して加熱し、前記単結晶基
    板(12)に赤外線を照射して、該単結晶基板(12)
    の表面に吸着している水素を脱離・排除しうる温度に該
    単結晶基板(12)を瞬間的に加熱する第1の工程と、
    水素化物、塩化物、または、有機化合物よりなり水素を
    含むシリコン化合物の原料ガスを前記反応容器(1)内
    に供給して前記原料ガスを前記単結晶基板(12)の表
    面に吸着させた後、前記反応容器(1)内に残存する原
    料ガスを前記反応容器(1)から排除する第2の工程と
    を繰り返し実行する工程を有することを特徴とする半導
    体装置の製造方法。
  3. 【請求項3】  請求項1または2記載の半導体装置の
    製造方法において、請求項1記載の紫外線を照射する工
    程と請求項2記載の赤外線を照射する工程とを連続して
    、または、同時に実行することを特徴とする半導体装置
    の製造方法。
  4. 【請求項4】  請求項1、2、または、3記載の半導
    体装置の製造方法において、前記反応容器(1)を高真
    空に保持するのに代えて、前記反応容器(1)内に高純
    度の不活性ガスまたは窒素ガスを貫流させることを特徴
    とする半導体装置の製造方法。
  5. 【請求項5】  請求項1、2、3または4記載の半導
    体装置の製造方法において、前記原料ガスを前記単結晶
    基板(12)表面に吸着させる工程は、該基板(12)
    を、ゲルマニウムの気相成長が可能な温度に加熱して行
    うことを特徴とする半導体装置の製造方法。
JP11814691A 1991-05-23 1991-05-23 半導体装置の製造方法 Withdrawn JPH04345017A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP11814691A JPH04345017A (ja) 1991-05-23 1991-05-23 半導体装置の製造方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP11814691A JPH04345017A (ja) 1991-05-23 1991-05-23 半導体装置の製造方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH04345017A true JPH04345017A (ja) 1992-12-01

Family

ID=14729220

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP11814691A Withdrawn JPH04345017A (ja) 1991-05-23 1991-05-23 半導体装置の製造方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH04345017A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100286407B1 (ko) * 1991-07-16 2001-04-16 야스카와 히데아키 핫-월형 저압 화학 증착장치 및 반도체막 형성방법과 박막 반도체 장치의 제조방법

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100286407B1 (ko) * 1991-07-16 2001-04-16 야스카와 히데아키 핫-월형 저압 화학 증착장치 및 반도체막 형성방법과 박막 반도체 장치의 제조방법

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2006137192A1 (ja) 炭化ケイ素基板の表面再構成方法
US20050268848A1 (en) Atomic layer deposition apparatus and process
JPH04291916A (ja) 気相成長方法及び装置
JPH04345017A (ja) 半導体装置の製造方法
US6251183B1 (en) Rapid low-temperature epitaxial growth using a hot-element assisted chemical vapor deposition process
JPS59124124A (ja) 半導体装置の製造方法
JPH0472608A (ja) 化合物半導体ウェハの製造方法および製造装置
JPH0310595B2 (ja)
JP2006100834A (ja) 半導体薄膜製造装置および方法
JPH0236060B2 (ja) Kagobutsuhandotainoseichohoho
JPH0652714B2 (ja) 薄膜材料の製造法
JPH0427116A (ja) 半導体異種接合を形成する方法
JP4014700B2 (ja) 結晶薄膜製造方法
JPH1072283A (ja) 気相成長方法及び装置
JPH0645257A (ja) 半導体薄膜形成方法
JPH02248035A (ja) エピタキシャル成長方法
JPS6246993A (ja) 薄膜結晶成長装置
JPH05259089A (ja) 半導体結晶の製造方法
JPS6390138A (ja) 半導体表面の清浄化方法
JP2001039795A (ja) 結晶成長方法及び結晶成長装置
JPH02153892A (ja) 分子線エピタキシャル成長方法
JPH03195016A (ja) Si基板の熱清浄化法及びエピタキシャル成長及び熱処理装置
JP2577543B2 (ja) 単結晶薄膜成長装置
JP2000351694A (ja) 混晶膜の気相成長方法およびその装置
JP3728538B2 (ja) 薄膜成長装置、及び薄膜成長方法

Legal Events

Date Code Title Description
A300 Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 19980806