JPH0513339A - シリコンエピタキシヤル膜の選択成長方法及びその装置 - Google Patents
シリコンエピタキシヤル膜の選択成長方法及びその装置Info
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- JPH0513339A JPH0513339A JP18419691A JP18419691A JPH0513339A JP H0513339 A JPH0513339 A JP H0513339A JP 18419691 A JP18419691 A JP 18419691A JP 18419691 A JP18419691 A JP 18419691A JP H0513339 A JPH0513339 A JP H0513339A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 厚い膜の成長を行っても選択性を崩さないシ
リコンエピタキシャル膜の選択成長方法を提供する。 【構成】 真空容器１内に設置した基板３に向けて、ノ
ズル４からジシランを照射し、それと同時にまたは交互
に、異なるノズル５からフッ素を照射する。フッ素との
反応によってシリコン酸化膜パタ―ンまたはシリコン窒
化膜パタ―ン上に付着したシリコン原子を除去して、シ
リコン酸化膜パタ―ンもしくはシリコン窒化膜パタ―ン
上のポリシリコンアイランドの形成を抑制する。
リコンエピタキシャル膜の選択成長方法を提供する。 【構成】 真空容器１内に設置した基板３に向けて、ノ
ズル４からジシランを照射し、それと同時にまたは交互
に、異なるノズル５からフッ素を照射する。フッ素との
反応によってシリコン酸化膜パタ―ンまたはシリコン窒
化膜パタ―ン上に付着したシリコン原子を除去して、シ
リコン酸化膜パタ―ンもしくはシリコン窒化膜パタ―ン
上のポリシリコンアイランドの形成を抑制する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はシリコンエピタキシャル
膜の選択成長方法およびその装置に関する。
膜の選択成長方法およびその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来のシリコンの水素化物を用いたシリ
コンエピタキシャル膜の選択成長方法は、シリコン基板
上に設けたシリコン酸化膜またはシリコン窒化膜を選択
的にエッチングして開口部を設け、このシリコン基板を
真空装置内に取り付け、ジシランを照射して開口部にシ
リコンエピタキシャル膜を成長する。この方法は低温で
選択成長が可能な技術として注目されている。ジシラン
によるシリコン上のシリコンエピタキシャル膜の成長
は、その成長速度がジシランの供給速度によって律速さ
れる供給律速領域と、水素の脱離によって律速される反
応律速領域とに分けられる。図３はジシランを過剰に供
給した反応律速領域での成長速度と基板温度との関係を
示すアレニウスプロットである。成長速度は、供給律速
領域ではジシラン流量に比例し成長温度に依存しない
が、反応律速領域ではジシラン流量に依存せず、図３に
示した水素の脱離によって決まる直線上にのる。
コンエピタキシャル膜の選択成長方法は、シリコン基板
上に設けたシリコン酸化膜またはシリコン窒化膜を選択
的にエッチングして開口部を設け、このシリコン基板を
真空装置内に取り付け、ジシランを照射して開口部にシ
リコンエピタキシャル膜を成長する。この方法は低温で
選択成長が可能な技術として注目されている。ジシラン
によるシリコン上のシリコンエピタキシャル膜の成長
は、その成長速度がジシランの供給速度によって律速さ
れる供給律速領域と、水素の脱離によって律速される反
応律速領域とに分けられる。図３はジシランを過剰に供
給した反応律速領域での成長速度と基板温度との関係を
示すアレニウスプロットである。成長速度は、供給律速
領域ではジシラン流量に比例し成長温度に依存しない
が、反応律速領域ではジシラン流量に依存せず、図３に
示した水素の脱離によって決まる直線上にのる。
【０００３】一方、ジシランのみを照射して行うシリコ
ンエピタキシャル膜成長方法では、シリコン酸化膜また
はシリコン窒化膜の性質と成長温度で規定される臨界供
給量以上のジシランが照射されるとシリコン酸化膜また
はシリコン窒化膜上でのシリコンの核形成が起こり、選
択性を保てないことがわかっている。図４は成長温度を
変化させた場合のジシランの供給量とシリコン酸化膜上
で選択性が崩れるまでの時間との関係を示した図であ
る。図４から選択性が崩れるまでの時間はジシラン流量
に逆比例していることと、成長温度が高くなると崩れる
までの時間が短くなることがわかる。これは選択性が崩
れる条件がシリコン酸化膜上に照射されたジシランの総
供給量によって決定され、この臨界供給量は成長温度に
依存していることを示している。シリコン酸化膜の代わ
りにシリコン窒化膜を用いた場合も同様であり、シリコ
ン窒化膜を用いた場合の臨界供給量はシリコン酸化膜を
用いた場合の十分の一以下である。図５は選択性が崩れ
るまでの臨界供給量と成長温度の関係をアレニウスプロ
ットしたものである。臨界供給量は、成長温度を一定に
し、成長速度を変化させた場合にはほとんど変化がみら
れず、温度を変化させた場合にアレニウスプロット上で
直線にのることがわかった。これは選択性が維持されて
いる時間内においてもシリコン酸化膜表面およびシリコ
ン窒化膜表面で何らかの反応が生じており、その反応速
度が基板温度に依存していることを示している。
ンエピタキシャル膜成長方法では、シリコン酸化膜また
はシリコン窒化膜の性質と成長温度で規定される臨界供
給量以上のジシランが照射されるとシリコン酸化膜また
はシリコン窒化膜上でのシリコンの核形成が起こり、選
択性を保てないことがわかっている。図４は成長温度を
変化させた場合のジシランの供給量とシリコン酸化膜上
で選択性が崩れるまでの時間との関係を示した図であ
る。図４から選択性が崩れるまでの時間はジシラン流量
に逆比例していることと、成長温度が高くなると崩れる
までの時間が短くなることがわかる。これは選択性が崩
れる条件がシリコン酸化膜上に照射されたジシランの総
供給量によって決定され、この臨界供給量は成長温度に
依存していることを示している。シリコン酸化膜の代わ
りにシリコン窒化膜を用いた場合も同様であり、シリコ
ン窒化膜を用いた場合の臨界供給量はシリコン酸化膜を
用いた場合の十分の一以下である。図５は選択性が崩れ
るまでの臨界供給量と成長温度の関係をアレニウスプロ
ットしたものである。臨界供給量は、成長温度を一定に
し、成長速度を変化させた場合にはほとんど変化がみら
れず、温度を変化させた場合にアレニウスプロット上で
直線にのることがわかった。これは選択性が維持されて
いる時間内においてもシリコン酸化膜表面およびシリコ
ン窒化膜表面で何らかの反応が生じており、その反応速
度が基板温度に依存していることを示している。
【０００４】実際にシリコン上に選択成長できるシリコ
ンエピタキシャル膜の厚さは、シリコン上でのシリコン
エピタキシャル膜の成長速度と選択性が崩れるまでの時
間の積となる。ある特定の温度においては、選択性が崩
れるまでの時間は常にジシラン流量に逆比例する。シリ
コン上でのシリコンエピタキシャル膜の成長が供給律速
領域の場合は、シリコンエピタキシャル膜の成長速度は
流量に比例するため、選択成長できる臨界膜厚は流量に
よらず一定となる。反応律速の場合は成長速度がジシラ
ン流量に依存しないため、選択成長できる膜厚はジシラ
ン流量に逆比例する。
ンエピタキシャル膜の厚さは、シリコン上でのシリコン
エピタキシャル膜の成長速度と選択性が崩れるまでの時
間の積となる。ある特定の温度においては、選択性が崩
れるまでの時間は常にジシラン流量に逆比例する。シリ
コン上でのシリコンエピタキシャル膜の成長が供給律速
領域の場合は、シリコンエピタキシャル膜の成長速度は
流量に比例するため、選択成長できる臨界膜厚は流量に
よらず一定となる。反応律速の場合は成長速度がジシラ
ン流量に依存しないため、選択成長できる膜厚はジシラ
ン流量に逆比例する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】このように、従来のシ
リコンエピタキシャル膜の成長方法は、ジシラン流量、
成長速度を変えても選択成長できる臨界膜厚は変化せ
ず、それ以上の厚い膜を選択成長できないという問題点
があった。本発明の目的は、このような従来の欠点を除
去せしめて、シリコンの水素化物を用いたシリコンエピ
タキシャル膜の成長において、厚い膜の成長を行っても
選択性を崩さない方法およびその装置を提供することに
ある。
リコンエピタキシャル膜の成長方法は、ジシラン流量、
成長速度を変えても選択成長できる臨界膜厚は変化せ
ず、それ以上の厚い膜を選択成長できないという問題点
があった。本発明の目的は、このような従来の欠点を除
去せしめて、シリコンの水素化物を用いたシリコンエピ
タキシャル膜の成長において、厚い膜の成長を行っても
選択性を崩さない方法およびその装置を提供することに
ある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の第１は、少なく
とも表面にシリコン層を有し、該シリコン層上にマスク
パタ―ンを設けた基板を容器内に配置し、気相反応が起
こらない条件で前記シリコン層の表面に気体のシリコン
水素化物および／または気体のゲルマニウム水素化物と
フッ素ガスとを同時に照射して前記シリコン層の表面に
シリコン膜またはゲルマニウムを含むシリコン膜を選択
成長させる工程を備えたことを特徴とするシリコンエピ
タキシャル膜の成長方法である。本発明の第２は、少な
くとも表面にシリコン層を有し、該シリコン層上にマス
クパタ―ンを設けた基板を容器内に配置し、気相反応が
起こらない条件で前記シリコン層の表面に気体のシリコ
ン水素化物および／または気体のゲルマニウム水素化物
を照射して前記シリコン層の表面にシリコン膜またはゲ
ルマニウムを含むシリコン膜を選択成長させる工程と、
フッ素ガスを照射して前記マスクパタ―ン上に堆積した
シリコンまたはゲルマニウムをエッチング除去する工程
とを交互に繰り返す方法を備えたことを特徴とするシリ
コンエピタキシャル膜の成長方法である。本発明の第３
は、真空容器内に基板を保持する基板保持部と、気体の
シリコン水素化物および／または気体のゲルマニウム水
素化物を導入するノズルと、フッ素ガスを導入するノズ
ルとを備えたことを特徴とするシリコンエピタキシャル
膜の選択成長装置である。
とも表面にシリコン層を有し、該シリコン層上にマスク
パタ―ンを設けた基板を容器内に配置し、気相反応が起
こらない条件で前記シリコン層の表面に気体のシリコン
水素化物および／または気体のゲルマニウム水素化物と
フッ素ガスとを同時に照射して前記シリコン層の表面に
シリコン膜またはゲルマニウムを含むシリコン膜を選択
成長させる工程を備えたことを特徴とするシリコンエピ
タキシャル膜の成長方法である。本発明の第２は、少な
くとも表面にシリコン層を有し、該シリコン層上にマス
クパタ―ンを設けた基板を容器内に配置し、気相反応が
起こらない条件で前記シリコン層の表面に気体のシリコ
ン水素化物および／または気体のゲルマニウム水素化物
を照射して前記シリコン層の表面にシリコン膜またはゲ
ルマニウムを含むシリコン膜を選択成長させる工程と、
フッ素ガスを照射して前記マスクパタ―ン上に堆積した
シリコンまたはゲルマニウムをエッチング除去する工程
とを交互に繰り返す方法を備えたことを特徴とするシリ
コンエピタキシャル膜の成長方法である。本発明の第３
は、真空容器内に基板を保持する基板保持部と、気体の
シリコン水素化物および／または気体のゲルマニウム水
素化物を導入するノズルと、フッ素ガスを導入するノズ
ルとを備えたことを特徴とするシリコンエピタキシャル
膜の選択成長装置である。
【０００７】
【作用】従来例では、シリコン酸化膜上にジシランを照
射した場合、図６（ａ）に示すように、ノズルから供給
されたジシランガス分子８は、シリコン基板１２上に形
成されたシリコン酸化膜１１表面上の準安定状態にトラ
ップされた後、再離脱する。このとき、基板温度によっ
て決まるある確率で少数のジシラン分子が分解を起こ
し、シリコン原子１０がシリコン酸化膜１１上に付着す
る。次に、図６（ｂ）に示すようにシリコン酸化膜１１
上に付着したシリコン原子がある臨界数以上になると核
形成を起こし、シリコン酸化膜１１上にポリシリコンア
イランド１３が形成される。次に図６（ｃ）に示すよう
に、いったんポリシリコンアイランド１３が形成される
と、この上でのシリコンの成長速度はシリコン上での成
長速度と同じであるため、急速にポリシリコンアイラン
ドが成長する。シリコン水素化物を用いた成長の場合、
以上のような過程を経て選択成長が崩れる。
射した場合、図６（ａ）に示すように、ノズルから供給
されたジシランガス分子８は、シリコン基板１２上に形
成されたシリコン酸化膜１１表面上の準安定状態にトラ
ップされた後、再離脱する。このとき、基板温度によっ
て決まるある確率で少数のジシラン分子が分解を起こ
し、シリコン原子１０がシリコン酸化膜１１上に付着す
る。次に、図６（ｂ）に示すようにシリコン酸化膜１１
上に付着したシリコン原子がある臨界数以上になると核
形成を起こし、シリコン酸化膜１１上にポリシリコンア
イランド１３が形成される。次に図６（ｃ）に示すよう
に、いったんポリシリコンアイランド１３が形成される
と、この上でのシリコンの成長速度はシリコン上での成
長速度と同じであるため、急速にポリシリコンアイラン
ドが成長する。シリコン水素化物を用いた成長の場合、
以上のような過程を経て選択成長が崩れる。
【０００８】本発明者らは、シリコン水素化物による選
択成長時にフッ素を同時に照射すると選択成長可能な膜
厚が増加することを見い出した。これは選択成長中、シ
リコン酸化膜上に形成されるシリコン原子が同時に照射
されたフッ素と反応して蒸気圧の高いＳｉＦ2となって
蒸発するためである。しかしこの方法では、成長中フッ
素を照射し続けるため、シリコン開口部においてもエッ
チングが起こる。またジシランの分解過程にフッ素の効
果が入ってくるために開口部の成長速度が低下する場合
があった。
択成長時にフッ素を同時に照射すると選択成長可能な膜
厚が増加することを見い出した。これは選択成長中、シ
リコン酸化膜上に形成されるシリコン原子が同時に照射
されたフッ素と反応して蒸気圧の高いＳｉＦ2となって
蒸発するためである。しかしこの方法では、成長中フッ
素を照射し続けるため、シリコン開口部においてもエッ
チングが起こる。またジシランの分解過程にフッ素の効
果が入ってくるために開口部の成長速度が低下する場合
があった。
【０００９】そこで発明者は、ポリシリコンの核形成が
起きる前に成長を止め、フッ素を照射する工程をはさむ
と、厚い膜を成長しても選択性が崩れず、しかも成長速
度がほとんど低下しないことを新たに見い出した。即
ち、図７（ａ）に示すように、シリコン基板１２上に設
けたシリコン酸化膜１１上にジシラン８を照射すると、
シリコン酸化膜１１上のシリコン原子１０の密度が増加
してくる。ポリシリコンの核形成が起こる前に基板にフ
ッ素を照射すると、図７（ｂ）に示すように、シリコン
酸化膜１１上のシリコン原子１０はフッ素と反応して蒸
気圧の高いＳｉＦ2の形で蒸発してしまう。このときシ
リコン開口部のシリコンエピタキシャル層もエッチング
されるが、シリコン酸化膜１１上のシリコン原子数はた
かだか１原子層程度であるため、時間さえうまく選べ
ば、図７（ｃ）に示すように、シリコンエピタキシャル
層をほとんどエッチングせずにシリコン酸化膜１１上の
シリコン原子１０を除去できる。したがって図７（ｄ）
に示すように、再び選択成長を続けることが可能とな
る。しかし、いったんポリシリコンの核が形成される
と、核内のシリコンはフッ素と反応することができない
ため、簡単に蒸発させることはできない。シリコン窒化
膜の場合にも全く同じ原理に基づいて選択成長の条件を
広げることができる。
起きる前に成長を止め、フッ素を照射する工程をはさむ
と、厚い膜を成長しても選択性が崩れず、しかも成長速
度がほとんど低下しないことを新たに見い出した。即
ち、図７（ａ）に示すように、シリコン基板１２上に設
けたシリコン酸化膜１１上にジシラン８を照射すると、
シリコン酸化膜１１上のシリコン原子１０の密度が増加
してくる。ポリシリコンの核形成が起こる前に基板にフ
ッ素を照射すると、図７（ｂ）に示すように、シリコン
酸化膜１１上のシリコン原子１０はフッ素と反応して蒸
気圧の高いＳｉＦ2の形で蒸発してしまう。このときシ
リコン開口部のシリコンエピタキシャル層もエッチング
されるが、シリコン酸化膜１１上のシリコン原子数はた
かだか１原子層程度であるため、時間さえうまく選べ
ば、図７（ｃ）に示すように、シリコンエピタキシャル
層をほとんどエッチングせずにシリコン酸化膜１１上の
シリコン原子１０を除去できる。したがって図７（ｄ）
に示すように、再び選択成長を続けることが可能とな
る。しかし、いったんポリシリコンの核が形成される
と、核内のシリコンはフッ素と反応することができない
ため、簡単に蒸発させることはできない。シリコン窒化
膜の場合にも全く同じ原理に基づいて選択成長の条件を
広げることができる。
【００１０】
【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。図１は本発明の一実施例を示す装置の構成
図である。図１に示すように、この選択成長装置は、排
気量１０００ １／ｓのタ―ボ分子ポンプ（図示せず）
を主排気ポンプに用いた真空容器１の内側上部に加熱手
段を有する基板保持部２が設置され、該保持部に向けて
基板斜め下１５０ｍｍには、ジシラン供給用のノズル４
およびノズル４に接続したジシランガスボンベ６と、ノ
ズル５およびノズル５に接続したフッ素ガスボンベ７と
が備えられている。この装置を用いた選択成長方法は、
基板保持部２に４インチ型の（１００）面を有するシリ
コン基板上にＣＶＤ法により厚さ０．４μｍのシリコン
酸化膜パタ―ンを形成した基板３を取り付け、基板温度
を７００℃に設定し、５ＳＣＣＭ（Standard Cubic Cen
timeter per minute) のジシランをマスフロ―コントロ
―ラで流量制御して流し、基板３上にシリコンエピタキ
シャル成長層を形成する。選択成長しているかどうかの
判別はＲＨＥＥＤ（反射高速電子線回折）のその場（in
-situ)測定によって求めた。また選択成長させた基板３
は大気中に取り出した後、ＳＥＭ（Scanning electron
Microscope）およびＴＥＭ（Transmission electron Mi
croscope ）で選択成長の状況および結晶性を観察し、
弗酸で基板３上のシリコン酸化膜パタ―ンを除去して選
択成長したエピタキシャル膜の膜厚を段差を測ることに
よって求めた。
て説明する。図１は本発明の一実施例を示す装置の構成
図である。図１に示すように、この選択成長装置は、排
気量１０００ １／ｓのタ―ボ分子ポンプ（図示せず）
を主排気ポンプに用いた真空容器１の内側上部に加熱手
段を有する基板保持部２が設置され、該保持部に向けて
基板斜め下１５０ｍｍには、ジシラン供給用のノズル４
およびノズル４に接続したジシランガスボンベ６と、ノ
ズル５およびノズル５に接続したフッ素ガスボンベ７と
が備えられている。この装置を用いた選択成長方法は、
基板保持部２に４インチ型の（１００）面を有するシリ
コン基板上にＣＶＤ法により厚さ０．４μｍのシリコン
酸化膜パタ―ンを形成した基板３を取り付け、基板温度
を７００℃に設定し、５ＳＣＣＭ（Standard Cubic Cen
timeter per minute) のジシランをマスフロ―コントロ
―ラで流量制御して流し、基板３上にシリコンエピタキ
シャル成長層を形成する。選択成長しているかどうかの
判別はＲＨＥＥＤ（反射高速電子線回折）のその場（in
-situ)測定によって求めた。また選択成長させた基板３
は大気中に取り出した後、ＳＥＭ（Scanning electron
Microscope）およびＴＥＭ（Transmission electron Mi
croscope ）で選択成長の状況および結晶性を観察し、
弗酸で基板３上のシリコン酸化膜パタ―ンを除去して選
択成長したエピタキシャル膜の膜厚を段差を測ることに
よって求めた。
【００１１】基板温度を７００℃に設定し、５ＳＣＣＭ
のジシランを流すと成長室内のジシラン分圧は６×１０
-4Ｔｏｒｒとなり、シリコン開口部に成長が始まる。こ
のとき、基板上に別のノズル５から０．３ＳＣＣＭのフ
ッ素を照射すると、１μｍ以上成長しても選択性が崩れ
なかった。しかし成長速度はフッ素を照射しない場合の
１／３に減少した。これは、基板３のＳｉ（１００）面
上でのジシランの反応効率が数％であるのに対し、７０
０℃におけるフッ素の反応効率が極めて高いからであ
り、シリコンの表面におけるエッチングとフッ素の存在
によってジシランの分解過程が変化するためと考えられ
る。そこで、本発明者は、成長速度の減少を抑えるため
にジシランとフッ素を交互に照射する方法を試みた。図
２はジシラン流量とフッ素流量のタイムチャ―トを示し
た図である。図４に示すように、成長温度７００℃での
選択性が崩れるまでの時間は約２分であるので、選択性
が崩れる前にシリコン酸化膜上のシリコンをエッチング
するため、ジシランによる成長時間は１分とした。この
後、ジシランの供給を止めフッ素でエッチングを行っ
た。エッチング時間は１〜６０秒の間で変化させた。エ
ッチング後、再びジシランを供給して、１分間成長する
過程を繰り返した。
のジシランを流すと成長室内のジシラン分圧は６×１０
-4Ｔｏｒｒとなり、シリコン開口部に成長が始まる。こ
のとき、基板上に別のノズル５から０．３ＳＣＣＭのフ
ッ素を照射すると、１μｍ以上成長しても選択性が崩れ
なかった。しかし成長速度はフッ素を照射しない場合の
１／３に減少した。これは、基板３のＳｉ（１００）面
上でのジシランの反応効率が数％であるのに対し、７０
０℃におけるフッ素の反応効率が極めて高いからであ
り、シリコンの表面におけるエッチングとフッ素の存在
によってジシランの分解過程が変化するためと考えられ
る。そこで、本発明者は、成長速度の減少を抑えるため
にジシランとフッ素を交互に照射する方法を試みた。図
２はジシラン流量とフッ素流量のタイムチャ―トを示し
た図である。図４に示すように、成長温度７００℃での
選択性が崩れるまでの時間は約２分であるので、選択性
が崩れる前にシリコン酸化膜上のシリコンをエッチング
するため、ジシランによる成長時間は１分とした。この
後、ジシランの供給を止めフッ素でエッチングを行っ
た。エッチング時間は１〜６０秒の間で変化させた。エ
ッチング後、再びジシランを供給して、１分間成長する
過程を繰り返した。
【００１２】図８は、基板温度７００℃におけるフッ素
のエッチング時間と選択性が崩れる臨界膜厚および成長
速度の関係を示した図である。図８に示すように、基板
温度７００℃のとき、エッチング時間が１０秒を超える
と急激に臨界膜厚が増え、しかも成長速度はフッ素供給
時の成長中断による時間ロスによる減少しか見られない
ことがわかった。またジシラン２．５ＳＣＣＭとゲルマ
ン２．５ＳＣＣＭを供給して基板温度７００℃でシリコ
ン上にＳｉ0.8Ｇｅ0.2混晶膜を成長させた場合にも図８
に示したのと同じ関係が成り立ち、Ｓｉ1-xＧｅx混晶膜
の成長においても有効であることがわかった。なお、本
実施例ではシリコン基板を対象としたが、表面にのみシ
リコンが存在するＳＯＩ（Silicon on Insulator) 基板
等にも適用できる。また本実施例ではジシランおよびゲ
ルマンを使用した例について述べたが、シラン、トリシ
ラン、ジゲルマンなどを使用してもよい。また、本実施
例ではシリコン酸化膜上の選択性について述べたが、シ
リコン窒化膜の場合にも全く同じ現象が観察され、本実
施例の効果を確認できた。
のエッチング時間と選択性が崩れる臨界膜厚および成長
速度の関係を示した図である。図８に示すように、基板
温度７００℃のとき、エッチング時間が１０秒を超える
と急激に臨界膜厚が増え、しかも成長速度はフッ素供給
時の成長中断による時間ロスによる減少しか見られない
ことがわかった。またジシラン２．５ＳＣＣＭとゲルマ
ン２．５ＳＣＣＭを供給して基板温度７００℃でシリコ
ン上にＳｉ0.8Ｇｅ0.2混晶膜を成長させた場合にも図８
に示したのと同じ関係が成り立ち、Ｓｉ1-xＧｅx混晶膜
の成長においても有効であることがわかった。なお、本
実施例ではシリコン基板を対象としたが、表面にのみシ
リコンが存在するＳＯＩ（Silicon on Insulator) 基板
等にも適用できる。また本実施例ではジシランおよびゲ
ルマンを使用した例について述べたが、シラン、トリシ
ラン、ジゲルマンなどを使用してもよい。また、本実施
例ではシリコン酸化膜上の選択性について述べたが、シ
リコン窒化膜の場合にも全く同じ現象が観察され、本実
施例の効果を確認できた。
【００１３】
【発明の効果】以上、説明したように、本発明は、シリ
コン水素化物またはゲルマニウム水素化物を用いた選択
成長中にマスクパタ―ン上に形成されるシリコン原子も
しくはゲルマニウム原子をポリシリコンの核ができる前
にフッ素によるエッチングを用いて蒸発させることによ
って、選択成長の条件を広げ、厚い膜の成長を行うこと
ができるという効果を有する。
コン水素化物またはゲルマニウム水素化物を用いた選択
成長中にマスクパタ―ン上に形成されるシリコン原子も
しくはゲルマニウム原子をポリシリコンの核ができる前
にフッ素によるエッチングを用いて蒸発させることによ
って、選択成長の条件を広げ、厚い膜の成長を行うこと
ができるという効果を有する。
【図１】本発明による装置の一実施例を示す構成図であ
る。
る。
【図２】本発明の方法の一実施例におけるジシラン流量
とフッ素流量のタイムチャ―トを示す図である。
とフッ素流量のタイムチャ―トを示す図である。
【図３】従来例において、ジシランを流したときの反応
律速領域におけるシリコンエピタキシャル膜の成長速度
と基板温度の関係を示す図である。
律速領域におけるシリコンエピタキシャル膜の成長速度
と基板温度の関係を示す図である。
【図４】従来例において、異なる温度でのジシラン流量
と選択性が崩れるまでの時間との関係を示す図である。
と選択性が崩れるまでの時間との関係を示す図である。
【図５】従来例において、選択性が崩れるまでのジシラ
ンの臨界供給量と基板温度との関係を示す図である。
ンの臨界供給量と基板温度との関係を示す図である。
【図６】従来例の作用を説明するための動作順に示した
基板の断面図である。
基板の断面図である。
【図７】本発明の作用を説明するための動作順に示した
基板の断面図である。
基板の断面図である。
【図８】本発明の方法の一実施例におけるエッチング時
間と選択性が崩れるまでの臨界膜厚および成長速度との
関係を示す図である。
間と選択性が崩れるまでの臨界膜厚および成長速度との
関係を示す図である。
１ 真空容器 ２ 基板保持部
３ 基板 ４，５ ノズル
６ ジシランボンベ ７ フッ素ボンベ
８ ノズルから供給されたジシラン分子
９ 準安定状態に吸着したジシラン分子
１０ シリコン原子 １１ シリコン酸化
膜 １２ シリコン基板 １３ ポリシリコン
アイランド
膜 １２ シリコン基板 １３ ポリシリコン
アイランド
Claims (3)
- 【請求項１】 少なくとも表面にシリコン層を有し、該
シリコン層上にマスクパタ―ンを設けた基板を容器内に
配置し、気相反応が起こらない条件で前記シリコン層の
表面に気体のシリコン水素化物および／または気体のゲ
ルマニウム水素化物とフッ素ガスとを同時に照射して前
記シリコン層の表面にシリコン膜またはゲルマニウムを
含むシリコン膜を選択成長させる工程を備えたことを特
徴とするシリコンエピタキシャル膜の成長方法。 - 【請求項２】 少なくとも表面にシリコン層を有し、該
シリコン層上にマスクパタ―ンを設けた基板を容器内に
配置し、気相反応が起こらない条件で前記シリコン層の
表面に気体のシリコン水素化物および／または気体のゲ
ルマニウム水素化物を照射して前記シリコン層の表面に
シリコン膜またはゲルマニウムを含むシリコン膜を選択
成長させる工程と、フッ素ガスを照射して前記マスクパ
タ―ン上に堆積したシリコンまたはゲルマニウムをエッ
チング除去する工程とを交互に繰り返す方法を備えたこ
とを特徴とするシリコンエピタキシャル膜の成長方法。 - 【請求項３】 真空容器内に基板を保持する基板保持部
と、気体のシリコン水素化物および／または気体のゲル
マニウム水素化物を導入するノズルと、フッ素ガスを導
入するノズルとを備えたことを特徴とするシリコンエピ
タキシャル膜の選択成長装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18419691A JP3149464B2 (ja) | 1991-06-28 | 1991-06-28 | シリコンエピタキシャル膜の選択成長方法及びその装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18419691A JP3149464B2 (ja) | 1991-06-28 | 1991-06-28 | シリコンエピタキシャル膜の選択成長方法及びその装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0513339A true JPH0513339A (ja) | 1993-01-22 |
| JP3149464B2 JP3149464B2 (ja) | 2001-03-26 |
Family
ID=16149039
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18419691A Expired - Lifetime JP3149464B2 (ja) | 1991-06-28 | 1991-06-28 | シリコンエピタキシャル膜の選択成長方法及びその装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3149464B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11145058A (ja) * | 1997-11-07 | 1999-05-28 | Nec Corp | 半導体装置の製造方法 |
| JP2007042671A (ja) * | 2005-07-29 | 2007-02-15 | Hitachi Kokusai Electric Inc | 基板処理装置 |
| JP2009531872A (ja) * | 2006-01-20 | 2009-09-03 | アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド | 膜形成プロセスにおける反応性エッチングと成長の化学種のインサイチュ生成のための方法 |
| JP2010171101A (ja) * | 2009-01-21 | 2010-08-05 | Hitachi Kokusai Electric Inc | 半導体装置の製造方法及び基板処理装置 |
| JP2011508426A (ja) * | 2007-12-21 | 2011-03-10 | エーエスエム アメリカ インコーポレイテッド | 膜の選択形成における反応種の別々の注入 |
-
1991
- 1991-06-28 JP JP18419691A patent/JP3149464B2/ja not_active Expired - Lifetime
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11145058A (ja) * | 1997-11-07 | 1999-05-28 | Nec Corp | 半導体装置の製造方法 |
| JP2007042671A (ja) * | 2005-07-29 | 2007-02-15 | Hitachi Kokusai Electric Inc | 基板処理装置 |
| JP2009531872A (ja) * | 2006-01-20 | 2009-09-03 | アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド | 膜形成プロセスにおける反応性エッチングと成長の化学種のインサイチュ生成のための方法 |
| JP2011508426A (ja) * | 2007-12-21 | 2011-03-10 | エーエスエム アメリカ インコーポレイテッド | 膜の選択形成における反応種の別々の注入 |
| JP2010171101A (ja) * | 2009-01-21 | 2010-08-05 | Hitachi Kokusai Electric Inc | 半導体装置の製造方法及び基板処理装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3149464B2 (ja) | 2001-03-26 |
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