JPH05218014A - 絶縁膜の形成方法 - Google Patents
絶縁膜の形成方法Info
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- JPH05218014A JPH05218014A JP26763692A JP26763692A JPH05218014A JP H05218014 A JPH05218014 A JP H05218014A JP 26763692 A JP26763692 A JP 26763692A JP 26763692 A JP26763692 A JP 26763692A JP H05218014 A JPH05218014 A JP H05218014A
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- film
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- silicon
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 シリコン基板上にＳｉ−Ｇｅ系半導体薄膜を
形成し、かつその薄膜を窒化または酸窒化する。 【構成】 反応炉内を、水素希釈ＳｉＨ4 および水素希
釈ＧｅＨ4 の混合ガス雰囲気とし、清浄化処理済みの基
板１５を赤外線で加熱しながら基板１５上にＳｉ1-x Ｇ
ｅx 薄膜６２（０＜ｘ＜１）を形成し、連続して、ＮＨ
3 からなる反応性ガス雰囲気中で基板１５を赤外線で加
熱しながら前記Ｓｉ1-x Ｇｅx 薄膜６２を窒化し、絶縁
膜として窒化Ｓｉ−Ｇｅ膜を形成する。
形成し、かつその薄膜を窒化または酸窒化する。 【構成】 反応炉内を、水素希釈ＳｉＨ4 および水素希
釈ＧｅＨ4 の混合ガス雰囲気とし、清浄化処理済みの基
板１５を赤外線で加熱しながら基板１５上にＳｉ1-x Ｇ
ｅx 薄膜６２（０＜ｘ＜１）を形成し、連続して、ＮＨ
3 からなる反応性ガス雰囲気中で基板１５を赤外線で加
熱しながら前記Ｓｉ1-x Ｇｅx 薄膜６２を窒化し、絶縁
膜として窒化Ｓｉ−Ｇｅ膜を形成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、Ｓｉ−Ｇｅ系半導体
薄膜に絶縁膜を形成する方法に関する。
薄膜に絶縁膜を形成する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、Ｓｉ系高速バイポーラ素子、マイ
クロ波素子、あるいは超格子素子への応用を目的とし
て、ＩＶ族系半導体薄膜、特にシリコン−ゲルマニウム
（Ｓｉ−Ｇｅ）薄膜が注目されている。
クロ波素子、あるいは超格子素子への応用を目的とし
て、ＩＶ族系半導体薄膜、特にシリコン−ゲルマニウム
（Ｓｉ−Ｇｅ）薄膜が注目されている。
【０００３】Ｓｉ系ヘテロバイポーラトランジスタ（Ｈ
ｅｔｅｒｏ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ；
以下ＨＢＴと称する。）を考えた場合、Ｓｉ−Ｇｅ薄膜
は、コレクタ層／ベース層／エミッタ層の構造の中で、
薄いベース層として機能する。このことは、例えば文献
１：「アイイーイーイー・エレクトロン・デバイス・レ
ターズ（ＩＥＥＥ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｄｅｖｉｃｅ
Ｌｅｔｔｅｒｓ）、Ｖｏｌ．１２、Ｎｏ．２、１９９１
年、４２〜４４頁：イー・ジェイ・プリンズ（Ｅ．Ｊ．
Ｐｒｉｎｚ）、ピー・エム・ガロン（Ｐ．Ｍ．Ｇａｒｏ
ｎｅ）、ピー・ヴィ・シュワルツ（Ｐ．Ｖ．Ｓｃｈｗａ
ｒｔｚ）、エックス・シアオ（Ｘ．Ｘｉａｏ）、および
ジェイ・シー・ストルム（Ｊ．Ｃ．Ｓｔｒｕｍ）」に開
示されている。
ｅｔｅｒｏ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ；
以下ＨＢＴと称する。）を考えた場合、Ｓｉ−Ｇｅ薄膜
は、コレクタ層／ベース層／エミッタ層の構造の中で、
薄いベース層として機能する。このことは、例えば文献
１：「アイイーイーイー・エレクトロン・デバイス・レ
ターズ（ＩＥＥＥ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｄｅｖｉｃｅ
Ｌｅｔｔｅｒｓ）、Ｖｏｌ．１２、Ｎｏ．２、１９９１
年、４２〜４４頁：イー・ジェイ・プリンズ（Ｅ．Ｊ．
Ｐｒｉｎｚ）、ピー・エム・ガロン（Ｐ．Ｍ．Ｇａｒｏ
ｎｅ）、ピー・ヴィ・シュワルツ（Ｐ．Ｖ．Ｓｃｈｗａ
ｒｔｚ）、エックス・シアオ（Ｘ．Ｘｉａｏ）、および
ジェイ・シー・ストルム（Ｊ．Ｃ．Ｓｔｒｕｍ）」に開
示されている。
【０００４】一方、最近では、Ｓｉ−Ｇｅ薄膜の高いホ
ール移動度を利用して、それをチャネルに用いたｐチャ
ネル型のＭＯＳＦＥＴが注目されるようになった。この
ことは、例えば文献２：「アイイーイーイー・エレクト
ロン・デバイス・ミーティング（ＩＥＥＥ Ｅｌｅｃｔ
ｒｏｎ Ｄｅｖｉｃｅ Ｍｅｅｔｉｎｇ）（アメリカ合
衆国カリフォルニア州サンフランシスコ）、１９９０
年、３８３〜３８６頁：ピー・エム・ガロン（Ｐ．Ｍ．
Ｇａｒｏｎｅ）、ヴイ・ヴェンカタラマン（Ｖ．Ｖｅｎ
ｋａｔａｒａｍａｎ）、およびジェイ・シー・ストルム
（Ｊ．Ｃ．Ｓｔｒｕｍ）」に開示されている。
ール移動度を利用して、それをチャネルに用いたｐチャ
ネル型のＭＯＳＦＥＴが注目されるようになった。この
ことは、例えば文献２：「アイイーイーイー・エレクト
ロン・デバイス・ミーティング（ＩＥＥＥ Ｅｌｅｃｔ
ｒｏｎ Ｄｅｖｉｃｅ Ｍｅｅｔｉｎｇ）（アメリカ合
衆国カリフォルニア州サンフランシスコ）、１９９０
年、３８３〜３８６頁：ピー・エム・ガロン（Ｐ．Ｍ．
Ｇａｒｏｎｅ）、ヴイ・ヴェンカタラマン（Ｖ．Ｖｅｎ
ｋａｔａｒａｍａｎ）、およびジェイ・シー・ストルム
（Ｊ．Ｃ．Ｓｔｒｕｍ）」に開示されている。
【０００５】これらのデバイスにＳｉ−Ｇｅ薄膜を利用
する場合、Ｓｉ−Ｇｅ薄膜自体の組成（ＳｉとＧｅ）、
およびＳｉ−Ｇｅ薄膜に導入された不純物の濃度、分布
が安定していることが要求される。
する場合、Ｓｉ−Ｇｅ薄膜自体の組成（ＳｉとＧｅ）、
およびＳｉ−Ｇｅ薄膜に導入された不純物の濃度、分布
が安定していることが要求される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、例え
ば、Ｓｉ−Ｇｅ薄膜をＨＢＴに適用した場合、ベース層
（Ｓｉ−Ｇｅ薄膜）形成後のエミッタ層（ポリシリコ
ン）形成過程でＳｉ−Ｇｅ薄膜中に導入した高濃度のホ
ウ素（Ｂ）が、ポリシリコン層に一部拡散してしまい、
ベース層／エミッタ層の界面に新たなポテンシャル障壁
を形成してしまう（文献１）。そのため、エミッタから
の電子注入効率が低下し、ＨＢＴ本来の高速度動作がで
きなくなるという問題があった。
ば、Ｓｉ−Ｇｅ薄膜をＨＢＴに適用した場合、ベース層
（Ｓｉ−Ｇｅ薄膜）形成後のエミッタ層（ポリシリコ
ン）形成過程でＳｉ−Ｇｅ薄膜中に導入した高濃度のホ
ウ素（Ｂ）が、ポリシリコン層に一部拡散してしまい、
ベース層／エミッタ層の界面に新たなポテンシャル障壁
を形成してしまう（文献１）。そのため、エミッタから
の電子注入効率が低下し、ＨＢＴ本来の高速度動作がで
きなくなるという問題があった。
【０００７】一方、このＳｉ−Ｇｅ薄膜を微細なｐチャ
ネル型ＭＯＳＦＥＴとして使用する場合、Ｓｉ−Ｇｅ薄
膜を酸化してゲート絶縁膜を形成する際、Ｇｅが、その
酸化過程で絶縁膜中に拡散してしまい、所望のトランジ
スタ特性が得られなくなる問題があった。
ネル型ＭＯＳＦＥＴとして使用する場合、Ｓｉ−Ｇｅ薄
膜を酸化してゲート絶縁膜を形成する際、Ｇｅが、その
酸化過程で絶縁膜中に拡散してしまい、所望のトランジ
スタ特性が得られなくなる問題があった。
【０００８】そのため、ｐチャネル型ＭＯＳＦＥＴの作
製においては、Ｓｉ−Ｇｅ薄膜上にさらにＳｉ薄膜をエ
ピタキシャル成長させ、酸化の際、Ｇｅを拡散させない
工夫が試みられている。しかし、このようなキャップと
しての、つまりＧｅの拡散を抑制するためのＳｉ薄膜を
Ｓｉ−Ｇｅ薄膜上に形成した場合、格子間隔の違いによ
り、結晶欠陥が発生し、十分な利得が得られないという
問題点がある。
製においては、Ｓｉ−Ｇｅ薄膜上にさらにＳｉ薄膜をエ
ピタキシャル成長させ、酸化の際、Ｇｅを拡散させない
工夫が試みられている。しかし、このようなキャップと
しての、つまりＧｅの拡散を抑制するためのＳｉ薄膜を
Ｓｉ−Ｇｅ薄膜上に形成した場合、格子間隔の違いによ
り、結晶欠陥が発生し、十分な利得が得られないという
問題点がある。
【０００９】この発明は、このような点に鑑みなされた
ものであり、従って、この発明の目的は、上述の問題点
を解決し、従来よりも膜組成の高い安定化を達成できる
絶縁膜の形成方法を提供することにある。
ものであり、従って、この発明の目的は、上述の問題点
を解決し、従来よりも膜組成の高い安定化を達成できる
絶縁膜の形成方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】この目的の達成を図るた
め、この発明によれば、反応炉内で、シリコンの下地上
にＳｉ−Ｇｅ（シリコン−ゲルマニウム）系半導体薄膜
に絶縁膜を形成する方法において、反応炉内を、シリコ
ンを含有する反応性ガス、およびゲルマニウムを含有す
る反応性ガスを含む雰囲気とし、かつ下地の加熱処理を
行ないながら、前記下地上にＳｉ1-x Ｇｅx 薄膜（ただ
し、Ｇｅの組成比ｘは、０＜ｘ＜１を満足する値であ
る。）を形成する工程と、前記反応炉内を、窒素を含有
する反応性ガスを含む雰囲気とし、かつ下地の加熱処理
を行いながら、前記Ｓｉ1-x Ｇｅx 薄膜を窒化する工程
とを含むことを特徴とする。
め、この発明によれば、反応炉内で、シリコンの下地上
にＳｉ−Ｇｅ（シリコン−ゲルマニウム）系半導体薄膜
に絶縁膜を形成する方法において、反応炉内を、シリコ
ンを含有する反応性ガス、およびゲルマニウムを含有す
る反応性ガスを含む雰囲気とし、かつ下地の加熱処理を
行ないながら、前記下地上にＳｉ1-x Ｇｅx 薄膜（ただ
し、Ｇｅの組成比ｘは、０＜ｘ＜１を満足する値であ
る。）を形成する工程と、前記反応炉内を、窒素を含有
する反応性ガスを含む雰囲気とし、かつ下地の加熱処理
を行いながら、前記Ｓｉ1-x Ｇｅx 薄膜を窒化する工程
とを含むことを特徴とする。
【００１１】また、この発明によれば、上述したＳｉ
1-x Ｇｅx 薄膜の窒化工程の代わりに、酸窒化工程を用
いてもよい。この場合には、反応炉内を、窒素を含有す
る酸化性ガスを含む雰囲気とし、かつ下地の加熱処理を
行いながらＳｉ1-x Ｇｅx 薄膜を酸窒化すれば良い。
1-x Ｇｅx 薄膜の窒化工程の代わりに、酸窒化工程を用
いてもよい。この場合には、反応炉内を、窒素を含有す
る酸化性ガスを含む雰囲気とし、かつ下地の加熱処理を
行いながらＳｉ1-x Ｇｅx 薄膜を酸窒化すれば良い。
【００１２】ここで、この発明でいうシリコンの下地と
は、Ｓｉ基板そのものである場合は勿論のこと、Ｓｉ基
板上にＳｉ系のエピタキシャル層が形成されたもの、Ｓ
ｉ基板以外の基板にＳｉ系のエピタキシャル層が形成さ
れたもの、これらのものに素子が作り込まれた中間体
（いわゆるウエハ）など、ＩＶ族単結晶膜を形成させた
いシリコンの下地を意味している。
は、Ｓｉ基板そのものである場合は勿論のこと、Ｓｉ基
板上にＳｉ系のエピタキシャル層が形成されたもの、Ｓ
ｉ基板以外の基板にＳｉ系のエピタキシャル層が形成さ
れたもの、これらのものに素子が作り込まれた中間体
（いわゆるウエハ）など、ＩＶ族単結晶膜を形成させた
いシリコンの下地を意味している。
【００１３】この発明の実施に当たり、シリコンの下地
として、主面が（１００）のもの、主面が（１１０）の
もの、または主面が（１１１）のものを用いるのがよ
い。
として、主面が（１００）のもの、主面が（１１０）の
もの、または主面が（１１１）のものを用いるのがよ
い。
【００１４】また、シリコンを含有する反応性ガスとし
て、例えば、ＳｉＨ4 、Ｓｉ2 Ｈ6、Ｓｉ（ＣＨ3 ）Ｈ
3 、Ｓｉ3 Ｈ8 、Ｓｉ（ＣＨ3 ）2 Ｈ2 、Ｓｉ（Ｃ
Ｈ3 ）3Ｈ、Ｓｉ（ＣＨ3 ）4 、Ｓｉ（ＣＨ3 ）6 、Ｓ
ｉ（ＣＨ3 ）3 Ｆ、Ｓｉ（ＣＨ3）2 Ｆ2 およびＳｉＦ
4 よりなるガス群から選択される１種または複数のガス
を用いるのがよい。
て、例えば、ＳｉＨ4 、Ｓｉ2 Ｈ6、Ｓｉ（ＣＨ3 ）Ｈ
3 、Ｓｉ3 Ｈ8 、Ｓｉ（ＣＨ3 ）2 Ｈ2 、Ｓｉ（Ｃ
Ｈ3 ）3Ｈ、Ｓｉ（ＣＨ3 ）4 、Ｓｉ（ＣＨ3 ）6 、Ｓ
ｉ（ＣＨ3 ）3 Ｆ、Ｓｉ（ＣＨ3）2 Ｆ2 およびＳｉＦ
4 よりなるガス群から選択される１種または複数のガス
を用いるのがよい。
【００１５】また、ゲルマニウムを含有する反応性ガス
として、例えば、ＧｅＨ4 、ＧｅＦ4 、ＧｅＦ2 、Ｇｅ
ＦおよびＧｅＨ3 Ｆよりなるガス群から選択される１種
または複数のガスを用いるのがよい。
として、例えば、ＧｅＨ4 、ＧｅＦ4 、ＧｅＦ2 、Ｇｅ
ＦおよびＧｅＨ3 Ｆよりなるガス群から選択される１種
または複数のガスを用いるのがよい。
【００１６】また、窒素を含有する反応性ガスとして、
例えばＮＨ3 を用いるのがよい。
例えばＮＨ3 を用いるのがよい。
【００１７】また、窒素を含有する酸化性ガスとして
は、例えばＮＯ、ＮＯ2 およびＮ2 Ｏよりなるガス群か
ら選ばれる１種または複数のガスを用いるのが良い。
は、例えばＮＯ、ＮＯ2 およびＮ2 Ｏよりなるガス群か
ら選ばれる１種または複数のガスを用いるのが良い。
【００１８】さらに、この発明の実施に当たり、Ｓｉ
1-x Ｇｅx 薄膜形成時および窒化または酸窒化時のシリ
コンの下地の加熱は、下地に赤外線を照射することによ
り行なうのがよい。赤外線光源としては、タングステン
−ハロゲンランプまたはキセノン−アークランプを用い
ることができる。
1-x Ｇｅx 薄膜形成時および窒化または酸窒化時のシリ
コンの下地の加熱は、下地に赤外線を照射することによ
り行なうのがよい。赤外線光源としては、タングステン
−ハロゲンランプまたはキセノン−アークランプを用い
ることができる。
【００１９】
【作用】この発明の構成によれば、シリコンの下地上へ
のＳｉ−Ｇｅ薄膜の形成に引続いて、この薄膜の窒化ま
たは酸窒化を行なう。それにより、このｉ−Ｇｅ薄膜の
表面層部分が格子整合性の高い窒化膜または酸窒化膜の
絶縁膜に変わる。このようにＳｉ−Ｇｅ膜を窒化または
酸窒化するため、これら窒化または酸窒化処理中、形成
されつつある窒化膜または酸窒化膜／Ｓｉ−Ｇｅ膜界面
には常に窒素が偏析するので、窒化膜または酸窒化膜中
へはＧｅの拡散が抑止される。そのため、このようにし
て形成したＳｉ−Ｇｅ膜の部分と窒化膜または酸窒化膜
とからなる膜を用いてＭＯＳ型半導体素子を作成する
と、固定電荷、界面準位の発生が極めて少なく、かつ理
想的なＭＯＳ特性が得られる。
のＳｉ−Ｇｅ薄膜の形成に引続いて、この薄膜の窒化ま
たは酸窒化を行なう。それにより、このｉ−Ｇｅ薄膜の
表面層部分が格子整合性の高い窒化膜または酸窒化膜の
絶縁膜に変わる。このようにＳｉ−Ｇｅ膜を窒化または
酸窒化するため、これら窒化または酸窒化処理中、形成
されつつある窒化膜または酸窒化膜／Ｓｉ−Ｇｅ膜界面
には常に窒素が偏析するので、窒化膜または酸窒化膜中
へはＧｅの拡散が抑止される。そのため、このようにし
て形成したＳｉ−Ｇｅ膜の部分と窒化膜または酸窒化膜
とからなる膜を用いてＭＯＳ型半導体素子を作成する
と、固定電荷、界面準位の発生が極めて少なく、かつ理
想的なＭＯＳ特性が得られる。
【００２０】また、この発明の実施に当たり、Ｓｉ1-x
Ｇｅx 薄膜、窒化膜および酸窒化膜の形成に際してのシ
リコンの下地の加熱を、この下地に赤外線を照射するこ
とにより行なう構成では、赤外線がシリコンに効率よく
吸収されシリコン下地が短時間に加熱され、更に、赤外
線照射を停止した後は、シリコン下地の温度は短時間に
降下する。そのため、下地の加熱および冷却が短時間で
行なえる。その結果、他の加熱手段（例えば電気炉）を
用いる場合と比べ、Ｓｉ1-x Ｇｅx 薄膜、酸窒化膜およ
び窒化膜の膜厚制御を精度よく行なえ、かつ組成の制御
性が得られるため膜質向上にも寄与できる。
Ｇｅx 薄膜、窒化膜および酸窒化膜の形成に際してのシ
リコンの下地の加熱を、この下地に赤外線を照射するこ
とにより行なう構成では、赤外線がシリコンに効率よく
吸収されシリコン下地が短時間に加熱され、更に、赤外
線照射を停止した後は、シリコン下地の温度は短時間に
降下する。そのため、下地の加熱および冷却が短時間で
行なえる。その結果、他の加熱手段（例えば電気炉）を
用いる場合と比べ、Ｓｉ1-x Ｇｅx 薄膜、酸窒化膜およ
び窒化膜の膜厚制御を精度よく行なえ、かつ組成の制御
性が得られるため膜質向上にも寄与できる。
【００２１】
【実施例】以下、図面を参照して、この発明の半導体薄
膜の形成方法の実施例につき説明する。尚、説明に用い
る各図は、この発明が理解できる程度に、各構成成分の
形状、大きさおよび配置関係を概略的に示してあるにす
ぎない。また、以下の説明では、特定の材料及び特定の
数値的条件と挙げて説明するが、これら材料及び条件は
単なる好適例にすぎず、従って、この発明はこれらに限
定されるものではない。
膜の形成方法の実施例につき説明する。尚、説明に用い
る各図は、この発明が理解できる程度に、各構成成分の
形状、大きさおよび配置関係を概略的に示してあるにす
ぎない。また、以下の説明では、特定の材料及び特定の
数値的条件と挙げて説明するが、これら材料及び条件は
単なる好適例にすぎず、従って、この発明はこれらに限
定されるものではない。
【００２２】１．薄膜形成装置の説明 先ず、この発明の方法を実施するために好適な装置例に
ついて説明する。
ついて説明する。
【００２３】図２は、この装置の全体構成を概略的に示
す図である。尚、図２では反応炉１１内にシリコンの下
地として、この場合、シリコン基板１５（以下、「基
板」と略称することもある。）を配置した状態を示して
ある。
す図である。尚、図２では反応炉１１内にシリコンの下
地として、この場合、シリコン基板１５（以下、「基
板」と略称することもある。）を配置した状態を示して
ある。
【００２４】図２にも示すように、この装置は例えば石
英製の反応炉（チャンバー）１１を具えている、この反
応炉１１は内部の基板支持体１３の上に基板１５を出し
入れ自在に載置できる構造となっている。
英製の反応炉（チャンバー）１１を具えている、この反
応炉１１は内部の基板支持体１３の上に基板１５を出し
入れ自在に載置できる構造となっている。
【００２５】さらに、この反応炉１１の外部には加熱部
１２を設けてある。この加熱部１２は任意好適な構成の
赤外線照射手段例えば赤外線ランプをもって構成する。
赤外線ランプ１２としてはタングステン−ハロゲンラン
プその他の任意好適なランプを用いる。好ましくは複数
個の赤外線ランプ１２を反応炉１１内の加熱を均一に行
なえるように配置する。また赤外線ランプの代わりに通
常の電気炉を用いても良い。そして、基板１５の近傍位
置に基板１５の表面温度を測定するための温度測定手段
１４例えば熱電対を設けてある。また、熱電対を用いる
代わりに、反応炉１１外に、基板１５の表面に向けた構
成の赤外線放射温度計（オプティカルパイロメータ）等
を用いてもよい。
１２を設けてある。この加熱部１２は任意好適な構成の
赤外線照射手段例えば赤外線ランプをもって構成する。
赤外線ランプ１２としてはタングステン−ハロゲンラン
プその他の任意好適なランプを用いる。好ましくは複数
個の赤外線ランプ１２を反応炉１１内の加熱を均一に行
なえるように配置する。また赤外線ランプの代わりに通
常の電気炉を用いても良い。そして、基板１５の近傍位
置に基板１５の表面温度を測定するための温度測定手段
１４例えば熱電対を設けてある。また、熱電対を用いる
代わりに、反応炉１１外に、基板１５の表面に向けた構
成の赤外線放射温度計（オプティカルパイロメータ）等
を用いてもよい。
【００２６】さらにこの装置にはこの反応炉１１内を排
気するための排気手段２１及び２２を設けてある。さら
にこの排気手段２１、２２及び反応炉１１間に自動開閉
バルブ２４、２５、２６、２７、２８、２９、３０を設
けてある。これらバルブをそれぞれ任意好適に開閉する
ことによって反応炉１１内の圧力を任意好適な圧力に制
御でき反応炉１１内に低真空排気状態及び高真空排気状
態を形成することが可能となっている。この真空度は真
空計３４で測定できる。
気するための排気手段２１及び２２を設けてある。さら
にこの排気手段２１、２２及び反応炉１１間に自動開閉
バルブ２４、２５、２６、２７、２８、２９、３０を設
けてある。これらバルブをそれぞれ任意好適に開閉する
ことによって反応炉１１内の圧力を任意好適な圧力に制
御でき反応炉１１内に低真空排気状態及び高真空排気状
態を形成することが可能となっている。この真空度は真
空計３４で測定できる。
【００２７】さらに、この装置にはレリーフバルブ３１
を設けてある。このバルブ３１は反応炉１１内の圧力が
大気圧例えば７６０Ｔｏｒｒを超えた場合に自動的に開
放する。排気手段２２は、このバルブ３１の開放によっ
てガス供給源（後述する。）から反応炉１１内へ供給さ
れたガスを排気する。尚、上述した排気手段２１、２２
を例えば拡散ポンプ２１とこのポンプ２１に接続された
ロータリーポンプ２２とをもって構成する。これら排気
手段を図示のように配設した排気管２３及び上述した各
バルブのうちの所要のバルブを介して反応炉１１と連通
させて接続してある。また、図３において、３２、３３
は排気管２３に連通させて設けた真空計（或いは圧力ゲ
ージ）である。真空計３３を例えば１×１０-3Ｔｏｒｒ
の範囲の圧力測定に用いるピラニ真空計とし、また、真
空計３３を１０-3〜１０-8Ｔｏｒｒの範囲の圧力測定に
用いるイオンゲージとする。
を設けてある。このバルブ３１は反応炉１１内の圧力が
大気圧例えば７６０Ｔｏｒｒを超えた場合に自動的に開
放する。排気手段２２は、このバルブ３１の開放によっ
てガス供給源（後述する。）から反応炉１１内へ供給さ
れたガスを排気する。尚、上述した排気手段２１、２２
を例えば拡散ポンプ２１とこのポンプ２１に接続された
ロータリーポンプ２２とをもって構成する。これら排気
手段を図示のように配設した排気管２３及び上述した各
バルブのうちの所要のバルブを介して反応炉１１と連通
させて接続してある。また、図３において、３２、３３
は排気管２３に連通させて設けた真空計（或いは圧力ゲ
ージ）である。真空計３３を例えば１×１０-3Ｔｏｒｒ
の範囲の圧力測定に用いるピラニ真空計とし、また、真
空計３３を１０-3〜１０-8Ｔｏｒｒの範囲の圧力測定に
用いるイオンゲージとする。
【００２８】次に、ガス供給系につき説明する。この実
施例では、ガス供給系を図示のように配設した供給管５
８及びこの供給管５８の適所に設けた自動開閉バルブ５
１、５２、５３、５４、５６、バルブ５７、流量コント
ローラ４６、４７、４８、４９、５０で構成してある。
各流量コントローラの、反応炉１１とは反対側の原料ガ
ス源用接続部（以下、「接続部」）４１〜４５に原料ガ
ス源（図示せず）を接続する。そして、バルブ５１〜５
６を、それぞれ、任意好適に開閉することによって所望
の原料ガスを反応炉１１に供給できる。この実施例では
接続部４１には水素希釈による１０ｖ／ｖ％シラン（Ｓ
ｉＨ4 ）ガス、接続部４２には水素希釈による１ｖ／ｖ
％ゲルマン（ＧｅＨ4 ）ガス、接続部４３には１００％
アンモニア（ＮＨ3 ）ガスまたは一酸化二窒素（Ｎ
2 ０）ガス、接続部４５には不活性ガス例えば窒素（Ｎ
2 ）ガスを、それぞれ供給できる構成としてある。尚、
接続部４４は、例えばＳｉ−Ｇｅ系半導体薄膜へ所望の
不純物をドープするためのガス源接続に使用できる。
施例では、ガス供給系を図示のように配設した供給管５
８及びこの供給管５８の適所に設けた自動開閉バルブ５
１、５２、５３、５４、５６、バルブ５７、流量コント
ローラ４６、４７、４８、４９、５０で構成してある。
各流量コントローラの、反応炉１１とは反対側の原料ガ
ス源用接続部（以下、「接続部」）４１〜４５に原料ガ
ス源（図示せず）を接続する。そして、バルブ５１〜５
６を、それぞれ、任意好適に開閉することによって所望
の原料ガスを反応炉１１に供給できる。この実施例では
接続部４１には水素希釈による１０ｖ／ｖ％シラン（Ｓ
ｉＨ4 ）ガス、接続部４２には水素希釈による１ｖ／ｖ
％ゲルマン（ＧｅＨ4 ）ガス、接続部４３には１００％
アンモニア（ＮＨ3 ）ガスまたは一酸化二窒素（Ｎ
2 ０）ガス、接続部４５には不活性ガス例えば窒素（Ｎ
2 ）ガスを、それぞれ供給できる構成としてある。尚、
接続部４４は、例えばＳｉ−Ｇｅ系半導体薄膜へ所望の
不純物をドープするためのガス源接続に使用できる。
【００２９】２．半導体薄膜に絶縁膜を形成する方法の
説明 次に、Ｓｉ−Ｇｅ系薄膜を設け、この薄膜の表面層部分
を絶縁膜に変える方法の実施例を説明する。なお、この
実施例では、原料ガスとしてシラン（ＳｉＨ4）、ゲル
マン（ＧｅＨ4 ）およびアンモニア（ＮＨ3 ）を用いる
かアンモニアの代わりに一酸化二窒素（Ｎ2 ０）を用
い、下地としてシリコン基板を用いる。シリコン基板と
しては、主面が（１００）のもの、主面が（１１０）の
もの、または主面が（１１１）のものを用いるのがよ
い。
説明 次に、Ｓｉ−Ｇｅ系薄膜を設け、この薄膜の表面層部分
を絶縁膜に変える方法の実施例を説明する。なお、この
実施例では、原料ガスとしてシラン（ＳｉＨ4）、ゲル
マン（ＧｅＨ4 ）およびアンモニア（ＮＨ3 ）を用いる
かアンモニアの代わりに一酸化二窒素（Ｎ2 ０）を用
い、下地としてシリコン基板を用いる。シリコン基板と
しては、主面が（１００）のもの、主面が（１１０）の
もの、または主面が（１１１）のものを用いるのがよ
い。
【００３０】図１（Ａ）〜（Ｃ）は、この実施例の半導
体薄膜の形成方法の説明に供する工程図である。いずれ
の図も、工程中の主な工程でのウエハをシリコン基板１
５の厚さ方向に切って示した断面図である。また、図３
は、この実施例の形成にて行なう加熱処理サイクルの説
明図である。この加熱サイクルの図は、縦軸に温度をと
り横軸に時間をとって示してある。以下の説明は、図１
乃至図３を適宜参照して行なう。
体薄膜の形成方法の説明に供する工程図である。いずれ
の図も、工程中の主な工程でのウエハをシリコン基板１
５の厚さ方向に切って示した断面図である。また、図３
は、この実施例の形成にて行なう加熱処理サイクルの説
明図である。この加熱サイクルの図は、縦軸に温度をと
り横軸に時間をとって示してある。以下の説明は、図１
乃至図３を適宜参照して行なう。
【００３１】２−１ 清浄化および予備処理 この実施例では、半導体薄膜形成前に、半導体薄膜を成
膜する下地としての基板１５の清浄化処理を次のようば
要領で行なう。ただし、この清浄化処理は、この発明の
要旨ではないことを理解されたい。
膜する下地としての基板１５の清浄化処理を次のようば
要領で行なう。ただし、この清浄化処理は、この発明の
要旨ではないことを理解されたい。
【００３２】まず、従来行なわれている如く、化学薬品
および純水などを用いて基板１５の前洗浄を行なう。
および純水などを用いて基板１５の前洗浄を行なう。
【００３３】次に、予備処理として、反応炉内１１内で
基板１５に自然酸化膜が形成されるのを防止するため、
反応炉１１内にパージ用の不活性ガス、例えば窒素ガス
を予め導入しておく。このため、バルブ５６および５７
を開き、バルブ５１、５２、５３、５４、５５を閉じて
おく。
基板１５に自然酸化膜が形成されるのを防止するため、
反応炉１１内にパージ用の不活性ガス、例えば窒素ガス
を予め導入しておく。このため、バルブ５６および５７
を開き、バルブ５１、５２、５３、５４、５５を閉じて
おく。
【００３４】次に、反応炉１１内に基板１５を設置す
る。基板１５は、基板支持体１３上に固定する。
る。基板１５は、基板支持体１３上に固定する。
【００３５】２−２ Ｓｉ1-x Ｇｅx 単結晶薄膜の形成 次に、Ｓｉを含むＩＶ族系水素ガス、およびＧｅを含む
ＩＶ族系水素ガスの雰囲気中でシリコン基板１５に対し
加熱処理を行ない、このシリコン基板１５上にＳｉ1-x
Ｇｅx 単結晶薄膜を、次のようにして形成する。
ＩＶ族系水素ガスの雰囲気中でシリコン基板１５に対し
加熱処理を行ない、このシリコン基板１５上にＳｉ1-x
Ｇｅx 単結晶薄膜を、次のようにして形成する。
【００３６】まず、バルブ２７を閉じ、バルブ２８、５
５、５１を開き、最初にＳｉを含むＩＶ族系水素ガスと
して、この場合水素希釈による１０ｖ／ｖ％シラン（Ｓ
ｉＨ4 ）を反応炉１１内に供給し、続いてバルブ５２を
開き、Ｇｅを含むＩＶ族系水素ガスとして、この場合水
素希釈による１ｖ／ｖ％ゲルマン（ＧｅＨ4 ）を反応炉
１１内に供給する。この際、水素希釈シランに対する水
素希釈ゲルマンとの流量比を５：１とし、かつ反応炉１
１内を例えば１０Ｔｏｒｒ程度の減圧状態となるよう、
両ガスの流量を予め調整しておく（図３および図４にＩ
で示すＳｉＨ4＋ＧｅＨ4 フロー）。
５、５１を開き、最初にＳｉを含むＩＶ族系水素ガスと
して、この場合水素希釈による１０ｖ／ｖ％シラン（Ｓ
ｉＨ4 ）を反応炉１１内に供給し、続いてバルブ５２を
開き、Ｇｅを含むＩＶ族系水素ガスとして、この場合水
素希釈による１ｖ／ｖ％ゲルマン（ＧｅＨ4 ）を反応炉
１１内に供給する。この際、水素希釈シランに対する水
素希釈ゲルマンとの流量比を５：１とし、かつ反応炉１
１内を例えば１０Ｔｏｒｒ程度の減圧状態となるよう、
両ガスの流量を予め調整しておく（図３および図４にＩ
で示すＳｉＨ4＋ＧｅＨ4 フロー）。
【００３７】次に、このようなガス雰囲気において、加
熱部１２により基板１５に対し加熱処理を行なう。
熱部１２により基板１５に対し加熱処理を行なう。
【００３８】ここで、この加熱処理は、加熱部１２を構
成している赤外線ランプによって行なう。詳細には、基
板１５の表面温度を温度測定手段１４で測定しながら赤
外線ランプによって、例えば基板１５の表面温度を、５
０℃／秒〜２００℃／秒の間の適当な割合で、好ましく
は約１００℃／秒で上昇させて、基板表面温度が例えば
約１０００℃となったら、約１０〜２０秒間、１０００
℃の状態を保持するように基板１５の加熱を制御する
（図３および図４にＨ１で示す時間期間）。
成している赤外線ランプによって行なう。詳細には、基
板１５の表面温度を温度測定手段１４で測定しながら赤
外線ランプによって、例えば基板１５の表面温度を、５
０℃／秒〜２００℃／秒の間の適当な割合で、好ましく
は約１００℃／秒で上昇させて、基板表面温度が例えば
約１０００℃となったら、約１０〜２０秒間、１０００
℃の状態を保持するように基板１５の加熱を制御する
（図３および図４にＨ１で示す時間期間）。
【００３９】このガスフロー工程Ｉの処理において、基
板１５上には、基板１５の面方位と同一の面方位のＳｉ
1-x Ｇｅx 単結晶膜６２（この場合、Ｇｅ組成比ｘ＝
０．２）が３０〜５０ｎｍの膜厚で成長する（図１
（Ｂ）参照）。
板１５上には、基板１５の面方位と同一の面方位のＳｉ
1-x Ｇｅx 単結晶膜６２（この場合、Ｇｅ組成比ｘ＝
０．２）が３０〜５０ｎｍの膜厚で成長する（図１
（Ｂ）参照）。
【００４０】次に、加熱部１２による基板１５の加熱を
停止するとともに、バルブ５１および５２を閉じて、水
素希釈シランおよび水素希釈ゲルマンの供給を停止す
る。そして、基板１５の表面温度が室温、例えば約２０
℃となるまで基板１５が冷却するのを待つ。
停止するとともに、バルブ５１および５２を閉じて、水
素希釈シランおよび水素希釈ゲルマンの供給を停止す
る。そして、基板１５の表面温度が室温、例えば約２０
℃となるまで基板１５が冷却するのを待つ。
【００４１】２−３ 絶縁膜の形成 Ｓｉ1-x Ｇｅx 単結晶膜の表面層部分を絶縁膜に変える
方法としては、この発明では、この薄膜を窒化するか酸
窒化する方法がある。ここでは先ず窒化させて絶縁膜を
形成する実施例につき説明する。
方法としては、この発明では、この薄膜を窒化するか酸
窒化する方法がある。ここでは先ず窒化させて絶縁膜を
形成する実施例につき説明する。
【００４２】（ａ）Ｓｉ1-x Ｇｅx 単結晶膜の窒化 次に、バルブ５３を開け、窒素を含有する反応性ガスと
して、１００％アンモニア（ＮＨ3 ）を反応炉１１内に
供給し、かつ反応炉１１内を例えば１０Ｔｏｒｒ程度の
減圧状態となるよう、ＮＨ3 の流量を調整しておく（図
３にＩＩで示すＮＨ3 フロー）。
して、１００％アンモニア（ＮＨ3 ）を反応炉１１内に
供給し、かつ反応炉１１内を例えば１０Ｔｏｒｒ程度の
減圧状態となるよう、ＮＨ3 の流量を調整しておく（図
３にＩＩで示すＮＨ3 フロー）。
【００４３】このように反応炉１１内の雰囲気を調整し
たら、再び基板１５の表面温度を温度測定手段１４で測
定しながら赤外線ランプによって、Ｓｉ1-x Ｇｅx 薄膜
６２形成済みの基板１５を加熱部１２により加熱する。
この加熱は、例えば、基板１５の表面温度を、５０℃／
秒〜２００℃／秒の間の適当な割合で、好ましくは約１
００℃／秒で上昇させて、基板表面温度が例えば約１０
００℃となったら、約６０〜１２０秒間、１０００℃の
状態を保持するよう、基板１５の加熱を制御するように
して行なう（図３にＨ２で示す時間期間）。
たら、再び基板１５の表面温度を温度測定手段１４で測
定しながら赤外線ランプによって、Ｓｉ1-x Ｇｅx 薄膜
６２形成済みの基板１５を加熱部１２により加熱する。
この加熱は、例えば、基板１５の表面温度を、５０℃／
秒〜２００℃／秒の間の適当な割合で、好ましくは約１
００℃／秒で上昇させて、基板表面温度が例えば約１０
００℃となったら、約６０〜１２０秒間、１０００℃の
状態を保持するよう、基板１５の加熱を制御するように
して行なう（図３にＨ２で示す時間期間）。
【００４４】この工程ＩＩの加熱処理において、Ｓｉ
1-x Ｇｅx 薄膜６２の表面は、窒化され、約３ｎｍの窒
化Ｓｉ−Ｇｅ膜６４が形成される（図１の（Ｃ）参
照）。この窒化Ｓｉ−Ｇｅ膜６４は、Ｓｉy Ｎz （ｙ、
ｚは組成比を表わす値であって、０＜ｙ、０＜ｚを満た
す値である。）の結晶中にＧｅが部分的に拡散している
状態にあると思われる。
1-x Ｇｅx 薄膜６２の表面は、窒化され、約３ｎｍの窒
化Ｓｉ−Ｇｅ膜６４が形成される（図１の（Ｃ）参
照）。この窒化Ｓｉ−Ｇｅ膜６４は、Ｓｉy Ｎz （ｙ、
ｚは組成比を表わす値であって、０＜ｙ、０＜ｚを満た
す値である。）の結晶中にＧｅが部分的に拡散している
状態にあると思われる。
【００４５】次に、加熱部１２による基板１５の加熱を
停止するとともに、バルブ５３を閉じてＮＨ3 の供給を
停止する。そして、基板１５の表面温度が室温、例えば
約２０℃となるまで基板１５が冷却するのを待つ。この
冷却は、基板１５が自然に冷却するようにしてもよく、
また強制的に冷却するようにしてもよい。強制冷却は、
例えばバルブ５６、５７を開けて、反応炉１１内に不活
性ガスを大量に導入することによって行なえる。
停止するとともに、バルブ５３を閉じてＮＨ3 の供給を
停止する。そして、基板１５の表面温度が室温、例えば
約２０℃となるまで基板１５が冷却するのを待つ。この
冷却は、基板１５が自然に冷却するようにしてもよく、
また強制的に冷却するようにしてもよい。強制冷却は、
例えばバルブ５６、５７を開けて、反応炉１１内に不活
性ガスを大量に導入することによって行なえる。
【００４６】その後、反応炉１１内の圧力を１気圧（７
６０Ｔｏｒｒ）にして、処理済み基板を反応炉１１から
取り出す。
６０Ｔｏｒｒ）にして、処理済み基板を反応炉１１から
取り出す。
【００４７】（ｂ）Ｓｉ1-x Ｇｅx 単結晶膜の酸窒化 上述したＳｉ1-x Ｇｅx 単結晶膜の窒化処理によって単
結晶薄膜の表面層部分を窒化Ｓｉ−Ｇｅ薄膜に変えてい
るが、この実施例では、この表面層部分を酸窒化薄膜に
変える。
結晶薄膜の表面層部分を窒化Ｓｉ−Ｇｅ薄膜に変えてい
るが、この実施例では、この表面層部分を酸窒化薄膜に
変える。
【００４８】このため、この実施例では、窒素含有の反
応性ガスの代わりに窒素含有酸化性ガスとして例えば一
酸化二窒素（Ｎ2 ０）ガスを用い、反応炉１１内を例え
ば１０〜１００Ｔｏｒｒ程度の減圧状態とし、Ｎ2 ０の
流量を調整し（図４にＩＩＩで示すＮ2 ０フロー）、ガ
ス流制御を行えば良い。そして、既に説明した窒化処理
の場合と同様に赤外線加熱（図４にＨ３で示す時間期
間）を行うと、Ｓｉ1-xＧｅX 膜の表面は酸窒化され、
約５ｎｍの酸窒化Ｓｉ−Ｇｅ膜（図１の（Ｃ）に６４で
示す。）が形成される。この酸窒化Ｓｉ−Ｇｅ膜６４
は、ＳｉＯy Ｎz （ｙ、ｚは組成比を表わす値であっ
て、０＜ｙ、０＜ｚを満たす値である。）の結晶中にＧ
ｅが部分的に拡散している状態にあると思われる。
応性ガスの代わりに窒素含有酸化性ガスとして例えば一
酸化二窒素（Ｎ2 ０）ガスを用い、反応炉１１内を例え
ば１０〜１００Ｔｏｒｒ程度の減圧状態とし、Ｎ2 ０の
流量を調整し（図４にＩＩＩで示すＮ2 ０フロー）、ガ
ス流制御を行えば良い。そして、既に説明した窒化処理
の場合と同様に赤外線加熱（図４にＨ３で示す時間期
間）を行うと、Ｓｉ1-xＧｅX 膜の表面は酸窒化され、
約５ｎｍの酸窒化Ｓｉ−Ｇｅ膜（図１の（Ｃ）に６４で
示す。）が形成される。この酸窒化Ｓｉ−Ｇｅ膜６４
は、ＳｉＯy Ｎz （ｙ、ｚは組成比を表わす値であっ
て、０＜ｙ、０＜ｚを満たす値である。）の結晶中にＧ
ｅが部分的に拡散している状態にあると思われる。
【００４９】３．結果 上述したようにこの発明によれば、最初に、Ｓｉを含む
ＩＶ族系水素ガスおよびＧｅを含むＩＶ族系水素ガス雰
囲気中で加熱処理を行なって下地のシリコン基板１５上
に、基板１５の面方位と同一の面方位のＳｉ1-x Ｇｅx
薄膜を形成し、続いて、窒素を含む反応性または酸化性
ガス雰囲気中で加熱を行なって、前記Ｓｉ1-x Ｇｅx 薄
膜を窒化して窒化Ｓｉ−Ｇｅ膜を形成するか、この薄膜
を酸窒化して酸窒化Ｓｉ−Ｇｅ膜を形成する。
ＩＶ族系水素ガスおよびＧｅを含むＩＶ族系水素ガス雰
囲気中で加熱処理を行なって下地のシリコン基板１５上
に、基板１５の面方位と同一の面方位のＳｉ1-x Ｇｅx
薄膜を形成し、続いて、窒素を含む反応性または酸化性
ガス雰囲気中で加熱を行なって、前記Ｓｉ1-x Ｇｅx 薄
膜を窒化して窒化Ｓｉ−Ｇｅ膜を形成するか、この薄膜
を酸窒化して酸窒化Ｓｉ−Ｇｅ膜を形成する。
【００５０】図５は、この発明の実施例によるＭＯＳ特
性と従来技術によるＭＯＳ特性との比較の説明に供する
曲線図である。この図は、容量電圧特性（Ｃ−Ｖ特性）
を、縦軸に容量をとり横軸にゲート電圧をとって示して
ある。また同図において、この発明によるＳｉ−Ｇｅ膜
を窒化した場合の曲線を実線（Ｉ）で、Ｓｉ−Ｇｅ膜に
二酸化ケイ素（ＳｉＯ2 ）膜を形成した場合の曲線を一
点鎖線（ＩＩ）で、かつＳｉ基板にＳｉＯ2 膜を形成し
た場合の曲線を破線（ＩＩＩ）で、Ｓｉ−Ｇｅ膜を酸窒
化した場合の曲線を点線（ＩＶ）でそれぞれ示す。
性と従来技術によるＭＯＳ特性との比較の説明に供する
曲線図である。この図は、容量電圧特性（Ｃ−Ｖ特性）
を、縦軸に容量をとり横軸にゲート電圧をとって示して
ある。また同図において、この発明によるＳｉ−Ｇｅ膜
を窒化した場合の曲線を実線（Ｉ）で、Ｓｉ−Ｇｅ膜に
二酸化ケイ素（ＳｉＯ2 ）膜を形成した場合の曲線を一
点鎖線（ＩＩ）で、かつＳｉ基板にＳｉＯ2 膜を形成し
た場合の曲線を破線（ＩＩＩ）で、Ｓｉ−Ｇｅ膜を酸窒
化した場合の曲線を点線（ＩＶ）でそれぞれ示す。
【００５１】図５の曲線ＩＩで示す従来例では、Ｓｉ−
Ｇｅ膜に直接熱酸化により、ＳｉＯ2 膜が形成される。
このような場合、酸化過程で酸化膜中へのＧｅの拡散が
Ｓｉに比べて速いため、Ｓｉ−Ｇｅ膜中のＧｅがＳｉＯ
2 の中へ拡散し、ＳｉＯ2 中での固定電荷、および界面
準位を発生させる原因となる。そのため、Ｃ−Ｖ曲線
は、理想的な曲線から大きくずれてしまい、十分なＭＯ
Ｓ特性が得られなかった。
Ｇｅ膜に直接熱酸化により、ＳｉＯ2 膜が形成される。
このような場合、酸化過程で酸化膜中へのＧｅの拡散が
Ｓｉに比べて速いため、Ｓｉ−Ｇｅ膜中のＧｅがＳｉＯ
2 の中へ拡散し、ＳｉＯ2 中での固定電荷、および界面
準位を発生させる原因となる。そのため、Ｃ−Ｖ曲線
は、理想的な曲線から大きくずれてしまい、十分なＭＯ
Ｓ特性が得られなかった。
【００５２】この発明の場合、Ｓｉ−Ｇｅ膜を窒化また
は酸窒化するためそれぞれの処理過程で窒素が常に窒化
膜または酸窒化膜とＳｉ−Ｇｅ膜との界面に偏析しなが
ら、窒化膜や酸窒化膜が形成される。このため、窒化膜
中または酸窒化膜中へのＧｅの拡散が抑止される。その
ため、図５の曲線ＩおよびＩＶでそれぞれ示すように、
固定電荷、および界面準位の発生が少なく、かつ理想的
なＭＯＳ特性が得られる。尚、図５中、曲線ＩとＩＶと
を区別して示しているが、両者は実質的に重なってしま
うほど近いＭＯＳ特性である。
は酸窒化するためそれぞれの処理過程で窒素が常に窒化
膜または酸窒化膜とＳｉ−Ｇｅ膜との界面に偏析しなが
ら、窒化膜や酸窒化膜が形成される。このため、窒化膜
中または酸窒化膜中へのＧｅの拡散が抑止される。その
ため、図５の曲線ＩおよびＩＶでそれぞれ示すように、
固定電荷、および界面準位の発生が少なく、かつ理想的
なＭＯＳ特性が得られる。尚、図５中、曲線ＩとＩＶと
を区別して示しているが、両者は実質的に重なってしま
うほど近いＭＯＳ特性である。
【００５３】この事実により、例えばＳｉ−Ｇｅ膜を僅
か窒化または酸窒化した場合（５オングストローム以
下）、窒化または酸窒化層による不純物（例えばホウ
素）拡散の抑制効果により、例えばバイポーラ素子のベ
ース／エミッタ界面領域でのホウ素の拡散を、ベース層
／薄い窒化または酸窒化膜／エミッタ層の構成とするこ
とで抑制することができる。
か窒化または酸窒化した場合（５オングストローム以
下）、窒化または酸窒化層による不純物（例えばホウ
素）拡散の抑制効果により、例えばバイポーラ素子のベ
ース／エミッタ界面領域でのホウ素の拡散を、ベース層
／薄い窒化または酸窒化膜／エミッタ層の構成とするこ
とで抑制することができる。
【００５４】以上、この発明の絶縁膜の形成方法の実施
例について説明したが、この発明は、上述の実施例に限
られるものではない。
例について説明したが、この発明は、上述の実施例に限
られるものではない。
【００５５】例えば、上述の実施例では半導体薄膜形成
用ガスとして、水素希釈のＳｉＨ4および水素希釈のＧ
ｅＨ4 ガスとしていた。しかし、用い得るガスはこれら
に限らない。ＳｉＨ4 ガスの代わりに、例えばＳｉ2 Ｈ
6 、Ｓｉ（ＣＨ3 ）Ｈ2 、Ｓｉ3 Ｈ8 、Ｓｉ（ＣＨ3 ）
2 Ｈ2 、Ｓｉ（ＣＨ3 ）3 Ｈ、Ｓｉ（ＣＨ3 ）4 、Ｓｉ
（ＣＨ3 ）6 、Ｓｉ（ＣＨ3 ）3 Ｆ、Ｓｉ（ＣＨ3 ）2
Ｆ2 およびＳｉＦ4 よりなるガス群から選択された１種
または複数のガスとか、またＳｉＨ4 とこれらのガスと
の混合ガスを用いても実施例と同様な効果が期待でき
る。また、ＧｅＨ4 の代わりにＧｅＦ4 、ＧｅＦ2 、Ｇ
ｅＦおよびＧｅＨ3 Ｆよりなるガス群から選択された１
種または複数のガスとか、あるいはＧｅＨ4 とこれらの
ガスとの混合ガスを用いても実施例と同様な効果が期待
できる。
用ガスとして、水素希釈のＳｉＨ4および水素希釈のＧ
ｅＨ4 ガスとしていた。しかし、用い得るガスはこれら
に限らない。ＳｉＨ4 ガスの代わりに、例えばＳｉ2 Ｈ
6 、Ｓｉ（ＣＨ3 ）Ｈ2 、Ｓｉ3 Ｈ8 、Ｓｉ（ＣＨ3 ）
2 Ｈ2 、Ｓｉ（ＣＨ3 ）3 Ｈ、Ｓｉ（ＣＨ3 ）4 、Ｓｉ
（ＣＨ3 ）6 、Ｓｉ（ＣＨ3 ）3 Ｆ、Ｓｉ（ＣＨ3 ）2
Ｆ2 およびＳｉＦ4 よりなるガス群から選択された１種
または複数のガスとか、またＳｉＨ4 とこれらのガスと
の混合ガスを用いても実施例と同様な効果が期待でき
る。また、ＧｅＨ4 の代わりにＧｅＦ4 、ＧｅＦ2 、Ｇ
ｅＦおよびＧｅＨ3 Ｆよりなるガス群から選択された１
種または複数のガスとか、あるいはＧｅＨ4 とこれらの
ガスとの混合ガスを用いても実施例と同様な効果が期待
できる。
【００５６】また、酸窒化処理のための窒素含有酸化性
ガスとしてＮ2 Ｏを例として挙げて説明したが、一酸化
窒素（ＮＯ）や二酸化窒素（ＮＯ2 ）を用いて酸窒化処
理を行っても好ましい絶縁膜を形成できる。
ガスとしてＮ2 Ｏを例として挙げて説明したが、一酸化
窒素（ＮＯ）や二酸化窒素（ＮＯ2 ）を用いて酸窒化処
理を行っても好ましい絶縁膜を形成できる。
【００５７】また、上述した実施例では、Ｓｉ1-x Ｇｅ
x の組成比ｘを０．２の場合につき説明したが、ｘは０
＜ｘ＜１の範囲内の値であれば、ｘ＝０．２の場合と同
様な効果が得られるものと期待できる。
x の組成比ｘを０．２の場合につき説明したが、ｘは０
＜ｘ＜１の範囲内の値であれば、ｘ＝０．２の場合と同
様な効果が得られるものと期待できる。
【００５８】また、上述した実施例では、基板の加熱を
タングステン−ハロゲンランプまたはキセノン−アーク
ランプを用いて行なっているが、これらを用いる代わり
に、レーザビームとかさらにはヒータなどを用いてもよ
い。
タングステン−ハロゲンランプまたはキセノン−アーク
ランプを用いて行なっているが、これらを用いる代わり
に、レーザビームとかさらにはヒータなどを用いてもよ
い。
【００５９】
【発明の効果】上述の説明からも明らかなように、この
発明の絶縁膜の形成方法によれば、Ｓｉを含むＩＶ族系
水素ガスおよびＧｅを含むＩＶ族系水素ガス雰囲気中で
加熱処理を行なって下地のシリコン基板に、基板と同一
の結晶面方位のＳｉ1-x Ｇｅx薄膜を形成し、続いて、
窒素を含む反応性または酸化性ガス雰囲気中で加熱を行
ない前記Ｓｉ1-x Ｇｅx 薄膜を窒化または酸窒化して窒
化層または酸窒化層を形成する。このようにＳｉ−Ｇｅ
膜を窒化または酸窒化して絶縁膜として窒化膜または酸
窒化膜を形成することにより、これらの絶縁膜が、例え
ばこの膜をＨＢＴに利用した場合ホウ素の拡散を抑止
し、また例えばｐチャネル型ＭＯＳＦＥＴとして使用す
る場合酸化過程でＧｅの拡散を阻止する。
発明の絶縁膜の形成方法によれば、Ｓｉを含むＩＶ族系
水素ガスおよびＧｅを含むＩＶ族系水素ガス雰囲気中で
加熱処理を行なって下地のシリコン基板に、基板と同一
の結晶面方位のＳｉ1-x Ｇｅx薄膜を形成し、続いて、
窒素を含む反応性または酸化性ガス雰囲気中で加熱を行
ない前記Ｓｉ1-x Ｇｅx 薄膜を窒化または酸窒化して窒
化層または酸窒化層を形成する。このようにＳｉ−Ｇｅ
膜を窒化または酸窒化して絶縁膜として窒化膜または酸
窒化膜を形成することにより、これらの絶縁膜が、例え
ばこの膜をＨＢＴに利用した場合ホウ素の拡散を抑止
し、また例えばｐチャネル型ＭＯＳＦＥＴとして使用す
る場合酸化過程でＧｅの拡散を阻止する。
【００６０】また、ＭＯＳＦＥＴに適用した場合、窒化
膜、または酸窒化膜が良好なゲート絶縁膜としての機能
をもつため、信頼性の高い素子が得られる。さらにこの
発明により、形成された薄膜とシリコンの下地との優れ
た格子整合が達成される。
膜、または酸窒化膜が良好なゲート絶縁膜としての機能
をもつため、信頼性の高い素子が得られる。さらにこの
発明により、形成された薄膜とシリコンの下地との優れ
た格子整合が達成される。
【００６１】また、Ｓｉ1-x Ｇｅx 薄膜および窒化膜ま
たは酸窒化膜の形成に際してのシリコンの下地の加熱を
赤外線照射で行なう構成では、下地の加熱および冷却が
単時間で行なえるので、他の加熱手段（例えば電気炉）
を用いる場合と比べ、成膜の膜厚制御を精度よく行な
え、かつ膜質の向上にも寄与できる。
たは酸窒化膜の形成に際してのシリコンの下地の加熱を
赤外線照射で行なう構成では、下地の加熱および冷却が
単時間で行なえるので、他の加熱手段（例えば電気炉）
を用いる場合と比べ、成膜の膜厚制御を精度よく行な
え、かつ膜質の向上にも寄与できる。
【図１】実施例の絶縁膜の形成方法の説明に供する工程
図である。
図である。
【図２】この発明の実施に使用する成膜装置の系全体を
概略的に示す説明図である。
概略的に示す説明図である。
【図３】実施例の薄膜形成条件の説明に供する図であ
り、ガス供給条件および基板加熱条件を示した図であ
る。
り、ガス供給条件および基板加熱条件を示した図であ
る。
【図４】実施例の薄膜形成条件の説明に供する図であ
り、ガス供給条件および基板加熱条件を示した図であ
る。
り、ガス供給条件および基板加熱条件を示した図であ
る。
【図５】この発明による実施例と従来技術のＭＯＳ特性
の比較に供するＣ−Ｖ特性曲線図である。
の比較に供するＣ−Ｖ特性曲線図である。
１５：シリコン基板 ６２：Ｓｉ1-x Ｇｅx 単結晶膜 ６４：窒化Ｓｉ−Ｇｅ膜または酸窒化Ｓｉ−Ｇｅ膜
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 21/331 29/73 29/784
Claims (4)
- 【請求項１】 反応炉内で、シリコンの下地上に形成し
たＳｉ−Ｇｅ（シリコン−ゲルマニウム）系半導体薄膜
に絶縁膜を形成する方法において、 反応炉内を、シリコンを含有する反応性ガス、およびゲ
ルマニウムを含有する反応性ガスを含む雰囲気とし、か
つ下地の加熱処理を行ないながら、前記下地上にＳｉ
1-x Ｇｅx 薄膜（ただし、Ｇｅの組成比ｘは、０＜ｘ＜
１を満足する値である。）を形成する工程と、 前記反応炉内を、窒素を含有する反応性ガスを含む雰囲
気とし、かつ下地の加熱処理を行ないながら、前記Ｓｉ
1-x Ｇｅx 薄膜を窒化する工程とを含むことを特徴とす
る絶縁膜の形成方法。 - 【請求項２】 請求項１に記載の絶縁膜の形成方法にお
いて、Ｓｉ1-x Ｇｅx 薄膜形成時および窒化時の下地の
加熱処理を、前記下地に赤外線を照射することで行なう
ことを特徴とする絶縁膜の形成方法。 - 【請求項３】 反応炉内で、シリコンの下地上に形成し
たＳｉ−Ｇｅ（シリコン−ゲルマニウム）系半導体薄膜
に絶縁膜を形成する方法において、 反応炉内を、シリコンを含有する反応性ガス、およびゲ
ルマニウムを含有する反応性ガスを含む雰囲気とし、か
つ下地の加熱処理を行ないながら、前記下地上にＳｉ
1-x Ｇｅx 薄膜（ただし、Ｇｅの組成比ｘは、０＜ｘ＜
１を満足する値である。）を形成する工程と、 前記反応炉内を、窒素を含有する酸化性ガスを含む雰囲
気とし、かつ下地の加熱処理を行ないながら、前記Ｓｉ
1-x Ｇｅx 薄膜を酸窒化する工程とを含むことを特徴と
する絶縁膜の形成方法。 - 【請求項４】 請求項３に記載の絶縁膜の形成方法にお
いて、Ｓｉ1-x Ｇｅx 薄膜形成時および酸窒化時の下地
の加熱処理を、前記下地に赤外線を照射することで行な
うことを特徴とする絶縁膜の形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26763692A JPH05218014A (ja) | 1991-11-05 | 1992-10-06 | 絶縁膜の形成方法 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28851191 | 1991-11-05 | ||
| JP3-288511 | 1991-11-05 | ||
| JP26763692A JPH05218014A (ja) | 1991-11-05 | 1992-10-06 | 絶縁膜の形成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05218014A true JPH05218014A (ja) | 1993-08-27 |
Family
ID=26547974
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26763692A Withdrawn JPH05218014A (ja) | 1991-11-05 | 1992-10-06 | 絶縁膜の形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05218014A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002052652A1 (fr) * | 2000-12-26 | 2002-07-04 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Composant a semi-conducteur et son procede de fabrication |
| JP2007012788A (ja) * | 2005-06-29 | 2007-01-18 | Elpida Memory Inc | 半導体装置の製造方法 |
| JP2016121403A (ja) * | 2013-04-11 | 2016-07-07 | エア プロダクツ アンド ケミカルズ インコーポレイテッドＡｉｒ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ Ａｎｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ | 多成分膜の製造方法 |
-
1992
- 1992-10-06 JP JP26763692A patent/JPH05218014A/ja not_active Withdrawn
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002052652A1 (fr) * | 2000-12-26 | 2002-07-04 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Composant a semi-conducteur et son procede de fabrication |
| US6844227B2 (en) | 2000-12-26 | 2005-01-18 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Semiconductor devices and method for manufacturing the same |
| US7244972B2 (en) | 2000-12-26 | 2007-07-17 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Semiconductor devices and method for manufacturing the same |
| JP2007012788A (ja) * | 2005-06-29 | 2007-01-18 | Elpida Memory Inc | 半導体装置の製造方法 |
| US7491652B2 (en) | 2005-06-29 | 2009-02-17 | Elpida Memory, Inc. | In-line processing for forming a silicon nitride film |
| JP2016121403A (ja) * | 2013-04-11 | 2016-07-07 | エア プロダクツ アンド ケミカルズ インコーポレイテッドＡｉｒ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ Ａｎｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ | 多成分膜の製造方法 |
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|---|---|---|---|
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