JPH05234919A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
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- JPH05234919A JPH05234919A JP7272792A JP7272792A JPH05234919A JP H05234919 A JPH05234919 A JP H05234919A JP 7272792 A JP7272792 A JP 7272792A JP 7272792 A JP7272792 A JP 7272792A JP H05234919 A JPH05234919 A JP H05234919A
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- Japan
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- opening
- insulating film
- growth
- single crystal
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 選択性良く所望のエピタキシャル成長膜厚を
得るための成長条件を提示し、減圧CVD 装置の簡素化を
行う。 【構成】 成長室１に洗浄を行った半導体基板を装入
後、成長室１内を１×10-7以下まで一旦減圧し、その後
水素（Ｈ2 ）ガスを14〜25mTorr となるように連続的に
導入、排気しつつ、さらにシランガス (SiＨ4 ）を分圧
３〜５mTorr となるように導入し、選択性よく所望の成
長膜厚を得るには (0.02×成長させる膜厚〔Å〕＋800)
〜(0.02 ×成長させる膜厚〔Å〕＋820)℃の成長温度が
最低限必要である。このために、赤外線ランプ８によっ
て成長温度を調整する。
得るための成長条件を提示し、減圧CVD 装置の簡素化を
行う。 【構成】 成長室１に洗浄を行った半導体基板を装入
後、成長室１内を１×10-7以下まで一旦減圧し、その後
水素（Ｈ2 ）ガスを14〜25mTorr となるように連続的に
導入、排気しつつ、さらにシランガス (SiＨ4 ）を分圧
３〜５mTorr となるように導入し、選択性よく所望の成
長膜厚を得るには (0.02×成長させる膜厚〔Å〕＋800)
〜(0.02 ×成長させる膜厚〔Å〕＋820)℃の成長温度が
最低限必要である。このために、赤外線ランプ８によっ
て成長温度を調整する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、単結晶半導体基板上に
開口部を有する絶縁膜を形成し、該開口部にのみ選択的
に単結晶をエピタキシャル成長させ活性層を形成する半
導体装置の製造方法に関するものである。
開口部を有する絶縁膜を形成し、該開口部にのみ選択的
に単結晶をエピタキシャル成長させ活性層を形成する半
導体装置の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】開口部を有する絶縁膜を形成した単結晶
半導体基板表面において、該開口部にのみ選択的に単結
晶をエピタキシャル成長させる選択エピタキシャル成長
技術は、高密度なLSI のデバイス領域形成、あるいはSO
I(Silicon On Insulater) 構造形成の際のシード部分の
段差埋め込み等への応用を想定して、従来より研究が進
められている。これらの研究の中でもSi単結晶を絶縁膜
の開口部のみに選択的に成長させるエピタキシャル成長
についてはジクロロシラン (SiＨ2 Cl2 ）／塩酸（ＨC
l) ガスを用いたCVD 法をはじめとし、種々の成長方法
が報告されている。
半導体基板表面において、該開口部にのみ選択的に単結
晶をエピタキシャル成長させる選択エピタキシャル成長
技術は、高密度なLSI のデバイス領域形成、あるいはSO
I(Silicon On Insulater) 構造形成の際のシード部分の
段差埋め込み等への応用を想定して、従来より研究が進
められている。これらの研究の中でもSi単結晶を絶縁膜
の開口部のみに選択的に成長させるエピタキシャル成長
についてはジクロロシラン (SiＨ2 Cl2 ）／塩酸（ＨC
l) ガスを用いたCVD 法をはじめとし、種々の成長方法
が報告されている。
【０００３】また、塩酸（ＨCl) ガスを用いず、シラン
(SiＨ4 ）の熱分解のみを用いた高真空減圧CVD 法によ
るSi選択エピタキシャル成長が報告されている(T.R.Ye
w, and R.Reif:J.Appl. Phys, Vol.65, P.2500, 198
9)。この方法は単結晶半導体基板上に開口部を有するSi
Ｏ2 絶縁膜を形成させたものを清浄な高真空中に置き、
さらにバイアス電極を使用するAr+ スパッタリングによ
り、その表面を清浄化し、Si単結晶を一般的なエピタキ
シャル成長温度より高温の状態で成長させることにより
開口部のSi単結晶基板表面とSiＯ2 絶縁膜表面との間の
Siシードの吸着／再蒸発の比率の違いを顕在化させて選
択性を得るものである。一般的に塩酸（ＨCl) ガスは、
絶縁膜上への多結晶Siシード形成を抑制する場合、ある
いは生成した多結晶Siシードをエッチングする場合に必
要である。
(SiＨ4 ）の熱分解のみを用いた高真空減圧CVD 法によ
るSi選択エピタキシャル成長が報告されている(T.R.Ye
w, and R.Reif:J.Appl. Phys, Vol.65, P.2500, 198
9)。この方法は単結晶半導体基板上に開口部を有するSi
Ｏ2 絶縁膜を形成させたものを清浄な高真空中に置き、
さらにバイアス電極を使用するAr+ スパッタリングによ
り、その表面を清浄化し、Si単結晶を一般的なエピタキ
シャル成長温度より高温の状態で成長させることにより
開口部のSi単結晶基板表面とSiＯ2 絶縁膜表面との間の
Siシードの吸着／再蒸発の比率の違いを顕在化させて選
択性を得るものである。一般的に塩酸（ＨCl) ガスは、
絶縁膜上への多結晶Siシード形成を抑制する場合、ある
いは生成した多結晶Siシードをエッチングする場合に必
要である。
【０００４】しかし、本方法では多結晶Siシードの発生
がないので塩酸（ＨCl) ガスは不必要である。よってCV
D 装置のガス排気系の簡素化ができる。また、塩酸ガス
を使用しないのでCVD 反応炉内に不純物が存在しない。
従って、反応炉内は清浄な状態が保たれ連続的に成長反
応が行える。
がないので塩酸（ＨCl) ガスは不必要である。よってCV
D 装置のガス排気系の簡素化ができる。また、塩酸ガス
を使用しないのでCVD 反応炉内に不純物が存在しない。
従って、反応炉内は清浄な状態が保たれ連続的に成長反
応が行える。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上述したような半導体
装置の製造方法にあっては単結晶半導体基板上に形成し
た開口部を有する絶縁膜の該開口部のみに単結晶を選択
的に成長させるエピタキシャル成長において以下のよう
な問題点があった。まず第１に選択性良く所望の成長膜
厚を得る成長条件が未だ明らかでない。また、成長直前
にAr+ スパッタクリーニングを必要とし、Ar+ スパッタ
クリーニングを行う場合、Ar+ プラズマを発生し、半導
体基板に引き込むには、バイアス電極が必要となり、CV
D 装置が複雑となる。また、このとき半導体基板１個ご
とに１個のバイアス電極を必要とするので、多数の半導
体基板をAr+ スパッタクリーニングする場合にはさらに
CVD 装置が複雑となる。従って、多数の半導体基板を同
時に選択エピタキシャル成長させることは困難である。
装置の製造方法にあっては単結晶半導体基板上に形成し
た開口部を有する絶縁膜の該開口部のみに単結晶を選択
的に成長させるエピタキシャル成長において以下のよう
な問題点があった。まず第１に選択性良く所望の成長膜
厚を得る成長条件が未だ明らかでない。また、成長直前
にAr+ スパッタクリーニングを必要とし、Ar+ スパッタ
クリーニングを行う場合、Ar+ プラズマを発生し、半導
体基板に引き込むには、バイアス電極が必要となり、CV
D 装置が複雑となる。また、このとき半導体基板１個ご
とに１個のバイアス電極を必要とするので、多数の半導
体基板をAr+ スパッタクリーニングする場合にはさらに
CVD 装置が複雑となる。従って、多数の半導体基板を同
時に選択エピタキシャル成長させることは困難である。
【０００６】本発明は斯かる事情に鑑みてなされたもの
であり、選択性良く所望の成長膜厚を得るための成長条
件を提案し、さらにCVD 装置の簡素化を計ることができ
る半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。
であり、選択性良く所望の成長膜厚を得るための成長条
件を提案し、さらにCVD 装置の簡素化を計ることができ
る半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】第１発明に係る半導体装
置の製造方法は、単結晶半導体基板上に開口部を有する
絶縁膜を形成し、シランの熱分解を用いた減圧CVD 法
で、該開口部にのみ選択的にSi単結晶をエピタキシャル
成長させて活性層を形成する半導体装置の製造方法にお
いて、CVD 装置内にシランガス、水素ガスを導入しなが
ら、シランの熱分解を行い、前記シラン分圧を３〜５mT
orr 、水素ガス分圧を14〜25mTorr とし、また、その成
長温度を (0.02×成長させる膜厚〔Å〕＋800)〜 (0.02
×成長させる膜厚〔Å〕＋820)℃とすることを特徴とす
る。
置の製造方法は、単結晶半導体基板上に開口部を有する
絶縁膜を形成し、シランの熱分解を用いた減圧CVD 法
で、該開口部にのみ選択的にSi単結晶をエピタキシャル
成長させて活性層を形成する半導体装置の製造方法にお
いて、CVD 装置内にシランガス、水素ガスを導入しなが
ら、シランの熱分解を行い、前記シラン分圧を３〜５mT
orr 、水素ガス分圧を14〜25mTorr とし、また、その成
長温度を (0.02×成長させる膜厚〔Å〕＋800)〜 (0.02
×成長させる膜厚〔Å〕＋820)℃とすることを特徴とす
る。
【０００８】第２発明に係る半導体装置の製造方法は、
単結晶半導体基板上に開口部を有する絶縁膜を形成し、
シランの熱分解を用いた減圧CVD 法で、該開口部にのみ
選択的にSi単結晶をエピタキシャル成長させて活性層を
形成する半導体装置の製造方法において、前記絶縁膜及
びその開口部を洗浄し、洗浄後CVD 炉内に装入し、CVD
炉内を１×10-7Torr以下まで一旦減圧し、その後、水素
ガスを14〜25mTorr になるように連続的に導入排気しつ
つ成長温度にまで昇温させてエピタキシャル成長させる
ことを特徴とする。
単結晶半導体基板上に開口部を有する絶縁膜を形成し、
シランの熱分解を用いた減圧CVD 法で、該開口部にのみ
選択的にSi単結晶をエピタキシャル成長させて活性層を
形成する半導体装置の製造方法において、前記絶縁膜及
びその開口部を洗浄し、洗浄後CVD 炉内に装入し、CVD
炉内を１×10-7Torr以下まで一旦減圧し、その後、水素
ガスを14〜25mTorr になるように連続的に導入排気しつ
つ成長温度にまで昇温させてエピタキシャル成長させる
ことを特徴とする。
【０００９】第３発明に係る半導体装置の製造方法は、
単結晶半導体基板上に開口部を有する絶縁膜を形成し、
絶縁膜及びその開口部を洗浄した後、該開口部にのみ選
択的にSi単結晶をシランの熱分割を用いた減圧CVD 法
で、エピタキシャル成長させて活性層を形成する半導体
装置の製造方法において、単結晶半導体基板上に形成さ
れた開口部を有する絶縁膜及びその開口部をRCA 洗浄
し、オゾン雰囲気中にて紫外線を照射した後、室温の希
フッ酸水溶液中に浸漬させ、さらに超純水中に浸漬させ
た後乾燥させ洗浄することを特徴とする。
単結晶半導体基板上に開口部を有する絶縁膜を形成し、
絶縁膜及びその開口部を洗浄した後、該開口部にのみ選
択的にSi単結晶をシランの熱分割を用いた減圧CVD 法
で、エピタキシャル成長させて活性層を形成する半導体
装置の製造方法において、単結晶半導体基板上に形成さ
れた開口部を有する絶縁膜及びその開口部をRCA 洗浄
し、オゾン雰囲気中にて紫外線を照射した後、室温の希
フッ酸水溶液中に浸漬させ、さらに超純水中に浸漬させ
た後乾燥させ洗浄することを特徴とする。
【００１０】
【作用】第１発明の半導体装置の製造方法にあっては、
成長条件をシラン分圧３〜５mTorr 、水素ガス分圧を14
〜25mTorr と設定し、その成長温度を (0.02×成長させ
る膜厚〔Å〕＋800)〜 (0.02×成長させる膜厚〔Å〕＋
820)℃とするが、その限定理由について説明する。シラ
ン（SiＨ4 ）の熱分解を用いた減圧CVD 法において、熱
を加えることによって SiＨ4 →Si＋２Ｈ2 の反応式の反応が促進されるが、水素（Ｈ2 ）ガスを導
入することによって Si＋２Ｈ2 →SiＨ4 の反応式の反応が促進される。従って、Ｈ2 ガスを導入
することによりSi単結晶の成長速度は低下する。そこ
で、成長温度を 850℃、SiＨ4 分圧を４mTorr としたと
きのSi単結晶の成長速度のＨ2 分圧依存性を図１に示
す。この図において、縦軸は成長速度、横軸はＨ2 分圧
を示している。Ｈ2 分圧が14〜25mTorr の範囲では成長
速度はほぼ一定となっており、その範囲外のＨ2 分圧で
は、成長速度は増大している。
成長条件をシラン分圧３〜５mTorr 、水素ガス分圧を14
〜25mTorr と設定し、その成長温度を (0.02×成長させ
る膜厚〔Å〕＋800)〜 (0.02×成長させる膜厚〔Å〕＋
820)℃とするが、その限定理由について説明する。シラ
ン（SiＨ4 ）の熱分解を用いた減圧CVD 法において、熱
を加えることによって SiＨ4 →Si＋２Ｈ2 の反応式の反応が促進されるが、水素（Ｈ2 ）ガスを導
入することによって Si＋２Ｈ2 →SiＨ4 の反応式の反応が促進される。従って、Ｈ2 ガスを導入
することによりSi単結晶の成長速度は低下する。そこ
で、成長温度を 850℃、SiＨ4 分圧を４mTorr としたと
きのSi単結晶の成長速度のＨ2 分圧依存性を図１に示
す。この図において、縦軸は成長速度、横軸はＨ2 分圧
を示している。Ｈ2 分圧が14〜25mTorr の範囲では成長
速度はほぼ一定となっており、その範囲外のＨ2 分圧で
は、成長速度は増大している。
【００１１】成長速度が一定すると生産性が良くなり、
また前記Ｈ2 分圧範囲では、成長させた単結晶Si層中で
は双晶欠陥等の結晶欠陥発生が他の範囲と比べると少な
い。その一例を図２に示す。図２(a) はＨ2 分圧が０mT
orr の場合、図２(b) はＨ2 分圧が14mTorr の場合のSi
層上に選択エピタキシャル成長させたSi単結晶成長層の
断面の透過電子像を示す電子顕微鏡写真である。図２
(a),(b) において、左側の黒い部分は選択エピタキシャ
ル成長層、下の黒い部分は単結晶Si基板、右側の白い部
分は絶縁膜SiＯ2 である。図２(a) においてエピタキシ
ャル成長層に斜めに線が入っている部分は双晶が発生し
ている部分である。この写真よりＨ2 分圧が14mTorr の
場合のほうが明らかに双晶の発生が少なくなっている。
以上のことよりＨ2 分圧を14〜25mTorr と設定する。
また前記Ｈ2 分圧範囲では、成長させた単結晶Si層中で
は双晶欠陥等の結晶欠陥発生が他の範囲と比べると少な
い。その一例を図２に示す。図２(a) はＨ2 分圧が０mT
orr の場合、図２(b) はＨ2 分圧が14mTorr の場合のSi
層上に選択エピタキシャル成長させたSi単結晶成長層の
断面の透過電子像を示す電子顕微鏡写真である。図２
(a),(b) において、左側の黒い部分は選択エピタキシャ
ル成長層、下の黒い部分は単結晶Si基板、右側の白い部
分は絶縁膜SiＯ2 である。図２(a) においてエピタキシ
ャル成長層に斜めに線が入っている部分は双晶が発生し
ている部分である。この写真よりＨ2 分圧が14mTorr の
場合のほうが明らかに双晶の発生が少なくなっている。
以上のことよりＨ2 分圧を14〜25mTorr と設定する。
【００１２】また、この場合SiＨ4 の分圧を４mTorr と
設定しているが、分圧を３〜５mTorr とした場合はほぼ
図１と同様の結果が得られる。しかし、SiＨ4 分圧を６
mTorr と設定した場合は、成長膜厚が薄くなり所望の膜
厚が得られない。このため成長条件でSiＨ4 分圧を３〜
５mTorr と設定する。上記のSiＨ4 分圧、Ｈ2 分圧の条
件で選択エピタキシャル成長を行い、エピタキシャル成
長層の膜厚と成長温度との関係を調べた結果を図３に示
す。この図において、縦軸は成長温度、横軸は成長膜厚
を示している。膜厚2500Åのとき温度は 850℃であり、
膜厚5000Åのとき成長温度は 900℃である。また成長温
度 800℃のときは選択性がないのでエピタキシャル成長
層は存在しない。図３の結果より成長膜厚と成長温度が
直線関係になることがわかる。
設定しているが、分圧を３〜５mTorr とした場合はほぼ
図１と同様の結果が得られる。しかし、SiＨ4 分圧を６
mTorr と設定した場合は、成長膜厚が薄くなり所望の膜
厚が得られない。このため成長条件でSiＨ4 分圧を３〜
５mTorr と設定する。上記のSiＨ4 分圧、Ｈ2 分圧の条
件で選択エピタキシャル成長を行い、エピタキシャル成
長層の膜厚と成長温度との関係を調べた結果を図３に示
す。この図において、縦軸は成長温度、横軸は成長膜厚
を示している。膜厚2500Åのとき温度は 850℃であり、
膜厚5000Åのとき成長温度は 900℃である。また成長温
度 800℃のときは選択性がないのでエピタキシャル成長
層は存在しない。図３の結果より成長膜厚と成長温度が
直線関係になることがわかる。
【００１３】従って、SiＨ4 分圧が３〜５mTorr 、Ｈ2
分圧が14〜25mTorr の条件下では、所望の成長膜厚を選
択性良く得るためには、 (0.02×成長させる膜厚〔Å〕
＋800)℃となる成長温度が最低限必要であることがわか
る。このことは成長温度が低いほど成長開始後、絶縁膜
上に多結晶Siシードが発生するまでの時間が短くなるこ
とによる。成長温度を上記温度よりも大幅に高くする
と、多結晶Siシードの発生はないものの、成長速度が大
幅に低下するため、実用的には上記式で与えられる温度
より20℃程度上の温度までの範囲に成長温度を設定する
必要がある。この場合の成長速度は70〜90Å／分であ
る。
分圧が14〜25mTorr の条件下では、所望の成長膜厚を選
択性良く得るためには、 (0.02×成長させる膜厚〔Å〕
＋800)℃となる成長温度が最低限必要であることがわか
る。このことは成長温度が低いほど成長開始後、絶縁膜
上に多結晶Siシードが発生するまでの時間が短くなるこ
とによる。成長温度を上記温度よりも大幅に高くする
と、多結晶Siシードの発生はないものの、成長速度が大
幅に低下するため、実用的には上記式で与えられる温度
より20℃程度上の温度までの範囲に成長温度を設定する
必要がある。この場合の成長速度は70〜90Å／分であ
る。
【００１４】第２発明の半導体装置の製造方法にあって
は、単結晶半導体基板上に開口部を有する絶縁膜を形成
し、絶縁膜及びその開口部を清浄化した後、CVD 炉内に
装入する。前記炉内を１×10-7Torr以下まで減圧するこ
とによって絶縁膜上への不純物の成長を抑制し、炉内が
清浄化される。このとき１×10-5乃至１×10-6Torr程度
に減圧しただけでは炉内は清浄化されずに、不純物が炉
内にまだ残っている。エピタキシャル成長は清浄度に影
響を受けやすいので、炉内を１×10-5乃至１×10-6Torr
までしか減圧せずに、エピタキシャル成長を行った場
合、選択性、結晶性が劣ったものとなる。従って前記CV
D 炉内を１×10-7Torrまで減圧する。
は、単結晶半導体基板上に開口部を有する絶縁膜を形成
し、絶縁膜及びその開口部を清浄化した後、CVD 炉内に
装入する。前記炉内を１×10-7Torr以下まで減圧するこ
とによって絶縁膜上への不純物の成長を抑制し、炉内が
清浄化される。このとき１×10-5乃至１×10-6Torr程度
に減圧しただけでは炉内は清浄化されずに、不純物が炉
内にまだ残っている。エピタキシャル成長は清浄度に影
響を受けやすいので、炉内を１×10-5乃至１×10-6Torr
までしか減圧せずに、エピタキシャル成長を行った場
合、選択性、結晶性が劣ったものとなる。従って前記CV
D 炉内を１×10-7Torrまで減圧する。
【００１５】その後、水素（Ｈ2 ）ガスを分圧14〜25mT
orr になるよう連続的に導入、排気しつつ成長温度にま
で昇温させることにより高真空中で昇温するよりも水素
（Ｈ2 ）ガスの清浄化作用により有機汚染物の付着を大
幅に削減でき成長直前のAr+スパッタクリーニングが不
要となる。
orr になるよう連続的に導入、排気しつつ成長温度にま
で昇温させることにより高真空中で昇温するよりも水素
（Ｈ2 ）ガスの清浄化作用により有機汚染物の付着を大
幅に削減でき成長直前のAr+スパッタクリーニングが不
要となる。
【００１６】第３発明の半導体装置の製造方法にあって
は、前述の絶縁膜及びその開口部を一般的な洗浄法であ
るRCA 洗浄後、オゾン（Ｏ3 ）雰囲気中にてそのものに
紫外線を照射した後、室温の希フッ酸水溶液中で浸漬さ
せることによって不純物を除去する。このときあまり長
く浸漬させると絶縁膜厚が薄くなる等の問題がある。そ
の後、さらに超純水中に浸漬させることによって基板表
面に付着したフッ素を除去する。しかしこのときの浸漬
時間が長くなれば、基板上に空気中の酸素などが原因で
自然酸化膜が形成されるので、時間は短時間のほうが良
い。上述の方法で洗浄、その後乾燥させるので、一度に
多数の半導体基板を洗浄でき、またバイアス電極を使用
するAr+ スパッタクリーニングをしないのでバイアス電
極、ガス排気装置等が不要となりCVD 装置が簡素化でき
る。
は、前述の絶縁膜及びその開口部を一般的な洗浄法であ
るRCA 洗浄後、オゾン（Ｏ3 ）雰囲気中にてそのものに
紫外線を照射した後、室温の希フッ酸水溶液中で浸漬さ
せることによって不純物を除去する。このときあまり長
く浸漬させると絶縁膜厚が薄くなる等の問題がある。そ
の後、さらに超純水中に浸漬させることによって基板表
面に付着したフッ素を除去する。しかしこのときの浸漬
時間が長くなれば、基板上に空気中の酸素などが原因で
自然酸化膜が形成されるので、時間は短時間のほうが良
い。上述の方法で洗浄、その後乾燥させるので、一度に
多数の半導体基板を洗浄でき、またバイアス電極を使用
するAr+ スパッタクリーニングをしないのでバイアス電
極、ガス排気装置等が不要となりCVD 装置が簡素化でき
る。
【００１７】
【実施例】以下、本発明の実施例について図を参照して
具体的に説明する。図４は本発明方法の実施に使用する
高真空減圧CVD 装置の模式図であり、図中１は成長室を
示しており、内部には試料台10が設置され、その上に試
料基板11を載置するようになっている。成長室１には、
ガス導入系９が接続されており、ガスの導入量の調節は
ガス導入系９のバルブ開動を調節することによって行
う。また、成長室１にはターボ分子ポンプ４，６、ロー
タリポンプ５，７が接続され、高真空状態（〜５×10-8
Torr) が得られるようにしてある。
具体的に説明する。図４は本発明方法の実施に使用する
高真空減圧CVD 装置の模式図であり、図中１は成長室を
示しており、内部には試料台10が設置され、その上に試
料基板11を載置するようになっている。成長室１には、
ガス導入系９が接続されており、ガスの導入量の調節は
ガス導入系９のバルブ開動を調節することによって行
う。また、成長室１にはターボ分子ポンプ４，６、ロー
タリポンプ５，７が接続され、高真空状態（〜５×10-8
Torr) が得られるようにしてある。
【００１８】成長室１の側部には、ゲートバルブ３を隔
てて準備室２が設けてあり、成長室１中に直接大気が入
らないようなロードロック方式を採用している。準備室
２にもターボ分子ボルト６，ロータリポンプ７が接続さ
れ、減圧状態が得られるようにしてある。成長室１の周
囲には赤外線ランプ８が設置されており、試料基板11の
加熱は赤外線ランプ８によって温度制御を行い、またガ
ス分圧はガス導入系９より導入するガス流量、及びター
ボ分子ポンプ４、ロータリポンプ５を使用してのガス排
気速度によって調整し制御を行う。
てて準備室２が設けてあり、成長室１中に直接大気が入
らないようなロードロック方式を採用している。準備室
２にもターボ分子ボルト６，ロータリポンプ７が接続さ
れ、減圧状態が得られるようにしてある。成長室１の周
囲には赤外線ランプ８が設置されており、試料基板11の
加熱は赤外線ランプ８によって温度制御を行い、またガ
ス分圧はガス導入系９より導入するガス流量、及びター
ボ分子ポンプ４、ロータリポンプ５を使用してのガス排
気速度によって調整し制御を行う。
【００１９】本発明方法を実施するに先立ち、まずSi(1
00) 基板表面に約2500ÅのSiＯ2 を堆積する。該堆積さ
せたSiＯ2 膜をパターニングし開口部を作成しておく。
その上でSiＯ2 膜及びその開口部をRCA 洗浄し、オゾン
（Ｏ3 ）雰囲気中にて紫外線を照射した後、室温の希フ
ッ酸水溶液に浸漬させ、さらに２，３秒間超純水中に浸
漬させた後、乾燥させて清浄化する。そして、清浄化し
た前記SiＯ2 膜及び開口部をもつ半導体基板を図４の準
備室２内に入れ、準備室２中をターボ分子ポンプ６、ロ
ータリポンプ７の運転により減圧し、所要の高真空状態
になったところで、ゲートバルブ３を開けて準備室２よ
り成長室１へ該半導体基板を装入し、試料台10上に載置
する。
00) 基板表面に約2500ÅのSiＯ2 を堆積する。該堆積さ
せたSiＯ2 膜をパターニングし開口部を作成しておく。
その上でSiＯ2 膜及びその開口部をRCA 洗浄し、オゾン
（Ｏ3 ）雰囲気中にて紫外線を照射した後、室温の希フ
ッ酸水溶液に浸漬させ、さらに２，３秒間超純水中に浸
漬させた後、乾燥させて清浄化する。そして、清浄化し
た前記SiＯ2 膜及び開口部をもつ半導体基板を図４の準
備室２内に入れ、準備室２中をターボ分子ポンプ６、ロ
ータリポンプ７の運転により減圧し、所要の高真空状態
になったところで、ゲートバルブ３を開けて準備室２よ
り成長室１へ該半導体基板を装入し、試料台10上に載置
する。
【００２０】ただちに、ゲートバルブ３を閉じ、成長室
１をターボ分子ポンプ４，６、ロータリポンプ５，７の
運転により１×10-7Torr以下まで一旦減圧する。その
後、Ｈ2 分圧を14〜25mTorr になるよう連続的にガス導
入系９のバルブの開動を調節してＨ2 ガスを導入し、タ
ーボ分子ポンプ４、ロータリポンプ５の運転により排気
をしながら、赤外線ランプ８を使用して 850℃まで昇温
する。さらに、ガス導入系９よりSiＨ4 分圧が４mTorr
となるようにバルブの開動を調節してSiＨ4 ガスを導入
する。その後、約30分の成長により約2500ÅのSi選択エ
ピタキシャル成長層が得られる。
１をターボ分子ポンプ４，６、ロータリポンプ５，７の
運転により１×10-7Torr以下まで一旦減圧する。その
後、Ｈ2 分圧を14〜25mTorr になるよう連続的にガス導
入系９のバルブの開動を調節してＨ2 ガスを導入し、タ
ーボ分子ポンプ４、ロータリポンプ５の運転により排気
をしながら、赤外線ランプ８を使用して 850℃まで昇温
する。さらに、ガス導入系９よりSiＨ4 分圧が４mTorr
となるようにバルブの開動を調節してSiＨ4 ガスを導入
する。その後、約30分の成長により約2500ÅのSi選択エ
ピタキシャル成長層が得られる。
【００２１】
【発明の効果】以上のような本発明方法にあっては、成
長条件をSiＨ4 分圧３〜５mTorr 、Ｈ2 分圧を14〜25mT
orr とし、さらに成長温度を (0.02×成長させる膜厚
〔Å〕＋800)〜 (0.02×成長させる膜厚〔Å〕＋820)℃
と設定することによって所望膜厚のエピタキシャル成長
層を結晶性良く得ることが可能となる。また、CVD 反応
炉内を１×10-7Torr以下まで一旦減圧することにより反
応炉内を清浄な状態にすることが可能となり、その後Ｈ
2 ガスを導入、排気しながら昇温させることにより、有
機汚染物の付着を大幅に削減できるのでAr+ スパッタク
リーニングが不要となる。
長条件をSiＨ4 分圧３〜５mTorr 、Ｈ2 分圧を14〜25mT
orr とし、さらに成長温度を (0.02×成長させる膜厚
〔Å〕＋800)〜 (0.02×成長させる膜厚〔Å〕＋820)℃
と設定することによって所望膜厚のエピタキシャル成長
層を結晶性良く得ることが可能となる。また、CVD 反応
炉内を１×10-7Torr以下まで一旦減圧することにより反
応炉内を清浄な状態にすることが可能となり、その後Ｈ
2 ガスを導入、排気しながら昇温させることにより、有
機汚染物の付着を大幅に削減できるのでAr+ スパッタク
リーニングが不要となる。
【００２２】また単結晶半導体基板上に開口部をもつ絶
縁膜を形成し、絶縁膜及びその開口部をAr+ スパッタク
リーニングを行わずにRCA 洗浄後、オゾン（Ｏ3 ）雰囲
気中にて紫外線照射を行い、室温の希フッ酸水溶液中に
浸漬させ、さらに２，３秒間超純水中に浸漬させた後、
乾燥させる方法を用いることによって、該基板表面の清
浄化ができ、また一度に多数の半導体基板を洗浄でき、
バイアス電極を使用するAr+ スパッタクリーニングを行
わないので、バイアス電極、ガス排気装置が不要とな
り、CVD 装置の簡素化が可能となり生産性が高くなる。
縁膜を形成し、絶縁膜及びその開口部をAr+ スパッタク
リーニングを行わずにRCA 洗浄後、オゾン（Ｏ3 ）雰囲
気中にて紫外線照射を行い、室温の希フッ酸水溶液中に
浸漬させ、さらに２，３秒間超純水中に浸漬させた後、
乾燥させる方法を用いることによって、該基板表面の清
浄化ができ、また一度に多数の半導体基板を洗浄でき、
バイアス電極を使用するAr+ スパッタクリーニングを行
わないので、バイアス電極、ガス排気装置が不要とな
り、CVD 装置の簡素化が可能となり生産性が高くなる。
【図１】成長速度とＨ2 分圧との関係を示したグラフで
ある。
ある。
【図２】選択エピタキシャル成長させたSi単結晶の断面
の透過電子像を示す電子顕微鏡写真である。
の透過電子像を示す電子顕微鏡写真である。
【図３】成長膜厚と成長温度との関係を示したグラフで
ある。
ある。
【図４】本発明方法に使用する高真空減圧CVD 装置の一
実施例を示す模式図である。
実施例を示す模式図である。
１ 成長室 ２ 準備室 ３ ゲートバルブ ４ ターボ分子ポンプ ５ ロータリポンプ ６ ターボ分子ポンプ ７ ロータリポンプ ８ 赤外線ランプ ９ ガス導入系 10 試料台 11 試料基板
Claims (3)
- 【請求項１】 単結晶半導体基板上に開口部を有する絶
縁膜を形成し、シランの熱分解を用いた減圧CVD 法で、
該開口部にのみ選択的にSi単結晶をエピタキシャル成長
させて活性層を形成する半導体装置の製造方法におい
て、CVD 装置内にシランガス、水素ガスを導入しなが
ら、シランの熱分解を行い、前記シラン分圧を３〜５mT
orr 、水素ガス分圧を14〜25mTorr とし、また、その成
長温度を (0.02×成長させる膜厚〔Å〕＋800)〜 (0.02
×成長させる膜厚〔Å〕＋820)℃とすることを特徴とす
る半導体装置の製造方法。 - 【請求項２】 単結晶半導体基板上に開口部を有する絶
縁膜を形成し、シランの熱分解を用いた減圧CVD 法で、
該開口部にのみ選択的にSi単結晶をエピタキシャル成長
させて活性層を形成する半導体装置の製造方法におい
て、前記絶縁膜及びその開口部を洗浄し、洗浄後CVD 炉
内に装入し、CVD 炉内を１×10-7Torr以下まで一旦減圧
し、その後、水素ガスを14〜25mTorr になるように連続
的に導入排気しつつ成長温度にまで昇温させてエピタキ
シャル成長させることを特徴とする半導体装置の製造方
法。 - 【請求項３】 単結晶半導体基板上に開口部を有する絶
縁膜を形成し、絶縁膜及びその開口部を洗浄した後、該
開口部にのみ選択的にSi単結晶をシランの熱分割を用い
た減圧CVD 法で、エピタキシャル成長させて活性層を形
成する半導体装置の製造方法において、単結晶半導体基
板上に形成された開口部を有する絶縁膜及びその開口部
をRCA 洗浄し、オゾン雰囲気中にて紫外線を照射した
後、室温の希フッ酸水溶液中に浸漬させ、さらに超純水
中に浸漬させた後乾燥させ洗浄することを特徴とする半
導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7272792A JPH05234919A (ja) | 1992-02-20 | 1992-02-20 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7272792A JPH05234919A (ja) | 1992-02-20 | 1992-02-20 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05234919A true JPH05234919A (ja) | 1993-09-10 |
Family
ID=13497681
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7272792A Pending JPH05234919A (ja) | 1992-02-20 | 1992-02-20 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05234919A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100329755B1 (ko) * | 1995-11-02 | 2002-11-07 | 주식회사 하이닉스반도체 | 선택적에피택셜실리콘층형성방법 |
| US7763153B2 (en) | 2005-09-26 | 2010-07-27 | Nissin Electric Co., Ltd. | Method and apparatus for forming a crystalline silicon thin film |
| US7887677B2 (en) | 2005-09-26 | 2011-02-15 | Nissin Electric Co., Ltd. | Silicon object forming method and apparatus |
-
1992
- 1992-02-20 JP JP7272792A patent/JPH05234919A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100329755B1 (ko) * | 1995-11-02 | 2002-11-07 | 주식회사 하이닉스반도체 | 선택적에피택셜실리콘층형성방법 |
| US7763153B2 (en) | 2005-09-26 | 2010-07-27 | Nissin Electric Co., Ltd. | Method and apparatus for forming a crystalline silicon thin film |
| US7887677B2 (en) | 2005-09-26 | 2011-02-15 | Nissin Electric Co., Ltd. | Silicon object forming method and apparatus |
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