JPH0535718B2 - - Google Patents
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- JPH0535718B2 JPH0535718B2 JP63020591A JP2059188A JPH0535718B2 JP H0535718 B2 JPH0535718 B2 JP H0535718B2 JP 63020591 A JP63020591 A JP 63020591A JP 2059188 A JP2059188 A JP 2059188A JP H0535718 B2 JPH0535718 B2 JP H0535718B2
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Landscapes
- Physical Deposition Of Substances That Are Components Of Semiconductor Devices (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明はシリコン半導体薄膜の分子線エピタキ
シヤル成長に関する。
シヤル成長に関する。
（従来の技術）
近年高速トランジスタ素子等への応用を目的と
したシリコン半導体薄膜作成方法に関する研究開
発が盛んに行われている。高速動作を実現するた
めには予め設計したとうりのドーピングプロフア
イルをもつ半導体薄膜を作成することが重要であ
り、この場合には分子線エピタキシヤル成長法が
有効である。従来のシリコン分子線エピタキシヤ
ル法においてはシリコン半導体薄膜を作成する場
合には固体のシリコンをソースとして用い、これ
を電子線で加熱することによつてシリコン分子線
を発生する方法を用いていた。しかしこの場合に
は固体ソースを使い尽くした場合に分子線成長装
置の超高真空の成長室を開けることに伴うスルー
プツトの低下や固体ソースを用いた場合に特有な
スピツテイング欠陥の発生といつた問題があつ
た。こうした問題を解決するために最近シランガ
スをソースに用いたガスソース方式のシリコン分
子線成長法が開発された（例えば、平山他ガスソ
ースSiMBE、電気学会、電子材料研究会資料
EFM−87−26）。ガスソース方式のシリコン分子
線成長法で成長した場合には成長室を開くことに
伴うスループツトの低下の問題およびスピツテイ
ング欠陥の出現の問題は解決される。但しシラン
ガスを用いたガスソース分子線成長ではシリコン
エピタキシヤル膜の成長速度が極めて遅く、また
は800℃を越える高い基板温度でないとエピタキ
シヤル膜が得られない。
したシリコン半導体薄膜作成方法に関する研究開
発が盛んに行われている。高速動作を実現するた
めには予め設計したとうりのドーピングプロフア
イルをもつ半導体薄膜を作成することが重要であ
り、この場合には分子線エピタキシヤル成長法が
有効である。従来のシリコン分子線エピタキシヤ
ル法においてはシリコン半導体薄膜を作成する場
合には固体のシリコンをソースとして用い、これ
を電子線で加熱することによつてシリコン分子線
を発生する方法を用いていた。しかしこの場合に
は固体ソースを使い尽くした場合に分子線成長装
置の超高真空の成長室を開けることに伴うスルー
プツトの低下や固体ソースを用いた場合に特有な
スピツテイング欠陥の発生といつた問題があつ
た。こうした問題を解決するために最近シランガ
スをソースに用いたガスソース方式のシリコン分
子線成長法が開発された（例えば、平山他ガスソ
ースSiMBE、電気学会、電子材料研究会資料
EFM−87−26）。ガスソース方式のシリコン分子
線成長法で成長した場合には成長室を開くことに
伴うスループツトの低下の問題およびスピツテイ
ング欠陥の出現の問題は解決される。但しシラン
ガスを用いたガスソース分子線成長ではシリコン
エピタキシヤル膜の成長速度が極めて遅く、また
は800℃を越える高い基板温度でないとエピタキ
シヤル膜が得られない。
（発明が解決しようとする問題点）
シランをソースガスに用いたシリコン分子線成
長法ではシリコン成長速度の遅さおよび成膜時に
高い基板温度が必要とされるため分子線成長時に
ドーピングで作り込んだドーパントのプロフアイ
ルが成長中に熱拡散によつてぼやけてしまうこと
が問題になつている。本発明はガスソース方式の
シリコン分子線成長法においてシリコンエピタキ
シヤル膜の成長速度を向上させることとエピタキ
シヤル膜が得られるために必要な基板温度を低下
させることを目的とするものである。また成長速
度を早く、基板温度を低くすることで熱拡散によ
るドーピングプロフアイルのだれのないエピタキ
シヤル膜を得ることが可能となる。
長法ではシリコン成長速度の遅さおよび成膜時に
高い基板温度が必要とされるため分子線成長時に
ドーピングで作り込んだドーパントのプロフアイ
ルが成長中に熱拡散によつてぼやけてしまうこと
が問題になつている。本発明はガスソース方式の
シリコン分子線成長法においてシリコンエピタキ
シヤル膜の成長速度を向上させることとエピタキ
シヤル膜が得られるために必要な基板温度を低下
させることを目的とするものである。また成長速
度を早く、基板温度を低くすることで熱拡散によ
るドーピングプロフアイルのだれのないエピタキ
シヤル膜を得ることが可能となる。
（問題点を解決するための手段）
上記目的を達成するために、本発明の分子線成
長方法においては原料ソースガスとしてジシラン
を用いる。また成長時に紫外光を同時に照射する
と後記する理由により、成長速度がより増大さ
れ、成長温度を一層低下できる。
長方法においては原料ソースガスとしてジシラン
を用いる。また成長時に紫外光を同時に照射する
と後記する理由により、成長速度がより増大さ
れ、成長温度を一層低下できる。
（作 用）
シリコン原子を含んだガス分子をソースガスに
用いたシリコン分子線成長では、ガス分子は基板
上で解離吸着して最終的にはシリコン基板の上に
シリコン原子のみを残す形の反応がおこることが
必要である。成長時に必要とされる基板温度はこ
の反応を起こすために必要な温度であり、成長速
度はこの反応の起こりやすさに比例する。シラン
ガスの場合には解離吸着過程は中間状態を経ずに
おこり、解離吸着がおこるための反応の活性化エ
ネルギーは高い。従つてシランをソースガスに用
いた場合には解離吸着確率は極めて低くなり成長
速度が遅く、また成長に必要とされる基板温度も
高いものになる。一方ジシランガスの場合にはシ
リコン結晶表面上には一度緩く結合されたプリカ
ーサー状態を経て解離吸着し、この時の反応の活
性化エネルギーはシランガスの場合に比べて小さ
い。このためジシランをソースガスに用いた場合
にはシランガスに比べて解離吸着確率は高く、成
長速度が向上する。また成長に必要な基板温度を
低下することができる。さらに光の基礎吸収帯に
関して、シランガスは紫外光域にそれがないのに
対し、ジシランの場合にはそれが紫外光域にまで
伸びている。このためジシランを用いた場合には
成長時に紫外光を照射することによつてガス分子
にエネルギーを与えることが可能であり、このエ
ネルギーは解離過程にたいし有利な方向に働く。
つまりジシランを用いた場合には紫外光を成長中
に照射することによつてガス分子に余分なエネル
ギーを与え、このため解離吸着のためのポテンシ
ヤル障壁がみかけ上低くなり成長速度をより促進
し、成長時の基板温度をさらに低下させることが
可能となる。
用いたシリコン分子線成長では、ガス分子は基板
上で解離吸着して最終的にはシリコン基板の上に
シリコン原子のみを残す形の反応がおこることが
必要である。成長時に必要とされる基板温度はこ
の反応を起こすために必要な温度であり、成長速
度はこの反応の起こりやすさに比例する。シラン
ガスの場合には解離吸着過程は中間状態を経ずに
おこり、解離吸着がおこるための反応の活性化エ
ネルギーは高い。従つてシランをソースガスに用
いた場合には解離吸着確率は極めて低くなり成長
速度が遅く、また成長に必要とされる基板温度も
高いものになる。一方ジシランガスの場合にはシ
リコン結晶表面上には一度緩く結合されたプリカ
ーサー状態を経て解離吸着し、この時の反応の活
性化エネルギーはシランガスの場合に比べて小さ
い。このためジシランをソースガスに用いた場合
にはシランガスに比べて解離吸着確率は高く、成
長速度が向上する。また成長に必要な基板温度を
低下することができる。さらに光の基礎吸収帯に
関して、シランガスは紫外光域にそれがないのに
対し、ジシランの場合にはそれが紫外光域にまで
伸びている。このためジシランを用いた場合には
成長時に紫外光を照射することによつてガス分子
にエネルギーを与えることが可能であり、このエ
ネルギーは解離過程にたいし有利な方向に働く。
つまりジシランを用いた場合には紫外光を成長中
に照射することによつてガス分子に余分なエネル
ギーを与え、このため解離吸着のためのポテンシ
ヤル障壁がみかけ上低くなり成長速度をより促進
し、成長時の基板温度をさらに低下させることが
可能となる。
（実施例）
以下図面を用いて詳細に説明する。第１図は、
本発明の実施例を説明するための装置概要図であ
る。ソースガスとしてジシランを用いた場合のシ
リコン分子線成長装置の概要を示している。１は
ガスソースシリコン分子線成長装置の成長室、２
は成長室を排気するためのターボ分子ポンプ、３
はシリコン基板、４はガスソースセル、５，６は
ドーピング用のセル、７はジシランガス流量制御
用の真空チヤンバー、８は流量制御用真空チヤン
バーを排気するためのターボ分子ポンプ、９はス
トツプバルブ、１０はジシランガスボンベ、１１
は基板加熱機構、１２は紫外光照射用窓、１３は
出力10ワツトの重水素ランプからなる紫外光源で
ある。ジシランガス分子線はガスボンベから流量
制御用真空チヤンバー、ガスソースセルを経て成
長室内のシリコン基板に供給される。成長中の基
板温度は基板加熱機構によつて調整できる。
本発明の実施例を説明するための装置概要図であ
る。ソースガスとしてジシランを用いた場合のシ
リコン分子線成長装置の概要を示している。１は
ガスソースシリコン分子線成長装置の成長室、２
は成長室を排気するためのターボ分子ポンプ、３
はシリコン基板、４はガスソースセル、５，６は
ドーピング用のセル、７はジシランガス流量制御
用の真空チヤンバー、８は流量制御用真空チヤン
バーを排気するためのターボ分子ポンプ、９はス
トツプバルブ、１０はジシランガスボンベ、１１
は基板加熱機構、１２は紫外光照射用窓、１３は
出力10ワツトの重水素ランプからなる紫外光源で
ある。ジシランガス分子線はガスボンベから流量
制御用真空チヤンバー、ガスソースセルを経て成
長室内のシリコン基板に供給される。成長中の基
板温度は基板加熱機構によつて調整できる。
以上のような装置によつてシリコン単結晶上に
エピタキシヤル膜を成長させた場合の成長速度の
基板温度依存性を第２図に示す。この時基板に向
かつて供給されたジシランガス分子線の流量は
1sccmである。第２図ではソースガスとしてジシ
ランを用いた場合の結果、および比較のために同
じ流量のシランガスを供給した場合の結果も併せ
て示す。またジシラン、シランの各場合において
図中の破線より低い温度では良好なエピタキシヤ
ル膜は得られなかつた。第２図から明らかなよう
にジシランをソースガスに用いた場合には成長速
度はシランの場合に比べて数倍程度向上してい
る。またエピタキシヤル膜が得られる成長中の基
板温度もジシランの場合にはシランの750℃程度
に対して630℃程度まで低下できることがわかる。
さらにジシランを用いた場合に同時に重水素ラン
プからの紫外光を照射した場合には成長速度は約
1.5倍程度向上し、エピタキシヤル成長に必要な
基板温度も600℃までさらに低下することができ
た。
エピタキシヤル膜を成長させた場合の成長速度の
基板温度依存性を第２図に示す。この時基板に向
かつて供給されたジシランガス分子線の流量は
1sccmである。第２図ではソースガスとしてジシ
ランを用いた場合の結果、および比較のために同
じ流量のシランガスを供給した場合の結果も併せ
て示す。またジシラン、シランの各場合において
図中の破線より低い温度では良好なエピタキシヤ
ル膜は得られなかつた。第２図から明らかなよう
にジシランをソースガスに用いた場合には成長速
度はシランの場合に比べて数倍程度向上してい
る。またエピタキシヤル膜が得られる成長中の基
板温度もジシランの場合にはシランの750℃程度
に対して630℃程度まで低下できることがわかる。
さらにジシランを用いた場合に同時に重水素ラン
プからの紫外光を照射した場合には成長速度は約
1.5倍程度向上し、エピタキシヤル成長に必要な
基板温度も600℃までさらに低下することができ
た。
第３図にジシランをソースガスに用いたシリコ
ン分子線成長によつて作成したボロンドープ構造
をもつエピタキシヤル膜の２次イオン質量分析の
結果を示す。作成した試料の構造はボロン高濃度
ドープＰ型基板上にノンドープエピタキシヤル膜
を5000A成長し、さらにその上に成長中に同時に
ドーピング用セルからボロンを供給して１×1019
cm-3ボロンをドープしたエピタキシヤル膜を
5000A成長したものである。1sccmのジシランを
基板に供給して作成した場合のエピタキシヤル膜
中のボロンのプロフアイルを１４に、また比較の
ため同じ量のシランガスをソースにして作成した
エピタキシヤル膜中のボロンのプロフアイルを１
５に示す。成長中の基板温度はジシランの場合
630℃、シランの場合800℃でありこれは各ガスの
場合のエピタキシヤル膜を得られる最も低い基板
温度に設定した。シランの場合は成長速度が低い
ため成長時間が長く、また成長温度も高いために
ボロンのプロフアイルが熱拡散によつてだれてし
まつている。一方ジシランの場合には成長速度が
低く、成長時間も短くてすむためプロフアイルの
だれが起こつていなという利点があることが第３
図から明らかである。
ン分子線成長によつて作成したボロンドープ構造
をもつエピタキシヤル膜の２次イオン質量分析の
結果を示す。作成した試料の構造はボロン高濃度
ドープＰ型基板上にノンドープエピタキシヤル膜
を5000A成長し、さらにその上に成長中に同時に
ドーピング用セルからボロンを供給して１×1019
cm-3ボロンをドープしたエピタキシヤル膜を
5000A成長したものである。1sccmのジシランを
基板に供給して作成した場合のエピタキシヤル膜
中のボロンのプロフアイルを１４に、また比較の
ため同じ量のシランガスをソースにして作成した
エピタキシヤル膜中のボロンのプロフアイルを１
５に示す。成長中の基板温度はジシランの場合
630℃、シランの場合800℃でありこれは各ガスの
場合のエピタキシヤル膜を得られる最も低い基板
温度に設定した。シランの場合は成長速度が低い
ため成長時間が長く、また成長温度も高いために
ボロンのプロフアイルが熱拡散によつてだれてし
まつている。一方ジシランの場合には成長速度が
低く、成長時間も短くてすむためプロフアイルの
だれが起こつていなという利点があることが第３
図から明らかである。
以上の実施例においては、シリコン基板上にSi
エピタキシヤル膜を成長させたが、基板はシリコ
ンに限られたものではない。また、ドーピングは
ボロンをドーピングした場合について説明した
が、他のドーパント例えばアンチモンなどをドー
ピングしても、急峻なプロフアイルが得られるこ
とは言うまでもない。
エピタキシヤル膜を成長させたが、基板はシリコ
ンに限られたものではない。また、ドーピングは
ボロンをドーピングした場合について説明した
が、他のドーパント例えばアンチモンなどをドー
ピングしても、急峻なプロフアイルが得られるこ
とは言うまでもない。
（発明の効果）
以上詳しく説明したように本発明のように原料
ガスソースとしてジシランを用いればガスソース
方式のシリコン分子線成長において成長速度を向
上し、成長時に基板温度を低下させことができ
る。さらに、成長時に紫外線を照射すればジシラ
ンの効果を有効に得られる。そしてこのように成
長温度が低下し成長速度を増大させることができ
るため熱拡散によるドーピングを行つた場合プロ
フアイルのだれのないSiエピタキシヤル膜を得る
ことができる。
ガスソースとしてジシランを用いればガスソース
方式のシリコン分子線成長において成長速度を向
上し、成長時に基板温度を低下させことができ
る。さらに、成長時に紫外線を照射すればジシラ
ンの効果を有効に得られる。そしてこのように成
長温度が低下し成長速度を増大させることができ
るため熱拡散によるドーピングを行つた場合プロ
フアイルのだれのないSiエピタキシヤル膜を得る
ことができる。
第１図は本発明の実施例で用いたシリコン分子
線エピタキシヤル成長装置の概略図、第２図はジ
シランを用いた場合およびシランを用いた場合の
ガスソース方式のシリコン分子線成長法により実
施例において作成したシリコンエピタキシヤル膜
の成長速度の基板温度依存性を示す図、第３図は
実施例で本発明により成長したシリコン中にドー
ピングしたボロンの深さ方向のプロフアイルを示
す図である。 図において１はガスソースシリコン分子線成長
装置の成長室、２は成長室を排気するためのター
ボ分子ポンプ、３はシリコン基板、４はガスソー
スセル、５，６はドーピング用のセル、７はジシ
ランガス流量制御用の真空チヤンバー、８は流量
制御用真空チヤンバーを排気するためのターボ分
子ポンプ、９はストツプバルブ、１０はシランガ
スボンベ、１１は基板加熱機構、１２は紫外光照
射用窓、１３は重水素ランプからなる紫外光源、
１４はジシランをソースガスに用いた場合、１５
はシランをソースガスに用いた場合のボロンのプ
ロフアイルである。
線エピタキシヤル成長装置の概略図、第２図はジ
シランを用いた場合およびシランを用いた場合の
ガスソース方式のシリコン分子線成長法により実
施例において作成したシリコンエピタキシヤル膜
の成長速度の基板温度依存性を示す図、第３図は
実施例で本発明により成長したシリコン中にドー
ピングしたボロンの深さ方向のプロフアイルを示
す図である。 図において１はガスソースシリコン分子線成長
装置の成長室、２は成長室を排気するためのター
ボ分子ポンプ、３はシリコン基板、４はガスソー
スセル、５，６はドーピング用のセル、７はジシ
ランガス流量制御用の真空チヤンバー、８は流量
制御用真空チヤンバーを排気するためのターボ分
子ポンプ、９はストツプバルブ、１０はシランガ
スボンベ、１１は基板加熱機構、１２は紫外光照
射用窓、１３は重水素ランプからなる紫外光源、
１４はジシランをソースガスに用いた場合、１５
はシランをソースガスに用いた場合のボロンのプ
ロフアイルである。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ シリコンの分子線エピタキシヤル成長方法に
おいて原料ガスソースとしてジシランガスを用い
ることを特徴とする分子線エピタキシヤル成長方
法。 ２ 特許請求の範囲第１項記載の方法において紫
外線照射を行うことを特徴とする分子線エピタキ
シヤル成長方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2059188A JPH01197393A (ja) | 1988-01-29 | 1988-01-29 | 分子線エピタキシャル成長方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2059188A JPH01197393A (ja) | 1988-01-29 | 1988-01-29 | 分子線エピタキシャル成長方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01197393A JPH01197393A (ja) | 1989-08-09 |
| JPH0535718B2 true JPH0535718B2 (ja) | 1993-05-27 |
Family
ID=12031487
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2059188A Granted JPH01197393A (ja) | 1988-01-29 | 1988-01-29 | 分子線エピタキシャル成長方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01197393A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0338085B1 (en) * | 1987-09-28 | 1994-06-22 | Asahi Kasei Kogyo Kabushiki Kaisha | Process for preparing crystallized aromatic polycarbonate and crystallized aromatic polycarbonate obtained by the process |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04139825A (ja) * | 1990-10-01 | 1992-05-13 | Nec Corp | シリコン酸化膜の形成方法及びその装置 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62288194A (ja) * | 1986-06-05 | 1987-12-15 | Nissin Electric Co Ltd | エピタキシヤル成長方法 |
-
1988
- 1988-01-29 JP JP2059188A patent/JPH01197393A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62288194A (ja) * | 1986-06-05 | 1987-12-15 | Nissin Electric Co Ltd | エピタキシヤル成長方法 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0338085B1 (en) * | 1987-09-28 | 1994-06-22 | Asahi Kasei Kogyo Kabushiki Kaisha | Process for preparing crystallized aromatic polycarbonate and crystallized aromatic polycarbonate obtained by the process |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01197393A (ja) | 1989-08-09 |
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