JPH09235189A - 半導体単結晶薄膜の製造方法 - Google Patents
半導体単結晶薄膜の製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 基板と半導体単結晶薄膜との界面でドーパン
ト濃度が急峻に変化している、気相成長によるエピタキ
シャル成長基板を製造する。 【解決手段】 半導体単結晶基板の表面に還元性ガスを
供給して基板表面の酸化膜を除去する前処理を行った
後、基板表面に反応ガスを供給して気相成長を行う半導
体単結晶薄膜の製造方法において、前処理工程における
反応容器内の気圧をＰ1 とし、前処理工程終了後から気
相成長工程開始までの間に到達する反応容器内の最高気
圧をＰ2 とするとき、Ｐ2 とＰ1 の比Ｐ2 ／Ｐ1 を１０
以上とする。例えばシリコン単結晶基板上にシリコン単
結晶薄膜を成長させる場合には、Ｐ1 を０．１気圧（絶
対圧）とし、Ｐ2 を１気圧（絶対圧）とする。
ト濃度が急峻に変化している、気相成長によるエピタキ
シャル成長基板を製造する。 【解決手段】 半導体単結晶基板の表面に還元性ガスを
供給して基板表面の酸化膜を除去する前処理を行った
後、基板表面に反応ガスを供給して気相成長を行う半導
体単結晶薄膜の製造方法において、前処理工程における
反応容器内の気圧をＰ1 とし、前処理工程終了後から気
相成長工程開始までの間に到達する反応容器内の最高気
圧をＰ2 とするとき、Ｐ2 とＰ1 の比Ｐ2 ／Ｐ1 を１０
以上とする。例えばシリコン単結晶基板上にシリコン単
結晶薄膜を成長させる場合には、Ｐ1 を０．１気圧（絶
対圧）とし、Ｐ2 を１気圧（絶対圧）とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、気相成長による半
導体単結晶薄膜の製造方法に関するものである。
導体単結晶薄膜の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】例えばシリコン単結晶基板上にシリコン
単結晶からなる薄膜を気相成長により形成する場合、図
４に示す装置を使用し、図５に示すように前処理工程、
気相成長工程の順に操作が行われる。 （１）前処理工程（基板表面のシリコン酸化膜除去工
程）：透明石英ガラスからなる反応容器１１の容器壁１
内に、この容器壁１と平行にシリコン単結晶基板２をサ
セプタ１０上に載置し、反応容器１１に窒素ガスを供給
して容器１１内の空気を追い出す。つぎに、窒素ガスを
水素ガスで追い出した後さらに水素ガスを供給しなが
ら、容器壁１の上下に設けた輻射加熱装置３により基板
２を加熱して前処理に適した温度に所定時間維持する。
この場合、基板２から発する輻射光を輻射温度計５で捉
え、その強度を計算機６に送って温度に換算し、この測
定温度を温度制御器７に送ることにより、輻射加熱装置
３に必要な電力を与える。通常、前処理工程では、基板
２の温度を気相成長工程における温度より高めに設定・
維持し、反応容器１１内の圧力を気相成長時と同じ圧力
に維持する。
単結晶からなる薄膜を気相成長により形成する場合、図
４に示す装置を使用し、図５に示すように前処理工程、
気相成長工程の順に操作が行われる。 （１）前処理工程（基板表面のシリコン酸化膜除去工
程）：透明石英ガラスからなる反応容器１１の容器壁１
内に、この容器壁１と平行にシリコン単結晶基板２をサ
セプタ１０上に載置し、反応容器１１に窒素ガスを供給
して容器１１内の空気を追い出す。つぎに、窒素ガスを
水素ガスで追い出した後さらに水素ガスを供給しなが
ら、容器壁１の上下に設けた輻射加熱装置３により基板
２を加熱して前処理に適した温度に所定時間維持する。
この場合、基板２から発する輻射光を輻射温度計５で捉
え、その強度を計算機６に送って温度に換算し、この測
定温度を温度制御器７に送ることにより、輻射加熱装置
３に必要な電力を与える。通常、前処理工程では、基板
２の温度を気相成長工程における温度より高めに設定・
維持し、反応容器１１内の圧力を気相成長時と同じ圧力
に維持する。
【０００３】空気中の酸素によって既に基板表面に形成
されていた自然酸化膜、すなわちシリコン酸化膜（また
は、意図的に形成されたシリコン酸化膜）は、この前処
理工程において例えば高温の水素ガスにより還元されて
除去される。あらかじめ基板の表面上に形成されたシリ
コン酸化膜を除去しておくことで、気相成長工程におい
て結晶性の揃ったシリコン単結晶薄膜を形成することが
できる。
されていた自然酸化膜、すなわちシリコン酸化膜（また
は、意図的に形成されたシリコン酸化膜）は、この前処
理工程において例えば高温の水素ガスにより還元されて
除去される。あらかじめ基板の表面上に形成されたシリ
コン酸化膜を除去しておくことで、気相成長工程におい
て結晶性の揃ったシリコン単結晶薄膜を形成することが
できる。
【０００４】（２）気相成長工程（シリコン単結晶薄膜
の形成）：基板２の表面側にキャリアガスと反応原料と
からなる反応ガス４を流す。基板２がシリコン単結晶薄
膜の成長に適する温度、例えば８００〜１２００℃であ
れば、反応ガス４の化学反応により基板２の表面にシリ
コン単結晶薄膜が成長する。
の形成）：基板２の表面側にキャリアガスと反応原料と
からなる反応ガス４を流す。基板２がシリコン単結晶薄
膜の成長に適する温度、例えば８００〜１２００℃であ
れば、反応ガス４の化学反応により基板２の表面にシリ
コン単結晶薄膜が成長する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記の半導
体単結晶薄膜製造方法では、反応容器１１内が高温環境
であるため、特にドーパント濃度が１×１０24ａｔｏｍ
ｓ／ｍ3 以上の低抵抗のシリコン基板を用いた場合に
は、前処理工程で基板からドーパントが外方拡散やエッ
チングなどにより遊離して反応容器１１内に飛散し、こ
れが気相成長においてシリコン単結晶薄膜中に混入する
オートドープ現象が発生しやすい。このため、薄膜と基
板との界面においてドーパント濃度を急峻に変化させた
いものが、実際には極めてなだらかな勾配をもった遷移
幅の大きいエピタキシャル成長基板になってしまうとい
う問題があった。遷移幅とは、基板のドーパント濃度か
ら安定した薄膜のドーパント濃度に移行するまでに要す
る幅である。
体単結晶薄膜製造方法では、反応容器１１内が高温環境
であるため、特にドーパント濃度が１×１０24ａｔｏｍ
ｓ／ｍ3 以上の低抵抗のシリコン基板を用いた場合に
は、前処理工程で基板からドーパントが外方拡散やエッ
チングなどにより遊離して反応容器１１内に飛散し、こ
れが気相成長においてシリコン単結晶薄膜中に混入する
オートドープ現象が発生しやすい。このため、薄膜と基
板との界面においてドーパント濃度を急峻に変化させた
いものが、実際には極めてなだらかな勾配をもった遷移
幅の大きいエピタキシャル成長基板になってしまうとい
う問題があった。遷移幅とは、基板のドーパント濃度か
ら安定した薄膜のドーパント濃度に移行するまでに要す
る幅である。
【０００６】本発明は、上記問題点に鑑みなされたもの
で、その目的は、前処理工程（基板表面の酸化膜除去工
程）、気相成長工程（半導体単結晶薄膜の形成）の順に
行う半導体単結晶薄膜の製造方法において、基板と薄膜
との界面でドーパント濃度が急峻に変化しているエピタ
キシャル成長基板を製造することにある。
で、その目的は、前処理工程（基板表面の酸化膜除去工
程）、気相成長工程（半導体単結晶薄膜の形成）の順に
行う半導体単結晶薄膜の製造方法において、基板と薄膜
との界面でドーパント濃度が急峻に変化しているエピタ
キシャル成長基板を製造することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明に係る半導体単結
晶薄膜の製造方法は、反応容器内に載置した半導体単結
晶基板の表面に還元性ガスを供給して基板表面の酸化膜
を除去する前処理を行った後、前記基板の表面に反応ガ
スを供給して気相成長を行う半導体単結晶薄膜の製造方
法において、前処理工程終了後から気相成長工程開始ま
での間に、反応容器内の気圧を前処理工程における反応
容器内の気圧よりも高くする工程を有することを特徴と
する。前記前処理工程は、減圧状態で行ってもよいし常
圧で行うこともできる。
晶薄膜の製造方法は、反応容器内に載置した半導体単結
晶基板の表面に還元性ガスを供給して基板表面の酸化膜
を除去する前処理を行った後、前記基板の表面に反応ガ
スを供給して気相成長を行う半導体単結晶薄膜の製造方
法において、前処理工程終了後から気相成長工程開始ま
での間に、反応容器内の気圧を前処理工程における反応
容器内の気圧よりも高くする工程を有することを特徴と
する。前記前処理工程は、減圧状態で行ってもよいし常
圧で行うこともできる。
【０００８】上記従来法による場合、シリコン基板とシ
リコン薄膜との界面において遷移幅が大きくなる原因を
検討した結果、本発明者は、シリコン薄膜へのオートド
ープの原因となるドーパント原子（正確には、ドーパン
ト原子を構成原子とする分子）が主に高温の前処理工程
で外方拡散やエッチングなどにより遊離し、これが気相
成長中に基板周辺で長く漂っているためであると予想し
た。本発明者は、この予想に基づいて、前処理工程終了
後から気相成長工程開始までの間に、反応容器内の気圧
を前処理工程における反応容器内の気圧よりも高くする
ことにより、基板から遊離したドーパント原子を効率的
に除去して基板周辺のドーパント原子濃度を低下させる
ことを試みた結果、本発明の目的が達成されることを確
認した。
リコン薄膜との界面において遷移幅が大きくなる原因を
検討した結果、本発明者は、シリコン薄膜へのオートド
ープの原因となるドーパント原子（正確には、ドーパン
ト原子を構成原子とする分子）が主に高温の前処理工程
で外方拡散やエッチングなどにより遊離し、これが気相
成長中に基板周辺で長く漂っているためであると予想し
た。本発明者は、この予想に基づいて、前処理工程終了
後から気相成長工程開始までの間に、反応容器内の気圧
を前処理工程における反応容器内の気圧よりも高くする
ことにより、基板から遊離したドーパント原子を効率的
に除去して基板周辺のドーパント原子濃度を低下させる
ことを試みた結果、本発明の目的が達成されることを確
認した。
【０００９】すなわち本発明では、前処理工程終了後か
ら気相成長工程開始までの間に、反応容器内の気圧を前
処理工程における反応容器内の気圧よりも高くすること
により、急峻にキャリアガス流の増加を発生させ、基板
周辺に残留するドーパント原子の濃度をキャリアガスで
効率的に希釈し、また置換するため、基板周辺に長く漂
い気相成長中に半導体単結晶薄膜内に混入するドーパン
ト原子の量が急峻に低下して本発明の目的が達成され
る。
ら気相成長工程開始までの間に、反応容器内の気圧を前
処理工程における反応容器内の気圧よりも高くすること
により、急峻にキャリアガス流の増加を発生させ、基板
周辺に残留するドーパント原子の濃度をキャリアガスで
効率的に希釈し、また置換するため、基板周辺に長く漂
い気相成長中に半導体単結晶薄膜内に混入するドーパン
ト原子の量が急峻に低下して本発明の目的が達成され
る。
【００１０】本発明では、前処理工程における反応容器
内の気圧をＰ1 （絶対圧）とし、前処理工程終了後から
気相成長工程開始までの間に到達する反応容器内の最高
気圧をＰ2 （絶対圧）とするとき、基板周辺に漂うドー
パント原子を効率的に除去するためには、Ｐ2 とＰ1 の
比Ｐ2 ／Ｐ1 を１０以上とすること好ましい。また、Ｐ
2 が常圧（大気圧）の場合には、Ｐ1 を１Ｔｏｒｒ〜７
６Ｔｏｒｒとするのが好ましく、実務上Ｐ2 ／Ｐ1 を７
６０より大きくする必要はない。
内の気圧をＰ1 （絶対圧）とし、前処理工程終了後から
気相成長工程開始までの間に到達する反応容器内の最高
気圧をＰ2 （絶対圧）とするとき、基板周辺に漂うドー
パント原子を効率的に除去するためには、Ｐ2 とＰ1 の
比Ｐ2 ／Ｐ1 を１０以上とすること好ましい。また、Ｐ
2 が常圧（大気圧）の場合には、Ｐ1 を１Ｔｏｒｒ〜７
６Ｔｏｒｒとするのが好ましく、実務上Ｐ2 ／Ｐ1 を７
６０より大きくする必要はない。
【００１１】本発明は、半導体単結晶薄膜表面のドーパ
ント濃度（ａｔｏｍｓ／ｍ3 ）が基板のドーパント濃度
（ａｔｏｍｓ／ｍ3 ）に比べて例えば図３に示すように
３桁以上低いものを成長させるのに好適である。ただ
し、６桁以上低いものを成長させることは本発明をもっ
てしても困難である。ここで「３桁以上低い」とは例え
ば、図３に示すように半導体単結晶基板のドーパント濃
度が１０24（ａｔｏｍｓ／ｍ3 ）台であるのに対して、
半導体単結晶薄膜のドーパント濃度が１０21（ａｔｏｍ
ｓ／ｍ3 ）台であることを意味する。また、「好適であ
る」とは、ドーパント濃度の変化が半導体単結晶薄膜の
深さ方向において急峻に行われており、遷移幅が例えば
０．５μｍ以下であれば好適である。
ント濃度（ａｔｏｍｓ／ｍ3 ）が基板のドーパント濃度
（ａｔｏｍｓ／ｍ3 ）に比べて例えば図３に示すように
３桁以上低いものを成長させるのに好適である。ただ
し、６桁以上低いものを成長させることは本発明をもっ
てしても困難である。ここで「３桁以上低い」とは例え
ば、図３に示すように半導体単結晶基板のドーパント濃
度が１０24（ａｔｏｍｓ／ｍ3 ）台であるのに対して、
半導体単結晶薄膜のドーパント濃度が１０21（ａｔｏｍ
ｓ／ｍ3 ）台であることを意味する。また、「好適であ
る」とは、ドーパント濃度の変化が半導体単結晶薄膜の
深さ方向において急峻に行われており、遷移幅が例えば
０．５μｍ以下であれば好適である。
【００１２】本発明に係る半導体単結晶薄膜製造方法の
典型例としては、半導体単結晶基板としてシリコン単結
晶基板を使用し、半導体単結晶薄膜としてシリコン単結
晶薄膜を気相成長させるものが挙げられる。すなわち本
発明に係る半導体単結晶薄膜製造方法の典型例として、
反応容器内に載置したシリコン単結晶基板の表面上に還
元性の水素ガスを供給して基板表面の酸化膜を除去する
前処理を行った後、前記基板の表面に反応ガスを供給し
てシリコン単結晶膜の気相成長を行う半導体単結晶薄膜
の製造方法において、前処理工程においては反応容器内
を絶対圧１Ｔｏｒｒ〜７６Ｔｏｒｒの減圧状態に維持
し、前処理工程終了後から気相成長工程開始までの間に
到達する反応容器内の最高気圧をほぼ大気圧にすること
を特徴とするものが推奨される。
典型例としては、半導体単結晶基板としてシリコン単結
晶基板を使用し、半導体単結晶薄膜としてシリコン単結
晶薄膜を気相成長させるものが挙げられる。すなわち本
発明に係る半導体単結晶薄膜製造方法の典型例として、
反応容器内に載置したシリコン単結晶基板の表面上に還
元性の水素ガスを供給して基板表面の酸化膜を除去する
前処理を行った後、前記基板の表面に反応ガスを供給し
てシリコン単結晶膜の気相成長を行う半導体単結晶薄膜
の製造方法において、前処理工程においては反応容器内
を絶対圧１Ｔｏｒｒ〜７６Ｔｏｒｒの減圧状態に維持
し、前処理工程終了後から気相成長工程開始までの間に
到達する反応容器内の最高気圧をほぼ大気圧にすること
を特徴とするものが推奨される。
【００１３】
【実施例】つぎに、本発明の構成および作用効果を図面
に示す実施例により説明する。 実施例１ 図１は、半導体単結晶薄膜の製造工程および気圧の変化
を示すグラフである。図２に示すように透明石英ガラス
からなる反応容器１１を水平方向に配置し、反応容器１
１の容器壁１内に、この容器壁１と平行に（すなわち水
平方向に）シリコン単結晶基板２をサセプタ１０上に載
置した。基板２は、ドーパントとしてボロン（Ｂ）を６
×１０24ａｔｏｍｓ／ｍ3 の濃度に含有するものを使用
した。
に示す実施例により説明する。 実施例１ 図１は、半導体単結晶薄膜の製造工程および気圧の変化
を示すグラフである。図２に示すように透明石英ガラス
からなる反応容器１１を水平方向に配置し、反応容器１
１の容器壁１内に、この容器壁１と平行に（すなわち水
平方向に）シリコン単結晶基板２をサセプタ１０上に載
置した。基板２は、ドーパントとしてボロン（Ｂ）を６
×１０24ａｔｏｍｓ／ｍ3 の濃度に含有するものを使用
した。
【００１４】反応容器１１のガス排出側には排気配管が
接続され、この排気配管は途中で２本に分岐している。
この分岐管のうち１本は、真空排気装置に接続された真
空排気管として設けられ、他の１本は常圧排気装置に接
続されて常圧排気管となっている。上記真空排気管に
は、自動操作により開度調節が可能な圧力制御弁が設け
られ、上記常圧排気管には自動操作により開度調節が可
能な開閉弁が直列に設けられている。
接続され、この排気配管は途中で２本に分岐している。
この分岐管のうち１本は、真空排気装置に接続された真
空排気管として設けられ、他の１本は常圧排気装置に接
続されて常圧排気管となっている。上記真空排気管に
は、自動操作により開度調節が可能な圧力制御弁が設け
られ、上記常圧排気管には自動操作により開度調節が可
能な開閉弁が直列に設けられている。
【００１５】反応容器１１にまず、窒素ガスをガス供給
口から供給して反応容器１１内の空気を追い出した（Ｎ
2 パージ工程）。このときの排気は、上記常圧排気装置
により行った。つぎに、窒素ガスの供給を停止し、上記
真空排気装置により反応容器１１内の気圧を０．１気圧
すなわち７６Ｔｏｒｒ（絶対圧）に減圧しながら、反応
容器１１内にガス供給口から水素ガスの供給を開始した
（Ｈ2 パージ工程）。気圧の調節は上記圧力制御弁によ
り行った。続いて、水素ガスを供給しながら輻射加熱装
置３により、基板２を前処理に適した温度１１９０℃ま
で加熱した（昇温工程）。加熱中は上記従来法と同じ
く、基板２から発する輻射光を輻射温度計５で捉え、そ
の強度を計算機６に送って温度に換算し、この測定温度
を温度制御器７に送ることにより、輻射加熱装置３に必
要な電力を与えた。
口から供給して反応容器１１内の空気を追い出した（Ｎ
2 パージ工程）。このときの排気は、上記常圧排気装置
により行った。つぎに、窒素ガスの供給を停止し、上記
真空排気装置により反応容器１１内の気圧を０．１気圧
すなわち７６Ｔｏｒｒ（絶対圧）に減圧しながら、反応
容器１１内にガス供給口から水素ガスの供給を開始した
（Ｈ2 パージ工程）。気圧の調節は上記圧力制御弁によ
り行った。続いて、水素ガスを供給しながら輻射加熱装
置３により、基板２を前処理に適した温度１１９０℃ま
で加熱した（昇温工程）。加熱中は上記従来法と同じ
く、基板２から発する輻射光を輻射温度計５で捉え、そ
の強度を計算機６に送って温度に換算し、この測定温度
を温度制御器７に送ることにより、輻射加熱装置３に必
要な電力を与えた。
【００１６】つぎに、基板２を水素雰囲気中で１１９０
℃に１．５分間維持して基板の主表面のシリコン酸化膜
を除去した（前処理工程）後、該前処理工程終了後から
気相成長工程開始までの間に、基板２の温度を１１００
℃に降温させるのと並行して、反応ガス４の供給側に接
続された水素タンク８の流量制御弁９を徐々に開けて大
量の水素ガスを反応容器１１に導入することにより、反
応容器１１内の気圧を１気圧（絶対圧）まで昇圧させ
た。水素タンク８には図示しない水素供給管と圧力制御
弁が設置され、水素タンク８内の気圧をほぼ１気圧で一
定に保つようにしている。これらの操作は１分間かけて
行った（パージ工程）。気圧の増加は短時間に行うこと
が好ましく、５分以内に終了すると効果が大きい。この
場合、水素タンク８から大量の水素ガスを導入するかわ
りに、ガス供給口から供給する水素ガスの流量を急峻に
増加させて反応容器１１内の気圧を１気圧まで昇圧させ
てもよい。さらに、排気装置の使用を真空排気装置から
常圧排気装置に切り替えることにより昇圧させてもよ
い。反応容器１１内が１気圧まで昇圧した後は、薄膜成
長を行う圧力、例えば７６Ｔｏｒｒまで再度減圧した。
℃に１．５分間維持して基板の主表面のシリコン酸化膜
を除去した（前処理工程）後、該前処理工程終了後から
気相成長工程開始までの間に、基板２の温度を１１００
℃に降温させるのと並行して、反応ガス４の供給側に接
続された水素タンク８の流量制御弁９を徐々に開けて大
量の水素ガスを反応容器１１に導入することにより、反
応容器１１内の気圧を１気圧（絶対圧）まで昇圧させ
た。水素タンク８には図示しない水素供給管と圧力制御
弁が設置され、水素タンク８内の気圧をほぼ１気圧で一
定に保つようにしている。これらの操作は１分間かけて
行った（パージ工程）。気圧の増加は短時間に行うこと
が好ましく、５分以内に終了すると効果が大きい。この
場合、水素タンク８から大量の水素ガスを導入するかわ
りに、ガス供給口から供給する水素ガスの流量を急峻に
増加させて反応容器１１内の気圧を１気圧まで昇圧させ
てもよい。さらに、排気装置の使用を真空排気装置から
常圧排気装置に切り替えることにより昇圧させてもよ
い。反応容器１１内が１気圧まで昇圧した後は、薄膜成
長を行う圧力、例えば７６Ｔｏｒｒまで再度減圧した。
【００１７】つぎに、基板２上に反応ガス４として、ト
リクロロシランを２２グラム／分で供給する水素ガスで
希釈された原料ガスと、ジボラン（Ｂ2 Ｈ6 ）を含有す
る水素ガス１００ｃｃ／分との混合ガスを供給して表面
のドーパント濃度が１×１０21ａｔｏｍｓ／ｍ3 のシリ
コン単結晶薄膜の成長を１分間行った（薄膜成長工
程）。トリクロロシランとジボランの供給を停止するこ
とで気相成長工程を終了させた後、加熱を中断し、水素
雰囲気中で基板２を降温させた（降温工程）。最後に反
応容器１１内に窒素を導入しながら１気圧まで昇圧後
（Ｎ2 パージ工程）、このようにして得られたエピタキ
シャル成長基板を取り出し、基板２とシリコン単結晶薄
膜との界面を２次イオン質量分析法により測定した。そ
の結果を図３に示す。この図において、横軸は基板およ
びシリコン単結晶薄膜の表面からの深さ方向の位置、縦
軸はボロン原子の濃度（ａｔｏｍｓ／ｍ3 ）である。
リクロロシランを２２グラム／分で供給する水素ガスで
希釈された原料ガスと、ジボラン（Ｂ2 Ｈ6 ）を含有す
る水素ガス１００ｃｃ／分との混合ガスを供給して表面
のドーパント濃度が１×１０21ａｔｏｍｓ／ｍ3 のシリ
コン単結晶薄膜の成長を１分間行った（薄膜成長工
程）。トリクロロシランとジボランの供給を停止するこ
とで気相成長工程を終了させた後、加熱を中断し、水素
雰囲気中で基板２を降温させた（降温工程）。最後に反
応容器１１内に窒素を導入しながら１気圧まで昇圧後
（Ｎ2 パージ工程）、このようにして得られたエピタキ
シャル成長基板を取り出し、基板２とシリコン単結晶薄
膜との界面を２次イオン質量分析法により測定した。そ
の結果を図３に示す。この図において、横軸は基板およ
びシリコン単結晶薄膜の表面からの深さ方向の位置、縦
軸はボロン原子の濃度（ａｔｏｍｓ／ｍ3 ）である。
【００１８】つぎに、図４に示す従来の装置を使用し、
図５に示す条件で基板２上にシリコン単結晶薄膜を形成
した比較試験について説明する。 比較例１ 前処理工程から気相成長工程までの全工程において反応
容器１１内の気圧を０．１気圧（絶対圧）に設定・維持
した（図５を参照）点以外は全て実施例１と同一にし
た。得られたエピタキシャル成長基板における基板２と
シリコン単結晶薄膜との界面を２次イオン質量分析法に
より測定した。その結果を図３に併記した。
図５に示す条件で基板２上にシリコン単結晶薄膜を形成
した比較試験について説明する。 比較例１ 前処理工程から気相成長工程までの全工程において反応
容器１１内の気圧を０．１気圧（絶対圧）に設定・維持
した（図５を参照）点以外は全て実施例１と同一にし
た。得られたエピタキシャル成長基板における基板２と
シリコン単結晶薄膜との界面を２次イオン質量分析法に
より測定した。その結果を図３に併記した。
【００１９】図３から明らかなように、本発明方法によ
り、基板と半導体単結晶薄膜との界面でドーパント濃度
が従来方法に比べて急峻に変化し、遷移幅が０．２μｍ
狭いエピタキシャル成長基板を製造することができた。
しかも、気相成長工程での基板温度が１１００℃であっ
ても、好ましいドーパント濃度変化を形成できることが
確認された。
り、基板と半導体単結晶薄膜との界面でドーパント濃度
が従来方法に比べて急峻に変化し、遷移幅が０．２μｍ
狭いエピタキシャル成長基板を製造することができた。
しかも、気相成長工程での基板温度が１１００℃であっ
ても、好ましいドーパント濃度変化を形成できることが
確認された。
【００２０】ところで、本発明方法による上記結果を解
析したところ、図３の横軸の値が０．８〜１．３μｍで
あるシリコン基板表層領域のボロンの濃度分布は、前処
理工程および気相成長工程において、シリコン基板内部
からボロンが外方拡散することにより形成されたもので
あることが判明した。つまりこの領域では、基板周辺の
雰囲気からシリコン単結晶薄膜中に混入するボロン原子
の量は無視できるほどに少ないことが確認された。本実
施例においては、パージ工程において昇圧後に薄膜の気
相成長を行う圧力である７６Ｔｏｒｒまで再度減圧した
が、この気相成長を行う圧力としては１Ｔｏｒｒ以上７
６０Ｔｏｒｒ未満の減圧状態であれば良いし、または大
気圧であっても良く、これらの条件において本発明の目
的が充分に達せられる。
析したところ、図３の横軸の値が０．８〜１．３μｍで
あるシリコン基板表層領域のボロンの濃度分布は、前処
理工程および気相成長工程において、シリコン基板内部
からボロンが外方拡散することにより形成されたもので
あることが判明した。つまりこの領域では、基板周辺の
雰囲気からシリコン単結晶薄膜中に混入するボロン原子
の量は無視できるほどに少ないことが確認された。本実
施例においては、パージ工程において昇圧後に薄膜の気
相成長を行う圧力である７６Ｔｏｒｒまで再度減圧した
が、この気相成長を行う圧力としては１Ｔｏｒｒ以上７
６０Ｔｏｒｒ未満の減圧状態であれば良いし、または大
気圧であっても良く、これらの条件において本発明の目
的が充分に達せられる。
【００２１】
【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明で
は半導体単結晶薄膜の製造方法において、前処理工程終
了後から気相成長工程開始までの間に、反応容器内の気
圧を前処理工程における反応容器内の気圧よりも高くす
る工程を有することで、基板周囲の雰囲気中に残留する
ドーパント原子の濃度を迅速に希釈し、また置換するた
め、基板周辺に長く漂い気相成長中に半導体単結晶薄膜
内に混入するドーパント原子の量が急峻に低下する。そ
の結果、基板と半導体単結晶薄膜との界面でドーパント
濃度が、従来方法に比べて急峻に変化しているエピタキ
シャル成長基板を製造することができる効果がある。
は半導体単結晶薄膜の製造方法において、前処理工程終
了後から気相成長工程開始までの間に、反応容器内の気
圧を前処理工程における反応容器内の気圧よりも高くす
る工程を有することで、基板周囲の雰囲気中に残留する
ドーパント原子の濃度を迅速に希釈し、また置換するた
め、基板周辺に長く漂い気相成長中に半導体単結晶薄膜
内に混入するドーパント原子の量が急峻に低下する。そ
の結果、基板と半導体単結晶薄膜との界面でドーパント
濃度が、従来方法に比べて急峻に変化しているエピタキ
シャル成長基板を製造することができる効果がある。
【図１】本発明の実施例に係るもので、半導体単結晶薄
膜の製造工程および気圧条件を示すグラフである。
膜の製造工程および気圧条件を示すグラフである。
【図２】本発明の実施例に係る半導体単結晶薄膜製造装
置を示す概略断面図である。
置を示す概略断面図である。
【図３】本発明の実施例の結果と、従来方法による比較
例の結果とを比較して示すグラフである。
例の結果とを比較して示すグラフである。
【図４】半導体単結晶薄膜製造装置の従来例を示す概略
断面図である。
断面図である。
【図５】従来方法による半導体単結晶薄膜の製造工程お
よび気圧条件を示すグラフである。
よび気圧条件を示すグラフである。
１ 容器壁 ２ シリコン単結晶基板 ３ 輻射加熱装置 ４ 反応ガス ５ 輻射温度計 ６ 計算機 ７ 温度制御器 ８ 水素タンク ９ 流量制御弁 １０ サセプタ １１ 反応容器
Claims (8)
- 【請求項１】 反応容器内に載置した半導体単結晶基板
の表面に還元性ガスを供給して基板表面の酸化膜を除去
する前処理を行った後、前記基板の表面に反応ガスを供
給して気相成長を行う半導体単結晶薄膜の製造方法にお
いて、前処理工程終了後から気相成長工程開始までの間
に、反応容器内の気圧を前処理工程における反応容器内
の気圧よりも高くする工程を有することを特徴とする半
導体単結晶薄膜の製造方法。 - 【請求項２】 前記半導体単結晶薄膜表面のドーパント
濃度（ａｔｏｍｓ／ｍ3 ）が基板のドーパント濃度（ａ
ｔｏｍｓ／ｍ3 ）に比べて３桁以上低いものを成長させ
ることを特徴とする請求項１に記載の半導体単結晶薄膜
の製造方法。 - 【請求項３】 前処理工程における反応容器内の気圧を
Ｐ1 とし、前処理工程終了後から気相成長工程開始まで
の間に到達する反応容器内の最高気圧をＰ2とすると
き、Ｐ2 とＰ1 の比Ｐ2 ／Ｐ1 を１０以上とすることを
特徴とする請求項１または２に記載の半導体単結晶薄膜
の製造方法。 - 【請求項４】 気圧Ｐ2 を大気圧とし、気圧Ｐ1 を１Ｔ
ｏｒｒ以上とすることを特徴とする請求項３に記載の半
導体単結晶薄膜の製造方法。 - 【請求項５】 半導体単結晶基板としてシリコン基板を
使用し、半導体単結晶薄膜としてシリコン薄膜を成長さ
せることを特徴とする請求項１，２，３または４に記載
の半導体単結晶薄膜の製造方法。 - 【請求項６】 前記気相成長工程を１Ｔｏｒｒ以上７６
０Ｔｏｒｒ未満の減圧状態で行うことを特徴とする請求
項１乃至５のいずれかに記載の半導体単結晶薄膜の製造
方法。 - 【請求項７】 前記気相成長工程を大気圧でで行うこと
を特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の半導体
単結晶薄膜の製造方法。 - 【請求項８】 反応容器内に載置したシリコン単結晶基
板の表面上に還元性ガスを供給して基板表面の酸化膜を
除去する前処理を行った後、前記基板の表面に反応ガス
を供給してシリコン単結晶膜の気相成長を行う半導体単
結晶薄膜の製造方法において、前処理工程においては反
応容器内を絶対圧１Ｔｏｒｒ〜７６Ｔｏｒｒの減圧状態
に維持し、前処理工程終了後から気相成長工程開始まで
の間に到達する反応容器内の最高気圧をほぼ大気圧にす
ることを特徴とする半導体単結晶薄膜の製造方法。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP07104596A JP3684660B2 (ja) | 1996-03-01 | 1996-03-01 | 半導体単結晶薄膜の製造方法 |
| PCT/JP1997/000619 WO1997032060A1 (en) | 1996-03-01 | 1997-02-28 | Process for preparing semiconductor monocrystalline thin film |
| EP97903636A EP0905288A1 (en) | 1996-03-01 | 1997-02-28 | Process for preparing semiconductor monocrystalline thin film |
| KR1019980706837A KR19990087419A (ko) | 1996-03-01 | 1997-02-28 | 반도체 단결정 박막의 제조방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP07104596A JP3684660B2 (ja) | 1996-03-01 | 1996-03-01 | 半導体単結晶薄膜の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09235189A true JPH09235189A (ja) | 1997-09-09 |
| JP3684660B2 JP3684660B2 (ja) | 2005-08-17 |
Family
ID=13449169
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP07104596A Expired - Fee Related JP3684660B2 (ja) | 1996-03-01 | 1996-03-01 | 半導体単結晶薄膜の製造方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0905288A1 (ja) |
| JP (1) | JP3684660B2 (ja) |
| KR (1) | KR19990087419A (ja) |
| WO (1) | WO1997032060A1 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006344984A (ja) * | 2006-07-06 | 2006-12-21 | Hitachi Kokusai Electric Inc | 水素アニール処理方法及びその装置 |
| KR101012536B1 (ko) * | 2003-12-10 | 2011-02-07 | 주식회사 엘지실트론 | 박막 두께 측정 방법 |
| JP2011146704A (ja) * | 2011-01-08 | 2011-07-28 | Hitachi Kokusai Electric Inc | 水素アニール処理方法及び水素アニール処理装置 |
| JP2013080965A (ja) * | 2013-01-22 | 2013-05-02 | Ｓｕｍｃｏ Ｔｅｃｈｘｉｖ株式会社 | エピタキシャルウェーハの製造方法及びエピタキシャルウェーハ |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE60237973D1 (de) * | 2001-06-28 | 2010-11-25 | Shinetsu Handotai Kk | Dampfaufwachsverfahren |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02239185A (ja) * | 1989-03-10 | 1990-09-21 | Hitachi Ltd | 化学気相成長装置及び方法 |
| JPH03195016A (ja) * | 1989-12-25 | 1991-08-26 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 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 |
-
1996
- 1996-03-01 JP JP07104596A patent/JP3684660B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1997
- 1997-02-28 WO PCT/JP1997/000619 patent/WO1997032060A1/ja not_active Application Discontinuation
- 1997-02-28 EP EP97903636A patent/EP0905288A1/en not_active Withdrawn
- 1997-02-28 KR KR1019980706837A patent/KR19990087419A/ko not_active Application Discontinuation
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101012536B1 (ko) * | 2003-12-10 | 2011-02-07 | 주식회사 엘지실트론 | 박막 두께 측정 방법 |
| JP2006344984A (ja) * | 2006-07-06 | 2006-12-21 | Hitachi Kokusai Electric Inc | 水素アニール処理方法及びその装置 |
| JP2011146704A (ja) * | 2011-01-08 | 2011-07-28 | Hitachi Kokusai Electric Inc | 水素アニール処理方法及び水素アニール処理装置 |
| JP2013080965A (ja) * | 2013-01-22 | 2013-05-02 | Ｓｕｍｃｏ Ｔｅｃｈｘｉｖ株式会社 | エピタキシャルウェーハの製造方法及びエピタキシャルウェーハ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO1997032060A1 (en) | 1997-09-04 |
| KR19990087419A (ko) | 1999-12-27 |
| JP3684660B2 (ja) | 2005-08-17 |
| EP0905288A1 (en) | 1999-03-31 |
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