JPS58135633A

JPS58135633A - シリコン・エピタキシヤル成長方法

Info

Publication number: JPS58135633A
Application number: JP1767482A
Authority: JP
Inventors: Ryokichi Takahashi; 亮吉高橋; Koji Kozuka; 小塚　弘次; Hiroji Saida; 斉田　広二; Masahiko Kogirima; 小切間　正彦; Satoyoshi Kuroda; 黒田　慧慶
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1982-02-08
Filing date: 1982-02-08
Publication date: 1983-08-12

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】本発明はシリコン・エピタキシャル成長方法に関する。

シリコン・エピタキシャル反応は８ｉＣ／４．８ｉＨ（
ｊ８゜８ｉＨ，Ｃ１２，８ｉＨ４などのシリコン・ソー
ス・ガスの一つなＨ９キャリヤ・ガスｉともに反応管に
流通させ、平担温度分布帯をもつ一定の反応温度の下で
多数枚シリコン基板上にホモ・エピタクシを行なうのが
一般的方法である。

反応温度はソース・ガスにより異なり、１０００〜１３
００℃の範囲であるが、加熱方法には高周波加熱のはか
、最近では電気抵抗炉によるホット・ウオール法などが
ある。前者の場合には、基板のみが局部的に加熱され、
基板表面でエピタキシャル反応が起り、低温の反応、管
壁ではシリコンの析出がほとんど見られない。後者の場
合には外熱式であるので高温管壁への析出がエピタクシ
と同時に起り、一つの技術的障害になっている。

ル反応はすべて高温部で反応が進行し、シリコンが析出
する高温析出反応型である。

５ｉ（Ｊ４ソース・ガスの場合、直接的な反応式は５Ｉ
Ｃ１ａ　＋　２Ｈ＊　＝　Ｓｉ　＋４ＨＣ１で示される
が、実際は基板界面付近で５ｉ（Ｊ４が５ｉＨＣ！、、
　ＳＩＨ，Ｃ７，、５ｉＣｊ、などに分解してから析出
反応が進行していると言われる。

エピタキシャル反応は、系のはとんとか非平衡状態にあ
るが、基板界面近傍では平衡に近いと考えられる。シリ
コン・エピタキシャル反応の化学平衡についてはＬｅｖ
ｅｒの理論計算を初めとして、その後多くの人によって
計算されているが、はとんど常圧を対象にしている。し
かし、Ｌｅｖｅｒは減圧下の化学平衡まで言及し、常圧
では８１ＨＣ１，が主成分であるが、高温、低圧側では
５ｉＣ７ｊのモル分率が増加することに触れている。

５ｔＨＣ１８と８ｉＣ１，力；らの□Ｓｌの析出反応は
それぞ　　１′れ５ｉＨ（Ｊ　Ｊｌ　＋　Ｈ，＝　　８　よ　＋　３　Ｈ
Ｃｔ　　　　　　　　　（夏）Ｓ　ｉＣｌ＠二２　Ｓｉ
　＋　５ｉＣ１４（２１で示され、（１）式は熱分解反
応、（２）式は不均等化反応である。通常のエピタキシ
ャル反応は１０００〜１２００℃、１気圧の下で行なわ
れるので、基板界面での反応は熱分解反応型であるが、
少量の５ｉＣ１，モル分率を含むので、一部子均等化反
応が混在するものと考えられる。

一般に、第１図にＣ＊′で示すごとく、８ｉＨＣ７゜の
ような熱分解反応の化学平衡値は高温側で小さくなるの
で、平衡値を満足するように高温側で析出（４）起しや
すく、かつ高温程気相濃度と平衡値の差すなわち推進力
が大きぐなり、成長速度が増加する。

一方、５ｉＣＩＱのごとき不均等化反応の場合には、Ｃ
で示すように、逆に低温側で平衡モル分率が減少するの
で、低温側で凝縮を起し、反応の推進力すなわち過飽和
度は低温程大きくなる。このような５ＩＣｌ、の不均等
化反応は常圧における反応の動力学的考察に引用される
のみで、実際のシリコン・エピタキシャル成長法に応用
された例は未だかってない。

低温凝縮現象は、溶液からの結晶成長や物理気相成長（
ＰＶＤ）によく見られる。溶液からの結晶成長の際には
、古くからＭｉｅｒｓの過飽和線図による理論が知られ
ている。すなわち溶解度曲線Ｃ＊と過飽和曲線Ｃ＊＊が
存在し、溶解度曲線Ｃの下側を安定域と称し、この範囲
では結晶の溶解が起る。また過飽和曲線の上方は不安定
領域と呼ばれ結晶成長かいちじるしく、雪降り現象など
が発生すると言われる。二つの曲線にはさまれた部分は
準安定領域と呼ばれ、この領域では種結晶の存在の下で
のみ結晶成長が起ると言われている。

本発明者らは、ＧａＡｓＰの薄膜気相成長における不均
等化反応すなわち金属ＧａをＨＣｌで化学輸送したあと
、２　ＧａＣ７＋（１−ｘ　）　Ａｓ、　＋　ｘＰ４＝　
ＧａＡｓ　１−ｘＰｘ　＋　ＧａＣ１。

のＣＶＤ（化学気相成長）においても、Ｍｉｅｒｓの過
飽和理論が適用されることを示した。

すなわち、観測によれば基板のみに選択的に気相成長を
起し、反応管壁には析出がない準安定領域が存在するこ
とがわかったほか、この領域では大きな飽和度よりも良
質の結晶が得られることなどが判明した。さらに物理平
衡曲線である溶解度曲線に対応した化学平衡曲線の下側
では、同じように基板のエツチングを起すことも説明し
た（第１、図参照）。

したがって、本発明者らは８ｉの不均等化反応について
も非常なる関心を払っており、ＳｌとＳ　ＩＣｔ　４、
の系を取り上げ不均等化反応によるＳｌのエビタクシに
ついて実験を行ない、既に特許を申請した（特願昭５４
−７５６６１号）。

シリコン・エピタキシャル反応で、さらに忘れられない
のは、シリコン析出膜のドーピングである。多数枚基板
を処理すると、ドーピング・ガスの消耗が起るので、ガ
ス流れ方向に析出膜の比抵抗が変化する。これを補正す
るためにはガス流れ方向の中途でドーピング・ガスの補
給が必要であり、反応管内にノズル管の挿入が必要とな
り、反応管構造が複雑になる。ＰＨ，、ＡｓＨ，などの
ドーピング・ガスの大部分は温度が高くなるとドープさ
れ難くなるので、ガス流れ方向に減少するような温度勾
配が有利であるが、通常の高温析出型の場合には、膜厚
分布が悪くなり比抵抗分布と相反することになる。

本発明の目的は、減圧ホットウォール・シリフン・エビ
タクシにおいて、反応管壁へのシリコンの析出を極力少
なくして、膜厚分布を良好ならしめ、同時に析出膜の比
抵抗分布を良好ならしめることである。またホットウォ
ール法のほか、高周波加熱などのコールドウオール法を
含めて、選択エビタクシを行なわしめることも目的とし
ているｄ上記目的を達成するために、本発明によるシリ
コン・エピタキシャル成長方法は、二つの温度ゾーンを
設け、低温帯において不均等化反応にｊつてシリコンの
エピタキシャル成長を行なわしめることを要旨とする。

本発明の有利な実施の態様においてはソース・　　　　
ゝガスとしてＳ　ＩＨ＊ＣＩ　Ｑも・しくは若干ｑ）Ｈ
，キャリヤ・ガスで稀釈した反応ガスを流通させ、反応
圧力を］　３３　Ｐａ以下に減圧した状態で、反応管の
前半に１０５０°Ｃ以上の高温帯を設けて８ｉＣｌ、の
転化ゾーンとなし、ついで反応管後半部にガス流れ方向
に沿って順次減少するような温度勾配を有する低温帯で
８ｉＣ／、の不均等化反応を行なわしめる。

ＳｉＨ，Ｃ１９の流量および温度勾配を変えて低過飽和
度に制御することにより、析出部の反応管壁、治具上へ
の析出がなく、また酸化膜等へのへテロ・エビタクシよ
りも触媒的にホモ・エビタクシが優先する準安定域で選
択エピタクシを行なわせれば一層有利である。

発明者らの実験によれば、減圧ホットウォール・シリコ
ン・エビタクシの実験において、５ＩＨ２ＣＩＱの流量
やＨ２キャリヤ・ガスの大きな流量の下では長い治具（
５０ｃｍ　）がＳｉによって覆われるが、キャリヤ、ガ
スのない１００％８ｉＨ２Ｃ７ｇの少量を流通させた場
合、治具先端の一部を除いてほとんど治具上への８１の
析出が見られなかった。この際、平担温度であったので
治具に析出しない部分では一基板上への析出もほとんど
なかった。しかし、ガス流れ方向に減少する温度勾配を
賦与したところ、′ある温度勾配の下では治具に析出し
ないが、成長速度が平担温度よりも増加することが見出
された。

さらに、温度勾配を大きくすると、基板、治具上に析出
が起りはじめる。これは発明者らがＧａＡｓＰ不均等化
反応において観察したものと同じ現象と解せられる。Ｌ
ｅｖｅｒの理論計算から示唆されるように、高温、低圧
になるほどＳｉＣ１ｇの平衡モル分率が増加するので、
不均等化反応の確率を大きくするにはなるべく低圧が有
利である。発明者らの平衡計算によれば、１０５０℃、
１３Ｐａ（０，ＩＴｏｒｒ）の下では、８ｉＣ７，の平
衡モル分率はＳｌ成分について９５％で、５ｉＨＣ！６
などは省略でき、平衡系はＳｉＣ／、　−ＨＣＩ　−Ｈ
，で構成されると考えてよい。１００％８ｉＨＱＣ１＊
を用いたとき、Ｉ　Ｔｏｒｒ以下で５ｉＣ７，、のモル
分率が他の８１化合物のモル分率に対して支配的になる
。

技術的に低圧を作成する場合、全流量が少ないほど真空
排気系の負担が少ないから、１００％５ＩＨ１ｌＣ１９
を用いるのが良いが、Ｃ１１Ｈ比に依存すろ過飽和度を
コントロールするため若干のＨＱを用いることも可であ
る。

一般に圧力を低くすると、実効的濃度が減少し成長速度
が減少するが、発明者らの実験では１３〜１３０　Ｐａ
　（０，１〜ｌ　Ｔｏｒｒ　）の間では成長速度に対す
る圧力依存性が少ないことがわかり、本発明を有利にし
ている。

一方温度は高いほど有利であるが、石英反応管を用いた
場合には軟化点から圧潰の恐れもあるので、１０５０℃
〜１１００℃位で高温ゾーンを作らなければならない制
限がある。高温ゾーンはＳｉ）］、Ｃ／、の８　ｉＣ１
９への転化ゾーンであるが、反応管内の温度分布を十分
発達させ転化率を高めるためにも全流量は少ない方が良
い。なおここでは５ｊＨＱＣＩＱの熱分解も発生し、若
干の管壁析出がある。

低温ゾーンは５ＩＣＩＱの低温凝縮によるＳ１エピタキ
シヤル帯であるが、減少する温度勾配によって、析出に
よる濃度過飽和度の減少を温度によって補正し、均一な
る膜厚の形成を計ることができる。

ガス流速や成長速度によって定められる。

またガス流れ方向に多数枚の基板を置いた場合、ドーパ
ントの析出膜への混入のためドーパント濃度が減少し、
下流に向かい比抵抗が高くなるのが一般的であるが、混
入率の温度特性から流れ方向へ減少する温度勾配が混入
率の減少を補足するので比特性分布も良好となる。

実施例　１第２図は本発明を減圧ホット・ウオール法に応用したも
のである。

３ゾーンの電気抵抗式加熱炉１の中に反応管２がセット
される。反応管の温度は３ゾーンの電気炉により１０５
０°Ｃの高温ゾーンとｌ″Ｃ／。１当りの減少する温度
勾配が設けられた低温ゾーンの二つの温度帯が賦与され
ている。３は治具で、その上にシリコンーウェーノ・が
垂直にセットされており、密閉式ボート・ローダ５で低
温ゾーンの所定位置に送られる。

使用するガスは、シリコン・ソｉス・ガスとしてＳ　１
Ｈ２Ｃ１＊、ドーピング・ガスとしてＨ，ｎ稀釈のＰＨ
，ガス、エピタキシャル工程外の操作ガスとして１４．
および置換用Ｎ２ガスが用いられる。

エピタキシャル反応時１００％５ｉＨＱＣＩＱが０．５
仏１ｒ］、ＰＨ３（１ｐｐｍ　ｉｎ　ＨＱ　）　０．０
５　ｌ／ｍｉｎがガス供給配管６を通じて反応管に供給
された。また、系はガス冷却器７を通じてルーツ・ポン
プ８、ロータリ・ポンプ９の真空ポンプにより排気され
、圧力１３　Ｐａ　（０，Ｉ　Ｔｏｒｒ　）に保持され
た。

高温ゾーンで５ＩＨＱＣ１２は該圧力の下で５ＩＣＩＱ
にほとんどが転化するが、一部高温析出型の化学種も発
生するため、若干の管壁析出が起る。そのため内管４を
設け、数回の操作ラン毎に内管の交換を行なう。圧力を
低くすればするほど高温管壁への析出は少なくなり、８
１ＣＩＱの転化率は増す。

低温ゾーンでは、基板の手前先端が１０２０°Ｃの位置
から始まり１０枚の４インチ基板がガス流れ方向に順次
セットされたとき、その成長度は０１μ”／ｍ　ｉ　ｎ
であった。基板の手前先端が９８０°Ｃになるようにす
ると成長速度は０．２μｍ／ｍｌｎになった。

１０枚の基板の析出膜厚の精度は温度勾配が１’Ｃ７ｃ
ｍのとき５％であり、温度勾配を２℃／ｃｍにすると、
下流側の膜厚が厚くなり精度が低下した。

さらに５°Ｃ／ｃｎ＋　にすると治具の下流側に析出が
起った。

また成長速度が０．２μｒｎ／ｍ１ｎでは、基板上に縦
加工された酸化膜の上に若干のへテロ・エピタクシが観
察されたが、成長速度０．１μ”／　ｍｉ　ｎでは酸化
膜の上には全＜８１が付着せず、基板のＳｉ表面のみに
８１が気相成長し、ホモ・エピタクシが優先する選択エ
ピタクシが観察された。

さらに比抵抗精度は９．１μ”／　ｍ　ｉ　ｎの成長速
度のとき、±８％であり、下流側でもドーパントの析出
膜への混入が良好であった。

実施例　２第３図は高周波加熱方式に本発明を適用した場合である
。

高周波コイル１０の巻き線密度を変えてサセプタ１１の
ガス流れ方向温度分布が第３図上方付図にあるような温
度分布がエピタキシャル反応時賦与される。また基板１
２はガス流れ方向に温度勾配のある低温ゾーンのサセプ
タ上にセットされた。

反応は８１ＨＱＣ１９ｏ、　５　ｌ／ｍｉｎ　＋　”Ｈ
ａ　（ｌｐｐｍ１ｎＨ，）　５０　ＣＣ／ｍｉｎのガス
を供給配管６を通して反応管２の中に流通せしめ、系は
ルーツ・ポンプ８゜ロータリ・ポンプ９によって真空排
気され、圧力は１３　Ｐａ　（０，１Ｔｏｒｒ　）に保
持された。

反応管内に流入した８ｉＨ，Ｃ７，は１２５０℃の高温
ゾーンでサセプタ上に高温析出型化学種による析出を若
干性なうが、サセプタ後半には析出しない。この際、反
応管中央部を流れるガスの主流は５ｉＨ２Ｃ１２が大部
分であると考えられるが、サセプタ近傍ではほとんど５
ｉＣ１，の化学種に転化していると考えられる。

高温ゾーンを通過した反応ガスは１０５０°Ｃの低温ゾ
ーンに導かれ、基板上に低温凝縮型エピタクシが行なわ
れた。この場合成長速度は０．１５μ”／ｒｎｉｎで、
治具および酸化膜上には析出を行なわず、８１基板上で
選択的にホモ・エピタクシのみ実施例　３シリコン・ソース・ガスは４塩化物である５ｉＣ１４か
ら順次Ｃ４Ｆの少ない５ｉＨＣｊ！８．８ｉＨ，Ｃ／、
　。

さらにＣｔのないＳｉＨ４が用いられるが、一定温度の
下ではＣｔの少ないソース・ガスの成長速度が大きい。

しかしＣｔの少ないソース・ガスは熱的に不安定で、と
くにＳｉＨ４は気相熱分解を起しやす（、このため実効
的ソース・ガス濃度が減少し、実質的に成長速度が減少
する場合がよく見られる。

本発明によれば、減圧によってエピタキシャル反応の反
応種主成分を８ｉＣ／、とすることにより、従来の高温
析出型の反応を低温凝縮型の不均等化反応に切り替え、
その際出現する準安定領域でのホモ・エピタクシ優先性
の特徴を利用し、選択エピタクシを行なわせることがで
きる。

第４図および第５図はそれぞれ化学平衡下の生成反応種
モル分率の圧力変化と温度変化を示す。

第５図において減圧０．０００５ａｔｍ（５０Ｐａ。

０．３８　Ｔｏｒｒ　）の下では、ｌ１００Ｋを過ぎる
と８ｉＣＩＱが主成分となり、１４００にでは５ｉＣ１
，は９９％以上のモル分率を示す。したがって、減圧下
ではソース・ガスの５ＩＣ１，への転化率も良いと考え
られる。単純な平衡論からすれば、析出量は高温、低温
ゾーンの温度でのモル分率の差ということになるが、実
際は反応速度に見合った界面濃度が形成され、複雑であ
る。

さらに重要なことは、８ｉＣ／２と平衡なほぼ同量のＨ
Ｃ／モ、ル分率が共存することで、もしＨＣｔが存在し
ないと、５ｉＣ７，が分解してＨＣｔを生成する方向に
働き、高温ゾーンで８ｉの析出が起ることになる。した
がって、Ｓｌの析出を抑制するためにソース・ガスにＨ
Ｃｌの混入が必要である。

使用するソース・ガスは、５ｉＣ１４，５ｉＨＣ７，。

８ｒＨ，Ｃ１２，５ＩＨ４などであるが、８ｉＣ１４は
安定で５ＩＣ１２への転化率が悪いため、高温ゾーンに
おける高温、低圧の条件が過酷になる。また、ＳｉＨ４
は気相熱分解を起し易いので、ＨＣｔの混入が他より多
くなる。

高温ゾーンの温度は、第５図において８１Ｃｔ、のモル
分率が他の反応種のモル分率より比較的高（なる１３０
０に以上が望ましい。また十分熱的に発達し、高温ゾー
ンにおける化学平衡を達成させるために、全流量を少な
くすること、またホット・ウオール型反応炉の方が望ま
しい。

反応系の圧力は第４図かられかるように、Ｓｉ’Ｃ１９
のモル分率が９９％以上の高率となる約１０１０−３ａ
ｔ約Ｉ　Ｔｏｒｒ　）以下の圧力が好適である。一般に
低圧の下では成長速度がいちじるしく減少すると言われ
ているが、１３〜１３３　Ｐａ　（０，１〜ＩＴｏｒｒ
　）の範囲では、圧力依存性が非常に小さいので、本発
明を非常に有利にしている。

第６図に示すように、電気抵抗式加熱炉１の中に石英反
応管２がセットされ、ガス流れ方向に付図のような温度
分布が賦与されている。高温ゾーンは１１００℃で低温
ゾーンは１１００℃からガス流れ方向に４℃／ｃｍ　の
減少する温度勾配が作られている。

３は基板治具、１２は基板で、ボート・ローダ５によっ
て所定の低温ゾーンにセットされた。

ソース・ガスは１００％８ｉＩ（ｇＣ７ｇ　２１／　ｍ
ｉｎ　。

ＨＣＩ　３　ｇ／１ｎｉｎ　が配管６を通じて反応管内
に送られた。ＨＣＩの送入によって高温シー、ンの反応
管壁への８１の析出はほとんど見られなかった。

反応ガスは高温ゾーンで８ｉＣｌ、に転化したのち、低
温ゾーンで不均等化反応を行ない、管壁、治具には析出
することな（基板のみの上にシリコン・エピタクシが行
なわれた。反応ガスは反応後ガス冷却器７を通り、ルー
ツ・ポンプ８．ロータリ・ポンプ９によって排気される
が、５０．０００　ｌ／１ｎｉｎの排気速度をもつポン
プにより反応系は２，６Ｐａ（０，２Ｔｏｒｒ　）に保
持された。成長速度は０１μｍ／ｍｉｎであり、基板上
の酸化膜の上にはＳｌの析出が見られず選択エピタクシ
が観察された。

実施例　４第７図はｃｔ７Ｈの比の関数として平衡モル分率の変化
を示す。この図かられかるように、Ｃ１１Ｈ比が増すと
ＳｔＣ／、２のモル分−が増加する。すなわち、ＨＣ７
分圧が増すと（ＨＣＩの混入）気相中の８１Ｃ／Ｑ分圧
が増加し、Ｓ１０管壁への析出力；抑制さ増すと（Ｈａ
キャリヤ・ガスの添加送入）　８ｉＣ１＠の平衡モル分
率は低下し、Ｓｌの析出が行なわれることになる。

したがって、高温ゾーンではＳｌの反応管壁析出を抑制
するためＨＣｔ分圧を高めておき、低温ゾーンにおいて
ＨＱガスを送入すれば、Ｃ１１Ｈ比の変化による５１ｃ
ｔ、平衡モル分率の差だけＳｌが析出することになる。

１３３　Ｐａ　（Ｉ　Ｔｏｒｒ　）以下の減圧下では、
８ｉＣ１＠に関し、平衡モル分率の温度依−存性よりＣ
１１Ｈ比依存性が大きいので、高温、低温二つのゾーン
を特別設けない一定平担温度の下でも、析出ゾーンにＨ
Ｑを送入すればＳｉの析出が可能である。成長速度をさ
らに増すため、析出ゾーンにＨ２送入のほか、低温ゾー
ンの設定も併用して行なうことができる。

多数枚基板を処理する場合、析出によってＳ　ＩＣｔ＊
の濃度が変化し、ためにガス流れ方向に成長速度　　′
）が減少することになるが、ＨＱ送送量量ガス流れ方向
に分割して流通させれば、ＳｉＣ７ｇの気相濃度落差分
な相殺する成長速度の増加が起り、膜厚均一化に非常に
有効である。

第８図において、ｌは電気炉で、その中に石英反応管２
がセットされている。温度分布は３ゾーンの電気炉によ
って付図のごとく高温ゾーンは１１００°Ｃで流れ方向
に１°Ｃ／ｃｍの減少する温度勾配が賦与された。シリ
コン基板１２は治具３の上に垂直にセットされ、反応前
にボート・ローダ５によって所定析出ゾーンに移動され
る。

反応ガスはガス供給管６を通じて５ｉＨＱＣ／ｂＳ］Ｃ
ＩＱへの転化が行なわれたのち、析出部へ流通する。析
出部には反応管の後部より挿入された多孔式のノズル管
１３を通してＨ，１５１／□、。が供給された。ノズル
管はガス流れ方向に幾つもの細孔があけられており、Ｈ
Ｑは下流方向に順次噴出するので、下流に向かうほどＨ
９の分圧が高くなるように作られている。

反応ガスは添加されたＨＱとともに、ガス冷却器７を通
り、ルーツ・ポンプ８およびロータリ・ポンプ９によっ
て排気され、反応管内は６６　Ｐａ　（０、５Ｔｏｒｒ
　）の圧力に保持された。

上記反応条件の下で、成長速度は０３μ”／　ｍ　ｉ　
ｎが得られ、反応管壁、治具上への８１の析出は見られ
なかった。また基板上に加工されたシリコン酸化膜上に
は多結晶シリコンの析出は行なわれず、シリコン単結晶
面上のみに選択エピタクシが行なわれた。

以上説明したごとく、本発明によれば、膜厚、比抵抗分
布について、従来の高温析出型のエピタクシと同等の精
度の下でエピタクシが可能であるほか、多数枚基板の比
抵抗分布についてドーパントの中途補給なしに均一分布
が可能である。

成長速度は従来の値に比して小さい欠点があるが、選択
エピタクシが良好であること、また準安定領域での結晶
成長は結晶が熟成状態に置かれるので、非常に高品質の
シリコン単結晶が得られる利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は高温析出型および低温凝縮型気相成長の過飽和
線図、第２図、第３図、第６図、第８図は本発明口つの
異った態様によるシリコン・エピタキシャル成長炉のフ
ロー・シートおよび電気炉の中の温度分布、第４図は温
度１４００ＫにおけるＳｉ　−ＨＣＩ　−Ｈ２系の化学
平衡モル分率の圧力依存性を表わす理論曲線を示す図、
第５図は圧力０．００５　ａｔｍにおける平衡モル分率
の温度依−存性を表わす理論平衡曲線を示す図、第７図
は温度１４００に、圧力１０−３ａｔｍ１０−３ａｔ、
０．７６Ｔｏｒｒ）における５ＩＣＩ　　ＨＱ系の化学
平衡モル分率をＣ１１Ｈ比に対して点綴した理論計算結
果を示す図である。１・・・電気抵抗式加熱炉、２・・・反応管、３・・・
治具、４・・・内管、５・・・ボート・ローダ、６・・
・ガス供給配管、７・・・ガス冷却器、８・・・ルーツ
・ポンプ、９・・・ロータリ・ポンプ、１０・・・高周
波コイル、１１・・・サセプタ、１２・・・基板、１３
・・・ノズル管代理人弁理士　中　村　純之助４％ｊ↓ １−６図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）二つの温度ゾーンを設け、低温帯において不均等
化反応によってシリコンのエピタキシャル成長を行なわ
しめることを特徴とするシリコン・エピタキシャル成長
方法。
（２）ソース・ガスとして８１Ｈ，ＣＩＱ　もしくは若
干のＨ９キャリヤ・ガスで稀釈した反応ガスを流通させ
、反応圧力を１３３　Ｐａ以下に減゛圧した状態で、反
応管の前半に１０５０°Ｃ以上の高温帯を設けて５ＩＣ
１９の転化ゾーンとなし、ついて゛反応管後半部にガス
流れ方向に沿って順次減少するような温度勾配を有する
低温帯で８１Ｃ１＠の不均等化反応を行なわしめること
を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の成長方法。
（３）　　５ＩＨＱＣ７，の流量および温度勾配を変え
て低過飽和度に制御することにより、析出部の反応管壁
、治具上への析出がなく、また酸化膜等へのへテロ・エ
ピタクシよりも触媒的にホモ・エピタクシが優先する準
安定域での選択エピタクシを特徴とする特許請求の範囲
第２項記載の成長方法。
（４）シリコンの塩化物およびモノシランを含むソース
・ガスをＨＣｔおよびＨ２キャリヤ・ガスとともに１３
３　Ｐａ　（Ｉ　Ｔｏｒｒ　）以下の圧力の下で直列的
に高温および低温二つの温度ゾーンへ導き、高温ゾーン
でＳｉＣ／、へり−転化を行なったのち、平担またはガ
ス流れ方向に順次減少する温度勾配をもつ低温ゾーンで
８ｉＣｌ＠の不均等化反応を行なわしめることを特徴と
する特許請求の範囲第１項記載の成長方法。
（５）ＨＣ／およびソース・ガス供給量を変えて。低温ゾーンの反応管壁、基板治具へのシリコンの析出が
なく、また酸化膜等へのへテロ・エピタクシが抑制され
、ホモ・エピタクシが選択的に行なわれる領域での成長
を特徴とする特許請求の範囲第４項記載の成長方法。
（６）低温帯に途中から別のＨＩＩガスを新たに添加供
給し、成長速度を増大させることを特徴とする特許請求
の範囲第４項記載の成長方法。