JPS5856320A - 気相成長方法 - Google Patents

気相成長方法

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JPS5856320A
JPS5856320A JP15437581A JP15437581A JPS5856320A JP S5856320 A JPS5856320 A JP S5856320A JP 15437581 A JP15437581 A JP 15437581A JP 15437581 A JP15437581 A JP 15437581A JP S5856320 A JPS5856320 A JP S5856320A
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JP
Japan
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plane
substrate
growth
epitaxial
grown
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JP15437581A
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Yukinobu Tanno
丹野 幸悦
Nobuhiro Endo
遠藤 伸裕
Yukinori Kuroki
黒木 幸令
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NEC Corp
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NEC Corp
Nippon Electric Co Ltd
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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】 本発明は絶縁−領域をもつ単結晶基板上に平滑な高品質
の81工ピタキシヤル層を選択的に成長する方法に関す
るものである。
通常、MOSデバイスにお^ては8i工ピタキシヤル層
は用すられておらず、Si基板そのものにイオンインプ
ランテーシ冒ン法や不純−拡散法を用いて所望の伝導型
(Fall又は凶型)の層が形成され、それぞれ能動領
域1分離領域などが形成されている1分離領域形成の一
方法としφ部分酸化法(Local 0xidatio
n of 8i1icon・・−LOCO8法)が良く
用−られている。
蛾近では、超bsiデバイス指向の微縄加工技術の研究
開発が進み、サブミクロンの加工がUVl1元、Wt子
ビー□ム、X線等を用すたリングラフィ技術とト°ライ
エツチング技術の進歩により容易にできるよう罠なって
いる。しかしながら部分酸化法を用−たMO8デバイス
では1種々の不都合が生じてきてbる。すなわち依細加
工技術が先行し部分酸化法の制御技術が問題となりつつ
ある。それは基板を酸化する場合には、8i、N、膜t
マスクとして単結晶領域が熱酸化される。しかしその賦
化された断面は#P慣円形となり所兼の能!iEb領域
にはみ出し、又隣接する能動領域との間隔も大きくなる
こととな9、デバイスの高密度化、高速化及び設計上も
問題となる。
他の問題としては、ガえばC−MOSデバイスにお匹て
、通常の基板を部分筺化し分m1mMを形成し、それぞ
れPチャンネルとNチャンネルトランジスタを形成した
場合に、デバイスの動作中に大きな外来雑音電圧が、入
力又は出力端子から内部回路に入ると、電源端子から接
地端子へ数mAから数十mムもの異常電流が流れる現象
(ラッチアップ)が起る。等の問題がある。
以上のように従来辣術でのMO&デバイス構造では尾密
度化への障害があ多、このことは寄生容量を層大させ:
デバイスの高速化の障害ともなる。
さらに先に述べたように構造上異常電流が流れる等の欠
点を有している。
本発明の目的は半導体基板そのものに能動領域を形成す
ることなく、絶縁III(5i(J、又rjS1mN4
 )をマス−りとして、Siエピタキシャル成成長管選
択的に半導体基板上に形成己、従来技術の欠点をおぎな
^デバイス特性の向上を計ることができる気相成長方法
を提供するととKある。
本発明は(111)面又は(100)面方位を有する8
!単結晶基板に絶縁11tl成し、リングラフィ技術と
ドライエツチング技術を用bサブミクロンの黴−細加工
を施す。仁の基板を減圧エピタキシャル成長炉にセット
し、 84鴇C1m−”l系を用い減圧下で成長し、半
導体基板上又は絶縁基板上にもわ九夛選択的に単結晶−
を形成しようとするものである。
8ゑ結晶の選択成長技術の公知列としては1)ジャーナ
ル・オプ・エレクトロケミカル・ソナイテ4 (J、E
lectrochem、5oc−、Vol 、120.
Na5 、 P−664゜1973)及び2)ジャーナ
ル・オブ・エレクトロケンカル・ソサイテ4 (sLE
lectrocbem−8oc−。
Vol 、122.1112 、 P−1666,19
75) カ6 り 前者では8轟Ci、−MCI−z系
K ヨJ) 1150℃テ8i(J、 襖fマスクとし
て、8ゑ基板の(111)、(110)、(115)と
(1oo)ffit−選び成長したところ、エピタキシ
ャル表面の平滑性は(11G) [1が最も良く、(1
11)面と(115)面を用すた場合には良くない、さ
らに(115)面を用i九場合のエピタキシャル層では
下地パターンとエピタキシャル層のパターンがずれるパ
ターン変形が大暑〈1問題であることが記載されて−る
。m者では基板に巾10〜20μmで深さが〜100μ
mの溝を形成し、&板上に何らllJ嶽−を形成するこ
となしに%**だけに選択的に8i単結晶t−埋込み成
長しようとするもので、Siソースとして8i)ζ、 
81HC1、、S i H,CI 、と5il14に加
えてHCIガスを導・入して行うものである0選択成長
のポイントはClA31の一度比が重要であることが記
載されてbる。又S ill、CI、−He l−鵬系
でFi基板方位を(110)面に選び1080℃で試み
たが、平滑なamが得られなりことが述べである。
以上のようにSi結晶の選択成長の公知的では(111
)又は(100)面を用いても結晶表面の平滑証が慈く
%8i鳩C1,−)ICI−に系を用いても結晶性が良
くない吟の問題がある。
本発明では従来の選択成長技術の不gIlな点を改良で
きるもので、そのキーポイントは、biにCb−鶴系で
、減圧下で選択成長を行うことである。
減圧下で司エピタキシャル成長を行うとその表面が平滑
になる理由は、減圧エピタキシャル法の特徴であるパタ
ーン変形が起らないことと関連し、成長のメカニズムが
異なるものと考えられる。
しかし111IIiIiな境内は今のところ分って暦な
り0次に本発明の実施岡について述べる。
実施崗−1 3″−の8五基板の面方位が(100)、(11G)、
と(111) Ijiを通び、絶縁i1M(&轟へ又は
Si、攬)を〜5000ム堆積し、リングラフィ技術と
ドライエツチング技術をm−て、その線巾を0.5〜3
.0mmとなる微細加工を施す。”これらの基板をシリ
ンダ臘エピタキシャル成長炉にセットする。基板温皺を
〜1200℃としグレペーキングを〜15分行う。さら
に基板温度& 1080℃として、鶴:100A/分。
siH,cl、 : 500cc/分、成長圧カニ 7
60’l’orrの条件で〜1.5分成長すると〜90
00A(D8i結晶暎が成長する。
表面状態は金属干渉顕微l&i!(ノマルスキー)でそ
の断面は走査型電子顕微@(8に、M)で観察できる。
この場合のBiiエピタキシヤル長層の断面の模式図を
第1′図に示す。
8i4L結晶&板1、に絶11M2を形成し、この上に
3の8ii14が形aすれる。常圧成長のため、各面方
位上の8i−の表面状−はw&1図の4のどと〈粗面と
なりた。
実施列−2 3#の81基板の面方位・(1oo)、(xxo)、(
so)と(111)面を選び、絶Il換(8i0重又は
8i、入)を〜5oooA堆積し、リング2フイ技耐と
ドライエツチング技術を用すて、その線巾を0.5〜3
.0/!Imとなる微細加工を施す。以下は*施列−1
と同じ条件で、丸だしその成長圧力t−〜80’l’o
rrとし、〜2.0分成長を行うと〜1.0μmのBi
結晶膜が成長する。
btエピタキシャル成長層の表面状1!Mは金属干渉顕
微鏡で、そのl/r面は走査型電子顕微鏡で観察できる
。この場合のSiエピタキシャル成&1斬面の模式図を
wJ2図に示す、基板の面方位が(111)面をWkv
て粗面であL  (111)面を用^た選択Biエピタ
キシャル眺の表面状態及び結晶性が最も良好であった。
又成長圧力が20〜200Torrの範囲で良好なエピ
タキシャル礁が得られることも分ツタ、III 2 b
lAF) 1 tit Si *1Jjaik 41、
Z d e&1all。
3はエピタキシャル層で、4は(111)面を用すた場
合のエピタキシャル層の表面形状を示しである。各面方
位と結晶性の良否は(111)>(511)>(1oo
)>(11o)の願であった。
実施列−3 3#φの81基板の面方位が(100) fjit選び
、絶縁II(8tow又は8i、N、 )を〜5000
A堆積し、リングラフ”イ技術とドライエツチング技術
を用いてその線巾を0.5〜3.0μmとなる微細加工
を施す。以下は実施91−2と同じ条件で、ただしその
成長源[を1000℃とし、〜2.0分成長を行うと、
〜9000AのSゑ結晶膜が成長する。
8i工ピタキシヤル成長層の表面状態は金属干渉顕微鏡
で、その断面は走査型顕微鏡で観察できる。この場合の
81工ピタキシヤル成長層の断面の模式図を実mN−2
の場合と同様に!2図に示す、1080℃で成長した場
合に比べて、その表面状態はスムーズとなり、結晶性も
良好であった。
又成長圧力が20〜2QQTorr、その成長温度が9
50〜1050℃の範囲で良好なエピタキシャル膜が得
られること本分った。
以上のように、81基板の面方位を(111)又は(1
00) mを選び、8 ikl* C1電−鴇系を用−
減圧下テ成&を行えば、その表面が平滑で良好な結晶性
を有する選択8i工ピタキシヤル層が形成できるもので
ある。
本発明の!lIi!施ガによる編2!iiiの5,5′
のように絶縁基板上にも成長することは、この領域にソ
ース、ドレインを形成することができ、異常電泳の発生
(ラッチアップ)¥Cも防止できる。又部分吹化法によ
る高密度化の不利な点をカバーし、シャープなジャンク
シ謬ン形成ができるため、?t6vH度で、高速なりa
tJ&又はc−MaSデバイスを形成できるものである
。さらにこの選択成長技術の利点としては、多層配線の
ためのコンタクトホールの埋込み成長技前としても応用
でき、配線の平滑化を可能ならしめデバイスの信頼性を
向上させることもできる1本@明ではMO8デバイスに
ついて述べたが、バイポーラデバイスにも応用できるこ
とはいうまでもない。
図面の簡拳なa#!A 臨1図は常圧エピタキシャル法で成長した場合の成長層
@面の模式図。
第2図は本発明による基板面方位を(111)面又は(
100)面とし減圧下でエピタキシャル成長した場合の
成長層断面の模式図。
1、、、si塾結晶基板 2・・・絶縁映(8i0.又はSii”% )3−−−
+9iエピタキシャル成長l−4・・・Siエピタキシ
ャル表面層

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 単結晶基板上に微細構造をもつ絶縁膜を形成゛しこの絶
    WkI11をマスクとして単結晶基板上に8iにC1゜
    ソースを用い、その成長圧力が20〜200Torrで
    8五率結晶II會選択的に成長させることf:%徴とす
    る気相成長方法。
JP15437581A 1981-09-29 1981-09-29 気相成長方法 Pending JPS5856320A (ja)

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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6016439A (ja) * 1983-07-08 1985-01-28 Mitsubishi Electric Corp 半導体装置の製造方法
US4710241A (en) * 1985-01-17 1987-12-01 Kabushiki Kaisha Toshiba Method of making a bipolar semiconductor device
US5059544A (en) * 1988-07-14 1991-10-22 International Business Machines Corp. Method of forming bipolar transistor having self-aligned emitter-base using selective and non-selective epitaxy
US5061644A (en) * 1988-12-22 1991-10-29 Honeywell Inc. Method for fabricating self-aligned semiconductor devices
US5146304A (en) * 1988-12-22 1992-09-08 Honeywell Inc. Self-aligned semiconductor device
US6368405B1 (en) 1998-12-24 2002-04-09 Hyundai Electronics Industries Co., Ltd. Apparatus for growing single crystal silicon and method for forming single crystal silicon layer using the same

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