JPS587819A - 気相成長の方法 - Google Patents

気相成長の方法

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JPS587819A
JPS587819A JP10588381A JP10588381A JPS587819A JP S587819 A JPS587819 A JP S587819A JP 10588381 A JP10588381 A JP 10588381A JP 10588381 A JP10588381 A JP 10588381A JP S587819 A JPS587819 A JP S587819A
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grown
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JP10588381A
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Yukinobu Tanno
丹野 幸悦
Yukinori Kuroki
黒木 幸令
Nobuhiro Endo
遠藤 伸裕
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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】 本発明は絶縁膜領域をもつ単結晶基板上に平滑な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0 通常、M08デバイスにおいては8Mエピタキシャル層
は用いられて怠らず、SK基板そのものにイオンインプ
ランテーシ■ン法や不純物拡散経用いて所望の伝導II
(P、 ljl又はN11)の層が形成され、それぞれ
能動領域、分離領域などが形成されている。分離領域形
成の一方法として部分酸化法(LOCJII 0xid
ation of 8目i’c o a =・・−LO
G08法)が良く用いられている。
最近では、超LSIデバイス指向の微細加工技術の研究
開発が進み、サブミクロンの加工が電子ビーム描画技術
とドライエツチング技術の進歩により達成されつつある
。しかしながら部分酸化法を用いたMO8デバイスては
、種々の不都合が生じてきている。すなわち、微細加工
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、5isNa膜を
マスクとして単結晶領域が熱酸化されるoしかしその酸
化された断面は半楕円形状となり所要の能動領域にはみ
出し、又隣接する能動領域との間隔も太き(なることと
なり、デバイスの高91度化及び設計上問題となる。
他の問題は、例えばC−MO8デバイスにおいて、通常
の基板を部分酸化し分離領域を形成し1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、
デバイスが動作中に大きな外来雑音電圧が、人力又は出
力端子から内部回路に入ると、電源端子から接地端子へ
Bvn人から数十mムもの異常電流が流れる現象(ラッ
チアップ)が起る0等の問題もある。
以上のように従来技術てのMO8デバイス構造では高管
度化への障害があり、このことは寄生容量を増大させ、
デバイスの高速化の障害ともなる。
さらに先に述べた構造上異常電流が流れる等の欠点を有
していた〇 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、絶縁膜(81(h又はS I lN4)を
マスクとして、81工ピタキシヤル成長層を選択的に半
導体基板上に形成し、従来技術の欠点をおぎないデバイ
ス特性の向上を計ることがて含る気相成員の方渋を提供
することにある。
その構成要件としては半導体基板に絶縁膜を形威し、電
子ビーム描画技術及びドライエツチング技術を用いサブ
ミクロンの微細加工を施す・この基板を減圧エピタキシ
ャル成長炉にセットし、減圧下で8轟H*C1!−HC
I−Hz系域長−半導体基板上又は絶縁基板上にもわた
り選択的に単結晶膜を形成しようとするものである。
81結晶の選択成長技術の公知例としてはl)ジャーナ
ル、オブ、エレクトロケミカル ソサイティ(J 、 
lHectrochem、Soc、、 VoL、120
. tm s、 P −664,1973)及び I)
ジャーナル、オブ、エレクトロケミカル ソサイティ(
J 、Electrochem 。
8oc、、VoL、122.N112 、I’−166
6,1975)があり前者では8iC14−HCI  
N2系により1150℃ でsio2gを?スフとしr
、8i基板を(111)、(110)、(115)、(
100)Iiiを選び、成長したところ、エピタキシャ
ル表面の平滑性は(110)面が最も良く、(111)
、(115)藺のものは良くない。さらに(115)面
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位が大きく問題である
ことが記載されている。後者では基板に巾10〜加μm
で深さが〜100 smの溝を形成し、基板上に何ら絶
縁膜を形成することなしに、溝部だけに選択的に81単
結晶を埋込み成長しようとするもので、Siエピタキシ
ャル成長のための8i  ンースとして8iH4、8i
HC13,5iH2C12,8iC14に加えてHCI
カスを導入して行うものである〇選択成長のキーポイン
トはCI/Si (HC1/8鳳C凰4)の比が重要で
あることが記tit’gnでいる。そして84HIC1
t−HCI−N2系では基板方位を(11G)面に選び
、1080℃で試みたが、平滑な表面か得られないこと
が述べである〇 以上のように84結晶の選択成長の公知例ては(511
)@を用いると表部の平滑度が悪く、パターン変形が大
きく、又8iH寞CI富−HCl−H,系でも平滑度か
良くない等の問題がある◎本発明では従来の選択成長技
術の不備な点を改嵐で會るもので、そのキーポイントは
減圧下で選択成長を行うことである〇 次に本発明を説明するための実施例について述べる。
実施例−1 31φの8五基板(511)面を選び、絶縁膜(8i0
z又は8isNi)を〜4000X成長し、電子ビーム
描画技術とドライエツチング技術を用いて、その線巾を
0.5〜3μmとし微細〃ロエを施す。
この基板をシリンダ屋エピタキシャル成長炉にセットす
る。
基板i!度は〜1200℃としプレベーキングを15分
行う。さらに基板fi11を1080℃として、N2:
1007/分、8iH2C12:500cc/分、成長
圧カニ760Torrとして〜1.5分成長すると〜7
000ムの8A結晶躾か成長する0表面状態は金属顕微
m(ノマルスキー)で、その断面は走査型電子顕微鏡(
8BM)で観察できる。この場合の8i  エピタキシ
ャル成長した断面の模式図を第1図に示す。
Si単結晶基板l、に絶縁112を形成し、この上に3
の84膜が形成される0HCIガスを導入しないため3
の81−は絶縁膜に沿った連続膜となり単結晶上の膜は
単結晶となり%4%”の8i膜はポリシリコン膜となる
。本実施例の場合、絶縁膜上にも全面に成長してしまう
ため選択成長とはならなかった。
実施例−2 l 3 φの81基板(511)画を選び、絶11jlI(
sio。
又は8 i % N 4 )を〜4000Aを成長し、
電子ビーム描画技術及びドライエツチング技術を用いて
、その線巾を0.5〜3.0声鵬とし微細加工を施す。
この基板をシリンダ証エピタキシャル成長炉にセットす
る◎基板温度を〜1200℃ としプレベーキングを1
5分行う。さらに基板温坂を1080℃として、H,:
100j/分、8iH2C11:500cc/分、HC
t:aJ/分、成長圧カニ 760Torrとし、〜1
.s分威長すると〜5000人の8i 単結晶膜が成長
する。表間状゛態とその断面は実11ir例−sと岡じ
く金属願黴鏡と81Mで観察できる。この場合の成長し
た断面の模式図を第2図に示す05i単結晶基板1、[
絶縁膜2を形成し、8i結晶膜3が形成される。しかし
表面状態は粗れており平滑でない膜ができ、選択成長の
公知例の場合と同じ結果となり問題であった。
実施例−3 3′−の81基板(511)伽を選び、 絶縁膜(8i
0.又は8i1N4)を形成し、電子ビーム描画技術と
ドライエツチング技術で、その線巾を0、5−8μmと
し1細加工を施す。
この基板をシリンダ壓エピタキシャル成長炉にセットす
る0基板温度を〜1200℃とし、プレベーキングを1
5分行う。さらに基板温度を1080℃4し、H、′:
 1001/分、5iH2C1,:500cc/分、H
CI:3j/分、成長圧カニ 80Torrとして〜2
.0分成長すると〜4500Aの84単結晶膜が選択的
に成長する。表面状態及びその断面はノマルスキー金属
顕微鏡と81Mで観察した。
その結果の断面の模式図を第3図に示す08i基板1、
に絶縁j[2及び単結晶基板上に8i単結晶3〜4、が
形成される。絶縁基板上の4.4’1fiQもX線評価
により単結晶であることを確かめた。
さらにS1工ピタキシヤル表面状態は平滑で良好てあっ
た0 以上のように8i基板に(511)面を用いても減圧下
で8iHzC12−HCl−H2系で成長すれば、平滑
で良好な結晶性a有する選択Si工゛ピタキシャル層が
形成できるものである。
又減圧エピタキシャル法の特徴であるパターン変展の画
方位依存が小さいことから(511)面にかぎらず(1
11)、(Zoo)、面でも同じ効果を期待できるのは
いうまでもない。そして本発明の実施例−3による第3
図の4.4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念、異常
電流の発生(ラッチアtプ)をも防止できる0又部分酸
化法化よる高II直化の不利な点をカバーし、シャープ
なジャンクシ3ン形成で會るため、高*tで、高速なM
O8又はC−MO8デバイスを形成することがて會るも
のである。さらにこの選択成長技術の利点としては、多
層配曽のためのコンタクトホールの鳳込み成長技術とし
ても応用でき、配線の平滑化を可能とならしめ、デバイ
スの信頼性を向上させることもできる。本発明ではMO
8デバイスについて述べたが、バイポーラデバイスに応
用で會ることはいうまでもないO
【図面の簡単な説明】
第1図は常圧エピタキシャル法で成長した場合の成長層
断面の複式図。 第2図は常圧エピタキシャル法でMCI  ガスを導入
した場合の成長層断面の模式図。 第3図は本発明による減圧エピタキシャル法でMCIガ
スを導入した場合の成長層断面の模式図である0 1・・・・・・8に単結晶基板 2・・・・・・絶縁膜(810−又は8isNa )3
・・・・・・St単結晶膜 4、イ・・・・・・ 81単結晶膜又はポリシリコン膜
オ 1 図 !′ 2 図 !′3  図 57、9.20 昭和  年  月  日 特許庁長官 殿 1゛事件0表示   昭和56年特 許 願第10!j
883号3、補正をする者 事件との関係       出 願 人東京都港区芝五
丁目33番1号 (423)   日本電気株式会社 代表者 関本忠弘 4、代理人 (連絡先 日本電気株式会社特許部) 5、補正の対象 明細書の特許請求の範囲の欄 明細書の発明の詳細な説明の欄 ニ する。 (2)明細書第二頁の第9〜第10行目「微細加工技術
が先行し1部分酸化法の制#技術が問題となりつつある
。」とあるt−削除する。 (3)第二頁の第10〜第14行目[それは基板を酸化
する場合には、Si3N4膜をマスクとして琳結晶領域
が熱酸化される。しかしその酸化され九断面は半楕円形
状とな9所要の能動領域にはみ出し、]とあるを「それ
は基板を酸化する滅 し状(バーズビークともいう)となり所要の自動領域に
はみ出し」と補正する。 (4)第三頁の第17行目[電子ビーム描画技術及び」
とあるt−「光学露光技術及び」と補正する。 (5)第五頁第20行目〜第六頁第1行目「電子ビーム
描画技術と」とあるな「光学露光技術と」と補正する。 (61iE七頁の!I2〜3行目「電子ビーム摘−技術
及び」とあるt「光学露光技術及び」と補正する。 (7)  第七貢の纂9行目「Hcl:3J分、」とあ
るを[)1cl:14分、」と補正する。 (瞬 纂七頁の慕20行目〜!7s6頁第1行目「電子
ビーム描画技術と」とあるを「光学露光技術と」と補正
する。 (9)纂へ頁のII7行目「HCl:3J分、」とある
t rHcl :14分、」と補正f、6◎叩 嬉へ真
の119〜第10行目「その断面はマルスキー金属顕微
鏡」とある會「その断面はツマする。 [又、成長時間を短くすれば絶縁膜の高さと同じ成長膜
厚にすることもできる。さらに成長温度’11080℃
から1000℃、950℃、900℃と低くすれば選択
成長膜の結晶欠陥が低減されること、成長圧力t’80
torrから50 torr30 torrに下げれば
結晶の平滑性が一層改書されること等が実験により確認
された。」代理人弁理士 内 原  晋 別  紙 特許請求の範囲 単結晶基板上に微細構造を有する絶縁m’を形成し1.
この絶縁IIをマスクとして単結晶基板上に8iH2C
11ソースを用い、且つ1−iciガス0.2〜2X(
HC1/H2)導入し、減圧下で成長することt%黴と
する81単結alWIiの選択成長の方法。 代理人 弁理士 内 原   電

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 単結晶基板上に微細構造を有する絶縁膜を形成し、この
    絶縁属をマスクとして単結晶基板上に81H,C凰8 
    ソースを用い、且つMCIガスを1〜55k (HCI
    /H,)導入し、減圧下で成長することを特徴とする8
    N単結晶膜の選択成長の方法。
JP10588381A 1981-07-07 1981-07-07 気相成長の方法 Pending JPS587819A (ja)

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US06/395,110 US4637127A (en) 1981-07-07 1982-07-06 Method for manufacturing a semiconductor device
DE19823225398 DE3225398A1 (de) 1981-07-07 1982-07-07 Halbleitervorrichtung und verfahren zu ihrer herstellung

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6318668A (ja) * 1986-07-11 1988-01-26 Canon Inc 光電変換装置の製造方法
JPS6376367A (ja) * 1986-09-18 1988-04-06 Canon Inc 光電変換装置の製造方法
JPH01132116A (ja) * 1987-08-08 1989-05-24 Canon Inc 結晶物品及びその形成方法並びにそれを用いた半導体装置
JP2010171101A (ja) * 2009-01-21 2010-08-05 Hitachi Kokusai Electric Inc 半導体装置の製造方法及び基板処理装置

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