JPS5943815B2 - エピタキシヤル成長法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はレーザービームパルスを用いたエピタキシャル
成長法に関するものである。

例えば単結晶シリコンの基板（通常は最抵抗のもの）上
に所定の不純物濃度をもつたシリコンの単結晶をエピタ
キシャル成長させるにはＳｉＨ４（モノミラン）、Ｓｉ
Ｈ２、Ｃｌ２、ＳｉＨＣＩ！３、ＳｉＣｌ４等のシリコ
ン源をキャリアガス中で約１０００℃に加熱し、シリコ
ン源をシリコンとガスに分離することによつて行なわれ
る。

このため従来から種々の装置が用いられているが第１図
はそのうちの縦型（ベルジヤ型）と称されるものの一例
である。第１図Ａ、Ｂは誘導加熱方式を用いた例を示す
。石英ガラス容器４の中に設けた誘導加熱用コイル１の
上にテーブル２を設けこのテーブル２の上にシリコンの
ウェハー３を置き前記所定の不純物を含むガスを誘導加
熱コイル１およびテーブル２の中央に設けられた通路Ａ
を介して容器４の内部に導入することによりウェハー３
の全面にエピタキシャル成長が行われる。ウェハー上に
部分的にエピタキシャル成長させるには、ウェハー６上
に二酸化シリコンより成るマスタＴを形成し、塩素を含
むシリコン源、特にＳｉＣｌ４を用いて窓８の部分にシ
リコンを成長させる。

一般にエピタキシャル成長法においては要はそのウェハ
ーの表面だけを加熱すればよいのであるが、第１図の如
き従来の方法にあつてはウェハー全体を加熱するために
加熱損失が多くまたシリコンの転位等の欠陥が発生する
欠点があり且つまた温度計ｌ御（一定にしなければなら
ない）も充分な精度をもつて行うことができなかつた。

第１図は縦型の場合について述べたが従来の方法はすべ
て以上の如き欠点を有していた。本発明の目的はレーザ
ービームパルスを用いウェハー表面を局部的に加熱する
ことにより前記の欠点を解消したエピタキシャル成長法
を提供することにある。

本発明によれば加熱した単結晶基板上に、気相成長法に
より単結晶薄膜を成長させるエピタキシヤル成長法にお
いて、該単結晶基板の基礎吸収端より短かい波長のレー
ザービームを用い、該基板のあらかじめパターニングさ
れた金属パターン以外の所を加熱し、選択的にかつ自己
整合的に単結晶層を形成する事を特徴とするエピタキシ
ヤル成長方法が提案される。

以下本発明にかかるエピタキシヤル成長法について詳細
に説明する。

すでに説明したようにエピタキシヤル成長を行うために
は要はウエハ一の表面のみを加熱すればよいから本発明
はこの加熱をレーザービームを用いて行つたものである
。

一般にシリコンの基礎吸収端は１．０５μｍであるから
これより短かい波長をもつたレーザービームは吸収され
ずシリコン表面のみが加熱されることになり治具等は加
熱されない。レーザーの種類としてはアルゴンレーザー
、ＹＡＧレーザーが現時点では適当であり且つ温度の制
御はレーザーのパルス幅を調節することによつて行うこ
とができる。

したがつてレーザービームの出力とフオーカスを選択す
ればウエハ一の全面又は局部を加熱することができる。
またウエハ一基板上に選択的に加熱する場合、従来の加
熱方式においてはすでに述べたごとくシリコンウエハ一
に二酸化珪素などの絶縁膜を形成しこれをパターニング
することによりその窓を介してシリコンの単結晶をエピ
タキシヤル成長を行つたことはすでに第２図に示すごと
くであるが、レーザービームによる加熱を用いる本発明
にかかる方法においては第３図に示すようにアルミニウ
ムもしくは銀をマスタ９として用いる。

これはこれらの金属を用いればその部分の温度上昇が小
さいために加熱されず金属に被覆されないシリコン基板
上のみが選択的に加熱されるからである。なお第３図に
おけるアルミニウムもしくは銀のパターン層９の形成は
蒸着により行いレーザービームパルス１１は窓１０を介
してシリコン基板６を加熱する。実施例 アルゴンレーザーは中心波長５０００λのマルチビーム
のものを用いた。

ビームの代表的な大きさは５０μであり、この時の出力
は約８Ｗであつた。照射はウエハ一をのせたステーデを
移動させて行いこの移動速度は０．４ｍ７１１／ＳｅＣ
Ｉ：．した。従つて、この条件ではビームの照射時間は
約１２５ｍｓｅｃであつた。３″φ ウエハ一の約１％
の領域に照射した結果処理時間は約３０分であつた。

ＳｉＨ４（１０〜５０％）／Ｈ２を常圧で反応させた時
のエピタキシヤルシリコン層の膜厚は２０００〜２５０
０λであつた。又、公知の方法によりＰＨ３を添加し、
Ｎ型層とした。

上記のレーザー，照射及びエピタキシヤル成長条件によ
り、バイポーラ素子のエミツタ一領域を形成した。この
場合には、浅くかつ不純物分布が極めて急峻なエミツタ
一が形成され、良好な素子特性が得られた。又、微小な
コンタクト窓内に選択的にエピタキシヤル層を形成し、
段差の低減を行つた。以上説明したように本発明によれ
ば単結晶をエピタキシヤル成長する部分のみをレーザー
ビームにより加熱するため従来の方法におけるように必
要以外のところまで加熱する必要がなく熱損失が極めて
少なく且つシリコンの転位等による欠陥も発生すること
がないので本発明の効果は頗を大である。

更に、今迄はシリコン基板上でのシリコン単結晶の成長
に限つて説明してきたが、シリコン以外の基板材相、例
えばサフアイア、スピネル上でのシリコンの成長（所謂
へゼロエピタキシャル成長）にも適用することができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は従来のエピタキシヤル成長法の説
明図、第３図は本発明にかかるエピタキシヤル成長法の
説明図である。 第３図において６がシリコン基板、９がアルミニウムも
しくは銀などのマスク、１０が窓、１１がレーザービー
ムである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 加熱した単結晶基板上に、気相成長法により単結晶
   薄膜を成長させるエピタキシャル成長法において、該単
   結晶基板の基礎吸収端より短かい波長のレーザービーム
   を用い、該基板のあらかじめパターニングされた金属パ
   ターン以外の所を加熱し、選択的にかつ自己整合的に単
   結晶層を形成することを特徴とするエピタキシャル成長
   方法。 ２ 上記単結晶基板がシリコン半導体基板であることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載の方法。 ３ 上記単結晶基板がサファイアもしくはスピネルの絶
   縁性基板であることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   記載の方法。 ４ 上記レーザービームとしてＡｒレーザ又はＹＡＧレ
   ーザーから成るレーザービームを用い単結晶シリコン基
   板上のあらかじめパターニングされた金属パターン以外
   の所を加熱し、選択的・自己整合的にシリコン単結晶層
   を形成することを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   の方法。