JPS595622A - 半導体の気相成長方法 - Google Patents
半導体の気相成長方法Info
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- JPS595622A JPS595622A JP11521282A JP11521282A JPS595622A JP S595622 A JPS595622 A JP S595622A JP 11521282 A JP11521282 A JP 11521282A JP 11521282 A JP11521282 A JP 11521282A JP S595622 A JPS595622 A JP S595622A
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- substrate
- growth
- temperature
- oc2h5
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02104—Forming layers
- H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
- H01L21/02367—Substrates
- H01L21/0237—Materials
- H01L21/02373—Group 14 semiconducting materials
- H01L21/02381—Silicon, silicon germanium, germanium
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
- C23C16/48—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating by irradiation, e.g. photolysis, radiolysis, particle radiation
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
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- H01L21/02518—Deposited layers
- H01L21/02521—Materials
- H01L21/02524—Group 14 semiconducting materials
- H01L21/02532—Silicon, silicon germanium, germanium
-
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は半導体の気相成長方法に関するものである。半
導体素子には、特にバイポーラデバイスにはＳｉのエピ
タキシャル層が用いられ、最近で ゛ｉ、ｔＭｏｓデバ
イスにもエピタキシャル層が用いられるようになりつつ
あるｏしかし従来の気相成長法では、成長温度が高温（
〜１０００℃以上）のだめに高純度で且つ急峻な接合を
もつ半導体層を得ることは困難である。その主な原因は
基板を加熱するカーボンサセプタ等からの汚染、基板そ
のものからの汚染等がある。すなわち従来の熱分解ある
いは化学反応による気相成長を行う場合、例えば高周波
加熱炉の場合にはカーボンサセプタを熱し、さらにその
上に載せた基板を加熱する方法が用いられている。この
場合カーボンに一度付着、又は吸着した不純物が、成長
時に蒸発し汚染の原因となる。また基板全体が加熱され
るため、基板表面又は裏面からも不純物による汚染が成
長中に生じる。これらの高温成長による汚染を防ぐには
成長温度を低くすることが必要である。この低温成長に
関する従来例としては不活性ガス中での成長、例えばＨ
ｅ雰囲気中で８５０〜９００℃の温度で常圧で成長する
方法等が報告されているが、結晶性の点で不充分で未だ
実用化にはいたっていない。さらに別な従来例としては
ジャーナル、オブ、エレクトロケミカル、ソサエティ、
１９６８年。
導体素子には、特にバイポーラデバイスにはＳｉのエピ
タキシャル層が用いられ、最近で ゛ｉ、ｔＭｏｓデバ
イスにもエピタキシャル層が用いられるようになりつつ
あるｏしかし従来の気相成長法では、成長温度が高温（
〜１０００℃以上）のだめに高純度で且つ急峻な接合を
もつ半導体層を得ることは困難である。その主な原因は
基板を加熱するカーボンサセプタ等からの汚染、基板そ
のものからの汚染等がある。すなわち従来の熱分解ある
いは化学反応による気相成長を行う場合、例えば高周波
加熱炉の場合にはカーボンサセプタを熱し、さらにその
上に載せた基板を加熱する方法が用いられている。この
場合カーボンに一度付着、又は吸着した不純物が、成長
時に蒸発し汚染の原因となる。また基板全体が加熱され
るため、基板表面又は裏面からも不純物による汚染が成
長中に生じる。これらの高温成長による汚染を防ぐには
成長温度を低くすることが必要である。この低温成長に
関する従来例としては不活性ガス中での成長、例えばＨ
ｅ雰囲気中で８５０〜９００℃の温度で常圧で成長する
方法等が報告されているが、結晶性の点で不充分で未だ
実用化にはいたっていない。さらに別な従来例としては
ジャーナル、オブ、エレクトロケミカル、ソサエティ、
１９６８年。
４月号、４０１−４０５頁（Ｊ、 ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒ
ｏｃｈｅｍｉｃａｌＳｏｃ、 、 ｖｏｌ １１５．Ｎ
［Ｌ４ （１９６Ｆｌ） ｐ４０１−４０５ ）に記載
されてるように原料のＳｉソースとして８１２０ｅｓを
用い基板を〜７００℃に加熱し、紫外光を基板に照射す
ることにより単結晶ｓｉが成長したとある。しかしなが
ら得られた結晶表面は乳白色であり、平滑な成長をして
いない。これは結晶性の点でまだ問題があることを示し
ている。
ｏｃｈｅｍｉｃａｌＳｏｃ、 、 ｖｏｌ １１５．Ｎ
［Ｌ４ （１９６Ｆｌ） ｐ４０１−４０５ ）に記載
されてるように原料のＳｉソースとして８１２０ｅｓを
用い基板を〜７００℃に加熱し、紫外光を基板に照射す
ることにより単結晶ｓｉが成長したとある。しかしなが
ら得られた結晶表面は乳白色であり、平滑な成長をして
いない。これは結晶性の点でまだ問題があることを示し
ている。
本発明の目的は従来性われているＳｔ エピタキシャル
成長温度（〜１０００℃）よりも数百度低い成長温度で
結晶性の優れたエピタキシャル層を得ることでその不純
物分布を所望の階段状接合とすることができ、且つエピ
タキシャル膜厚をも薄くてき膜厚、不純物の高精度制御
が可能な気相成長方法を提供することである。
成長温度（〜１０００℃）よりも数百度低い成長温度で
結晶性の優れたエピタキシャル層を得ることでその不純
物分布を所望の階段状接合とすることができ、且つエピ
タキシャル膜厚をも薄くてき膜厚、不純物の高精度制御
が可能な気相成長方法を提供することである。
本発明は基板を５００〜８００℃の温度範囲に加熱し、
さらに基板に紫外光（波長〜３００ｍμ）を当てＳｉ
ソースガス（テトラエトキシシラン）を分解し、減圧下
（１〜１００ ＴＯＲＲ）で基板上に単結晶シリコン膜
を成長させる方法である。本発明の方法によれば成長時
の基板湿度は上記紫外光を用いた従来法より更に〜１０
０℃低くすることができる。この従来法で成長表面が乳
白色に々ることは結晶表面が粗面であることを示してい
る。
さらに基板に紫外光（波長〜３００ｍμ）を当てＳｉ
ソースガス（テトラエトキシシラン）を分解し、減圧下
（１〜１００ ＴＯＲＲ）で基板上に単結晶シリコン膜
を成長させる方法である。本発明の方法によれば成長時
の基板湿度は上記紫外光を用いた従来法より更に〜１０
０℃低くすることができる。この従来法で成長表面が乳
白色に々ることは結晶表面が粗面であることを示してい
る。
これは従来法が常圧法であるだめに成長する結晶粒が大
きいだめに異方成長が起り易いためと考えられる。一方
減圧下で成長を行えば、結晶粒は小さく等方成長が起り
表面の平滑な結晶面が得られるものである。又減圧成長
のだめにソースガスの平均自由行程が大きくなるためか
、従来法の最適成長温度（〜７００℃）よりも〜１００
℃低い温度で更結晶の成長層が得られた。また減圧法で
あるため成長速度を小さくすることができ、そのため成
長させる膜の厚さを高精度に制御できる。
きいだめに異方成長が起り易いためと考えられる。一方
減圧下で成長を行えば、結晶粒は小さく等方成長が起り
表面の平滑な結晶面が得られるものである。又減圧成長
のだめにソースガスの平均自由行程が大きくなるためか
、従来法の最適成長温度（〜７００℃）よりも〜１００
℃低い温度で更結晶の成長層が得られた。また減圧法で
あるため成長速度を小さくすることができ、そのため成
長させる膜の厚さを高精度に制御できる。
次に１実施例を用いて本発明を図面を参照して説明する
。第１図は本発明の１実施例を説明するだめの図でシリ
コン基板上にシリコン単結晶膜を形成する際に用いた装
置の略図である。原料ガスのＳ ｉ （００２ＴＴ４Ｂ
）４／Ｌは導入口１から導入され、キャリヤガスのＨ２
やＨＯＩガスも同じく導入口１から導入される。石英反
応管２の内部にカーボンサセプタ３を置きこれを赤外ラ
ンプ６で下側から加熱してＳｉ基板４を１１００℃まで
加熱する。最初にＨＯ／ガスを１〜２％（体積比）送り
成長前に８ｉ基板４の表面の汚れをエツチングする。こ
のときは石英反応管２内は常圧でよく、ガスは８のライ
ンを通せば良い。次に温度を下げて基板を成長温度（６
００〜８００℃）に保ち、反応炉内を真空ポンプ７で排
気して〜５０ＴＯＲＲにする。そしてＳ ｉ （００２
Ｉｔ！ｌ ） ４ ／ Ｂｉ２を〜１％を反応室に送り
、紫外光源５で基板４を照射しＳ ｉ （０Ｃ２Ｈ＊
） ４の分解を促進し、Ｓｉ単結晶を基板４の上に成長
する。
。第１図は本発明の１実施例を説明するだめの図でシリ
コン基板上にシリコン単結晶膜を形成する際に用いた装
置の略図である。原料ガスのＳ ｉ （００２ＴＴ４Ｂ
）４／Ｌは導入口１から導入され、キャリヤガスのＨ２
やＨＯＩガスも同じく導入口１から導入される。石英反
応管２の内部にカーボンサセプタ３を置きこれを赤外ラ
ンプ６で下側から加熱してＳｉ基板４を１１００℃まで
加熱する。最初にＨＯ／ガスを１〜２％（体積比）送り
成長前に８ｉ基板４の表面の汚れをエツチングする。こ
のときは石英反応管２内は常圧でよく、ガスは８のライ
ンを通せば良い。次に温度を下げて基板を成長温度（６
００〜８００℃）に保ち、反応炉内を真空ポンプ７で排
気して〜５０ＴＯＲＲにする。そしてＳ ｉ （００２
Ｉｔ！ｌ ） ４ ／ Ｂｉ２を〜１％を反応室に送り
、紫外光源５で基板４を照射しＳ ｉ （０Ｃ２Ｈ＊
） ４の分解を促進し、Ｓｉ単結晶を基板４の上に成長
する。
この条件では成長速度は〜０．２μｍ／Ｊｌｒであった
。
。
基板温度を変えた場合の成長速度との関係は第２図の通
りである。Ｓ ｉ （ＯＣ２Ｉ（、）、を用いる理由は
このガスが常温常圧で安定でしかも分圧の制御が容易で
あるためである。
りである。Ｓ ｉ （ＯＣ２Ｉ（、）、を用いる理由は
このガスが常温常圧で安定でしかも分圧の制御が容易で
あるためである。
以上のように紫外光照射法を用い且９減圧下で成長する
ことにより結晶表面が平滑で結晶性の良好なエピタキシ
ャル膜が得られる。又従来法の低温成長よりもさらに低
温化が可能となりカーボンサセプタ及び基板からの汚染
が防がれ、オートドーピングもなく、高純度で階段状の
接合をもつ半導体結晶ができる。
ことにより結晶表面が平滑で結晶性の良好なエピタキシ
ャル膜が得られる。又従来法の低温成長よりもさらに低
温化が可能となりカーボンサセプタ及び基板からの汚染
が防がれ、オートドーピングもなく、高純度で階段状の
接合をもつ半導体結晶ができる。
また本発明はサファイヤ又はスピネル基板上にＳｔを成
長する場合においても適用可能である。
長する場合においても適用可能である。
また前記実施例では基板を赤外線ランプで加熱している
が、何もこれに限る必要はなく、抵抗加熱等でもよい。
が、何もこれに限る必要はなく、抵抗加熱等でもよい。
第１図は本発明の１実施例を説明した、成長炉の概略図
である。 １・・原料ガス導入口、２・・・石英反応炉、３・・・
カーボンサセプタ、４・・・Ｓｉ基板、５・・・紫外光
源、６・・・赤外ランプ、７・・・真空ポンプ、８・・
・常圧ライン、９・・・排気口、１０〜１２・・・バル
ブ第２図は本発明の１実施例において得られた基板温度
（横軸）と成長速度（縦軸）との関係を示したものであ
る。 代１１１人ブ「埋」ユ 内ＦＪ（腎 系 １図 す 第 ７図 ＃に部２度（°Ｃ）
である。 １・・原料ガス導入口、２・・・石英反応炉、３・・・
カーボンサセプタ、４・・・Ｓｉ基板、５・・・紫外光
源、６・・・赤外ランプ、７・・・真空ポンプ、８・・
・常圧ライン、９・・・排気口、１０〜１２・・・バル
ブ第２図は本発明の１実施例において得られた基板温度
（横軸）と成長速度（縦軸）との関係を示したものであ
る。 代１１１人ブ「埋」ユ 内ＦＪ（腎 系 １図 す 第 ７図 ＃に部２度（°Ｃ）
Claims (1)
- 基板上に単結晶シリコン膜を成長させる気相成長方法に
おいて、前記基板を５００℃〜８００℃の温度範囲に加
熱する工程と、成長させるシリコン膜の原料ガスとして
テトラエトキシシランを用いこれを分解させる波長を有
した紫外光を前記基板に照射する工程を有し、且つ反応
圧力を１〜１００ＴＯＲＲに保ちながら、前記基板上に
単結晶シリコン膜を成長させることを特徴とした半導体
の気相成長方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11521282A JPS595622A (ja) | 1982-07-02 | 1982-07-02 | 半導体の気相成長方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11521282A JPS595622A (ja) | 1982-07-02 | 1982-07-02 | 半導体の気相成長方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS595622A true JPS595622A (ja) | 1984-01-12 |
Family
ID=14657135
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11521282A Pending JPS595622A (ja) | 1982-07-02 | 1982-07-02 | 半導体の気相成長方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS595622A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07176499A (ja) * | 1994-06-21 | 1995-07-14 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 光照射装置 |
-
1982
- 1982-07-02 JP JP11521282A patent/JPS595622A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07176499A (ja) * | 1994-06-21 | 1995-07-14 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 光照射装置 |
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