JPS6027749B2 - 気相成長方法および装置 - Google Patents
気相成長方法および装置Info
- Publication number
- JPS6027749B2 JPS6027749B2 JP4687279A JP4687279A JPS6027749B2 JP S6027749 B2 JPS6027749 B2 JP S6027749B2 JP 4687279 A JP4687279 A JP 4687279A JP 4687279 A JP4687279 A JP 4687279A JP S6027749 B2 JPS6027749 B2 JP S6027749B2
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- Japan
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- vapor phase
- phase growth
- reaction tube
- gas
- growth
- Prior art date
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- Expired
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Classifications
-
- 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
- C23C16/50—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 using electric discharges
- C23C16/503—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 using electric discharges using dc or ac discharges
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は気相成長に関し、特に原料ガスに含まれるかあ
るいは原料ガスに混入する所定極性のイオンを制御した
気相成長方法および装置に関する。
るいは原料ガスに混入する所定極性のイオンを制御した
気相成長方法および装置に関する。
基板上に単結晶や多結晶ないいま非晶質の固体を気相成
長する技術において、成長層中に含まれる不純物を精度
よく制御することが強く望まれている。
長する技術において、成長層中に含まれる不純物を精度
よく制御することが強く望まれている。
特に半導体技術の分野では望まれる成長層が非常に高品
質であり、ごくわずかの不定の不純物の浸入も許されな
い場合が多い。シリコン（Ｓｉ）の気相成長（ＣＶＤ）
において、不純物を添加しない所謂ノンドーピングの成
長を行っても、到達純度は成長層の含有不純物密度１び
２〜１び３伽‐３が限度である。要するにこれだけの不
純物量は制御不可能で、現在に至るまでこれら意図せず
に混入する不純物を制御しようとした例は少ない。これ
らの不純物はシリコンソース或はキャリアガスにもとも
と含まれていたもの、途中の配管や反応管自体から混入
するもので等で、単一物質ではなく種々の不純物の集ま
りであるが、成長時の熱エネルギーによりイオン化して
いるものが少なくない。例えば溶融帯中の不純物イオン
を電界で制御する露界偏祈法が既に提案されているが、
この場合不純物がイオン化しているのは溶融状態にある
熱エネルギーによる。ＳｉのＣＶＤは普通１２００℃付
近で行なわれるが、この温度はＳｉの融点１４１２０に
近い値であり、あるし・種の物質をイオン化するのに十
分な温度である。本発明の一目的は反応ガスの気流中に
電磁界を設け、成長層に混入せんとするこれら不純物イ
オンを基板外に導くことにより、含有不純物密度が非常
に低い高純度ェピタキシャル層を実現することにある。
電界Ｅと磁界Ｂとが共存している自由空間を点電荷ｑが
速度ｖで運動しているときの運動方程式はｍＭ＝ｑ（旧
十ｙ×旧）であるが、この場合周囲には多数の分子、イ
オンが存在するため、それらとの衝突による減速と印加
電磁界による加速を繰り返す。
質であり、ごくわずかの不定の不純物の浸入も許されな
い場合が多い。シリコン（Ｓｉ）の気相成長（ＣＶＤ）
において、不純物を添加しない所謂ノンドーピングの成
長を行っても、到達純度は成長層の含有不純物密度１び
２〜１び３伽‐３が限度である。要するにこれだけの不
純物量は制御不可能で、現在に至るまでこれら意図せず
に混入する不純物を制御しようとした例は少ない。これ
らの不純物はシリコンソース或はキャリアガスにもとも
と含まれていたもの、途中の配管や反応管自体から混入
するもので等で、単一物質ではなく種々の不純物の集ま
りであるが、成長時の熱エネルギーによりイオン化して
いるものが少なくない。例えば溶融帯中の不純物イオン
を電界で制御する露界偏祈法が既に提案されているが、
この場合不純物がイオン化しているのは溶融状態にある
熱エネルギーによる。ＳｉのＣＶＤは普通１２００℃付
近で行なわれるが、この温度はＳｉの融点１４１２０に
近い値であり、あるし・種の物質をイオン化するのに十
分な温度である。本発明の一目的は反応ガスの気流中に
電磁界を設け、成長層に混入せんとするこれら不純物イ
オンを基板外に導くことにより、含有不純物密度が非常
に低い高純度ェピタキシャル層を実現することにある。
電界Ｅと磁界Ｂとが共存している自由空間を点電荷ｑが
速度ｖで運動しているときの運動方程式はｍＭ＝ｑ（旧
十ｙ×旧）であるが、この場合周囲には多数の分子、イ
オンが存在するため、それらとの衝突による減速と印加
電磁界による加速を繰り返す。
旧，旧両方考えた場合の現象は複雑になるから、第１図
のようにｙ方向に電界Ｅｙを印加した場合を例にとって
説明する。１は直流定電圧源、２は電極３に定電圧を印
加するための導線、４は加熱炉、５は石英管、６はシリ
コン基板、７はシリコン基板支持台である。
のようにｙ方向に電界Ｅｙを印加した場合を例にとって
説明する。１は直流定電圧源、２は電極３に定電圧を印
加するための導線、４は加熱炉、５は石英管、６はシリ
コン基板、７はシリコン基板支持台である。
イオンの軌跡を表現するための座標ｘ，ｙの定義を同時
に示してある。１の定電圧源は、出力２０〜２０Ｖ程度
の普通のものでよい。
に示してある。１の定電圧源は、出力２０〜２０Ｖ程度
の普通のものでよい。
印加電圧の大きさをＶｄで表わす。電極３の間隔をｄと
する。Ｖｄ，ｄ等の具体的な数値は次図の第２図の説明
の時に述べる。ｙ方向の平均的な速度はＶｙ＝ｒＥｙで
表わせる。移動度叫ま電界の大きさ、ガス圧などによっ
て変化するが大旨０．０１〜１凧２／Ｖｓｅｃの範囲に
あると考えられる。第１図のように電極間距離ｄの間に
電圧Ｖｄを印加した時に発生する電界はＥｙ＝Ｖｄ／ｄ
である。従って時間ｔ砂後のｙ座標はｙ＝Ｖｙｔ＝ムＥ
ｙｔ＝ＡＶｄ／ｄ・ｔと表わせる。一方、ｘ方向には線
速に等しい平均速度で動いているとすれば、ｘは座標は
ｘ＝Ｖ幻，Ｖｘ＝一定で表わせる。ｔ＝ｘ／Ｖｘを先の
ｙ座標の式に代入すると、荷電粒子の軌跡を表わす式ｙ
＝りＶｄ／ｄＶｘ・ｘが得られる。例えばｄ＝２ｈ，Ｖ
ｘ＝４×１０‐２ｍ／ｓｅｃ，山＝０．１の２ ／Ｖｓ
ｅｃの場合、図２のような軌跡が得られる。図２より、
本発明の方法が十分実用に供し得ることがわかる。本発
明の２，３の実施例について述べる。
する。Ｖｄ，ｄ等の具体的な数値は次図の第２図の説明
の時に述べる。ｙ方向の平均的な速度はＶｙ＝ｒＥｙで
表わせる。移動度叫ま電界の大きさ、ガス圧などによっ
て変化するが大旨０．０１〜１凧２／Ｖｓｅｃの範囲に
あると考えられる。第１図のように電極間距離ｄの間に
電圧Ｖｄを印加した時に発生する電界はＥｙ＝Ｖｄ／ｄ
である。従って時間ｔ砂後のｙ座標はｙ＝Ｖｙｔ＝ムＥ
ｙｔ＝ＡＶｄ／ｄ・ｔと表わせる。一方、ｘ方向には線
速に等しい平均速度で動いているとすれば、ｘは座標は
ｘ＝Ｖ幻，Ｖｘ＝一定で表わせる。ｔ＝ｘ／Ｖｘを先の
ｙ座標の式に代入すると、荷電粒子の軌跡を表わす式ｙ
＝りＶｄ／ｄＶｘ・ｘが得られる。例えばｄ＝２ｈ，Ｖ
ｘ＝４×１０‐２ｍ／ｓｅｃ，山＝０．１の２ ／Ｖｓ
ｅｃの場合、図２のような軌跡が得られる。図２より、
本発明の方法が十分実用に供し得ることがわかる。本発
明の２，３の実施例について述べる。
高濃度基板に高純度成長を行う場合基板と成長層の境界
付近の不純物分布がダレろ。この現象は一般にオートド
ーピングと呼ばれる。オートドーピングの主な原因の１
つに高濃度基板に含まれている不純物イオンが１度気相
に飛びだして再び成長層に取り込まれることがあげられ
る。この場合電（磁）界制御にて気相に飛びだす分を制
御する或は飛びだしたものをすみやかに基板から引き離
すことによりオートドーピングの悪影響を減少させるこ
とができる。ＭＯＳトランジスタの製造工程中、酸化雰
囲気中にナトリウムイオンＮａ＋があるとチャンネル領
域の反転をひきおこしたりして好ましくない。Ｎがイオ
ンはもともとＳｉ基板支中に含まれるもの、Ｓｉ基板表
面に付着しているものの他に、電気炉、炉芯管等から混
入してくるものもある。このような場合従来の酸化装置
ではＮａ＋を除去することが難かしいが、本発明を用い
て形成されるＳｉ０２膜に混入せんとするＮａ十イオン
を基板から引き離す向きに電界を印加することによりＮ
がイオン密度が非常に少ないＳｊ０２膜の製造ができる
。所定の抵抗率を有する成長層を得るために、不純物を
故障に添加する場合などに、急峻なガス組成の変化が要
求されることがある。しかし従釆の成長方法および装置
では配管系に残留する不純物の影響で、このことは不可
能である。このような場合図３のような装置で不純物を
イオン化させておき反応管中で不純物イオンを選択的に
移動させ反応ガス流中に残存する不純物イオンを基板外
に導くことにより、成長層への影響を無くすることが可
能である。図３において、１はシリコン供聯合源、２は
シリコン供総合ガスを配管８に導く管、３はシリコン化
合物ガスの排気口、４は添加不純物源、５は添加不純物
をイオン化する装置、６はイオン化した添加不純物を配
管８に導く管、７はイオン化した添加不純物の排気口、
８はシリコン化合物ガスとイオン化した添加不純物ガス
則ち反応ガスを成長炉９で導くための管、１０は反応ガ
スの排気口、１１は定電圧源１３で発生する直流電圧を
導線１２を介して導く電極である。
付近の不純物分布がダレろ。この現象は一般にオートド
ーピングと呼ばれる。オートドーピングの主な原因の１
つに高濃度基板に含まれている不純物イオンが１度気相
に飛びだして再び成長層に取り込まれることがあげられ
る。この場合電（磁）界制御にて気相に飛びだす分を制
御する或は飛びだしたものをすみやかに基板から引き離
すことによりオートドーピングの悪影響を減少させるこ
とができる。ＭＯＳトランジスタの製造工程中、酸化雰
囲気中にナトリウムイオンＮａ＋があるとチャンネル領
域の反転をひきおこしたりして好ましくない。Ｎがイオ
ンはもともとＳｉ基板支中に含まれるもの、Ｓｉ基板表
面に付着しているものの他に、電気炉、炉芯管等から混
入してくるものもある。このような場合従来の酸化装置
ではＮａ＋を除去することが難かしいが、本発明を用い
て形成されるＳｉ０２膜に混入せんとするＮａ十イオン
を基板から引き離す向きに電界を印加することによりＮ
がイオン密度が非常に少ないＳｊ０２膜の製造ができる
。所定の抵抗率を有する成長層を得るために、不純物を
故障に添加する場合などに、急峻なガス組成の変化が要
求されることがある。しかし従釆の成長方法および装置
では配管系に残留する不純物の影響で、このことは不可
能である。このような場合図３のような装置で不純物を
イオン化させておき反応管中で不純物イオンを選択的に
移動させ反応ガス流中に残存する不純物イオンを基板外
に導くことにより、成長層への影響を無くすることが可
能である。図３において、１はシリコン供聯合源、２は
シリコン供総合ガスを配管８に導く管、３はシリコン化
合物ガスの排気口、４は添加不純物源、５は添加不純物
をイオン化する装置、６はイオン化した添加不純物を配
管８に導く管、７はイオン化した添加不純物の排気口、
８はシリコン化合物ガスとイオン化した添加不純物ガス
則ち反応ガスを成長炉９で導くための管、１０は反応ガ
スの排気口、１１は定電圧源１３で発生する直流電圧を
導線１２を介して導く電極である。
ガス混合法と呼ばれる気相成長のｄｏｐｉ聡ｓ淡ｔｅｍ
において、不純物源４の後にイオン化装置５と反応管を
含む成長炉９の外部に電界印加装置１１をつけたもので
ある。
において、不純物源４の後にイオン化装置５と反応管を
含む成長炉９の外部に電界印加装置１１をつけたもので
ある。
シリコンソースガスをイオン化することは成長機構に影
響があるから無理な点も多いがｄｏｐａｎｔは固体中で
はイオン化しているものだからガス状態にうちからイオ
ンの形をとってもなんらさしつかえない。
響があるから無理な点も多いがｄｏｐａｎｔは固体中で
はイオン化しているものだからガス状態にうちからイオ
ンの形をとってもなんらさしつかえない。
成長に必要な熱エネルギーだけでイオン化するようなｄ
ｏｐａｎｔに対してはイオン化装置が不必要なのは勿論
である。イオン化装置としては例えば一定波長のレーザ
ーを照射して添加不純物をイオン化する方法などが考え
られる。以上本発明は主に所謂横型反応管の場合につい
てのみ説明したが、本発明の縦型反応管についても適用
できることは当然である。
ｏｐａｎｔに対してはイオン化装置が不必要なのは勿論
である。イオン化装置としては例えば一定波長のレーザ
ーを照射して添加不純物をイオン化する方法などが考え
られる。以上本発明は主に所謂横型反応管の場合につい
てのみ説明したが、本発明の縦型反応管についても適用
できることは当然である。
また材料としてＳｉについてのみ述べたがその他の半導
体材料たとえばＧａＡｓの気相成長の不純物制御などに
も適用できることはもちろんである。図面の簡単な説明
第１図は気流中に静電界を印加した部分の概略図、第２
図は第１図の装置に正の１価のイオンが飛び込んだ場合
の軌跡、第３図は不純物添加を電界制御する気相成長系
のブロックダイヤグラムである。
体材料たとえばＧａＡｓの気相成長の不純物制御などに
も適用できることはもちろんである。図面の簡単な説明
第１図は気流中に静電界を印加した部分の概略図、第２
図は第１図の装置に正の１価のイオンが飛び込んだ場合
の軌跡、第３図は不純物添加を電界制御する気相成長系
のブロックダイヤグラムである。
第１図
第２図
第３図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 基板上に気相成長を行なう方法において成長源とな
る気流中に静電磁界を形成し、所定の極性の不純物イオ
ンに気流方向と垂直方向に加速度を作用させる工程を含
むことを特徴とする気相成長方法。 ２ 反応管と、前記反応管中に配置された基板支持部と
、前記反応管に原料ガスを供給する手段と不純物ガスを
イオン化し供給する手段とからなるガス供給部と、前記
ガス供給部と前記基板支持部との間で反応管中に静電磁
界を形成するための電磁界発生手段とを含むことを特徴
とする気相成長装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4687279A JPS6027749B2 (ja) | 1979-04-16 | 1979-04-16 | 気相成長方法および装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4687279A JPS6027749B2 (ja) | 1979-04-16 | 1979-04-16 | 気相成長方法および装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS55138071A JPS55138071A (en) | 1980-10-28 |
| JPS6027749B2 true JPS6027749B2 (ja) | 1985-07-01 |
Family
ID=12759431
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4687279A Expired JPS6027749B2 (ja) | 1979-04-16 | 1979-04-16 | 気相成長方法および装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6027749B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2020184548A1 (ja) | 2019-03-13 | 2020-09-17 | 不二製油グループ本社株式会社 | 油脂組成物 |
-
1979
- 1979-04-16 JP JP4687279A patent/JPS6027749B2/ja not_active Expired
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2020184548A1 (ja) | 2019-03-13 | 2020-09-17 | 不二製油グループ本社株式会社 | 油脂組成物 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS55138071A (en) | 1980-10-28 |
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