JPS61121325A - 半導体気相成長法 - Google Patents
半導体気相成長法Info
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- JPS61121325A JPS61121325A JP24282384A JP24282384A JPS61121325A JP S61121325 A JPS61121325 A JP S61121325A JP 24282384 A JP24282384 A JP 24282384A JP 24282384 A JP24282384 A JP 24282384A JP S61121325 A JPS61121325 A JP S61121325A
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- JP
- Japan
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- semiconductor substrate
- layer
- temperature
- epitaxial growth
- epitaxial
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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】
産業上の利用分野
本発明は半導体の気相成長法、特に高濃度の不純物を添
加した領域を有する半導体基板上に、所要の厚さのエピ
タキシャル層を形成する方法に関するものである。
加した領域を有する半導体基板上に、所要の厚さのエピ
タキシャル層を形成する方法に関するものである。
従来の技術
近年、半導体気相エピタキシャル成長においては、オー
トドープの低減が強く要望されており、その方法として
減圧下でエピタキシャル成長を行なう方法を基本にして
各種の改良がなされている。
トドープの低減が強く要望されており、その方法として
減圧下でエピタキシャル成長を行なう方法を基本にして
各種の改良がなされている。
以下図面を参照しながら、上述した減圧エピタキシャル
法を基本とした半導体気相成長法の一例について説明す
る。
法を基本とした半導体気相成長法の一例について説明す
る。
第３図は、オートドープを低減するために採用されてい
る減圧エピタキシャル法のプロセスを示しており、同図
ａで示すようにキャリヤガスとしての水素（Ｈ２）を流
しながら所定のエピタキシャル成長温度、たとえば１０
８０ｔ：迄半導体基板を昇温し、温度を安定化させた後
、同６ｂに示すように真空ポンプにより強制吸引して反
応室内を、たとえば８０Ｔｏｒｒ の減圧状態に維持す
る。続いて第３図Ｃに示すようにキャリヤガスとしての
Ｈ２にＳ Ｉ Ｈ２Ｃｆｌ。の反応ガスと比抵抗を決定
するＰＨ３等のドーピングガスとを混入してエピタキシ
ャル成長を実施する。以降、所定時間経過後Ｓ ｚＨ２
ｃｎ。
る減圧エピタキシャル法のプロセスを示しており、同図
ａで示すようにキャリヤガスとしての水素（Ｈ２）を流
しながら所定のエピタキシャル成長温度、たとえば１０
８０ｔ：迄半導体基板を昇温し、温度を安定化させた後
、同６ｂに示すように真空ポンプにより強制吸引して反
応室内を、たとえば８０Ｔｏｒｒ の減圧状態に維持す
る。続いて第３図Ｃに示すようにキャリヤガスとしての
Ｈ２にＳ Ｉ Ｈ２Ｃｆｌ。の反応ガスと比抵抗を決定
するＰＨ３等のドーピングガスとを混入してエピタキシ
ャル成長を実施する。以降、所定時間経過後Ｓ ｚＨ２
ｃｎ。
とＰＨ３を停止し、第３図ｄに示すように常圧（７６０
Ｔｏｒｒ）に戻し、降温してこのエピタキシャル成長プ
ロセスを終了する。
Ｔｏｒｒ）に戻し、降温してこのエピタキシャル成長プ
ロセスを終了する。
このような減圧エビｌキシケル成長法による低減効果は
次のように考えられている。すなわち、第４図に示して
いるようにオートドープの主原因は高濃度に不純物が添
加された半導体基板１がら、こ九を高温度に加熱してい
くにつれて不純物原子２が処理雰囲気中に飛び出し、こ
れが半導体基板１表面上に不純物２の停滞層３を形成し
、この停滞層３中の不純物２の一部がエピタキシャル成
長層４に再添加されオートドープを形成するとするもの
である。従って、オートドープを低減するためには不純
物停滞層３をできにくくすることが効果がらり、そのた
めには前述したようにエピタキシャル成長を減圧下で行
なうことにより、半導体基板１上を流れるガスの流速が
常圧処理雰囲気で行なう場合に比べて極めて早くなるこ
とから、半導体基板１表面から蒸発した不純物２が吹き
飛ばされ易く、不純物滞留層３ができにくくなり、その
結果オートドープが低減される（例えば特願昭５２−４
９９３７）。
次のように考えられている。すなわち、第４図に示して
いるようにオートドープの主原因は高濃度に不純物が添
加された半導体基板１がら、こ九を高温度に加熱してい
くにつれて不純物原子２が処理雰囲気中に飛び出し、こ
れが半導体基板１表面上に不純物２の停滞層３を形成し
、この停滞層３中の不純物２の一部がエピタキシャル成
長層４に再添加されオートドープを形成するとするもの
である。従って、オートドープを低減するためには不純
物停滞層３をできにくくすることが効果がらり、そのた
めには前述したようにエピタキシャル成長を減圧下で行
なうことにより、半導体基板１上を流れるガスの流速が
常圧処理雰囲気で行なう場合に比べて極めて早くなるこ
とから、半導体基板１表面から蒸発した不純物２が吹き
飛ばされ易く、不純物滞留層３ができにくくなり、その
結果オートドープが低減される（例えば特願昭５２−４
９９３７）。
発明が解決しようとする問題点
一方、エピタキシャル成長温度は通常１０００℃を超え
る温度が採用されており、たとえば反応ガスとしてＳ
ＩＨ２ＣＩｔ２を使用する場合には１１００℃程度をエ
ピタキシャル成長温度に設定している。
る温度が採用されており、たとえば反応ガスとしてＳ
ＩＨ２ＣＩｔ２を使用する場合には１１００℃程度をエ
ピタキシャル成長温度に設定している。
しかしながら、このような高温度に半導体基板を維持す
る場合には、半導体基板内の不純物原子が、成長させた
エピタキシャル成長層へ固相拡散していくこととなり、
従って、不純物分布を制御し得ないオートドープ現象の
一部（固相拡散による持ち上が９領域）を形成する。よ
ってエピタキシャル成長温度は可能な限り低い方が望ま
しい。しかしながら、５ｉＨ２ｃ２２を用いてエピタキ
シャル成長温度を１０５０℃に設定し、エピタキシャル
成長を実施した場合には、減圧法を採用しているにもか
かわらず、オートドープ現象は常圧下で行った場合とほ
ぼ同程度に生ずることが明らかとなった。
る場合には、半導体基板内の不純物原子が、成長させた
エピタキシャル成長層へ固相拡散していくこととなり、
従って、不純物分布を制御し得ないオートドープ現象の
一部（固相拡散による持ち上が９領域）を形成する。よ
ってエピタキシャル成長温度は可能な限り低い方が望ま
しい。しかしながら、５ｉＨ２ｃ２２を用いてエピタキ
シャル成長温度を１０５０℃に設定し、エピタキシャル
成長を実施した場合には、減圧法を採用しているにもか
かわらず、オートドープ現象は常圧下で行った場合とほ
ぼ同程度に生ずることが明らかとなった。
この結果、オートドープの要因としては、第４図に示し
た停滞層３中を漂よっている不純物原子２とともに、半
導体基板１表面に捕捉吸着されている不純物原子６がよ
ジ大きな原因と考えられる。
た停滞層３中を漂よっている不純物原子２とともに、半
導体基板１表面に捕捉吸着されている不純物原子６がよ
ジ大きな原因と考えられる。
このように半導体基板１表面に捕捉吸着されている不純
物原子５は、減圧法を採用して平均ガス流速を上げても
粘性流体の固体表面におけるガス流速は殆んど零である
ため、上記不純物原子５を逸散させる効果は期待できな
い。結局、ガス層中の不純物原子２の濃度が下が９この
濃度と、半導体基板１表面に吸着さ几ている不純物原子
６の濃度との濃度差による拡散エネルギーが、吸着エネ
ルギーを超えることになる迄は、半導体基板１表面から
不純物原子５は脱離していかず、結局Ｌフォートドープ
を低減するためには、上記濃度差を生ぜしめることが必
要で、そのため長時間を必要とする結果となっていた。
物原子５は、減圧法を採用して平均ガス流速を上げても
粘性流体の固体表面におけるガス流速は殆んど零である
ため、上記不純物原子５を逸散させる効果は期待できな
い。結局、ガス層中の不純物原子２の濃度が下が９この
濃度と、半導体基板１表面に吸着さ几ている不純物原子
６の濃度との濃度差による拡散エネルギーが、吸着エネ
ルギーを超えることになる迄は、半導体基板１表面から
不純物原子５は脱離していかず、結局Ｌフォートドープ
を低減するためには、上記濃度差を生ぜしめることが必
要で、そのため長時間を必要とする結果となっていた。
本発明は上記問題点に鑑み、エリ短時間によりオートド
ープを低減する方法を提供するものである。
ープを低減する方法を提供するものである。
問題点を解決するための手段
上記問題点を解決するために本発明の半導体気相成長法
は、所定のエピタキシャル成長温度において、半導体基
板の表層部に含まｎている不純物原子の処理雰囲気中へ
の飛散を遮蔽するに充分な程度の厚さの第１のエピタキ
シャル層を形成した後、前記半導体基板の温度を上げて
Ｈ２雰囲気中で一定時間保持し、再び前記エピタキシャ
ル成長温度迄下げ、その後第２のエピタキシャル層を形
成することにより所望の厚さを有するエピタキシャル層
を形成するという構成である。
は、所定のエピタキシャル成長温度において、半導体基
板の表層部に含まｎている不純物原子の処理雰囲気中へ
の飛散を遮蔽するに充分な程度の厚さの第１のエピタキ
シャル層を形成した後、前記半導体基板の温度を上げて
Ｈ２雰囲気中で一定時間保持し、再び前記エピタキシャ
ル成長温度迄下げ、その後第２のエピタキシャル層を形
成することにより所望の厚さを有するエピタキシャル層
を形成するという構成である。
作 用
本発明は上記した構成によって、まず第１のエピタキシ
ャル層の形成によりそれ以降の半導体基板表面からの不
純物原子の処理雰囲気中への飛び出しが殆んど阻止さ几
、又そｆｌまでに半導体基板表面に吸着され、オートド
ーグの主原因となっていた不純物原子は、半導体基板の
温度を上げるという処理にニジ、脱離エイ・ルギーを得
て基板表面から分離し、ガス流れに乗って逸散していく
こととなる。従って、その後の第２のエピタキシャル成
長層には殆んどオートドーグの発生がなく不純物濃度が
均一に制御された良質な膜形成が可能となる。
ャル層の形成によりそれ以降の半導体基板表面からの不
純物原子の処理雰囲気中への飛び出しが殆んど阻止さ几
、又そｆｌまでに半導体基板表面に吸着され、オートド
ーグの主原因となっていた不純物原子は、半導体基板の
温度を上げるという処理にニジ、脱離エイ・ルギーを得
て基板表面から分離し、ガス流れに乗って逸散していく
こととなる。従って、その後の第２のエピタキシャル成
長層には殆んどオートドーグの発生がなく不純物濃度が
均一に制御された良質な膜形成が可能となる。
実施例
次に実施例により本発明の詳細な説明する。
第１図＆ ”−’ Ｃは本発明の半導体気相成長法の一
実施例を示している。同図ａで示すように、高不純物濃
度を有する半導体基板１１を所定のエピタキシャル成長
温度、たとえば１０５Ｃ）Ｃ迄加熱し、毎分ｔｓｏＩｌ
のＨ２キャリヤガスにＳ １Ｈ２Ｃ４！□などからなる
反応ガスをたとえば毎分２００ｃｃ の割合で供給し
て０．３μｍ厚さの第１のエピタキシャル層１２を形成
する。このように半導体基板１１の表面を第１のエピタ
キシャル層で覆うことにより、それ以降は半導体基板１
１からの不純物の処理雰囲気中への飛び出しは阻止され
、オートドープの原因となるのはそれ迄に処理雰囲気中
に飛び出し、滞留層１３中を漂よっている不純物原子１
４と半導体基板１１上に吸着さｎている不純物原子１５
である。この吸着不純物原子１５を半導体基板１１表面
から分離し、ガス流れに乗せて逸散させるためには、不
純物原子１５の吸着エネルギーレベルを超えたエネルギ
ーを与えることがまず必要である０ そこで本発明では第１図すに示しているように第１のエ
ピタキシャル層を形成後半導体基板１１の温度をたとえ
ば１１００℃ まで昇温し、４分間Ｈ２ガスを流しなが
ら保持する。このようにすることで半導体基板１１表面
に吸着されていた不純物原子１５も、半導体基板１１表
面からの離脱が加速され、表面から離れたものはガス流
れに乗って逸散していくこととなる。従って半導体基板
１１表面およびその直上のガス気流中の不純物濃度は急
激に低下する。そこで再び第１図Ｃに示しているように
半導体基板１１をエピタキシャル成長温度１０５０’Ｃ
Ｋ降温し、Ｈ２キャリャカスニ５ｉＨ２ＣＩ１．。
実施例を示している。同図ａで示すように、高不純物濃
度を有する半導体基板１１を所定のエピタキシャル成長
温度、たとえば１０５Ｃ）Ｃ迄加熱し、毎分ｔｓｏＩｌ
のＨ２キャリヤガスにＳ １Ｈ２Ｃ４！□などからなる
反応ガスをたとえば毎分２００ｃｃ の割合で供給し
て０．３μｍ厚さの第１のエピタキシャル層１２を形成
する。このように半導体基板１１の表面を第１のエピタ
キシャル層で覆うことにより、それ以降は半導体基板１
１からの不純物の処理雰囲気中への飛び出しは阻止され
、オートドープの原因となるのはそれ迄に処理雰囲気中
に飛び出し、滞留層１３中を漂よっている不純物原子１
４と半導体基板１１上に吸着さｎている不純物原子１５
である。この吸着不純物原子１５を半導体基板１１表面
から分離し、ガス流れに乗せて逸散させるためには、不
純物原子１５の吸着エネルギーレベルを超えたエネルギ
ーを与えることがまず必要である０ そこで本発明では第１図すに示しているように第１のエ
ピタキシャル層を形成後半導体基板１１の温度をたとえ
ば１１００℃ まで昇温し、４分間Ｈ２ガスを流しなが
ら保持する。このようにすることで半導体基板１１表面
に吸着されていた不純物原子１５も、半導体基板１１表
面からの離脱が加速され、表面から離れたものはガス流
れに乗って逸散していくこととなる。従って半導体基板
１１表面およびその直上のガス気流中の不純物濃度は急
激に低下する。そこで再び第１図Ｃに示しているように
半導体基板１１をエピタキシャル成長温度１０５０’Ｃ
Ｋ降温し、Ｈ２キャリャカスニ５ｉＨ２ＣＩ１．。
とエピタキシャル成長層の導電型および比抵抗を決定す
るＰＨ３などの反応ガスを供給して第２のエピタキシャ
ル層１６を所定の厚さ、たとえば３．７μｍ形成する。
るＰＨ３などの反応ガスを供給して第２のエピタキシャ
ル層１６を所定の厚さ、たとえば３．７μｍ形成する。
このような実施例によって第２図に示すようにオートド
ープの殆んど生じないエピタキシャル層が得らルた。同
図において（イ）は本発明の場合、（ロ）は従来例を示
している。
ープの殆んど生じないエピタキシャル層が得らルた。同
図において（イ）は本発明の場合、（ロ）は従来例を示
している。
なお、本発明は低圧法と併用して用い几ば、更にオート
ドープが低減されることは明らかである。
ドープが低減されることは明らかである。
又この時第１エピタキシヤル成長と第２エピタキンヤル
成長との間の高温保持期間の圧力を成長時よりも更に高
真空とすることで吸着不純物原子１６群導体基板１１表
面からの離脱が更に促進され、よりオートドープの低減
効果が向上する。
成長との間の高温保持期間の圧力を成長時よりも更に高
真空とすることで吸着不純物原子１６群導体基板１１表
面からの離脱が更に促進され、よりオートドープの低減
効果が向上する。
本発明はエピタキシャル成長に限定されるものではなく
、蒸発し易い原子を含む基板に気相成長法にＪ、ジ膜形
成する場合にも広く適用することができる。
、蒸発し易い原子を含む基板に気相成長法にＪ、ジ膜形
成する場合にも広く適用することができる。
発明の効果
−以上のように本発明は、半導体基板の表層部に含まれ
ている不純物原子の処理雰囲気中への飛び出しを押える
のに充分な程度の厚さの第１のエピタキシャル層を形成
し、その後Ｈ２などのキャリヤガスのみを流しながら半
導体基板の温度を上げて一定時間保持した後、再度降温
して第２のエピタキシャル成長層を形成し、所望の厚さ
のエピタキシャル層を形成する方法であり、第２のエピ
タキシャル成長時には半導体基板表面に吸着していた不
純物原子が大幅に低減されているので、オートドーピン
グの殆んど生じないエピタキシャル層が形成でき、その
工業的価値は犬なるものである。
ている不純物原子の処理雰囲気中への飛び出しを押える
のに充分な程度の厚さの第１のエピタキシャル層を形成
し、その後Ｈ２などのキャリヤガスのみを流しながら半
導体基板の温度を上げて一定時間保持した後、再度降温
して第２のエピタキシャル成長層を形成し、所望の厚さ
のエピタキシャル層を形成する方法であり、第２のエピ
タキシャル成長時には半導体基板表面に吸着していた不
純物原子が大幅に低減されているので、オートドーピン
グの殆んど生じないエピタキシャル層が形成でき、その
工業的価値は犬なるものである。
第１図ａ−Ｃは本発明の半導体気相成長法を示す工程図
と各工程における半導体基板の要部断面図、第２図は本
発明法および従来法にエリ成長させたエピタキシャル層
の不純物濃度分布の比較図、第３図は従来の減圧エピタ
キシャル成長法のプロセスを示す図、そして第４図は半
導体基板上にこの基板より低い不純物濃度の層を成長さ
せるときに生ずるオートドープを説明するための図であ
る。 １１・・・・・・半導体基板、１２・・川・第１のエピ
タキシャル成長層、１５・・・・・不純物原子、１６・
・・・・・第２のエピタキシャル成長層。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名第１
図 くＳ：＝＝＝＝＝：：Ｈ２＋硯１ｈＣ４＋ｆ’ｆｆ３ｆ
／−−−デ耳１もＩ鳳
と各工程における半導体基板の要部断面図、第２図は本
発明法および従来法にエリ成長させたエピタキシャル層
の不純物濃度分布の比較図、第３図は従来の減圧エピタ
キシャル成長法のプロセスを示す図、そして第４図は半
導体基板上にこの基板より低い不純物濃度の層を成長さ
せるときに生ずるオートドープを説明するための図であ
る。 １１・・・・・・半導体基板、１２・・川・第１のエピ
タキシャル成長層、１５・・・・・不純物原子、１６・
・・・・・第２のエピタキシャル成長層。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名第１
図 くＳ：＝＝＝＝＝：：Ｈ２＋硯１ｈＣ４＋ｆ’ｆｆ３ｆ
／−−−デ耳１もＩ鳳
Claims (1)
- 半導体基板上に所要の厚さのエピタキシャル層を成長
させる半導体気相成長法において、前記半導体基板を加
熱して所定のエピタキシャル成長温度に到達後、前記半
導体基板の表層部に含まれている不純物原子の処理雰囲
気中への飛散を遮蔽するに充分な程度の厚さの第１のエ
ピタキシャル層を形成し、その後Ｈ＿２などのキャリヤ
ガスのみを流しながら、前記半導体基板の温度を上げて
一定時間保持した後、前記エピタキシャル成長温度まで
再度下降させ、その後第２のエピタキシャル成長層を形
成することにより所要の厚さを有するエピタキシャル層
を形成することを特徴とする半導体気相成長法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59242823A JPH0638403B2 (ja) | 1984-11-16 | 1984-11-16 | 半導体気相成長法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59242823A JPH0638403B2 (ja) | 1984-11-16 | 1984-11-16 | 半導体気相成長法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61121325A true JPS61121325A (ja) | 1986-06-09 |
| JPH0638403B2 JPH0638403B2 (ja) | 1994-05-18 |
Family
ID=17094821
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59242823A Expired - Lifetime JPH0638403B2 (ja) | 1984-11-16 | 1984-11-16 | 半導体気相成長法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0638403B2 (ja) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4957772A (ja) * | 1972-10-03 | 1974-06-05 |
-
1984
- 1984-11-16 JP JP59242823A patent/JPH0638403B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4957772A (ja) * | 1972-10-03 | 1974-06-05 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0638403B2 (ja) | 1994-05-18 |
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