JPS61154027A - 半導体単結晶の気相成長方法 - Google Patents
半導体単結晶の気相成長方法Info
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- JPS61154027A JPS61154027A JP28147284A JP28147284A JPS61154027A JP S61154027 A JPS61154027 A JP S61154027A JP 28147284 A JP28147284 A JP 28147284A JP 28147284 A JP28147284 A JP 28147284A JP S61154027 A JPS61154027 A JP S61154027A
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- vapor phase
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- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
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- 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
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- 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】
〔発明の技術分野〕
本発明は半導体単結晶の気相成長方法、特に半導体ウェ
ハの表面に薄い単結晶層を形成させるための半導体単結
晶の気相成長方法に関する。
ハの表面に薄い単結晶層を形成させるための半導体単結
晶の気相成長方法に関する。
（発明の技術的背ＩＩ）
近年のバイポーラＩＣあるいはＭＯ８ＬＳＩの製造工程
において、半導体ウェハの表面に半導体単結晶を成長さ
せる技術は不可欠のものとなっている。特に高集積化が
望まれる今日では気相中でのエピタキシャル成長方法が
重要度を高めつつある。第２図に気相成長を行った半導
体ウェハを示す。半導体ウェハ１の表面には、厚み１０
μｍ程度の成長ＪＩ２が形成されている。
において、半導体ウェハの表面に半導体単結晶を成長さ
せる技術は不可欠のものとなっている。特に高集積化が
望まれる今日では気相中でのエピタキシャル成長方法が
重要度を高めつつある。第２図に気相成長を行った半導
体ウェハを示す。半導体ウェハ１の表面には、厚み１０
μｍ程度の成長ＪＩ２が形成されている。
このような気相成長を行うための装置の従来例を第３図
に示す。この装置は一般に縦型炉と呼ばれる型のもので
、反応管３内にサセプタ４が設けられており、成長前の
半導体ウェハ１はこのサセプタ４の上に載せられる。サ
セプタ４は回転軸５のまわりを矢印に示すように回転す
る。サセプタ４の下部には加熱用コイル６が設けられて
おり、ここに高周波電流が流され、サセプタ４は加熱さ
れる。反応管３内には気相成長用のガス、例えば半導体
ウェハ１がシリコンウェハであれば５ｉＣｊ２Ｈ２，Ｈ
２の混合ガスがガス導入管７から導入され噴出口８から
噴出し管内に充満する。
に示す。この装置は一般に縦型炉と呼ばれる型のもので
、反応管３内にサセプタ４が設けられており、成長前の
半導体ウェハ１はこのサセプタ４の上に載せられる。サ
セプタ４は回転軸５のまわりを矢印に示すように回転す
る。サセプタ４の下部には加熱用コイル６が設けられて
おり、ここに高周波電流が流され、サセプタ４は加熱さ
れる。反応管３内には気相成長用のガス、例えば半導体
ウェハ１がシリコンウェハであれば５ｉＣｊ２Ｈ２，Ｈ
２の混合ガスがガス導入管７から導入され噴出口８から
噴出し管内に充満する。
ガス排気管９からはこの充満したガスが排気され、管内
のガスが常にリフレッシュされる。サセプタ４の熱が半
導体ウェハ１にまで伝わり、半導体ウェハ１の表面が気
相成長用ガスと反応し、成長層２として単結晶がエピタ
キシャル成長する。
のガスが常にリフレッシュされる。サセプタ４の熱が半
導体ウェハ１にまで伝わり、半導体ウェハ１の表面が気
相成長用ガスと反応し、成長層２として単結晶がエピタ
キシャル成長する。
第４図は一般にシリンダ型炉と呼ばれている型の従来装
置である。反応管３内に設けられたサセプタ４は、回転
軸５のまわりを矢印に示すように回転する。半導体ウェ
ハ１は、サセプタ４の傾斜面に固定される。反応管３内
には気相成長用のガスがガス導入管７から導入され、ガ
ス排気管９から排気される。この装置では、半導体ウェ
ハ１の加熱はハロゲンランプ１ｏがらの光照射によって
行なわれる。このため反応管３の外壁は石英等の光を透
過する材質で作られる。このハロゲンランプ１０の照射
光は直接半導体ウェハ１の表面を加熱し、気相成長反応
が行なわれることになる。ハロゲンランプ１０の外周に
は鏡１１が設けられており、光照射の効率を高めている
。また、反応管３の周囲には冷却管１２が設けられ、反
応管３の外壁温度を低下させて、外壁にシリコン等°が
析出しないようにしている。
置である。反応管３内に設けられたサセプタ４は、回転
軸５のまわりを矢印に示すように回転する。半導体ウェ
ハ１は、サセプタ４の傾斜面に固定される。反応管３内
には気相成長用のガスがガス導入管７から導入され、ガ
ス排気管９から排気される。この装置では、半導体ウェ
ハ１の加熱はハロゲンランプ１ｏがらの光照射によって
行なわれる。このため反応管３の外壁は石英等の光を透
過する材質で作られる。このハロゲンランプ１０の照射
光は直接半導体ウェハ１の表面を加熱し、気相成長反応
が行なわれることになる。ハロゲンランプ１０の外周に
は鏡１１が設けられており、光照射の効率を高めている
。また、反応管３の周囲には冷却管１２が設けられ、反
応管３の外壁温度を低下させて、外壁にシリコン等°が
析出しないようにしている。
前述の従来装置を用いる気相成長方法には、成長［１２
に格子欠陥が生じるという欠点がある。この格子欠陥は
一般にスリップと呼ばれており、成長後のウェハを上面
から見た場合、第５図に示すようにウェハの外周部分に
一方向に入る亀裂あるいは転位である。このようなスリ
ップの外周部から内側への長さく以後スリップ長という
）が長くなると、素子形成部にまで達し、きわめて重大
な問題となる。気相成長過程でスリップが発生する原因
は、半導体ウェハの加熱、冷却時における温度分布の不
均一性と考えられている。即ち、半導体ウェハの各部分
に熱応力の差が生じ、スリップが発生するのである。前
述の縦型炉を用いた方法では、サセプタを介して間接的
に半導体ウェハを熱しているため、温度分布の不均一が
生じやすくスリップが発生しやすい。一方、前述のシリ
ンダ型炉を用いた方法では、ハロゲンランプにより直接
半導体ウェハを加熱するので、縦型炉に比べると温度分
布の不均一は生じにくいが、成長用ガスの流れによって
不均一が生じ、スリップの発生が避けられないのが現状
である。
に格子欠陥が生じるという欠点がある。この格子欠陥は
一般にスリップと呼ばれており、成長後のウェハを上面
から見た場合、第５図に示すようにウェハの外周部分に
一方向に入る亀裂あるいは転位である。このようなスリ
ップの外周部から内側への長さく以後スリップ長という
）が長くなると、素子形成部にまで達し、きわめて重大
な問題となる。気相成長過程でスリップが発生する原因
は、半導体ウェハの加熱、冷却時における温度分布の不
均一性と考えられている。即ち、半導体ウェハの各部分
に熱応力の差が生じ、スリップが発生するのである。前
述の縦型炉を用いた方法では、サセプタを介して間接的
に半導体ウェハを熱しているため、温度分布の不均一が
生じやすくスリップが発生しやすい。一方、前述のシリ
ンダ型炉を用いた方法では、ハロゲンランプにより直接
半導体ウェハを加熱するので、縦型炉に比べると温度分
布の不均一は生じにくいが、成長用ガスの流れによって
不均一が生じ、スリップの発生が避けられないのが現状
である。
そこで本発明はスリップの発生を抑えることのできる半
導体単結晶の気相成長方法を提供することを目的とする
。
導体単結晶の気相成長方法を提供することを目的とする
。
本発明の特徴は、半導体ウェハを物理的方法によって加
熱し、気相成長用ガスと反応させることによって半導体
ウェハ表面に半導体単結晶を成長させる半導体単結晶の
気相成長方法において、気相成長用ガスを所定の温度に
加熱し、半導体ウェハの温度分布の均一性を確保し、ス
リップの発生を抑えるようにした点にある。
熱し、気相成長用ガスと反応させることによって半導体
ウェハ表面に半導体単結晶を成長させる半導体単結晶の
気相成長方法において、気相成長用ガスを所定の温度に
加熱し、半導体ウェハの温度分布の均一性を確保し、ス
リップの発生を抑えるようにした点にある。
以下本発明を図示する実施例に基づいて説明する。第１
図に本発明に係る気相成長方法に用いる装置の一例を示
す。この装置は第４図に示す従来装置にガス加熱装置１
１３を設けたものである。このガス加熱装置１３によっ
て反応管３内に導入される気相成長用ガスが室温以上に
加熱される。このようにしてあらかじめ加熱したガスを
反応管内に送ることによって反応管内の温度分布は均一
化され、スリップの発生が押えられる。
図に本発明に係る気相成長方法に用いる装置の一例を示
す。この装置は第４図に示す従来装置にガス加熱装置１
１３を設けたものである。このガス加熱装置１３によっ
て反応管３内に導入される気相成長用ガスが室温以上に
加熱される。このようにしてあらかじめ加熱したガスを
反応管内に送ることによって反応管内の温度分布は均一
化され、スリップの発生が押えられる。
次に本発明に係る方法の効果を示すための実験結果につ
いて述べる。この実験は、第１図に示すシリンダ型の装
置を用い、シリコンウェハ上に厚み１０μｍのシリコン
単結晶層を形成するという条件で行った。用いた導入ガ
スはＨ２，ＨＣＪ 。
いて述べる。この実験は、第１図に示すシリンダ型の装
置を用い、シリコンウェハ上に厚み１０μｍのシリコン
単結晶層を形成するという条件で行った。用いた導入ガ
スはＨ２，ＨＣＪ 。
Ｓ ｉ Ｃｊ、、Ｈ２であり、用いたシリコンウェハは
ほう素をドープしたＰ型シリコンで、面方位（１００）
、基板抵抗２０〜５０Ωαのものである。なお気相成長
は以下のステップで行った。
ほう素をドープしたＰ型シリコンで、面方位（１００）
、基板抵抗２０〜５０Ωαのものである。なお気相成長
は以下のステップで行った。
（１） ウェハ温度を９００℃とし、Ｈ２を導入した雰
囲気中で１０分間プリベークを行い、ウェハ表面の吸着
ガスを追出す。
囲気中で１０分間プリベークを行い、ウェハ表面の吸着
ガスを追出す。
（２） ウェハ温度を１２３０℃とし、Ｈ２゜１−１ｃ
ＪＩを導入した雰囲気中で３分間ＨＣＪＩによる気相エ
ツチングを行い、ウェハ表面の付着物を取除く。
ＪＩを導入した雰囲気中で３分間ＨＣＪＩによる気相エ
ツチングを行い、ウェハ表面の付着物を取除く。
（３） ウェハ温度を１１７０℃とし、Ｈ２゜Ｓ ｉ
ＣＤ ２１−＋２を導入した雰囲気中で３０分間シリコ
ン単結晶層を気相中でエピタキシャル成長させる。
ＣＤ ２１−＋２を導入した雰囲気中で３０分間シリコ
ン単結晶層を気相中でエピタキシャル成長させる。
上述の条件による気相成長を、ガス加熱装置１３におけ
る加熱温度を０℃〜７００℃に変化させて行い、成長し
た単結晶層に発生したスリップのスリップ長を測定した
。気相成長用ガスの加熱温度と、その温度条件で発生す
るスリップのスリップ長平均との関係を第６図のグラフ
に示す。従来の方法のように全く加熱を行わない場合お
よび加熱温度が３００℃以下の場合は、スリップ長平均
がほぼ２０ｉｌＷであるのに対し、加熱温度が５００℃
になるとスリップ長平均がほぼ２ｍと１／１０になって
いることがわかる。また、加熱温度が６００℃以上にな
ると、ガス雰囲気中でシリコンの析出反応が起こり、ガ
ス導入管７およびガス排出管９等にシリコンが析出し、
管が詰まってしまう事態が生じ、条件どおりの気相成長
を行うことができなかった。
る加熱温度を０℃〜７００℃に変化させて行い、成長し
た単結晶層に発生したスリップのスリップ長を測定した
。気相成長用ガスの加熱温度と、その温度条件で発生す
るスリップのスリップ長平均との関係を第６図のグラフ
に示す。従来の方法のように全く加熱を行わない場合お
よび加熱温度が３００℃以下の場合は、スリップ長平均
がほぼ２０ｉｌＷであるのに対し、加熱温度が５００℃
になるとスリップ長平均がほぼ２ｍと１／１０になって
いることがわかる。また、加熱温度が６００℃以上にな
ると、ガス雰囲気中でシリコンの析出反応が起こり、ガ
ス導入管７およびガス排出管９等にシリコンが析出し、
管が詰まってしまう事態が生じ、条件どおりの気相成長
を行うことができなかった。
以上の実験結果から、本実施例による方法では、気相成
長用ガスを５００℃に加熱して気相成長させた場合、ス
リップ長が従来の方法に比べて１／１０になるという効
果を得ることができる。
長用ガスを５００℃に加熱して気相成長させた場合、ス
リップ長が従来の方法に比べて１／１０になるという効
果を得ることができる。
加熱温度が３００℃以下では効果が生じず、６００℃以
上では配管が詰まってしまうため、加熱温度は３００℃
〜６００℃程度が好ましい。
上では配管が詰まってしまうため、加熱温度は３００℃
〜６００℃程度が好ましい。
以上のとおり本発明によれば、半導体単結晶の気相成長
方法において、気相成長用ガスを加熱するようにしたた
め、成長中の温度分布の均一性が確保でき、スリップの
発生を抑制することができる。
方法において、気相成長用ガスを加熱するようにしたた
め、成長中の温度分布の均一性が確保でき、スリップの
発生を抑制することができる。
第１図は本発明に係る気相成長方法に用いる装置の一例
を示す説明図、第２図は気相成長を行った半導体ウェハ
の説明図、第３図および第４図は従来の気相成長方法に
用いる装置の一例を示す説明図、第５図は発生ずるスリ
ップを示す説明図、第６図は本発明の効果を示すグラフ
である。 １・・・半導体ウェハ、２・・・成長層、３・・・反応
管、４・・・サセプタ、５・・・回転軸、６・・・加熱
用コイル、７・・・ガス導入管、８・・・噴出口、９・
・・ガス排気管、１０・・・ハロゲンランプ、１１・・
・鏡、１２・・・冷却管、１３・・・ガス加熱装置。 出願人代理人 猪 股 清尾１図 亮２図 第３図
を示す説明図、第２図は気相成長を行った半導体ウェハ
の説明図、第３図および第４図は従来の気相成長方法に
用いる装置の一例を示す説明図、第５図は発生ずるスリ
ップを示す説明図、第６図は本発明の効果を示すグラフ
である。 １・・・半導体ウェハ、２・・・成長層、３・・・反応
管、４・・・サセプタ、５・・・回転軸、６・・・加熱
用コイル、７・・・ガス導入管、８・・・噴出口、９・
・・ガス排気管、１０・・・ハロゲンランプ、１１・・
・鏡、１２・・・冷却管、１３・・・ガス加熱装置。 出願人代理人 猪 股 清尾１図 亮２図 第３図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、反応室内に半導体ウェハを収納し、前記半導体ウェ
ハを物理的方法によつて加熱し、前記反応室内に所定温
度に加熱した気相成長用ガスを導入し、前記半導体ウェ
ハの表面に半導体単結晶を成長させることを特徴とする
半導体単結晶の気相成長方法。 ２、気相成長用ガスを３００℃乃至６００℃に加熱する
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の気相成長
方法。 ３、半導体ウェハがＳｉのウェハで、気相成長用ガスが
ＳｉＣｌ＿２Ｈ＿２、ＳｉＨ＿４、ＳｉＣｌ＿３Ｈ、Ｓ
ｉＣｌ＿４のいずれか１つまたはこれらの混合ガスであ
ることを特徴とする特許請求の範囲第１項または第２項
記載の気相成長方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28147284A JPS61154027A (ja) | 1984-12-26 | 1984-12-26 | 半導体単結晶の気相成長方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28147284A JPS61154027A (ja) | 1984-12-26 | 1984-12-26 | 半導体単結晶の気相成長方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61154027A true JPS61154027A (ja) | 1986-07-12 |
Family
ID=17639658
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28147284A Pending JPS61154027A (ja) | 1984-12-26 | 1984-12-26 | 半導体単結晶の気相成長方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61154027A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0469923A (ja) * | 1990-07-11 | 1992-03-05 | Shiyoudenriyoku Kosoku Tsushin Kenkyusho:Kk | 半導体製造装置 |
| JPH0527144U (ja) * | 1991-09-13 | 1993-04-09 | ミサワホーム株式会社 | 基礎梁の自立用治具 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5132952A (en) * | 1974-09-13 | 1976-03-19 | Nippon Electric Co | Denshibuhin no seizohoho |
| JPS57149722A (en) * | 1981-03-12 | 1982-09-16 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Method of vapor epitaxial growth |
-
1984
- 1984-12-26 JP JP28147284A patent/JPS61154027A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5132952A (en) * | 1974-09-13 | 1976-03-19 | Nippon Electric Co | Denshibuhin no seizohoho |
| JPS57149722A (en) * | 1981-03-12 | 1982-09-16 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Method of vapor epitaxial growth |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0469923A (ja) * | 1990-07-11 | 1992-03-05 | Shiyoudenriyoku Kosoku Tsushin Kenkyusho:Kk | 半導体製造装置 |
| JPH0527144U (ja) * | 1991-09-13 | 1993-04-09 | ミサワホーム株式会社 | 基礎梁の自立用治具 |
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