JPS61283113A - エピタキシヤル成長方法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 イ）産業上の利用分野 本発明はエピタキシャル成長方法に関する。

口）　従来の技術 近年、気相成長法を用いたシリフンのエピタキシャル成
長の研究が広範囲で行なわれている。ところで、シリコ
ンウェハ上に不純物領域を形成した後、その上に単結晶
のシリコンを成長きせる場合やサファイア基板上に単結
晶シリコンを成長させる場合は、不純物の拡散を防ぐた
めに低温でエピタキシャル成長を行った方が好ましい。

このため従来では５ｉＨａ（シラン）ガスを用いて例え
ばＡｐｐｌ、　Ｐｈｙｓ、　Ｌｅｔ　ｔ、■［３］、　
（１９８４，ｐ３４６）に示されているように低温でエ
ピタキシャル成長を行っていた。

ハ）発明が解決しようとする問題点 ところで、このようなＳｉＨ４を用いたＣＶＤ法を利用
して低温（７００〜８００℃）でエピタキシャル成長を
行うと、成長速度が１００〜２００人／ｗｉｎと遅い。

また、こうした低温ＣＶＤを行う方法としてウェハを高
周波電源が供給きれるＸ極間に配し、ここで、３ｉＨ４
を分解してウェハ上にシリコン層を成長させるものがあ
るが、高周波電界下でのシリコン層の成長のため結晶欠
陥が多いと云う問題があった。

二）　問題点を解決するための手段 本発明ではジシランガスを高周波電界により分解してか
らシリコンウェハ、サファイア基板等の基台上へ供給し
て、基台上へＳ結晶シリコンを成長させている。

ホ）　作用 ジシランガスを用いてエピタキシャル成長をきせるので
、シリコン単結晶の成長速度を速くすることが出来る。

へ）実施例 第１図は本発明方法を実施するためのＣＶＤ装置を示し
、（１）は石英等から成る反応管、を示し、一端にガス
導入管（２）、他端に排気管（３）が設置すられている
。（４）はカーボンにＳｉＣをコーティングしたサセプ
タであって、反応管（１）外の赤外線ランプく５）によ
り加熱されるようになっている。また、このサセプタ（
４）の温度は熱電対（７）により計測されるとともに、
直流電源（８）から電圧印加されるようになっている。

（９）は反応管（１）のサセプタ（４）位置より上流側
にこの反応管（１）周囲を巻回するように設けられたフ
ィル、（１０）はこのフィル（９）に結ばれた高周波を
源を示し、１３．５６Ｍ　Ｈｚ、５０Ｗの高周波を発生
ずる。

このような装置を用いて、エピタキシャル成長を行う場
合について説明する。まず、シリコンウェハをサセプタ
（４）に配置する。このとき反応管（１）内への外気の
混入等によって９１７１表面に数十式程度の自然酸化膜
が形成される。次にこの排気管（３）から反応管（１）
内を例えば０．０５Ｔｏｒｒの真空に引きながら、ガス
導入管（２）から不活性ガスであるアルゴンガスを所定
の流量、例えば５００ｃｃ／ｗｉｎで供給するとともに
赤外線ランプ（５）によりウェハを加熱する。ウェハが
一定温度、例えば８００℃に上がった事が熱電対（７）
で測定されると、高岡減電ｆｉ（１０）からコイル（９
）に１３．５６Ｍ　Ｈｚの高周波を５０Ｗの出力で供給
し、アルゴンをイオン化させる。その後、直流室Ｒ（８
）によりサセプタ（４）を介してウェハに一３００ｖの
電圧を印加する。これにより、アルゴンイオンがウェハ
表面に衝突して自然酸化膜はスパッタリング除去される
。このときの条件におけるスパッタリング速度は５ｉ０
２膜の場合４２人／ｗｉｎである。

自然酸化膜が完全に除去されると、直流電源（８）から
ウェハへの電圧印加を止めるとともにガス導入管（２）
からアルゴンガスの供給を停止する。

その後、ガス導入管（２）からジシラン（Ｓ　１ｔＨｅ
）を供給する。このとき上記フィル（９）での高周波電
界の発生は継続させておくとともに上記ウェハの温度は
８００°Ｃに保った状態を維持する。

こうして供給されたジシラン（Ｓｉｘ　Ｈｅ　）はコイ
ル（９）からの高周波電界により分解されウェハ上へ供
給され、ウェハ上にシリコン単結晶層がエピタキシャル
成長する。このようなシリコン単結晶層の反応ガスの流
量に対応した成長速度をジシラン（Ｓｉ２Ｈｓ　）、シ
ラン（ＳｉＨ＋）について第２図に示す、これかられか
るようにジシランを用いた場合、成長速度が速くなり、
所定の膜厚のシリコン層を得るのにウェハの処理時間（
加熱時間）も短くなる。またジシランを分解する高周波
電界発生部より下流側の高周波電界を受けない箇所でシ
リコンウェハ上へのエピタキシャル成長をせしめるよう
にしているので欠陥の少い成長が行える。

尚、上述の実施例では自然酸化膜の除去にアルゴンガス
をイオン化させていたが、これは不活性ガスであれば良
く、例えばヘリウムガスであっても良い、また、本実施
例ではシリコンウニ／Ｘ上へエピタキシャル成長をする
例を示したがこれはサファイア（Ａ１１２０３　）基板
であっても良い。

第３図は本発明に眉いられるさらに異なるＣＶＤ装置を
示し、第１図と同一部分には同一符号を付しである。同
図においては、反応管（１）をコイル（９）から高周波
電界が与えられる高周波電界発生部（１１）と赤外線ラ
ンプ（５）により加熱される加熱部（１２）間に石英の
仕切板（１３）が設けられるとともにサセプタ〈４）及
びホルダ（１４）を移動する移動治具（１５）を設けて
いる。

従って、このような装置においては、最初高周波電界発
生部（１１）で上述と同様にガス導入管（２）からアル
ゴンガスを供給しながら、コイル（９〉で高周波電界を
発生するとともにサセプタ（４）上のウェハに一３００
ｖを印加してウェハ上の酸化膜の除去を行う。その後移
動治具（１５）でサセプタ〈４）を加熱部（１２）側に
（第３図点線のように）移動させた状態にし、ガス導入
管（２〉からジシラン（Ｓｉ２Ｈ６）又はシラン（Ｓｉ
Ｈ４）を供給して高周波電界発生部（１１）で高周波に
より分解し、加熱部（１２）へ送り、ウェハ上にシリコ
ン単結晶を成長させる。

このようなＣＶＤ装置を用いると加熱部（１２）と高周
波電界発生部（１１）は完全に分離されるので、ウェハ
上へのシリコン層の形成特高周波電界発生部（１１）の
反応管（１）壁面にシリコン層を成長することがない。

このためウェハ表面の洗浄時に反応管（１）壁に付着し
たＳｉ粒子がスパッタリングされてウェハ上に付着して
しまうと云う心配はない。

また、上記仕切板〈１３）としては石英で形成されたも
のについて述べたが電磁シールド効果のある導電材料例
えばステンレスやステンレスをガラスコートしたもので
形成すると、ウェハ上へのシリコン層形成時、高周波電
界が加熱部（１２）側へ供給されず、さらに欠陥の少い
シリコン層が形成される。

ト）発明の効果 以上述べた如く、本発明エビクキシャル成長方法はジン
ランガスを高周波電界により分解してから基台上へ移送
さえて基台上へ単結晶シリコンを成長させているので、
低温でのＣＶＤを利用して結晶欠陥の少いシリコン単結
晶層が短時間で形成され、不純物の拡散等も防げる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明エピタキシャル成長方法を実施するため
のＣＶＤ装置の断面模式図、第２図は反応ガスの供給量
とシリコン層の成長速度の関係を示す特性図、第３図は
本発明を実施するための他の実施例ＣＶＤ装置の断面模
式図である。 （１）・・・反応管、（２）・・・ガス導入管、（３）
・・・排気管、（４）・・・サセプタ、（５）・・・赤
外線ランプ、（７）・・・熱電対、（８）・・・直流電
源、（９）・・・コイル、（１０）・・・高周波電源、
（１１）・・・高周波電界発生部、（１２）・・・加熱
部、（１３）・・・仕切板、（１４）・・・ホルダ、（
１５）・・・移動治具。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）シリコンウェハ、サファイア基板等から成る基台上
   にシリコンのエピタキシャル成長をせしめるエピタキシ
   ャル成長方法において、ジシランガスを高周波電界で分
   解した後、基台上へ移送して、この基台上へ単結晶シリ
   コンを成長させて成るエピタキシャル成長方法。