JPS6153196A - シリコンのエピタキシヤル成長法 - 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】 産業上の利用分野 本発明は、半導体装置の製造技術であるシリコンのエピ
タキシャル成長法、より詳しくは化学的気相成長（ＣＶ
Ｄ）法を応用したシリコンの低圧エピタキシャル成長法
に関するものである。

従来技術 ＣＶＤ法によるシリコンの低圧エピタキシャル成長技術
はオートドーピング低減が図れて、特に高密度バイポー
ラデバイスの製造には重要な技術である（例えば、小切
間正彦他＝　「シリコン基板からのオートドーピングを
少なくする低圧エピタキシャル技術」、日経エレクトロ
ニクス、１９７８年４月１７日号、Ｎα１８４、ｐｐ、
　１０８−１２７　；竹本豊樹他：「民生用のバイポー
ラＩＣを最小寸法３μｍで製造するバイポーラ・プロセ
ス技術」、日経エレクトロニクス、１９８２年１１月２
２日号、Ｎα３０４、ｐｐ　１７９−１９８、参照）。

このような減圧エピタキシャル成長においテモ、通常、
エピタキシャル成長装置内で成長前にシリコンウェハの
表面清浄化が行なわれている。すなわち、エピタキシャ
ル成長装置内に入れる前にシリコンウェハは表面処理（
洗浄）がされているわけであるが、ウェハ表面に残存す
る数ｎｍの８１０゜層（ナチュラルオキサイド）を水素
（Ｈ２）雰囲気中での高温プレヒート（１１００〜１２
００℃）で水素還元による昇華によって除去している。

さらに、ＨＣＩガスを付加することによ５　ＨＣｌによ
る気相エツチングを行なって表面の欠陥部分や汚染をシ
リコンと共に除去することができる。いずれにしてもシ
リコンウェハを約１２００℃の高温まで加熱するので、
シリコンウェハ中に形成した埋込み層（不純物導入領域
）の不純物の挙動が大きく制御しにくくかつストリップ
ラインが発生し易い。高温での表面清浄化の後に、１０
５０〜１２００℃の温度にて減圧エピタキシャル成長法
によってシリコン房を形成していた。

発明が解決しようとする問題点 従来一般に行なわれている高温下での表面清浄化処理金
特に施こすことなくシリコンのエピタキシャル成長を行
なう方法を提供することが本発明によって解決しようと
する問題点である。

問題点を解決するための手段 本発明に係るシリコンのエピタキシャル成長法であると
ころのエピタキシャル成長装置内にＨ２ガスを０．５な
いし３．０　Ｔｏｒｒ　　圧力下で流しながらシリコン
基板を９００〜１０５０°Ｃの温度に加熱し、この温度
に達したどきに成長ソースガスとして塩素を含むシラン
系ガスを流しエピタキシャル成長可能な、清浄な界面を
露出させた後、エピタキシャル成長を行なうことを特徴
とするシリコンのエピタキシャル成長法を提供して上述
の問題点を解決する。

上述の塩素（Ｃ１）を含むシラン系ガスとしては四塩化
シリコン（Ｓｔ（Ｊ、）、）ジクロルシラン（ＳｉＨＣ
Ｉ１３）またはジクロルシラン（ＳｉＨ，ＣＩ、　）が
使用できる。

作用 本発明者は、エピタキシャル成長時の圧力を従来の減圧
エピタキシャル成長での一般的な最小圧力（約５　Ｘ　
１０ｓｐａ　’＝　３８　Ｔｏｒｒ　）よりもさらに小
さくするならば、前述した高温下での表面清浄化処理を
施こさなくても従来得られていた品質のシリコンエピタ
キシャル成長層が得られることを見出した。　０．５な
いし３．０Ｔｏｒｒ　（０，６７Ｘ　１０”　〜４．０
Ｘ　１０２ｐａ　）の低圧下であれば、１２００℃の高
温でなく９００ないし１０５０℃の温度にてＨ，Ｋよる
還元およびシラン系ガスに含まれるＣＡ’の関与したＨ
（Ｊエツチングが行なわれると思われる。

実施例 本発明を下記の実施例によってより詳しく説明する０ 通常の表面処理（洗浄）したシリコンウェハをエピタキ
シャル成長装置内に装填し、装置内に真空ポンプにて排
気し、Ｈ２ガスを流しながら装置内圧力を通常Ｑ、５〜
１．０　Ｔｏｒｒに設定した。この状愈を保持してシリ
コンウェハを加熱して所定温度通常９５０〜１０５０℃
　にした。そして、５ｉＨＣ１３ガスを装置内へ流し、
圧力および温度を設定どうジに維持してシリコンのエピ
タキシャル成長を行なった。例えば、第１図および第２
図に示したように装置内圧力および加熱温度（シリコン
ウェハ温度）を制御してシリコンのエピタキシャル成長
を行なうことができる。なお、５ｉＨＣ１３ガスとして
は、５ｔ）ＩＣ１３が常温液体のためＨ２ガスでバブリ
ングする方式（例えば、５ｉＨＣＡ’、　：　０．５〜
３．０ｇ、Ｉ（、：　５．０〜１０１／分）にて搬送し
て使用した。

エピタキシャル成長時の圧力をＱ、５　Ｔｏｒｒ未満と
かなり低くすると、エピタキシャル成長速度もかなり小
さく、ある程度の厚さにする時間がかかりすぎる。また
、圧力を３．０　Ｔｏｒｒより高くすると、埋込み層よ
シの不純物の挙動が激しぐなフ、エピタキシャル成長層
にとジ込まれる量が増大する。

エピタキシャル成長温度については、９００℃未満であ
ると、結晶的に良質なエピタキシャル層が得られず一方
、１０５０″Ｃより高いと、これも埋込み層の不純物の
挙動を増大させる結果となり、デバイス性能に悪影響を
及ぼす。

本発明に係るエピタキシャル成長法によって得られたシ
リコンエピタキシャル層の品質については、従来の高温
下での表面清浄化後の減圧エピタキシャル成長にて得ら
れたエピタキシャル層と同程度でちゃ、例えば、スクッ
キングホールトの数（結晶欠陥密度）はｌＯ個以下／　
ａｍ”であった。

発明の効果 本発明に係るエピタキシャル成長法では成長前の高温処
理を行なう必要がないので、シリコンウェハ中の埋込み
層の不純物挙動を抑制できて高精度の不純物領域制御を
必要とする薄いシリコンエピタキシャル層を用いたバイ
ポーラトランジスタデバイスにとって好まし−。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係るシリコンのエピタキシャル成長
を行なう際の装置内圧力の変化を示す図であり、 第２図は、本発明に係るシリコンのエピタキシャル成長
を行なう際のシリコンウェハ温度（加熱温度）の変化を
示す図である〇

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、エピタキシャル成長装置内にＨ＿２ガスを０．５な
   いし３．０Ｔｏｒｒ圧力下で流しながらシリコン基板を
   ９００ないし１０５０℃の温度に加熱し、前記温度に達
   したときに成長ソースガスとして塩素を含むシラン系ガ
   スを流しエピタキシャル成長可能な、清浄な界面を露出
   させた後、エピタキシャル成長を行なうことを特徴とす
   るシリコンのエピタキシャル成長法。 ２、前記シラン系ガスが四塩化シリコン、トリクロルシ
   ラン又はジクロルシランであることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載の成長法。