JPS62288194A - エピタキシヤル成長方法 - Google Patents
エピタキシヤル成長方法Info
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- JPS62288194A JPS62288194A JP13153786A JP13153786A JPS62288194A JP S62288194 A JPS62288194 A JP S62288194A JP 13153786 A JP13153786 A JP 13153786A JP 13153786 A JP13153786 A JP 13153786A JP S62288194 A JPS62288194 A JP S62288194A
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Landscapes
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
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】
３、発明の詳細な説明
〔産業上の利用分野〕
この発明は、光励起気相成長法（以下、光ＣＶＤ法とい
う）によって基板表面にシリコ、ンをエピタキシャル成
長させるエピタキシャル成長方法に関する。
う）によって基板表面にシリコ、ンをエピタキシャル成
長させるエピタキシャル成長方法に関する。
Ｃ従来の技術〕
例えばシリコン基板の表面にシリコンをエピタキシャル
成長させる場合、従来の熱ＣＶＤ法においては・、基板
を約９００℃以上の高温に加熱し、これによって反応ガ
ス（原料ガスともいう）を熱分解して基板表面にエピタ
キシャル成長させている。ところがこのような高温プロ
セスにおいては、基板の反り、結晶欠陥の生成、膜応力
の増加等の有害な影響がある。
成長させる場合、従来の熱ＣＶＤ法においては・、基板
を約９００℃以上の高温に加熱し、これによって反応ガ
ス（原料ガスともいう）を熱分解して基板表面にエピタ
キシャル成長させている。ところがこのような高温プロ
セスにおいては、基板の反り、結晶欠陥の生成、膜応力
の増加等の有害な影響がある。
そのため、基板温度（１１１１ちエピタキシャル成長温
度）の低温化（例えば８００〜８５０℃程度以下）が要
望されており、その一手段として光ＣＶＤ法の利用が種
々試みられている。
度）の低温化（例えば８００〜８５０℃程度以下）が要
望されており、その一手段として光ＣＶＤ法の利用が種
々試みられている。
例えば、■ＡｒＦエキシマレーザーを用いたモノシラン
（−５ｉ Ｈ４）の励起による膜形成（例えば、レーザ
ー学会研究報告、ＲＴＭ−８５−２９、ｐ１５〜２０、
’８５）、■Ｈｇ−Ｘｅランプを用いたジシラン（Ｓｉ
ｚＨｂ）の直接励起によるエピタキシャル成長（例えば
、オプトロニクス、Ｎ００１０％ｐ６１−６４、”８５
）、■モノシランガスにｉｔの水銀を添加して低圧水銀
ランプを用いて励起する水銀増感反応法（例えば、オプ
トロニクス、Ｎｏ、８、ｐ４１〜４２、’８５）、等が
提案報告されている。
（−５ｉ Ｈ４）の励起による膜形成（例えば、レーザ
ー学会研究報告、ＲＴＭ−８５−２９、ｐ１５〜２０、
’８５）、■Ｈｇ−Ｘｅランプを用いたジシラン（Ｓｉ
ｚＨｂ）の直接励起によるエピタキシャル成長（例えば
、オプトロニクス、Ｎ００１０％ｐ６１−６４、”８５
）、■モノシランガスにｉｔの水銀を添加して低圧水銀
ランプを用いて励起する水銀増感反応法（例えば、オプ
トロニクス、Ｎｏ、８、ｐ４１〜４２、’８５）、等が
提案報告されている。
上記Φ〜■の方法においては、従来の熱ＣＶＤ法に比べ
て基板温度を幾分下げられるという効果が得られている
。
て基板温度を幾分下げられるという効果が得られている
。
しかしながら、■および■の方法においては、エピタキ
シャル膜の成長速度が遅い（例えば０゜０５〜０．７μ
ｍ／ｍ１ｎＬかない）という欠点がある。
シャル膜の成長速度が遅い（例えば０゜０５〜０．７μ
ｍ／ｍ１ｎＬかない）という欠点がある。
また、■の方法においては、膜成長速度は■、■のよう
な直接励起法の数倍〜数十倍得られるけれども、原料に
使用する水銀は毒物に指定されていて（「毒物及び劇物
取締法」）その取扱いおよび廃棄物処理等において特別
の配慮を払う必要があり、安全衛生および公害等の面か
ら大きな問題がある。
な直接励起法の数倍〜数十倍得られるけれども、原料に
使用する水銀は毒物に指定されていて（「毒物及び劇物
取締法」）その取扱いおよび廃棄物処理等において特別
の配慮を払う必要があり、安全衛生および公害等の面か
ら大きな問題がある。
そこでこの発明は、光ＣＶＤ法による方法であって、水
銀を使用することなく、基板温度の低温化と膜成長速度
の改善を図ることができるエピタキシャル成長方法を提
供することを目的とする。
銀を使用することなく、基板温度の低温化と膜成長速度
の改善を図ることができるエピタキシャル成長方法を提
供することを目的とする。
この発明のエピタキシセル成長方法は、光励起気相成長
法によって基板表面にシリコンをエピタキシャル成長さ
せる方法において、反応ガスとして、ジシランおよびモ
ノシランの少なくとも一方を含むガスに塩素ガスを添加
したものを用いることを特徴とする。
法によって基板表面にシリコンをエピタキシャル成長さ
せる方法において、反応ガスとして、ジシランおよびモ
ノシランの少なくとも一方を含むガスに塩素ガスを添加
したものを用いることを特徴とする。
上記のような反応ガスを用いれば、塩素ガスを添加しな
い場合に比べて、基板温度を下げられると共に膜成長速
度も改善できることを見出した。
い場合に比べて、基板温度を下げられると共に膜成長速
度も改善できることを見出した。
これは、次式に示すように、塩素ガス（Ｃ１２）が光（
エネルギーｈν）によって励起されて反応性の高い塩素
ラジカル（Ｃ１”）が生成され（（１）式）、この塩素
ラジカルと光の複合作用によりジシランおよび／または
モノシランの分解が比較的低温下で効率的に進行する（
（２）式および／または（３）式）からであると考えら
れる。
エネルギーｈν）によって励起されて反応性の高い塩素
ラジカル（Ｃ１”）が生成され（（１）式）、この塩素
ラジカルと光の複合作用によりジシランおよび／または
モノシランの分解が比較的低温下で効率的に進行する（
（２）式および／または（３）式）からであると考えら
れる。
Ｊゾ
Ｃ１ｔ −〉 ２Ｃ１″ ・ ・ ・ （１）。
１・＋５ｉｚＨａ ム 。３゜や。□。１や２゜２・
・ ・ （２） Ｉ＆／ ＣＩ” ＋ Ｓ ｉ Ｈａ −〉Ｓ ｉ ＋ ＨＣ１
＋ （３／２） Ｈｚ・ ・ ・ （３） この場合、塩素ガスを添加する反応ガスとしては、ジシ
ラン、モノシランあるいは両者の混合ガスのいずれでも
良い、モノシランはジシランに比べて価格が非常に安し
；（例えばシリコン１グラム当たりで約１／４〜１１５
）ので、モノシランを用いれば反応ガスの経済性が一層
高まる。
・ ・ （２） Ｉ＆／ ＣＩ” ＋ Ｓ ｉ Ｈａ −〉Ｓ ｉ ＋ ＨＣ１
＋ （３／２） Ｈｚ・ ・ ・ （３） この場合、塩素ガスを添加する反応ガスとしては、ジシ
ラン、モノシランあるいは両者の混合ガスのいずれでも
良い、モノシランはジシランに比べて価格が非常に安し
；（例えばシリコン１グラム当たりで約１／４〜１１５
）ので、モノシランを用いれば反応ガスの経済性が一層
高まる。
反応ガスに添加する塩素ガスのジシランおよび／または
モノシランに対する割合は、それがあまり小さすぎると
添加効果が出ないため、逆にあまり大きすぎると本来の
反応ガスが相対的に減る等のため、例えば０．１％〜５
％（体積％）程度の範囲内にするのが好ましく、より好
ましくは０゜１％〜１％程度の範囲内にするものとする
。
モノシランに対する割合は、それがあまり小さすぎると
添加効果が出ないため、逆にあまり大きすぎると本来の
反応ガスが相対的に減る等のため、例えば０．１％〜５
％（体積％）程度の範囲内にするのが好ましく、より好
ましくは０゜１％〜１％程度の範囲内にするものとする
。
また、塩素は約３３０ｎｍ付近に電子状態励起に伴う光
吸収の吸収端を持っているため、照射する光としてはそ
の波長が上記波長以下のものを用いるのが最も好ましい
けれども、約２００〜約４００ｎｍ程度の範囲内のもの
であれば十分に効果が得られる。
吸収の吸収端を持っているため、照射する光としてはそ
の波長が上記波長以下のものを用いるのが最も好ましい
けれども、約２００〜約４００ｎｍ程度の範囲内のもの
であれば十分に効果が得られる。
上記のような波長領域の光を得るための光源としては、
例えば紫外線ランプ（例えば低圧水銀ランプ（約２５０
ｎｍ）や高圧水銀ランプ（約３７３ｎｍ、約４００ｎｍ
）等）やレーザー等が採り得る。特に紫外線ランプはレ
ーザーに比べて安価であるため、それを用いれば経済的
効果が一層高まる。
例えば紫外線ランプ（例えば低圧水銀ランプ（約２５０
ｎｍ）や高圧水銀ランプ（約３７３ｎｍ、約４００ｎｍ
）等）やレーザー等が採り得る。特に紫外線ランプはレ
ーザーに比べて安価であるため、それを用いれば経済的
効果が一層高まる。
尚、塩素ガスは「毒物及び劇物取締法」において劇物に
指定されているけれども、毒物に指定されている水銀に
比べれば安全性が高く取扱い等が容易であると言える。
指定されているけれども、毒物に指定されている水銀に
比べれば安全性が高く取扱い等が容易であると言える。
第１図は、実施例に使用した装置の一例を示す概略図で
ある。真空ポンプ１６によって所定の真空度に排気され
る成長室２内に、サセプタ４に保持された基板（例えば
シリコン基板）８が収納されており、当該基板８はヒー
タ６によって所定の温度に加熱されるようになっている
。
ある。真空ポンプ１６によって所定の真空度に排気され
る成長室２内に、サセプタ４に保持された基板（例えば
シリコン基板）８が収納されており、当該基板８はヒー
タ６によって所定の温度に加熱されるようになっている
。
成長室２内には、ガス導入管１８を経由してガスＧを供
給するようにしている。このガスＧは、この例では、ガ
ス源２０からのジシランガスと、ガス源２１からの塩素
ガスと、ガス源２２がらの水素ガス（キャリヤガス）と
を後述するような割合で混合したものである。尚、２４
は流量計である。
給するようにしている。このガスＧは、この例では、ガ
ス源２０からのジシランガスと、ガス源２１からの塩素
ガスと、ガス源２２がらの水素ガス（キャリヤガス）と
を後述するような割合で混合したものである。尚、２４
は流量計である。
そして高圧水銀ランプ１２からの紫外線１４を石英忘ｌ
Ｏを通して基板８の表面に照射するようにしている。
Ｏを通して基板８の表面に照射するようにしている。
上記のような装置を用いて、シリコン基板上にシリコン
膜をエピタキシャル成長させた結果の一例を第１表に示
す。この場合は、まず成長室２内を１０−’Ｔｏ ｒ
ｒオーダーまで真空引きした後、サセプタ４上に載せた
１インチのシリコン基板８をヒータ６で予め所定温度ま
で加熱しておき、ガスＧをガス圧約２０Ｔｏ ｒ ｒ程
度で連続して流しつつ、高圧水銀ランプ１２からの紫外
線１４を基板８に照射した。この時の照射紫外線１４の
強度は、約６０ ｍ Ｗ ／ ｃ＋＊ ”とした。
膜をエピタキシャル成長させた結果の一例を第１表に示
す。この場合は、まず成長室２内を１０−’Ｔｏ ｒ
ｒオーダーまで真空引きした後、サセプタ４上に載せた
１インチのシリコン基板８をヒータ６で予め所定温度ま
で加熱しておき、ガスＧをガス圧約２０Ｔｏ ｒ ｒ程
度で連続して流しつつ、高圧水銀ランプ１２からの紫外
線１４を基板８に照射した。この時の照射紫外線１４の
強度は、約６０ ｍ Ｗ ／ ｃ＋＊ ”とした。
（以下余白）
第１表
ケースＩは、比較のためのものであって、ガスＧに塩素
ガスを添加しない従来の光ＣＶＤ法の場合であり、基板
温度が８５０℃において膜成長速度は０．１７ Ａｌ
ｍ／ｎ＋ｉｎであった。
ガスを添加しない従来の光ＣＶＤ法の場合であり、基板
温度が８５０℃において膜成長速度は０．１７ Ａｌ
ｍ／ｎ＋ｉｎであった。
一方、ケース■、■は本発明に係るものであり、共にガ
スＧ中に塩素ガスを全体の０．０１％添加した。その結
果、ケース■は基板温度がケースＩの場合と同じく８５
０℃であるが、膜成長速度はケース■の場合よりもほぼ
１桁高いという結果が得られた。またケース■は基板温
度がケースＩの場合に比べて５０℃低いにも拘わらず、
膜成長速度はケース■の場合よりも高いという結果が得
られた。いずれも、前述したように、ジシランガスに塩
素ガスを少量添加することによって、塩素ガスが紫外！
１４で励起されて反応性の高い塩素ラジカルが生成され
、この塩素ラジカルと紫外線１４の複合作用によりジシ
ランの励起分解が促進されたものと考えられる。
スＧ中に塩素ガスを全体の０．０１％添加した。その結
果、ケース■は基板温度がケースＩの場合と同じく８５
０℃であるが、膜成長速度はケース■の場合よりもほぼ
１桁高いという結果が得られた。またケース■は基板温
度がケースＩの場合に比べて５０℃低いにも拘わらず、
膜成長速度はケース■の場合よりも高いという結果が得
られた。いずれも、前述したように、ジシランガスに塩
素ガスを少量添加することによって、塩素ガスが紫外！
１４で励起されて反応性の高い塩素ラジカルが生成され
、この塩素ラジカルと紫外線１４の複合作用によりジシ
ランの励起分解が促進されたものと考えられる。
尚、反応ガスとして、モノシランガスあるいはジシラン
とモノシランの混合ガスに塩素ガスを少量添加したもの
を用いても、上記とほぼ同傾向の効果が得られるのは前
述のとおりである。
とモノシランの混合ガスに塩素ガスを少量添加したもの
を用いても、上記とほぼ同傾向の効果が得られるのは前
述のとおりである。
以上のようにこの発明によれば、水銀を使用することな
く、基板温度の低温化と膜成長速度の改善を図ることが
できる。
く、基板温度の低温化と膜成長速度の改善を図ることが
できる。
第１図は、実施例に使用した装置の一例を示す概略図で
ある。 ２・・・成長室、６・・・ヒータ、８・・・基板、１２
・・・高圧水銀ランプ、１４・・・紫外線、Ｇ・・・ガ
ス。
ある。 ２・・・成長室、６・・・ヒータ、８・・・基板、１２
・・・高圧水銀ランプ、１４・・・紫外線、Ｇ・・・ガ
ス。
Claims (1)
- （１）光励起気相成長法によって基板表面にシリコンを
エピタキシャル成長させる方法において、反応ガスとし
て、ジシランおよびモノシランの少なくとも一方を含む
ガスに塩素ガスを添加したものを用いることを特徴とす
るエピタキシャル成長方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13153786A JPH0733315B2 (ja) | 1986-06-05 | 1986-06-05 | エピタキシヤル成長方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13153786A JPH0733315B2 (ja) | 1986-06-05 | 1986-06-05 | エピタキシヤル成長方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62288194A true JPS62288194A (ja) | 1987-12-15 |
| JPH0733315B2 JPH0733315B2 (ja) | 1995-04-12 |
Family
ID=15060391
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13153786A Expired - Lifetime JPH0733315B2 (ja) | 1986-06-05 | 1986-06-05 | エピタキシヤル成長方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0733315B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63147315A (ja) * | 1986-12-10 | 1988-06-20 | Fujitsu Ltd | シリコン層の気相成長方法 |
| JPH01197393A (ja) * | 1988-01-29 | 1989-08-09 | Nec Corp | 分子線エピタキシャル成長方法 |
| JP2009528253A (ja) * | 2006-03-03 | 2009-08-06 | ワッカー ケミー アクチエンゲゼルシャフト | クロロシラン統合プラント内での高沸点化合物の再利用方法 |
-
1986
- 1986-06-05 JP JP13153786A patent/JPH0733315B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63147315A (ja) * | 1986-12-10 | 1988-06-20 | Fujitsu Ltd | シリコン層の気相成長方法 |
| JPH01197393A (ja) * | 1988-01-29 | 1989-08-09 | Nec Corp | 分子線エピタキシャル成長方法 |
| JPH0535718B2 (ja) * | 1988-01-29 | 1993-05-27 | Nippon Electric Co | |
| JP2009528253A (ja) * | 2006-03-03 | 2009-08-06 | ワッカー ケミー アクチエンゲゼルシャフト | クロロシラン統合プラント内での高沸点化合物の再利用方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0733315B2 (ja) | 1995-04-12 |
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