JPS62290124A

JPS62290124A - 気相成長法

Info

Publication number: JPS62290124A
Application number: JP13188286A
Authority: JP
Inventors: Shuichi Samata; 秀一佐俣; Yoshiaki Matsushita; 松下　嘉明
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1986-06-09
Filing date: 1986-06-09
Publication date: 1987-12-17

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】３、発明の詳細な説明［発明の目的Ｊ（産業上の利用分野）本発明は、半導体プロセスにおける高濃度ｎ型シリコン
の気相成長法に関し、特にＳｉ　Ｈ２Ｃ１２にＨＣｌを加えたガスからの気相成長
法に係るものである。

（従来の技術）Ｓｉ　／ＣＩ　／８２還元反応系の気相成長は、特に５
ｉ０２層あるいはＳｉ　３Ｎ、層をマスクとしてその開
口部に選択的にシリコンを成長させることが知られてい
る。　そしてＳｉ　Ｈ２Ｏ１゜原料ガスにＨＣｌガスを
加えて行うシリコン気相成長技術は、シリコン選択エピ
タキシャル成長を実用上可能にする技術として注目を集
めている。

このシリコン選択エピタキシャル成長は、従来、素子分
離、縦型トランジスタといった、比手交的ドーピングレ
ベルの低いものへの応用が試みられてきた。　従って選
択エピタキシャル成長技術において、これまで、高濃度
レベルのドーピングは特に問題として取り上げられたこ
とはなかった。

ところが、これまでのような素子領域の形成にとどまら
ず、今後メタライゼーションに選択エピタキシャル成長
技術を応用する場合、コンタクト抵抗を下げ、かつ配線
金属とオーミック接合を形成しなければならない。　現
在の集積回路素子の配線金属にはへ１が一般的に使用さ
れている。

Ａ１とｎ型Ｓｉとの間でオーミック接合をさせるには、
少なくとも　１ｘ　ＩＱ２０　ｃｍ−”以上のドーピン
グレベルが必要である。

しかしながら、ＩＸ　１×１０２０　ＣＩ−”以上のド
ーピングレベルにおけるｎ型シリコンの選択エピタキシ
ャル成長では、再現性のあるエピタキシ１！ル成長がで
きなかった。　そして再現性のあるエピタキシ１？ル成
長をするのに、どのような条件が必要であるかも知られ
ていなかった。

（発明が解決しようとする問題点）本発明の目的は、３ｔ　Ｈ２ＣＩ　２にＨＣｌを加えた
系のシリコン気相成長において１ｘ　１×１０２０　ｃ
ｍ−’以上のドーピングレベルにおけるｎ型シリコン成
長の特異性を明らかにし、その場合に平易に再現性よく
気相成長させる方法を提供することにある。

［発明の構成コ（問題点を解決するための手段）本発明の気相成長法は、５ｉｔ−１２ｃ１２原料カス及
び１」２キヤリヤガスに、ＨＣｌガス及びｎ型ドーピン
グガス＜　ｐ　＋−＋　、若しくは△５Ｈ３）を加え、
ソ（７）　Ｓ　ｉ　Ｈ２Ｃｌ　２　ＩＩ　ＩＩＪｊ　（
容量　％　）　、Ｈ０１濃度（容４％）及びドーピング
ガス溌ｊσ（容♀％）の数値を、次式（ドーピングガス濃度）Ｘ（＋−ＩＣＩ濃度）／（ｓｒ
　ｌ−１，ＣＩ　２１濃度）　＞　２ｘ　ＩＱ−２・・
・（Ｉ）式の関係を満足する値としてガス流量を制御し、１ｘ　１
×１０２０　ｃｒ’以上の高いドーパント濃度のｎ型シ
リコンを気相成長させることを特徴とする特に、基板表
面の５ｉ０２層の開口部に、本発明にかかる高濃度ｎ型
シリコンの選択エピタキシャル成長をさせて、開口部に
堆積させたシリコンをＡ１配線に対して低抵抗かつオー
ミック接合とする場合の気相成長に利用する。

（作用）第１図及び第２図のグラフには、行った多数の実験（１
ａから、ドーピングガス濁度をパラメータとしだどきの
、シリコン中ドーパント濃度の１」Ｃ１依存性とＳｉ　
Ｈ２Ｃｌ　２８度依存性を、それぞれ示した。　両図か
ら、ｓｒ　８２　Ｃ１２に１」Ｃ１どドーピングガスを
加えてｎ型シリコンを気相成長をさせる場合、１０００
淵度が高い程、かつＳ　！　Ｈ２ＣＩ　２　Ｇ度が低い
程、ｎ型シリコン中のドーパント濃度が高くなることが
わかる。

また、上記多数の実験１直を処理したところから、１　
ｘ　１０２０ｃ＋Ｆ３以−ヒのドーピングを行うために
は前記（Ｉ＞式を満足さければよいことが計算された。

なお、この（Ｉ）式の関係はドーピングガスがＰ　ｌ−
１、と△５ｔ−１１いずれの場合でも適用できるもので
あった。　そしてこの関係では実用上満足できる再現性
のあることが確認された。

（実施例）以下に本発明の゛実施例を説明する。

第１表に示した実施例１〜７及び比較例１〜７のガス組
成は、Ｈ２をキャリＡ７−ガスとしたＳｉ　Ｉｆ２Ｃｌ
□原料ガスに、ｌ−ｌＣｌガスを加え、さらにドーピン
グガスとしてＰ）−１３ガスを用いた。

気相成長は、比抵抗１０Ω・ｃｍのｎ型シリコン（１０
０）基板上及び１μｌ角から１００μｍ角までのＳｉｎ
、層開口部に、ｎ型シリコンをエピタキシャル成長ある
いは選択エピタキシセル成長をさせた。

実施例１〜７の条件のＳｉ　１−１２　ＣＩ　２　ｆ濃
度、ＨＣｌ濃度及びドーピングガス濃度は１べて（丁）
式の関係を満足しているが、比較例１〜７の場合は満た
していない。　また、実施例１〜３、比較例１〜３の６
条件はＳｉ　Ｈ２ＣＩ　２濃度、］」ＣＩ濃度、ドーピ
ングガス濃度を換えた場合であって、（Ｉ）式が導かれ
た代表的な例である。　また実施例１．５．６と比較例
１．５．６は、成長温度の影響を調べたものの代表的な
例である。　そしてまた、実施例１．４、比較例１．４
は、成長圧ツノの影響を調べたｂのの代表的な例である
。　実施例１．７、比較例１．７は、ドーパン１−の種
類の影響を調べたものである。　ちなみに、エピタキシ
ャル成長をさせたｎ型シリコン中のドーパント濃度は８
１ＭＳ法によって測定した。

第１図及び第２図かられかった結果を以下に示づ。　気
相成長させたシリコン中のドーパント濃度が実施例では
いずれも１×１０２１０２Ｏ：ｌ〜５×１０２０ＣＩ’
であったが、比較例では２ｘ　１０１１０１９ａ〜５ｘ
ｔｏ”　ｃｍ−３であった。　実施例１．４と比較例１
．４とを比較すると、ここで問題としているドーパント
濃度の範囲では、成長圧力はドーパント濃度に影響しな
い。　また実施例１．５．６と比較例１．５．６とを比
較すると、ドーパン］へ温度の成長温度依存性は小さい
ことがわかる。　従って本発明において（Ｉ）式で規定
したｓｒ　８２　Ｃ１２ｍ度、ト１ｃＩ濃度、ドーピン
グガス濃度でエピタキシ１フル成良を行えば、他の条件
に左右されず　１×１０２０Ｃ「３以上のドーパント濃
度が得られる。

実施例７と比較例７に示すように、ドーピングガスがＡ
ｓＨ３の場合にも、（Ｉ）式で規定されるガス濃度でエ
ピタキシャル成長を１ればよいことがわかる。　さらに
開口部を右づるＳｉ　Ｏｓ　＋＜を有する基板にｎ型シ
リコンを選択エピタキシャル成長した場合ら上記と同じ
結果が１ｑられた。　また多数の実験の結果から、実施
例、比較例の再現性は良好であることが確認され、この
点から６本発明の優れていることがわかる。

［発明の効果〕本発明によれば、Ｓ！　＋１２　Ｃｌ　２にトＩＣＩを
加える気相成長において、１ｘ１×１０２０ｃｒ３以上
のドーピングレベルのｎ／８！シリコンを、（Ｉ＞式の
条件によって平易に再現性よく気相成長することができ
る。

また５ｉ０２層の開口部に選択エピタキシャル成長をさ
せることにより、Ａ１配線に対して低抵抗かつオーミッ
クな接続を安定的に形成することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明において、ドーパント１１濃度のＨＣｌ
　Ｒ度依存性を示すグラフ、第２図は本発明においてド
ーパント濃度のｓ；　１−１２　ＣＩ　２　ｔ＜度依存
性を示すグラフである。８０１８度（％）第１図ドＳｉ　Ｈ２ＣＩ　２８度（％）第２図

Claims

【特許請求の範囲】１　ＳｉＨ＿２Ｃｌ＿２原料ガス及びＨ＿２キャリヤガ
スに、ＨＣｌガス及びｎ型ドーピングガスを加えて基板
表面にｎ型シリコンを気相成長をするにあたり、ガス組
成物全体に対して容量％で表したＳｉＨ＿２Ｃｌ＿２濃
度、ＨＣｌ濃度及びドーピングガス濃度の値を、次式（ドーピングガス濃度）×（ＨＣｌ濃度）／（ＳｉＨ＿
２Ｃｌ＿２濃度）＞２×１０＾−＾２の関係を満たす値
にして、１×１０＾２＾０ｃｍ＾−＾３以上のドーパン
ト濃度のｎ型シリコンを気相成長させることを特徴とす
る気相成長法。２　ドーピングガスが、ＰＨ＿３及びＡｓＨ＿３のうち
の少なくとも１つのガスである特許請求の範囲第１項記
載の気相成長法。３　ｎ型シリコンの気相成長が、基板表面に形成したＳ
ｉＯ＿２層の開口部内における選択的気相成長である特
許請求の範囲第１項記載の気相成長法。