JPS62293712A - 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】 ３、発明の詳細な説明 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明はエピタキシャル成長法に関し、高密度ＬＳＩ用
のエピタキシャルシリコン（Ｓｌ）ウェノ１の生産に係
わる。

（従来の技術） 周知の如く、Ｓｌのエピタキシャル成長技術はバイポー
ラＩＣの性能向上、エピタキシャルウアハをＣＭＯ８−
ＬＳＩに使用する、などを背景に高品質、高性能化が要
求されているとともに、低コスト化が望まれている。こ
こで、高品質、高性能化への具体的要求は、エピタキシ
ャル成長時の高温（１０００℃）によって誘発されるオ
ートドーピング、固相拡散を抑制し、急峻なグロファイ
ルをもつエピタキシャル層を実現することでエピタキシ
ャル成長時の温度の低温化という方向で研死開発が進め
られている◎一方、低コスト化は、装置の大型化による
スルージットの向上などの方向で進められている。

従来、エピタキシャル成長プロセスは、高温（１１００
℃以上）のＨＣｔエツチングによるウェハの表面処理の
後にクロロシラン類（５ＩＣＺ４　。

Ｓ　１ＨＣＬ３など）又はシラン、ジシラン等を原料ガ
スとして、Ｓｌのエピタキシャル成長を行なっている。

しかしながら、クロロシラン類を原料ガスとしてエピタ
キシャル成長させる技術は、水素による還元反応を含む
ために一般に高温（１０００℃以上）でエピタキシャル
成長させる為、オートドーピングが太きい。又、塩素を
含む為、犬かれ少なかれエピタキシャル成長と同時に基
板裏面などのエツチングを誘発し、基板裏面からのオー
トドーピングが大きい。

一方、シラン、ジシランなど水素化シラン類を用いるエ
ピタキシャル成長では、比較的低温（１０００℃以下）
でエピタキシャル成長が実現できるが前述したように、
エピタキシャル成長前のＨＣＬによる表面処理を高温で
行なうため、この際に放出されるド−パントや不純物が
反応容器々どに吸着し、成長時の雰囲気を劣化させたり
、濃度プロファイルに影響を及ぼす。

また、ＨＣｔエツチングによる前処理は高温でないと効
果がない為、ＨＣｔエツチング温度に耐えうる装置設計
をしいられ、設計自由度が減少したり、部品の交換の割
合が多くなる。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、高品質のエ
ピタキシャル膜を低コストで供給できるエピタキシャル
成長法を提供することを目的とする。

［発明の構成］ （問題点を解決するための手段と作用）本発明は、シリ
コンウェハの自然酸化硅素膜を剥離する前処理を行った
後、エピタキシャル成長を行うとともに、エピタキシャ
ル成長工程の最高温度が９５０℃であることを特徴とし
、高品質のエピタキシャル膜を低コストで得ることを図
ったものである。

（実施例） 以下、本発明の一実施例について説明する。

まず、シリコンウニ・・（以下、ウェハという）をエピ
タキシャル成長炉（以下、エビ炉という）へ投入する前
にウェット前処理を行い、ウェハの自然硅素酸化膜を剥
離する。ここで、ウェハ前処理として例えば希ＨＦによ
って洗浄する。次に、ＨＣｌによるエツチングを行った
後、エビ炉として高周波加熱式縦型反応炉を、原料ガス
としてＳ　ｉＨ４を用いてエピタキシャル成長を行う。

第１図はＳｉＨ４を用いた場合の成長温度依存性を示す
特性図である。ここで、Ｓ　ｉＨ４の流量は０．３８　
ｌ／ｍ１ｎｉｎ　Ｈ２１００Ｊ／ｍｉｎである。なお、
５ＩＨ４のＨ２に対するモル比は５Ｘ１０　　以下が望
ましい。これは、モル比が５×１０　を越えると、成長
速度が早くなり、単結晶化せずに多結晶化するからであ
る。同図より、９００℃以上では供給律速、９００℃以
下では反応律速であるが、８００℃以上では１０分間で
２μｍ以上のエビ層を得るのに十分な成長速度をもって
いることがわかる。また、げ処理を施したウェハとＨＦ
処理を施さないウェハについて、ＨＣｔエツチングの温
度を９００〜１１００℃の間で変化させ、８５０℃でエ
ピタキシャル成長させて、その効果について検討した。

その結果、ＨＦ処理を施したウェハについては、ＨＣｔ
エツチング温度が９００〜１１００℃全ての場合に単結
晶が成長した。一方、Ｕ処理を施さないウェハについて
は、１０５０℃以上なら単結晶が成長するが、それより
低い温度では多結晶が成長し、エピタキシャル成長後ウ
ェハが白濁した。更に、結晶完全性を評価するためＫＨ
Ｆ処理を施したウェハをＨＣｔエツチングを除き、７０
Ｔｏｒｒ、８５０〜９５０℃でエピタキシャル成長させ
たウェハの酸化誘起積層欠陥を測定した。但し、酸化条
件は１０００℃、１６　ｈｒ　ｉｎ　ｄｒｙ　０２で、
ライトエッチ後微分干渉顕微鏡で計数した。第２図はそ
の結果を示すもので、同図より７０Ｔｏｒｒの圧におい
ては８５０℃の成長温度においてもＯ８Ｆ密度は１０個
／　ｏｎ２以下であった。また、顕著な温度依存はこの
温度範囲でばなかった。一方、圧力依存性は８５０〜９
００℃で顕著にあられれ、１００Ｔｏｒｒ以下では単結
晶が成長するが、７６０Ｔｏｒｒでは白濁する。第３図
は、ドーパントの濃度分布をスプレツブインブレジスタ
ントで測定した結果を示す。同図より、低温でプロファ
イルが急峻になっていることがわかる。

但し、図中の（イ）はＳ　ｉＨ４，９００℃の場合、（
ロ）は５ＩＨ４，１０５０℃の場合を示し、Ｌ、はＱ、
５５μｍ。

Ｌ２は１．２μｍである。

上記実施例によれば、シリコンウェハのエピタキシャル
成長前にＨＦ処理を行うとともに、低温でエピタキシャ
ル成長を行うため、第２図及び第３図から明らかのよう
にオートドーピングが大幅に減少し急峻なプロファイル
が得られ、しかも結晶完全性が高いエピタキシャルウェ
ハが得うれた。

しかるに、従来の技術では、ＨＣｔエツチング温度が高
い為、ＨＣｕツチ温度までの昇温時間がかかり、しかも
その後エビ成長温度まで降温などエビ成長以外のＨＣｔ
エツチング、昇降温などで時間がかかった。本発明では
、そのようなエビプロセス中のロスがない。９００℃エ
ビ成長の場合を例にとると、ＨＣｔエッチ時間の省略、
昇降温の簡略化で１０〜２０分プロセスを短縮でき、ス
ループットが増加した。又、プロセス全体の低温化で石
英ペルジャーなどの交換の度合が減少した。

［発明の効果コ 以上詳述した如く本発明によれば、高品質のエピタキシ
ャル膜を低コストで供給できるエピタキシャル成長膜を
提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係るエピタキシャル成長法
による成長速度の温度依存性を示す特性図、第２図は同
エピタキシャル成長法によるＯ８Ｆ密度の成長温度依存
性を示す特性図、第３図は同エピタキシャル成長法によ
るエビ層のドーパントの深さ方向の分布図である。 出願人代理人　弁理士　鈴　江　武　彦７．５　　　　
８０　　　　８．５　　　　９．０１０’／Ｔ　（に−
１） 第１区 眉　棗 ９５０　　　　　９ｆＩ）　　　　　　　　　８５０’
Ｃ８，５９，０ １０’／Ｔ　（１／に） 第２　Ｐ

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）シリコンウェハを気相成長するエピタキシャル成
   長法において、前記シリコンウェハの自然酸化硅素膜を
   剥離する前処理を行った後、エピタキシャル成長を行う
   とともに、エピタキシャル成長工程の最高温度が９５０
   ℃であることを特徴とするエピタキシャル成長法。
2. （２）前記エピタキシャル成長を１０Ｔｏｏｒ以下の圧
   力で行うことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   エピタキシャル成長法。
3. （３）エピタキシャル成長工程時の温度が８５０〜９５
   ０℃であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   のエピタキシャル成長法。
4. （４）エピタキシャル成長工程時にシラン、ジシランの
   少くとも一方の原料ガスを用いることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載のエピタキシャル成長法。
5. （５）前記原料ガスのキャリアガスに対するモル比が５
   ×１０＾−＾３以下であることを特徴とする特許請求の
   範囲第１項記載のエピタキシャル成長法。