JPS63147315A - シリコン層の気相成長方法 - Google Patents
シリコン層の気相成長方法Info
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- JPS63147315A JPS63147315A JP29553686A JP29553686A JPS63147315A JP S63147315 A JPS63147315 A JP S63147315A JP 29553686 A JP29553686 A JP 29553686A JP 29553686 A JP29553686 A JP 29553686A JP S63147315 A JPS63147315 A JP S63147315A
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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。
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Description
【発明の詳細な説明】
〔概 要〕
シリコン層を気相成長せしめる反応ガスをシラン系のガ
スにハロゲンを加えて構成することにより反応ガス中に
分解し易い活性中間体を形成し、光を照射して上記活性
中間体を励起させることによって低温で被成長面上にシ
リコン層を成長せしめる方法。
スにハロゲンを加えて構成することにより反応ガス中に
分解し易い活性中間体を形成し、光を照射して上記活性
中間体を励起させることによって低温で被成長面上にシ
リコン層を成長せしめる方法。
本発明はシリコン（Ｓｔ） 層の気相成長方法に係り、
特に成長温度の大幅に低下せしめたＳｉ層の気相成長方
法に関する。
特に成長温度の大幅に低下せしめたＳｉ層の気相成長方
法に関する。
ＬＳＩ等の高集積化される半導体装置においては、高集
積化を進めるに従って、該高集積化を容易にするために
半４体基板上に形成されるエピタキシャルＳｉＮは薄く
形成されるようになって来ているが、エピタキシャル５
ｉｆｆｌが薄層化した際にはその成長時の基板からの不
純物の熱拡散によって該エピタキシャル５ｔＪ１の素子
が形成される表面部まで不純物濃度が変化して、素子性
能が損なわれるという問題が生じて来る。
積化を進めるに従って、該高集積化を容易にするために
半４体基板上に形成されるエピタキシャルＳｉＮは薄く
形成されるようになって来ているが、エピタキシャル５
ｉｆｆｌが薄層化した際にはその成長時の基板からの不
純物の熱拡散によって該エピタキシャル５ｔＪ１の素子
が形成される表面部まで不純物濃度が変化して、素子性
能が損なわれるという問題が生じて来る。
そごで基板からの不純物の拡散を抑えるために、出来る
だけ低い温度でエピタキシャル５ｉＪｌを成長させるこ
とができる気相成長方法の開発が要望されている。
だけ低い温度でエピタキシャル５ｉＪｌを成長させるこ
とができる気相成長方法の開発が要望されている。
化学反応を利用したＳｉの気相エピタキシャル成長には
、モノシラン（Ｓｉｌｌｓ）と水素（ｌｌｚ）とからな
る反応ガス、或いはジクロルシラン（ＳｉｔｌｚＣｌｇ
） と１１□とからなる反応ガスを用いる熱分解法や、
トリクロルシラン（ＳｉｌｌＣ１ｓ）とＨ２とからなる
反応ガス、或いは４塩化珪素（ＳｉＣ１＊）と１１□と
からなる反応ガスを用いる水素還元法が従来から一般に
用いられているが、これらの方法は、何れも成長温度が
９５０〜１１５０℃程度の極めて高温の領域にあるため
、前述した基板からの不純物の拡散深さが大きくなって
、最近の高集積化される半導体装置に用いられる薄いエ
ピタキシャルＳｉ層の形成には不適当になって来た。
、モノシラン（Ｓｉｌｌｓ）と水素（ｌｌｚ）とからな
る反応ガス、或いはジクロルシラン（ＳｉｔｌｚＣｌｇ
） と１１□とからなる反応ガスを用いる熱分解法や、
トリクロルシラン（ＳｉｌｌＣ１ｓ）とＨ２とからなる
反応ガス、或いは４塩化珪素（ＳｉＣ１＊）と１１□と
からなる反応ガスを用いる水素還元法が従来から一般に
用いられているが、これらの方法は、何れも成長温度が
９５０〜１１５０℃程度の極めて高温の領域にあるため
、前述した基板からの不純物の拡散深さが大きくなって
、最近の高集積化される半導体装置に用いられる薄いエ
ピタキシャルＳｉ層の形成には不適当になって来た。
そこで従来、上記エピタキシャル成長方法に光照射を併
用した光励起エピタキシャル成長方法や、プラズマを併
用したプラズマエピタキシャル成長方法が試みられたが
、この方法においても高品質のエピタキシャル５ｉＪｉ
Ｊを成長し得る温度が、前者では９００℃程度まで、ま
た後者では７００℃程度まで低下し得たのみであり、エ
ピタキシャルＳｉ層の厚さはこれらの温度での基板から
の不純物の拡散深さを考慮し必要以上に厚く形成しなけ
ればならず、その分集積度の向上が妨げられるという問
題があった。
用した光励起エピタキシャル成長方法や、プラズマを併
用したプラズマエピタキシャル成長方法が試みられたが
、この方法においても高品質のエピタキシャル５ｉＪｉ
Ｊを成長し得る温度が、前者では９００℃程度まで、ま
た後者では７００℃程度まで低下し得たのみであり、エ
ピタキシャルＳｉ層の厚さはこれらの温度での基板から
の不純物の拡散深さを考慮し必要以上に厚く形成しなけ
ればならず、その分集積度の向上が妨げられるという問
題があった。
（発明が解決しようとする問題点〕
本発明が解決しようとする問題点は、従来、エピタキシ
ャル８１層の成長温度が高温であったために、基板から
の不純物拡散によって素子性能が劣化せしめられないよ
うにエピタキシャルｓｔ５の厚みを厚く形成する必要が
あり、その分集積度の向上が妨げられていたことである
。
ャル８１層の成長温度が高温であったために、基板から
の不純物拡散によって素子性能が劣化せしめられないよ
うにエピタキシャルｓｔ５の厚みを厚く形成する必要が
あり、その分集積度の向上が妨げられていたことである
。
上記問題点は、シラン系のガスとハロゲンガスを反応ガ
スとして含むガス雰囲気中に半導体基板等の被成長基板
を配置し、該被成長基板面に少なくとも該ハロゲンガス
が吸収するスペクトル波長を有する光を照射しながら該
被成長基板を昇温して、該被成長基板上にエピタキシャ
ルシリコン層等のシリコン層を成長せしめる本発明によ
るシリコン層の気相成長方法によって解決される。
スとして含むガス雰囲気中に半導体基板等の被成長基板
を配置し、該被成長基板面に少なくとも該ハロゲンガス
が吸収するスペクトル波長を有する光を照射しながら該
被成長基板を昇温して、該被成長基板上にエピタキシャ
ルシリコン層等のシリコン層を成長せしめる本発明によ
るシリコン層の気相成長方法によって解決される。
即ち本発明は、Ｓｉのソースガスとして５ｉｌｌａ、ジ
シラン（Ｓ ｉ ｚ Ｉｔ ｂ ） 、ｌ’リシラン（
Ｓｉａｌｌｓ）等のシラン系のガスを用い、該Ｓｔソー
スガスに塩素（ｃｘｇ）、臭素（Ｂｒｔ）、弗素（Ｆり
等のハロゲンガスを加えて反応ガスを構成する。これに
よって半導体基板の表面上で例えば次の式 ％式％ に示すような反応が進行し、ハロゲンガスによる酸化反
応によって、該反応ガス中にシランと塩素とが結合して
なる分解し易い例えば上記Ｃｌ５ｉＨ”のような活性中
間体が生成する。
シラン（Ｓ ｉ ｚ Ｉｔ ｂ ） 、ｌ’リシラン（
Ｓｉａｌｌｓ）等のシラン系のガスを用い、該Ｓｔソー
スガスに塩素（ｃｘｇ）、臭素（Ｂｒｔ）、弗素（Ｆり
等のハロゲンガスを加えて反応ガスを構成する。これに
よって半導体基板の表面上で例えば次の式 ％式％ に示すような反応が進行し、ハロゲンガスによる酸化反
応によって、該反応ガス中にシランと塩素とが結合して
なる分解し易い例えば上記Ｃｌ５ｉＨ”のような活性中
間体が生成する。
そして更に半導体基板上に少な（ともＣＩの吸収波長に
相当する波長スペクトルを含んだ光である例えば高圧水
銀ランプによる紫外光を照射し、副光のエネルギーによ
って上記活性中間体の分解を促進しながら、半４体基板
を昇温しで該基板上にエピタキシャル５ｉｆｆｌを成長
させる。
相当する波長スペクトルを含んだ光である例えば高圧水
銀ランプによる紫外光を照射し、副光のエネルギーによ
って上記活性中間体の分解を促進しながら、半４体基板
を昇温しで該基板上にエピタキシャル５ｉｆｆｌを成長
させる。
この方法においては上記活性中間体の生成、光エネルギ
ーによる該活性中間体の分解促進により２５０℃以下の
低温において、ダメージ及び欠陥のない良質のエピタキ
シャル８１層を成長せしめることが出来る。
ーによる該活性中間体の分解促進により２５０℃以下の
低温において、ダメージ及び欠陥のない良質のエピタキ
シャル８１層を成長せしめることが出来る。
以下本発明を一実施例について、気相成長装置の模式側
断面図を参照し具体的に説明する。
断面図を参照し具体的に説明する。
気相成長装置の模式側断面を示す図において、１はステ
ンレス等よりなる反応容器、２は第１のガス導入管、３
は第２のガス導入管、４及び５はガス流量調整器、６は
真空排気管、７は透明石英窓、８は加熱台、９はＳｉ基
板、１０は裔圧水恨ランブによる紫外光源を示す。
ンレス等よりなる反応容器、２は第１のガス導入管、３
は第２のガス導入管、４及び５はガス流量調整器、６は
真空排気管、７は透明石英窓、８は加熱台、９はＳｉ基
板、１０は裔圧水恨ランブによる紫外光源を示す。
本発明の方法によりＳｔ基板上にエピタキシャル５ｉＦ
ｆを成長せしめる際には、例えば図示のような成長装置
を用い、反応容器１内の加熱台８上にＳｉ基板９を載置
し、反応容器１内を真空に排気した後、該反応容器１内
に第１のガス導入管２から希ガスで５％に希釈したシラ
ンガス例えば５ｉｌ１４ガスを５〜５０ｃｃ／１１１ｉ
ｎの流量で流入し、且つ第２のガス導入管からハロゲン
ガス例えばＣｂを１０〜２０ｃｃ／ｍｉｎの流量で流入
する。そして真空排気の排気量を調節して、反応容器１
内の圧力を２〜２００ ＴｏｒｒＯ間に保つ。
ｆを成長せしめる際には、例えば図示のような成長装置
を用い、反応容器１内の加熱台８上にＳｉ基板９を載置
し、反応容器１内を真空に排気した後、該反応容器１内
に第１のガス導入管２から希ガスで５％に希釈したシラ
ンガス例えば５ｉｌ１４ガスを５〜５０ｃｃ／１１１ｉ
ｎの流量で流入し、且つ第２のガス導入管からハロゲン
ガス例えばＣｂを１０〜２０ｃｃ／ｍｉｎの流量で流入
する。そして真空排気の排気量を調節して、反応容器１
内の圧力を２〜２００ ＴｏｒｒＯ間に保つ。
なおここで希ガス希釈のシランガスを用いるのは、前記
化学式に示したＣＩ！によるＳ ｉ Ｈ，の酸化反℃に
加熱維持する。ここで基板ｌの表面近傍領域に上記酸化
反応による活性中間体Ｃｌ５ｉｌｌ”が生成する。
化学式に示したＣＩ！によるＳ ｉ Ｈ，の酸化反℃に
加熱維持する。ここで基板ｌの表面近傍領域に上記酸化
反応による活性中間体Ｃｌ５ｉｌｌ”が生成する。
次いでこの状態で高圧水銀ランプを用いた紫外光源ｌＯ
から透明石英窓７を通してＳＮ基板９上にＣＩの吸収波
長である３００〜３５０ｎｍにスペクトル波長のピーク
を有する紫外光ＵＶを照射する。この紫外光ＵＶ照射に
より活性中間体Ｃｌ５ｉＨ”は分解してＳＮ基板９上に
エピタキシャルＳｉ層が成長する。
から透明石英窓７を通してＳＮ基板９上にＣＩの吸収波
長である３００〜３５０ｎｍにスペクトル波長のピーク
を有する紫外光ＵＶを照射する。この紫外光ＵＶ照射に
より活性中間体Ｃｌ５ｉＨ”は分解してＳＮ基板９上に
エピタキシャルＳｉ層が成長する。
上記条件で、５０００人程度０実用的な高成長速度が得
られる。
られる。
そして成長膜質は、高温或いはプラズマ等で基板面にダ
メージが与えられないので良好な膜質となり、また反応
が基板面全面上で円滑に行われるので膜厚も均一に形成
される。
メージが与えられないので良好な膜質となり、また反応
が基板面全面上で円滑に行われるので膜厚も均一に形成
される。
なお本発明の方法においては、Ｓｉソースに５ｆｚ１１
．或いは５ｔａ１１．を用いた際にも、またハロゲンガ
スにＢｒ８、Ｆ２を用いた際にも、上記実施例同様な低
温度において、同様の高成長速度で良質なエピタキシャ
ルＳｉ層が形成される。
．或いは５ｔａ１１．を用いた際にも、またハロゲンガ
スにＢｒ８、Ｆ２を用いた際にも、上記実施例同様な低
温度において、同様の高成長速度で良質なエピタキシャ
ルＳｉ層が形成される。
また本発明の方法によれば絶縁膜上に多結晶Ｓｉ層を形
成する際にも、上記同様の低温で、上記同様の高速成長
が可能である。
成する際にも、上記同様の低温で、上記同様の高速成長
が可能である。
以上説明のように本発明によれば２００℃近傍の低温下
において、基板ダメージに起因する欠陥のない良質のエ
ピタキシャルＳｉ層を、実用性のある高成長速度で成長
させることができる。
において、基板ダメージに起因する欠陥のない良質のエ
ピタキシャルＳｉ層を、実用性のある高成長速度で成長
させることができる。
そのため本発明によれば、Ｓｉ層のエピタキシャル成長
に際して基板からエピタキシャル層内への不純物の拡散
深さは大幅に縮小されるので、該エピタキシャル層に形
成される半導体素子の性能を劣化させずにエピタキシャ
ル層の厚さを従来より大幅に薄くすることができる。
に際して基板からエピタキシャル層内への不純物の拡散
深さは大幅に縮小されるので、該エピタキシャル層に形
成される半導体素子の性能を劣化させずにエピタキシャ
ル層の厚さを従来より大幅に薄くすることができる。
従って本発明は半導体装置の高集積化に有効である。
図は本発明の一実施例に用いた気相成長装置の模式側断
面図である。 図において、 １は反応容器、 ２は第１のガス導入管、 ３は第２のガス導入管、 ４及び５はガス流ｍ調整器、 ６は真空排気管、 ７は透明石英窓、 ８は加熱台、 ９はＳｔ基板、 １０は紫外光源、 ＵＶは紫外光 を示す。
面図である。 図において、 １は反応容器、 ２は第１のガス導入管、 ３は第２のガス導入管、 ４及び５はガス流ｍ調整器、 ６は真空排気管、 ７は透明石英窓、 ８は加熱台、 ９はＳｔ基板、 １０は紫外光源、 ＵＶは紫外光 を示す。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １）シラン系のガスとハロゲンガスを反応ガスとして含
むガス雰囲気中に被成長基板を配置し、該被成長基板面
に少なくとも該ハロゲンガスが吸収するスペクトル波長
を有する光を照射しながら該被成長基板を昇温して、 該被成長基板上にシリコン層を成長せしめることを特徴
とするシリコン層の気相成長方法。 ２）前記被成長基板が半導体基板よりなり、前記シリコ
ン層がエピタキシャルシリコン層よりなることを特徴と
する特許請求の範囲第１項記載のシリコン層の気相成長
方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29553686A JPS63147315A (ja) | 1986-12-10 | 1986-12-10 | シリコン層の気相成長方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29553686A JPS63147315A (ja) | 1986-12-10 | 1986-12-10 | シリコン層の気相成長方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63147315A true JPS63147315A (ja) | 1988-06-20 |
Family
ID=17821903
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29553686A Pending JPS63147315A (ja) | 1986-12-10 | 1986-12-10 | シリコン層の気相成長方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63147315A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0837159A (ja) * | 1994-05-16 | 1996-02-06 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 半導体装置の製造方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60165728A (ja) * | 1984-02-08 | 1985-08-28 | Toshiba Corp | 薄膜形成方法 |
| JPS60219728A (ja) * | 1984-04-16 | 1985-11-02 | Canon Inc | 堆積膜の形成法 |
| JPS62288194A (ja) * | 1986-06-05 | 1987-12-15 | Nissin Electric Co Ltd | エピタキシヤル成長方法 |
-
1986
- 1986-12-10 JP JP29553686A patent/JPS63147315A/ja active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60165728A (ja) * | 1984-02-08 | 1985-08-28 | Toshiba Corp | 薄膜形成方法 |
| JPS60219728A (ja) * | 1984-04-16 | 1985-11-02 | Canon Inc | 堆積膜の形成法 |
| JPS62288194A (ja) * | 1986-06-05 | 1987-12-15 | Nissin Electric Co Ltd | エピタキシヤル成長方法 |
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