JPS63291897A - 単結晶膜の成長方法 - Google Patents
単結晶膜の成長方法Info
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- JPS63291897A JPS63291897A JP12689287A JP12689287A JPS63291897A JP S63291897 A JPS63291897 A JP S63291897A JP 12689287 A JP12689287 A JP 12689287A JP 12689287 A JP12689287 A JP 12689287A JP S63291897 A JPS63291897 A JP S63291897A
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Landscapes
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- Recrystallisation Techniques (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】
［産業上の利用分野］
この発明はシリコン・エピタキシャル成長を行うに際し
、重金属などの汚染による欠陥の発生を防ぐことのでき
る単結晶膜の成長方法に関する。
、重金属などの汚染による欠陥の発生を防ぐことのでき
る単結晶膜の成長方法に関する。
［従来の技術］
エピタキシャル成長膜中の欠陥は、そこに形成される素
子の特性を劣化させ、とりわけ微細素子に対しては致命
的影響を与える。成長時にエピタキシャル膜中に導入さ
れる欠陥は、本質的には現在ではほとんど問題にならな
いほど低密度になっている。しかしながら、成長を含め
たプロセス中で重金属などの汚染に起因して発生する欠
陥が時として問題となる。その代表的なものが０３Ｆ（
Ｏｘｉｄａｔｉｏｎ １ｎｄｕｃｅｄ Ｓｔａｃｋｉｎ
ｇ Ｆａｕｌｔ）である。Ｏ３Ｆ発生は、プロセス中で
のシリコン中に導入された重金属の回りに酸素が集まる
ことにより生ずることが知られている。欠陥が素子を形
成する活性領域に発生することが問題であり、それ以外
の所に発生しても問題とはならない。
子の特性を劣化させ、とりわけ微細素子に対しては致命
的影響を与える。成長時にエピタキシャル膜中に導入さ
れる欠陥は、本質的には現在ではほとんど問題にならな
いほど低密度になっている。しかしながら、成長を含め
たプロセス中で重金属などの汚染に起因して発生する欠
陥が時として問題となる。その代表的なものが０３Ｆ（
Ｏｘｉｄａｔｉｏｎ １ｎｄｕｃｅｄ Ｓｔａｃｋｉｎ
ｇ Ｆａｕｌｔ）である。Ｏ３Ｆ発生は、プロセス中で
のシリコン中に導入された重金属の回りに酸素が集まる
ことにより生ずることが知られている。欠陥が素子を形
成する活性領域に発生することが問題であり、それ以外
の所に発生しても問題とはならない。
従って、これらの重金属を活性領域から追い出せば良い
ことになる。一般には、活性領域以外の部分に発生させ
た欠陥で重金属をゲッターする、いわゆるゲッタリング
法が用いられている。従来提案されているゲッタリング
法は２つに大別される。
ことになる。一般には、活性領域以外の部分に発生させ
た欠陥で重金属をゲッターする、いわゆるゲッタリング
法が用いられている。従来提案されているゲッタリング
法は２つに大別される。
１つはシリコン・ウェハの裏面に歪みを与える方法で、
その手段としては機械的歪みを加える（細かい傷をつけ
る）、イオン注入を行う、窒化シリコン膜や多結晶シリ
コン膜を堆積する、高濃度の拡散を行う等が提案されて
いる。これらの方法は、熱処理を加えることにより裏面
に欠陥を発生させ、その裏面に発生させた欠陥を用いて
重金属をゲッターすることが特徴である。
その手段としては機械的歪みを加える（細かい傷をつけ
る）、イオン注入を行う、窒化シリコン膜や多結晶シリ
コン膜を堆積する、高濃度の拡散を行う等が提案されて
いる。これらの方法は、熱処理を加えることにより裏面
に欠陥を発生させ、その裏面に発生させた欠陥を用いて
重金属をゲッターすることが特徴である。
もう１つは一連の熱処理によってシリコン・ウェハの内
部だけに欠陥を制御して形成する方法でＩＧ法（Ｉｎｔ
ｒｉｎｓｉｃ Ｇｅｔｔｅｒｉｎｇ）と呼ばれている。
部だけに欠陥を制御して形成する方法でＩＧ法（Ｉｎｔ
ｒｉｎｓｉｃ Ｇｅｔｔｅｒｉｎｇ）と呼ばれている。
［発明が解決しようとする問題点］
これらの方法は少なくとも１ 、０（）Ｏ〜１，２００
’Ｃの熱処理を必要とするという点でプロセスの低温化
を妨げている。これは汚染を除きたいエピタキシャル膜
とその汚染を吸収する領域との距離は、比較的短いＩＧ
法でも２０〜３０μｓであるが、プロセスが低温化して
いくと、重金属の拡散が起こりにくくなるため、ゲッタ
リング効果は段々小さくなるためである。しかしながら
、特に微細な素子に対しては不純物プロファイルを急峻
に形成するとともに、その後のプロセス中で形成した急
峻さを保つ必要があり、必然的にプロセス全体を低温化
する必要がある。ｉ 、 ｏｏｏ〜１ 、２００℃の高
温熱処理はそうしたプロセスの低温化の流れを妨・げる
重大な要因であり、改善が不可欠でめった。そのために
はエピタキシャル膜とその汚染を吸収する領域の距離を
ミクロン・オーダーあるいはそれ以下にすることができ
れば熱処理温度を従来より低温化しても強いゲッタリン
グ効果を期待することができる。
’Ｃの熱処理を必要とするという点でプロセスの低温化
を妨げている。これは汚染を除きたいエピタキシャル膜
とその汚染を吸収する領域との距離は、比較的短いＩＧ
法でも２０〜３０μｓであるが、プロセスが低温化して
いくと、重金属の拡散が起こりにくくなるため、ゲッタ
リング効果は段々小さくなるためである。しかしながら
、特に微細な素子に対しては不純物プロファイルを急峻
に形成するとともに、その後のプロセス中で形成した急
峻さを保つ必要があり、必然的にプロセス全体を低温化
する必要がある。ｉ 、 ｏｏｏ〜１ 、２００℃の高
温熱処理はそうしたプロセスの低温化の流れを妨・げる
重大な要因であり、改善が不可欠でめった。そのために
はエピタキシャル膜とその汚染を吸収する領域の距離を
ミクロン・オーダーあるいはそれ以下にすることができ
れば熱処理温度を従来より低温化しても強いゲッタリン
グ効果を期待することができる。
本発明の目的は、素子の微細化に対応できるようにプロ
セスが低温化されたシリコン単結晶膜の成長方法を提供
することにある。
セスが低温化されたシリコン単結晶膜の成長方法を提供
することにある。
［問題点を解決するための手段］
この発明は、低指数面から僅かに傾いたシリコン基板上
にシリコン以外の結晶を単原子層以下だけ成長させたあ
と、その上にシリコンを成長させることを特徴とする単
結晶膜の成長方法である。
にシリコン以外の結晶を単原子層以下だけ成長させたあ
と、その上にシリコンを成長させることを特徴とする単
結晶膜の成長方法である。
本発明の方法によればシリコンとシリコン以外の結晶（
単結晶である必要はない）の格子定数が違うため、その
界面にはミスマツチを緩和するためにミスフィツト転位
が発生する。そのミスフィツト転位を制御された状態で
発生させることによって活性領域のごく近くにゲッタリ
ング領域を形成させ、プロセスの低温化を図ることを特
徴としている。
単結晶である必要はない）の格子定数が違うため、その
界面にはミスマツチを緩和するためにミスフィツト転位
が発生する。そのミスフィツト転位を制御された状態で
発生させることによって活性領域のごく近くにゲッタリ
ング領域を形成させ、プロセスの低温化を図ることを特
徴としている。
［作用］
（１００） 、（１１１）などの低指数面から僅かに傾
いたシリコン基板の表面は、その低指数表面と傾いた方
向に垂直に走るステップとから形成されている。たとえ
ば（１００）面１から＜１１０＞方向２にいくらか傾い
たシリコン基板３の場合を例にとると第２図のようにな
り、〜８０人の（１００）面１とステップ４が交互に瑛
れる。このようなシリコン基板３の上にシリコン以外の
結晶を単原子層以下だけ成長させると、ある程度表面拡
散が期待できる条件下では、シリコン以外の結晶はステ
ップの所に集まることになる。その上にシリコン膜５を
成長させると第１図のようにシリコン以外の結晶６をス
テップ７の所にとじ込めた構造を形成することができる
。ステップの高さをＨ１低指数面からの角度をα、ステ
ップの周期（平坦な面の幅）をＷとすると ＠−Ｗ−ｊａｎ（α） となる。ステップの所にとじ込めた結晶とシリコン結晶
との格子定数の違いによりシリコン膜がある程度厚くな
ると（原子の大きさやとじ込める結晶層の幅によって変
る）、ミスフィツト転位が発生する。とじ込める結晶層
の幅をコントロールすることにより実効的な歪量を変え
ることができ、ミスフィツト転位を局所的にとじ込める
ことが可能になる。このような構造を形成することによ
り、活性領域のごく近くに重金属のブックリング領域を
形成して大きなゲッタリング効果をあげることができる
。
いたシリコン基板の表面は、その低指数表面と傾いた方
向に垂直に走るステップとから形成されている。たとえ
ば（１００）面１から＜１１０＞方向２にいくらか傾い
たシリコン基板３の場合を例にとると第２図のようにな
り、〜８０人の（１００）面１とステップ４が交互に瑛
れる。このようなシリコン基板３の上にシリコン以外の
結晶を単原子層以下だけ成長させると、ある程度表面拡
散が期待できる条件下では、シリコン以外の結晶はステ
ップの所に集まることになる。その上にシリコン膜５を
成長させると第１図のようにシリコン以外の結晶６をス
テップ７の所にとじ込めた構造を形成することができる
。ステップの高さをＨ１低指数面からの角度をα、ステ
ップの周期（平坦な面の幅）をＷとすると ＠−Ｗ−ｊａｎ（α） となる。ステップの所にとじ込めた結晶とシリコン結晶
との格子定数の違いによりシリコン膜がある程度厚くな
ると（原子の大きさやとじ込める結晶層の幅によって変
る）、ミスフィツト転位が発生する。とじ込める結晶層
の幅をコントロールすることにより実効的な歪量を変え
ることができ、ミスフィツト転位を局所的にとじ込める
ことが可能になる。このような構造を形成することによ
り、活性領域のごく近くに重金属のブックリング領域を
形成して大きなゲッタリング効果をあげることができる
。
［実施例］
以下では、図示した実施例により、本発明の詳細な説明
する。
する。
実施例１
第３図は本発明の第１の実施例を示したものである。（
１００）面８から＜１１０＞方向９に約０．５度傾いて
いるシリコン基板１０の上にＭ Ｂ Ｅ （Ｍｏｌｅｃ
ｕｌａｒＢｅａｍ Ｅｐｉｔａｘｙ）法でＧｅ層１１を
約０．１層堆積し、その上にシリコン膜１２を成長させ
た。断面方向に薄片化し透過型電子顕微鏡で観察したと
ころ、Ｇｅ１１１１の上にミスフィツト転位が発生して
いるところと発生していないところがあり、さらにその
ミスフィツト転位はＧｅ層１１の上約２００人までだけ
に局在していた。ＭＢＥ法を用いると成長速度を精密に
コントロールできるためＧｅ領域の幅１３を精度良く、
また再現性良く決めることができる。Ｇｅを約０．１層
堆積するとＧｅ領域の幅１３は約３人でおり、Ｇｅを約
０．２層にするとＧｅ領域の幅１３は約６人であった。
１００）面８から＜１１０＞方向９に約０．５度傾いて
いるシリコン基板１０の上にＭ Ｂ Ｅ （Ｍｏｌｅｃ
ｕｌａｒＢｅａｍ Ｅｐｉｔａｘｙ）法でＧｅ層１１を
約０．１層堆積し、その上にシリコン膜１２を成長させ
た。断面方向に薄片化し透過型電子顕微鏡で観察したと
ころ、Ｇｅ１１１１の上にミスフィツト転位が発生して
いるところと発生していないところがあり、さらにその
ミスフィツト転位はＧｅ層１１の上約２００人までだけ
に局在していた。ＭＢＥ法を用いると成長速度を精密に
コントロールできるためＧｅ領域の幅１３を精度良く、
また再現性良く決めることができる。Ｇｅを約０．１層
堆積するとＧｅ領域の幅１３は約３人でおり、Ｇｅを約
０．２層にするとＧｅ領域の幅１３は約６人であった。
Ｇｅ領域の幅１３が約６への場合は、ミスフィツト転位
の密度はほとんどのＧｅ領域上で観察された。Ｇｅ領域
の幅１３を広げて行くと、それに応じてミスフィツト転
位の数は増えるが、シリコン膜１２の上方に向かうミス
フィツト転位が生じるようになる。そのような転位は明
らかに素子の特性を悪化させるため、Ｇｅ領域の幅はあ
る程度狭い方が望ましい。
の密度はほとんどのＧｅ領域上で観察された。Ｇｅ領域
の幅１３を広げて行くと、それに応じてミスフィツト転
位の数は増えるが、シリコン膜１２の上方に向かうミス
フィツト転位が生じるようになる。そのような転位は明
らかに素子の特性を悪化させるため、Ｇｅ領域の幅はあ
る程度狭い方が望ましい。
（ｉｏｏ）面から傾ける方向は（ｉｏｏ）面内における
＜１１０＞方向が望ましく、他の方向、例えば＜１００
＞方向の場合には、Ｇｅ領域の幅が狭くても上方に向か
うミスフィツト転位が生じてしまうことがあった。ミス
フィツト転位の発生源としてＧｅを使う場合、ＭＢＥ法
の代わりに通常の高温ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａ
ｐｏｒ ［）ｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法を使うことは適当
でない。なぜなら５ｔｃｖｏの成長温度ではＧｅの拡散
が大きくなり、（Ｇｅの成長温度はＳｉより１５０〜２
００℃低い）、ミスフィツト転位を発生させる効果がほ
とんど期待できなくなる場合があるからである。
＜１１０＞方向が望ましく、他の方向、例えば＜１００
＞方向の場合には、Ｇｅ領域の幅が狭くても上方に向か
うミスフィツト転位が生じてしまうことがあった。ミス
フィツト転位の発生源としてＧｅを使う場合、ＭＢＥ法
の代わりに通常の高温ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａ
ｐｏｒ ［）ｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法を使うことは適当
でない。なぜなら５ｔｃｖｏの成長温度ではＧｅの拡散
が大きくなり、（Ｇｅの成長温度はＳｉより１５０〜２
００℃低い）、ミスフィツト転位を発生させる効果がほ
とんど期待できなくなる場合があるからである。
実施例２
第４図は本発明の第２の実施例を示したものである。（
１００）面から＜１１０＞方向に約１度傾いているシリ
コン基板１４の上にＳｉＨ４を原料としたＣＶＤ法でシ
リコン膜１５を成長したが、成長初期に原料ガスにＮ２
０をパルス的に添加して５ｉ０２層を形成した。断面方
向に薄片化し透過型電子顕微鏡で観察したところ、ミス
フィツト転位１６が約６０人毎に発生しており、そのミ
スフィツト転位は界面領域に局在していた。従って、こ
れらのミスフィツト転位も活性領域に形成される素子の
特性を悪化させることなく、重金属のゲッタリング源と
して用いることができることがわかる。
１００）面から＜１１０＞方向に約１度傾いているシリ
コン基板１４の上にＳｉＨ４を原料としたＣＶＤ法でシ
リコン膜１５を成長したが、成長初期に原料ガスにＮ２
０をパルス的に添加して５ｉ０２層を形成した。断面方
向に薄片化し透過型電子顕微鏡で観察したところ、ミス
フィツト転位１６が約６０人毎に発生しており、そのミ
スフィツト転位は界面領域に局在していた。従って、こ
れらのミスフィツト転位も活性領域に形成される素子の
特性を悪化させることなく、重金属のゲッタリング源と
して用いることができることがわかる。
実施例３
第５図は本発明の第３の実施例を示したものである。（
１１１）面から＜１１０＞方向に約０．２度傾いている
シリコン基板１７の上に実施例１と同様にＭＢＥ法でＧ
ｅ層を約０．０５層堆積し、その上にシリコン膜１８を
成長させた。Ｇｅ層は、６００〜７００℃程度の高温で
堆積を行い、また堆積後、シリコンを成長するまである
程度の時間をおいた。このようにして得られた基板を断
面方向に薄片化し透過型電子顕微鏡で観察したところ、
約１，０００人毎にミスフィツト転位１９が発生してい
ることが確認された。
１１１）面から＜１１０＞方向に約０．２度傾いている
シリコン基板１７の上に実施例１と同様にＭＢＥ法でＧ
ｅ層を約０．０５層堆積し、その上にシリコン膜１８を
成長させた。Ｇｅ層は、６００〜７００℃程度の高温で
堆積を行い、また堆積後、シリコンを成長するまである
程度の時間をおいた。このようにして得られた基板を断
面方向に薄片化し透過型電子顕微鏡で観察したところ、
約１，０００人毎にミスフィツト転位１９が発生してい
ることが確認された。
このようなサイズの構造を形成できることは今のところ
特にメリットはないが、将来素子のサイズが小さくなり
、また１ 、 ０００人あるいはそれ以下の薄膜に素子
を作るようになった場合には大きなメリットが生じてく
る。即ち、素子のパターンに対応してゲッタリング領域
を形成するようにすればより有効なゲッタリング作用を
もたせるように素子の配置などを設計することも可能に
なる。
特にメリットはないが、将来素子のサイズが小さくなり
、また１ 、 ０００人あるいはそれ以下の薄膜に素子
を作るようになった場合には大きなメリットが生じてく
る。即ち、素子のパターンに対応してゲッタリング領域
を形成するようにすればより有効なゲッタリング作用を
もたせるように素子の配置などを設計することも可能に
なる。
［発明の効果］
以上述べたように、本発明の方法によれば汚染物を吸収
する領域を活性領域近くに形成することができるのでプ
ロセスの低温化に対応でき、またゲッタリング源が活性
領域のごく近くにあるので従来のゲッタリング法に較べ
強いゲッタリング作用を有するなどの効果を有する。
する領域を活性領域近くに形成することができるのでプ
ロセスの低温化に対応でき、またゲッタリング源が活性
領域のごく近くにあるので従来のゲッタリング法に較べ
強いゲッタリング作用を有するなどの効果を有する。
第１図は本発明方法によって得られる単結晶膜の基本構
造図、第２図は本発明方法に用いられる基板の基本構造
図、第３図から第５図はそれぞれ本発明の各実施例で得
られる単結晶膜の構造図である。 １．８・・・（１００）面 ２．９・・・ｄｌＯ＞方向 ３．１０，１４．１７・・・シリコン基板４．７・・・
ステップ ５．１２，１５．１８・・・シリコン膜６・・・シリコ
ン以外の結晶 １１・・・Ｇｅ層 １３・・・Ｇｅ領域の幅 １６、１９・・・ミスフィツト転位 代理人弁理士 舘 野 千惠子 第１図 第２図 第５図
造図、第２図は本発明方法に用いられる基板の基本構造
図、第３図から第５図はそれぞれ本発明の各実施例で得
られる単結晶膜の構造図である。 １．８・・・（１００）面 ２．９・・・ｄｌＯ＞方向 ３．１０，１４．１７・・・シリコン基板４．７・・・
ステップ ５．１２，１５．１８・・・シリコン膜６・・・シリコ
ン以外の結晶 １１・・・Ｇｅ層 １３・・・Ｇｅ領域の幅 １６、１９・・・ミスフィツト転位 代理人弁理士 舘 野 千惠子 第１図 第２図 第５図
Claims (1)
- （１）低指数面から僅かに傾いたシリコン基板上にシリ
コン以外の結晶を単原子層以下だけ成長させたあと、そ
の上にシリコンを成長させることを特徴とする単結晶膜
の成長方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12689287A JPS63291897A (ja) | 1987-05-26 | 1987-05-26 | 単結晶膜の成長方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12689287A JPS63291897A (ja) | 1987-05-26 | 1987-05-26 | 単結晶膜の成長方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63291897A true JPS63291897A (ja) | 1988-11-29 |
Family
ID=14946444
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12689287A Pending JPS63291897A (ja) | 1987-05-26 | 1987-05-26 | 単結晶膜の成長方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63291897A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0434984A2 (en) * | 1989-12-27 | 1991-07-03 | Texas Instruments Incorporated | Gettering apparatus and method |
| JPH04154113A (ja) * | 1990-10-18 | 1992-05-27 | Agency Of Ind Science & Technol | 結晶成長方法 |
| JPH04154114A (ja) * | 1990-10-18 | 1992-05-27 | Agency Of Ind Science & Technol | 結晶成長方法 |
| JP2010508676A (ja) * | 2006-11-02 | 2010-03-18 | アイメック | 半導体デバイス層からの不純物の除去 |
| WO2018230301A1 (ja) * | 2017-06-15 | 2018-12-20 | 信越半導体株式会社 | エピタキシャルウェーハの製造方法 |
-
1987
- 1987-05-26 JP JP12689287A patent/JPS63291897A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0434984A2 (en) * | 1989-12-27 | 1991-07-03 | Texas Instruments Incorporated | Gettering apparatus and method |
| JPH04154113A (ja) * | 1990-10-18 | 1992-05-27 | Agency Of Ind Science & Technol | 結晶成長方法 |
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