JPH10203895A - シリコンゲルマニウム混晶の成膜方法 - Google Patents
シリコンゲルマニウム混晶の成膜方法Info
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- JPH10203895A JPH10203895A JP711997A JP711997A JPH10203895A JP H10203895 A JPH10203895 A JP H10203895A JP 711997 A JP711997 A JP 711997A JP 711997 A JP711997 A JP 711997A JP H10203895 A JPH10203895 A JP H10203895A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 所望の組成比を得るためにＧｅＨ4 とＳｉＨ
4 の各分圧を変化させてＳｉＧｅ混晶を成膜すると成膜
速度が変化するため、この成膜速度に依存するホウ素濃
度の制御性が悪化し、半導体装置の特性を劣化させてい
た。 【解決手段】 予めＳｉ含有水素化ガス（例えばＳｉＨ
4 ）とＧｅ含有水素化ガス（例えばＧｅＨ4 ）との分圧
比と、ＳｉＧｅ混晶のＧｅ組成比との関係を求めてお
き、その関係に基づいて所望のＧｅ組成比となるよう
に、かつＳｉＧｅ混晶の成膜速度が所望の速度となるよ
うに、Ｓｉ含有水素化ガスの分圧とＧｅ含有水素化ガス
の分圧とを調整して、Ｓｉ含有水素化ガスとＧｅ含有水
素化ガスとを原料ガスに用いた化学的気相成長によりＳ
ｉＧｅ混晶を成膜する方法である。
4 の各分圧を変化させてＳｉＧｅ混晶を成膜すると成膜
速度が変化するため、この成膜速度に依存するホウ素濃
度の制御性が悪化し、半導体装置の特性を劣化させてい
た。 【解決手段】 予めＳｉ含有水素化ガス（例えばＳｉＨ
4 ）とＧｅ含有水素化ガス（例えばＧｅＨ4 ）との分圧
比と、ＳｉＧｅ混晶のＧｅ組成比との関係を求めてお
き、その関係に基づいて所望のＧｅ組成比となるよう
に、かつＳｉＧｅ混晶の成膜速度が所望の速度となるよ
うに、Ｓｉ含有水素化ガスの分圧とＧｅ含有水素化ガス
の分圧とを調整して、Ｓｉ含有水素化ガスとＧｅ含有水
素化ガスとを原料ガスに用いた化学的気相成長によりＳ
ｉＧｅ混晶を成膜する方法である。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、シリコンゲルマニ
ウム混晶の成膜方法に関するものである。
ウム混晶の成膜方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年の高速バイポーラトランジスタ、マ
イクロ波用素子、超格子デバイス等に応用するためにＩ
Ｖ族半導体ヘテロ構造が注目されている。ＩＶ族のヘテ
ロ構造ではシリコンゲルマニウム混晶（以下、ＳｉＧｅ
と称する）の開発が盛んに行われている。このヘテロ構
造は格子歪みに起因して起こる電気的および光学的性質
を利用したデバイスに応用が図られている。中でもＳｉ
Ｇｅ混晶をベースに用いたヘテロ接合バイポーラトラン
ジスタ（以下、ＨＢＴと称する）は、高速動作が可能で
あり、低消費電力であることから注目されている〔シリ
コン系ヘテロデバイス（丸善）p.219-226 を参照〕。
イクロ波用素子、超格子デバイス等に応用するためにＩ
Ｖ族半導体ヘテロ構造が注目されている。ＩＶ族のヘテ
ロ構造ではシリコンゲルマニウム混晶（以下、ＳｉＧｅ
と称する）の開発が盛んに行われている。このヘテロ構
造は格子歪みに起因して起こる電気的および光学的性質
を利用したデバイスに応用が図られている。中でもＳｉ
Ｇｅ混晶をベースに用いたヘテロ接合バイポーラトラン
ジスタ（以下、ＨＢＴと称する）は、高速動作が可能で
あり、低消費電力であることから注目されている〔シリ
コン系ヘテロデバイス（丸善）p.219-226 を参照〕。
【０００３】ＨＢＴのベース層をＳｉＧｅ混晶で形成す
る方法としては、分子線エピタキシー（ＭＢＥ）、超高
真空化学的気相成長（ＵＨＶ−ＣＶＤ）、減圧化学的気
相成長（ＬＰ−ＣＶＤ）等の成膜技術がある。またＳｉ
Ｇｅ混晶を用いたＨＢＴでは、ＳｉＧｅ混晶のゲルマニ
ウム（以下、Ｇｅと称する）の組成比を変化させて形成
することもある。さらにＧｅ組成比〔単位体積当たり
の：Ｇｅ含有量／（Ｇｅ含有量＋Ｓｉ含有量）〕を変え
る際には、一般的には成膜温度を一定にしＳｉソースガ
スの流量または分圧を一定にし、Ｇｅソースガスの流量
または分圧を変化させている。ここではゲルマニウムは
Ｇｅ、シリコンはＳｉと記し、以下同様に記す。
る方法としては、分子線エピタキシー（ＭＢＥ）、超高
真空化学的気相成長（ＵＨＶ−ＣＶＤ）、減圧化学的気
相成長（ＬＰ−ＣＶＤ）等の成膜技術がある。またＳｉ
Ｇｅ混晶を用いたＨＢＴでは、ＳｉＧｅ混晶のゲルマニ
ウム（以下、Ｇｅと称する）の組成比を変化させて形成
することもある。さらにＧｅ組成比〔単位体積当たり
の：Ｇｅ含有量／（Ｇｅ含有量＋Ｓｉ含有量）〕を変え
る際には、一般的には成膜温度を一定にしＳｉソースガ
スの流量または分圧を一定にし、Ｇｅソースガスの流量
または分圧を変化させている。ここではゲルマニウムは
Ｇｅ、シリコンはＳｉと記し、以下同様に記す。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、Ｇｅソ
ースガスの供給比〔Ｇｅソースガスの分圧／（Ｇｅソー
スガスの分圧＋Ｓｉソースガスの分圧）〕が変化するに
ともないＳｉＧｅ混晶の成膜速度も変化するという特徴
がある。例えば所望の組成比を得ようとするために、Ｇ
ｅソースガス〔例えばゲルマン（ＧｅＨ4 ）〕の分圧と
Ｓｉソースガス〔例えばモノシラン（ＳｉＨ4 ）〕の分
圧を変化させると、ＳｉＧｅ混晶の成膜速度も変化す
る。これはＧｅが表面のエネルギー状態を変化させて、
Ｓｉソースガスの表面での反応を促進または抑制するた
めといわれている〔Appl.Phys.Lett.53〔25〕（1988）
B.S.Meyerson et al，p.2555、J.Vac.Technol. B11〔
4〕（1993）D.Kinosky et al ，p.1396等を参照〕。ま
たこれは成膜温度によって傾向が異なることも知られて
いる〔Jpn.J.Appl.Phys. 33（1994）Tz.Guei Jung et
al，p.240 を参照〕。
ースガスの供給比〔Ｇｅソースガスの分圧／（Ｇｅソー
スガスの分圧＋Ｓｉソースガスの分圧）〕が変化するに
ともないＳｉＧｅ混晶の成膜速度も変化するという特徴
がある。例えば所望の組成比を得ようとするために、Ｇ
ｅソースガス〔例えばゲルマン（ＧｅＨ4 ）〕の分圧と
Ｓｉソースガス〔例えばモノシラン（ＳｉＨ4 ）〕の分
圧を変化させると、ＳｉＧｅ混晶の成膜速度も変化す
る。これはＧｅが表面のエネルギー状態を変化させて、
Ｓｉソースガスの表面での反応を促進または抑制するた
めといわれている〔Appl.Phys.Lett.53〔25〕（1988）
B.S.Meyerson et al，p.2555、J.Vac.Technol. B11〔
4〕（1993）D.Kinosky et al ，p.1396等を参照〕。ま
たこれは成膜温度によって傾向が異なることも知られて
いる〔Jpn.J.Appl.Phys. 33（1994）Tz.Guei Jung et
al，p.240 を参照〕。
【０００５】例えば図３に示す（縦軸に原料ガスの分圧
および成膜速度を表し、横軸に成膜時間を表す）よう
に、ＳｉＨ4 の分圧を固定し、ＧｅＨ4 の分圧を変化さ
せて、Ｇｅ濃度プロファイルを形成するのが一般的であ
った。しかしながら、この方法では、Ｇｅの供給比によ
ってＳｉＧｅ混晶の成膜速度が変化する。そのため、ド
ーピングガスのジボラン（Ｂ2 Ｈ6 ）の分圧も一定にし
てＳｉＧｅ混晶を成膜すると、ＳｉＧｅ混晶中のホウ素
濃度は成膜速度に依存するために変化することになる。
および成膜速度を表し、横軸に成膜時間を表す）よう
に、ＳｉＨ4 の分圧を固定し、ＧｅＨ4 の分圧を変化さ
せて、Ｇｅ濃度プロファイルを形成するのが一般的であ
った。しかしながら、この方法では、Ｇｅの供給比によ
ってＳｉＧｅ混晶の成膜速度が変化する。そのため、ド
ーピングガスのジボラン（Ｂ2 Ｈ6 ）の分圧も一定にし
てＳｉＧｅ混晶を成膜すると、ＳｉＧｅ混晶中のホウ素
濃度は成膜速度に依存するために変化することになる。
【０００６】そこで、ＳｉＧｅ混晶の成膜速度を一定に
するためにＧｅ組成比に対して成膜温度を制御する方法
（特開平7-297205号公報を参照）が開示されているが、
温度を制御性よくコントロールすることは難しい。また
炉心管を用いるようなバッチ式の装置では、炉心管内の
温度を均一性良く制御することが非常に困難となってい
る。さらにｎｐｎＨＢＴにＳｉＧｅ混晶を適用する際に
は、キャリアの移動度が速いこと等の物性的な利点か
ら、通常はＳｉＧｅ混晶はベースに用いられる。そのた
め、ｐ型にドーピングされることがしばしばある。
するためにＧｅ組成比に対して成膜温度を制御する方法
（特開平7-297205号公報を参照）が開示されているが、
温度を制御性よくコントロールすることは難しい。また
炉心管を用いるようなバッチ式の装置では、炉心管内の
温度を均一性良く制御することが非常に困難となってい
る。さらにｎｐｎＨＢＴにＳｉＧｅ混晶を適用する際に
は、キャリアの移動度が速いこと等の物性的な利点か
ら、通常はＳｉＧｅ混晶はベースに用いられる。そのた
め、ｐ型にドーピングされることがしばしばある。
【０００７】上記ＳｉＧｅ混晶の導電型を決定するドー
パントには通常ホウ素が用いられる。ホウ素をドーピン
グする場合、例えばホウ素の不純物プロファイルを一定
にしておいて、Ｇｅ濃度プロファイルを独立に制御した
いという要求もある。通常、膜中にホウ素が取り込まれ
る速度は、ホウ素の供給ガスとして一般に用いられてい
るジボラン（Ｂ2 Ｈ6 ）の圧力によって決まる（信学技
報，ED-91-76（1991）K.Fujinaka et al，p.41）ことが
知られている。この現象のため、成膜速度が速くなると
ＳｉＧｅ混晶中のホウ素濃度は低くなり、成膜速度が遅
くなるとホウ素濃度は高くなる。したがって、Ｇｅソー
スガスの供給比が変化すると成膜されたＳｉＧｅ混晶中
の不純物濃度が変化することになる。ベース層中のホウ
素濃度プロファイルが所望の設計値通りに分布されない
と、例えばトランジスタ、半導体集積回路等の動作速度
の低下、耐圧不良等が生じる。
パントには通常ホウ素が用いられる。ホウ素をドーピン
グする場合、例えばホウ素の不純物プロファイルを一定
にしておいて、Ｇｅ濃度プロファイルを独立に制御した
いという要求もある。通常、膜中にホウ素が取り込まれ
る速度は、ホウ素の供給ガスとして一般に用いられてい
るジボラン（Ｂ2 Ｈ6 ）の圧力によって決まる（信学技
報，ED-91-76（1991）K.Fujinaka et al，p.41）ことが
知られている。この現象のため、成膜速度が速くなると
ＳｉＧｅ混晶中のホウ素濃度は低くなり、成膜速度が遅
くなるとホウ素濃度は高くなる。したがって、Ｇｅソー
スガスの供給比が変化すると成膜されたＳｉＧｅ混晶中
の不純物濃度が変化することになる。ベース層中のホウ
素濃度プロファイルが所望の設計値通りに分布されない
と、例えばトランジスタ、半導体集積回路等の動作速度
の低下、耐圧不良等が生じる。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するためになされたＳｉＧｅ混晶の成膜方法である。
すなわち、第１の成膜方法は、予めＳｉ含有水素化ガス
とＧｅ含有水素化ガスとの分圧比と、ＳｉＧｅ混晶にお
けるＧｅ組成比との関係を求めておき、この関係に基づ
いて所望のＧｅ組成比となるように、かつＳｉＧｅ混晶
の成膜速度が所望の速度となるように、Ｓｉ含有水素化
ガスの分圧とＧｅ含有水素化ガスの分圧とを調整して、
化学的気相成長によりＳｉＧｅ混晶を成膜する。
決するためになされたＳｉＧｅ混晶の成膜方法である。
すなわち、第１の成膜方法は、予めＳｉ含有水素化ガス
とＧｅ含有水素化ガスとの分圧比と、ＳｉＧｅ混晶にお
けるＧｅ組成比との関係を求めておき、この関係に基づ
いて所望のＧｅ組成比となるように、かつＳｉＧｅ混晶
の成膜速度が所望の速度となるように、Ｓｉ含有水素化
ガスの分圧とＧｅ含有水素化ガスの分圧とを調整して、
化学的気相成長によりＳｉＧｅ混晶を成膜する。
【０００９】第１の成膜方法では、予めＳｉ含有水素化
ガスとＧｅ含有水素化ガスとの分圧比と、ＳｉＧｅ混晶
におけるＧｅ組成比との関係を求めておくことから、所
望のＧｅ組成比となるＳｉ含有水素化ガスとＧｅ含有水
素化ガスとの分圧比がわかる。そしてその分圧比とな
り、かつＳｉＧｅ混晶の成膜速度が所望の速度となるよ
うにＳｉ含有水素化ガスの分圧とＧｅ含有水素化ガスの
分圧とを調整することから、Ｇｅ組成比を変化させても
ＳｉＧｅ混晶の成膜速度は所望の速度となる。
ガスとＧｅ含有水素化ガスとの分圧比と、ＳｉＧｅ混晶
におけるＧｅ組成比との関係を求めておくことから、所
望のＧｅ組成比となるＳｉ含有水素化ガスとＧｅ含有水
素化ガスとの分圧比がわかる。そしてその分圧比とな
り、かつＳｉＧｅ混晶の成膜速度が所望の速度となるよ
うにＳｉ含有水素化ガスの分圧とＧｅ含有水素化ガスの
分圧とを調整することから、Ｇｅ組成比を変化させても
ＳｉＧｅ混晶の成膜速度は所望の速度となる。
【００１０】第２の成膜方法は、予めＳｉ含有水素化ガ
スとＧｅ含有水素化ガスとの分圧比と、ＳｉＧｅ混晶に
おけるＧｅ組成比との関係を求めておき、この関係に基
づいて所望のＧｅ組成比となるように、かつＳｉＧｅ混
晶の成膜温度が７００℃〜８００℃の範囲で、Ｇｅ組成
比ｘが０＜ｘ≦０．１５であるとき、ＳｉＧｅ混晶の成
膜速度ｖが、
スとＧｅ含有水素化ガスとの分圧比と、ＳｉＧｅ混晶に
おけるＧｅ組成比との関係を求めておき、この関係に基
づいて所望のＧｅ組成比となるように、かつＳｉＧｅ混
晶の成膜温度が７００℃〜８００℃の範囲で、Ｇｅ組成
比ｘが０＜ｘ≦０．１５であるとき、ＳｉＧｅ混晶の成
膜速度ｖが、
【００１１】
【数２】
【００１２】なる関係を満足するように、Ｓｉ含有水素
化ガスの分圧とＧｅ含有水素化ガスの分圧とを調整し
て、化学的気相成長によりＳｉＧｅ混晶を成膜する。
化ガスの分圧とＧｅ含有水素化ガスの分圧とを調整し
て、化学的気相成長によりＳｉＧｅ混晶を成膜する。
【００１３】第２の成膜方法では、予めＳｉ含有水素化
ガスとＧｅ含有水素化ガスとの分圧比と、ＳｉＧｅ混晶
のＧｅの組成比との関係を求めておくことから、所望の
Ｇｅ組成比となるＳｉ含有水素化ガスとＧｅ含有水素化
ガスとの分圧比がわかる。そしてその分圧比となり、か
つＳｉ含有水素化ガスの分圧とＧｅ含有水素化ガスの分
圧とで成膜速度を表す式（１）の関係を満足するように
Ｓｉ含有水素化ガスの分圧とＧｅ含有水素化ガスの分圧
とを調整することから、Ｇｅ組成比を変化させてもＳｉ
Ｇｅ混晶の成膜速度を所望の速度とすることが可能にな
る。
ガスとＧｅ含有水素化ガスとの分圧比と、ＳｉＧｅ混晶
のＧｅの組成比との関係を求めておくことから、所望の
Ｇｅ組成比となるＳｉ含有水素化ガスとＧｅ含有水素化
ガスとの分圧比がわかる。そしてその分圧比となり、か
つＳｉ含有水素化ガスの分圧とＧｅ含有水素化ガスの分
圧とで成膜速度を表す式（１）の関係を満足するように
Ｓｉ含有水素化ガスの分圧とＧｅ含有水素化ガスの分圧
とを調整することから、Ｇｅ組成比を変化させてもＳｉ
Ｇｅ混晶の成膜速度を所望の速度とすることが可能にな
る。
【００１４】
【発明の実施の形態】本発明の第１の成膜方法に係わる
実施形態の一例を、以下に説明する。まず、予めＳｉ含
有水素化ガスとして例えばモノシラン〔ＳｉＨ4 〕とＧ
ｅ含有水素化ガスとして例えばゲルマン〔ＧｅＨ4 〕の
分圧比と、ＳｉＧｅ混晶におけるＧｅ組成比との関係を
求める。この関係を求めることによって所望の組成比に
おけるＳｉＨ4 とＧｅＨ4 の分圧比が求まる。
実施形態の一例を、以下に説明する。まず、予めＳｉ含
有水素化ガスとして例えばモノシラン〔ＳｉＨ4 〕とＧ
ｅ含有水素化ガスとして例えばゲルマン〔ＧｅＨ4 〕の
分圧比と、ＳｉＧｅ混晶におけるＧｅ組成比との関係を
求める。この関係を求めることによって所望の組成比に
おけるＳｉＨ4 とＧｅＨ4 の分圧比が求まる。
【００１５】次いで上記関係に基づいて所望のＧｅ組成
比となるように分圧比を選択し、その選択した分圧比の
中からＳｉＧｅ混晶の成膜速度が所望の速度となるよう
なＳｉＨ4 の分圧とＧｅＨ4 の分圧とを求める。そし
て、求めた分圧比になるようなＳｉＨ4 の分圧とＧｅＨ
4 の分圧とを例えば各ガスの供給量によって調整する。
そして調整した各ガスを成膜チャンバ内に導入して、化
学的気相成長によりＳｉＧｅ混晶を成膜する。
比となるように分圧比を選択し、その選択した分圧比の
中からＳｉＧｅ混晶の成膜速度が所望の速度となるよう
なＳｉＨ4 の分圧とＧｅＨ4 の分圧とを求める。そし
て、求めた分圧比になるようなＳｉＨ4 の分圧とＧｅＨ
4 の分圧とを例えば各ガスの供給量によって調整する。
そして調整した各ガスを成膜チャンバ内に導入して、化
学的気相成長によりＳｉＧｅ混晶を成膜する。
【００１６】そのため、Ｇｅ組成比を変化させてもＳｉ
Ｇｅ混晶の成膜速度は所望の速度を得ることが可能にな
る。したがって、例えば成膜速度を一定に保ちながら、
所望の組成比のＳｉＧｅ混晶を成膜することが可能にな
る。
Ｇｅ混晶の成膜速度は所望の速度を得ることが可能にな
る。したがって、例えば成膜速度を一定に保ちながら、
所望の組成比のＳｉＧｅ混晶を成膜することが可能にな
る。
【００１７】次に上記成膜方法をｎｐｎＨＢＴのベース
層の形成に適用した例を、以下に説明する。ＳｉＧｅ混
晶を形成する際には、超高真空化学的気相成長（ＵＨＶ
−ＣＶＤ）を用いた。ＵＨＶ−ＣＶＤ装置は、超高真空
を保つためにロードロック室が設けられていることが望
ましい。
層の形成に適用した例を、以下に説明する。ＳｉＧｅ混
晶を形成する際には、超高真空化学的気相成長（ＵＨＶ
−ＣＶＤ）を用いた。ＵＨＶ−ＣＶＤ装置は、超高真空
を保つためにロードロック室が設けられていることが望
ましい。
【００１８】まず、ベース層となるＳｉＧｅ混晶を形成
する前に下地表面の清浄化、酸化膜除去のために洗浄処
理を行う。このとき、下地としては、例えばアンチモン
の高濃度埋め込み層が形成され、その上に従来のシリコ
ン単結晶成膜技術により低濃度ｎ型シリコン単結晶層
（ｎ型シリコンエピタキシャル層）を形成したシリコン
基板（以下、基板という）を用いた。続いて基板の表面
の有機物を除去するために、所定の温度まで加熱した硫
酸−過酸化水素水で基板を洗浄する。さらにアンモニア
−過酸化水素水で基板を洗浄することにより基板に付着
したパーティクルを除去する。その後フッ酸で基板を洗
浄することにより基板表面の金属汚染、酸化膜を除去す
る。
する前に下地表面の清浄化、酸化膜除去のために洗浄処
理を行う。このとき、下地としては、例えばアンチモン
の高濃度埋め込み層が形成され、その上に従来のシリコ
ン単結晶成膜技術により低濃度ｎ型シリコン単結晶層
（ｎ型シリコンエピタキシャル層）を形成したシリコン
基板（以下、基板という）を用いた。続いて基板の表面
の有機物を除去するために、所定の温度まで加熱した硫
酸−過酸化水素水で基板を洗浄する。さらにアンモニア
−過酸化水素水で基板を洗浄することにより基板に付着
したパーティクルを除去する。その後フッ酸で基板を洗
浄することにより基板表面の金属汚染、酸化膜を除去す
る。
【００１９】次にこの洗浄された基板をＵＨＶ−ＣＶＤ
装置の成膜チャンバ内に搬入する。このとき搬送中に酸
化膜の形成が起こらないように成膜チャンバ内の温度は
３００℃〜４００°程度にしておくのことが好ましい。
次に成膜チャンバ内を例えば１０ｎＰａ程度まで排気す
る。その後成膜チャンバ内の温度を８００℃〜９００℃
にしておよそ５分程度加熱処理を行い、基板表面のクリ
ーニングを行う。このクリーニングは水素雰囲気中で行
ってもよい。次に基板温度を例えば７００℃〜７５０℃
程度に下げ、加熱温度を一定にする。その後、基板上に
ＳｉＧｅ混晶を成膜する。なお、ＳｉＧｅ混晶を成膜す
る前に、バッファー層としてＳｉ膜を例えば３０ｎｍ程
度の厚さに形成しておいてもよい。
装置の成膜チャンバ内に搬入する。このとき搬送中に酸
化膜の形成が起こらないように成膜チャンバ内の温度は
３００℃〜４００°程度にしておくのことが好ましい。
次に成膜チャンバ内を例えば１０ｎＰａ程度まで排気す
る。その後成膜チャンバ内の温度を８００℃〜９００℃
にしておよそ５分程度加熱処理を行い、基板表面のクリ
ーニングを行う。このクリーニングは水素雰囲気中で行
ってもよい。次に基板温度を例えば７００℃〜７５０℃
程度に下げ、加熱温度を一定にする。その後、基板上に
ＳｉＧｅ混晶を成膜する。なお、ＳｉＧｅ混晶を成膜す
る前に、バッファー層としてＳｉ膜を例えば３０ｎｍ程
度の厚さに形成しておいてもよい。
【００２０】ＳｉＧｅ混晶の成膜では、まず、成膜チャ
ンバのバルブを開いた後、ガス供給部のバルブを開放
し、成膜チャンバ内にＳｉ含有ＩＶ族系水素化ガス〔例
えばＳｉＨ4 〕とＧｅ含有ＩＶ族系水素化ガス〔例えば
ＧｅＨ4 〕、さらにドーピングガスとして例えばＢ2 Ｈ
6 を供給する。その際、成膜チャンバ内を真空引きして
この成膜チャンバの圧力を所定の圧力に保つ。
ンバのバルブを開いた後、ガス供給部のバルブを開放
し、成膜チャンバ内にＳｉ含有ＩＶ族系水素化ガス〔例
えばＳｉＨ4 〕とＧｅ含有ＩＶ族系水素化ガス〔例えば
ＧｅＨ4 〕、さらにドーピングガスとして例えばＢ2 Ｈ
6 を供給する。その際、成膜チャンバ内を真空引きして
この成膜チャンバの圧力を所定の圧力に保つ。
【００２１】そして図１に示す（縦軸に原料ガスの分圧
および成膜速度を表し、横軸に成膜時間を表す）よう
に、ＧｅＨ4 とＳｉＨ4 との分圧比は所望のＧｅ組成比
になるように保ちつつ、ＧｅＨ4 の分圧とともにＳｉＨ
4 の分圧も変化させて成膜することにより、ＳｉＧｅ混
晶が成膜中は一定の成膜速度が得られる。また成膜速度
が一定であるため、得られたＳｉＧｅ混晶中のゲルマニ
ウム、ホウ素の各濃度プロファイルも所望の分布にな
る。
および成膜速度を表し、横軸に成膜時間を表す）よう
に、ＧｅＨ4 とＳｉＨ4 との分圧比は所望のＧｅ組成比
になるように保ちつつ、ＧｅＨ4 の分圧とともにＳｉＨ
4 の分圧も変化させて成膜することにより、ＳｉＧｅ混
晶が成膜中は一定の成膜速度が得られる。また成膜速度
が一定であるため、得られたＳｉＧｅ混晶中のゲルマニ
ウム、ホウ素の各濃度プロファイルも所望の分布にな
る。
【００２２】ここでは、ＳｉＧｅ混晶中の所望のゲルマ
ニウム濃度プロファイルは、図２に示す〔右縦軸にゲル
マニウム濃度（％）を表し、横軸に拡散深さ（ｎｍ）を
表す〕ように∧形とする。またＳｉＧｅ混晶をｐ型の導
電型にするためのホウ素（Ｂ）の濃度プロファイルを、
同図２に示す〔左縦軸にホウ素濃度（個／ｃｍ3 ）を表
し、横軸に深さ（ｎｍ）を表す〕ようにＳｉＧｅ混晶中
で一定になるようにする。
ニウム濃度プロファイルは、図２に示す〔右縦軸にゲル
マニウム濃度（％）を表し、横軸に拡散深さ（ｎｍ）を
表す〕ように∧形とする。またＳｉＧｅ混晶をｐ型の導
電型にするためのホウ素（Ｂ）の濃度プロファイルを、
同図２に示す〔左縦軸にホウ素濃度（個／ｃｍ3 ）を表
し、横軸に深さ（ｎｍ）を表す〕ようにＳｉＧｅ混晶中
で一定になるようにする。
【００２３】具体的には、まずＳｉＨ4 の分圧がおよそ
０．１３３Ｐａ、Ｇｅの分圧がおよそ６．７ｍＰａで成
膜した。そしてＧｅ組成比を減少させていくにつれて、
例えばＧｅ組成比が０．０５のときのＳｉＨ4 の分圧が
およそ０．１Ｐａ、ＧｅＨ4の分圧がおよそ２．１Ｐ
ａ、またＧｅ組成比が０となるＳｉ膜の成膜時には、Ｓ
ｉＨ4 の分圧がおよそ０．０８０Ｐａ、ＧｅＨ4 の分圧
がおよそ０Ｐａとなるように選択した。この場合には、
ＳｉＧｅ混晶はＧｅＨ4 組成比に係わらず成膜速度はお
よそ１０ｎｍ／分になり、一定の成膜速度になった。
０．１３３Ｐａ、Ｇｅの分圧がおよそ６．７ｍＰａで成
膜した。そしてＧｅ組成比を減少させていくにつれて、
例えばＧｅ組成比が０．０５のときのＳｉＨ4 の分圧が
およそ０．１Ｐａ、ＧｅＨ4の分圧がおよそ２．１Ｐ
ａ、またＧｅ組成比が０となるＳｉ膜の成膜時には、Ｓ
ｉＨ4 の分圧がおよそ０．０８０Ｐａ、ＧｅＨ4 の分圧
がおよそ０Ｐａとなるように選択した。この場合には、
ＳｉＧｅ混晶はＧｅＨ4 組成比に係わらず成膜速度はお
よそ１０ｎｍ／分になり、一定の成膜速度になった。
【００２４】一方、上記図１に示すＳｉＨ4 とＧｅＨ4
の各分圧を調整して成膜したＳｉＧｅ混晶と同等のＧｅ
濃度プロファイルになるように、ＳｉＨ4 の分圧を固定
してＧｅＨ4 の分圧を変える従来の成膜方法（前記図３
によって説明した成膜方法）によって形成すると成膜速
度は７ｎｍ／分〜１４ｎｍ／分の範囲で変化した。
の各分圧を調整して成膜したＳｉＧｅ混晶と同等のＧｅ
濃度プロファイルになるように、ＳｉＨ4 の分圧を固定
してＧｅＨ4 の分圧を変える従来の成膜方法（前記図３
によって説明した成膜方法）によって形成すると成膜速
度は７ｎｍ／分〜１４ｎｍ／分の範囲で変化した。
【００２５】このようにしてＳｉＧｅ混晶からなるベー
ス層を形成した後、ドーピングしたポリシリコン層を形
成し、これをエミッタ層として用いる。その後、エミッ
タ層上に電極を形成する。このようにして、ＳｉＧｅ混
晶からなるベースのＨＢＴが完成する。
ス層を形成した後、ドーピングしたポリシリコン層を形
成し、これをエミッタ層として用いる。その後、エミッ
タ層上に電極を形成する。このようにして、ＳｉＧｅ混
晶からなるベースのＨＢＴが完成する。
【００２６】なお、上記説明では、ポリシリコン層およ
び酸化膜の形成方法は省略してある。また、上記ＳｉＧ
ｅ混晶の成膜方法は、上記ベース層を有するＨＢＴへの
適用に限定されることはなく、ＳｉＧｅ−ＭＩＳデバイ
スなどに適用することも可能である。また基板構成も、
上記説明したような高濃度埋め込み層および低濃度エピ
タキシャル層を有するシリコン基板の他に、例えば埋め
込み層等を形成していないシリコン基板であってもよ
い。
び酸化膜の形成方法は省略してある。また、上記ＳｉＧ
ｅ混晶の成膜方法は、上記ベース層を有するＨＢＴへの
適用に限定されることはなく、ＳｉＧｅ−ＭＩＳデバイ
スなどに適用することも可能である。また基板構成も、
上記説明したような高濃度埋め込み層および低濃度エピ
タキシャル層を有するシリコン基板の他に、例えば埋め
込み層等を形成していないシリコン基板であってもよ
い。
【００２７】次に本発明の第２の成膜方法に係わる実施
形態として、成膜中のＳｉＧｅ混晶のＧｅ組成比を所望
の値に変化させても、ＳｉＧｅ混晶の成膜速度が一定に
なるように、ＳｉＨ4 の分圧とＧｅＨ4 の分圧を求めて
成膜を行う方法を以下に説明する。
形態として、成膜中のＳｉＧｅ混晶のＧｅ組成比を所望
の値に変化させても、ＳｉＧｅ混晶の成膜速度が一定に
なるように、ＳｉＨ4 の分圧とＧｅＨ4 の分圧を求めて
成膜を行う方法を以下に説明する。
【００２８】第２の成膜方法は、予めＳｉ含有水素化ガ
ス（ここでは一例としてＳｉＨ4 ）とＧｅ含有水素化ガ
ス（ここでは一例としてＧｅＨ4 ）との分圧比と、Ｓｉ
Ｇｅ混晶におけるＧｅ組成比との関係を求めておき、こ
の関係に基づいて所望のＧｅ組成比となるように、かつ
ＳｉＧｅ混晶の成膜温度が７００℃〜８００℃の範囲
で、Ｇｅ組成比ｘが０＜ｘ≦０．１５であるとき、Ｓｉ
Ｇｅ混晶の成膜速度ｖが、
ス（ここでは一例としてＳｉＨ4 ）とＧｅ含有水素化ガ
ス（ここでは一例としてＧｅＨ4 ）との分圧比と、Ｓｉ
Ｇｅ混晶におけるＧｅ組成比との関係を求めておき、こ
の関係に基づいて所望のＧｅ組成比となるように、かつ
ＳｉＧｅ混晶の成膜温度が７００℃〜８００℃の範囲
で、Ｇｅ組成比ｘが０＜ｘ≦０．１５であるとき、Ｓｉ
Ｇｅ混晶の成膜速度ｖが、
【００２９】
【数３】
【００３０】なる関係を満足するように、Ｓｉ含有水素
化ガスの分圧とＧｅ含有水素化ガスの分圧とを調整し
て、化学的気相成長によりＳｉＧｅ混晶を成膜する。
化ガスの分圧とＧｅ含有水素化ガスの分圧とを調整し
て、化学的気相成長によりＳｉＧｅ混晶を成膜する。
【００３１】すなわち、式（１）を変形すると、
【００３２】
【数４】
【００３３】となる。上記ｋは、ＳｉＨ／ＧｅＨなる分
圧比を表しているので、ＳｉＧｅ混晶の所望のＧｅ組成
比によって決まる。よって上記式（２）中の右辺第１項
はＧｅ組成比によって決定される。また所望の成膜速度
ｖとするには右辺第２項のβ（ＳｉＨ）のＳｉＨ4 の分
圧を表すＳｉＨを変えればよい。このＳｉＨが決定され
れば、ｋが決まっているため、ＧｅＨ4 の分圧を表すＧ
ｅＨも決定される。したがって、所望の成膜速度ｖとな
るＳｉＨ、ＧｅＨ、が決まるので、所望の組成比で所望
の成膜速度ｖとなる各ＳｉＨ4 の分圧ＳｉＨ、とＧｅＨ
4 の分圧ＧｅＨが決定される。
圧比を表しているので、ＳｉＧｅ混晶の所望のＧｅ組成
比によって決まる。よって上記式（２）中の右辺第１項
はＧｅ組成比によって決定される。また所望の成膜速度
ｖとするには右辺第２項のβ（ＳｉＨ）のＳｉＨ4 の分
圧を表すＳｉＨを変えればよい。このＳｉＨが決定され
れば、ｋが決まっているため、ＧｅＨ4 の分圧を表すＧ
ｅＨも決定される。したがって、所望の成膜速度ｖとな
るＳｉＨ、ＧｅＨ、が決まるので、所望の組成比で所望
の成膜速度ｖとなる各ＳｉＨ4 の分圧ＳｉＨ、とＧｅＨ
4 の分圧ＧｅＨが決定される。
【００３４】これによって、Ｇｅ組成比を変えながらＳ
ｉＧｅ混晶を成膜してもＳｉＧｅ混晶中へのホウ素の取
り込まれ量に対して独立になる。すなわち、ＳｉＧｅ混
晶中のホウ素濃度がＧｅ含有水素化ガスの圧力に依存し
ないためである。よって、ホウ素濃度の制御が容易にな
る。
ｉＧｅ混晶を成膜してもＳｉＧｅ混晶中へのホウ素の取
り込まれ量に対して独立になる。すなわち、ＳｉＧｅ混
晶中のホウ素濃度がＧｅ含有水素化ガスの圧力に依存し
ないためである。よって、ホウ素濃度の制御が容易にな
る。
【００３５】このように、Ｇｅ組成比が変化してもＳｉ
Ｇｅ混晶の成膜速度が一定であるため、成膜速度により
変化するドーパント（特にはホウ素）濃度に対して安定
になる。また成膜速度が一定になるので、均質な膜形成
が可能になり、結晶欠陥の発生を抑制することができ
る。さらにＳｉＧｅ混晶の成膜温度を一定とするので、
炉心管を用いるバッチ式の成膜装置でも、炉心管内、ウ
エハ面内の膜質，膜厚の各均一性が向上する。
Ｇｅ混晶の成膜速度が一定であるため、成膜速度により
変化するドーパント（特にはホウ素）濃度に対して安定
になる。また成膜速度が一定になるので、均質な膜形成
が可能になり、結晶欠陥の発生を抑制することができ
る。さらにＳｉＧｅ混晶の成膜温度を一定とするので、
炉心管を用いるバッチ式の成膜装置でも、炉心管内、ウ
エハ面内の膜質，膜厚の各均一性が向上する。
【００３６】上記各実施形態の説明では、ＳｉＨ4 ガス
を用いて説明したが、例えばジシラン（Ｓｉ2 Ｈ6 ）等
のシラン系ガスを用いることも可能である。またＳｉＧ
ｅ混晶中のホウ素濃度は一定としたが、ジボランの分圧
とＳｉＧｅ混晶中のホウ素濃度には比例関係があり、Ｇ
ｅ組成比に対して独立に制御できるという特徴を生かし
て、ホウ素濃度プロファイルに変化を持たせることも可
能である。
を用いて説明したが、例えばジシラン（Ｓｉ2 Ｈ6 ）等
のシラン系ガスを用いることも可能である。またＳｉＧ
ｅ混晶中のホウ素濃度は一定としたが、ジボランの分圧
とＳｉＧｅ混晶中のホウ素濃度には比例関係があり、Ｇ
ｅ組成比に対して独立に制御できるという特徴を生かし
て、ホウ素濃度プロファイルに変化を持たせることも可
能である。
【００３７】さらにこの成膜方法の適用はＵＨＶ−ＣＶ
Ｄ装置に限定されることはなく、ＬＰ−ＣＶＤ装置、ガ
スソースＭＢＥ装置等を使用したＳｉＧｅ混晶の成膜方
法にも適用でき、同様の効果が得られる。また、絶縁膜
をマスクにして開口部内のみに選択的に成膜させる選択
成膜法にも本発明の成膜方法は適用できる。このときは
塩化水素（ＨＣｌ）、塩素（Ｃｌ 2 ）等を添加してもよ
い。またＧｅ濃度プロファイル、ホウ素濃度プロファイ
ル等は上記説明したプロファイルに限定されることはな
く、所望のプロファイルであっても本発明の成膜方法は
適用できる。
Ｄ装置に限定されることはなく、ＬＰ−ＣＶＤ装置、ガ
スソースＭＢＥ装置等を使用したＳｉＧｅ混晶の成膜方
法にも適用でき、同様の効果が得られる。また、絶縁膜
をマスクにして開口部内のみに選択的に成膜させる選択
成膜法にも本発明の成膜方法は適用できる。このときは
塩化水素（ＨＣｌ）、塩素（Ｃｌ 2 ）等を添加してもよ
い。またＧｅ濃度プロファイル、ホウ素濃度プロファイ
ル等は上記説明したプロファイルに限定されることはな
く、所望のプロファイルであっても本発明の成膜方法は
適用できる。
【００３８】
【発明の効果】以上、説明したように本発明によれば、
ＳｉＧｅ混晶の成膜速度が所望の速度となるようにＳｉ
含有水素化ガスの分圧とＧｅ含有水素化ガスの分圧とを
調整するので、Ｇｅ組成比を変化させてもＳｉＧｅ混晶
の成膜速度は所望の速度にできる。例えばＳｉＧｅ混晶
の成膜速度を一定にできる。そのため、成膜速度により
変化するドーパント（特にはホウ素）濃度の安定化が図
れる。また成膜速度を一定にすることができるので、均
質な膜形成が可能になり、結晶欠陥の発生を抑制するこ
とができる。
ＳｉＧｅ混晶の成膜速度が所望の速度となるようにＳｉ
含有水素化ガスの分圧とＧｅ含有水素化ガスの分圧とを
調整するので、Ｇｅ組成比を変化させてもＳｉＧｅ混晶
の成膜速度は所望の速度にできる。例えばＳｉＧｅ混晶
の成膜速度を一定にできる。そのため、成膜速度により
変化するドーパント（特にはホウ素）濃度の安定化が図
れる。また成膜速度を一定にすることができるので、均
質な膜形成が可能になり、結晶欠陥の発生を抑制するこ
とができる。
【図１】原料ガスの分圧、成膜速度と成膜時間との関係
図である。
図である。
【図２】ホウ素濃度、ゲルマニウム濃度と深さとの関係
図である。
図である。
【図３】従来における原料ガスの分圧、成膜速度と成膜
時間との関係図である。
時間との関係図である。
Claims (2)
- 【請求項１】 シリコン含有水素化ガスとゲルマニウム
含有水素化ガスとを原料ガスに用いた化学的気相成長に
よるシリコンゲルマニウム混晶の成膜方法において、 予めシリコン含有水素化ガスとゲルマニウム含有水素化
ガスとの分圧比と、シリコンゲルマニウム混晶のゲルマ
ニウムの組成比との関係を求めておき、 前記関係に基づいて所望のゲルマニウム組成比となるよ
うに、かつシリコンゲルマニウム混晶の成膜速度が所望
の速度となるように、シリコン含有水素化ガスの分圧と
ゲルマニウム含有水素化ガスの分圧とを調整して、化学
的気相成長によりシリコンゲルマニウム混晶を成膜する
ことを特徴とするシリコンゲルマニウム混晶の成膜方
法。 - 【請求項２】 シリコン含有水素化ガスとゲルマニウム
含有水素化ガスとを原料ガスに用いた化学的気相成長に
よるシリコンゲルマニウム混晶の成膜方法において、 予めシリコン含有水素化ガスとゲルマニウム含有水素化
ガスとの分圧比と、シリコンゲルマニウム混晶のゲルマ
ニウムの組成比との関係を求めておき、 前記関係に基づいて所望のゲルマニウム組成比となるよ
うに、かつシリコンゲルマニウム混晶の成膜温度が７０
０℃〜８００℃の範囲で、ゲルマニウムの組成比ｘが０
＜ｘ≦０．１５であるとき、シリコンゲルマニウム混晶
の成膜速度ｖが、 【数１】 なる関係を満足するように、 シリコン含有水素化ガスの分圧とゲルマニウム含有水素
化ガスの分圧とを調整して化学的気相成長によりシリコ
ンゲルマニウム混晶を成膜することを特徴とするシリコ
ンゲルマニウム混晶の成膜方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP711997A JPH10203895A (ja) | 1997-01-20 | 1997-01-20 | シリコンゲルマニウム混晶の成膜方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP711997A JPH10203895A (ja) | 1997-01-20 | 1997-01-20 | シリコンゲルマニウム混晶の成膜方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10203895A true JPH10203895A (ja) | 1998-08-04 |
Family
ID=11657206
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP711997A Pending JPH10203895A (ja) | 1997-01-20 | 1997-01-20 | シリコンゲルマニウム混晶の成膜方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10203895A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006523380A (ja) * | 2003-03-19 | 2006-10-12 | アンバーウェーブ システムズ コーポレイション | 高品質の緩和シリコンゲルマニウム層の製造方法 |
| JP2008098668A (ja) * | 2001-02-12 | 2008-04-24 | Asm America Inc | 半導体膜の改良された堆積方法 |
| CN100451162C (zh) * | 2005-11-17 | 2009-01-14 | 南京大学 | 化学气相淀积生长掺碳硅锗合金缓冲层及生长锗薄膜方法 |
| US8921205B2 (en) | 2002-08-14 | 2014-12-30 | Asm America, Inc. | Deposition of amorphous silicon-containing films |
-
1997
- 1997-01-20 JP JP711997A patent/JPH10203895A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008098668A (ja) * | 2001-02-12 | 2008-04-24 | Asm America Inc | 半導体膜の改良された堆積方法 |
| US8360001B2 (en) | 2001-02-12 | 2013-01-29 | Asm America, Inc. | Process for deposition of semiconductor films |
| US8921205B2 (en) | 2002-08-14 | 2014-12-30 | Asm America, Inc. | Deposition of amorphous silicon-containing films |
| JP2006523380A (ja) * | 2003-03-19 | 2006-10-12 | アンバーウェーブ システムズ コーポレイション | 高品質の緩和シリコンゲルマニウム層の製造方法 |
| CN100451162C (zh) * | 2005-11-17 | 2009-01-14 | 南京大学 | 化学气相淀积生长掺碳硅锗合金缓冲层及生长锗薄膜方法 |
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