JPH0582443A - シリコンゲルマニウム膜の製造方法 - Google Patents
シリコンゲルマニウム膜の製造方法Info
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- JPH0582443A JPH0582443A JP24531891A JP24531891A JPH0582443A JP H0582443 A JPH0582443 A JP H0582443A JP 24531891 A JP24531891 A JP 24531891A JP 24531891 A JP24531891 A JP 24531891A JP H0582443 A JPH0582443 A JP H0582443A
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Landscapes
- Physical Deposition Of Substances That Are Components Of Semiconductor Devices (AREA)
- Silicon Compounds (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【構成】メタほう酸を不純物源としてＰ型のＳｉ1-x Ｇ
ｅx 膜を成長させたときの膜中酸素濃度は、成長温度が
５４０℃以上で急激に減少し始め、さらに成長温度が５
７０℃以上になると酸素濃度は元来Ｓｉ基板に含まれて
いる酸素濃度レベル以下にまで減少した。 【効果】Ｓｉ1-x Ｇｅx 膜中の酸素濃度を１×１０18ｃ
ｍ-3以下にすることによりヘイズなどの点欠陥の発生を
防止し、その結果デバイスの電気特性上、モビリティ，
ライフタイムなどの悪化を防止した。
ｅx 膜を成長させたときの膜中酸素濃度は、成長温度が
５４０℃以上で急激に減少し始め、さらに成長温度が５
７０℃以上になると酸素濃度は元来Ｓｉ基板に含まれて
いる酸素濃度レベル以下にまで減少した。 【効果】Ｓｉ1-x Ｇｅx 膜中の酸素濃度を１×１０18ｃ
ｍ-3以下にすることによりヘイズなどの点欠陥の発生を
防止し、その結果デバイスの電気特性上、モビリティ，
ライフタイムなどの悪化を防止した。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、シリコンゲルマニウム
膜，シリコンゲルマニウム膜の製造方法及びシリコンゲ
ルマニウム膜を用いて製造した半導体装置に関し、特に
酸素ドーピングにより臨界膜厚を厚くしたシリコンゲル
マニウム膜，シリコンゲルマニウム膜の製造方法及びシ
リコンゲルマニウム膜を用いて製造した半導体装置に関
する。
膜，シリコンゲルマニウム膜の製造方法及びシリコンゲ
ルマニウム膜を用いて製造した半導体装置に関し、特に
酸素ドーピングにより臨界膜厚を厚くしたシリコンゲル
マニウム膜，シリコンゲルマニウム膜の製造方法及びシ
リコンゲルマニウム膜を用いて製造した半導体装置に関
する。
【０００２】
【従来の技術】現在、バイポーラトランジスタなどのシ
リコン高周波デバイスはコストの低さや高い歩留りのた
めに市場が広まっている。また、高周波特性の向上を狙
ってヘテロ接合を利用したシリコン／シリコンゲルマニ
ウムヘテロバイポーラトランジスタも試作されている。
特にＳｉ−ＭＢＥ技術は急峻かつ自在なプロファイルが
得られるために利用され始めている。
リコン高周波デバイスはコストの低さや高い歩留りのた
めに市場が広まっている。また、高周波特性の向上を狙
ってヘテロ接合を利用したシリコン／シリコンゲルマニ
ウムヘテロバイポーラトランジスタも試作されている。
特にＳｉ−ＭＢＥ技術は急峻かつ自在なプロファイルが
得られるために利用され始めている。
【０００３】従来、Ｓｉ−ＭＢＥ装置を用いてＰ型シリ
コンエピタキシャル層を形成する場合、固体シリコンソ
ースにエレクトロンビームを照射して溶融し、分子線と
してウェハー上に蒸着させるとともに、ＰＢＮ製のるつ
ぼを内部に有するクヌーセン（Ｋｎｕｄｓｅｎ）セル
（以後、Ｋ−セルと略す）中にＰ型不純物源として単体
ほう素や三酸化ほう素またはメタほう酸を入れてヒータ
ーで加熱溶融してウェハー上に蒸着させる方法が一般的
に用いられている。
コンエピタキシャル層を形成する場合、固体シリコンソ
ースにエレクトロンビームを照射して溶融し、分子線と
してウェハー上に蒸着させるとともに、ＰＢＮ製のるつ
ぼを内部に有するクヌーセン（Ｋｎｕｄｓｅｎ）セル
（以後、Ｋ−セルと略す）中にＰ型不純物源として単体
ほう素や三酸化ほう素またはメタほう酸を入れてヒータ
ーで加熱溶融してウェハー上に蒸着させる方法が一般的
に用いられている。
【０００４】ヘテロバイポーラトランジスタにおいてベ
ース層として用いられるＰ型シリコンゲルマニウム混晶
膜（以下、Ｓｉ1-x Ｇｅx 膜と略す）に関しても、Ｋ−
セル中のゲルマニウムを固体シリコンソース及びＰ型不
純物と同時に加熱溶融してウェハー上に蒸着させること
により形成できる。
ース層として用いられるＰ型シリコンゲルマニウム混晶
膜（以下、Ｓｉ1-x Ｇｅx 膜と略す）に関しても、Ｋ−
セル中のゲルマニウムを固体シリコンソース及びＰ型不
純物と同時に加熱溶融してウェハー上に蒸着させること
により形成できる。
【発明が解決しようとする課題】エピタキシャル膜中に
酸素が数ｐｐｍ不純物として混入されるとヘイズなどの
点欠陥が生じ、その結果デバイスの電気特性上、モビリ
ティ，ライフタイムなどが悪化するという問題点があっ
た（Ｒ．Ｐ．Ｒｏｂｅｒｇｅ，Ａ．Ｗ．Ｆｒａｎｃｉｓ
Ｊｒ，Ｓ．Ｍ．Ｆｉｓｈｅｒ Ｓ．Ｃ．Ｓｃｈｍｉｔ
ｚ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｗｏｒｌｄ ｐ１２
３ １１（１９８６））。この問題はＳｉ1-x Ｇｅx 膜
に関しても同様である。
酸素が数ｐｐｍ不純物として混入されるとヘイズなどの
点欠陥が生じ、その結果デバイスの電気特性上、モビリ
ティ，ライフタイムなどが悪化するという問題点があっ
た（Ｒ．Ｐ．Ｒｏｂｅｒｇｅ，Ａ．Ｗ．Ｆｒａｎｃｉｓ
Ｊｒ，Ｓ．Ｍ．Ｆｉｓｈｅｒ Ｓ．Ｃ．Ｓｃｈｍｉｔ
ｚ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｗｏｒｌｄ ｐ１２
３ １１（１９８６））。この問題はＳｉ1-x Ｇｅx 膜
に関しても同様である。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、酸素濃
度が０ｃｍ-3以上１×１０18ｃｍ-3以下であるシリコン
ゲルマニウム膜が得られる。
度が０ｃｍ-3以上１×１０18ｃｍ-3以下であるシリコン
ゲルマニウム膜が得られる。
【０００６】更に、本発明の製造方法によれば真空中で
５７０℃以上８００℃以下の範囲に温度を保ったシリコ
ン基板上に、シリコン分子線とゲルマニウム分子線とメ
タほう酸を同時に蒸着させるシリコンゲルマニウム膜が
得られる。
５７０℃以上８００℃以下の範囲に温度を保ったシリコ
ン基板上に、シリコン分子線とゲルマニウム分子線とメ
タほう酸を同時に蒸着させるシリコンゲルマニウム膜が
得られる。
【０００７】更にまた、本発明の製造方法によれば、真
空中で５７０℃以上８００℃以下の範囲に温度を保った
シリコン基板上に、シリコン分子線とゲルマニウム分子
線と三酸化ほう素を同時に蒸着させることを特徴とする
シリコンゲルマニウムが得られる。
空中で５７０℃以上８００℃以下の範囲に温度を保った
シリコン基板上に、シリコン分子線とゲルマニウム分子
線と三酸化ほう素を同時に蒸着させることを特徴とする
シリコンゲルマニウムが得られる。
【０００８】
【作用】つぎに本発明における原理について述べる。
【０００９】図４は従来のＰ型シリコンゲルマニウム
（Ｓｉ1-x Ｇｅx ）膜の形成過程を示したものである。
図４Ａに示すごとくシリコン（Ｓｉ）ウェハー上にＳｉ
とゲルマニウム（Ｇｅ）及び三酸化ほう素（Ｂ2 Ｏ3 ）
もしくはメタほう酸（ＨＢＯ2 ）を同時に蒸着させるこ
とにより図４Ａに示すようにＰ型Ｓｉ1-x Ｇｅx膜を形
成する。このとき成長温度を５７０℃以上にするとエピ
タキシャル膜中の酸素はゲルマニウムと反応し、酸化ゲ
ルマニウム（ＧｅＯ）となって膜中から放出される。
（Ｓｉ1-x Ｇｅx ）膜の形成過程を示したものである。
図４Ａに示すごとくシリコン（Ｓｉ）ウェハー上にＳｉ
とゲルマニウム（Ｇｅ）及び三酸化ほう素（Ｂ2 Ｏ3 ）
もしくはメタほう酸（ＨＢＯ2 ）を同時に蒸着させるこ
とにより図４Ａに示すようにＰ型Ｓｉ1-x Ｇｅx膜を形
成する。このとき成長温度を５７０℃以上にするとエピ
タキシャル膜中の酸素はゲルマニウムと反応し、酸化ゲ
ルマニウム（ＧｅＯ）となって膜中から放出される。
【００１０】以上述べた理由により酸素の含有量の少な
いＰ型Ｓｉ1-x Ｇｅx 膜が形成される。
いＰ型Ｓｉ1-x Ｇｅx 膜が形成される。
【００１１】
【実施例】つぎに本発明の第１の実施例について図面を
参照して説明する。
参照して説明する。
【００１２】図１はメタほう酸（ＨＢＯ2 ）を不純物源
としてＰ型のＳｉ1-x Ｇｅx 膜を成長させたときの膜中
酸素濃度の成長温度依存性に関して示したものである。
このときのＳｉ1-x Ｇｅx 膜成長条件は、成長膜厚２０
０ｎｍ、混晶比Ｘ＝０．２、ほう素濃度１×１０19ｃｍ
-3である。また、Ｓｉ1-x Ｇｅx 膜中の酸素濃度はＳＩ
ＭＳ分析から求めた。図において、成長温度が５４０℃
より高くなると膜中酸素濃度は急激に減少し始め、成長
温度５７０℃で元来Ｓｉ基板に含まれている酸素濃度以
下になる。さらに成長温度が６３０℃以上になると酸素
濃度はＳＩＭＳ分析における酸素のバックグラウンドレ
ベル以下にまで減少した。
としてＰ型のＳｉ1-x Ｇｅx 膜を成長させたときの膜中
酸素濃度の成長温度依存性に関して示したものである。
このときのＳｉ1-x Ｇｅx 膜成長条件は、成長膜厚２０
０ｎｍ、混晶比Ｘ＝０．２、ほう素濃度１×１０19ｃｍ
-3である。また、Ｓｉ1-x Ｇｅx 膜中の酸素濃度はＳＩ
ＭＳ分析から求めた。図において、成長温度が５４０℃
より高くなると膜中酸素濃度は急激に減少し始め、成長
温度５７０℃で元来Ｓｉ基板に含まれている酸素濃度以
下になる。さらに成長温度が６３０℃以上になると酸素
濃度はＳＩＭＳ分析における酸素のバックグラウンドレ
ベル以下にまで減少した。
【００１３】元来Ｓｉ基板に含まれている酸素濃度以下
の時は、点欠陥の発生はほとんど無く、デバイスのモビ
リティ及びライフタイムの悪化も無かった。
の時は、点欠陥の発生はほとんど無く、デバイスのモビ
リティ及びライフタイムの悪化も無かった。
【００１４】以上述べたように成長温度をコントロール
することにより膜中酸素濃度を制御することができた。
また、成長温度を５７０℃以上にすることにより、エピ
タキシャル膜中に酸素の含まれないＳｉ1-x Ｇｅx 膜を
形成することができた。なお、ここでは混晶比を０．２
としたが、混晶比を変化させた場合にも同様な結果が得
られている。
することにより膜中酸素濃度を制御することができた。
また、成長温度を５７０℃以上にすることにより、エピ
タキシャル膜中に酸素の含まれないＳｉ1-x Ｇｅx 膜を
形成することができた。なお、ここでは混晶比を０．２
としたが、混晶比を変化させた場合にも同様な結果が得
られている。
【００１５】図３はＰ型Ｓｉ1-x Ｇｅx 膜の臨界膜厚の
成長温度依存性について示したものである。図３から成
長温度が８００℃を越えるとシリコンゲルマニウム膜の
臨界膜厚は急激に減少し、そのため結晶欠陥が多数発生
する。従って、基板温度は５７０℃以上８００℃以下が
適当である。
成長温度依存性について示したものである。図３から成
長温度が８００℃を越えるとシリコンゲルマニウム膜の
臨界膜厚は急激に減少し、そのため結晶欠陥が多数発生
する。従って、基板温度は５７０℃以上８００℃以下が
適当である。
【００１６】つぎに本発明の第２の実施例について図面
を参照して説明する。
を参照して説明する。
【００１７】図２は三酸化ほう素（Ｂ2 Ｏ3 ）を不純物
源としてＰ型のＳｉ1-x Ｇｅx 膜を成長させたときの膜
中酸素濃度の成長温度依存性に関して示したものであ
る。このときのＳｉ1-x Ｇｅx 膜成長条件は、成長膜厚
２００ｎｍ、混晶比Ｘ＝０．２、ほう素濃度１×１０19
ｃｍ-3である。また、Ｓｉ1-x Ｇｅx 膜中の酸素濃度は
ＳＩＭＳ分析から求めた。図において、成長温度が５４
０℃より高くなると膜中酸素濃度は急激に減少し始め、
成長温度５７０℃で元来Ｓｉ基板に含まれている酸素濃
度以下になる。さらに成長温度が６３０℃以上になると
酸素濃度はＳＩＭＳ分析における酸素のバックグラウン
ドレベル以下にまで減少した。
源としてＰ型のＳｉ1-x Ｇｅx 膜を成長させたときの膜
中酸素濃度の成長温度依存性に関して示したものであ
る。このときのＳｉ1-x Ｇｅx 膜成長条件は、成長膜厚
２００ｎｍ、混晶比Ｘ＝０．２、ほう素濃度１×１０19
ｃｍ-3である。また、Ｓｉ1-x Ｇｅx 膜中の酸素濃度は
ＳＩＭＳ分析から求めた。図において、成長温度が５４
０℃より高くなると膜中酸素濃度は急激に減少し始め、
成長温度５７０℃で元来Ｓｉ基板に含まれている酸素濃
度以下になる。さらに成長温度が６３０℃以上になると
酸素濃度はＳＩＭＳ分析における酸素のバックグラウン
ドレベル以下にまで減少した。
【００１８】以上述べたように成長温度をコントロール
することにより膜中酸素濃度を制御することができた。
また、成長温度を５４０℃以上にすることにより、エピ
タキシャル膜中に酸素の含まれないＳｉ1-x Ｇｅ x膜を
形成することができた。なお、ここでは混晶比を０．２
としたが、混晶比を変化させた場合にも同様な結果が得
られている。
することにより膜中酸素濃度を制御することができた。
また、成長温度を５４０℃以上にすることにより、エピ
タキシャル膜中に酸素の含まれないＳｉ1-x Ｇｅ x膜を
形成することができた。なお、ここでは混晶比を０．２
としたが、混晶比を変化させた場合にも同様な結果が得
られている。
【００１９】
【発明の効果】本発明によれば、シリコンゲルマニウム
膜中の酸素濃度を１×１０18ｃｍ-3以下に制御すること
により、ヘイズなどの点欠陥の発生を防止し、デバイス
の電気特性上、モビリティ，ライフタイムなどの悪化を
防止することができるという効果を有する。
膜中の酸素濃度を１×１０18ｃｍ-3以下に制御すること
により、ヘイズなどの点欠陥の発生を防止し、デバイス
の電気特性上、モビリティ，ライフタイムなどの悪化を
防止することができるという効果を有する。
【００２０】更に本発明によれば、真空中で５７０℃〜
８００℃に温度を保ったシリコン基板上にシリコン分子
線，ゲルマニウム分子線とメタほう酸又は三酸化ほう素
を同時に蒸着させることにより、膜中の酸素濃度が１×
１０18ｃｍ-3であるシリコンゲルマニウム膜を製造する
ことができる。
８００℃に温度を保ったシリコン基板上にシリコン分子
線，ゲルマニウム分子線とメタほう酸又は三酸化ほう素
を同時に蒸着させることにより、膜中の酸素濃度が１×
１０18ｃｍ-3であるシリコンゲルマニウム膜を製造する
ことができる。
【図１】図１はメタほう酸を不純物源として用いた場合
のＰ型のＳｉ1-xＧｅx 膜中の酸素濃度の成長温度依存
性について示したものである。
のＰ型のＳｉ1-xＧｅx 膜中の酸素濃度の成長温度依存
性について示したものである。
【図２】図２は三酸化ほう素を不純物源として用いた場
合のＰ型Ｓｉ1-xＧｅx 膜中の酸素濃度の成長温度依存
性について示したものである。
合のＰ型Ｓｉ1-xＧｅx 膜中の酸素濃度の成長温度依存
性について示したものである。
【図３】図３はＰ型Ｓｉ1-x Ｇｅx 膜の臨界膜厚の成長
温度依存性について示したものである。
温度依存性について示したものである。
【図４】図４は本発明の実施例によるＰ型Ｓｉ1-x Ｇｅ
x 膜の形成方法について工程順に示したものである。
x 膜の形成方法について工程順に示したものである。
１ Ｓｉウェハー ２ Ｓｉ1-x Ｇｅx エピタキシャル膜
Claims (3)
- 【請求項１】 酸素濃度が０ｃｍ-3以上１×１０18ｃｍ
-3以下であることを特徴とするシリコンゲルマニウム
膜。 - 【請求項２】 真空中で５７０℃以上８００℃以下の範
囲に温度を保ったシリコン基板上に、シリコン分子線と
ゲルマニウム分子線とメタほう酸を同時に蒸着させるこ
とを特徴とするシリコンゲルマニウム膜の製造方法。 - 【請求項３】 真空中で５７０℃以上８００℃以下の範
囲に温度を保ったシリコン基板上にシリコン分子線とゲ
ルマニウム分子線と三酸化ほう素を同時に蒸着させるこ
とを特徴とするシリコンゲルマニウム膜の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24531891A JPH0582443A (ja) | 1991-09-25 | 1991-09-25 | シリコンゲルマニウム膜の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24531891A JPH0582443A (ja) | 1991-09-25 | 1991-09-25 | シリコンゲルマニウム膜の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0582443A true JPH0582443A (ja) | 1993-04-02 |
Family
ID=17131885
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24531891A Pending JPH0582443A (ja) | 1991-09-25 | 1991-09-25 | シリコンゲルマニウム膜の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0582443A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20160276445A1 (en) * | 2013-10-31 | 2016-09-22 | Japan Science And Technology Agency | Semiconductor-substrate manufacturing method and semiconductor-device manufacturing method in which germanium layer is heat-treated |
-
1991
- 1991-09-25 JP JP24531891A patent/JPH0582443A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20160276445A1 (en) * | 2013-10-31 | 2016-09-22 | Japan Science And Technology Agency | Semiconductor-substrate manufacturing method and semiconductor-device manufacturing method in which germanium layer is heat-treated |
| US9647074B2 (en) * | 2013-10-31 | 2017-05-09 | Japan Science And Technology Agency | Semiconductor-substrate manufacturing method and semiconductor-device manufacturing method in which germanium layer is heat-treated |
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| Date | Code | Title | Description |
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| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20000215 |