JP3149464B2 - Method and apparatus for selective growth of silicon epitaxial film - Google Patents
Method and apparatus for selective growth of silicon epitaxial filmInfo
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Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明はシリコンエピタキシャル
膜の選択成長方法およびその装置に関する。The present invention relates to a method and apparatus for selectively growing a silicon epitaxial film.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来のシリコンの水素化物を用いたシリ
コンエピタキシャル膜の選択成長方法は、シリコン基板
上に設けたシリコン酸化膜またはシリコン窒化膜を選択
的にエッチングして開口部を設け、このシリコン基板を
真空装置内に取り付け、ジシランを照射して開口部にシ
リコンエピタキシャル膜を成長する。この方法は低温で
選択成長が可能な技術として注目されている。ジシラン
によるシリコン上のシリコンエピタキシャル膜の成長
は、その成長速度がジシランの供給速度によって律速さ
れる供給律速領域と、水素の脱離によって律速される反
応律速領域とに分けられる。図３はジシランを過剰に供
給した反応律速領域での成長速度と基板温度との関係を
示すアレニウスプロットである。成長速度は、供給律速
領域ではジシラン流量に比例し成長温度に依存しない
が、反応律速領域ではジシラン流量に依存せず、図３に
示した水素の脱離によって決まる直線上にのる。2. Description of the Related Art In a conventional method for selectively growing a silicon epitaxial film using a hydride of silicon, a silicon oxide film or a silicon nitride film provided on a silicon substrate is selectively etched to form an opening portion. The substrate is mounted in a vacuum device and irradiated with disilane to grow a silicon epitaxial film in the opening. This method has attracted attention as a technology that enables selective growth at low temperatures. The growth of a silicon epitaxial film on silicon by disilane is divided into a supply-limited region in which the growth rate is controlled by the supply speed of disilane and a reaction-limited region in which the growth rate is limited by desorption of hydrogen. FIG. 3 is an Arrhenius plot showing the relationship between the growth rate and the substrate temperature in a reaction-controlled region where disilane is excessively supplied. The growth rate is proportional to the flow rate of disilane in the supply rate-determining region and does not depend on the growth temperature, but does not depend on the flow rate of disilane in the reaction-limiting region and is on a straight line determined by the desorption of hydrogen shown in FIG.
【０００３】一方、ジシランのみを照射して行うシリコ
ンエピタキシャル膜成長方法では、シリコン酸化膜また
はシリコン窒化膜の性質と成長温度で規定される臨界供
給量以上のジシランが照射されるとシリコン酸化膜また
はシリコン窒化膜上でのシリコンの核形成が起こり、選
択性を保てないことがわかっている。図４は成長温度を
変化させた場合のジシランの供給量とシリコン酸化膜上
で選択性が崩れるまでの時間との関係を示した図であ
る。図４から選択性が崩れるまでの時間はジシラン流量
に逆比例していることと、成長温度が高くなると崩れる
までの時間が短くなることがわかる。これは選択性が崩
れる条件がシリコン酸化膜上に照射されたジシランの総
供給量によって決定され、この臨界供給量は成長温度に
依存していることを示している。シリコン酸化膜の代わ
りにシリコン窒化膜を用いた場合も同様であり、シリコ
ン窒化膜を用いた場合の臨界供給量はシリコン酸化膜を
用いた場合の十分の一以下である。図５は選択性が崩れ
るまでの臨界供給量と成長温度の関係をアレニウスプロ
ットしたものである。臨界供給量は、成長温度を一定に
し、成長速度を変化させた場合にはほとんど変化がみら
れず、温度を変化させた場合にアレニウスプロット上で
直線にのることがわかった。これは選択性が維持されて
いる時間内においてもシリコン酸化膜表面およびシリコ
ン窒化膜表面で何らかの反応が生じており、その反応速
度が基板温度に依存していることを示している。On the other hand, in a method of growing a silicon epitaxial film by irradiating only disilane, a silicon oxide film or silicon nitride film is irradiated with disilane at a critical supply amount or more specified by the properties and growth temperature of the silicon oxide film or silicon nitride film. It is known that silicon nucleation occurs on the silicon nitride film, and the selectivity cannot be maintained. FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the supply amount of disilane and the time until the selectivity is lost on the silicon oxide film when the growth temperature is changed. From FIG. 4, it can be seen that the time until the selectivity collapses is inversely proportional to the disilane flow rate, and that the higher the growth temperature, the shorter the time until collapse. This indicates that the condition under which the selectivity is lost is determined by the total supply amount of disilane irradiated onto the silicon oxide film, and this critical supply amount depends on the growth temperature. The same applies when a silicon nitride film is used instead of a silicon oxide film, and the critical supply amount when a silicon nitride film is used is one-tenth or less than that when a silicon oxide film is used. FIG. 5 is an Arrhenius plot of the relationship between the critical supply amount and the growth temperature until the selectivity is lost. It was found that the critical supply amount hardly changed when the growth temperature was kept constant and the growth rate was changed, and the critical supply amount was linear on the Arrhenius plot when the temperature was changed. This indicates that some reaction occurs on the surface of the silicon oxide film and the surface of the silicon nitride film even during the time in which the selectivity is maintained, and that the reaction rate depends on the substrate temperature.
【０００４】実際にシリコン上に選択成長できるシリコ
ンエピタキシャル膜の厚さは、シリコン上でのシリコン
エピタキシャル膜の成長速度と選択性が崩れるまでの時
間の積となる。ある特定の温度においては、選択性が崩
れるまでの時間は常にジシラン流量に逆比例する。シリ
コン上でのシリコンエピタキシャル膜の成長が供給律速
領域の場合は、シリコンエピタキシャル膜の成長速度は
流量に比例するため、選択成長できる臨界膜厚は流量に
よらず一定となる。反応律速の場合は成長速度がジシラ
ン流量に依存しないため、選択成長できる膜厚はジシラ
ン流量に逆比例する。[0004] The thickness of a silicon epitaxial film that can be selectively grown on silicon is actually the product of the growth rate of the silicon epitaxial film on silicon and the time until the selectivity is lost. At a particular temperature, the time until selectivity collapses is always inversely proportional to the disilane flow rate. In the case where the growth of the silicon epitaxial film on silicon is in the supply-limiting region, the growth rate of the silicon epitaxial film is proportional to the flow rate, and thus the critical film thickness that can be selectively grown is constant regardless of the flow rate. In the case of the reaction rate control, since the growth rate does not depend on the flow rate of disilane, the film thickness that can be selectively grown is inversely proportional to the flow rate of disilane.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】このように、従来のシ
リコンエピタキシャル膜の成長方法は、ジシラン流量、
成長速度を変えても選択成長できる臨界膜厚は変化せ
ず、それ以上の厚い膜を選択成長できないという問題点
があった。本発明の目的は、このような従来の欠点を除
去せしめて、シリコンの水素化物を用いたシリコンエピ
タキシャル膜の成長において、厚い膜の成長を行っても
選択性を崩さない方法およびその装置を提供することに
ある。As described above, the conventional method for growing a silicon epitaxial film uses a disilane flow rate,
Even if the growth rate is changed, the critical film thickness for selective growth does not change, and there is a problem that a thicker film than that cannot be selectively grown. SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a method and an apparatus for eliminating such a conventional drawback, in which a selectivity is not lost even when a thick film is grown in growing a silicon epitaxial film using silicon hydride. Is to do.
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段】本発明の第１は、少なく
とも表面にシリコン層を有し、該シリコン層上にマスク
パターンを設けた基板を容器内に配置し、気相反応が起
こらない条件で前記シリコン層の表面に気体のシリコン
水素化物、もしくは気体のシリコン水素化物および気体
のゲルマニウム水素化物と、フッ素ガスとを同時に照射
して前記シリコン層の表面にシリコン膜またはゲルマニ
ウムを含むシリコン膜を選択成長させる工程を備えたこ
とを特徴とするシリコンエピタキシャル膜の成長方法で
ある。本発明の第２は、少なくとも表面にシリコン層を
有し、該シリコン層上にマスクパターンを設けた基板を
容器内に配置し、気相反応が起こらない条件で前記シリ
コン層の表面に気体のシリコン水素化物、もしくは気体
のシリコン水素化物および気体のゲルマニウム水素化物
を照射して前記シリコン層の表面にシリコン膜またはゲ
ルマニウムを含むシリコン膜を選択成長させる工程と、
フッ素ガスを照射して前記マスクパターン上にシリコン
またはゲルマニウムの多結晶体が堆積する前に付着した
シリコンまたはゲルマニウムをエッチング除去する工程
とを交互に繰り返す方法を備えたことを特徴とするシリ
コンエピタキシャル膜の成長方法である。According to a first aspect of the present invention, a substrate having a silicon layer on at least a surface thereof and a mask pattern provided on the silicon layer is disposed in a container, and is provided under conditions in which no gas phase reaction occurs. Gaseous silicon on the surface of the silicon layer
Hydride or gaseous silicon hydride and gas
A step of selectively irradiating germanium hydride and fluorine gas to selectively grow a silicon film or a silicon film containing germanium on the surface of the silicon layer. A second aspect of the present invention is to dispose a substrate having a silicon pattern on at least the surface thereof and a mask pattern provided on the silicon layer in a container, and to apply a gas to the surface of the silicon layer under conditions that do not cause a gas phase reaction . Silicon hydride or gas
Irradiating silicon hydride and gaseous germanium hydride to selectively grow a silicon film or a silicon film containing germanium on the surface of the silicon layer;
A step of alternately repeating a step of irradiating a fluorine gas and etching and removing silicon or germanium attached before the polycrystalline silicon or germanium is deposited on the mask pattern. The growth method.
【０００７】[0007]
【作用】従来例では、シリコン酸化膜上にジシランを照
射した場合、図６（ａ）に示すように、ノズルから供給
されたジシランガス分子８は、シリコン基板１２上に形
成されたシリコン酸化膜１１表面上の準安定状態にトラ
ップされた後、再離脱する。このとき、基板温度によっ
て決まるある確率で少数のジシラン分子が分解を起こ
し、シリコン原子１０がシリコン酸化膜１１上に付着す
る。次に、図６（ｂ）に示すようにシリコン酸化膜１１
上に付着したシリコン原子がある臨界数以上になると核
形成を起こし、シリコン酸化膜１１上にポリシリコンア
イランド１３が形成される。次に図６（ｃ）に示すよう
に、いったんポリシリコンアイランド１３が形成される
と、この上でのシリコンの成長速度はシリコン上での成
長速度と同じであるため、急速にポリシリコンアイラン
ドが成長する。シリコン水素化物を用いた成長の場合、
以上のような過程を経て選択成長が崩れる。In the conventional example, when disilane is irradiated on the silicon oxide film, as shown in FIG. 6A, the disilane gas molecules 8 supplied from the nozzle are applied to the silicon oxide film 11 formed on the silicon substrate 12. After being trapped in a metastable state on the surface, it leaves again. At this time, a small number of disilane molecules are decomposed at a certain probability determined by the substrate temperature, and silicon atoms 10 adhere to the silicon oxide film 11. Next, as shown in FIG.
When the silicon atoms attached on the silicon oxide film reach a critical number or more, nucleation occurs, and a polysilicon island 13 is formed on the silicon oxide film 11. Next, as shown in FIG. 6C, once the polysilicon island 13 is formed, the growth rate of silicon on this is the same as the growth rate on silicon. grow up. For growth using silicon hydride,
Through the above process, the selective growth collapses.
【０００８】本発明者らは、シリコン水素化物による選
択成長時にフッ素を同時に照射すると選択成長可能な膜
厚が増加することを見い出した。これは選択成長中、シ
リコン酸化膜上に形成されるシリコン原子が同時に照射
されたフッ素と反応して蒸気圧の高いＳｉＦ2となって
蒸発するためである。しかしこの方法では、成長中フッ
素を照射し続けるため、シリコン開口部においてもエッ
チングが起こる。またジシランの分解過程にフッ素の効
果が入ってくるために開口部の成長速度が低下する場合
があった。The present inventors have found that, when fluorine is simultaneously irradiated at the time of selective growth using silicon hydride, the film thickness that can be selectively grown increases. This is because during the selective growth, silicon atoms formed on the silicon oxide film simultaneously react with the irradiated fluorine to evaporate into SiF 2 having a high vapor pressure. However, in this method, since the fluorine is continuously irradiated during the growth, etching also occurs in the silicon opening. In addition, the growth rate of the opening may be reduced due to the effect of fluorine during the decomposition process of disilane.
【０００９】そこで発明者は、ポリシリコンの核形成が
起きる前に成長を止め、フッ素を照射する工程をはさむ
と、厚い膜を成長しても選択性が崩れず、しかも成長速
度がほとんど低下しないことを新たに見い出した。即
ち、図７（ａ）に示すように、シリコン基板１２上に設
けたシリコン酸化膜１１上にジシラン８を照射すると、
シリコン酸化膜１１上のシリコン原子１０の密度が増加
してくる。ポリシリコンの核形成が起こる前に基板にフ
ッ素を照射すると、図７（ｂ）に示すように、シリコン
酸化膜１１上のシリコン原子１０はフッ素と反応して蒸
気圧の高いＳｉＦ2の形で蒸発してしまう。このときシ
リコン開口部のシリコンエピタキシャル層もエッチング
されるが、シリコン酸化膜１１上のシリコン原子数はた
かだか１原子層程度であるため、時間さえうまく選べ
ば、図７（ｃ）に示すように、シリコンエピタキシャル
層をほとんどエッチングせずにシリコン酸化膜１１上の
シリコン原子１０を除去できる。したがって図７（ｄ）
に示すように、再び選択成長を続けることが可能とな
る。しかし、いったんポリシリコンの核が形成される
と、核内のシリコンはフッ素と反応することができない
ため、簡単に蒸発させることはできない。シリコン窒化
膜の場合にも全く同じ原理に基づいて選択成長の条件を
広げることができる。Therefore, if the inventor stops the growth before the nucleation of polysilicon occurs and inserts a step of irradiating with fluorine, the selectivity is not lost even when a thick film is grown, and the growth rate hardly decreases. I found something new. That is, as shown in FIG. 7A, when disilane 8 is irradiated on silicon oxide film 11 provided on silicon substrate 12,
The density of the silicon atoms 10 on the silicon oxide film 11 increases. If the substrate is irradiated with fluorine before the nucleation of polysilicon occurs, as shown in FIG. 7B, the silicon atoms 10 on the silicon oxide film 11 react with the fluorine to form SiF 2 having a high vapor pressure. Will evaporate. At this time, the silicon epitaxial layer in the silicon opening is also etched. However, since the number of silicon atoms on the silicon oxide film 11 is at most about one atomic layer, if the time is properly selected, as shown in FIG. The silicon atoms 10 on the silicon oxide film 11 can be removed without substantially etching the silicon epitaxial layer. Therefore, FIG.
As shown in (1), selective growth can be continued again. However, once the polysilicon nuclei are formed, the silicon in the nuclei cannot react with fluorine and cannot be easily evaporated. In the case of a silicon nitride film, the conditions for selective growth can be broadened based on exactly the same principle.
【００１０】[0010]
【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。図１は本発明の一実施例を示す装置の構成
図である。図１に示すように、この選択成長装置は、排
気量１０００ １／ｓのタ―ボ分子ポンプ（図示せず）
を主排気ポンプに用いた真空容器１の内側上部に加熱手
段を有する基板保持部２が設置され、該保持部に向けて
基板斜め下１５０ｍｍには、ジシラン供給用のノズル４
およびノズル４に接続したジシランガスボンベ６と、ノ
ズル５およびノズル５に接続したフッ素ガスボンベ７と
が備えられている。この装置を用いた選択成長方法は、
基板保持部２に４インチ型の（１００）面を有するシリ
コン基板上にＣＶＤ法により厚さ０．４μｍのシリコン
酸化膜パタ―ンを形成した基板３を取り付け、基板温度
を７００℃に設定し、５ＳＣＣＭ（Standard Cubic Cen
timeter per minute) のジシランをマスフロ―コントロ
―ラで流量制御して流し、基板３上にシリコンエピタキ
シャル成長層を形成する。選択成長しているかどうかの
判別はＲＨＥＥＤ（反射高速電子線回折）のその場（in
-situ)測定によって求めた。また選択成長させた基板３
は大気中に取り出した後、ＳＥＭ（Scanning electron
Microscope）およびＴＥＭ（Transmission electron Mi
croscope ）で選択成長の状況および結晶性を観察し、
弗酸で基板３上のシリコン酸化膜パタ―ンを除去して選
択成長したエピタキシャル膜の膜厚を段差を測ることに
よって求めた。Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a configuration diagram of an apparatus showing one embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, this selective growth apparatus uses a turbo molecular pump (not shown) with a displacement of 1000 1 / s.
A substrate holding unit 2 having a heating means is installed in an upper part of the inside of a vacuum vessel 1 used as a main exhaust pump.
And a disilane gas cylinder 6 connected to the nozzle 4, and a nozzle 5 and a fluorine gas cylinder 7 connected to the nozzle 5. The selective growth method using this device
A substrate 3 having a 0.4 μm-thick silicon oxide film pattern formed thereon by a CVD method on a 4-inch silicon substrate having a (100) plane is attached to the substrate holding unit 2, and the substrate temperature is set to 700 ° C. , 5SCCM (Standard Cubic Cen
Time-per-minute disilane is flowed by controlling the flow rate with a mass flow controller to form a silicon epitaxial growth layer on the substrate 3. The determination as to whether or not selective growth has taken place is made by in-situ RHEED (reflection high-energy electron diffraction).
-situ) determined by measurement. In addition, the substrate 3 grown selectively.
Is taken out to the atmosphere and then SEM (Scanning electron
Microscope) and TEM (Transmission electron Mi)
croscope) to observe the state of selective growth and crystallinity,
The thickness of the epitaxial film selectively grown by removing the silicon oxide film pattern on the substrate 3 with hydrofluoric acid was determined by measuring the step.
【００１１】基板温度を７００℃に設定し、５ＳＣＣＭ
のジシランを流すと成長室内のジシラン分圧は６×１０
-4Ｔｏｒｒとなり、シリコン開口部に成長が始まる。こ
のとき、基板上に別のノズル５から０．３ＳＣＣＭのフ
ッ素を照射すると、１μｍ以上成長しても選択性が崩れ
なかった。しかし成長速度はフッ素を照射しない場合の
１／３に減少した。これは、基板３のＳｉ（１００）面
上でのジシランの反応効率が数％であるのに対し、７０
０℃におけるフッ素の反応効率が極めて高いからであ
り、シリコンの表面におけるエッチングとフッ素の存在
によってジシランの分解過程が変化するためと考えられ
る。そこで、本発明者は、成長速度の減少を抑えるため
にジシランとフッ素を交互に照射する方法を試みた。図
２はジシラン流量とフッ素流量のタイムチャ―トを示し
た図である。図４に示すように、成長温度７００℃での
選択性が崩れるまでの時間は約２分であるので、選択性
が崩れる前にシリコン酸化膜上のシリコンをエッチング
するため、ジシランによる成長時間は１分とした。この
後、ジシランの供給を止めフッ素でエッチングを行っ
た。エッチング時間は１〜６０秒の間で変化させた。エ
ッチング後、再びジシランを供給して、１分間成長する
過程を繰り返した。[0011] The substrate temperature is set to 700 ° C and 5 SCCM
Flowing disilane, the partial pressure of disilane in the growth chamber is 6 × 10
-4 Torr, and growth begins at the silicon opening. At this time, when 0.3 SCCM of fluorine was irradiated from another nozzle 5 onto the substrate, the selectivity was not lost even when the substrate was grown to 1 μm or more. However, the growth rate was reduced to 1/3 of that without irradiation with fluorine. This is because the reaction efficiency of disilane on the Si (100) surface of the substrate 3 is several percent,
This is because the reaction efficiency of fluorine at 0 ° C. is extremely high, and it is considered that the decomposition process of disilane changes due to etching on the surface of silicon and the presence of fluorine. Then, the inventor tried a method of alternately irradiating disilane and fluorine in order to suppress a decrease in the growth rate. FIG. 2 is a diagram showing a time chart of the flow rate of disilane and the flow rate of fluorine. As shown in FIG. 4, the time until the selectivity is lost at the growth temperature of 700 ° C. is about 2 minutes. Therefore, the silicon on the silicon oxide film is etched before the selectivity is lost. One minute. Thereafter, the supply of disilane was stopped, and etching was performed with fluorine. The etching time was varied between 1 and 60 seconds. After etching, the process of supplying disilane again and growing for 1 minute was repeated.
【００１２】図８は、基板温度７００℃におけるフッ素
のエッチング時間と選択性が崩れる臨界膜厚および成長
速度の関係を示した図である。図８に示すように、基板
温度７００℃のとき、エッチング時間が１０秒を超える
と急激に臨界膜厚が増え、しかも成長速度はフッ素供給
時の成長中断による時間ロスによる減少しか見られない
ことがわかった。またジシラン２．５ＳＣＣＭとゲルマ
ン２．５ＳＣＣＭを供給して基板温度７００℃でシリコ
ン上にＳｉ0.8Ｇｅ0.2混晶膜を成長させた場合にも図８
に示したのと同じ関係が成り立ち、Ｓｉ1-xＧｅx混晶膜
の成長においても有効であることがわかった。なお、本
実施例ではシリコン基板を対象としたが、表面にのみシ
リコンが存在するＳＯＩ（Silicon on Insulator) 基板
等にも適用できる。また本実施例ではジシランおよびゲ
ルマンを使用した例について述べたが、シラン、トリシ
ラン、ジゲルマンなどを使用してもよい。また、本実施
例ではシリコン酸化膜上の選択性について述べたが、シ
リコン窒化膜の場合にも全く同じ現象が観察され、本実
施例の効果を確認できた。FIG. 8 is a graph showing the relationship between the etching time of fluorine at a substrate temperature of 700 ° C., the critical film thickness at which selectivity is lost, and the growth rate. As shown in FIG. 8, at a substrate temperature of 700 ° C., when the etching time exceeds 10 seconds, the critical film thickness sharply increases, and the growth rate is only reduced by time loss due to the growth interruption during the fluorine supply. I understood. FIG. 8 also shows the case where a Si 0.8 Ge 0.2 mixed crystal film is grown on silicon at a substrate temperature of 700 ° C. by supplying 2.5 SCCM of disilane and 2.5 SCCM of germane.
The same relationship as shown in FIG. 1 holds, and it is found that the same is effective also in the growth of the Si 1-x Ge x mixed crystal film. Although the present embodiment is directed to a silicon substrate, the present invention is also applicable to an SOI (Silicon on Insulator) substrate or the like in which silicon exists only on the surface. In this embodiment, an example using disilane and germane has been described, but silane, trisilane, digermane, and the like may be used. In the present embodiment, the selectivity on the silicon oxide film was described. However, the same phenomenon was observed in the case of the silicon nitride film, and the effect of the present embodiment was confirmed.
【００１３】[0013]
【発明の効果】以上、説明したように、本発明は、シリ
コン水素化物またはゲルマニウム水素化物を用いた選択
成長中にマスクパタ―ン上に形成されるシリコン原子も
しくはゲルマニウム原子をポリシリコンの核ができる前
にフッ素によるエッチングを用いて蒸発させることによ
って、選択成長の条件を広げ、厚い膜の成長を行うこと
ができるという効果を有する。As described above, according to the present invention, a silicon nucleus or a germanium atom formed on a mask pattern during selective growth using silicon hydride or germanium hydride can be formed as a polysilicon nucleus. By vaporizing using etching with fluorine beforehand, there is an effect that conditions for selective growth can be widened and a thick film can be grown.
【図１】本発明による装置の一実施例を示す構成図であ
る。FIG. 1 is a configuration diagram showing one embodiment of an apparatus according to the present invention.
【図２】本発明の方法の一実施例におけるジシラン流量
とフッ素流量のタイムチャ―トを示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a time chart of a disilane flow rate and a fluorine flow rate in one embodiment of the method of the present invention.
【図３】従来例において、ジシランを流したときの反応
律速領域におけるシリコンエピタキシャル膜の成長速度
と基板温度の関係を示す図である。FIG. 3 is a view showing a relationship between a growth rate of a silicon epitaxial film and a substrate temperature in a reaction-limited region when disilane flows in a conventional example.
【図４】従来例において、異なる温度でのジシラン流量
と選択性が崩れるまでの時間との関係を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the flow rate of disilane at different temperatures and the time until selectivity is lost in a conventional example.
【図５】従来例において、選択性が崩れるまでのジシラ
ンの臨界供給量と基板温度との関係を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing a relationship between a critical supply amount of disilane and a substrate temperature until selectivity is lost in a conventional example.
【図６】従来例の作用を説明するための動作順に示した
基板の断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view of the substrate shown in the order of operation for explaining the operation of the conventional example.
【図７】本発明の作用を説明するための動作順に示した
基板の断面図である。FIG. 7 is a sectional view of the substrate shown in the order of operation for explaining the operation of the present invention.
【図８】本発明の方法の一実施例におけるエッチング時
間と選択性が崩れるまでの臨界膜厚および成長速度との
関係を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing a relationship between an etching time, a critical film thickness until selectivity is lost, and a growth rate in one embodiment of the method of the present invention.
１ 真空容器 ２ 基板保持部 ３ 基板 ４，５ ノズル ６ ジシランボンベ ７ フッ素ボンベ ８ ノズルから供給されたジシラン分子 ９ 準安定状態に吸着したジシラン分子 １０ シリコン原子 １１ シリコン酸化
膜 １２ シリコン基板 １３ ポリシリコン
アイランドDESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Vacuum container 2 Substrate holding part 3 Substrate 4, 5 nozzle 6 Disilane cylinder 7 Fluorine cylinder 8 Disilane molecule supplied from nozzle 9 Disilane molecule adsorbed in metastable state 10 Silicon atom 11 Silicon oxide film 12 Silicon substrate 13 Polysilicon island
Claims (2)
シリコン層上にマスクパターンを設けた基板を容器内に
配置し、気相反応が起こらない条件で前記シリコン層の
表面に気体のシリコン水素化物、もしくは気体のシリコ
ン水素化物および気体のゲルマニウム水素化物と、フッ
素ガスとを同時に照射して前記シリコン層の表面にシリ
コン膜またはゲルマニウムを含むシリコン膜を選択成長
させる工程を備えたことを特徴とするシリコンエピタキ
シャル膜の成長方法。A substrate having a silicon layer at least on a surface thereof and a mask pattern provided on the silicon layer is disposed in a container, and a gaseous silicon hydrogen is formed on the surface of the silicon layer under a condition that a gas phase reaction does not occur. Or gaseous silico
A hydride and a gaseous germanium hydride, and simultaneously irradiating a fluorine gas to selectively grow a silicon film or a silicon film containing germanium on the surface of the silicon layer. Growth method.
シリコン層上にマスクパターンを設けた基板を容器内に
配置し、気相反応が起こらない条件で前記シリコン層の
表面に気体のシリコン水素化物、もしくは気体のシリコ
ン水素化物および気体のゲルマニウム水素化物を照射し
て前記シリコン層の表面にシリコン膜またはゲルマニウ
ムを含むシリコン膜を選択成長させる工程と、フッ素ガ
スを照射して前記マスクパターン上にシリコンまたはゲ
ルマニウムの多結晶体が堆積する前に付着したシリコン
またはゲルマニウムをエッチング除去する工程とを交互
に繰り返す方法を備えたことを特徴とするシリコンエピ
タキシャル膜の成長方法。2. A substrate having a silicon layer at least on a surface thereof and a mask pattern provided on the silicon layer is placed in a container, and gaseous silicon hydrogen is formed on the surface of the silicon layer under conditions that do not cause a gas phase reaction. Or gaseous silico
Selectively growing a silicon film or a silicon film containing germanium on the surface of the silicon layer by irradiating hydride and gaseous germanium hydride; and irradiating fluorine gas to form a silicon or germanium layer on the mask pattern. A method of alternately repeating a step of etching and removing silicon or germanium attached before a crystal is deposited.
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