JPH0645257A - 半導体薄膜形成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 Ｓｉ−Ｇｅ単結晶膜とＳｉ単結晶層の界面に
付着する不純物を除去し基板上に膜質の均一な半導体薄
膜を形成する方法を提供する。 【構成】 反応炉をＳｉＨ₄ ガス雰囲気とし基板を赤外
線ランプで加熱しながら基板上に４００Ａ°〜６００Ａ
°の膜厚を成長させる。反応炉をＨＣｌ＋Ａｒ混合ガス
の雰囲気とし基板を赤外線ランプで３００℃〜５００℃
に加熱しながら基板上に付着した不純物を除去する。反
応炉をＳｉＨ₄ −ＧｅＨ₄ 混合ガスの雰囲気としＳｉ単
結晶層上にＳｉ−Ｇｅ単結晶膜を形成する。反応炉を水
素ガス雰囲気をとし赤外線照射で基板を加熱する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、ＩＶ族半導体エピタ
キシャル薄膜形成方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】シリコン（Ｓｉ）基板上にシリコン・ゲ
ルマニウム（Ｓｉ−Ｇｅ）薄膜を形成する方法としてエ
ピタキシャル成長技術がある。

【０００３】薄膜形成技術は、一般に分子線エピタキシ
ャル法（ＭＢＥ法とも呼ばれる。）と化学的気相成長法
（ＣＶＤ法とも呼ばれる。）が用いられている。

【０００４】ＭＢＥ法は、低温で結晶成長させることが
できるため形成した薄膜の不純物分布を乱すことがない
という利点が得られる。また、ＭＢＥ法では、原料とし
て固体ソースを用いて分子線を発生させ、成膜室内の基
板に分子線を当て結晶成長させる方法である。成膜室内
は、超高真空（１０^-9〜１０^-10 Ｔｏｒｒ）に維持され
るため、ビーム状になって基板に到達した成分元素のう
ち基板に捕らえられない分子は真空系によって運び去ら
れ基板表面は常に新鮮な分子線だけが基板に到達する。
しかし、ＭＢＥ法では、電子銃蒸発器のソース容量に限
界があって成長速度が遅く、１０００Ａ°（オングスト
ローム）程度の単結晶膜成長を迅速に行うことは困難で
あった。

【０００５】一方、ガスソースを用いるＣＶＤ法は、Ｓ
ｉ−Ｇｅの薄膜形成にも用いらている。この方法は高温
での化学反応で酸化膜、窒化膜および結晶膜などの薄膜
をウエハー上に堆積させる方法である。通常、常圧ＣＶ
Ｄ法と減圧ＣＶＤ法と呼ばれる２つの方法がある。後者
の減圧ＣＶＤ法は、Ｓｉ−Ｇｅの薄膜形成にも用いら
れ、シラン（ＳｉＨ₄ ）ガス、ゲルマン（ＧｅＨ₄ ）ガ
スの雰囲気中で、また、減圧した雰囲気中で加熱処理す
ることによって熱分解、Ｈ₂ 還元、および置換等の反応
を利用して基板上に結晶を成長させる方法である。常圧
のＣＶＤ法では、大気中の成長であるためガス分子の数
が多く結晶成長の速度は速い。しかし、減圧ＣＶＤに比
べ膜厚の均一性に欠ける。

【０００６】このため、比較的ＳｉーＧｅの薄膜が均一
の膜厚で形成しやすい減圧ＣＶＤ法を用いて半導体薄膜
を形成するのが有利である。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この減
圧ＣＶＤ法では、ガスの切り換えによる雰囲気の制御が
難しいので、下記のような問題がある。例えば、従来の
減圧ＣＶＤ法を用い、かつ、本出願人が既に提案してい
る方法に従ってＳｉ基板上に先ず、Ｓｉの単結晶を成長
させ、続いてＳｉ−Ｇｅ成長させて得られた膜の不純物
濃度を調べた。その結果を図４の（Ａ）に示す。尚、図
４の（Ａ）において、横軸はＳｉ−Ｇｅ単結晶膜の表面
から基板側への深さをＡ°単位でとってあり、また、縦
軸は不純物濃度を原子（ａｔｏｍ）／ｃｍ³ の単位で示
してある。

【０００８】従来のＣＶＤ法によれば、ロータリーポン
プを用いて排気する過程において、ロータリーポンプの
油（オイル）によって膜面が汚染されることが避けられ
なかった。不純物を抑えるため反応ガスの供給を停止
し、直ちに不活性ガスに切り換える方法によって排気の
みのときに比べ、１／２程度に不純物の付着を抑えられ
る。しかし、一旦基板表面に付着した不純物を除去する
ことは困難であった。このため、図中に示した炭素濃度
分布曲線Ｉおよび酸素濃度曲線ＩＩからも理解できるよ
うに、成膜表面から約３０００Ａ°（オングストロー
ム）の深さ（Ｓｉ−ＧｅとＳｉの界面部分）における炭
素及び酸素濃度はいずれも約１０¹⁹原子（ａｔｏｍ）／
ｃｍ³ の値を示している。従って、薄膜中に酸素（Ｏ）
を約１０¹⁹原子ａｔｏｍ／ｃｍ³ 程度含有してしまい、
また、薄膜中には、酸素ばかりでなく炭素（Ｃ）の含有
（約１０¹⁹原子ａｔｏｍ／ｃｍ³ ）も避けられず、Ｓｉ
−Ｇｅ薄膜を結晶成長させる間薄膜に付着する炭素
（Ｃ）および酸素（Ｏ）を除去することが難しいという
問題があった。

【０００９】従って、この発明は、上述した問題点に鑑
み行われたものであり、この発明の目的は、基板面上に
膜厚を均一に成長させ、しかも、成膜中にＳｉ−Ｇｅと
Ｓｉ間の界面に付着した不純物を除去することによって
薄膜の膜質を向上させるための半導体薄膜形成方法を提
供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この目的の達成を図るた
め、反応炉内で、加熱処理を行ってシリコン基板上にＩ
Ｖ族半導体結晶薄膜を形成する方法において、（ａ）シ
リコン（Ｓｉ）を含有するＩＶ族系水素ガス雰囲気中で
シリコン単結晶層を形成する工程と、（ｂ）塩化水素
（ＨＣｌ）を含む不活性ガスを供給しながら加熱温度を
３００℃〜５００℃に保持する工程と、（ｃ）この工程
（ｂ）に続いて、シリコン及びゲルマニウムを含有する
ＩＶ族系水素ガスを混合した雰囲気中でシリコン・ゲル
マニウム（Ｓｉ−Ｇｅ）単結晶のＩＶ族半導体薄膜を形
成する工程とを含み前記各工程（ａ）、（ｂ）および
（ｃ）を連続的に行うことを特徴とする。

【００１１】また、この発明の実施に当たり、好ましく
は、シリコン基板の成膜面を（１００）、（１１０）お
よび（１１１）面のうちのひとつまたは複数の組み合わ
せ面を有するのが良い。

【００１２】また、この発明の好適実施例によれば、加
熱処理を行う工程において、前記シリコン・ゲルマニウ
ム（Ｓｉ−Ｇｅ）およびＳｉ単結晶層薄膜形成時のシリ
コン基板の加熱処理を、このシリコン基板に赤外線を照
射して行うのが好適である。

【００１３】

【作用】上述したこの発明の半導体薄膜形成方法によれ
ば、シリコン基板上にシリコン（Ｓｉ）を含有するＩＶ
族系水素ガス雰囲気中でＳｉ単結晶層を形成する。この
ため、基板の結晶面と同様な主面をもった膜質が均一な
薄膜としてシリコン基板上に形成できる。また、塩化水
素（ＨＣｌ）を含む不活性ガス雰囲気中にしながら、基
板の加熱温度を３００℃〜５００℃に保持することによ
って成膜中に付着した酸素（Ｏ）および炭素（Ｃ）等の
不純物を、膜特性に悪影響を及ぼさない程度にまで除去
できる。また、反応炉内の加熱手段に赤外線照射を用い
て行うため炉内温度の立ち上げ、立ち下げを短時間で行
えるので、膜厚の制御を精度良く行え、従って、前述の
不純物の除去と相まって膜質の向上にも寄与する。

【００１４】

【実施例】以下、図面を参照して、この発明の実施例に
つき説明する。尚、各図は、これらの発明が理解できる
程度に、各構成成分の寸法、形状および配置関係を概略
的に示してあるにすぎない。また、以下の説明では、特
定の材料および条件をもちいて説明するがこれらの材料
および条件は、一つの好適例にすぎず、従って、何らこ
れに限定されるものではない。

【００１５】まず、この発明の実施例におけるＳｉ−Ｇ
ｅ単結晶薄膜の形成装置につき説明する。

【００１６】図２は、この発明の実施例を説明するため
の装置の全体構成を概略的に示す図である。この薄膜形
成装置は、石英製の反応炉１１（チャンバとも称す
る。）を具えており、反応炉１１内の基板支持体１３上
にある基板１５を出し入れできる構造になっている。更
に、反応炉１１の外部には、加熱部１２が反応炉の周囲
を取り巻くようにして設けられている。この加熱部１２
は任意好適な構成手段、例えば 赤外線ランプ等を用い
て構成する。

【００１７】また、このときの加熱部１２は、好ましく
は複数個からなるランプを用いて基板１５を均一に加熱
できるように設置しておく。

【００１８】また、基板１５の近傍には、基板の表面温
度を測定するための温度測定手段１４、例えば、熱電対
を設けてある。

【００１９】次に、この反応炉１１内を真空排気するた
めの排気手段につき説明する。

【００２０】この反応炉１１は、真空排気するための排
気手段２１及び２２を具えており、自動開閉バルブ２
４、２５、２６、２７、２８、２９および３０を介して
反応炉１１と接続されている。この自動開閉バルブ２４
〜３０を任意好適に開閉操作することによって反応炉１
１内の圧力を任意好適に圧力制御できるようになってい
る。従って、反応炉１１内を低真空排気状態および高真
空排気状態に任意好適に保持できる。また、このときの
真空度を測定するための真空計３４を具えている。

【００２１】更に、この装置には、レリーフバルブ３１
を設けてある。このバルブ３１は、反応炉１１内の圧力
が大気圧、例えば、７６０Ｔｏｒｒを越えた場合に自動
的に開放する。排気手段２２は、このバルブ３１の開放
によってガス供給源（後述する）から反応炉１１内へ供
給されたガスを排気する。尚、上述した排気手段２１、
２２を例えば拡散ポンプ２１とこのポンプ２１に接続さ
れたロータリーポンプ２２とをもって構成する。このと
き排気経路として排気管２３を通して排気しても良い。
更に、圧力測定および圧力制御を行うためのゲージは、
真空度に応じて任意好適なもの、例えば、圧力制御用コ
ンダクタンスバルブ等を用いる。

【００２２】次に、ガス供給系につき説明する。

【００２３】この実施例では、ガス供給系を図示のよう
に配設備したガス供給管５８、自動開閉バルブ５１、５
２、５３、５４、５５、５６および５７、自動ガス流量
コントローラ４６、４７、４８、４９および５０で構成
してある。各流量コントローラと反応炉１１との反対側
には、ガス供給源（以下、接続部と呼ぶ。）４１、４
２、４３、４４および４５を設けてある。各流量コント
ローラと各ガス供給部とは接続されている。従って、バ
ルブ５１〜５６をそれぞれ任意好適に選択することによ
って所望のガスを単独に、または、任意のガス混合比に
調整して反応炉１１に供給することができるように構成
してある。この実施例では、接続部４１には水素ガス
（Ｈ₂ ）、接続部４２には水素希釈１０体積％シラン
（ＳｉＨ₄ ）ガス、接続部４３には水素希釈１体積％ゲ
ルマン（ＧｅＨ₄ ）ガス、接続部４４には１０体積％ア
ルゴン（Ａｒ）希釈のＨＣｌガスをそれぞれ供給できる
構成としてある。

【００２４】次に、Ｓｉ−Ｇｅ単結晶薄膜形成方法の実
施例につき説明する。

【００２５】図１は、この実施例の説明に供するための
加熱サイクルを示す図であり、横軸に時間（秒）をと
り、縦軸に温度（℃）をとって示してある。

【００２６】この実施例では、原料ガスとしてシラン
（ＳｉＨ₄ ）およびゲルマン（ＧｅＨ₄ ）を用い、シリ
コン下地としてシリコン基板を用いる。シリコン基板と
しては主面が（１００）、（１１０）および（１１１）
面であるもののうち、一種類の面または複数の面の組み
合わさったものを用いるのが良い。現在広く使われてい
る基板であり、また、Ｓｉ−Ｇｅ薄膜のエピタキシャル
成長に好適な基板だからである。

【００２７】図３の（Ａ）〜（Ｄ）は、この実施例の半
導体基板の形成方法の説明に供する工程図である。いず
れの図も工程中でのウエハをシリコン基板１５の厚み方
向に切って示した断面図である。以下の説明は、図１〜
図３を適宜参照して行なう。

【００２８】この実施例では、半導体薄膜形成前に半導
体薄膜を形成する基板の清浄化を行なう。この清浄化
は、エピタキシャル成長させる際に通常行なわれている
清浄処理を行なって自然酸化膜を除去すれば良いが、こ
の実施例では、以下に説明する清浄化方法を用いて行な
う。

【００２９】先ず、従来から行なわれている如く化学薬
品および純水等を用いて基板１５の前洗浄を行なう。

【００３０】次に、基板１５に自然酸化膜が形成される
のを防止するために、好ましくは、反応炉１１内に不活
性ガス源（図示せず）からガス供給部を介し例えばパー
ジ用ガスとして不活性ガス例えば窒素ガスを予め導入し
ておく。ここでは、後述の還元性ガス、シラン系ガスお
よびゲルマン系ガスは未だ導入しない。このため、バル
ブ５６及び５７を開き、バルブ５１、５２、５３、５
４、５５を閉じておく。

【００３１】次に、反応炉内に基板１５を設置する。基
板１５は基板支持体１３上に固定する。

【００３２】このような注意をはらっても基板１５の表
面（被成膜面）には、自然酸化膜６０ができてしまって
いる（図３の（Ａ））。そこで、この自然酸化膜６０を
除去するために前処理の済んだ基板に対し、還元性ガス
雰囲気中での加熱処理を以下のように行なう。

【００３３】排気手段２１及び２２を用いて、反応炉１
１内を、例えば、１×１０^-6Ｔｏｒｒの高真空に排気し
て、炉内を洗浄化する。尚、この真空排気のため、バル
ブ３０、２４を閉じておいてバルブ２７を開きさらにバ
ルブ２５はロータリーポンプ２２と反応炉１１とが接続
されるように操作する。そして、ロータリーポンプ２２
を動作させ、反応炉１１内の圧力を真空計３４でモニタ
（監視）しながら反応炉１１内を排気する。さらに、反
応炉１１内が例えば、１×１０^-3Ｔｏｒｒの圧力となっ
た後、ロータリ−ポンプ２２を拡散ポンプ２１側に接続
されるようにバルブ２５を操作しさらにバルブ２４を開
く。

【００３４】次に、反応炉１１内に還元性ガス例えば水
素ガス（Ｈ₂ ガス）を導入する（図１にＩで示すＨ₂ フ
ロー）。これは、自動ガス流量コントローラ４６〜５０
中の一つ例えば、自動ガス流量コントローラ４６を開け
ることにより行なえば良い。

【００３５】このとき、反応炉１１内の圧力が例えば、
１００〜１×１０^-2Ｔｏｒｒの範囲になるように調整す
る。

【００３６】次に、加熱部１２によって自然酸化膜６０
の除去のための加熱処理を行なう（図１のＨ１期間）。
この加熱処理によって還元性雰囲気中で基板１５を加熱
して基板１５上の自然酸化膜６０を還元し、自然酸化膜
６０を除去した基板１５を得る。

【００３７】ここで、加熱処理は、加熱部１２を構成す
る赤外線ランプによって行なう。基板１５の表面を５０
〜２００℃／秒の間の適当な割合で、好ましくは約１０
０℃／秒で温度を上昇させ、約１０００℃程度の好適な
処理温度で約１０〜３０秒間その温度を保持するように
基板１５の加熱を制御する。その後、加熱部１２による
基板１５の加熱を停止して保持温度Ｔ₀ を、例えば、１
００℃まで急冷する。このときの急冷処理は、水素ガス
中で行う。尚、このような処理によって基板１５上の自
然酸化膜６０は、除去される（図３の（Ｂ））。

【００３８】次に、バルブ５５、水素ライン系のバルブ
５１及びバルブ２８を閉じ、排気系バルブ２７を開け反
応炉１１内を、例えば１×１０^-6Ｔｏｒｒの高真空に排
気する。

【００３９】次に、この実施例では、まずバルブ２７を
閉じバルブ２８、５５および５２を開いておき、シリコ
ン（Ｓｉ）を含むＩＶ族系水素ガス、例えば水素希釈１
０体積％シラン（ＳｉＨ₄ ）を反応炉１１内に供給する
（図１のＩＩで示すＳｉＨ₄フロー）。この場合、反応
炉内の圧力が、例えば、１０Ｔｏｒｒ程度の減圧状態に
なるようにＳｉＨ₄ の流量をあらかじめ調整する。その
後、上述したと同様な赤外線ランプを用いて、急速な加
熱処理を行なってシリコン（Ｓｉ）単結晶層６２を基板
１５上に形成する（図３の（Ｃ））。尚、この急速な加
熱処理を行うときは、基板１５の表面温度を温度手段１
４で測定しながら、例えば、５０℃／秒〜２００℃／秒
の間で、好ましくは１００℃／秒の適当な速度で温度上
昇させ、約１０００℃程度の好適な成膜温度Ｔ_s で約１
秒〜１０秒間その温度を保持する（図１のＨ２期間）。
この成膜処理により基板１５上には、基板方位と同一の
シリコン単結晶層６２が約４００Ａ°〜６００Ａ°（オ
ングストローム）成長する。尚、このときのシリコン単
結晶層６２は、下地基板１５の面方位、例えば主面が
（１００）、（１１０）および（１１１）面のいずれか
の面を形成する。

【００４０】次に、このシリコン単結晶層６２を形成し
た後、ＨＣｌ（塩化水素）を含む不活性ガス、例えば、
アルゴン（Ａｒ）を用いて反応炉内を急冷する（図１の
ＩＩＩで示すＨＣｌフロー）。

【００４１】この実施例では、急冷過程に入ると同時に
バルブ５２を閉じ、バルブ５４を開いて、塩化水素ガス
を含む不活性ガス、例えば、１０体積％アルゴン希釈の
ＨＣｌ（塩化水素）ガスを反応炉１１内に導入する。こ
のとき、予め反応炉１１内の圧力が１０Ｔｏｒｒ程度に
なるように調整する。また、このときの基板加熱温度
は、３００℃〜５００℃の間で、好ましくは４００℃で
保持するのが良い。このときの保持温度Ｔ₁ の保持時間
は、約３分間程度とする（図１のＨ３期間）。尚、上述
したような３００℃〜５００℃間の適当な温度とするこ
とにより、Ｓｉ単結晶層６２の成長とＳｉ−Ｇｅ単結晶
膜６４の成長との間に不純物、例えば酸素や炭素が膜に
付着するのを有効的に妨げる。

【００４２】次に、バルブ５４を閉じ、バルブ５２およ
び５３を開いてシランおよびゲルマンの混合ガス、例え
ば、水素希釈１０体積％シラン（ＳｉＨ₄ ）＋水素希釈
１体積％ゲルマン（ＧｅＨ₄ ）を反応炉１１内に供給す
る（図１のＩＶで示すＳｉＨ₄ ＋ＧｅＨ₄ フロー）。
尚、このとき、シラン（ＳｉＨ₄ ）およびゲルマン（Ｇ
ｅＨ₄ ）の流量比が１０：１、反応炉１１内の圧力が、
例えば、１０Ｔｏｒｒ程度の減圧となるように予め調整
しておく。このときの加熱方法は、図１のＩＩのときと
同様にして昇温速度５０℃／秒〜２００℃／秒で、好ま
しくは１００℃／秒で行ない、８００℃〜９００℃の好
適な成膜温度で約６０秒間保持する（図１のＨ４期
間）。

【００４３】この成膜処理によって予めシリコン単結晶
上に形成された基板１５と同じ主面例えば主面が（１０
０）、（１１０）および（１１１）面のいずれかの面の
Ｓｉ−Ｇｅの単結晶膜が形成される。この実施例では、
Ｓｉ_1-x Ｇｅ_x 単結晶膜が約３０００Ａ°の厚さに形成
される（図３の（Ｄ））。但し、Ｘは、組成比を表す値
であって０．２を越えない値であれば良い。この範囲内
であれば膜質の均一性が得られるからである。このよう
にしてＳｉ単結晶層とＳｉ−Ｇｅ単結晶膜からなる半導
体薄膜７０を得ることができる（図３の（Ｄ））。

【００４４】次に、加熱部１２による基板１５の加熱を
停止すると共に、バルブ５２及び５３を閉じ、バルブ５
１を開いて水素（Ｈ₂ ）ガスを反応炉１１内に供給して
基板１５を急冷し、室温、例えば２５℃になった後バル
ブ５１および５５を閉じて反応炉１１内からバルブ２７
および２５を開いて反応炉１１内を０．００３Ｔｏｒｒ
まで排気する。その後、反応炉１１内を１気圧（７６０
Ｔｏｒｒ）まで不活性ガスを導入する。この不活性ガス
の導入は、バルブ５６を開けて行なう。

【００４５】反応炉１１内が室温、例えば２５℃になっ
た後、結晶成長済の基板を反応炉１１から取り出す。

【００４６】図４の（Ｂ）は、この発明に従って形成し
た半導体薄膜の、シリコン（Ｓｉ）単結晶層とＳｉ−Ｇ
ｅ単結晶膜の界面部分に付着した炭素および酸素の濃度
分布をＳＩＭＳ（２次イオン質量分析法）を用いて測定
した結果を示している。

【００４７】図において、横軸には、Ｓｉ−Ｇｅ単結晶
膜の表面からＳｉ単結晶層への成膜深さ（Ａ°（オング
ストローム））をとり、縦軸には炭素および酸素の濃度
（原子（ａｔｏｍ）／ｃｍ³ ）をそれぞれとって示して
ある。また、図中で、曲線Ｉは、炭素濃度分布を示し、
曲線ＩＩは酸素濃度分布を示している。尚、基板上に成
膜したＳｉ−Ｇｅ単結晶膜から基板方向にむかって約３
０００Ａ°程度の深さにＳｉ−Ｇｅ単結晶膜とＳｉ単結
晶層の界面があり、また、約３５００Ａ°程度の深さに
Ｓｉ単結晶と基板との界面がある。

【００４８】この発明の実施例では、図４の（Ｂ）に示
すように３０００Ａ°の深さにおける炭素および酸素濃
度はそれぞれ約１０¹⁷原子（ａｔｏｍ）／ｃｍ³ および
１０¹⁷原子（ａｔｏｍ）／ｃｍ³ 〜１０¹⁸原子（ａｔｏ
ｍ）／ｃｍ³ であることがわかる。

【００４９】この結果と、既に説明した図４の（Ａ）に
示した従来方法により形成した半導体薄膜の場合とを比
べると明らかなように、Ｓｉ単結晶層とＳｉ−Ｇｅ単結
晶膜との界面付近での不純物濃度が本発明の方法によっ
て形成した半導体薄膜の方が著しく低いことがわかる。
このように上述した測定データから明らかなように従来
例に比べ、この発明の実施例では、Ｓｉ−Ｇｅ単結晶膜
とＳｉ単結晶層に付着する炭素及び酸素濃度のピーク値
は低く抑えることができる。

【００５０】

【発明の効果】上述した説明からも明らかなように、こ
の発明の半導体薄膜の形成方法によれば、Ｓｉ単結晶層
及びＳｉ−Ｇｅ単結晶膜の形成を化学的な反応により行
える。このため、下地となるシリコン基板の結晶方位の
主面を、成膜を形成する際にそのまま生かせるため結晶
面の均一な成膜が得られる。

【００５１】また、ＨＣｌを含む不活性ガス雰囲気にし
ながら反応炉内を加熱処理することによって、Ｓｉ単結
晶膜に付着した不純物をＨＣｌガスの還元作用を利用し
て除去することができるのでＳｉ単結晶層とＳｉ−Ｇｅ
単結晶膜との界面での不純物を低く抑えることができ
る。従って、膜質の良い半導体薄膜が得られる。

【００５２】また、Ｓｉ単結晶およびＳｉ−Ｇｅ単結晶
膜各々の形成に際し加熱手段として赤外線照射を用いる
構成では、下地の加熱及び冷却を短時間で行えるため他
の加熱手段、例えば電気炉に比べ、Ｓｉ単結晶層及びＳ
ｉ−Ｇｅ単結晶膜の膜厚制御を精度良く行え、かつ膜質
の向上にも寄与する。

【図面の簡単な説明】

【図１】この実施例の薄膜形成方法を説明するための時
間−温度曲線である。

【図２】この薄膜形成装置を説明するための構成図であ
る。

【図３】（Ａ）〜（Ｄ）は、この発明の実施例の説明に
供する製造工程図である。

【図４】（Ａ）は、従来の方法によって形成した半導体
薄膜中での不純物濃度分布を示す実験デ−タであり、
（Ｂ）はこの発明の方法に従って形成した半導体薄膜中
での不純物濃度分布を示す実験デ−タである。

【符号の説明】

１５：シリコン基板 ６０：自然酸化膜 ６２：Ｓｉ単結晶層 ６４：Ｓｉ−Ｇｅ単結晶膜 ７０：半導体薄膜 Ｉ：Ｈ₂ フロ− ＩＩ：Ｓｉフロ− ＩＩＩ：ＨＣｌフロ− ＩＶ：ＳｉＨ₄ ＋ＧｅＨ₄ フロ− Ｖ：Ｈ₂ フロ− Ｈ１〜Ｈ４：加熱期間

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 反応炉内で、加熱処理を行ってシリコン
   基板上にＩＶ族系半導体結晶薄膜を形成する方法におい
   て、 （ａ）シリコンを含有するＩＶ族系水素ガス雰囲気中で
   シリコン（Ｓｉ）単結晶層を形成する工程と、 （ｂ）塩化水素（ＨＣｌ）を含む不活性ガスを前記反応
   炉内に供給しながら、加熱温度を３００℃〜５００℃に
   保持する工程と、 （ｃ）シリコン及びゲルマニウムを含有するＩＶ族系水
   素ガスを混合した雰囲気中でシリコン・ゲルマニウム
   （Ｓｉ−Ｇｅ）単結晶のＩＶ族半導体薄膜を形成する工
   程とを含み、前記各工程（ａ）、（ｂ）および（ｃ）を
   連続的に行うことを特徴とする半導体薄膜形成方法。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の半導体薄膜形成方法に
   おいて、 前記のシリコン基板の成膜面を（１００）、（１１０）
   および（１１１）面のうちのひとつまたは複数の組み合
   わせ面を有することを特徴とする半導体薄膜形成方法。
3. 【請求項３】 請求項１に記載の加熱処理を行う工程に
   おいて、 前記Ｓｉ−ＧｅおよびＳｉ単結晶層薄膜形成時の前記シ
   リコン基板の加熱処理を、該シリコン基板に赤外線を照
   射して行うことを特徴とする半導体薄膜形成方法。