JPH0794427A - Doping method - Google Patents
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- JPH0794427A JPH0794427A JP25633893A JP25633893A JPH0794427A JP H0794427 A JPH0794427 A JP H0794427A JP 25633893 A JP25633893 A JP 25633893A JP 25633893 A JP25633893 A JP 25633893A JP H0794427 A JPH0794427 A JP H0794427A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】この発明は、基板上にエピタキシ
ャル膜を形成する時に不純物導入するドーピング方法に
関するものある。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a doping method for introducing impurities when forming an epitaxial film on a substrate.
【０００２】[0002]
【従来の技術】近年、超高集積かつ超高速をめざす次世
代半導体素子の実現のためには、より微細な素子構造を
実現することが必須となってきている。このためには、
半導体素子構造間の不純物拡散及び物質拡散が非常に少
ない低温単結晶成長法が必須となってくる。この観点か
ら、シラン系ガスを用いたシリコンガスソース分子線成
長法が盛んに研究されている（例えば、Ｈ．Ｈｉｒａｙ
ａｍａ等ジャーナル・オブ・クリスタル・グロウス １
９９０年 第１０５巻 ４６−５１頁）。2. Description of the Related Art In recent years, in order to realize a next-generation semiconductor device aiming at ultra-high integration and ultra-high speed, it has become essential to realize a finer device structure. For this,
A low temperature single crystal growth method in which impurity diffusion and material diffusion between semiconductor device structures are extremely small is essential. From this viewpoint, a silicon gas source molecular beam growth method using a silane-based gas has been actively studied (for example, H. Hiray).
ama etc. Journal of Crystal Grouse 1
990 Vol. 105, pp. 46-51).
【０００３】以下、この方法について簡単に説明する。
シラン系ガスの分子は、高真空容器中において、Ｓｉ基
板上で解離吸着反応を起こす。この解離吸着は、Ｓｉ表
面上に存在しているダングリングボンドで起こる。シラ
ン系ガス分子が吸着したＳｉ基板の温度を４００°以上
にすると、吸着したシラン系ガス分子の中でＳｉ原子の
みがＳｉ基板上に残され、Ｓｉのエピタキシャル成長が
可能となる。これは、４００°以上の温度で、解離吸着
したシラン系ガス分子中の水素原子が水素分子となって
基板表面から脱離するからである。This method will be briefly described below.
The molecules of the silane-based gas cause a dissociative adsorption reaction on the Si substrate in the high vacuum container. This dissociative adsorption occurs at the dangling bonds existing on the Si surface. When the temperature of the Si substrate on which the silane-based gas molecules are adsorbed is set to 400 ° or higher, only Si atoms among the adsorbed silane-based gas molecules are left on the Si substrate, and Si can be epitaxially grown. This is because the hydrogen atoms in the dissociatively adsorbed silane-based gas molecules become hydrogen molecules and are desorbed from the substrate surface at a temperature of 400 ° or higher.
【０００４】以上に示したような、ガスソース分子線成
長法において、成膜するエピタキシャル成長層に対して
不純物をドーピングする場合、不純物原子の化合物から
なるドーピングガスをシラン系ガスと同時にＳｉ基板上
に供給する方法が採られている。すなわち、Ｓｉ基板表
面におけるドーピングガスの解離吸着と、ドーピングす
る不純物原子以外の物質の熱脱離とを利用して成長させ
ているエピタキシャル層中に不純物原子を導入するもの
である。従って、以上の方法によれば、エピタキシャル
成長させるＳｉと、ドーピングする不純物以外の物質の
熱脱離が起こる下限まで、Ｓｉ基板の温度を低くするこ
とができる。In the gas source molecular beam growth method as described above, when doping an epitaxial growth layer to be formed with impurities, a doping gas composed of a compound of impurity atoms is simultaneously formed on the Si substrate at the same time as the silane-based gas. The method of supply is adopted. That is, the impurity atoms are introduced into the growing epitaxial layer by utilizing the dissociative adsorption of the doping gas on the Si substrate surface and the thermal desorption of substances other than the impurity atoms to be doped. Therefore, according to the above method, the temperature of the Si substrate can be lowered to the lower limit at which thermal desorption of Si other than the impurities to be doped and the epitaxially grown Si occurs.
【０００５】例えば、不純物としてリン（Ｐ）をドーピ
ングする場合、このドーピングのソースガス（ドーピン
グガス）としてホスフィン（ＰＨ3 ）が良く用いられ
る。この時の不純物以外の物質は水素である。そして、
Ｐ供給源としてホスフィンを用いた場合、Ｓｉ基板の温
度を７００℃程度まで低温下することが実現されてい
る。For example, when phosphorus (P) is doped as an impurity, phosphine (PH 3 ) is often used as a source gas (doping gas) for this doping. The substance other than impurities at this time is hydrogen. And
When phosphine is used as the P supply source, the temperature of the Si substrate can be lowered to about 700 ° C.
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、現在盛
んに研究開発が行われている１００ＧＨｚ以上の動作速
度を有する高速シリコンバイポーラトランジスタの場合
には、これを構成する１００ｎｍ以下の薄いベース層に
１０19ｃｍ-3以上の高濃度のＢドーピングが必要とされ
ている。しかし、上述したガスソース分子線成長法にお
ける不純物ドーピング方法である、熱による不純物ガス
の解離吸着を利用した方法では、成長しているＳｉエピ
タキシャル膜中への不純物のドーピング濃度は、基板表
面におけるドーピングガスの解離吸着量で上限が決まっ
てしまう。このため、非常に高濃度のドーピングは基板
の温度を非常に高温にしなければ不可能であり、１０18
ｃｍ-3程度のドーピング濃度しか得られない。すなわ
ち、高速シリコンバイポーラトランジスタにおいて、ベ
ース層を薄膜化することはできても、高速動作を実現す
るために必要なＢの高濃度ドーピングが不可能であっ
た。However, in the case of a high-speed silicon bipolar transistor having an operating speed of 100 GHz or more, which is currently being actively researched and developed, 10 19 is formed in a thin base layer of 100 nm or less which constitutes the transistor. A high concentration of B-doping of cm −3 or higher is required. However, in the method of utilizing the dissociative adsorption of the impurity gas by heat, which is the impurity doping method in the gas source molecular beam growth method described above, the doping concentration of the impurity in the growing Si epitaxial film depends on the doping on the substrate surface. The upper limit is determined by the dissociative adsorption amount of gas. Therefore, very high concentrations of doping is not possible unless very hot temperature of the substrate, 10 18
Only a doping concentration of about cm -3 can be obtained. That is, in the high-speed silicon bipolar transistor, although the base layer can be thinned, high-concentration B doping necessary for realizing high-speed operation is impossible.
【０００７】また、ドーピングにはガスの解離吸着を用
いているため、ドーピング濃度制御は基本的にドーピン
グガスの流量制御で行わなければならない。しかし、ガ
スの流量制御を高精度にしかも数桁の範囲にわたって短
時間に行うことは困難である。このため、ドーピング濃
度を深さ方向に大きく変化させて不純物分布を高精度に
制御した変調ドーピングは不可能であり、このため、従
来のドーピング方法では、量子効果素子などの変調ドー
ピングが必要とされている素子への適用は不可能であっ
た。Further, since dissociative adsorption of gas is used for doping, the doping concentration must be controlled basically by controlling the flow rate of the doping gas. However, it is difficult to control the gas flow rate with high accuracy and over a range of several digits in a short time. Therefore, it is impossible to perform the modulation doping in which the doping concentration is largely changed in the depth direction and the impurity distribution is controlled with high precision. Therefore, the conventional doping method requires the modulation doping such as the quantum effect element. It was not possible to apply it to existing devices.
【０００８】また、上述したガスソース分子線成長法に
よるドーピング方法の場合、シラン系ガスの解離吸着は
低温で起きるが、エピタキシャル成長が進むために必要
な水素の脱離過程は、基板温度を約４００℃以上にしな
いと十分に起こらないため、原理的には基板温度を４０
０℃以下にすることができない。従って、拡散係数の大
きいガリウムなどをドーピングした場合は、不純物分布
の乱れや酸化膜中への拡散が生ずる。すなわち、拡散係
数の大きい不純物による精密な不純物分布を有する薄膜
が形成できないという問題があった。Further, in the case of the above-mentioned doping method by the gas source molecular beam growth method, the dissociative adsorption of the silane-based gas occurs at a low temperature, but the desorption process of hydrogen required for the epitaxial growth proceeds at a substrate temperature of about 400. In principle, the substrate temperature should be set to 40 ° C because it will not occur sufficiently unless the temperature is raised above ℃.
It cannot be lower than 0 ° C. Therefore, when gallium or the like having a large diffusion coefficient is doped, the impurity distribution is disturbed and diffusion into the oxide film occurs. That is, there is a problem that a thin film having a precise impurity distribution due to impurities having a large diffusion coefficient cannot be formed.
【０００９】この発明は、以上のような問題点を解消す
るためになされたものであり、エピタキシャル成長して
いる膜中に、不純物を低温に高濃度にドーピングでき、
しかも、成長しているエピタキシャル膜中で不純物濃度
とその深さ方向分布を広範囲に高精度に制御できるよう
にすることを目的とする。The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and it is possible to dope impurities into an epitaxially grown film at a low temperature and a high concentration,
Moreover, it is an object of the present invention to make it possible to control the impurity concentration and its depth direction distribution in a growing epitaxial film over a wide range with high precision.
【００１０】[0010]
【課題を解決するための手段】この発明のドーピング方
法は、基板上にエピタキシャル膜を成長をさせている成
長室内にドーピング物質を構成元素の１つとするドーピ
ングガスを導入し、ドーピングガスの光イオン化エネル
ギー以上のエネルギーの電磁波を基板上のドーピングガ
スに照射してドーピング物質をエピタキシャル膜中にド
ーピングすることを特徴とする。According to the doping method of the present invention, a doping gas containing a doping substance as one of the constituent elements is introduced into a growth chamber in which an epitaxial film is grown on a substrate, and the doping gas is photoionized. It is characterized in that the doping gas on the substrate is irradiated with an electromagnetic wave having an energy higher than the energy to dope the doping material into the epitaxial film.
【００１１】[0011]
【作用】電磁波を照射することでドーピングガスが分解
してドーピング物質を生成し、このドーピング物質が成
長しているエピタキシャル膜にドーピングされる。When the electromagnetic wave is irradiated, the doping gas is decomposed to generate a doping substance, and the doping substance is doped into the growing epitaxial film.
【００１２】[0012]
【実施例】以下、この発明の構成について説明する。こ
の発明では、ドーピングガスに真空紫外光などの電磁波
を照射して光イオン化を起こしてドーピングガスを解離
している。すなわち、ドーピングガスに、光イオン化エ
ネルギー以上のエネルギーの電磁波（真空紫外光）を照
射すると、ドーピングガスの分子は直接イオン化され
る。特に内殻電子が励起される場合は、複数の正孔がそ
の分子の結合軌道上に局在する状態となる。そして、そ
れら正孔間のクーロン反発力によって、ドーピングガス
の分子は単原子に至るまでバラバラに分解される。その
結果、ドーピング物質の原子（不純物原子）が多量に発
生し、そのまま基板に降り積もり、エピタキシャル成長
している膜中に不純物原子のドーピングが進む。つま
り、エピタキシャル成長とは別に、不純物のドーピング
を進ませることができる（請求項１）。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The structure of the present invention will be described below. In the present invention, the doping gas is irradiated with an electromagnetic wave such as vacuum ultraviolet light to cause photoionization to dissociate the doping gas. That is, when the doping gas is irradiated with an electromagnetic wave (vacuum ultraviolet light) having an energy higher than the photoionization energy, the molecules of the doping gas are directly ionized. In particular, when core electrons are excited, a plurality of holes are localized on the bond orbits of the molecule. Then, due to the Coulombic repulsive force between the holes, the molecules of the doping gas are disassembled into individual atoms. As a result, a large number of atoms (impurity atoms) of the doping substance are generated and accumulated on the substrate as they are, and the doping of the impurity atoms proceeds in the epitaxially grown film. That is, doping of impurities can be promoted separately from the epitaxial growth (claim 1).
【００１３】ところで、真空紫外光を照射しない場合の
シリコンエピタキシャル膜中へのドーピング濃度の上限
は、基板表面での解離吸着量と不純物原子以外の原子の
熱脱離量で決まる。シラン系ガス分子は、基板温度が４
００℃以上の場合には、高真空容器中において、Ｓｉ基
板上で熱による解離吸着反応を起こす。すなわち、シラ
ン系ガスをソースガスとした分子線成長法では、Ｓｉ基
板上にＳｉのエピタキシャル層を成膜するためには、Ｓ
ｉ基板を４００℃以上にしておく必要がある。By the way, the upper limit of the doping concentration in the silicon epitaxial film when vacuum ultraviolet light is not irradiated is determined by the dissociative adsorption amount on the substrate surface and the thermal desorption amount of atoms other than impurity atoms. Silane gas molecules have a substrate temperature of 4
When the temperature is 00 ° C. or higher, a dissociative adsorption reaction by heat occurs on the Si substrate in the high vacuum container. That is, in the molecular beam growth method using a silane-based gas as a source gas, in order to form an Si epitaxial layer on a Si substrate, S
It is necessary to keep the i substrate at 400 ° C. or higher.
【００１４】従って、Ｓｉ基板温度を、４００℃以上で
かつドーピングする不純物原子以外の原子の熱解離がほ
とんど起こらない温度とした場合、、Ｓｉのエピタキシ
ャル成長量に比較して、ドーピングガスの熱解離による
不純物原子の供給量が少ないので、きわめて低いドーピ
ング濃度しか得られない。このことは、真空紫外光を照
射した場合としない場合では、シリコンエピタキシャル
膜中への不純物原子のドーピング濃度が大きく異なるこ
とを意味する。そして、この真空紫外光を照射すること
による光反応を制御することで、この大きなドーピング
濃度差の範囲内で、ドーピング濃度が高い濃度から低い
濃度まで連続的に変化させることが可能である（請求項
２）。本発明では、後述する実施例２に示すように、単
位時間当たりの光照射量を制御することにより、光反応
を制御して不純物原子のエピタキシャル成長膜中へのド
ーピング濃度を広い範囲で速やかに精度良く制御してい
る。Therefore, when the temperature of the Si substrate is set to 400 ° C. or higher and the thermal dissociation of atoms other than the impurity atoms to be doped hardly occurs, the thermal dissociation of the doping gas is caused by the thermal dissociation of the doping gas as compared with the epitaxial growth amount of Si. Since the supply amount of impurity atoms is small, only a very low doping concentration can be obtained. This means that the doping concentration of the impurity atoms in the silicon epitaxial film is greatly different between when the vacuum ultraviolet light is irradiated and when the vacuum ultraviolet light is not irradiated. Then, by controlling the photoreaction caused by irradiating this vacuum ultraviolet light, it is possible to continuously change the doping concentration from a high concentration to a low concentration within the range of the large doping concentration difference. Item 2). In the present invention, as shown in Example 2 which will be described later, by controlling the light irradiation amount per unit time, the photoreaction is controlled, and the doping concentration of impurity atoms in the epitaxial growth film is rapidly and accurately controlled in a wide range. I have good control.
【００１５】ところで、エピタキシャル成長させるシリ
コンをシラン系ガスで供給する場合には、基板温度が４
００℃以下ではシリコン膜の熱成長が起こらない。この
ように基板温度を４００℃以下とした時は、この発明に
よるドーピングを行っていると、エピタキシャル成長の
ためのＳｉ原子の基板上への供給も、シンクロトロン放
射光などによる真空紫外光の照射によるシラン系ガスの
光励起分解によるものとなる。このため、このような状
態では、単位時間当たりの光照射量を制御すると、不純
物原子の生成量とともにＳｉエピタキシャル膜の成長速
度も変化してしまい、不純物原子のドーピング濃度が制
御できない。すなわち、Ｓｉのエピタキシャル成長をシ
ラン系ガスの分解によるＳｉの供給で行う場合、ドーピ
ング濃度を制御しようとすれば基板温度を下げることが
できない。By the way, when supplying silicon for epitaxial growth with a silane-based gas, the substrate temperature is 4
Thermal growth of the silicon film does not occur below 00 ° C. Thus, when the substrate temperature is set to 400 ° C. or lower, if the doping according to the present invention is performed, the supply of Si atoms for epitaxial growth onto the substrate is also performed by irradiation with vacuum ultraviolet light such as synchrotron radiation. It is due to photoexcitation decomposition of the silane-based gas. Therefore, in such a state, if the light irradiation amount per unit time is controlled, the growth rate of the Si epitaxial film changes together with the production amount of the impurity atoms, and the doping concentration of the impurity atoms cannot be controlled. That is, when the epitaxial growth of Si is performed by supplying Si by decomposing the silane-based gas, the substrate temperature cannot be lowered if the doping concentration is controlled.
【００１６】これに対して、シリコンをシリコン固体ソ
ースを用いて供給することにより、シリコン成長を光照
射や水素の基板からの熱脱離に関係なく起こすことがで
きる（請求項３）。従って、基板温度が４００℃以下で
あっても、シリコンの成長速度は光照射に関係なく常に
一定となるので、単位時間当たりの光照射量を制御する
ことにより、ドーピング濃度を広い範囲で速やかに精度
良く制御することが可能となる。On the other hand, by supplying silicon using a silicon solid source, silicon growth can be caused regardless of light irradiation or thermal desorption of hydrogen from the substrate (claim 3). Therefore, even if the substrate temperature is 400 ° C. or lower, the growth rate of silicon is always constant regardless of the light irradiation. Therefore, by controlling the light irradiation amount per unit time, the doping concentration can be rapidly increased in a wide range. It is possible to control with high precision.
【００１７】以下この発明の１実施例を図を参照して説
明する。 実施例１．図１は、この発明の１実施例を実現するため
の装置の構成を示す断面構成図である。この実施例１で
は、シリコン基板に、シラン系ガスと不純物ガスを供給
すると同時に、真空紫外光を連続照射してＢが導入され
たシリコンのエピタキシャル成長を行う場合について説
明する。またここでは、シラン系ガスとしてジシラン
（Ｓｉ2Ｈ6）を用い、不純物ガスとしてデカボラン（Ｂ
10Ｈ14）を用いている。An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. Example 1. FIG. 1 is a sectional configuration diagram showing the configuration of an apparatus for realizing an embodiment of the present invention. In Example 1, a case will be described in which a silane-based gas and an impurity gas are supplied to a silicon substrate and, at the same time, vacuum ultraviolet light is continuously irradiated to perform epitaxial growth of B-introduced silicon. Further, here, disilane (Si 2 H 6 ) is used as the silane-based gas, and decaborane (B
10 H 14 ) is used.
【００１８】以下、動作について説明する。まず、真空
排気ポンプ１に接続した成長室２内のステージ３ａ上
に、Ｓｉ基板３を載置し、次いで、真空ポンプ１を用い
て密封した成長室２内を真空排気して所定の真空度とす
る。この後、Ｓｉ基板３を加熱機構４により５５０℃に
加熱し、この後、バルブ５を開けることによりジシラン
ボンベ６に充填されているジシランガスをノズル７より
成長室２内に導入してＳｉ基板３表面上に供給する。こ
の時のジシランガスの供給量は、成長室２内における分
圧が１．５×１０-4Ｔｏｒｒになるように制御した。The operation will be described below. First, the Si substrate 3 is placed on the stage 3a in the growth chamber 2 connected to the vacuum exhaust pump 1, and then the growth chamber 2 sealed with the vacuum pump 1 is evacuated to a predetermined vacuum degree. And After that, the Si substrate 3 is heated to 550 ° C. by the heating mechanism 4, and then the valve 5 is opened to introduce the disilane gas filled in the disilane cylinder 6 into the growth chamber 2 through the nozzle 7 to introduce the Si substrate 3 into the growth chamber 2. Supply on the surface. The supply amount of disilane gas at this time was controlled so that the partial pressure in the growth chamber 2 was 1.5 × 10 −4 Torr.
【００１９】一方、同時に、デカボラン固体が封入され
ている容器８を加熱機構９で加熱することで発生したデ
カボランガスを、バルブ１０を開けることによりノズル
１１より成長室２内に導入してＳｉ基板３表面に供給す
る。デカボランガスの供給量は、成長室２内における分
圧が４．０×１０-8〜４．０×１０-6Ｔｏｒｒの範囲と
なるように制御した。このとき同時に、電子蓄積リング
１２で発生し真空ダクト１３を通じて成長室２に導入さ
れたシンクロトロン放射光１４を、Ｓｉ基板３表面上の
デカボランガスに照射する。このシンクロトロン放射光
１４は、３０〜１５００Åの波長範囲で１０００Åにピ
ークを持つ。ここで、Ｓｉ基板３面における照射フォト
ン量は、毎秒２×１０16個であった。On the other hand, at the same time, the decaborane gas generated by heating the container 8 in which the decaborane solid is enclosed by the heating mechanism 9 is introduced into the growth chamber 2 from the nozzle 11 by opening the valve 10, and the Si substrate 3 is introduced. Supply to the surface. The supply amount of decaborane gas was controlled so that the partial pressure in the growth chamber 2 was in the range of 4.0 × 10 −8 to 4.0 × 10 −6 Torr. At this time, at the same time, the decaborane gas on the surface of the Si substrate 3 is irradiated with the synchrotron radiation 14 generated in the electron storage ring 12 and introduced into the growth chamber 2 through the vacuum duct 13. The synchrotron radiation 14 has a peak at 1000Å in the wavelength range of 30 to 1500Å. Here, the irradiation photon amount on the surface of the Si substrate 3 was 2 × 10 16 per second.
【００２０】以上のように、成長室２内に入れたデカボ
ランガスにシンクロトロン放射光１４を照射することに
より、デカボランガスの解離が進んでＢ原子が大量に発
生させることができる。そしてこの発生させたＢ原子が
そのままＳｉ基板３に降り積もり、熱により基板３に解
離吸着して水素を脱離することで成長しているＳｉエピ
タキシャル膜中に導入される。このように、この実施例
１では、シンクロトロン放射光（真空紫外光）１４によ
るデカボランの電子励起により、単原子Ｂが多量に生成
されるため、不純物原子の高濃度のドーピングが可能と
なる。As described above, by irradiating the decaborane gas placed in the growth chamber 2 with the synchrotron radiation 14, the decaborane gas is dissociated and a large amount of B atoms can be generated. Then, the generated B atoms are deposited on the Si substrate 3 as they are, and are dissociatively adsorbed on the substrate 3 by heat to desorb hydrogen and are introduced into the growing Si epitaxial film. As described above, in the first embodiment, a large amount of monatoms B are generated by the electronic excitation of decaborane by the synchrotron radiation light (vacuum ultraviolet light) 14, so that the impurity atoms can be doped at a high concentration.
【００２１】図２は、成長室２に導入したデカボランの
各分圧に対するＳｉエピタキシャル膜中のＢ濃度を「黒
丸」で示した相関図である。比較のために、シンクロト
ロン放射光１４を照射しないでＳｉエピタキシャル膜中
のＢを導入した場合を「白丸」で示した。この結果から
明らかなように、この実施例のドーピング方法では、従
来の熱分解によるＢのドーピング法と比較して、１００
倍以上高いドーピング濃度が得られることがわかる。そ
して、１０21ｃｍ-3程度の高濃度の不純物導入が可能な
ことがわかる。FIG. 2 is a correlation diagram in which the B concentration in the Si epitaxial film with respect to each partial pressure of decaborane introduced into the growth chamber 2 is shown by "black circles". For comparison, the case of introducing B in the Si epitaxial film without irradiating the synchrotron radiation 14 is shown by “white circles”. As is clear from this result, in the doping method of this embodiment, 100% of the conventional doping method of B by thermal decomposition is used.
It can be seen that a doping concentration that is more than twice as high can be obtained. Then, it is understood that it is possible to introduce a high concentration of impurities of about 10 21 cm -3 .
【００２２】ところで、エピタキシャル成長させるＳｉ
源としてジシラン、不純物原子であるＢの供給源として
デカボランを用い、膜形成をする基板温度を水素脱離の
起こらない温度とし、ここに真空紫外光を照射すること
によるエピタキシャル成長と不純物導入とを試みた。こ
こでは、Ｓｉ基板３の温度を３００℃とし、シランガス
を真空室内で分圧が１．５×１０-4Ｔｏｒｒになるまで
供給した。同時にデカボランガスを真空室内で分圧が
２．０×１０-5Ｔｏｒｒの範囲で供給し、シンクロトロ
ン放射光を照射した。この結果、Ｓｉエピタキシャル膜
中のＢ濃度の値として、４×１０20ｃｍ-3の高い値が得
られた。By the way, Si grown epitaxially
Using disilane as a source and decaborane as a source of impurity atoms B, the substrate temperature for film formation was set to a temperature at which hydrogen desorption did not occur, and epitaxial growth and impurity introduction were performed by irradiating with vacuum ultraviolet light. It was Here, the temperature of the Si substrate 3 was set to 300 ° C., and silane gas was supplied in the vacuum chamber until the partial pressure became 1.5 × 10 −4 Torr. At the same time, decaborane gas was supplied in the vacuum chamber at a partial pressure of 2.0 × 10 −5 Torr and irradiated with synchrotron radiation. As a result, a high B concentration value of 4 × 10 20 cm −3 was obtained in the Si epitaxial film.
【００２３】前述したように、１００ＧＨｚ以上の周波
数を有する高速Ｓｉバイポーラトランジスタの薄いベー
ス層には、１０19ｃｍ-3以上の高濃度のＢドーピングが
必要とされているが、上述した方法を用いることによ
り、このようなベース層の形成が可能となる。この例で
は、基板温度を３００℃としたが、４０℃の基板温度で
も、Ｓｉのエピタキシャル成長が可能であることを発明
者は確認した。ドーピングガスにシンクロトロン放射光
を照射する場合、基板温度に関係なくドーピングガスは
光分解し、ドーピング物質原子が発生するため、４０℃
の低基板温度においてもドーピングが可能である。As described above, the high-concentration B doping of 10 19 cm -3 or more is required for the thin base layer of the high-speed Si bipolar transistor having a frequency of 100 GHz or more, but the method described above is used. As a result, such a base layer can be formed. In this example, the substrate temperature was 300 ° C., but the inventor has confirmed that Si epitaxial growth is possible even at a substrate temperature of 40 ° C. When irradiating the doping gas with synchrotron radiation, the doping gas is photolyzed regardless of the substrate temperature and atoms of the doping substance are generated.
Doping is possible even at low substrate temperatures.
【００２４】このように、従来の方法では不可能であっ
たきわめて低い温度でもドーピングが可能なことがわか
った。そして、きわめて低い温度でもドーピングが可能
なため、実施例３と同様、ガリウムのような拡散係数の
大きなドーピング物質を用いても、不純物分布の乱れが
無く、かつ、半導体素子の電気的，物理的特性に対する
熱的影響がほとんど無い状態が得られる。As described above, it was found that doping can be performed even at an extremely low temperature, which was impossible by the conventional method. Further, since doping can be performed even at an extremely low temperature, even if a doping substance having a large diffusion coefficient such as gallium is used, the impurity distribution is not disturbed, and the electrical and physical properties of the semiconductor element are similar to those of the third embodiment. A state is obtained in which there is almost no thermal influence on the characteristics.
【００２５】１００ＧＨｚ以上の周波数を有する高速Ｓ
ｉバイポーラトランジスタの薄いベース層には、１０19
ｃｍ-3以上の高濃度のＢドーピングが必要とされている
が、以上示したように、この実施例１によれば、このよ
うなベース層の形成が可能となる。なお、２次イオン質
量分析の結果から、Ｂ導入されたＳｉエピタキシャル膜
とＳｉ基板３との界面は相互拡散が無く、非常に急峻な
界面が得られることがわかっている。High-speed S having a frequency of 100 GHz or more
The thin base layer of the i-bipolar transistor has 10 19
Although high-concentration B doping of cm −3 or more is required, as described above, according to the first embodiment, it is possible to form such a base layer. From the result of the secondary ion mass spectrometry, it is known that the interface between the Si epitaxial film having B introduced and the Si substrate 3 has no mutual diffusion and a very steep interface can be obtained.
【００２６】実施例２．この実施例２は、Ｓｉ基板にシ
ラン系ガスと不純物ガスを供給すると同時に真空紫外光
を間欠的に照射し、Ｓｉエピタキシャル膜の濃度を高精
度に制御する場合を示すものである。この実施例２でも
実施例１と同様に、Ｓｉのエピタキシャル成長のための
ソースガスであるシラン系ガスとしてジシラン（Ｓｉ2
Ｈ6）を用い、不純物ガスとしてデカボラン（Ｂ
10Ｈ14）を用いている。また、基本的には実施例１と同
様の、図１に示す装置を用い、シンクロトロン放射光に
よる真空紫外光を用いる。Example 2. Example 2 shows a case where the Si substrate is supplied with a silane-based gas and an impurity gas, and at the same time, vacuum ultraviolet light is intermittently irradiated to control the concentration of the Si epitaxial film with high accuracy. In Example 2 as well, as in Example 1, disilane (Si 2) was used as a silane-based gas that was a source gas for epitaxial growth of Si.
H 6 ) and decaborane (B
10 H 14 ) is used. Further, basically, the device shown in FIG. 1 is used, which is similar to that of the first embodiment, and vacuum ultraviolet light by synchrotron radiation is used.
【００２７】この実施例２では、ドーピングガスの分解
のための光照射における単位時間当たりの光子量を制御
する方法として、光供給源の光強度を一定として単位時
間当たりの光照射時間を制御する方法を用いている。図
３は、この制御方法を実現するための機構であるチョッ
パーを示す斜視図である。チョッパーは、一定の長さと
幅を有する羽３１を所定枚数（ｍ）もった同一寸法の回
転体Ａ，Ｂを回転軸に沿って２枚配置したものであり、
回転体Ａ，Ｂの羽３１の材料と厚さは、制御する光が透
過しないように設定される。例えば、この羽３１は厚さ
２ｍｍのＡｌでできている。そして、このチョッパー
は、Ｓｉ基板上に照射される真空紫外光の光路上に配置
される。In the second embodiment, as a method of controlling the amount of photons per unit time in the light irradiation for decomposing the doping gas, the light irradiation time per unit time is controlled by keeping the light intensity of the light source constant. Method. FIG. 3 is a perspective view showing a chopper which is a mechanism for realizing this control method. The chopper is one in which two rotors A and B of the same size having a predetermined number (m) of wings 31 having a constant length and width are arranged along the rotation axis,
The material and thickness of the wings 31 of the rotating bodies A and B are set so that the light to be controlled is not transmitted. For example, the wing 31 is made of Al having a thickness of 2 mm. And this chopper is arrange | positioned on the optical path of the vacuum ultraviolet light with which a Si substrate is irradiated.
【００２８】このチョッパーは、回転体Ａ，Ｂの羽３１
の隙間を通して真空紫外光が通過するようになってお
り、両者が所定の同じ回転数Ｒでサーボモータ３２によ
って回転することにより、回転数に応じた周期の真空紫
外光パルスが得られる。サーボモータ３２は、回転数が
印加電圧に応じて可変できるものであり、回転体Ａは回
転体Ｂに対して相対的に一定の回転角θで回転移動でき
るようになっており、これを変化させることにより、回
転体Ａと回転体Ｂの羽３１の隙間の間隔が変化でき、真
空紫外光パルスのパルス時間幅が変化できる。This chopper is provided with the wings 31 of the rotating bodies A and B.
The vacuum ultraviolet light passes through the gaps, and both are rotated by the servomotor 32 at the same predetermined rotation speed R, whereby a vacuum ultraviolet light pulse having a cycle corresponding to the rotation speed is obtained. The servomotor 32 is capable of changing the number of rotations according to the applied voltage, and the rotating body A is configured to be able to rotate and move relative to the rotating body B at a constant rotation angle θ. By doing so, the gap between the blades 31 of the rotor A and the rotor B can be changed, and the pulse time width of the vacuum ultraviolet light pulse can be changed.
【００２９】パルス時間幅を変化させることによって、
単位時間当たりの光照射量（光子量）を変化させること
ができ、結果的に単位時間当たりに生成される不純物原
子の量を可変することができる。このため、生成してい
るＳｉエピタキシャル膜中に取込ませる不純物原子の量
（ドーピング濃度）を制御することができる。また、チ
ョッパーの回転角θは、サーボモータ３２により速やか
にかつ正確に変化させることができるため、ドーピング
濃度も速やかに変化させかつ正確に制御することができ
る。なお、回転体Ａと回転体Ｂの回転数Ｒは、真空紫外
光パルスの時間間隔（ｌ／ｍＲ）を決めるものである。By changing the pulse time width,
The light irradiation amount (photon amount) per unit time can be changed, and as a result, the amount of impurity atoms generated per unit time can be changed. Therefore, it is possible to control the amount (impurity concentration) of the impurity atoms to be incorporated in the generated Si epitaxial film. Further, since the rotation angle θ of the chopper can be changed quickly and accurately by the servo motor 32, the doping concentration can also be changed quickly and accurately controlled. The rotational speed R of the rotating body A and the rotating body B determines the time interval (l / mR) of the vacuum ultraviolet light pulse.
【００３０】この実施例２の場合、真空紫外光パルスの
パルス時間間隔は、対象とするドーピング反応が開始し
て終結するまでの時間（一般に、数マイクロ秒以下）よ
り多くなるように決める。例えば、ドーピング濃度をド
ーピング最中に３桁度変化させる場合、対象とするドー
ピング反応が開始して終結するまでの時間より、３桁以
上長い時間にパルス時間間隔を設定する。従って、パル
スの時間間隔（ｌ／ｍＲ）は、一般には数ミリ秒以上と
なる。パルス時間間隔の上限は、ドーピングしたＳｉエ
ピタキシャル膜の膜厚制御に要求される誤差内になるよ
うにする。In the case of the second embodiment, the pulse time interval of the vacuum ultraviolet light pulse is determined to be longer than the time (generally, several microseconds or less) from the start and end of the target doping reaction. For example, when the doping concentration is changed by 3 orders of magnitude during doping, the pulse time interval is set to a time that is 3 orders of magnitude longer than the time from when the target doping reaction starts and ends. Therefore, the pulse time interval (l / mR) is generally several milliseconds or more. The upper limit of the pulse time interval should be within the error required for controlling the thickness of the doped Si epitaxial film.
【００３１】以上のことより、例えば、Ｓｉ基板の温度
を５５０℃に加熱し、シランガスを分圧１．５×１０-4
Ｔｏｒｒ，デカボランガスを分圧１．０×１０-6Ｔｏｒ
ｒとして成長室に入れ、かつ、エピタキシャル膜の膜厚
を１Åの精度で得ようとする場合、パルス幅は約１００
ｍ秒とすればよい。このパルス幅を得るためには、羽３
１の数が１０枚の回転体Ａ，Ｂを用い、回転数を毎秒１
回転とすればよいことになる。From the above, for example, the temperature of the Si substrate is heated to 550 ° C., and the partial pressure of the silane gas is 1.5 × 10 −4.
Torr, Decaborane gas partial pressure 1.0 × 10 -6 Tor
In the case of entering the growth chamber as r and obtaining the film thickness of the epitaxial film with an accuracy of 1Å, the pulse width is about 100.
It may be m seconds. To obtain this pulse width, wing 3
The number of revolutions 1 is 10 and the number of revolutions is 1 per second.
It would be good to use rotation.
【００３２】以上の説明では、羽のついた回転体Ａ，Ｂ
によって真空紫外光のパルス時間間隔とパルス幅を制御
していたが、これに限るものではなく、開閉の間隔と開
閉の時間がミリ秒オーダーで制御できる高速シャッタを
用いても良い。ただし、シャッタを閉じたときに真空紫
外光が透過しないようにしなけらばならない。なお、以
上では、真空紫外光の照射量を、パルス状の真空紫外光
を用い、このパルス幅と単位時間当たりのパルス数とで
制御するようにしていたが、これに限るものではない。
真空紫外光の照射量を光強度を変化させて制御するよう
にしても、同様の効果を奏するものである。例えば、真
空紫外光の吸収率が面内方向に連続に変化するフィルタ
を用い、これを真空紫外光の光路上に配置して、吸収率
の変化する面内方向に移動することにより、照射する真
空紫外光の光強度を制御してもよい。In the above description, the rotors A and B with wings are provided.
The pulse time interval and the pulse width of the vacuum ultraviolet light are controlled by the above, but the invention is not limited to this, and a high-speed shutter capable of controlling the opening and closing interval and the opening and closing time in the order of milliseconds may be used. However, it is necessary to prevent the transmission of vacuum ultraviolet light when the shutter is closed. In the above description, the dose of vacuum ultraviolet light is controlled by using pulsed vacuum ultraviolet light and controlling the pulse width and the number of pulses per unit time, but the present invention is not limited to this.
Even if the irradiation amount of vacuum ultraviolet light is controlled by changing the light intensity, the same effect can be obtained. For example, using a filter in which the absorptance of vacuum ultraviolet light continuously changes in the in-plane direction, arranging this in the optical path of the vacuum ultraviolet light, and moving in the in-plane direction in which the absorptance changes, irradiating The light intensity of vacuum ultraviolet light may be controlled.
【００３３】実施例３．図４は、この発明の実施例３を
実現するための装置構成を示す断面構成図である。同図
において、１５は固体Ｓｉ、１６は冷却機構を有し固体
Ｓｉ１５が充填された坩堝、１７は坩堝１６内の固体Ｓ
ｉ１５に電子を打ち込む電子銃、１８は電子が打ち込ま
れることによって発生するＳｉ分子線１９を遮断するシ
ャッタ、１８ａはシャッタ１８を動作させるシャッタ駆
動機構であり、他の符号は図１と同様である。この実施
例３では、Ｓｉ基板３上に成膜するＳｉエピタキシャル
膜のＳｉ原料供給方式として、電子銃加熱方式によるＳ
ｉ固体ソースを用いている。これは、図４において、電
子銃１７より打ち込まれた電子により固体Ｓｉ１５を加
熱してＳｉ分子線１９を発生させ、このＳｉ分子線１９
により、Ｓｉ基板３へＳｉを供給するものである。Example 3. FIG. 4 is a sectional configuration diagram showing an apparatus configuration for realizing the third embodiment of the present invention. In the figure, 15 is solid Si, 16 is a crucible filled with solid Si 15 having a cooling mechanism, and 17 is solid S in the crucible 16.
An electron gun for injecting electrons into i15, a shutter 18 for blocking the Si molecular beam 19 generated by the injection of electrons, a shutter drive mechanism 18a for operating the shutter 18, and other symbols are the same as those in FIG. . In the third embodiment, as the Si raw material supply method for the Si epitaxial film formed on the Si substrate 3, S by the electron gun heating method is used.
i solid source is used. This is because, in FIG. 4, the solid Si 15 is heated by the electrons hit by the electron gun 17 to generate the Si molecular beam 19, and the Si molecular beam 19 is generated.
Thus, Si is supplied to the Si substrate 3.
【００３４】Ｓｉエピタキシャル膜成長のためのＳｉ原
料の供給源として、ジシランガスを用いる場合は、基板
温度が４００℃以下ではエピタキシャル成長が起こらな
い。しかし、Ｓｉ原子の供給源として、Ｓｉ原子のみを
供給できるＳｉ固体ソースの場合、基板温度を４００℃
以下としてもエピタキシャル成長を起こさせることがで
きる。そして、この実施例３では、固体Ｓｉソースから
のＳｉ分子線１９によるＳｉの供給とともに、実施例１
と同様に、ドーピングガスをＳｉ基板３に供給し、この
Ｓｉ基板３上のドーピングガスに真空紫外光を照射して
不純物原子を供給するものである。When disilane gas is used as the source of the Si raw material for growing the Si epitaxial film, epitaxial growth does not occur at a substrate temperature of 400 ° C. or lower. However, in the case of a Si solid source capable of supplying only Si atoms as a supply source of Si atoms, the substrate temperature is 400 ° C.
Epitaxial growth can also be caused as follows. In addition, in the third embodiment, the Si is supplied by the Si molecular beam 19 from the solid Si source, and the first embodiment is performed.
Similarly, the doping gas is supplied to the Si substrate 3, and the doping gas on the Si substrate 3 is irradiated with vacuum ultraviolet light to supply the impurity atoms.
【００３５】この実施例３においても、実施例１と同様
に、不純物ガスとしてデカボランを用い、Ｓｉ基板３に
照射する真空紫外光としてシンクロトロン放射光を用い
る。この真空紫外光は、３０〜１５００Åの波長範囲で
１００Åにピークをもち、照射フォトン量は毎秒２×１
０16個である。デカボランガスは、このようなイオン化
エネルギー（約１９０ｅＶ）以上の真空紫外光を照射さ
れることにより、直接イオン化され、ガス分子が解離す
る。解離したガス分子イオンは照射されている真空紫外
光により再励起され、単原子に至るまで解離の進んだイ
オンが生成される。以上のように、デカボランガスに真
空紫外光を照射することにより、Ｂ原子が大量に発生
し、これがＳｉ基板３に降り積もることで、成長してい
るＳｉエピタキシャル膜中に不純物としてドーピングさ
れる。Also in the third embodiment, as in the first embodiment, decaborane is used as the impurity gas and synchrotron radiation is used as the vacuum ultraviolet light with which the Si substrate 3 is irradiated. This vacuum ultraviolet light has a peak at 100Å in the wavelength range of 30 to 1500Å, and the irradiation photon amount is 2 × 1 per second.
It is 0 16 . The decaborane gas is directly ionized by irradiation with vacuum ultraviolet light having an ionization energy (about 190 eV) or more, and gas molecules are dissociated. The dissociated gas molecule ions are re-excited by the irradiated vacuum ultraviolet light, and the ions dissociated to a single atom are generated. As described above, a large amount of B atoms are generated by irradiating the decaborane gas with vacuum ultraviolet light, and these B atoms are accumulated on the Si substrate 3 to be doped as an impurity in the growing Si epitaxial film.
【００３６】ここで、Ｓｉ基板３をデカボランがほとん
ど分解しない温度に設定した場合、Ｂのドーピング濃度
を非常に低くすることができる。例えば、Ｓｉ基板３の
温度を３００℃として処理した場合、真空紫外光を照射
してデカボランガスをＳｉ基板３上に供給した場合と、
真空紫外光を照射せずにデカボランガスをＳｉ基板３上
に供給した場合とでは、形成されたＳｉエピタキシャル
膜中のＢ濃度が１０００倍以上異なる。この実施例３で
は、エピタキシャル成長させるための原料の供給が、Ｓ
ｉのみの供給となっており、実施例１のように、水素の
脱離を行わなくてすむので、Ｓｉ基板３を３００℃とし
ても、Ｓｉのエピタキシャル成長が可能となる。Here, when the Si substrate 3 is set to a temperature at which decaborane is hardly decomposed, the doping concentration of B can be made extremely low. For example, when the temperature of the Si substrate 3 is set to 300 ° C., when vacuum ultraviolet light is irradiated and decaborane gas is supplied onto the Si substrate 3,
The B concentration in the formed Si epitaxial film is 1000 times or more different from the case where decaborane gas is supplied onto the Si substrate 3 without being irradiated with vacuum ultraviolet light. In Example 3, the supply of the raw material for epitaxial growth was S
Since only i is supplied and hydrogen desorption is not required as in Example 1, Si epitaxial growth is possible even when the temperature of the Si substrate 3 is 300 ° C.
【００３７】このことは、真空紫外光の照射の制御で、
Ｂのドーピング濃度を著しく変化させることが可能であ
ることを意味し、例えば、実施例２で示したように、単
位時間当たりの光照射量を変化させることなどによりＢ
のドーピング濃度を変化させることが可能となる。そし
て、以上のように、きわめて低い温度でもドーピングが
可能なため、ガリウムのような拡散係数の大きなドーピ
ング物質を用いても、不純物分布の乱れが無く、かつ、
半導体素子の電気的，物理的特性に対する熱的影響がほ
とんど無い状態が得られる。This is the control of the irradiation of vacuum ultraviolet light,
This means that the doping concentration of B can be remarkably changed. For example, as shown in the second embodiment, B can be changed by changing the light irradiation amount per unit time.
It is possible to change the doping concentration of. As described above, since doping can be performed even at an extremely low temperature, even if a doping substance having a large diffusion coefficient such as gallium is used, the impurity distribution is not disturbed, and
It is possible to obtain a state where there is almost no thermal influence on the electrical and physical characteristics of the semiconductor element.
【００３８】なお、上記実施例では、不純物原子として
Ｂを取り上げ、このドーピングガスとしてデカボランガ
スを用いたが、これに限るものではない。不純物として
Ｂをドーピングする場合、ドーピングガスとしては、ジ
ボラン（Ｂ2Ｈ6），ペンタボラン（Ｂ5Ｈ9），３弗化ボ
ロン（ＢＦ3 ），３塩化ボロン（ＢＣｌ3 ），３臭化ボ
ロン（ＢＢｒ3 ）などのボロン系ガスを用いても良い。
また、不純物としてガリウムをドーピングする場合、ド
ーピングガスとしては、トリメチルガリウム（Ｇａ（Ｃ
Ｈ3）3），トリエチルガリウム（Ｇａ（Ｃ2Ｈ5）3 ）な
どのガリウム系ガスがある。Although B was taken as the impurity atom and decaborane gas was used as the doping gas in the above embodiment, the present invention is not limited to this. When doping B as an impurity, the doping gas is diborane (B 2 H 6 ), pentaborane (B 5 H 9 ), boron trifluoride (BF 3 ), boron trichloride (BCl 3 ), boron tribromide. A boron-based gas such as (BBr 3 ) may be used.
Further, when doping gallium as an impurity, the doping gas is trimethylgallium (Ga (C
There are gallium-based gases such as H 3 ) 3 ) and triethylgallium (Ga (C 2 H 5 ) 3 ).
【００３９】また、不純物としてＰをドーピングする場
合、ドーピングガスとしては、ホスフィン（ＰＨ3 ），
３弗化リン（ＰＦ3 ），５弗化リン（ＰＦ5 ），３塩化
リン（ＰＣｌ3 ），５塩化リン（ＰＣｌ5 ），オキシ塩
化リン（ＰＯＣｌ3 ），ターシャリーブチルホスフィン
（Ｃ4Ｈ11Ｐ ）などのリン系ガスがある。そして、不純
物として砒素（Ａｓ）をドーピンングする場合、ドーピ
ングガスとしては、アルシン（ＡｓＨ3 ），３弗化砒素
（ＡｓＦ3 ），５弗化砒素（ＡｓＦ5 ），３塩化砒素
（ＡｓＣｌ3 ），５塩化砒素（ＡｓＣｌ5 ）ターシャリ
ーブチルアルシン（Ｃ4Ｈ11Ａｓ ）などの砒素系ガスが
ある。When P is doped as an impurity, phosphine (PH 3 ) is used as a doping gas.
Phosphorus trifluoride (PF 3 ), phosphorus pentafluoride (PF 5 ), phosphorus trichloride (PCl 3 ), phosphorus pentachloride (PCl 5 ), phosphorus oxychloride (POCl 3 ), tertiary butylphosphine (C 4 H 11 P ) And other phosphorus-based gases. When doping arsenic (As) as an impurity, the doping gas is arsine (AsH 3 ), arsenic trifluoride (AsF 3 ), arsenic pentafluoride (AsF 5 ), arsenic trichloride (AsCl 3 ), Arsenic chloride 5 (AsCl 5 ) Tertiary butyl arsine (C 4 H 11 As ) And other arsenic-based gases.
【００４０】また、上記実施例では、真空紫外光として
シンクロトロン放射光を用いた場合について説明した
が、これに限るものではなく、プラズマを励起した場合
に放出されるＸ線及び軟Ｘ線を用いても同様の効果が得
られる。そして、ドーピングガスのイオン化エネルギー
程度のエネルギーの電子線を用いても、上記実施例と同
様な効果が得られることはいうまでもない。In the above embodiment, the case where synchrotron radiation is used as the vacuum ultraviolet light has been described, but the present invention is not limited to this, and X-rays and soft X-rays emitted when plasma is excited are used. Even if it is used, the same effect can be obtained. Needless to say, the same effect as that of the above-described embodiment can be obtained by using an electron beam having an energy about the ionization energy of the doping gas.
【００４１】[0041]
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、Ｓｉエピタキシャル膜の高濃度な不純物ドーピング
が可能になるという効果がある。そして、Ｓｉエピタキ
シャル膜への不純物のドーピングを、深さ分布や濃度を
精密に制御しながら行えるという効果がある。また、不
純物のドーピングが、４００℃以下の低い温度でも行え
るという効果があり、このため、形成する半導体装置へ
の、電気的，物理的特性に対する熱的影響を低減できる
ようになる。As described above, according to the present invention, it is possible to dope the Si epitaxial film with a high concentration of impurities. Then, there is an effect that doping of impurities into the Si epitaxial film can be performed while precisely controlling the depth distribution and the concentration. Further, there is an effect that the doping of impurities can be performed even at a low temperature of 400 ° C. or lower, and therefore, it is possible to reduce the thermal influence on the electrical and physical characteristics of the formed semiconductor device.
【図１】この発明の１実施例を実現するための装置の構
成を示す断面構成図である。FIG. 1 is a cross-sectional configuration diagram showing a configuration of an apparatus for realizing an embodiment of the present invention.
【図２】導入したデカボランの各分圧に対するＳｉエピ
タキシャル膜中のＢ濃度を示した相関図である。FIG. 2 is a correlation diagram showing the B concentration in the Si epitaxial film with respect to each partial pressure of the introduced decaborane.
【図３】この発明の第２の実施例である照射する真空紫
外光の制御を実現するための機構であるチョッパーを示
す斜視図である。FIG. 3 is a perspective view showing a chopper which is a mechanism for realizing control of vacuum ultraviolet light to be radiated according to the second embodiment of the present invention.
【図４】この発明の第３の実施例を実現するための装置
の構成を示す断面構成図である。FIG. 4 is a sectional configuration diagram showing the configuration of an apparatus for realizing a third embodiment of the present invention.
１ 真空排気ポンプ ２ 成長室 ３ Ｓｉ基板 ３ａ ステージ ４ 加熱機構 ５ バルブ ６ ボンベ ７ ノズル ８ ボンベ ９ 加熱機構 １０ バルブ １１ ノズル １２ 電子蓄積リング １３ 真空ダクト １４ シンクロトロン放射光 1 Vacuum Evacuation Pump 2 Growth Chamber 3 Si Substrate 3a Stage 4 Heating Mechanism 5 Valve 6 Cylinder 7 Nozzle 8 Cylinder 9 Heating Mechanism 10 Valve 11 Nozzle 12 Electron Storage Ring 13 Vacuum Duct 14 Synchrotron Radiation Light
Claims (3)
ている成長室内にドーピング物質を構成元素の１つとす
るドーピングガスを導入し、 前記ドーピングガスの光イオン化エネルギー以上のエネ
ルギーの電磁波を前記基板上のドーピングガスに照射し
て前記ドーピング物質を前記エピタキシャル膜中にドー
ピングすることを特徴とするドーピング方法。1. A doping gas containing a doping substance as one of constituent elements is introduced into a growth chamber in which an epitaxial film is grown on a substrate, and an electromagnetic wave having an energy higher than the photoionization energy of the doping gas is applied to the substrate. And a doping gas for doping the doping material into the epitaxial film.
て、 前記電磁波の照射量をドーピング中に制御することを特
徴とするドーピング方法。2. The doping method according to claim 1, wherein the irradiation amount of the electromagnetic wave is controlled during the doping.
法において、 前記エピタキシャル膜の成長のための原子の供給を、前
記原子の固体から得られる分子線により行うこと特徴と
するドーピング方法。3. The doping method according to claim 1, wherein the atoms for growing the epitaxial film are supplied by a molecular beam obtained from a solid state of the atoms.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25633893A JPH0794427A (en) | 1993-09-21 | 1993-09-21 | Doping method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25633893A JPH0794427A (en) | 1993-09-21 | 1993-09-21 | Doping method |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0794427A true JPH0794427A (en) | 1995-04-07 |
Family
ID=17291289
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25633893A Pending JPH0794427A (en) | 1993-09-21 | 1993-09-21 | Doping method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0794427A (en) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US6452338B1 (en) | 1999-12-13 | 2002-09-17 | Semequip, Inc. | Electron beam ion source with integral low-temperature vaporizer |
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1993
- 1993-09-21 JP JP25633893A patent/JPH0794427A/en active Pending
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