JPH0992621A - Method for selective growth of semiconductor thin film - Google Patents
Method for selective growth of semiconductor thin filmInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置（デバ
イス）製造工程における半導体薄膜の選択成長方法に係
り、特にその半導体薄膜を選択成長臨界膜厚以上に選択
させる成長方法に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for selectively growing a semiconductor thin film in a semiconductor device (device) manufacturing process, and more particularly to a growth method for selecting the semiconductor thin film to have a selective growth critical film thickness or more.
【０００２】[0002]
【従来の技術】現在、シリコン（Ｓｉ）系ヘテロバイポ
ーラトランジスタ（ＨＢＴ）の開発が盛んに行われてい
る。特に、シリコン−ゲルマニウム（Ｓｉ−Ｇｅ）ＨＢ
ＴはＬＳＩの分野で大きく発展することが期待されてい
る。しかしながら、Ｓｉ−Ｇｅ ＨＢＴを実用化するた
めにはＬＳＩを念頭においたセルフアライン構造の開発
が不可欠である。2. Description of the Related Art Currently, a silicon (Si) -based hetero bipolar transistor (HBT) is being actively developed. In particular, silicon-germanium (Si-Ge) HB
T is expected to make great progress in the field of LSI. However, in order to put Si-Ge HBT into practical use, it is essential to develop a self-aligned structure with LSI in mind.
【０００３】セルフアライン構造は、Ｓｉ基板上に二酸
化シリコン（ＳｉＯ2 ）や四窒化三シリコン（Ｓｉ3 Ｎ
4 ）などの絶縁材料でパターニングを行い、そのパター
ンの開口部にあたるＳｉ基板表面のみに選択的に、Ｓｉ
−Ｇｅ膜が成長するというプロセスによって形成され
る。このような選択成長は、Ｓｉ基板表面とＳｉＯ2 膜
などの絶縁膜表面とではシラン（ＳｉＨ4 ）などの成膜
材料ガスの分子の付着係数が異なるため、一定時間の間
だけ、Ｓｉ基板表面にのみ成膜されるという機構を利用
している。The self-aligned structure is such that silicon dioxide (SiO 2 ) or trisilicon tetranitride (Si 3 N) is formed on a Si substrate.
4 ) patterning with an insulating material such as Si and selectively expose the Si substrate surface that corresponds to the opening of the pattern
-Ge film is formed by the process of growing. In such selective growth, the Si substrate surface and the insulating film surface such as a SiO 2 film have different attachment coefficients of molecules of a film forming material gas such as silane (SiH 4 ), so that the Si substrate surface is kept for a certain period of time. It utilizes the mechanism that only the film is formed on.
【０００４】しかしながら、この一定時間終了後は絶縁
膜表面にも成膜が開始され選択成長ができなくなる。こ
の一定時間内にＳｉ基板上にはＳｉＨ4 などの成膜材料
ガスの供給量と成膜基板温度によって決まるだけの厚さ
の膜が形成される。この膜の厚さを臨界選択成長膜厚と
すれば、ＨＢＴを形成するのに必要な選択成長膜厚がこ
の臨界選択成長膜厚より薄くないとセルフアライン構造
は形成できないことになる。However, after the end of this fixed time, film formation is also started on the surface of the insulating film and selective growth cannot be performed. Within this fixed time, a film having a thickness determined by the supply amount of the film forming material gas such as SiH 4 and the film forming substrate temperature is formed on the Si substrate. If the thickness of this film is taken as the critical selective growth film thickness, the self-aligned structure cannot be formed unless the selective growth film thickness necessary for forming the HBT is smaller than this critical selective growth film thickness.
【０００５】このため、従来では選択性を上げるために
塩酸（ＨＣｌ）ガスなどのエッチングガスを添加させる
方法を用いている。エッチングガスを添加すると選択性
が向上する理由としては、エッチングガスがパターニン
グされた絶縁膜上の成膜材料の核（ＳｉとＧｅの核）の
形成を抑制するためと考えられている。Therefore, conventionally, a method of adding an etching gas such as hydrochloric acid (HCl) gas has been used in order to improve the selectivity. The reason why the selectivity is improved by adding the etching gas is considered to be that the etching gas suppresses the formation of nuclei (nuclei of Si and Ge) of the film forming material on the patterned insulating film.
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、エッチ
ングガスを添加すると成長速度が著しく低下してしまう
という欠点がある。そのため、成長速度を上げるために
はエッチングガスの添加量を少なくする必要があり、エ
ッチングガスの添加量を少なくすると選択性が悪くなる
という現象が起こってしまう。その結果、臨界選択成長
膜厚を厚くすることが困難となり、必要な膜厚の選択成
長ができなくなり、セルフアライン構造が形成できない
という問題があった。However, there is a drawback that the growth rate is remarkably reduced when the etching gas is added. Therefore, it is necessary to reduce the addition amount of the etching gas in order to increase the growth rate, and if the addition amount of the etching gas is reduced, the phenomenon that the selectivity deteriorates occurs. As a result, it becomes difficult to increase the thickness of the critical selective growth film, and it becomes impossible to perform the selective growth of a necessary film thickness, so that there is a problem that the self-aligned structure cannot be formed.
【０００７】本発明は、上記問題点を除去し、成膜材料
ガスとともに、適量のエッチングガスを加えて必要な膜
厚を的確に選択成長することができる半導体薄膜の選択
成長方法を提供することを目的とする。The present invention eliminates the above-mentioned problems and provides a selective growth method for a semiconductor thin film capable of accurately and selectively growing a required film thickness by adding an appropriate amount of etching gas together with a film forming material gas. With the goal.
【０００８】[0008]
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、 （１）化学的気相成長方法により、絶縁膜でパターニン
グされたシリコン基板に選択成長させ、臨界選択成長膜
厚以上の膜厚の半導体薄膜の選択成長方法において、成
膜材料ガスを断続的に基板に供給するとともに、ハロゲ
ン系ガスを連続して供給するようにしたものである。In order to achieve the above-mentioned object, the present invention provides (1) a chemical vapor deposition method for selectively growing a silicon substrate patterned with an insulating film to obtain a critical selective growth film thickness. In the method for selectively growing a semiconductor thin film having the above film thickness, the film forming material gas is intermittently supplied to the substrate and the halogen-based gas is continuously supplied.
【０００９】したがって、前記絶縁膜上に成膜材料の核
が大きく成長する前に成膜材料ガスとしてのシラン及び
ゲルマンガスの供給を止め、エッチングガスとしての硫
酸ガスは流し続け、そのエッチングの効果により前記絶
縁膜上に形成された成膜材料の核を除去するようにし
た。これにより、前記絶縁膜上には成膜材料の核が形成
がされていない初期の状態に戻る。そして、この工程の
後に引き続きシラン及びゲルマンガスを供給して成膜を
始めれば、パターニングされた絶縁膜の開口部にはＳｉ
−Ｇｅ薄膜の堆積が始まるが、前記絶縁膜上には改めて
成膜材料の核形成が始まるため、継続的な選択成長が可
能となる。Therefore, the supply of silane and germane gas as the film forming material gas is stopped before the nuclei of the film forming material grow large on the insulating film, and the sulfuric acid gas as the etching gas continues to flow, and the effect of the etching is obtained. Thus, the nuclei of the film forming material formed on the insulating film are removed. As a result, the state returns to the initial state in which nuclei of the film forming material are not formed on the insulating film. Then, after this step, if silane and germane gas are continuously supplied to start film formation, Si is formed in the opening of the patterned insulating film.
-Deposition of the Ge thin film starts, but since nucleation of the film forming material starts on the insulating film again, continuous selective growth becomes possible.
【００１０】以上の工程を繰り返すことにより、臨界選
択成長膜厚よりも厚いＳｉ−Ｇｅ薄膜の成長を行いたい
場合でも、的確な選択成長を行わせることができる。 （２）化学的気相成長方法により、絶縁膜でパターニン
グされたシリコン基板に選択成長させ、臨界選択成長膜
厚以上の膜厚の半導体薄膜の選択成長方法において、成
膜材料ガスを連続して基板に供給するとともに、ハロゲ
ン系ガスを断続的に増減させて供給するようにしたもの
である。By repeating the above steps, even if it is desired to grow a Si-Ge thin film thicker than the critical selective growth film thickness, it is possible to carry out accurate selective growth. (2) In a selective growth method of a semiconductor thin film having a film thickness equal to or larger than a critical selective growth film thickness, a film forming material gas is continuously grown by selectively growing the silicon substrate patterned by an insulating film by a chemical vapor deposition method. The halogen-based gas is supplied to the substrate while being intermittently increased and decreased.
【００１１】したがって、前記絶縁膜上に成膜材料の核
が大きく成長する前にエッチングガスとしての塩酸ガス
の流量を、パルス的に増加させることによりエッチング
ガスの効果により前記絶縁膜上に形成された成膜材料の
核を除去する工程を施す。この工程により、前記絶縁膜
上には成膜材料の核形成がされていない初期の状態に戻
る。そして、この工程の後に引き続き塩酸ガス流量を増
加させる前の流量に戻し、シラン及びゲルマンガスとと
もに供給して成膜を始めることにより、パターニングさ
れた絶縁膜の開口部にはＳｉ−Ｇｅ薄膜の堆積が始まる
が、前記絶縁膜上には改めて成膜材料の核形成が始まる
ため、継続的な選択成長が可能となる。Therefore, by increasing the flow rate of the hydrochloric acid gas as an etching gas in a pulsed manner before the nuclei of the film forming material grow large on the insulating film, it is formed on the insulating film by the effect of the etching gas. A step of removing the nuclei of the film forming material is performed. By this step, the initial state in which nucleation of the film forming material is not formed on the insulating film is restored. Then, after this step, the flow rate of the hydrochloric acid gas is returned to the flow rate before being increased, and the flow rate is supplied together with silane and germane gas to start the film formation, thereby depositing the Si—Ge thin film in the openings of the patterned insulating film. However, since nucleation of the film forming material starts on the insulating film again, continuous selective growth becomes possible.
【００１２】このように、この実施例によれば、成膜材
料ガスを一時的に止めないようにして、半導体薄膜の選
択的成長を行うようにしたので、成膜材料ガスの供給が
容易であり、また、Ｓｉ基板上においては殆ど成膜速度
が変わることなくＳｉ−Ｇｅ膜を堆積させることができ
る。以上の工程を繰り返すことにより、臨界選択成長膜
厚よりも厚いＳｉ−Ｇｅ薄膜の成長を行いたい場合で
も、的確な選択成長を行わせることができる。As described above, according to this embodiment, since the film forming material gas is not temporarily stopped and the semiconductor thin film is selectively grown, the film forming material gas can be easily supplied. In addition, the Si-Ge film can be deposited on the Si substrate with almost no change in the film formation rate. By repeating the above steps, accurate selective growth can be performed even when it is desired to grow a Si—Ge thin film thicker than the critical selective growth film thickness.
【００１３】[0013]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照しながら説明する。なお、この図面は本発
明が理解できる程度に各構成成分の寸法、形状および位
置を概略的に示しているにすぎない。また、以下の説明
では特定の材料を用いて説明するが、これらの材料およ
び条件は好適例にすぎず、したがってこれらに限定され
るものではない。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. It should be noted that this drawing merely schematically shows the dimensions, shapes and positions of the respective constituents to the extent that the present invention can be understood. Further, although specific materials are used in the following description, these materials and conditions are merely preferred examples, and thus the present invention is not limited thereto.
【００１４】図１は本発明を実施するための装置の全体
構成を概略的に示す図である。図１に示すように、この
装置は、金属製反応炉（チャンバー）１１を備えてお
り、例えば、水冷などによって薄膜形成時にチャンバー
壁が高温にならない構成になっている。また、反応炉１
１内の基板支持体１３の上に基板１５を下向きに設置
し、かつ、基板１５を出し入れ自在に載置できる構造と
なっている。FIG. 1 is a diagram schematically showing the overall structure of an apparatus for carrying out the present invention. As shown in FIG. 1, this apparatus is provided with a metal reaction furnace (chamber) 11 and is configured such that the chamber wall does not reach a high temperature during thin film formation due to, for example, water cooling. Also, the reactor 1
The substrate 15 is installed downward on the substrate support 13 in 1 and the substrate 15 can be placed freely in and out.
【００１５】反応炉１１内には基板加熱機構１２を設け
ており、これを任意好適な機構、例えば抵抗体加熱をも
って加熱できるように構成する。そして、基板１５近傍
付近に、基板１５の表面温度を測定するための温度測定
手段１４、例えば熱電対が設けてあり、これにより基板
加熱機構１２の温度制御が行えるようになっている。反
応炉１１は、基板支持体１３により上部（基板加熱機構
１２側）と下部（ガスヘッド１６側）に分離された構造
となっている。更にそれぞれの部分には独立に排気口１
７及び１８が設けられている。この反応炉１１を真空排
気するための任意適当な排気手段２０，２１及び２２を
自動開閉バルブ２４及び２５を介して排気口１７及び１
８にそれぞれ接続し、これらバルブ２４，２５を任意適
当に開閉させることにより反応炉１１内の圧力を、上部
及び下部それぞれ独立に任意適当な圧力に制御し、超高
真空排気状態も形成できる。この反応炉１１内の真空度
は真空計３０及び３１で測定され、真空計３０及び３１
には必要真空度に応じて好適な真空ゲージを選択する。A substrate heating mechanism 12 is provided in the reaction furnace 11, and is constructed so that it can be heated by any suitable mechanism, for example, resistor heating. In the vicinity of the substrate 15, temperature measuring means 14 for measuring the surface temperature of the substrate 15, for example, a thermocouple is provided so that the temperature of the substrate heating mechanism 12 can be controlled. The reaction furnace 11 has a structure in which an upper part (substrate heating mechanism 12 side) and a lower part (gas head 16 side) are separated by a substrate support 13. In addition, each part has an independent exhaust port 1
7 and 18 are provided. Any suitable exhaust means 20, 21 and 22 for evacuating the reaction furnace 11 are exhausted through the automatic opening / closing valves 24 and 25 to the exhaust ports 17 and 1.
It is possible to control the pressure inside the reaction furnace 11 to any appropriate pressure independently for each of the upper part and the lower part by connecting and disconnecting the valves 24 and 25 to appropriate values, and to form an ultrahigh vacuum exhaust state. The degree of vacuum in the reaction furnace 11 is measured by the vacuum gauges 30 and 31, and the vacuum gauges 30 and 31 are used.
For this, a suitable vacuum gauge is selected according to the required degree of vacuum.
【００１６】反応炉１１には、基板１５に対応してガス
ヘッド１６が設けられている。このガスヘッド１６に
は、反応炉１１の外壁を貫通してガス導入路３５ａ及び
３５ｂ、冷却水導入路３６が設けられている。ガス導入
路３５ａ及び３５ｂには自動開閉バルブ５０，５１，５
２及び５３等の必要なバルブを介して接続されており、
ガスヘッド１６を介して反応炉１１内に必要なガスを導
入できるようになっている。また、これらのバルブ５
０，５１，５２，５３と反応ガス供給部７０，７１，７
２及びキャリアガス供給部７３との間には自動流量コン
トローラ６０，６１，６２及び６３が設けられている。The reaction furnace 11 is provided with a gas head 16 corresponding to the substrate 15. The gas head 16 is provided with gas introduction passages 35 a and 35 b and a cooling water introduction passage 36 penetrating the outer wall of the reaction furnace 11. Automatic opening / closing valves 50, 51, 5 are provided in the gas introduction paths 35a and 35b.
Connected through the necessary valves such as 2 and 53,
A necessary gas can be introduced into the reaction furnace 11 via the gas head 16. Also, these valves 5
0, 51, 52, 53 and reaction gas supply units 70, 71, 7
The automatic flow rate controllers 60, 61, 62 and 63 are provided between the two and the carrier gas supply unit 73.
【００１７】更に、反応ガス供給部７０，７１，７２に
は自動開閉バルブ８０，８１及び８２がそれぞれ接続さ
れており、自動開閉バルブ５０，５１，５２及び８０，
８１，８２をそれぞれ任意好適に開閉することにより、
反応炉１１を通さずに独立に排気手段２３を通して排気
できるようになっている。そしてバルブ５０，５１，５
２及び５３をそれぞれ任意好適に開閉することにより、
所望のガスをそれぞれ任意のガス混合比を設定しながら
反応炉１１へ供給できる構成となっている。Further, automatic opening / closing valves 80, 81 and 82 are connected to the reaction gas supply units 70, 71 and 72, respectively, and the automatic opening / closing valves 50, 51, 52 and 80,
By opening and closing 81 and 82 respectively suitably,
Exhaust means 23 can be independently exhausted without passing through the reaction furnace 11. And valves 50, 51, 5
By opening and closing 2 and 53 respectively arbitrarily,
A desired gas can be supplied to the reaction furnace 11 while setting an arbitrary gas mixing ratio.
【００１８】以下、本発明の実施例を示すＳｉ−Ｇｅ薄
膜の選択成長方法について説明する。図２は本発明の第
１実施例を示す基板温度プロファイル及びガス供給サイ
クルを説明するための図であり、図２（ａ）は基板温度
プロファイルを示しており、横軸に時間、縦軸に基板温
度を示している。図２（ｂ）は成膜材料ガスとしてのシ
ラン流量のプロファイルを、図２（ｃ）は成膜材料ガス
としてのゲルマン流量のプロファイルを、図２（ｄ）は
エッチングガスとしての塩酸ガス流量のプロファイルを
それぞれ示しており、横軸に時間、縦軸に各種ガス流量
を示している。Hereinafter, a method of selectively growing a Si-Ge thin film showing an embodiment of the present invention will be described. FIG. 2 is a diagram for explaining a substrate temperature profile and a gas supply cycle according to the first embodiment of the present invention. FIG. 2A shows a substrate temperature profile, where the horizontal axis represents time and the vertical axis represents time. The substrate temperature is shown. FIG. 2B shows a profile of a flow rate of silane as a film forming material gas, FIG. 2C shows a profile of a flow rate of Germane as a film forming material gas, and FIG. 2D shows a flow rate of hydrochloric acid gas as an etching gas. The respective profiles are shown, with the horizontal axis representing time and the vertical axis representing various gas flow rates.
【００１９】なお、図２における具体的な基板温度、流
量及び各種ガス流量の供給時間は、一例にすぎず、これ
に限定されるものではない。基板１５としては主にＳｉ
基板を用いる。Ｓｉ基板１５の洗浄及び酸化膜除去は反
応炉外の溶液処理で行う。まず、１２０℃に加熱された
硫酸一過酸化水素水溶液にＳｉ基板１５を約１０分間浸
し、約１０Åの酸化膜を形成させる。その後、１％ＨＦ
溶液中に約３０秒間浸し、酸化膜を完全に除去する。そ
の後ただちにＳｉ基板１５は反応炉内へ導入される。The specific substrate temperature, flow rate and supply time of various gas flow rates in FIG. 2 are merely examples, and the present invention is not limited to these. The substrate 15 is mainly made of Si
A substrate is used. Cleaning of the Si substrate 15 and removal of the oxide film are performed by solution treatment outside the reaction furnace. First, the Si substrate 15 is immersed in a sulfuric acid-hydrogen peroxide solution heated to 120 ° C. for about 10 minutes to form an oxide film of about 10 Å. After that, 1% HF
Immerse in the solution for about 30 seconds to completely remove the oxide film. Immediately thereafter, the Si substrate 15 is introduced into the reaction furnace.
【００２０】次に、Ｓｉ−Ｇｅ薄膜の選択成長工程につ
いて説明する。 （１）まず、Ｓｉ基板１５を反応炉１１内へ導入した
後、自動開閉バルブ２４及び２５を開け、排気手段２
０，２１及び２２を用い、反応炉１１内を例えば１×１
０-8Ｐａの超高真空に排気、清浄化する。その後、Ｓｉ
基板１５の温度を温度測定手段１４で測定しながら、反
応炉１１内の基板加熱機構１２による輻射加熱により設
定温度、例えば９００〜１２００℃の間の好適な温度、
例えば、１０００℃にＳｉ基板１５を１０分程度保持す
る。この処理により、Ｓｉ基板１５の表面が清浄化され
る。その後、Ｓｉ基板１５の温度を６００〜９００℃の
間の好適な成膜温度、例えば６５０℃に設定する。Next, the selective growth step of the Si-Ge thin film will be described. (1) First, after introducing the Si substrate 15 into the reaction furnace 11, the automatic opening / closing valves 24 and 25 are opened, and the exhaust means 2
0, 21 and 22 are used, and the inside of the reaction furnace 11 is, for example, 1 × 1.
Evacuate to an ultrahigh vacuum of 0 -8 Pa and clean. Then Si
While measuring the temperature of the substrate 15 by the temperature measuring means 14, a radiant heating by the substrate heating mechanism 12 in the reaction furnace 11 sets a predetermined temperature, for example, a suitable temperature between 900 and 1200 ° C.,
For example, the Si substrate 15 is held at 1000 ° C. for about 10 minutes. By this process, the surface of the Si substrate 15 is cleaned. Then, the temperature of the Si substrate 15 is set to a suitable film forming temperature between 600 and 900 ° C., for example, 650 ° C.
【００２１】次に、Ｓｉを含むIV族系水素希釈ガス供給
部７０から、例えば、水素希釈１０％シラン（Ｓｉ
Ｈ4 ）ガスを自動開閉バルブ８０を開き、排気手段２３
に流す。この状態のまま自動開閉バルブ８１を開き、シ
ランに加えてゲルマニウムを含むIV族系ガス供給部７１
から、例えば水素希釈１％ゲルマン（ＧｅＨ4 ）ガスを
排気手段２３に流す。このときシランガスとゲルマンガ
スの混合比が所望の割合になるようにシラン及びゲルマ
ンの流量を自動流量コントローラ６０及び６１によって
予め調節しておく。例えば、シランガスを３０ｃｃｍ、
ゲルマンガスを２．５ｃｃｍに設定する。更に、自動開
閉バルブ８２を開け、エッチングガス供給部７２から、
例えば、塩酸（ＨＣｌ）ガスを排気手段２３に流す。こ
のとき、塩酸ガスの流量が所望の値になるように塩酸ガ
スの流量を自動流量コントローラ６２によって予め設定
しておく。例えば、塩酸ガスの流量を１０ｃｃｍに設定
する。この後、自動開閉バルブ８０，８１及び８２を閉
め、自動開閉バルブ５０，５１及び５２によりシランガ
ス、ゲルマンガス及び塩酸ガスが反応炉１１へ供給され
る。この時、Ｓｉ−Ｇｅ薄膜の選択成長が開始される。Next, from the Si-containing group IV hydrogen dilution gas supply part 70, for example, hydrogen diluted 10% silane (Si
H 4 ) Open the automatic opening / closing valve 80 for gas, and exhaust the gas 23
Shed on. In this state, the automatic opening / closing valve 81 is opened, and the group IV gas supply part 71 containing germanium in addition to silane is added.
Then, for example, hydrogen-diluted 1% germane (GeH 4 ) gas is flown to the exhaust means 23. At this time, the flow rates of silane and germane are adjusted in advance by the automatic flow controllers 60 and 61 so that the mixture ratio of silane gas and germane gas becomes a desired ratio. For example, silane gas is 30 ccm,
Set Germanicus to 2.5 ccm. Further, the automatic opening / closing valve 82 is opened, and from the etching gas supply unit 72,
For example, hydrochloric acid (HCl) gas is flown through the exhaust means 23. At this time, the flow rate of the hydrochloric acid gas is preset by the automatic flow controller 62 so that the flow rate of the hydrochloric acid gas becomes a desired value. For example, the flow rate of hydrochloric acid gas is set to 10 ccm. Thereafter, the automatic opening / closing valves 80, 81 and 82 are closed, and the silane gas, germane gas and hydrochloric acid gas are supplied to the reaction furnace 11 by the automatic opening / closing valves 50, 51 and 52. At this time, selective growth of the Si-Ge thin film is started.
【００２２】更に、この後、図２に示されているような
ガス供給サイクルに従って、Ｓｉ−Ｇｅ薄膜を形成す
る。ガス供給サイクル中で、シラン及びゲルマンガスが
反応炉１１内に供給されない状態の時は、自動開閉バル
ブ５０及び５１を閉め、自動開閉バルブ８０及び８１を
開けた状態にし、排気手段２３にガスが流れている状態
になっている。 このことにより、シラン及びゲルマン
ガスを反応炉１１内に供給するときにガス流量の変動を
極力抑えることができるようになっている。Further, thereafter, a Si-Ge thin film is formed according to the gas supply cycle as shown in FIG. During the gas supply cycle, when the silane and germane gas are not supplied into the reaction furnace 11, the automatic opening / closing valves 50 and 51 are closed, the automatic opening / closing valves 80 and 81 are opened, and the gas is discharged to the exhaust means 23. It is flowing. This makes it possible to minimize fluctuations in gas flow rate when supplying silane and germane gas into the reaction furnace 11.
【００２３】ガス供給サイクル中で、シラン及びゲルマ
ンガスの供給時間は、臨界選択成長膜厚を越えない時間
とする。また、シラン及びゲルマンガスが反応炉１１内
に供給されない時間、つまり塩酸ガスのみ供給されてい
る時間は、パターニングされた絶縁膜上に形成されつつ
ある成膜材料の核を除去できるだけの時間とする。Ｓｉ
−Ｇｅ薄膜成長終了後、ただちに自動開閉バルブ５０，
５１，５２を閉め、シランガス、ゲルマンガス及び塩酸
ガスが反応炉１１内へ供給されない状態にし、好適な割
合で水素ガスを流しながら基板１５の冷却を行う。最後
に、反応炉１１内から基板１５を取り出す。In the gas supply cycle, the supply time of the silane and germane gas is such that the critical selective growth film thickness is not exceeded. Further, the time during which the silane and germane gas are not supplied into the reaction furnace 11, that is, the time during which only hydrochloric acid gas is supplied is set to a time for removing the nuclei of the film forming material being formed on the patterned insulating film. . Si
-Automatic opening / closing valve 50 immediately after the growth of Ge thin film,
51 and 52 are closed so that silane gas, germane gas and hydrochloric acid gas are not supplied into the reaction furnace 11, and the substrate 15 is cooled while flowing hydrogen gas at a suitable ratio. Finally, the substrate 15 is taken out of the reaction furnace 11.
【００２４】ところで、成膜材料ガス、つまりシラン及
びゲルマンガスの供給されている時間はパターニングさ
れた絶縁膜の開口部、つまりＳｉ基板１５上にのみ、Ｓ
ｉ−Ｇｅ薄膜が堆積され、絶縁膜上にはエッチングガ
ス、つまり塩酸ガスの影響により、成膜材料の核形成が
極力抑えられた選択成長状態となる。この状態は臨界選
択成長膜厚に達するまで保たれる。しかし、このまま膜
堆積を続ける、つまりシラン及びゲルマンガスを供給し
続けると、塩酸ガスを供給していても成膜材料の核形成
が十分に抑えられなくなり、成膜材料の核が成長し続け
て絶縁膜上にもＳｉ−Ｇｅ薄膜の形成が始まってしま
う。つまり、選択成長ができなくなる状態になる。By the way, the film forming material gas, that is, silane and germane gas is supplied for S only in the opening of the patterned insulating film, that is, on the Si substrate 15.
The i-Ge thin film is deposited, and the selective growth state in which the nucleation of the film forming material is suppressed as much as possible is brought about by the influence of the etching gas, that is, the hydrochloric acid gas, on the insulating film. This state is maintained until the critical selective growth film thickness is reached. However, if the film deposition is continued as it is, that is, the silane and germane gas are continuously supplied, the nucleation of the film forming material cannot be sufficiently suppressed even if the hydrochloric acid gas is supplied, and the nuclei of the film forming material continue to grow. The formation of the Si-Ge thin film also begins on the insulating film. That is, the selective growth cannot be performed.
【００２５】そこで、この実施例では、図２に示すよう
に、成膜材料の核が大きく成長する前にシラン及びゲル
マンガスの供給を一旦止め、エッチングガスとしての塩
酸ガスは流し続けることによるエッチング効果により、
絶縁膜上に形成された成膜材料の核を除去する工程を施
した。この工程により、絶縁膜上は成膜材料の核形成が
なされていない初期の状態に戻る。そして、この工程の
後に引き続きシラン及びゲルマンガスを供給して成膜を
始めればパターニングされた絶縁膜の開口部にはＳｉ−
Ｇｅ薄膜の堆積が始まるが、絶縁膜上には改めて成膜材
料の核形成が始まるため、選択成長が可能となる。Therefore, in this embodiment, as shown in FIG. 2, etching is performed by temporarily stopping the supply of silane and germane gas before the nuclei of the film-forming material grow large and continuing to flow hydrochloric acid gas as an etching gas. Depending on the effect,
A step of removing nuclei of the film forming material formed on the insulating film was performed. Through this step, the insulating film is returned to the initial state where the film forming material is not nucleated. Then, after this step, if silane and germane gas are continuously supplied to start film formation, Si-- is formed in the opening of the patterned insulating film.
Deposition of the Ge thin film starts, but nucleation of the film forming material starts again on the insulating film, which enables selective growth.
【００２６】以上の工程を繰り返すことにより、臨界選
択成長膜厚よりも厚いＳｉ−Ｇｅ薄膜の成長を行いたい
ときでも選択成長させることが可能となる。以下、本発
明のＳｉ−Ｇｅ薄膜の選択成長工程の理解を容易にする
ために概略を示す図を用いて説明する。図３はそのＳｉ
−Ｇｅ薄膜の選択成長工程の模式断面図である。By repeating the above steps, selective growth can be performed even when it is desired to grow a Si-Ge thin film thicker than the critical selective growth film thickness. Hereinafter, in order to facilitate the understanding of the selective growth step of the Si-Ge thin film of the present invention, description will be given using schematic diagrams. Figure 3 shows the Si
It is a schematic cross section of the selective growth process of a-Ge thin film.
【００２７】（１）まず、図３（ａ）に示すように、シ
リコン基板１５上には絶縁膜１０１がパターニングされ
基板がセットされる。 （２）次いで、図３（ｂ）に示すように、成膜材料ガス
としてのシラン及びゲルマンガスの供給により、そのシ
リコン基板１５が露出した面に上記したようにＳｉ−Ｇ
ｅ薄膜１０２が選択成長する（臨界選択成長膜厚）。そ
の際に最終段階では成膜材料ガスとしてのシラン及びゲ
ルマンガスの供給（ｔ1 、例えば１５分供給）により、
次第に絶縁膜１０１上に成膜材料（ＳｉとＧｅ）の核１
０３が成長してくる。(1) First, as shown in FIG. 3A, the insulating film 101 is patterned on the silicon substrate 15 to set the substrate. (2) Next, as shown in FIG. 3B, by supplying silane and germane gas as a film forming material gas, Si-G is formed on the exposed surface of the silicon substrate 15 as described above.
e The thin film 102 is selectively grown (critically selected growth film thickness). At that time, in the final stage, by supplying silane and germane gas as film forming material gas (t 1 , for example, 15 minutes supply),
Gradually, nuclei of film forming materials (Si and Ge) on the insulating film 101
03 is growing.
【００２８】（３）更に、成膜材料ガスとしてのシラン
及びゲルマンガスの供給が続くと、図３（ｃ）に示すよ
うに、絶縁膜１０１上に成膜材料の核１０３が成長し、
Ｓｉ−Ｇｅ薄膜１０２の選択的成長はできなくなる。 （４）そこで、この実施例においては、図３（ｄ）に示
すように、成膜材料ガスとしてのシラン及びゲルマンガ
スの供給を止めて（ｔ2 、例えば、３分停止する）、エ
ッチングガスとしての塩酸ガスのみを供給し、絶縁膜１
０１上の成膜材料の核１０３をエッチングすることによ
り、絶縁膜１０１表面は初期の状態に戻す。(3) Further, when the supply of silane and germane gas as the film forming material gas continues, as shown in FIG. 3C, the nucleus 103 of the film forming material grows on the insulating film 101,
The Si-Ge thin film 102 cannot be selectively grown. (4) Therefore, in this embodiment, as shown in FIG. 3D, the supply of silane and germane gas as the film forming material gas is stopped (t 2 , for example, stopped for 3 minutes), and the etching gas is used. Insulating film 1 by supplying only hydrochloric acid gas as
By etching the nucleus 103 of the film forming material on 01, the surface of the insulating film 101 is returned to the initial state.
【００２９】（５）次に、図３（ｅ）に示すように、再
び、成膜材料ガスとしてのシラン及びゲルマンガスを供
給（ｔ1 、例えば１５分供給）すると、絶縁膜１０１表
面は初期の状態に戻っているので、Ｓｉ−Ｇｅ薄膜１０
２の選択的成長を続けることができ、臨界選択成長膜厚
以上の膜厚の選択的成長を行うことができる。因みに、
成膜材料ガスを６９分まで供給し、エッチングガスとし
ての塩酸ガスを７２分間供給する。(5) Next, as shown in FIG. 3E, when silane and germane gas as film forming material gases are supplied again (t 1 , for example, 15 minutes), the surface of the insulating film 101 is initially formed. Since it has returned to the state of Si-Ge thin film 10
The selective growth of No. 2 can be continued, and the selective growth of the film thickness equal to or more than the critical selective growth film thickness can be performed. By the way,
A film forming material gas is supplied for up to 69 minutes, and a hydrochloric acid gas as an etching gas is supplied for 72 minutes.
【００３０】次に、本発明の第２実施例を示すＳｉ−Ｇ
ｅ薄膜の選択成長方法について説明する。図４は本発明
の第２実施例を示す基板温度プロファイル及びガス供給
サイクルを説明するための図であり、基板温度プロファ
イルでは横軸に時間、縦軸に基板温度、ガス供給サイク
ルでは横軸に時間、縦軸に各種ガス流量をプロットして
示している。Next, a Si-G showing a second embodiment of the present invention.
A method for selectively growing a thin film will be described. FIG. 4 is a diagram for explaining a substrate temperature profile and a gas supply cycle according to the second embodiment of the present invention. In the substrate temperature profile, the horizontal axis represents time, the vertical axis represents the substrate temperature, and the gas supply cycle represents the horizontal axis. Times and various gas flow rates are plotted on the vertical axis.
【００３１】なお、図４における具体的な基板温度、流
量及び各種ガス流量の供給時間は、一例にすぎず、これ
に限定されるものではない。上記第１実施例と同様に、
基板１５には主にＳｉ基板を用いる。Ｓｉ基板１５の洗
浄及び酸化膜除去は反応炉外の溶液処理で行う。まず、
１２０℃に加熱された硫酸一過酸化水素水溶液にＳｉ基
板１５を約１０分間浸し、約１０Åの酸化膜を形成させ
る。その後、１％ＨＦ溶液中に約３０秒間浸し、酸化膜
を完全に除去する。その後ただちにＳｉ基板１５は反応
炉内へ導入する。The specific substrate temperature, flow rate and supply time of various gas flow rates in FIG. 4 are merely examples, and the present invention is not limited to these. Similar to the first embodiment,
As the substrate 15, a Si substrate is mainly used. Cleaning of the Si substrate 15 and removal of the oxide film are performed by solution treatment outside the reaction furnace. First,
The Si substrate 15 is dipped in an aqueous solution of sulfuric acid-hydrogen peroxide heated to 120 ° C. for about 10 minutes to form an oxide film of about 10 Å. Then, it is immersed in a 1% HF solution for about 30 seconds to completely remove the oxide film. Immediately thereafter, the Si substrate 15 is introduced into the reaction furnace.
【００３２】次にＳｉ−Ｇｅ薄膜の選択成長工程につい
て説明する。Ｓｉ基板１５を反応炉１１内へ導入した
後、自動開閉バルブ２４及び２５を開け、排気手段２
０，２１及び２２を用い、反応炉１１内を例えば１×１
０-8Ｐａの超高真空に排気、清浄化する。その後、Ｓｉ
基板１５の温度を温度測定手段１４で測定しながら、反
応炉１１内の基板加熱機構１２による輻射加熱により設
定温度、例えば９００〜１２００℃の間の好適な温度、
例えば１０００℃にＳｉ基板１５を１０分程度保持す
る。この処理により、Ｓｉ基板１５の表面が清浄化され
る。その後、Ｓｉ基板１５の温度を６００〜９００℃の
間の好適な成膜温度、例えば６５０℃に設定する。Next, the selective growth process of the Si-Ge thin film will be described. After introducing the Si substrate 15 into the reaction furnace 11, the automatic opening / closing valves 24 and 25 are opened, and the exhaust means 2
0, 21 and 22 are used, and the inside of the reaction furnace 11 is, for example, 1 × 1.
Evacuate to an ultrahigh vacuum of 0 -8 Pa and clean. Then Si
While measuring the temperature of the substrate 15 by the temperature measuring means 14, a radiant heating by the substrate heating mechanism 12 in the reaction furnace 11 sets a predetermined temperature, for example, a suitable temperature between 900 and 1200 ° C.,
For example, the Si substrate 15 is held at 1000 ° C. for about 10 minutes. By this process, the surface of the Si substrate 15 is cleaned. Then, the temperature of the Si substrate 15 is set to a suitable film forming temperature between 600 and 900 ° C., for example, 650 ° C.
【００３３】次に、Ｓｉを含むIV族系水素希釈ガス供給
部７０から、例えば水素希釈１０％シラン（ＳｉＨ4 ）
ガスを自動開閉バルブ８０を開き排気手段２３に流す。
この状態のまま自動開閉バルブ８１を開き、シランに加
えてゲルマニウムを含むIV族系ガス供給部７１から、例
えば水素希釈１％ゲルマン（ＧｅＨ4 ）ガスを排気手段
２３に流す。Next, for example, hydrogen diluted 10% silane (SiH 4 ) is supplied from the group IV hydrogen diluted gas supply portion 70 containing Si.
The gas is flown to the exhaust means 23 by opening the automatic opening / closing valve 80.
In this state, the automatic opening / closing valve 81 is opened, and hydrogen-diluted 1% germane (GeH 4 ) gas, for example, is supplied to the exhaust means 23 from the group IV system gas supply part 71 containing germanium in addition to silane.
【００３４】このとき、シランガスとゲルマンガスの混
合比が所望の割合になるように、シラン及びゲルマンの
流量を自動流量コントローラ６０及び６１によって、予
め調節しておく。例えばシランガスを３０ｃｃｍ、ゲル
マンガスを２．５ｃｃｍに設定する。更に、自動開閉バ
ルブ８２を開け、エッチングガス供給部７２から、例え
ば塩酸（ＨＣｌ）ガスを排気手段２３に流す。At this time, the flow rates of silane and germane are adjusted in advance by the automatic flow controllers 60 and 61 so that the mixture ratio of silane gas and germane gas becomes a desired ratio. For example, silane gas is set to 30 ccm and germane gas is set to 2.5 ccm. Further, the automatic opening / closing valve 82 is opened, and, for example, hydrochloric acid (HCl) gas is caused to flow from the etching gas supply unit 72 to the exhaust means 23.
【００３５】このとき、塩酸ガスの流量が所望の値にな
るように塩酸ガスの流量を自動流量コントローラ６２に
よって予め設定しておく。例えば塩酸ガスの流量を１０
ｃｃｍに設定する。流量を増加させた時は１５ｃｃｍと
する。この後、自動開閉バルブ８０，８１及び８２を閉
め、自動開閉バルブ５０，５１及び５２によりシランガ
ス、ゲルマンガス及び塩酸ガスが反応炉１１へ供給され
る。この時、Ｓｉ−Ｇｅ薄膜の選択成長が開始される。At this time, the flow rate of the hydrochloric acid gas is preset by the automatic flow controller 62 so that the flow rate of the hydrochloric acid gas becomes a desired value. For example, the flow rate of hydrochloric acid gas is 10
Set to ccm. It is set to 15 ccm when the flow rate is increased. Thereafter, the automatic opening / closing valves 80, 81 and 82 are closed, and the silane gas, germane gas and hydrochloric acid gas are supplied to the reaction furnace 11 by the automatic opening / closing valves 50, 51 and 52. At this time, selective growth of the Si-Ge thin film is started.
【００３６】このように、成膜材料ガスとしては、例え
ば、シランガスを３０ｃｃｍ、ゲルマンガスを２．５ｃ
ｃｍをそれぞれ６０分間供給し、エッチングガスとして
の塩酸ガスを下限の１０ｃｃｍで１２分間、上限の１５
ｃｃｍで３分間、順次４回繰り返す、つまり、エッチン
グガスとしての塩酸ガスの流量を増減させて処理する。As described above, as the film forming material gas, for example, silane gas is 30 ccm and germane gas is 2.5 c
cm, respectively, for 60 minutes, and hydrochloric acid gas as an etching gas is supplied at a lower limit of 10 ccm for 12 minutes and an upper limit of 15 cm.
The process is repeated 4 times for 3 minutes at ccm, that is, the processing is performed by increasing or decreasing the flow rate of hydrochloric acid gas as an etching gas.
【００３７】このように、ガス供給サイクル中で、一例
として、示した塩酸ガスの流量がパルス的に増加するま
での時間は、臨界選択成長薄膜を越えない時間とする。
また、塩酸ガスの流量がパルス的に増加して供給されて
いる時間は、パターニングされた絶縁膜上に形成されつ
つある成膜材料の核を除去できるだけの時間とする。Ｓ
ｉ−Ｇｅ薄膜成長終了後、ただちに自動開閉バルブ５
０，５１，５２を閉め、シランガス、ゲルマンガス及び
塩酸ガスが反応炉１１内へ供給されない状態にし、好適
な割合で水素ガスを流しながら基板の冷却を行う。最後
に、反応炉１１内から基板１５を取り出す。In this way, in the gas supply cycle, as an example, the time until the flow rate of the hydrochloric acid gas shown in the figure increases in a pulsed manner is set to the time during which the critical selective growth thin film is not exceeded.
The time during which the flow rate of the hydrochloric acid gas is increased in a pulsed manner is such that the nucleus of the film-forming material that is being formed on the patterned insulating film can be removed. S
Immediately after the growth of the i-Ge thin film, the automatic opening / closing valve 5
By closing 0, 51 and 52, the silane gas, germane gas and hydrochloric acid gas are not supplied into the reaction furnace 11, and the substrate is cooled while flowing hydrogen gas at a suitable ratio. Finally, the substrate 15 is taken out of the reaction furnace 11.
【００３８】ところで、図３に示すように、エッチング
ガスとしての塩酸ガスの流量がパルス的に増加するまで
の時間はパターニングされた絶縁膜の開口部、つまりＳ
ｉ基板１５上にのみ、Ｓｉ−Ｇｅ薄膜が堆積され、絶縁
膜上にはエッチングガス、つまり塩酸ガスの影響により
成膜材料の核形成が極力抑えられた選択成長状態とな
る。この状態は臨界選択成長膜厚に達するまで保たれ
る。しかし、このまま膜堆積を続ける、つまりシランお
よびゲルマンガスを供給し続けると、塩酸ガスを供給し
ていても成膜材料の核形成が十分に抑えられなくなり、
成膜材料の核が成長し続けて絶縁膜上にもＳｉ−Ｇｅ薄
膜の形成が始まってしまい、選択成長ができなくなる。By the way, as shown in FIG. 3, the time until the flow rate of the hydrochloric acid gas as the etching gas increases in a pulsed manner is the opening of the patterned insulating film, that is, S.
The Si—Ge thin film is deposited only on the i substrate 15, and the selective growth state in which the nucleation of the film forming material is suppressed as much as possible due to the influence of the etching gas, that is, the hydrochloric acid gas, is formed on the insulating film. This state is maintained until the critical selective growth film thickness is reached. However, if the film deposition is continued as it is, that is, if silane and germane gas are continuously supplied, nucleation of the film-forming material cannot be sufficiently suppressed even if hydrochloric acid gas is supplied,
The nuclei of the film-forming material continue to grow and the Si-Ge thin film starts to be formed on the insulating film, so that selective growth cannot be performed.
【００３９】そこで、この実施例によれば、絶縁膜上に
成膜材料の核が大きく成長する前に塩酸ガスの流量を、
図３に示すように、パルス的に増加させることにより、
エッチングガスの効果により絶縁膜上に形成された成膜
材料の核を除去する工程を施す。この工程により、絶縁
膜上は成膜材料の核形成がされていない初期の状態に戻
る。Therefore, according to this embodiment, the flow rate of the hydrochloric acid gas is changed before the nuclei of the film forming material grow large on the insulating film.
As shown in FIG. 3, by increasing the number of pulses,
A step of removing the nucleus of the film forming material formed on the insulating film by the effect of the etching gas is performed. Through this step, the insulating film is returned to the initial state where the film forming material is not nucleated.
【００４０】そして、この工程の後に引き続き塩酸ガス
流量を増加させる前の流量にもどし、シラン及びゲルマ
ンガスと共に、戻された流量の塩酸ガスを供給して成膜
を始めればパターニングされた絶縁膜の開口部にはＳｉ
−Ｇｅ薄膜の堆積が始まるが、絶縁膜上には改めて成膜
材料の核形成が始まるため、選択成長が可能となる。ま
た、塩酸ガスの流量をパルス的に増加させる直前の絶縁
膜上の状態は、成膜材料の核形成が始まる状態であり、
絶縁膜上に高々数原子層のまばらな成膜材料の核が堆積
した状態と考えられる。そこで、成膜材料ガスを一時的
に止めることなくエッチングガスの流量を増やして、エ
ッチングの効果を増大させるだけで、絶縁膜上の成膜材
料の核を除去することが可能である。After this step, the flow rate of the hydrochloric acid gas is returned to that before the increase, and the returned flow rate of the hydrochloric acid gas is supplied together with the silane and germane gas to start film formation. Si in the opening
-Deposition of a Ge thin film starts, but nucleation of a film forming material starts again on the insulating film, so that selective growth is possible. Further, the state on the insulating film immediately before increasing the flow rate of hydrochloric acid gas in a pulsed state is a state in which nucleation of the film forming material starts,
It is considered that the nuclei of the sparse film forming material of several atomic layers at most are deposited on the insulating film. Therefore, it is possible to remove the nuclei of the film forming material on the insulating film only by increasing the flow rate of the etching gas without temporarily stopping the film forming material gas and increasing the effect of etching.
【００４１】このことで、パターニングされた絶縁膜の
開口部、つまり、Ｓｉ基板上においては殆ど成膜速度が
変わることなく、Ｓｉ−Ｇｅ膜を堆積させることができ
る。以上の工程を繰り返すことにより、臨界選択成長膜
厚よりも厚いＳｉ−Ｇｅ薄膜の成長を行いたい場合でも
選択成長させることが可能となる。また、本発明は、以
下のような利用形態を有する。As a result, the Si—Ge film can be deposited on the patterned opening of the insulating film, that is, on the Si substrate with almost no change in the film forming rate. By repeating the above steps, selective growth can be performed even when it is desired to grow a Si—Ge thin film thicker than the critical selective growth film thickness. Further, the present invention has the following utilization modes.
【００４２】上述した第１及び第２実施例の中でシリコ
ンを含むIV族系水素希釈ガスは、シランガスに限定され
るものではなく、例えばシラン（ＳｉＨ4 ）、ジシラン
（Ｓｉ2 Ｈ6 ）、メチルシラン〔Ｓｉ（ＣＨ3 ）
Ｈ3 〕、トリシラン（Ｓｉ3 Ｈ8 ）、ジメチルシラン
〔Ｓｉ（ＣＨ3 ）2 Ｈ2 〕、トリメチルシラン〔Ｓｉ
（ＣＨ3）3 Ｈ〕、テトラメチルシラン〔Ｓｉ（Ｃ
Ｈ3 ）4 〕、ヘキサメチルジシラン〔Ｓｉ2 （ＣＨ3 ）
6 〕及びフルオロトリメチルシラン〔Ｓｉ（ＣＨ3 ）3
Ｆ〕、フルオロジメチルシラン〔Ｓｉ（ＣＨ3 ）
2 Ｆ2 〕のガス群の中から１種類又は２種類以上組み合
わせて用いてもよい。The group IV hydrogen diluting gas containing silicon in the above-mentioned first and second embodiments is not limited to the silane gas, and for example, silane (SiH 4 ), disilane (Si 2 H 6 ), Methylsilane [Si (CH 3 )
H 3 ], trisilane (Si 3 H 8 ), dimethylsilane [Si (CH 3 ) 2 H 2 ], trimethylsilane [Si
(CH 3 ) 3 H], tetramethylsilane [Si (C
H 3) 4], hexamethyl disilane [Si 2 (CH 3)
6 ] and fluorotrimethylsilane [Si (CH 3 ) 3
F], fluorodimethylsilane [Si (CH 3 )
2 F 2 ] may be used alone or in combination of two or more.
【００４３】また、上述した実施例の中でゲルマニウム
を含むIV族系ガスはゲルマンガスに限定されるものでは
なく、例えばゲルマン（ＧｅＨ4 ）、四フッ化ゲルマニ
ウム（ＧｅＦ4 ）、二フッ化ゲルマニウム（Ｇｅ
Ｆ2 ）、フッ化ゲルマニウム（ＧｅＦ）及びフルオロゲ
ルマン（ＧｅＨ3 Ｆ）のガス群の中から１種類又は２種
類以上組み合わせて用いてもよい。In the above-mentioned embodiments, the group IV gas containing germanium is not limited to germane gas. For example, germane (GeH 4 ), germanium tetrafluoride (GeF 4 ), germanium difluoride. (Ge
F 2 ), germanium fluoride (GeF) and fluorogermane (GeH 3 F) gas groups may be used alone or in combination of two or more.
【００４４】更に、上述した実施例の中でエッチングガ
スは塩酸ガスに限定されるものではなく、例えば塩酸
（ＨＣｌ）、塩素（Ｃｌ2 ）、フッ素（Ｆ2 ）、臭素
（Ｂｒ2）などエッチング作用のあるガス群の中から１
種類又は２種類以上組み合わせて用いてもよい。なお、
本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明
の趣旨に基づいて種々の変形が可能であり、これらを本
発明の範囲から排除するものではない。Further, in the above-mentioned embodiments, the etching gas is not limited to the hydrochloric acid gas, for example, hydrochloric acid (HCl), chlorine (Cl 2 ), fluorine (F 2 ), bromine (Br 2 ), etc. 1 out of the working gas group
You may use it in combination with 2 or more types. In addition,
The present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications are possible based on the spirit of the present invention, and these are not excluded from the scope of the present invention.
【００４５】[0045]
【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
よれば、以下のような効果を奏することができる。 （１）請求項１記載の発明によれば、絶縁膜でパターニ
ングされたＳｉ基板の絶縁膜上に成膜材料の核が大きく
成長する前に成膜材料ガスとしてのシラン及びゲルマン
ガスの供給を止め、エッチングガスとしての硫酸ガスは
流し続けて、エッチングの効果により絶縁膜上に形成さ
れた成膜材料の核を除去する工程を施した。As described in detail above, according to the present invention, the following effects can be achieved. (1) According to the invention of claim 1, the supply of silane and germane gas as a film forming material gas is performed before the nucleus of the film forming material grows large on the insulating film of the Si substrate patterned with the insulating film. After stopping, the sulfuric acid gas as an etching gas was allowed to continue to flow to remove the nuclei of the film forming material formed on the insulating film due to the effect of etching.
【００４６】この工程により、絶縁膜上は成膜材料の核
が形成がされていない初期の状態に戻る。そして、この
工程の後に引き続きシラン及びゲルマンガスを供給して
成膜を始めれば、パターニングされた絶縁膜の開口部に
はＳｉ−Ｇｅ薄膜の堆積が始まるが、絶縁膜上には改め
て成膜材料の核形成が始まるため、継続的な選択成長が
可能となる。By this step, the initial state where nuclei of the film forming material are not formed on the insulating film is restored. Then, if silane and germane gas are continuously supplied after this step to start film formation, deposition of the Si—Ge thin film starts in the opening of the patterned insulating film, but the film forming material is newly formed on the insulating film. Since the nucleation of P. cerevisiae begins, continuous selective growth becomes possible.
【００４７】以上の工程を繰り返すことにより、臨界選
択成長膜厚よりも厚いＳｉ−Ｇｅ薄膜の成長を行いたい
場合でも、的確な選択成長を行わせることができる。 （２）請求項２記載の発明によれば、絶縁膜でパターニ
ングされたＳｉ基板の絶縁膜上に成膜材料の核が大きく
成長する前にエッチングガスとしての塩酸ガスの流量
を、パルス的に増加させることにより、エッチングガス
の効果により絶縁膜上に形成された成膜材料の核を除去
する工程を施す。By repeating the above steps, even if it is desired to grow a Si-Ge thin film thicker than the critical selective growth film thickness, it is possible to carry out an accurate selective growth. (2) According to the second aspect of the invention, the flow rate of hydrochloric acid gas as an etching gas is changed in a pulsed manner before the nuclei of the film-forming material grow large on the insulating film of the Si substrate patterned with the insulating film. By increasing the number, a step of removing the nuclei of the film forming material formed on the insulating film by the effect of the etching gas is performed.
【００４８】この工程により、絶縁膜上には成膜材料の
核形成がされていない初期の状態に戻る。そして、この
工程の後に引き続き塩酸ガス流量を増加させる前の流量
に戻し、シラン及びゲルマンガスとともに供給して成膜
を始めればパターニングされた絶縁膜の開口部にはＳｉ
−Ｇｅ薄膜の堆積が始まるが、絶縁膜上には改めて成膜
材料の核形成が始まるため、継続的な選択成長が可能と
なる。By this step, the initial state where the film forming material is not nucleated on the insulating film is returned to the initial state. Then, after this step, the flow rate of hydrochloric acid gas is returned to the flow rate before being increased, and when the film formation is started by supplying the gas together with silane and germane gas, Si is formed in the opening of the patterned insulating film.
-Deposition of the Ge thin film starts, but nucleation of the film forming material starts again on the insulating film, so that continuous selective growth is possible.
【００４９】このように、この実施例によれば、成膜材
料ガスを一時的に止めないようにしたので、成膜材料ガ
スの供給が容易であり、また、Ｓｉ基板上においては殆
ど成膜速度が変わることなくＳｉ−Ｇｅ膜を堆積させる
ことができることができる。以上の工程を繰り返すこと
により、臨界選択成長膜厚よりも厚いＳｉ−Ｇｅ薄膜の
成長を行いたい場合でも、的確な選択成長を行わせるこ
とができる。As described above, according to this embodiment, since the film forming material gas is not temporarily stopped, it is easy to supply the film forming material gas, and almost all the film is formed on the Si substrate. It is possible to deposit a Si-Ge film without changing the speed. By repeating the above steps, accurate selective growth can be performed even when it is desired to grow a Si—Ge thin film thicker than the critical selective growth film thickness.
【図１】本発明を実施するための装置の全体構成を概略
的に示す図である。FIG. 1 is a diagram schematically showing an overall configuration of an apparatus for carrying out the present invention.
【図２】本発明の第１実施例を示す基板温度プロファイ
ル及びガス供給サイクルを説明するための図である。FIG. 2 is a diagram illustrating a substrate temperature profile and a gas supply cycle according to the first embodiment of the present invention.
【図３】本発明の第１実施例を示すＳｉ−Ｇｅ薄膜の選
択成長工程の模式断面図である。FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of the selective growth step of the Si—Ge thin film showing the first embodiment of the present invention.
【図４】本発明の第２実施例を示す基板温度プロファイ
ル及びガス供給サイクルを説明するための図である。FIG. 4 is a diagram for explaining a substrate temperature profile and a gas supply cycle showing a second embodiment of the present invention.
１１ 金属製反応炉（チャンバー） １２ 基板加熱機構 １３ 基板支持体 １４ 温度測定手段 １５ 基板 １６ ガスヘッド １７，１８ 排気口 ２０，２１，２２，２３ 排気手段 ２４，２５，５０，５１，５２，５３，８０，８１，８
２ 自動開閉バルブ ３０，３１ 真空計 ３５ａ，３５ｂ ガス導入路 ３６ 冷却水導入路 ６０，６１，６２，６３ 自動流量コントローラ ７０，７１，７２ 反応ガス供給部 ７３ キャリアガス供給部 １０１ 絶縁膜 １０２ Ｓｉ−Ｇｅ薄膜 １０３ 成膜材料（ＳｉとＧｅ）の核11 Metal Reaction Furnace (Chamber) 12 Substrate Heating Mechanism 13 Substrate Support 14 Temperature Measuring Means 15 Substrate 16 Gas Head 17,18 Exhaust Ports 20, 21, 22, 23 Exhaust Means 24, 25, 50, 51, 52, 53 , 80, 81, 8
2 Automatic opening / closing valve 30, 31 Vacuum gauge 35a, 35b Gas introduction path 36 Cooling water introduction path 60, 61, 62, 63 Automatic flow rate controller 70, 71, 72 Reactant gas supply part 73 Carrier gas supply part 101 Insulating film 102 Si- Ge thin film 103 Core of film forming material (Si and Ge)
Claims (2)
ターニングされたシリコン基板に選択成長させ、臨界選
択成長膜厚以上の膜厚の半導体薄膜の選択成長方法にお
いて、成膜材料ガスを断続的に基板に供給するととも
に、ハロゲン系ガスを連続して供給することを特徴とす
る半導体薄膜の選択成長方法。1. A method of selectively growing a semiconductor thin film having a film thickness equal to or larger than a critical selective growth film thickness by selectively growing a silicon substrate patterned with an insulating film by a chemical vapor deposition method, and intermittently supplying a film forming material gas. Method for selectively growing a semiconductor thin film, characterized in that the halogen-based gas is continuously supplied while being supplied to the substrate.
ターニングされたシリコン基板に選択成長させ、臨界選
択成長膜厚以上の膜厚の半導体薄膜の選択成長方法にお
いて、成膜材料ガスを連続して基板に供給するととも
に、ハロゲン系ガスを断続的に増減させて供給すること
を特徴とする半導体薄膜の選択成長方法。2. A chemical vapor deposition method is used to selectively grow a silicon substrate patterned with an insulating film, and a deposition material gas is continuously supplied in the selective growth method of a semiconductor thin film having a film thickness equal to or more than a critical selective growth film thickness. And a halogen-based gas are intermittently increased and decreased and then supplied to the substrate.
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|---|---|---|---|
| JP25036095A JPH0992621A (en) | 1995-09-28 | 1995-09-28 | Method for selective growth of semiconductor thin film |
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| JP25036095A JPH0992621A (en) | 1995-09-28 | 1995-09-28 | Method for selective growth of semiconductor thin film |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0992621A true JPH0992621A (en) | 1997-04-04 |
Family
ID=17206769
Family Applications (1)
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| JP25036095A Withdrawn JPH0992621A (en) | 1995-09-28 | 1995-09-28 | Method for selective growth of semiconductor thin film |
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| JP (1) | JPH0992621A (en) |
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- 1995-09-28 JP JP25036095A patent/JPH0992621A/en not_active Withdrawn
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