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半導体用語集

低温エピタキシャル成長

英語表記：low temperature epitaxial growth

エピタキシャル膜を低温で成長させる技術。低温の温度領域が厳密に定義されているわけではないが、通常、室温から1,000℃程度での成長を意味しているようである。通常のSi/Siエピタキシャルは原料ガスとして四塩化ケイ素（SiCl4）、トリクロルシラン（SiHCl3）などを用い1,100℃以上の高温で実施されている。高温で実施される理由は、基板表面の清浄化、およびH2の還元反応に高温を必要とするためである。エピタキシャル成長工程を低温化するには、基板表面清浄化、特に自然酸化膜除去温度の低温化と低温で成長可能な原料ガス、雰囲気の制御が重要である。Si基板の表面は非 常に活性であり、洗浄水中の溶存酸素や大気中で容易に酸化膜が形成される。これを自然酸化膜というが、エピ タキシャル成長にとっては有害であり、エピタキシャル欠陥や多結晶化の原因となり、エピタキシャル成長前に除去する必要がある。自然酸化膜を除去する方法は種々あるが、通常のエピ成長ではSiO2+H2 → SiO ↑+H2O の反応を利用した H2 アニールが用いられ、～1,100℃以上の高温を必要とする。低温化のためには、減圧下のアニールが有効なことが確認されてい る。H2アニールの他に、HF蒸気や Arイオン照射などによる自然酸化膜の除去が研究されているが、前者では残留Fの除去、後者ではイオン照射による基板ダメージの回復に高温が必 要であるが、従来より数100℃の低温化が達成されている。自然酸化膜はいったん除去されても極微量の水分でただちに再形成されるため、H2キャリアガス中の水分、配管・チャンバ・治具 からの脱ガスの抑制が必要である。超高真空下でのMBE (Molecular Beam Epitaxy)は雰囲気中にエピタキシャル成長を阻害する不純物がないため、低温成長に適している。また、F原子によるself cleaning を利用する SiH,F,/SiH。での低温成長エピも 研究されている。低温でエピ膜を堆積 させる方法としては,低温で熱分解す るSiH, SizHg, SigHgを原料ガスと して用いたり、紫外線などのエネルギ ーを与える方法が検討されている。低 温エピタキシャル成長技術は開発から 実用化への段階である。低温エピの応 用として、高速バイポーラ用エピベー ス(高周波特性向上のため、深さ方向に急峻なドーパント分布を持たせた薄いベース）、MOSデバイスの高集積化に必要なelevated source / drain などが提案されている。低温エピタキシャル技術を生産性の優れるCVD法で確立することが、プロセスへ適用されるポイントとなろう。

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