(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）単結晶シリコン基板の温度を、４００〜５００℃の第１の所定の温度（Ｔ1)に安定させる工程と、
（ｂ）前記基板上に、所望の最終的な厚さ未満の所定の厚さのゲルマニウムベース層が得られるまで、前記第１の所定の温度（Ｔ1)で、ゲルマニウムの化学気相成長（ＣＶＤ）を行う工程と、
（ｃ）前記ゲルマニウムのＣＶＤの温度を、前記第１の所定の温度（Ｔ1)から７５０〜８５０℃の第２の所定の温度（Ｔ2)に上昇させる工程と、
（ｃ1)前記ゲルマニウムのＣＶＤを停止し、その温度を前記第２の所定の温度（Ｔ2)から５００〜６００℃の第３の所定の温度（Ｔ3）まで下げる工程と、
（ｃ2)所定の厚さのＳｉ1-XＧｅX合金（Ｘ≧０．９）の中間層が得られるまで、前記第３の所定の温度でＳｉ1-XＧｅX合金のＣＶＤを行う工程と、
（ｃ3)前記第３の所定の温度（Ｔ3)で前記Ｓｉ1-XＧｅX合金のＣＶＤから純粋なゲルマニウムのＣＶＤに移行する工程と、
（ｃ4)前記ゲルマニウムベース層と、前記Ｓｉ1-XＧｅX合金の中間層およびゲルマニウム上層を有する、厚さが所望の最終的な厚さ未満の多層スタックを得るために前記第３の所定の温度（Ｔ3)で前記純粋なゲルマニウムのＣＶＤを継続する工程と、
（ｃ5)前記純粋なゲルマニウムのＣＶＤの温度を、前記第３の所定の温度（Ｔ3)から７５０〜８００℃の第４の所定の温度（Ｔ4）に上昇させる工程と、
（ｄ）前記所望の最終的な厚さの前記単結晶ゲルマニウム層が得られるまで、前記第４の所定の温度（Ｔ4)でＣＶＤを継続する工程とを含むことを特徴とする単結晶シリコン基板上に単結晶ゲルマニウム層を形成する方法。
【請求項２】
前記第３の所定の温度（Ｔ3)が、５４０〜５６０℃の温度範囲から選ばれることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第４の所定の温度（Ｔ4)が、８００〜８５０℃の温度範囲から選ばれることを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記Ｓｉ1-XＧｅX合金（Ｘ≧０．９）の中間層が、５〜１０ｎｍの厚さを有することを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の方法。
【請求項５】
前記Ｓｉ1-XＧｅX合金のＣＶＤが、ＧｅＨ4およびＳｉＨ4を含む前駆体ガスの混合物を用いて実施させることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の方法。
【請求項６】
前記第２の所定の温度（Ｔ2)が、８００〜８５０℃の温度範囲から選択されることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の方法。
【請求項７】
前記第１の所定の温度（Ｔ1)が、４３０〜４６０℃の温度範囲から選択されることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の方法。
【請求項８】
前記ゲルマニウムのＣＶＤに前駆体ガスとしてＧｅＨ4を用いることを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載の方法。
【請求項９】
前記（ａ）ないし（ｄ）の工程全てを水素の存在下で実施することを特徴とする請求項１ないし８のいずれかに記載の方法。
【請求項１０】
前記の工程を全て大気圧下で実施することを特徴とする請求項１ないし９のいずれかに記載の方法。
【請求項１１】
前記工程（ａ）の前に、５００〜６００℃の範囲の温度でシリコン含浸層のＣＶＤを行う工程を含むことを特徴とする請求項１ないし１０のいずれかに記載の方法。
【請求項１２】
前記シリコン含浸層が、１〜５ｎｍの厚さを有することを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記シリコン含浸層のＣＶＤを大気圧下で実施することを特徴とする請求項１１または１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記純粋な単結晶ゲルマニウム層を化学機械研磨する工程を含むことを特徴とする請求項１ないし１３のいずれかに記載の方法。
【請求項１５】
枚葉式の反応装置で実施することを特徴とする請求項１ないし１４のいずれかに記載の方法。
【請求項１６】
（ｅ）前記工程（ｄ）で得られた前記ゲルマニウム層を安定化するためのアニール工程を含む請求項１ないし１５のいずれかに記載の方法。
【請求項１７】
前記アニール工程を６５０℃以上９００℃未満の温度で実施することを特徴とする請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記アニール工程を少なくとも１０分間継続することを特徴とする請求項１６または１７に記載の方法。
【請求項１９】
さらに、周期表のIII族からＶ族の元素またはそれらの化合物をエピタキシャル再成長させる工程を含むことを特徴とする請求項１６ないし１８のいずれかに記載の方法。
【請求項２０】
前記エピタキシャル再成長元素または化合物が、ＧｅまたはＧａＡｓであることを特徴とする請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記エピタキシャル再成長層を化学機械研磨する工程を含むことを特徴とする請求項１９または２０に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、一般に単結晶シリコン基板上に単結晶ゲルマニウム層を得るための方法に関する。
【０００２】
シリコン（Ｓｉ）は、マイクロエレクトロニクスの基礎化合物である。現在市場では、直径２００ｍｍのウェハの形状のものが利用可能である。集積回路の性能における制限は、事実シリコンの固有特性と関連している。これらの特性のうち、電子移動度が原因であると言ってもよい。
【０００３】
元素の周期表のIV族に属するゲルマニウムは半導体である。ゲルマニウムは（ｉ）シリコンよりも高い電子移動度を有し、(ii)赤外領域での吸収に優れ、(iii) シリコンよりも格子パラメータが大きく、それにより周期表の III族〜Ｖ族の半導体物質を用いたヘテロエピタキシャル構造を与えることからシリコンよりも有用である可能性がある。
【０００４】
残念ながら、ゲルマニウムは、安定した酸化物を持たず、非常に高価なもの以外は、大径のゲルマニウムウェハは市場に存在しない。
【０００５】
単結晶シリコン基板上でのＳｉ1-X ＧｅX 合金の堆積は既に行われている。しかし、得られた合金のゲルマニウム含有率が５０％を超えることは稀である。
【０００６】
さらに、単結晶シリコン上でＳｉＧｅ合金が堆積する際、ＳｉＧｅ合金の堆積は最初は単結晶堆積である。層厚が増し、ゲルマニウムの含有量が増加するにつれて、その層はよりひずみを有するものとなる。ある厚さ以上では、ひずみが大きくなり過ぎ、転位が発生して層が緩和される。これらの転位は、この層上に後に構築される回路に有害な影響を持ち、この層の緩和は、ひずみを有するバンド構造のある種の利点（ひずみ状態による伝導帯および価電子帯（Ｓｉ／ＳｉＧｅまたはＳｉＧｅ／Ｓｉ）の相殺）を喪失させる。そのため、各々の組成および各々の製造温度に対応して、ひずみを有する層の最大厚が存在する。
【０００７】
ある用途において、緩和された基板の概念、すなわち、Ｓｉ1-ＧｅX 層がシリコン基板上で与えられた組成に関する臨界厚さを超えて堆積するが、この層に関する堆積パラメータを調節することにより、発生した転位が縦方向に伝わらず、層の面内を伝わり、その後ウェハの端部で消散する概念が開発された。従って、層からゲルマニウム含有量が増加する堆積が起こり、ゲルマニウム勾配を段階的に、または連続的に変化させることが可能になる。
【０００８】
しかし、この緩和された基板の方法により得られた膜は、ゲルマニウム濃度が比較的低い（＜５０％）か、または出現する転位密度がマイクロエレクトロニクスの用途には許容できない。
【０００９】
そのため、「Ｓｉ（００１）上に非常に低いらせん転位密度を有する段階的に平衡化された傾斜ＧｅX Ｓｉ1-X バッファ」という題名の文献，Ｇ．Ｋｉｓｓｉｎｇｅｒ，Ｔ．Ｍｏｒｇｅｎｓｔｅｒｎ  ａｎｄ  Ｈ．Ｒｉｃｈｔｅｒ，  Ａｐｐｌ．Ｐｈｙ．Ｌｅｔｔ．６６（１６），１７  Ａｐｒｉｌ  １９９５）には、基板上に下記配列の層を堆積する方法が記載されている。
２５０ｎｍ  Ｇｅ0.05Ｓｉ0.95＋１００ｎｍ  Ｇｅ0.1 Ｓｉ0.9
＋１００ｎｍ  Ｇｅ0.15Ｓｉ0.85＋１５０ｎｍ  Ｇｅ0.2 Ｓｉ0.8
【００１０】
堆積後、個々の層は、水素中１０９５℃または１０５０℃で、原位置アニールを受ける。比較のため、アニールなしで類似の配列の層を堆積させた。
【００１１】
後者には、上部バッファ層として同じ組成の３００ｎｍのＧｅX Ｓｉ1-X 層も堆積させた。
【００１２】
中間のアニールを実施しなかった試験片は、１０6 ｃｍ-2の創発性転位密度を有しており、一方、アニールを実施した試験片は１０3 〜１０4 ｃｍ-2の創発性転位密度を有していた。
【００１３】
「Ｓｉ基板上の緩和された傾斜ＧｅＳｉ合金の線、点および表面欠陥形態学」という題名の文献，Ｅ．Ａ．Ｆｉｔｚｇｅｒａｌｄ  ａｎｄ  Ｓ．Ｂ．Ｓａｍａｖｅｄａｍ，  Ｔｈｉｎ  Ｓｏｌｉｄ  Ｆｉｌｍｓ，２９４，１９９７，３−１０）には、１００％までゲルマニウムを含む緩和された基板の製造が記されている。しかし、この方法の実施には長時間を要し（１ウェハ当たり約４時間以上）、結果的に工業的観点では魅力がないものである。さらに、この方法は、可逆的でない、すなわち、ゲルマニウム基板上にシリコンを堆積させることができない。
【００１４】
さらに、そのような緩和された基板の製造時、堆積条件により増加し、かつ期待に反する結果、しかもそれらは、累積的、すなわち、堆積の進行によって粗さの発生が増加するだけであるから、期待に反する結果となる可能性のある表面の粗さが観察される。
【００１５】
この堆積方法ではまた、シリコン基板上に、できるかぎり純粋なＧｅ層に近い、低い創発性転位密度を有するＧｅX Ｓｉ1-X 層（Ｘは０〜１を変化）を形成できると提案されている。
【００１６】
この方法の本質的な特徴は、化学気相成長時に、成長温度を変化させるのと同時に、活性ガス（例えばＳｉＨ4 、ＧｅＨ4)の流れを継続的に変化させることである。そのようにして、堆積する層を次第に緩和するために、発生した転位が急速に退けられ除去される。そのようにして、従来の手法では１０μｍ以上（通常は約２５μｍ）の中間層が必要であったのに対し、４〜５μｍの厚さの膜で必要なゲルマニウム濃度が０％（Ｓｉ基板）から１００％に至る緩和された基板を得ることが可能になった。
【００１７】
後者の手法の利点は、緩和された基板表面層を得るための中間層の厚さがより薄く、欠陥（転位の発生）密度が、（従来の手法の１０6 と比較して）１０5 欠陥（ｄｅｆｅｃｔ）／ｃｍ2 と低いことである。
【００１８】
しかし、この方法は、なお、Ｇｅ濃度勾配を有する中間層が必要であり、そのため約４〜５μｍのフィルムが必要となる。
【００１９】
さらに、この手法も、また、ある場合には、処理されたウェハ１枚当たり１時間以上という長い堆積時間を要し、それにより、時間当たりのウェハの生産量が減少し、ウェハの製造コストが増大する。
【００２０】
そのため、本発明の課題は、濃度勾配をもつ中間層の堆積を必要としない、単結晶シリコン基板上に単結晶ゲルマニウム層を堆積させるための新規な方法を提供することにある。
【００２１】
本発明の課題は、また、残留創発性転位密度が表面で１０3 欠陥／ｃｍ2(面）未満と低いＣＶＤ方法を提供することにある。
【００２２】
本発明の課題はまた、非常に短時間で厚さの薄い層が得られる（１μｍのＧｅ層で約１０分間）方法を提供することにある。
【００２３】
本発明を実施する第１の方法によれば、単結晶シリコン基板上に純粋な単結晶ゲルマニウム層を形成する方法は、（ａ）単結晶シリコン基板の温度を、４００〜５００℃、好ましくは４３０〜４６０℃の第１の所定の温度（Ｔ1)で安定させる工程と、
（ｂ）基板上に所望の最終的な厚さ未満の所定の厚さのゲルマニウムベース層が得られるまで、第１の所定の温度（Ｔ1)でゲルマニウムの化学気相成長（ＣＶＤ）を行う工程と、
（ｃ）ゲルマニウムの化学気相成長温度を第１の所定の温度（Ｔ1)から、７５０〜８５０℃、好ましくは８００〜８５０℃の範囲の第２の所定の温度（Ｔ2)まで上昇させる工程と、
（ｄ）所望の最終的な厚さの単結晶ゲルマニウム層が得られるまで、第２の所定の温度（Ｔ2)でゲルマニウムの化学気相成長を継続する工程とを含む。
【００２４】
本発明を実施する第２の方法によれば、単結晶シリコン基板上に純粋な単結晶ゲルマニウム層を形成する方法は、工程（ｃ）の後、かつ工程（ｄ）の前に、
（ｃ1)ゲルマニウムのＣＶＤを停止し、温度を第２の所定の温度（Ｔ2)から５００〜６００℃、好ましくは５４０〜５６０℃の範囲の第３の所定の温度（Ｔ3)まで下げる工程と、
（ｃ2)所定の厚さを有するＳｉ1-X ＧｅX 合金（Ｘ≧０．９）の中間層が得られるまで第３の所定の温度（Ｔ3)でＳｉ1-X ＧｅX の化学気相成長を行う工程と、
（ｃ3)第３の所定の温度で、Ｓｉ1-X ＧｅX 化学気相成長からＧｅの化学気相成長に切り替える移行工程と、
（ｃ4)ゲルマニウムベース層と、Ｓｉ1-X ＧｅX 合金の中間層と、ゲルマニウム上層を有する、厚さが所望の最終的な厚さ未満の多層スタックが得られるようにゲルマニウムのＣＶＤを継続する工程と、
（ｃ5)ゲルマニウム化学気相成長の温度を第３の所定の温度（Ｔ3)から７５０〜８５０℃、好ましくは８００〜８５０℃の第４の所定の温度（Ｔ4)に上昇させる工程とを含み、
工程（ｄ）は第２の所定の温度（Ｔ2)と同一であるか、または異なる温度である第４の所定の温度（Ｔ4)で実施されるが、好ましくはＴ4 はＴ2 と同一の温度である。
【００２５】
純粋なゲルマニウムの化学気相成長に関して、ＧｅＨ4 のような前駆体ガスを使用してもよい。よく知られているように、ゲルマニウム前駆体ガスは、水素のようなキャリアガスを用いて希釈する。希釈係数は１０〜１０００であってよい。好ましくはＧｅＨ4 ／Ｈ2 の体積比は１０％である。
【００２６】
全圧が５００ｈＰａ未満の場合、非常に急速に堆積させたフィルムは粗く、創発性転位密度が増加するので、ゲルマニウムの堆積は大気圧下で実施するのが好ましい。
【００２７】
シリコン基板の温度の安定化工程（ａ）は、反応性ガスは存在しないが、一般に、Ｈ2 であるキャリアガスは存在する状態で実施する。
【００２８】
化学気相成長の全工程は、キャリアガスとして流量約２０ｌ／ｍｉｎのＨ2(純粋の、またはそうでないもの）を使用することが好ましい。
【００２９】
純粋なゲルマニウムの堆積工程において、前駆体ガスはＧｅＨ4 であることが好ましく、流量は一般に標準条件で３０〜４００ｃｍ3 ／ｍｉｎであり、３００ｃｍ3 ／ｍｉｎが最適値である（もちろん、これらの数値は、Ｈ2 で体積比１０％まで希釈したＧｅＨ4 の名目上の流量である）。
【００３０】
ゲルマニウムＣＶＤ工程の継続期間は、もちろん、最終的なゲルマニウム層の所望の厚さにより決定される。
【００３１】
そのようにして、本発明を実施する第１の方法において、上記好適な条件下で、工程（ｂ）を１０分間、工程（ｃ）を６０秒間、工程（ｄ）を１２０秒間実施し、非常に創発性転位密度が低い（１０欠陥／ｃｍ2 未満の可能性もある）約１μｍの純粋な単結晶ゲルマニウムの層が得られる。
【００３２】
本発明を実施する第２の方法の場合には、全工程は、キャリアガス、好ましくは水素の存在下、また好ましくは大気圧下で実施する。
【００３３】
温度を下げる工程（ｃ1)は、反応性の前駆体ガスは存在しないが、キャリアガス、例えば水素は存在する状態で実施する。
【００３４】
堆積温度以外は、ゲルマニウムのＣＶＤは、上記と同一の条件で実施する。
【００３５】
Ｓｉ1-X ＧｅX 合金層のＣＶＤ堆積は、少なくともゲルマニウムを９０％以上含むＳｉ1-X ＧｅX 合金膜を得る上で所望の割合のゲルマニウム前駆体ガスとシリコン前駆体ガスの混合ガスを用いて実施する。推奨するゲルマニウム前駆体ガスはＧｅＨ4 である。推奨するシリコン前駆体ガスはＳｉＨ4 、Ｓｉ2 Ｈ6 、ＳｉＨ2 Ｃｌ2 、ＳｉＨＣｌ3 、ＳｉＣｌ4 、Ｓｉ（ＣＨ3)4 であり、ＳｉＨ4 が好ましい。
【００３６】
ＳｉＧｅ合金の中間層は、一般に５〜１０ｎｍ、好ましくは約１０ｎｍの厚さを有し、もちろんこの層を堆積させるＣＶＤ条件は、層の厚さとゲルマニウム含有量に関する要件に適合するように選択される。特に、このＳｉＧｅ合金の中間層のゲルマニウム含有量が９０％未満である場合、創発性転位密度が増加する。
【００３７】
本発明による方法は、基板の温度を安定化する工程（ａ）の前に、５００〜６００℃、好ましくは５５０℃の温度で、シリコンのＣＶＤ気相堆積により、基板の表面を含浸する工程を含んでもよい。このＣＶＤ堆積工程もまた、大気圧下で実施するのが好ましい。好ましい前駆体ガスはＳｉＨ4 であり、よく知られているように、堆積はキャリアガス、好ましくは水素の存在下で実施する。
【００３８】
シリコン含浸層の厚さは、一般に１〜５ｎｍであり、好ましくは約３ｎｍである。
【００３９】
あまり良く理解されていないが、含浸層の存在は、最終生成物の創発性転位密度を減少させる。
【００４０】
また、好ましくは、本発明の方法を実施する前に、基板の表面に対し前処理工程を実施する。
【００４１】
この前処理工程は、従来の表面洗浄工程であってもよく、例えば、従来のＳＣｌ（ＮＨ2 ＯＨ＋Ｈ2 Ｏ2)およびＳＣ2(ＨＣｌ＋Ｈ2 Ｏ2)溶液、または（Ｈ2 ＳＯ4 ＋Ｈ2 Ｏ2)のようなシリコン表面の金属および有機物残渣を洗浄する液相または気相による方法であってもよい。全ての場合において、希釈したＨＦ水溶液での処理段階とそれに続く水洗浄によって終了する。
【００４２】
本発明の方法により得られた生成物は、一般に、創発性転位密度が１０3 ／ｃｍ2 以下であり、１０欠陥／ｃｍ2 未満の可能性もある。
【００４３】
上記方法は、表面の粗さの出現を制限するが、ゲルマニウム膜の表面の粗さを減らすことがなお望ましい。
【００４４】
粗さを排除するために、本発明においては、シリコン技術において従来使用されているいかなる種類の化学機械研磨をも使用することができる。
【００４５】
化学機械研磨の原理は、公知かつ通常型のものであり、研磨されるべきウェハを研磨材を吸着させた布上で、圧力をかけながら、このウェハを布に対して動かして、こすり合わせることからなる。機械的作用と化学的作用の組み合わせにより、突き出た領域の研磨された材料の分子が、優先的に除去され、研磨されるべき材料が、平坦化される。
【００４６】
この研磨はモータ電流のような研磨データを制御することにより、研磨位置で制御されるか、または目視もしくは顕微鏡観察により質的におよび／または原子間力顕微鏡技術［ｒｍｓまたは山／谷平均粗さの測定］により量的に研磨位置外で制御される。
【００４７】
研磨後、表面上には機械的残渣（被覆物）が残留している場合もあり、これは機械的ブラッシングと洗浄により除去する。
【００４８】
この洗浄後、研磨によって表面上に乱された領域が残り、表面を再生するための処理が必要な場合もある。このエッチングタイプの処理は、それにもかかわらず、全ての活性層を消滅させないように実施する必要がある。このためにいくつかの手順が可能である。
【００４９】
（ｉ）層をドライエッチングもしくはウェットエッチングするか、または（ｉｉ）面を酸化し、その後酸化物を溶解する方法が可能である。これら２つの手段は、ゲルマニウムが酸素（酸素ガス、オゾン、水に溶解させたオゾン、オゾンプラズマ等）に対して極端に敏感であり、Ｇｅ酸化物が揮発性または不安定であることを利用している。
【００５０】
これらの処理の後、表面上へのエピタキシーの再開、特に上記本発明の方法によるエピタキシーの再開が可能である。この好ましい場合において、所望の表面仕上げ（欠陥数）と、こうして保証された層が、直ちに得られ、想像される用途により、層の厚さを調節することが可能である。加えて、不純物は基礎となる転位網によってトラップされる。
【００５１】
上記方法は、それ故、シリコン上に、非常に高品質で、かつ周期表のIII族〜Ｖ族の元素ならびにＧａＡｓのようなこれらの元素の化合物のヘテロエピタキシー(III−Ｖヘテロエピタキシー）によってさらなる堆積が可能な単結晶構造のゲルマニウム層を得ることができる。
【００５２】
しかし、得られたＧｅ層は、わずかにひずんでおり（格子パラメータがバルクＧｅよりもわずかに小さい）、その後のヘテロエピタキシー層の堆積、例えばＧｅ上でのＧａＡｓの堆積に有害である可能性がある。Ｇｅ層は、このひずみをその後の温度上昇で緩和できるが、これは、表面を再び粗くするという残念な影響をもたらし、それゆえ、例えば、欠陥の発生により、その後のIII−Ｖへテロエピタキシー堆積を阻害する。
【００５３】
この後者の影響を避けるため、本発明による特に好ましい方法は、ゲルマニウム層を安定化する工程を含む。この安定化工程は、ゲルマニウム層の堆積の終端（化学機械研磨の前）に導入され、（１）ひずみを緩和させ、ゲルマニウムの理論上の格子パラメータを回復させ、（２）結果的にその後のアニール処理時に構造を安定化する効果を有する。
【００５４】
より具体的には、この安定化工程は、残留ひずみを取り除くため、水素雰囲気下、６５０℃以上９００℃未満の範囲の温度で、十分な時間、一般には約１０分以上のアニール処理からなる。アニール処理の時間は、明らかに、アニール温度とゲルマニウム層の厚さとに依存する。
【００５５】
９３７℃で融解するゲルマニウムは、９００℃以上では非常に不安定になるので、アニール温度は９００℃以下であるのが好ましい。
【００５６】
この安定化工程は、従来のマルチウェハ炉で実施してもよいが、枚葉式（単一ウェハ）炉内において炭素および酸素種による汚染を防止するため、もとの位置（ゲルマニウム層の堆積後）で実施することが好ましい。
【００５７】
アニール後、ゲルマニウム層に上記説明した化学機械研磨を実施してもよい。
【００５８】
例えば、オゾン化水浴、希釈ＨＦ浴およびＩＰＡ存在下での乾燥を用いてウェハを洗浄した後、ヘテロエピタキシー層、例えばＧｅまたはＧａＡｓを堆積させてもよい。
【００５９】
本発明法を実施する第１の方法の好ましい実施形態について、図１を参照して以下に説明する。
単結晶シリコンウェハ（２００ｍｍ）を枚葉式工業炉中に設置する。
図１の曲線Ｂおよび対応する曲線Ａの部分によって図式的に示される以下の条件での化学気相成長によりウェハの表面にシリコンを含浸させる。
全体圧：大気圧
堆積温度：５５０℃
ＳｉＨ4 前駆体ガス：３５０ｃｍ3 ／ｍｉｎ
Ｈ2 キャリアガス：２０ｌ／ｍｉｎ
堆積速度：３０秒
約３ｎｍの厚さのシリコン層が堆積される。
【００６０】
（ａ）ＳｉＨ4 の流入を停止し、４５０℃で安定するように温度を下げる。
（ｂ）その後、以下の条件でのＣＶＤにより単結晶ゲルマニウム層を堆積させる。
全体圧：大気圧
堆積温度：４５０℃
ＧｅＨ4 前駆体ガス：３００ｃｍ3 ／ｍｉｎ
Ｈ2 キャリアガス：２０ｌ／ｍｉｎ
堆積時間：１０分
厚さが１μｍよりもわずかに薄いＧｅ層が得られる。
【００６１】
（ｃ）温度を４５０℃から８５０℃まで上昇させながら、他の全ての堆積条件を維持しつつ、ゲルマニウムの堆積を６０秒間続ける。
（ｄ）最後に、厚さ１μｍの純粋な単結晶ゲルマニウム層を得るため、８５０℃（Ｔ2)で１２０秒間ゲルマニウムの堆積を維持する。
【００６２】
図３は、走査電子顕微鏡において得られた生成膜の断面の顕微鏡写真であり、図４は、膜の平面の電子顕微鏡写真である。これらの図は、ゲルマニウム膜に創発性転位が発生していないことを示している。
【００６３】
最終堆積温度（Ｔ2)を変化させて同じ堆積方法を繰り返して、創発性転位密度を決定した。
その結果を表１に示す。
【００６４】
表  １
Ｔ2 （最終堆積温度）    創発性転位密度（ｄｅｆｅｃｔ／ｃｍ2)
７００℃                  ５×１０5
７５０℃                  ５×１０4
８００℃                  ５×１０3
８３０℃                    ＜１０
８５０℃                    ＜１０
【００６５】
本発明の方法を実施する第２の方法の好ましい実施形態を図２を参照して以下に説明する。
本方法の実施は、前もってウェハの表面を含浸することで開始され、工程（ａ）、（ｂ）および（ｃ）を実施する。
【００６６】
（ｃ1)工程（ｃ）の後、Ｈ2 の流量をそのままの状態に保った状態で、ＧｅＨ4 の流入を停止し、約１分間で８５０℃から５５０℃まで温度を下げる。
（ｃ2)その後、以下の条件でＳｉ0.1 Ｇｅ0.9 合金相をＣＶＤにより堆積する。
全体圧：大気圧
堆積温度：５５０℃
ＧｅＨ4 流量：３００ｃｍ3 ／ｍｉｎ
ＳｉＨ4 流量：１０ｃｍ3 ／ｍｉｎ
Ｈ2 流量：２０ｌ／ｍｉｎ
堆積時間：１２０秒
厚さ約１５ｎｍのＳｉ0.1 Ｇｅ0.9 合金層が得られる。
【００６７】
（ｃ3)１２０秒間の堆積後、６０秒間をかけてＳｉＨ4 の流入を次第に停止する。
（ｃ4)その後、５５０℃でゲルマニウムを６０秒間堆積し続ける（ゲルマニウム流量：３００ｃｍ3)。
（ｃ5)その後、ゲルマニウムの堆積を続けながら、１２０秒間をかけて温度を５５０℃から８５０℃（Ｔ4)まで上げる。そして、
（ｄ）ＳｉＧｅ合金層を含んだ約１μｍの所望の厚さの単結晶ゲルマニウム層を得るために、８５０℃でゲルマニウムの堆積を続ける。
【００６８】
工程（ｂ）の温度（Ｔ2)と工程（ｄ）の最終温度（Ｔ4)を変えて、この方法を繰り返す。
各々の温度の組み合わせについて、転位密度を測定した。その結果を表２に示す。
【００６９】
表  ２
Ｔ2       Ｔ4         創発性転位密度（欠陥／ｃｍ2)
７５０℃    ７００℃          １．６×１０3
７５０℃    ８５０℃          ２．５×１０2
８５０℃    ８５０℃          １．６×１０3
８００℃    ７００℃              ２×１０4
【００７０】
上記本発明法を実施する第１の方法の好ましい実施により得られた多結晶ゲルマニウム層で被覆されたウェハに対し、以下の工程を実施した。
・オゾン水浴、希釈ＨＦ浴およびＩＰＡ下での乾燥を用いて、ウェハを乾燥する工程
・枚葉式装置中で約６５０℃の温度で３０分間ウェハをアニールする（温度上昇は約１分間続ける）工程、そして
・アニールされたゲルマニウム層（Ｉ）上に、以下の条件で化学気相成長（ＣＶＤ）を行い、新たなゲルマニウム層(II)をエピタキシャル再成長させる工程
前駆体ガス：ＧｅＨ4
キャリアガス：Ｈ2
圧力：２６６６Ｐａ（２０Ｔｏｒｒ）
温度：約７６０℃
エピタキシャル再成長したゲルマニウム層(II)は、厚さ５００ｎｍを有している。
【００７１】
ゲルマニウム層(II)のエピタキシャル再成長は、大気圧下６７０℃以上の温度で実施してもよい。
比較のため、アニール工程を行わないこと以外は同一の方法で得られたウェハ上にゲルマニウム層(II)をエピタキシャル再成長させた。
【００７２】
図５および６に示すように、安定化アニール処理を実施したゲルマニウム層（Ｉ）上にエピタキシャル再成長したゲルマニウム層(II)（図６)(平均粗度  Ｒａ＝０．３１１ｎｍ）は、安定化していないゲルマニウム層（Ｉ）上にエピタキシャル再成長したゲルマニウム層(II)（図５)(平均粗度  Ｒａ＝１．４１２ｎｍ）に比べて極めて低い粗度を有していた。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の方法を実施する第１の方法において、堆積温度を時間の関数で表したグラフ（曲線Ａ）であり、前駆体ガスＳｉＨ4 およびＧｅＨ4 の流量を時間の関数で表したグラフ（曲線Ｂ、Ｃ）である。
【図２】  前駆体ガスＳｉＨ4 の流量を時間の関数で表したグラフであり（曲線Ｂ、Ｄ）、前駆体ガスＧｅＨ4 の流量を時間の関数で表したグラフであり（曲線Ｃ、Ｅ）、堆積速度を時間の関数で表したグラフである（曲線Ａ）。
【図３】  本発明の方法を実施する第１の方法による、単結晶ゲルマニウムの膜ｙ（電子顕微鏡でウェハ上に観察された領域）で被覆された単結晶シリコン基板の断面の顕微鏡写真である。
【図４】  本発明の方法を実施する第１の方法による、単結晶ゲルマニウム膜で被覆された単結晶シリコン基板の面（平面の電子顕微鏡で観察された領域）の電子顕微鏡写真である。
【図５】  安定化工程を含まない本発明の方法により得られたゲルマニウム層上にエピタキシャル再成長させたゲルマニウム層の原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）プロフィールである。
【図６】  安定化工程を含む本発明の方法により得られたゲルマニウム層上にエピタキシャル再成長させたＧｅ層のＡＦＭプロフィールである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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