JPH02140925A - シリコン表面のパッシベーション方法及び装置 - Google Patents
シリコン表面のパッシベーション方法及び装置Info
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- JPH02140925A JPH02140925A JP29370088A JP29370088A JPH02140925A JP H02140925 A JPH02140925 A JP H02140925A JP 29370088 A JP29370088 A JP 29370088A JP 29370088 A JP29370088 A JP 29370088A JP H02140925 A JPH02140925 A JP H02140925A
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Landscapes
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
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- Physical Deposition Of Substances That Are Components Of Semiconductor Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明はシリコン結晶表面のパッシベーション、特に、
清浄なシリコン結晶表面を効率良くパンクべ一卜するこ
とのできるパッシベーション方法及び装置に関する。
清浄なシリコン結晶表面を効率良くパンクべ一卜するこ
とのできるパッシベーション方法及び装置に関する。
シリコン系デバイスを作成する場合には、シリコンエピ
タキシャル成長装置内でエピタキシャル層を形成した後
、その上にさらにシリコンエビクキシャル層、酸化膜あ
るいは金属電極等を形成することが必要である。このと
きにはエピタキシャル成長を行ったシリコンウェハーを
一旦大気中に取り出して次のプロセス装置にセットする
。従来はエピタキシャル成長後にシリコン表面を有効に
保護するパッシベーションの技術がなかった。
タキシャル成長装置内でエピタキシャル層を形成した後
、その上にさらにシリコンエビクキシャル層、酸化膜あ
るいは金属電極等を形成することが必要である。このと
きにはエピタキシャル成長を行ったシリコンウェハーを
一旦大気中に取り出して次のプロセス装置にセットする
。従来はエピタキシャル成長後にシリコン表面を有効に
保護するパッシベーションの技術がなかった。
このためシリコンウェハーは表面を保護されることなく
大気中に取り出され、この時清浄なシリコン表面に大気
中の酸素、炭素などが吸着される。
大気中に取り出され、この時清浄なシリコン表面に大気
中の酸素、炭素などが吸着される。
吸着された酸素、炭素などは、シリコン層とその上に形
成される他のシリコン層、酸化膜あるいは金属電極等と
の間の界面に不純物として取り込まれデバイス特性を劣
化させる。
成される他のシリコン層、酸化膜あるいは金属電極等と
の間の界面に不純物として取り込まれデバイス特性を劣
化させる。
本発明の目的は、シリコンの清浄な表面を成長装置内で
パッシベートし、大気中に取り出した後にも表面が保護
され、しかも必要に応じて簡単な処理で再び清浄表面を
得られるシリコン表面のパッシベーション方法及び装置
を提供することにある。
パッシベートし、大気中に取り出した後にも表面が保護
され、しかも必要に応じて簡単な処理で再び清浄表面を
得られるシリコン表面のパッシベーション方法及び装置
を提供することにある。
本発明のシリコン表面のパッシベーション方法は、
清浄なシリコン表面に水素原子を供給して、シリコン表
面の化学的に活性なタンクリングボンドを水素でターミ
ネートすることを特徴とする。
面の化学的に活性なタンクリングボンドを水素でターミ
ネートすることを特徴とする。
また、本発明のシリコン表面のパッシベーション装置は
、 ガスソース方式のシリコン分子線成長装置に、さらにシ
リコン表面のパッシベーションに用いる水素原子を効率
良く発生させる電子サイクロトロン共鳴プラズマセルを
装備したことを特徴とする。
、 ガスソース方式のシリコン分子線成長装置に、さらにシ
リコン表面のパッシベーションに用いる水素原子を効率
良く発生させる電子サイクロトロン共鳴プラズマセルを
装備したことを特徴とする。
〔作用〕
シリコン基板の清浄なシリコン表面に室温において水素
原子を供給した場合には、水素原子はシリコン表面のタ
ンクリングボンドと結合して、表面を化学的に不活性化
する。このため水素原子が化学吸着したシリコン表面は
大気中に取り出した場合でも酸化を免れ、表面パッシベ
ーションの効果が生まれる。
原子を供給した場合には、水素原子はシリコン表面のタ
ンクリングボンドと結合して、表面を化学的に不活性化
する。このため水素原子が化学吸着したシリコン表面は
大気中に取り出した場合でも酸化を免れ、表面パッシベ
ーションの効果が生まれる。
表面をパッシベートしている水素原子は、シリコン基板
温度が４００℃以上になると熱脱離する。
温度が４００℃以上になると熱脱離する。
このため−旦表面を清浄化しておき、この後に水素原子
によってパッシベートされたシリコン基板は、他のプロ
セス装置内にロードされる前に一度大気中に取り出され
るこ′とがあっても表面は水素原子によって保護され、
またプロセス装置内で水素パッシベートされたシリコン
基板温度を４００℃以上の成長温度に上げてやれば、表
面をパッシベートしていた水素原子が熱脱離して再び清
浄表面を得ることができる。
によってパッシベートされたシリコン基板は、他のプロ
セス装置内にロードされる前に一度大気中に取り出され
るこ′とがあっても表面は水素原子によって保護され、
またプロセス装置内で水素パッシベートされたシリコン
基板温度を４００℃以上の成長温度に上げてやれば、表
面をパッシベートしていた水素原子が熱脱離して再び清
浄表面を得ることができる。
シリコン表面をパッシベートする水素原子を発生するに
は化学的に安定な水素分子を何等かの方法で解離する必
要がある。水素原子を発生させる方法として良く知られ
ているのは超高真空装置内に１Ｏ−ｂＴｏｒｒ程度の水
素分子ガスを導入し、この中で基板近くにおいたタング
ステンフィラメントを２０００に程度に加熱して、タン
グステンフィラメントに衝突した水素分子が水素原子に
解離する現象を利用する方法である。ただしこの方法で
は水素原子を効率的に発生できない。生産性を考えた場
合には、シリコン表面の水素パッシベーションはエピタ
キシャル装置の中で効率的に水素原子を発生させてシリ
コン表面に供給することが望ましい。
は化学的に安定な水素分子を何等かの方法で解離する必
要がある。水素原子を発生させる方法として良く知られ
ているのは超高真空装置内に１Ｏ−ｂＴｏｒｒ程度の水
素分子ガスを導入し、この中で基板近くにおいたタング
ステンフィラメントを２０００に程度に加熱して、タン
グステンフィラメントに衝突した水素分子が水素原子に
解離する現象を利用する方法である。ただしこの方法で
は水素原子を効率的に発生できない。生産性を考えた場
合には、シリコン表面の水素パッシベーションはエピタ
キシャル装置の中で効率的に水素原子を発生させてシリ
コン表面に供給することが望ましい。
水素原子を効率的に発生するには、水素分子を用いてプ
ラズマを発生させ分子をこの中で解離するのが有効であ
る。
ラズマを発生させ分子をこの中で解離するのが有効であ
る。
ガスソース方式のシリコン分子線成長装置では、清浄な
シリコン表面または良好なエピタキシャル膜が容易に得
られる。また成長にガスを用いるためこの中にパッシベ
ーシヨン用の水素ガスを導入することも問題ない。水素
分子を解離するためのプラズマは、分子線成長装置のガ
ス導入セルにおいて電子サイクロトロン共鳴条件を満足
するような磁場およびマイクロ波を供給できるように設
計された電子サイクロトロン共鳴プラズマセルによって
作ることができる。電子サイクロトロン共鳴プラズマセ
ルに水素分子ガスを導入し、セル内のプラズマによって
解離された水素原子をシリコン基板に供給すればシリコ
ン表面に対して効率的に水素パッシベーションが可能と
なる。
シリコン表面または良好なエピタキシャル膜が容易に得
られる。また成長にガスを用いるためこの中にパッシベ
ーシヨン用の水素ガスを導入することも問題ない。水素
分子を解離するためのプラズマは、分子線成長装置のガ
ス導入セルにおいて電子サイクロトロン共鳴条件を満足
するような磁場およびマイクロ波を供給できるように設
計された電子サイクロトロン共鳴プラズマセルによって
作ることができる。電子サイクロトロン共鳴プラズマセ
ルに水素分子ガスを導入し、セル内のプラズマによって
解離された水素原子をシリコン基板に供給すればシリコ
ン表面に対して効率的に水素パッシベーションが可能と
なる。
以下、図面を用いて本発明の詳細な説明する。
１１図は、本発明のパッシベーション装置の一実施例の
概要図である。このパッシベーション装置は、ガスソー
スシリコン分子線成長装置２に、水素原子を発生させる
ために電子サイクロトロン共鳴を利用したプラズマセル
である電子サイクロトロン共鳴セル６を装備している。
概要図である。このパッシベーション装置は、ガスソー
スシリコン分子線成長装置２に、水素原子を発生させる
ために電子サイクロトロン共鳴を利用したプラズマセル
である電子サイクロトロン共鳴セル６を装備している。
電子サイクロトロン共鳴セル６は、シリコン分子線成長
装置２のガス導入セルにおいて電子サイクロトロン共鳴
条件を満足するような磁場およびマイクロ波を供給でき
るように設計されており、マイクロ波導波管８により、
マイクロ波発生のためのタライストロン１１に連結され
ている。また、電子サイクロトロン共鳴セル６は気体水
素分子の流量制御用サブチェンバー１０を介して気体水
素分子ポンベ７に連結されている。
装置２のガス導入セルにおいて電子サイクロトロン共鳴
条件を満足するような磁場およびマイクロ波を供給でき
るように設計されており、マイクロ波導波管８により、
マイクロ波発生のためのタライストロン１１に連結され
ている。また、電子サイクロトロン共鳴セル６は気体水
素分子の流量制御用サブチェンバー１０を介して気体水
素分子ポンベ７に連結されている。
シリコン分子線成長装置２は、成長室内部に基板ヒータ
ー３を備え、および膜成長の過程を観測する反射高速電
子回折装置と膜組成の評価を行うオージェ電子分光計を
備えている。図では、反射高速電子線回折用高速電子銃
４と反射高速電子線回折パターン観測用蛍光スクリーン
５とから成る反射高速電子回折装置のみを示している。
ー３を備え、および膜成長の過程を観測する反射高速電
子回折装置と膜組成の評価を行うオージェ電子分光計を
備えている。図では、反射高速電子線回折用高速電子銃
４と反射高速電子線回折パターン観測用蛍光スクリーン
５とから成る反射高速電子回折装置のみを示している。
次に、このパッシベーション装置を使用した本発明のシ
リコン表面のパッシベーション方法の一実施例について
説明する。
リコン表面のパッシベーション方法の一実施例について
説明する。
基板には４インチＳ ｉ （１００）基板ｌを用いた
。
。
このシリコン基板１は、ガスソースシリコン分子線成長
装置２にロードされる前にアンモニア：過酸化水素水：
純水＝１：６：１０の沸騰した溶液により２０分間、続
いて室温の純水で２０分間洗浄し、リンサードライヤー
によって乾燥する。この処理によりシリコン基板表面に
は、界面に汚染物質のない１０人程度の薄い保護酸化膜
が形成される。シリコン基板１は、この状態でガスソー
スシリコン分子線成長袋？Ｉ！２内にロードされる。超
高真空のシリコン分子線成長装置２内で、基板裏側のヒ
ーター３によりシリコン基板１に対し９００℃、１０分
間の加熱を行う。このプロセスによって表面の保護酸化
膜は除去され清浄なＳ ｉ （１００）表面が得られ
る０表面の清浄さは電子銃４と蛍光スクリーン５で構成
される反射高速電子線回折装置の回折パターンにおいて
清浄なＳ ｉ （１００）面に特徴的な２Ｘ１表面超
構造が観察されることで確認した。
装置２にロードされる前にアンモニア：過酸化水素水：
純水＝１：６：１０の沸騰した溶液により２０分間、続
いて室温の純水で２０分間洗浄し、リンサードライヤー
によって乾燥する。この処理によりシリコン基板表面に
は、界面に汚染物質のない１０人程度の薄い保護酸化膜
が形成される。シリコン基板１は、この状態でガスソー
スシリコン分子線成長袋？Ｉ！２内にロードされる。超
高真空のシリコン分子線成長装置２内で、基板裏側のヒ
ーター３によりシリコン基板１に対し９００℃、１０分
間の加熱を行う。このプロセスによって表面の保護酸化
膜は除去され清浄なＳ ｉ （１００）表面が得られ
る０表面の清浄さは電子銃４と蛍光スクリーン５で構成
される反射高速電子線回折装置の回折パターンにおいて
清浄なＳ ｉ （１００）面に特徴的な２Ｘ１表面超
構造が観察されることで確認した。
この清浄な表面に対してシリコン基板１を室温に保って
、ガスソースシリコン分子線成長装置１内へ電子サイク
ロトロン共鳴セル６から水素分子ガスをクランキングし
た水素原子を供給する。
、ガスソースシリコン分子線成長装置１内へ電子サイク
ロトロン共鳴セル６から水素分子ガスをクランキングし
た水素原子を供給する。
電子サイクロトロン共鳴セル６を動作させる場合には、
気体水素分子ボンベ７からサブチェンバー１０で流量を
制御して、まずセル６に３ ｓｅｃｍの水素ガスを導入
し、タライストロン１１から電子サイクロトロン共鳴セ
ル６に１５０賀のマイクロ波を導波管８で供給すること
で水素の電子サイクロトロン共鳴プラズマを発生させる
。シリコン基板ｌのダメージを防ぐためにプラズマ引出
し電極９には特にプラズマの引出し電圧を印加せず、プ
ラズマによって水素分子がクランキングされてできた水
素原子は、セル６と成長室の真空度の差圧だけで基板１
に向かって流れる。
気体水素分子ボンベ７からサブチェンバー１０で流量を
制御して、まずセル６に３ ｓｅｃｍの水素ガスを導入
し、タライストロン１１から電子サイクロトロン共鳴セ
ル６に１５０賀のマイクロ波を導波管８で供給すること
で水素の電子サイクロトロン共鳴プラズマを発生させる
。シリコン基板ｌのダメージを防ぐためにプラズマ引出
し電極９には特にプラズマの引出し電圧を印加せず、プ
ラズマによって水素分子がクランキングされてできた水
素原子は、セル６と成長室の真空度の差圧だけで基板１
に向かって流れる。
２分間の電子サイクロトロン共鳴セル６の動作によって
、清浄なシリコン基板表面は完全に水素原子によって覆
われる。これは清浄なＳ ｉ （１００）表面が完全
に水素原子によって覆われた場合に現れる１×１表面構
造を反射高速電子線回折装置で回折パターンを観測する
ことで確認した。
、清浄なシリコン基板表面は完全に水素原子によって覆
われる。これは清浄なＳ ｉ （１００）表面が完全
に水素原子によって覆われた場合に現れる１×１表面構
造を反射高速電子線回折装置で回折パターンを観測する
ことで確認した。
水素パッシベーションの効果を確認するため、このウェ
ハーを大気中に取り出し１２時間放置した後、その表面
の酸素量をオージェ電子分光によって定量した。表面を
先に述べた手順で水素パッシベートした基板上では酸素
のオージェ信号は検出されなかった。一方、参照のため
に清浄化後水素パッシベーションを行わずに大気中に１
２時間放置したシリコン基板上では、プランソン洗浄に
よって形成された１０人程度の膜厚の酸化膜と同程度の
大きさの酸素オージェ信号が検出される。この比較から
水素パッシベーションの効果が確認された。
ハーを大気中に取り出し１２時間放置した後、その表面
の酸素量をオージェ電子分光によって定量した。表面を
先に述べた手順で水素パッシベートした基板上では酸素
のオージェ信号は検出されなかった。一方、参照のため
に清浄化後水素パッシベーションを行わずに大気中に１
２時間放置したシリコン基板上では、プランソン洗浄に
よって形成された１０人程度の膜厚の酸化膜と同程度の
大きさの酸素オージェ信号が検出される。この比較から
水素パッシベーションの効果が確認された。
水素パッシベーションを行った後に大気中に１２時間放
置したシリコン基板１を再びシリコン分子線成長装置２
にロードして基板温度を４００℃以上に上げた場合には
、反射高速電子線回折パターンに清浄なＳ ｉ （１
００）表面に特徴的な２×１構造が現れた。この結果か
ら表面をパッシベートしている水素は、４００℃以上の
温度で脱離することが確認された。
置したシリコン基板１を再びシリコン分子線成長装置２
にロードして基板温度を４００℃以上に上げた場合には
、反射高速電子線回折パターンに清浄なＳ ｉ （１
００）表面に特徴的な２×１構造が現れた。この結果か
ら表面をパッシベートしている水素は、４００℃以上の
温度で脱離することが確認された。
また清浄化後水素パッシベーションを行い大気中に１２
時間放置した基板をシリコン分子線成長装置２にロード
して、基板の初期清浄化を行わずにいきなり６００℃に
おいて５０００人のシリコンエピタキシャル成長を行っ
たところ極めてシャープな２×１反射高速電子線回折パ
ターンを示す良好なエピタキシャル成長膜が得られた。
時間放置した基板をシリコン分子線成長装置２にロード
して、基板の初期清浄化を行わずにいきなり６００℃に
おいて５０００人のシリコンエピタキシャル成長を行っ
たところ極めてシャープな２×１反射高速電子線回折パ
ターンを示す良好なエピタキシャル成長膜が得られた。
以上詳しく説明したように本発明を用いれば、パッシベ
ーションに水素原子を用いるので、清浄なシリコン基板
表面を効率良くパッシベートすることができる。したが
って、大気中に取り出した後にも表面が保護され、しか
も必要に応じて簡単な処理で再び清浄表面が得られる。
ーションに水素原子を用いるので、清浄なシリコン基板
表面を効率良くパッシベートすることができる。したが
って、大気中に取り出した後にも表面が保護され、しか
も必要に応じて簡単な処理で再び清浄表面が得られる。
第１図は本発明の詳細な説明するためのバッシベーシッ
ン装置の概略図である。 １・・・・・４インチＳ ｉ （１００）基板２・・
・・・シリコン分子線成長装置 ３・・・・・基板ヒーター ４・・・・・反射高速電子線回折用高速電子銃５・・・
・・反射高速電子線回折パターン観測用蛍光スクリーン ６・・・・・電子サイクロトロン共鳴セルフ・・・・・
気体水素分子ボンベ ８・・・・・マイクロ波導波管 ９・・・・・電子サイクロトロン共鳴セルの１０・ １ト プラズマ引出し電極 ・・・・気体水素分子の流量制御用サブチェンバー ・・・・マイクロ波発生のためのタライストロン
ン装置の概略図である。 １・・・・・４インチＳ ｉ （１００）基板２・・
・・・シリコン分子線成長装置 ３・・・・・基板ヒーター ４・・・・・反射高速電子線回折用高速電子銃５・・・
・・反射高速電子線回折パターン観測用蛍光スクリーン ６・・・・・電子サイクロトロン共鳴セルフ・・・・・
気体水素分子ボンベ ８・・・・・マイクロ波導波管 ９・・・・・電子サイクロトロン共鳴セルの１０・ １ト プラズマ引出し電極 ・・・・気体水素分子の流量制御用サブチェンバー ・・・・マイクロ波発生のためのタライストロン
Claims (2)
- （１）清浄なシリコン表面に水素原子を供給して、シリ
コン表面の化学的に活性なタンクリングボンドを水素で
ターミネートすることを特徴とするシリコン表面のパッ
シベーション方法。 - （２）請求項１記載の方法の実施に使用されるシリコン
表面のパッシベーション装置であって、ガスソース方式
のシリコン分子線成長装置に、さらにシリコン表面のパ
ッシベーションに用いる水素原子を効率良く発生させる
電子サイクロトロン共鳴プラズマセルを装備したことを
特徴とするシリコン表面のパッシベーション装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29370088A JP2663580B2 (ja) | 1988-11-22 | 1988-11-22 | シリコン表面のパッシベーション方法及び装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29370088A JP2663580B2 (ja) | 1988-11-22 | 1988-11-22 | シリコン表面のパッシベーション方法及び装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02140925A true JPH02140925A (ja) | 1990-05-30 |
| JP2663580B2 JP2663580B2 (ja) | 1997-10-15 |
Family
ID=17798109
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29370088A Expired - Fee Related JP2663580B2 (ja) | 1988-11-22 | 1988-11-22 | シリコン表面のパッシベーション方法及び装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2663580B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1997039472A1 (de) * | 1996-04-15 | 1997-10-23 | Balzers Aktiengesellschaft | Verwendung eines reinigungsverfahrens, reinigungsverfahren, verbindungsverfahren und werkstückpaar |
| WO2000005754A1 (en) * | 1998-07-22 | 2000-02-03 | Kaneka Corporation | Semiconductor thin film and thin film device |
| US6902774B2 (en) | 2002-07-25 | 2005-06-07 | Inficon Gmbh | Method of manufacturing a device |
| KR100512521B1 (ko) * | 1996-04-15 | 2005-11-21 | 어낵시스 발처스 악티엔게젤샤프트 | 세정방법의사용방법,세정방법,결합방법및공작재료쌍 |
-
1988
- 1988-11-22 JP JP29370088A patent/JP2663580B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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