JPH02267187A - 基板表面処理方法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、薄膜形成に供する基板材料の表＋ｎｉ処理方
法に係り、特に、分子線エピタキシー法に供する半導体
基板の表面処理方法に関する。

〔従来の技術〕

一般に分子線エピタキシー法により半導体薄膜結晶を成
長する際、基板結晶表面に形成された、自然酸化膜や、
炭素及び炭素化合物のような表ｉｆｌ＋に付着した汚染
層を除去する必要がある。これらの汚染又は酸化膜除去
の方法としては、熱により酸化膜を昇華させる方法（例
えは、信学技報８７−７５記載）、或いは、ＨＣＱ、・
Ｈ２等のガスでサーマルエツチングする方法（例えば、
第５回分子線エピタキシー国際会議（１９８８年、釣札
１晩）ワークブック２３２ページ記載）が挙げられる。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術は、酸化膜の除去に関しては効果的である
が、炭素或いはその化合物に起因した不純物を完全に除
去することができないという問題があった。

本発明は、基板結晶の表＋Ｍｉに損傷を与えることなく
、前記不純物を除去することを目的とする。

本発明の他の目的は、前記従来方法に比して、低温で前
記不純物を除去することにある。

上記目的を達成するために、有機洗浄及び湿式エツチン
グを施とし分子線エピタキシー装置（以ト、ＭＢ２号と
略）内に装填した半導体基板に、ヒータにより加熱され
たＣＱ２ガスを照射し、Ｊｌ（板表面に付着した酸化膜
及び戻索との化学反Ｊ、６、によりそれらを除去するも
のである。

〔作用〕

本発明の基本的原理について以トに概略を説明する。

第１図に、本発明の概略図を示す。モリブテン製基板ホ
ルダー２に結晶成長に用いる基板結晶１を装填し、基板
ヒータ３」二に配置し、基板ヒータ３により基板結晶」
を所望の温度に加熱する。

続いて、ヒータ６により加熱されたガス導入管７より反
Ｊ、ｔ；性ガス（例えばＣＱｚ）を所１♂４の流星に制
御し、反応室内に導入する。導入されるガスは、加熱に
より、並進及び内部エネルギーか高められ、ホット分子
ビームとしで基板結晶１に照射される。

ホラ１−分子ピー１１は、基板表面に於て化学反応へ。

（：３） を生じ、反応生成物は再蒸発するため、基板の表面は、
酸化物及び炭素あるいは戻化物が除去された清浄面とな
る。

この時、ホット分子のエネルギーはｉｅＶ以１・と極め
てホさいため、基板結晶表＋−ｒ＋ｉへの物理的損傷は
、はとんど無視できる。こうして基板と清浄化した後、
基板１を結晶成長に最適な温度に設定し、結晶原料４を
加熱蒸発させることにより、基板界面に於る界］ｆ口準
位の少ない良質の結晶を作製することができる。

〔実施例〕

以−ト、本発明の一実施例を第」図及び第２図登用いて
説明する。本実施例では、Ｇ　ａ　Ａ　ｓの場合につい
て説明するか、他の化合物或いはＳｌに於ても適用でき
る。

基板結晶」−とじてｎ型Ｇ　ａ　Ａ　８県板（ｎ〜２×
１０１１σ−８）を用い、まず有機溶剤（１−リクロル
エチレン、アセトンメタノール）により脱脂洗浄した後
、Ｈ２ＳＯ４，Ｈ２Ｏ、Ｈ２Ｏ２の混合液で基十分に超
純水で流水洗浄した後、モリブテン製基板ホルダー２に
装填し、ＭＢＥ装置内の所定の位置に配置する。次に、
基板ヒータ３により、３００　℃に加熱する。この時シ
ュラウ１り５には液体電調を充填している為、チャンバ
ーの真空度は５Ｘ１０−１０’Ｉ□ｏｒｒ以上に保たれ
でいる。続いてヒーター６によりガス導入管゛／を約ｓ
　Ｏ０℃に加熱しておく。次にガス導入管より、Ｃｕ２
及びＨ２の混合ガスを導入する。流斌はＣＤ、　２を５
　ＳＣＣＭ　。

Ｈ２をＩｓｃｃＭ程度とする。約１分１ｆｌＪ上記ガス
を流し、基板表ｊｎｆの酸化物・炭素等の汚染を除去し
た後、分子線源４よりＡ　８４分子線を照射しながら、
６００℃まで基板１を加熱する。続いて、Ｇａ分子、Ｓ
ｉ分子を７４（（射し、Ｓｊドープｎ型Ｇ　ａ　Ａ　ｓ
薄膜結晶を形成する。

第２図に、容量−電圧法により求めた、結晶中キャリア
濃度の深さ方向分布をボす。エピタキシ成長した納品の
ギヤリア濃度をボす。この場合、基板とエピタキシャル
層界面に、付着不純物に起因する界面準位が生じ、ギヤ
リア濃度の大幅な減少が見られる。

第２図（［））には、カス照射した試料の例を刀くす。

この場合は、ホラ１〜分子ビームにより基板表面が清浄
化されているため、界ｕｎに於けるキャリアの減少が大
幅に改善されていることがわかる。

この時の基板−エビ層界面に於ける接触抵抗は約１　／
　ｌ　Ｏに減少させることができた。

〔発明の効果〕

本発明によれはり（エネルギービームにより基板表面で
化学反Ｑ”を生ぜしめるため、基板結晶への物理的損傷
のない状態で基板表面の酸化物・炭素等の（９着不純物
を除去することができる。また、本発明により、３００
℃程度の低基板温度で表向清浄化ができる。

本発明の基数処理方法を用いて結晶成長を行なうことに
より、〕、（板とエピタキシャル成長結晶界面のキャリ
ア減少を大幅に改善でき、界面に於ける接触抵抗を１７
１０以１〜に抑えることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例の方法による表面処理を行
なう装置１〆ｔの断面図、第２図は、本発明の実施例お
よび従来例によるｎ　ノ’：ｊ　Ｇ　ａ　Ａ　ｓ層のＷ
ヤリア濃度深さ方向分布の／１１！Ｉ定図である。 ［・・基板結晶、２・・・基板ホルダー、；３　・基板
ヒータ、４，４′・・・分子線源、ｂ・・シュラウド、
６・・・ヒータ、７・・ガス導入管。 １１１文（

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、分子線を用いて結晶成長における基板結晶の表面処
   理方法において、加熱された基板に、加熱された反応性
   ガス（ホット分子ビーム）を照射し化学反応を生ぜしめ
   ることにより、基板表面と清浄化することを特徴とする
   基板表面処理方法。 ２、前記基板処理法において、ホット分子ビームは、結
   晶を成長する装置と同一の装置内に導入され、表面反応
   に供されることを特徴とする請求項１記載の基板表面処
   理方法。