JPH05243150A - 分子線エピタキシャル成長法およびその装置 - Google Patents
分子線エピタキシャル成長法およびその装置Info
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- JPH05243150A JPH05243150A JP4043206A JP4320692A JPH05243150A JP H05243150 A JPH05243150 A JP H05243150A JP 4043206 A JP4043206 A JP 4043206A JP 4320692 A JP4320692 A JP 4320692A JP H05243150 A JPH05243150 A JP H05243150A
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Landscapes
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Physical Deposition Of Substances That Are Components Of Semiconductor Devices (AREA)
- Cleaning Or Drying Semiconductors (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 ＧａＡｓ等のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体での
分子線エピタキシャル成長において、分子線照射に先立
って行なわれる基板表面の清浄化処理をより低温で行な
い、界面準位密度を低く抑えてエピタキシャル成長を行
なう。 【構成】 表面処理チャンバ５内において真空中で保持
されたＧａＡｓ基板１２の表面１２′を、ガス供給系１
から供給される水素にレーザ装置２からレーザ光を照射
してラジカルを生成させ、このラジカルを含むガスで基
板表面１２′を処理する。次いで、真空状態を保ちなが
ら、基板１２を搬送室１１ａおよび１１ｂを介して成長
室８まで搬送し、成長室８内で処理された基板表面に分
子線を照射してエピタキシャル層を形成させる。
分子線エピタキシャル成長において、分子線照射に先立
って行なわれる基板表面の清浄化処理をより低温で行な
い、界面準位密度を低く抑えてエピタキシャル成長を行
なう。 【構成】 表面処理チャンバ５内において真空中で保持
されたＧａＡｓ基板１２の表面１２′を、ガス供給系１
から供給される水素にレーザ装置２からレーザ光を照射
してラジカルを生成させ、このラジカルを含むガスで基
板表面１２′を処理する。次いで、真空状態を保ちなが
ら、基板１２を搬送室１１ａおよび１１ｂを介して成長
室８まで搬送し、成長室８内で処理された基板表面に分
子線を照射してエピタキシャル層を形成させる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半
導体基板に分子線を入射させてエピタキシャル層を得る
方法およびその装置に関し、特に、半導体デバイスへの
応用のための表面準位や界面準位の少ない、すなわち界
面特性の良い半導体エピタキシャル層を形成する方法お
よびその装置に関する。
導体基板に分子線を入射させてエピタキシャル層を得る
方法およびその装置に関し、特に、半導体デバイスへの
応用のための表面準位や界面準位の少ない、すなわち界
面特性の良い半導体エピタキシャル層を形成する方法お
よびその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体、たと
えばＧａＡｓの基板を用いた分子線エピタキシャル成長
法（ＭＢＥ法）では、エピタキシャル成長前、その場に
おいて基板は、超高真空中またはＡｓ雰囲気中で熱処理
が行なわれてきた。この熱処理により、エピタキシャル
成長すべき基板表面は清浄にされる。
えばＧａＡｓの基板を用いた分子線エピタキシャル成長
法（ＭＢＥ法）では、エピタキシャル成長前、その場に
おいて基板は、超高真空中またはＡｓ雰囲気中で熱処理
が行なわれてきた。この熱処理により、エピタキシャル
成長すべき基板表面は清浄にされる。
【０００３】一方、最近、「ＧａＡｓ ａｎｄ Ｒｅｌ
ａｔｅｄ Ｃｏｍｐｏｕｎｄ，Ａｔｌａｎｔａ，Ｇｅｏ
ｒｇｉａ，１９８８，ｐｐ．４７−５２」に示されるよ
うに、３チャンバ型エッチング分子線エピタキシャル成
長を用いたＭＢＥ法が開発されてきている。この方法で
は、３チャンバのうち１つのドライエッチングチャンバ
内においてＣｌ2 ガスを用い、熱エッチングまたはＥＣ
Ｒプラズマエッチングにより基板表面のクリーニングが
行なわれる。
ａｔｅｄ Ｃｏｍｐｏｕｎｄ，Ａｔｌａｎｔａ，Ｇｅｏ
ｒｇｉａ，１９８８，ｐｐ．４７−５２」に示されるよ
うに、３チャンバ型エッチング分子線エピタキシャル成
長を用いたＭＢＥ法が開発されてきている。この方法で
は、３チャンバのうち１つのドライエッチングチャンバ
内においてＣｌ2 ガスを用い、熱エッチングまたはＥＣ
Ｒプラズマエッチングにより基板表面のクリーニングが
行なわれる。
【０００４】また、「ＧａＡｓ ａｎｄ Ｒｅｌａｔｅ
ｄ Ｃｏｍｐｏｕｎｄ，Ｊｅｒｓｅｙ，１９９０，ｐ
ｐ．１１１−１１６」では、２チャンバ超高真空ＭＢＥ
装置を用い、その中の１つのチャンバ内でＳｅ分子線を
基板に照射し、ＧａＡｓ表面のダングリングボンドを終
端して不活性化するとともに、ａ−Ｓｅ保護膜を形成す
る方法が報告されている。
ｄ Ｃｏｍｐｏｕｎｄ，Ｊｅｒｓｅｙ，１９９０，ｐ
ｐ．１１１−１１６」では、２チャンバ超高真空ＭＢＥ
装置を用い、その中の１つのチャンバ内でＳｅ分子線を
基板に照射し、ＧａＡｓ表面のダングリングボンドを終
端して不活性化するとともに、ａ−Ｓｅ保護膜を形成す
る方法が報告されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】従来、一般に行なわれ
てきた熱処理では、高温、たとえば５００°Ｃ〜７００
°Ｃによって基板表面に損傷を与えることがあった。十
分に表面の清浄化を行なおうとして熱処理が過度になる
と、このように表面に損傷を与え、表面安定化を行なう
ことができなくなる一方、表面に損傷を与えないよう熱
処理を行なうと、表面のクリーニングが不十分となるこ
とがしばしばあった。
てきた熱処理では、高温、たとえば５００°Ｃ〜７００
°Ｃによって基板表面に損傷を与えることがあった。十
分に表面の清浄化を行なおうとして熱処理が過度になる
と、このように表面に損傷を与え、表面安定化を行なう
ことができなくなる一方、表面に損傷を与えないよう熱
処理を行なうと、表面のクリーニングが不十分となるこ
とがしばしばあった。
【０００６】上述した３チャンバ型の装置において、Ｃ
ｌ2 を用いるＥＣＲプラズマエッチングでは、Ｏ、Ｃお
よびＣｌ等の不純物が基板に残り、深い準位を生成させ
た。一方、上記文献においてＣｌ2 を用いる熱エッチン
グは基板に清浄な表面をもたらしているが、熱処理によ
り基板表面を損傷させる恐れがあった。
ｌ2 を用いるＥＣＲプラズマエッチングでは、Ｏ、Ｃお
よびＣｌ等の不純物が基板に残り、深い準位を生成させ
た。一方、上記文献においてＣｌ2 を用いる熱エッチン
グは基板に清浄な表面をもたらしているが、熱処理によ
り基板表面を損傷させる恐れがあった。
【０００７】また、Ｓｅ保護膜についての上記文献は、
分子線エピタキシャル成長に対するＳｅ膜の応用につい
ては、何ら言及していない。
分子線エピタキシャル成長に対するＳｅ膜の応用につい
ては、何ら言及していない。
【０００８】本発明の目的は、ＧａＡｓ等のＩＩＩ−Ｖ
族化合物半導体での分子線エピタキシャル成長におい
て、分子線照射に先立って行なわれる基板表面の清浄化
処理をより低温で効果的に行なうことができ、その結
果、界面準位密度を低く抑えてエピタキシャル成長を行
なうことができる方法およびその装置を提供することに
ある。
族化合物半導体での分子線エピタキシャル成長におい
て、分子線照射に先立って行なわれる基板表面の清浄化
処理をより低温で効果的に行なうことができ、その結
果、界面準位密度を低く抑えてエピタキシャル成長を行
なうことができる方法およびその装置を提供することに
ある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】第１の発明に従う分子線
エピタキシャル法は、真空中で保持されたＩＩＩ−Ｖ族
化合物半導体基板の表面を、水素およびＶ族元素の水素
化合物の少なくともいずれかを用いて光照射によりラジ
カルを生成させたガスで処理する工程と、真空状態を保
ちながら、処理された基板表面に分子線を照射してエピ
タキシャル層を形成する工程とを備える。第１の発明に
おいて、ラジカル生成には、水素、Ｖ族元素の水素化合
物、またはそれらの混合物が用いられる。
エピタキシャル法は、真空中で保持されたＩＩＩ−Ｖ族
化合物半導体基板の表面を、水素およびＶ族元素の水素
化合物の少なくともいずれかを用いて光照射によりラジ
カルを生成させたガスで処理する工程と、真空状態を保
ちながら、処理された基板表面に分子線を照射してエピ
タキシャル層を形成する工程とを備える。第１の発明に
おいて、ラジカル生成には、水素、Ｖ族元素の水素化合
物、またはそれらの混合物が用いられる。
【００１０】第１の発明において利用できるＩＩＩ−Ｖ
族化合物半導体は、特に限定されるものではないが、よ
く利用される化合物半導体として、たとえば、ＧａＡ
ｓ、ＧａＰ、ＩｎＳｂ、ＩｎＰ、ＩｎＡｓ、ＡｌＡｓな
らびにそれらの混晶（たとえばＡｌ1-X ＧａX Ａｓおよ
びＩｎ1-X ＧａX Ａｓ（０＜ｘ＜１））等を挙げること
ができる。
族化合物半導体は、特に限定されるものではないが、よ
く利用される化合物半導体として、たとえば、ＧａＡ
ｓ、ＧａＰ、ＩｎＳｂ、ＩｎＰ、ＩｎＡｓ、ＡｌＡｓな
らびにそれらの混晶（たとえばＡｌ1-X ＧａX Ａｓおよ
びＩｎ1-X ＧａX Ａｓ（０＜ｘ＜１））等を挙げること
ができる。
【００１１】また、Ｖ族元素の水素化合物には、たとえ
ば、Ｖ族元素がＡｓの場合ＡｓＨ3、Ｐの場合ＰＨ3 、
Ｓｂの場合ＳｂＨ3 がある。
ば、Ｖ族元素がＡｓの場合ＡｓＨ3、Ｐの場合ＰＨ3 、
Ｓｂの場合ＳｂＨ3 がある。
【００１２】ラジカルは、不対電子を有する分子または
原子で、一般に、分子の光分解、放射線分解、電気分
解、熱分解または化学反応により生成される。本発明の
方法は、このラジカルが光分解または光化学反応により
生成されることを特徴としている。また、本発明の方法
においては、少なくとも水素ラジカルを光分解または光
化学反応により生成させることができる。
原子で、一般に、分子の光分解、放射線分解、電気分
解、熱分解または化学反応により生成される。本発明の
方法は、このラジカルが光分解または光化学反応により
生成されることを特徴としている。また、本発明の方法
においては、少なくとも水素ラジカルを光分解または光
化学反応により生成させることができる。
【００１３】このような光分解または光化学反応による
ラジカル生成のため、分子を光励起させる手段として、
たとえばレーザ、および水銀ランプ等を用いることがで
きる。
ラジカル生成のため、分子を光励起させる手段として、
たとえばレーザ、および水銀ランプ等を用いることがで
きる。
【００１４】水素分子を光励起させてラジカルを生成さ
せる場合、たとえば、紫外領域の光が好ましく、このよ
うな領域内の光は、たとえば、エキシマレーザーによっ
て効率的に発生させることができる。
せる場合、たとえば、紫外領域の光が好ましく、このよ
うな領域内の光は、たとえば、エキシマレーザーによっ
て効率的に発生させることができる。
【００１５】また、Ｖ族元素の水素化合物を光励起させ
てラジカルを生成させる場合、たとえば、紫外領域の光
が好ましく、このような領域内の光は、たとえば、エキ
シマレーザーによって効率的に発生させることができ
る。
てラジカルを生成させる場合、たとえば、紫外領域の光
が好ましく、このような領域内の光は、たとえば、エキ
シマレーザーによって効率的に発生させることができ
る。
【００１６】また、第２の発明に従って、第１の発明の
方法を実施するための装置が提供される。この装置は、
基板に分子線を照射して基板上にエピタキシャル層を形
成するための装置であって、基板を収容して基板の表面
を光照射によって生成されたラジカルに晒すための反応
室と、反応室を排気するための第１排気系と、反応室に
ラジカル形成のためのガスを供給するガス供給手段と、
ガス中の分子を光励起するため、ガス供給手段から反応
室に供給されるガスに光を照射する光照射手段と、反応
室で処理された基板を収容して分子線エピタキシャル成
長を行なうための成長室と、成長室を排気するための第
２排気系と、反応室と成長室とを真空状態を維持しなが
ら連絡し、基板を反応室から成長室に搬送するための搬
送室とを備える。
方法を実施するための装置が提供される。この装置は、
基板に分子線を照射して基板上にエピタキシャル層を形
成するための装置であって、基板を収容して基板の表面
を光照射によって生成されたラジカルに晒すための反応
室と、反応室を排気するための第１排気系と、反応室に
ラジカル形成のためのガスを供給するガス供給手段と、
ガス中の分子を光励起するため、ガス供給手段から反応
室に供給されるガスに光を照射する光照射手段と、反応
室で処理された基板を収容して分子線エピタキシャル成
長を行なうための成長室と、成長室を排気するための第
２排気系と、反応室と成長室とを真空状態を維持しなが
ら連絡し、基板を反応室から成長室に搬送するための搬
送室とを備える。
【００１７】第２の発明に従う装置において、光照射手
段からの光をガスに照射する位置は、生成されるラジカ
ルの寿命を考慮して決める必要があり、たとえば、反応
室内において処理すべき基板表面が面する空間の適当な
位置とすることができる。
段からの光をガスに照射する位置は、生成されるラジカ
ルの寿命を考慮して決める必要があり、たとえば、反応
室内において処理すべき基板表面が面する空間の適当な
位置とすることができる。
【００１８】ラジカルを生成させるための光を反応室内
に導入する場合、光照射手段は、光源、光源からの光を
反応室に導くための光学系、および反応室に設けられる
光学窓を備えることができる。
に導入する場合、光照射手段は、光源、光源からの光を
反応室に導くための光学系、および反応室に設けられる
光学窓を備えることができる。
【００１９】光照射手段に含まれる光源には、たとえ
ば、レーザ、および水銀ランプ等を用いることができ
る。光学系は、レンズ、反射鏡または光導波路等、光源
からの光を所定の位置に適当な強度で導くための手段を
備えることができる。
ば、レーザ、および水銀ランプ等を用いることができ
る。光学系は、レンズ、反射鏡または光導波路等、光源
からの光を所定の位置に適当な強度で導くための手段を
備えることができる。
【００２０】また、本発明に従う装置において、第１お
よび第２の排気系は、それぞれ、排気を行なうための真
空ポンプおよびその周辺装置を備えることができる。
よび第２の排気系は、それぞれ、排気を行なうための真
空ポンプおよびその周辺装置を備えることができる。
【００２１】
【作用】第１の発明に従えば、真空中で保持された基板
の表面に、ラジカル（特に水素ラジカル）が到達し、化
学的に活性なラジカルの作用により吸着分子等の表面コ
ンタミナントが排除される。また、この表面処理におい
て、ラジカルを含むガスは、原子を同時に供給する。こ
の原子は、表面ダングリングボンドを終端して不活性化
させる。このような過程の結果、安定で清浄な基板表面
を得ることができる。
の表面に、ラジカル（特に水素ラジカル）が到達し、化
学的に活性なラジカルの作用により吸着分子等の表面コ
ンタミナントが排除される。また、この表面処理におい
て、ラジカルを含むガスは、原子を同時に供給する。こ
の原子は、表面ダングリングボンドを終端して不活性化
させる。このような過程の結果、安定で清浄な基板表面
を得ることができる。
【００２２】また、第１の発明において、ラジカル生成
のため、水素およびＶ族元素の水素化合物の少なくとも
いずれかが用いられ、これらの分子は、光照射により光
励起される。光励起により電子的に励起された分子は、
効率的にラジカルへと変換され、基板表面の清浄化に作
用する。このような光励起処理を用いるため、従来より
も低温、たとえば２００°Ｃ〜３００°Ｃで基板の表面
処理を行なうことができ、熱による基板の損傷はより低
減される。
のため、水素およびＶ族元素の水素化合物の少なくとも
いずれかが用いられ、これらの分子は、光照射により光
励起される。光励起により電子的に励起された分子は、
効率的にラジカルへと変換され、基板表面の清浄化に作
用する。このような光励起処理を用いるため、従来より
も低温、たとえば２００°Ｃ〜３００°Ｃで基板の表面
処理を行なうことができ、熱による基板の損傷はより低
減される。
【００２３】また、光励起では、照射する光エネルギー
の制御により、容易に励起状態の制御を行なうことがで
きるので、基板表面の性状に応じて、表面処理の対応を
容易に変えることができる。また、このような場合、レ
ーザ光が特に有用である。
の制御により、容易に励起状態の制御を行なうことがで
きるので、基板表面の性状に応じて、表面処理の対応を
容易に変えることができる。また、このような場合、レ
ーザ光が特に有用である。
【００２４】さらに、光照射によるラジカル処理は、ダ
イレクトプラズマ処理およびリモートプラズマ処理より
も基板の損傷をかなり少なくすることができる。
イレクトプラズマ処理およびリモートプラズマ処理より
も基板の損傷をかなり少なくすることができる。
【００２５】また、ラジカル生成において水素を用いれ
ば、その還元作用から基板表面の酸素等を除去すること
ができる。一方、ラジカル生成においてＶ族元素の水素
化合物を用いれば、揮発性元素であるＶ族元素が基板か
ら抜けるのを防止することができる。さらに、両方の効
果を得るため、水素およびＶ族元素を適当な比率で混合
して使用することができる。
ば、その還元作用から基板表面の酸素等を除去すること
ができる。一方、ラジカル生成においてＶ族元素の水素
化合物を用いれば、揮発性元素であるＶ族元素が基板か
ら抜けるのを防止することができる。さらに、両方の効
果を得るため、水素およびＶ族元素を適当な比率で混合
して使用することができる。
【００２６】さらにまた、第１の発明は、ラジカルを含
むガスによる表面処理の後、真空状態を維持しながら、
連続的にエピタキシャル成長へと移行する。したがっ
て、表面処理の後、基板表面を汚すことなくＭＢＥ法に
よりエピタキシャル層を形成することができる。
むガスによる表面処理の後、真空状態を維持しながら、
連続的にエピタキシャル成長へと移行する。したがっ
て、表面処理の後、基板表面を汚すことなくＭＢＥ法に
よりエピタキシャル層を形成することができる。
【００２７】第２の発明に従う装置では、まず、反応室
に基板を収容し、第１排気系により反応室内を真空にす
ることができる。この後、反応室にガス供給手段からラ
ジカル形成のためのガスを供給することができる。
に基板を収容し、第１排気系により反応室内を真空にす
ることができる。この後、反応室にガス供給手段からラ
ジカル形成のためのガスを供給することができる。
【００２８】供給されるガスには、光照射手段から光を
照射することができるため、ガスを光励起させてラジカ
ルを生成させることができる。ラジカルを含むガスは、
反応室内の基板表面に供給され、基板表面を処理するこ
とができる。これにより、基板の表面を清浄化すること
ができる。
照射することができるため、ガスを光励起させてラジカ
ルを生成させることができる。ラジカルを含むガスは、
反応室内の基板表面に供給され、基板表面を処理するこ
とができる。これにより、基板の表面を清浄化すること
ができる。
【００２９】その後、真空状態を維持したまま、基板を
反応室から搬送室を経由して第２排気系で真空にされた
成長室に搬送することができる。こうして、基板はその
表面が清浄に保たれたまま成長室に収容される。以上の
ようにして、第２の発明に従う装置では、ラジカルを含
むガスによってエピタキシャル層を形成すべき基板表面
を清浄化することができ、その後、基板表面を汚すこと
なくＭＢＥ法を行なうことができる。
反応室から搬送室を経由して第２排気系で真空にされた
成長室に搬送することができる。こうして、基板はその
表面が清浄に保たれたまま成長室に収容される。以上の
ようにして、第２の発明に従う装置では、ラジカルを含
むガスによってエピタキシャル層を形成すべき基板表面
を清浄化することができ、その後、基板表面を汚すこと
なくＭＢＥ法を行なうことができる。
【００３０】
【実施例】図１は、本発明に従うエピタキシャル成長装
置の一具体例を示す模式図である。
置の一具体例を示す模式図である。
【００３１】図１を参照して、分子線エピタキシャル装
置１０において、中央部には準備室７が設けられてい
る。準備室７には超高真空用ポンプ９ａが接続され、そ
の内部が排気されるようになっている。準備室７の一端
は、第１搬送室１１ａにより表面処理チャンバ５と連絡
され、他端は第２搬送室１１ｂにより成長室８と連絡さ
れる。第１搬送室１１ａおよび第２搬送室１１ｂにはゲ
ートバルブ６ａ、６ｂがそれぞれ設けられており、準備
室７と表面処理チャンバ５、準備室７と成長室８をそれ
ぞれ仕切れるようになっている。
置１０において、中央部には準備室７が設けられてい
る。準備室７には超高真空用ポンプ９ａが接続され、そ
の内部が排気されるようになっている。準備室７の一端
は、第１搬送室１１ａにより表面処理チャンバ５と連絡
され、他端は第２搬送室１１ｂにより成長室８と連絡さ
れる。第１搬送室１１ａおよび第２搬送室１１ｂにはゲ
ートバルブ６ａ、６ｂがそれぞれ設けられており、準備
室７と表面処理チャンバ５、準備室７と成長室８をそれ
ぞれ仕切れるようになっている。
【００３２】表面処理チャンバ５には、基板を載置する
ためのサセプタ４が設けられている。サセプタ４には、
基板を回転させるためのモータ（図示省略）が装備され
ている。また、表面処理チャンバ５には、超高真空用ポ
ンプ９ｂが取付けられている。
ためのサセプタ４が設けられている。サセプタ４には、
基板を回転させるためのモータ（図示省略）が装備され
ている。また、表面処理チャンバ５には、超高真空用ポ
ンプ９ｂが取付けられている。
【００３３】さらに、表面処理チャンバ５には、外から
の光ビームを中に取込む光学窓としてビューポート３が
設けられるとともに、ガスボンベ１ａ、バルブ１ｂ、マ
スフローコントローラ１ｃおよびノズル１ｄを有するガ
ス供給系１が接続されている。ノズル１ｄは、表面処理
チャンバ５内で、サセプタ４の方向にガスを吹き付ける
ように構成されている。
の光ビームを中に取込む光学窓としてビューポート３が
設けられるとともに、ガスボンベ１ａ、バルブ１ｂ、マ
スフローコントローラ１ｃおよびノズル１ｄを有するガ
ス供給系１が接続されている。ノズル１ｄは、表面処理
チャンバ５内で、サセプタ４の方向にガスを吹き付ける
ように構成されている。
【００３４】一方、表面処理チャンバ５の外には、ビュ
ーポート３を介してチャンバ内に光ビームを照射できる
よう、エキシマレーザ２が設けられる。また、エキシマ
レーザ２とビューポート３の間には、エキシマレーザ２
からの光を集束させるため、レンズ１４が設けられる。
ーポート３を介してチャンバ内に光ビームを照射できる
よう、エキシマレーザ２が設けられる。また、エキシマ
レーザ２とビューポート３の間には、エキシマレーザ２
からの光を集束させるため、レンズ１４が設けられる。
【００３５】成長室８は、ＭＢＥ法を行なうためのもの
で、図示しないが、分子線を噴出するためのセルと、Ｍ
ＢＥ法に必要な通常の装備がなされている。また、成長
室８にも超高真空用ポンプ９ｃが取付けられている。
で、図示しないが、分子線を噴出するためのセルと、Ｍ
ＢＥ法に必要な通常の装備がなされている。また、成長
室８にも超高真空用ポンプ９ｃが取付けられている。
【００３６】以上のように構成される装置において、ま
ず、基板を準備室７に収容した後、準備室７から基板１
２を表面処理チャンバ５のサセプタ４に移動させて載置
し、超高真空用ポンプ９ｂで表面処理チャンバ５内の排
気を行なう。このとき、ゲートバルブ６ａは閉められて
おり、準備室７と表面処理チャンバ５は完全に隔離され
ている。その後、ガス供給系１から表面処理チャンバ５
にラジカル生成用のガスが供給される。このとき、エキ
シマレーザ２による紫外光が基板１２の表面１２′と平
行に表面処理チャンバ５内に入射される。この紫外光
は、ガスを基板方向に供給するノズルと基板表面との間
に照射される。その結果、紫外光はガス供給系１からの
ガスに照射され、ラジカルを生成させる。生成したラジ
カルは、基板表面１２′に達する。このとき、基板はモ
ータ（図示省略）により回転されながら、ラジカルに晒
され、表面処理される。
ず、基板を準備室７に収容した後、準備室７から基板１
２を表面処理チャンバ５のサセプタ４に移動させて載置
し、超高真空用ポンプ９ｂで表面処理チャンバ５内の排
気を行なう。このとき、ゲートバルブ６ａは閉められて
おり、準備室７と表面処理チャンバ５は完全に隔離され
ている。その後、ガス供給系１から表面処理チャンバ５
にラジカル生成用のガスが供給される。このとき、エキ
シマレーザ２による紫外光が基板１２の表面１２′と平
行に表面処理チャンバ５内に入射される。この紫外光
は、ガスを基板方向に供給するノズルと基板表面との間
に照射される。その結果、紫外光はガス供給系１からの
ガスに照射され、ラジカルを生成させる。生成したラジ
カルは、基板表面１２′に達する。このとき、基板はモ
ータ（図示省略）により回転されながら、ラジカルに晒
され、表面処理される。
【００３７】表面処理が十分に行なわれた後、レーザの
照射およびガスの供給は停止され、表面処理チャンバ５
内は最初に排気を行なったときの真空状態に戻される。
照射およびガスの供給は停止され、表面処理チャンバ５
内は最初に排気を行なったときの真空状態に戻される。
【００３８】その後、ゲートバルブ６ａを開き、予め超
高真空用ポンプ９ａで排気された準備室７と表面処理チ
ャンバ５を連絡させる。次いで、第１搬送室１１ａを通
じて準備室７に基板１２を移動させる。次に、ゲートバ
ルブ６ａを閉じ、準備室７を超高真空（〜１０-11 ｍ
ｂ）まで到達させた後、ゲートバルブ６ｂを開け、予め
超高真空用ポンプ９ｃにより超高真空にされた成長室８
に第２搬送室１１ｂを通じて基板１２を移動させる。成
長室８内に基板が収容されたらゲートバルブ６ｂを閉
じ、ＭＢＥ法を開始する。以上のようにして基板上にエ
ピタキシャル層が形成される。
高真空用ポンプ９ａで排気された準備室７と表面処理チ
ャンバ５を連絡させる。次いで、第１搬送室１１ａを通
じて準備室７に基板１２を移動させる。次に、ゲートバ
ルブ６ａを閉じ、準備室７を超高真空（〜１０-11 ｍ
ｂ）まで到達させた後、ゲートバルブ６ｂを開け、予め
超高真空用ポンプ９ｃにより超高真空にされた成長室８
に第２搬送室１１ｂを通じて基板１２を移動させる。成
長室８内に基板が収容されたらゲートバルブ６ｂを閉
じ、ＭＢＥ法を開始する。以上のようにして基板上にエ
ピタキシャル層が形成される。
【００３９】例１ 上記装置を用いてＭＢＥ成長を行なった。基板にはＧａ
Ａｓ、ガスにはＨ2 を用いた。
Ａｓ、ガスにはＨ2 を用いた。
【００４０】ＧａＡｓ基板を表面処理チャンバ内に収容
し、１０-6ｍｂまで排気した後、ノズルを介してＨ2 を
５０ｓｃｃｍ流した。このＨ2 にＡｒ−Ｆエキシマレー
ザより紫外光を照射して、水素ラジカルを発生させた。
し、１０-6ｍｂまで排気した後、ノズルを介してＨ2 を
５０ｓｃｃｍ流した。このＨ2 にＡｒ−Ｆエキシマレー
ザより紫外光を照射して、水素ラジカルを発生させた。
【００４１】この状態で上述したようにＧａＡｓ基板を
回転させながら、約２５０°Ｃで約２０分間、基板表面
をラジカルを含むガスに晒して表面の清浄化処理を行な
った。
回転させながら、約２５０°Ｃで約２０分間、基板表面
をラジカルを含むガスに晒して表面の清浄化処理を行な
った。
【００４２】次に、上述した手順を踏んでＧａＡｓ基板
を成長室に移動させ、処理された基板表面に通常の手順
に従ってＡｌＧａＡｓをヘテロエピタキシャル成長させ
た。
を成長室に移動させ、処理された基板表面に通常の手順
に従ってＡｌＧａＡｓをヘテロエピタキシャル成長させ
た。
【００４３】その後、基板にＭＩＳ構造を形成し、その
Ｃ−Ｖ特性を測定することにより界面準位密度を求め
た。その結果、表面処理した後、エピタキシャル成長さ
せた試料の界面準位密度は〜１０11ｃｍ-2・ｅＶ-1であ
った。一方、表面処理を行なわずにヘテロエピタキシャ
ル成長させた試料の界面準位密度は〜１０12ｃｍ-2・ｅ
Ｖ-1であった。この結果より、光励起による水素ラジカ
ルを用いた表面処理により、界面準位密度が約１桁減少
することが明らかとなった。
Ｃ−Ｖ特性を測定することにより界面準位密度を求め
た。その結果、表面処理した後、エピタキシャル成長さ
せた試料の界面準位密度は〜１０11ｃｍ-2・ｅＶ-1であ
った。一方、表面処理を行なわずにヘテロエピタキシャ
ル成長させた試料の界面準位密度は〜１０12ｃｍ-2・ｅ
Ｖ-1であった。この結果より、光励起による水素ラジカ
ルを用いた表面処理により、界面準位密度が約１桁減少
することが明らかとなった。
【００４４】例２ 基板にはＧａＡｓ、ガスにはＡｓＨ3 を用い、上記装置
においてＭＢＥ成長を行なった。
においてＭＢＥ成長を行なった。
【００４５】ＧａＡｓ基板を表面処理チャンバ内に収容
し、１０-6ｍｂまで排気した後、ノズルを通じてＡｓＨ
3 を１０ｓｃｃｍ流した。このＡｓＨ3 にＡｒ−Ｆエキ
シマレーザより紫外光を照射して、ラジカルを発生させ
た。上述したようにＧａＡｓ基板を回転させながら、約
２５０°Ｃで約２０分間、基板表面をラジカルを含むガ
スに晒して表面の清浄化処理を行なった。
し、１０-6ｍｂまで排気した後、ノズルを通じてＡｓＨ
3 を１０ｓｃｃｍ流した。このＡｓＨ3 にＡｒ−Ｆエキ
シマレーザより紫外光を照射して、ラジカルを発生させ
た。上述したようにＧａＡｓ基板を回転させながら、約
２５０°Ｃで約２０分間、基板表面をラジカルを含むガ
スに晒して表面の清浄化処理を行なった。
【００４６】次に、上述した手順を踏んでＧａＡｓ基板
を成長室に移動させ、処理された基板表面にＡｌＧａＡ
ｓをヘテロエピタキシャル成長させた。
を成長室に移動させ、処理された基板表面にＡｌＧａＡ
ｓをヘテロエピタキシャル成長させた。
【００４７】その後、基板にＭＩＳ構造を形成し、その
Ｃ−Ｖ特性を測定することにより界面準位密度を求め
た。その結果、表面処理した後、エピタキシャル成長さ
せた試料の界面準位密度は〜１０11ｃｍ-2・ｅＶ-1であ
った。一方、表面処理を行なわずにヘテロエピタキシャ
ル成長させた試料の界面準位密度は〜１０12ｃｍ-2・ｅ
Ｖ-1であった。この結果より、光励起による水素ラジカ
ルを用いた表面処理により、界面準位密度が約１桁減少
することが明らかとなった。
Ｃ−Ｖ特性を測定することにより界面準位密度を求め
た。その結果、表面処理した後、エピタキシャル成長さ
せた試料の界面準位密度は〜１０11ｃｍ-2・ｅＶ-1であ
った。一方、表面処理を行なわずにヘテロエピタキシャ
ル成長させた試料の界面準位密度は〜１０12ｃｍ-2・ｅ
Ｖ-1であった。この結果より、光励起による水素ラジカ
ルを用いた表面処理により、界面準位密度が約１桁減少
することが明らかとなった。
【００４８】例３ 基板にＩｎＰ、ガスにＨ2 を用い、上記装置においてＭ
ＢＥ成長を行なった。
ＢＥ成長を行なった。
【００４９】ＩｎＰ基板を表面処理チャンバ内に収容
し、１０-6ｍｂまで排気した後、ノズルを通じてＨ2 を
５０ｓｃｃｍ流した。このＨ2 にＡｒ−Ｆエキシマレー
ザより紫外光を照射して水素ラジカルを発生させた。
し、１０-6ｍｂまで排気した後、ノズルを通じてＨ2 を
５０ｓｃｃｍ流した。このＨ2 にＡｒ−Ｆエキシマレー
ザより紫外光を照射して水素ラジカルを発生させた。
【００５０】上述したようにＩｎＰ基板を回転させなが
ら、約２５０°Ｃで約２０分間、基板表面を水素ラジカ
ルを含むガスに晒して表面のクリーニングを行なった。
ら、約２５０°Ｃで約２０分間、基板表面を水素ラジカ
ルを含むガスに晒して表面のクリーニングを行なった。
【００５１】次に、上述した手順を踏んでＩｎＰ基板を
成長室に移動させ、処理された基板表面にＧａＩｎＡｓ
をヘテロエピタキシャル成長させた。
成長室に移動させ、処理された基板表面にＧａＩｎＡｓ
をヘテロエピタキシャル成長させた。
【００５２】そして、ホール測定によりエピタキシャル
成長層の特性について評価した。その結果、表面処理し
た後、エピタキシャル成長させた試料のキャリア移動度
は〜１１０００ｃｍ2 ／Ｖ・ｓであった。一方、表面処
理を行なわずにヘテロエピタキシャル成長させた試料の
キャリア移動度は〜５０００ｃｍ2 ／Ｖ・ｓであった。
この結果より、光励起による水素ラジカルを用いた表面
処理により、キャリア移動度が２倍以上増加することが
明らかとなった。
成長層の特性について評価した。その結果、表面処理し
た後、エピタキシャル成長させた試料のキャリア移動度
は〜１１０００ｃｍ2 ／Ｖ・ｓであった。一方、表面処
理を行なわずにヘテロエピタキシャル成長させた試料の
キャリア移動度は〜５０００ｃｍ2 ／Ｖ・ｓであった。
この結果より、光励起による水素ラジカルを用いた表面
処理により、キャリア移動度が２倍以上増加することが
明らかとなった。
【００５３】例４ 基板にＩｎＰ、ガスにＰＨ3 を用いて上記装置によりＭ
ＢＥ成長を行なった。
ＢＥ成長を行なった。
【００５４】ＩｎＰ基板を表面処理チャンバに収容し、
１０-6ｍｂまで排気した後、ノズルを通じてＰＨ3 を１
０ｓｃｃｍ流した。このＰＨ3 に、Ａｒ−Ｆエキシマレ
ーザより紫外光を照射してラジカルを発生させた。
１０-6ｍｂまで排気した後、ノズルを通じてＰＨ3 を１
０ｓｃｃｍ流した。このＰＨ3 に、Ａｒ−Ｆエキシマレ
ーザより紫外光を照射してラジカルを発生させた。
【００５５】上述したようにＩｎＰ基板を回転させなが
ら、約２５０°Ｃで約２０分間、基板表面をラジカルを
含むガスに晒して表面のクリーニングを行なった。
ら、約２５０°Ｃで約２０分間、基板表面をラジカルを
含むガスに晒して表面のクリーニングを行なった。
【００５６】次に、上述した手順を踏んでＩｎＰ基板を
成長室に移動させ、処理された基板表面にＧａＩｎＡｓ
をヘテロエピタキシャル成長させた。
成長室に移動させ、処理された基板表面にＧａＩｎＡｓ
をヘテロエピタキシャル成長させた。
【００５７】そして、ホール測定によりエピタキシャル
成長層の特性について評価した。その結果、表面処理し
た後、エピタキシャル成長させた試料のキャリア移動度
は〜１２０００ｃｍ2 ／Ｖ・ｓであった。一方、表面処
理を行なわずにヘテロエピタキシャル成長させた試料の
キャリア移動度は〜５０００ｃｍ2 ／Ｖ・ｓであった。
この結果より、光励起によるラジカルを用いた表面処理
により、キャリア移動度が２倍以上増加することが明ら
かとなった。
成長層の特性について評価した。その結果、表面処理し
た後、エピタキシャル成長させた試料のキャリア移動度
は〜１２０００ｃｍ2 ／Ｖ・ｓであった。一方、表面処
理を行なわずにヘテロエピタキシャル成長させた試料の
キャリア移動度は〜５０００ｃｍ2 ／Ｖ・ｓであった。
この結果より、光励起によるラジカルを用いた表面処理
により、キャリア移動度が２倍以上増加することが明ら
かとなった。
【００５８】
【発明の効果】以上説明したように、本発明では、基板
表面のクリーニングに光励起によるラジカルを用いたた
め、従来よりも低温で、基板に損傷を与えることなく効
果的に基板表面を清浄化することができる。
表面のクリーニングに光励起によるラジカルを用いたた
め、従来よりも低温で、基板に損傷を与えることなく効
果的に基板表面を清浄化することができる。
【００５９】また、本発明では、基板表面のクリーニン
グの後、真空中において連続的にエピタキシャル成長さ
せるので、界面準位密度を低く抑えてエピタキシャル成
長を行なうことができる。
グの後、真空中において連続的にエピタキシャル成長さ
せるので、界面準位密度を低く抑えてエピタキシャル成
長を行なうことができる。
【００６０】したがって、本発明を表面準位密度の高い
ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体基板へのエピタキシャル成長
に利用すると非常に効果的である。
ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体基板へのエピタキシャル成長
に利用すると非常に効果的である。
【図１】本発明に従う装置の一具体例を示す模式図であ
る。
る。
１ ガス供給系 ２ エキシマレーザ ３ ビューポート ４ サセプタ ５ 表面処理チャンバ ６ａ、６ｂ ゲートバルブ ７ 準備室 ８ 成長室 ９ａ、９ｂ、９ｃ 超高真空用ポンプ １０ 分子線エピタキシャル成長装置 １１ａ、１１ｂ 搬送室 １２ 基板
Claims (2)
- 【請求項１】 真空中で保持されたＩＩＩ−Ｖ族化合物
半導体基板の表面を、水素および前記Ｖ族元素の水素化
合物の少なくともいずれかを用いて光照射によりラジカ
ルを生成させたガスで処理する工程と、 真空状態を保ちながら、処理された基板表面に分子線を
照射してエピタキシャル層を形成する工程とを備える、
分子線エピタキシャル法。 - 【請求項２】 基板に分子線を照射して前記基板上にエ
ピタキシャル層を形成するための装置において、 前記基板を収容して、前記基板の表面を光照射によって
生成されたラジカルに晒すための反応室と、 前記反応室を排気するための第１排気系と、 前記反応室に前記ラジカル形成のためのガスを供給する
ガス供給手段と、 前記ガス中の分子を光励起するため、前記ガス供給手段
から前記反応室に供給されるガスに光を照射する光照射
手段と、 前記反応室で処理された基板を収容して分子線エピタキ
シャル成長を行なうための成長室と、 前記成長室を排気するための第２排気系と、 前記反応室と前記成長室とを真空状態を維持しながら連
絡し、前記基板を前記反応室から前記成長室に搬送する
ための搬送室とを備える、分子線エピタキシャル成長装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4043206A JPH05243150A (ja) | 1992-02-28 | 1992-02-28 | 分子線エピタキシャル成長法およびその装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4043206A JPH05243150A (ja) | 1992-02-28 | 1992-02-28 | 分子線エピタキシャル成長法およびその装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05243150A true JPH05243150A (ja) | 1993-09-21 |
Family
ID=12657451
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4043206A Withdrawn JPH05243150A (ja) | 1992-02-28 | 1992-02-28 | 分子線エピタキシャル成長法およびその装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05243150A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1312746C (zh) * | 1994-07-28 | 2007-04-25 | 株式会社半导体能源研究所 | 激光处理方法 |
| JP2012059866A (ja) * | 2010-09-08 | 2012-03-22 | Tokyo Electron Ltd | Ｍｏｃｖｄ装置及びそのクリーニング方法 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03204465A (ja) * | 1989-12-31 | 1991-09-06 | Aisin Aw Co Ltd | 車両用自動変速機の制御装置 |
| JPH03261308A (ja) * | 1990-03-09 | 1991-11-21 | Toyota Motor Corp | 簡易型四輪駆動自動車における直流モータ駆動回路 |
| JPH0471936A (ja) * | 1990-07-13 | 1992-03-06 | Nissan Motor Co Ltd | 車両用内燃機関の制御装置 |
| JPH04150702A (ja) * | 1990-10-12 | 1992-05-25 | Hitachi Ltd | 電気車制御装置 |
-
1992
- 1992-02-28 JP JP4043206A patent/JPH05243150A/ja not_active Withdrawn
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03204465A (ja) * | 1989-12-31 | 1991-09-06 | Aisin Aw Co Ltd | 車両用自動変速機の制御装置 |
| JPH03261308A (ja) * | 1990-03-09 | 1991-11-21 | Toyota Motor Corp | 簡易型四輪駆動自動車における直流モータ駆動回路 |
| JPH0471936A (ja) * | 1990-07-13 | 1992-03-06 | Nissan Motor Co Ltd | 車両用内燃機関の制御装置 |
| JPH04150702A (ja) * | 1990-10-12 | 1992-05-25 | Hitachi Ltd | 電気車制御装置 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1312746C (zh) * | 1994-07-28 | 2007-04-25 | 株式会社半导体能源研究所 | 激光处理方法 |
| JP2012059866A (ja) * | 2010-09-08 | 2012-03-22 | Tokyo Electron Ltd | Ｍｏｃｖｄ装置及びそのクリーニング方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19990518 |