JPH0955365A - 半導体基板の表面清浄方法 - Google Patents
半導体基板の表面清浄方法Info
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- JPH0955365A JPH0955365A JP22579595A JP22579595A JPH0955365A JP H0955365 A JPH0955365 A JP H0955365A JP 22579595 A JP22579595 A JP 22579595A JP 22579595 A JP22579595 A JP 22579595A JP H0955365 A JPH0955365 A JP H0955365A
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Landscapes
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- Cleaning Or Drying Semiconductors (AREA)
- Cleaning And De-Greasing Of Metallic Materials By Chemical Methods (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 基板の結晶に損傷を与えることなく、該基板
上に生成している酸化膜などの不純物を、該基板への再
成長室内にて、除去する方法を提供する。 【解決手段】 III−V族系半導体基板またはII−
VI族系半導体基板上にMBE法で成長したII−VI
族系半導体エピタキシャル膜を基板とし、該エピタキシ
ャル膜上にMBE法でII−VI族系半導体を再成長さ
せる際に、同成長室内で、He/H2混合ガスプラズマ
ビームを同基板に照射して、同基板表面をクリーニング
する。ZnSeバルク結晶を基板とし、該バルク結晶上
にMBE法でII−VI族系半導体を成長させる際に、
同成長室内で、He/H2混合ガスプラズマビームを同
基板に照射して、同基板表面をクリーニングする。
上に生成している酸化膜などの不純物を、該基板への再
成長室内にて、除去する方法を提供する。 【解決手段】 III−V族系半導体基板またはII−
VI族系半導体基板上にMBE法で成長したII−VI
族系半導体エピタキシャル膜を基板とし、該エピタキシ
ャル膜上にMBE法でII−VI族系半導体を再成長さ
せる際に、同成長室内で、He/H2混合ガスプラズマ
ビームを同基板に照射して、同基板表面をクリーニング
する。ZnSeバルク結晶を基板とし、該バルク結晶上
にMBE法でII−VI族系半導体を成長させる際に、
同成長室内で、He/H2混合ガスプラズマビームを同
基板に照射して、同基板表面をクリーニングする。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、分子線エピタキシ
ー(MBE)法を用いてII−VI族系半導体をII−
VIあるいはIII−V族系半導体結晶基板表面に成長
させる際に、該MBE成長室内で行う該基板表面の清浄
方法に関する。
ー(MBE)法を用いてII−VI族系半導体をII−
VIあるいはIII−V族系半導体結晶基板表面に成長
させる際に、該MBE成長室内で行う該基板表面の清浄
方法に関する。
【0002】
【技術背景】現在、MBE法で作製したII−VI族系
半導体レーザの研究が盛んに行われており、室温にて連
続動作させた際の寿命が約1時間程度のものが報告され
ている(A.Ishibashi and S.Ito
h,IEEE LEOS 1994,PD1.1,Bo
ston,USA(1994))。
半導体レーザの研究が盛んに行われており、室温にて連
続動作させた際の寿命が約1時間程度のものが報告され
ている(A.Ishibashi and S.Ito
h,IEEE LEOS 1994,PD1.1,Bo
ston,USA(1994))。
【0003】また、埋め込み再成長型(基板上に単層ま
たは多層で形成した結晶の表面の一部をエッチングし、
該エッチング部に結晶を再成長させるタイプのもの)の
半導体レーザは、III−V族系半導体を用いる分野に
おいて、非常に一般的に用いられている(伊藤良一編
著,半導体レーザ)。しかし、II−VI族系半導体に
おいては、そのような再成長技術は確立されておらず、
特に、MBE法を用いた結晶成長技術においては、以下
に述べるような理由により、困難であると言われてい
る。
たは多層で形成した結晶の表面の一部をエッチングし、
該エッチング部に結晶を再成長させるタイプのもの)の
半導体レーザは、III−V族系半導体を用いる分野に
おいて、非常に一般的に用いられている(伊藤良一編
著,半導体レーザ)。しかし、II−VI族系半導体に
おいては、そのような再成長技術は確立されておらず、
特に、MBE法を用いた結晶成長技術においては、以下
に述べるような理由により、困難であると言われてい
る。
【0004】すなわち、一般に、II−VIあるいはI
II−V族系半導体をMBE法を用いて成長する際に用
いられる基板は、MBE成長室外で有機化合物あるいは
無機化合物により処理して表面損傷層を取り除き、これ
をMBE成長室内に導入し、さらに該成長室内におい
て、該基板表面に形成されている酸化膜を取り除く操作
を行った後に、MBE結晶成長に付している。
II−V族系半導体をMBE法を用いて成長する際に用
いられる基板は、MBE成長室外で有機化合物あるいは
無機化合物により処理して表面損傷層を取り除き、これ
をMBE成長室内に導入し、さらに該成長室内におい
て、該基板表面に形成されている酸化膜を取り除く操作
を行った後に、MBE結晶成長に付している。
【0005】この酸化膜は、通常、基板の温度を上昇
(例えば、GaAs基板では580〜600℃程度まで
温度上昇)させ、該膜を構成している酸化物を昇華させ
ることにより、除去している。
(例えば、GaAs基板では580〜600℃程度まで
温度上昇)させ、該膜を構成している酸化物を昇華させ
ることにより、除去している。
【0006】しかし、MBE法で成長したII−VI族
系半導体は、この成長温度以上の温度で熱処理を行うこ
とで、急速に特性が劣化することが報告されている
(Y.Ichimura,K.Kishino,M.K
uramoto,M.Satake,A.Yoshid
a,Journal of Electronic M
aterials Vol.24(1995)17
1)。
系半導体は、この成長温度以上の温度で熱処理を行うこ
とで、急速に特性が劣化することが報告されている
(Y.Ichimura,K.Kishino,M.K
uramoto,M.Satake,A.Yoshid
a,Journal of Electronic M
aterials Vol.24(1995)17
1)。
【0007】一方、低温で結晶基板の酸化膜を取り除く
方法も知られており、その一つに、RF(Radio
Frequency)波、マイクロ波、あるいはECR
(Electron Cyclotron Reson
ance)波などで励起した水素プラズマを照射する方
法がある。この方法は、プラズマにより活性化した水素
を基板に照射するものであり、比較的低温で酸化膜を取
り除くことができる。
方法も知られており、その一つに、RF(Radio
Frequency)波、マイクロ波、あるいはECR
(Electron Cyclotron Reson
ance)波などで励起した水素プラズマを照射する方
法がある。この方法は、プラズマにより活性化した水素
を基板に照射するものであり、比較的低温で酸化膜を取
り除くことができる。
【0008】しかし、水素ガス単体でのプラズマ処理法
は、基板に与える損傷が大きい。また、基板に与える損
傷を抑えるべく、低流量(低圧力)、低パワーの水素プ
ラズマを使用することも考えられる。しかし、このよう
なプラズマを生成する場合、プラズマ放電が非常に不安
定になることが多く起こる。
は、基板に与える損傷が大きい。また、基板に与える損
傷を抑えるべく、低流量(低圧力)、低パワーの水素プ
ラズマを使用することも考えられる。しかし、このよう
なプラズマを生成する場合、プラズマ放電が非常に不安
定になることが多く起こる。
【0009】
【発明の目的】そこで、本発明では、MBE法で成長し
たII−VI族系半導体エピタキシャル結晶膜を基板と
し、該基板上にMBE法でII−VI族系半導体を再成
長させる際に、該基板に損傷を与えることなく、しかも
低温で、安定に、該基板表面をクリーニングすることの
できる表面清浄方法を提供することを目的とする。ま
た、本発明では、II−VI族系半導体基板のうちのZ
nSeの場合には、上記のエピタキシャル結晶に限ら
ず、バルク法で成長したZnSeバルク結晶を基板と
し、該基板上にMBE法でII−VI族系半導体を再成
長させる際に、該基板に損傷を与えることなく、低温
で、安定に、該基板表面をクリーニングすることのでき
る表面清浄方法をも提供することを他の目的とする。
たII−VI族系半導体エピタキシャル結晶膜を基板と
し、該基板上にMBE法でII−VI族系半導体を再成
長させる際に、該基板に損傷を与えることなく、しかも
低温で、安定に、該基板表面をクリーニングすることの
できる表面清浄方法を提供することを目的とする。ま
た、本発明では、II−VI族系半導体基板のうちのZ
nSeの場合には、上記のエピタキシャル結晶に限ら
ず、バルク法で成長したZnSeバルク結晶を基板と
し、該基板上にMBE法でII−VI族系半導体を再成
長させる際に、該基板に損傷を与えることなく、低温
で、安定に、該基板表面をクリーニングすることのでき
る表面清浄方法をも提供することを他の目的とする。
【0010】
【発明の概要】本発明者は、上記の問題点を解決するた
めに検討を重ねた結果、He/H2混合ガスプラズマを
用いることで、H2ガス単体を用いたプラズマよりも、
基板の結晶に対する損傷を抑制しながら、酸化膜などの
不純物を除去することが可能であり、この結果、十分な
特性を有する結晶の再成長を行うことができる基板表面
とすることができるとの知見を得て、本発明を完成する
に至った。
めに検討を重ねた結果、He/H2混合ガスプラズマを
用いることで、H2ガス単体を用いたプラズマよりも、
基板の結晶に対する損傷を抑制しながら、酸化膜などの
不純物を除去することが可能であり、この結果、十分な
特性を有する結晶の再成長を行うことができる基板表面
とすることができるとの知見を得て、本発明を完成する
に至った。
【0011】すなわち、本発明は、〔1〕III−V族
系半導体基板あるいはII−VI族系半導体基板上に分
子線エピタキシー法で成長したII−VI族系半導体エ
ピタキシャル結晶膜を基板として用い、該エピタキシャ
ル結晶膜基板上に分子線エピタキシー法でII−VI族
系半導体を再成長させる際に、同成長室内で、He/H
2混合ガスプラズマビームを同基板に照射して、同基板
表面をクリーニングすることを特徴とする半導体基板の
表面清浄方法(以下、第1発明と言う)、および〔2〕
ZnSeバルク結晶を基板として用い、該バルク結晶基
板上に分子線エピタキシー法でII−VI族系半導体を
成長させる際に、同成長室内で、He/H2混合ガスプ
ラズマビームを同基板に照射して、同基板表面をクリー
ニングすることを特徴とする半導体基板の表面清浄方法
(以下、第2発明と言う)を要旨とする。
系半導体基板あるいはII−VI族系半導体基板上に分
子線エピタキシー法で成長したII−VI族系半導体エ
ピタキシャル結晶膜を基板として用い、該エピタキシャ
ル結晶膜基板上に分子線エピタキシー法でII−VI族
系半導体を再成長させる際に、同成長室内で、He/H
2混合ガスプラズマビームを同基板に照射して、同基板
表面をクリーニングすることを特徴とする半導体基板の
表面清浄方法(以下、第1発明と言う)、および〔2〕
ZnSeバルク結晶を基板として用い、該バルク結晶基
板上に分子線エピタキシー法でII−VI族系半導体を
成長させる際に、同成長室内で、He/H2混合ガスプ
ラズマビームを同基板に照射して、同基板表面をクリー
ニングすることを特徴とする半導体基板の表面清浄方法
(以下、第2発明と言う)を要旨とする。
【0012】このとき、(1)He/H2混合ガスが容
積比で2/1〜250/1であること、(2)成長室内
の真空度が5×10−8〜1×10−4torrである
こと、(3)基板温度が、第1発明では100℃以上で
II−VI族系半導体エピタキシャル結晶膜の成長温度
以下であり、第2発明では100〜500℃であるこ
と、が好ましい。
積比で2/1〜250/1であること、(2)成長室内
の真空度が5×10−8〜1×10−4torrである
こと、(3)基板温度が、第1発明では100℃以上で
II−VI族系半導体エピタキシャル結晶膜の成長温度
以下であり、第2発明では100〜500℃であるこ
と、が好ましい。
【0013】ところで、GaAs基板上に窒素ドープの
p−ZnSe:Nを成長する際に用いられているRF波
により励起したラジカル窒素に、ヘリウムガスを混合し
たものを用いた場合に、損傷無く良質なp−ZnSeエ
ピタキシャル膜を成長できることが知られている(長竹
剛,登坂裕之,小林正和,吉川明彦:1993年秋期第
54回応用物理学会学術講演会講演予稿集P.256,
29P−ZL−14)。しかし、この文献には、RF
波、マイクロ波、あるいはECR波などで励起した水素
プラズマにヘリウムを混合した場合については何ら言及
しておらず、この文献から、これらの水素プラズマとヘ
リウムとを混合した場合に、II−VI族エピタキシャ
ル膜に大きな損傷を与えずに、該膜の表面に形成されて
いる酸化膜等の不純物を除去できることを予測すること
は不可能である。
p−ZnSe:Nを成長する際に用いられているRF波
により励起したラジカル窒素に、ヘリウムガスを混合し
たものを用いた場合に、損傷無く良質なp−ZnSeエ
ピタキシャル膜を成長できることが知られている(長竹
剛,登坂裕之,小林正和,吉川明彦:1993年秋期第
54回応用物理学会学術講演会講演予稿集P.256,
29P−ZL−14)。しかし、この文献には、RF
波、マイクロ波、あるいはECR波などで励起した水素
プラズマにヘリウムを混合した場合については何ら言及
しておらず、この文献から、これらの水素プラズマとヘ
リウムとを混合した場合に、II−VI族エピタキシャ
ル膜に大きな損傷を与えずに、該膜の表面に形成されて
いる酸化膜等の不純物を除去できることを予測すること
は不可能である。
【0014】そこで、本発明者は、H2/He混合ガス
プラズマはII−VI族エピタキシャル膜に大きな損傷
を与えずに、該膜の表面に形成されている酸化膜等の不
純物を除去できるとの仮定の下に、H2/He混合ガス
プラズマの安定性を確認するために、RF波によるH2
/He混合ガスプラズマの、プラズマ発光スペクトルの
解析を行った。
プラズマはII−VI族エピタキシャル膜に大きな損傷
を与えずに、該膜の表面に形成されている酸化膜等の不
純物を除去できるとの仮定の下に、H2/He混合ガス
プラズマの安定性を確認するために、RF波によるH2
/He混合ガスプラズマの、プラズマ発光スペクトルの
解析を行った。
【0015】図1は、後述する実施例で得たH2/He
混合ガスプラズマの発光スペクトルの典型例を示すもの
である。プラズマ発光スペクトル上に現れるH2ガスに
起因する輝線およびHeガスに起因する輝線の強度は、
それぞれのプラズマの強度を表すものである。このスペ
クトル中、570nm付近の発光輝線はHeに、650
nm付近の輝線はH2に、それぞれ起因するものであ
る。
混合ガスプラズマの発光スペクトルの典型例を示すもの
である。プラズマ発光スペクトル上に現れるH2ガスに
起因する輝線およびHeガスに起因する輝線の強度は、
それぞれのプラズマの強度を表すものである。このスペ
クトル中、570nm付近の発光輝線はHeに、650
nm付近の輝線はH2に、それぞれ起因するものであ
る。
【0016】図2は、RF波パワーおよびH2ガス流量
を一定にしたときの、H2ガスおよびHeガスプラズマ
の輝線強度を(Heガス流量との関係において)示すも
のである。
を一定にしたときの、H2ガスおよびHeガスプラズマ
の輝線強度を(Heガス流量との関係において)示すも
のである。
【0017】図1および図2から明らかなように、RF
波のパワーおよびH2ガスの流量を固定した条件下にお
いて、(α)Heガスを導入することで、プラズマ放電
状態が安定すること、(β)Heガス流量を増加させる
と、H2プラズマの輝線強度も増加すること、(γ)H
eプラズマの輝線強度とH2プラズマの輝線強度がとも
に最大になるような、He/H2ガス混合比の最適条件
が存在すること、が分かる。
波のパワーおよびH2ガスの流量を固定した条件下にお
いて、(α)Heガスを導入することで、プラズマ放電
状態が安定すること、(β)Heガス流量を増加させる
と、H2プラズマの輝線強度も増加すること、(γ)H
eプラズマの輝線強度とH2プラズマの輝線強度がとも
に最大になるような、He/H2ガス混合比の最適条件
が存在すること、が分かる。
【0018】以上のプラズマ発光スペクトルの解析結果
と、他の種々の実験結果とから、第1および第2発明の
清浄方法における最適条件は、HeおよびH2それぞれ
のガスの流量やRF波のパワーによっても異なるが、一
般には、上記(1)のHe/H2の混合比、(2)の成
長室内の真空度、(3)の基板温度の各範囲内にあるこ
とが確認され、これらの範囲内から、ガスの流量やRF
波のパワーによって最適なものを適宜選定すればよい。
と、他の種々の実験結果とから、第1および第2発明の
清浄方法における最適条件は、HeおよびH2それぞれ
のガスの流量やRF波のパワーによっても異なるが、一
般には、上記(1)のHe/H2の混合比、(2)の成
長室内の真空度、(3)の基板温度の各範囲内にあるこ
とが確認され、これらの範囲内から、ガスの流量やRF
波のパワーによって最適なものを適宜選定すればよい。
【0019】上記(1)〜(3)の条件下において、水
素原子は、プラズマによって励起されたラジカルあるい
はイオン化された状態にあり、非常に反応性に富み、M
BE成長用基板のクリーニング用として有用な状態にあ
る。
素原子は、プラズマによって励起されたラジカルあるい
はイオン化された状態にあり、非常に反応性に富み、M
BE成長用基板のクリーニング用として有用な状態にあ
る。
【0020】この励起された水素原子を、第1発明で
は、III−V族系半導体基板またはII−VI族系半
導体基板上にMBE法で成長したII−VI族系半導体
エピタキシャル結晶膜に、MBE法でII−VI族系半
導体を再成長させる際に、この成長室内で、この結晶膜
に照射する。
は、III−V族系半導体基板またはII−VI族系半
導体基板上にMBE法で成長したII−VI族系半導体
エピタキシャル結晶膜に、MBE法でII−VI族系半
導体を再成長させる際に、この成長室内で、この結晶膜
に照射する。
【0021】また、第2発明では、ZnSeバルク結晶
に、MBE法でII−VI族系半導体を成長させる際
に、同成長室内で、この結晶に照射する。
に、MBE法でII−VI族系半導体を成長させる際
に、同成長室内で、この結晶に照射する。
【0022】上記の照射により、第1,第2発明とも、
上記の結晶表面が、上記の励起された水素原子によりク
リーニングされることとなる。
上記の結晶表面が、上記の励起された水素原子によりク
リーニングされることとなる。
【0023】
実施例1 以下の手順にて、まずHe/H2混合ガスプラズマ発生
の最適条件を求め、次いでGaAs基板上に成長したZ
nSeおよびMgZnSSeエピタキシャル膜の表面酸
化膜の除去を行い、続いてZnSeの再成長を行った。
の最適条件を求め、次いでGaAs基板上に成長したZ
nSeおよびMgZnSSeエピタキシャル膜の表面酸
化膜の除去を行い、続いてZnSeの再成長を行った。
【0024】He/H2混合ガスプラズマの発生は、M
BE成長室にとりつけられた、p−ZnSeを成長する
際に用いるRF(13.56MHz)−ラジカルプラズ
マセルを使用して、次の要領で行った。まず、このセル
に、H2ガス0.04SCCM(標準状態における1分
当たりの流量《cc》)を導入し、RFパワーを350
W引加した。続いて、Heガス0.04SCCMを導入
し、Heガスの流量を徐々に増やした。Heガス流量が
0.13SCCMとなった時点で、He/H2混合ガス
のプラズマが発生した。なお、MBE成長室内の真空度
は、約6×10−6Torrとした。
BE成長室にとりつけられた、p−ZnSeを成長する
際に用いるRF(13.56MHz)−ラジカルプラズ
マセルを使用して、次の要領で行った。まず、このセル
に、H2ガス0.04SCCM(標準状態における1分
当たりの流量《cc》)を導入し、RFパワーを350
W引加した。続いて、Heガス0.04SCCMを導入
し、Heガスの流量を徐々に増やした。Heガス流量が
0.13SCCMとなった時点で、He/H2混合ガス
のプラズマが発生した。なお、MBE成長室内の真空度
は、約6×10−6Torrとした。
【0025】このプラズマの発光スペクトルが図1に示
したものである。図1から明らかなように、Heガスの
流量を増加させる(0.13SCCMから0.87SC
CMにする)と、発光スペクトル上のHeガスおよびH
2ガスの輝線の強度が増加する。
したものである。図1から明らかなように、Heガスの
流量を増加させる(0.13SCCMから0.87SC
CMにする)と、発光スペクトル上のHeガスおよびH
2ガスの輝線の強度が増加する。
【0026】また、RFパワーを350W、H2ガス流
量を0.04SCCMに固定したときの、H2ガスプラ
ズマおよびHeガスプラズマの輝線強度のHeガス流量
依存性を図2に示す。図2から明らかなように、Heガ
ス流量に最適値が存在し、この条件では、Heガス流量
が0.87SCCMのときに、両プラズマの輝線強度が
最大となる。
量を0.04SCCMに固定したときの、H2ガスプラ
ズマおよびHeガスプラズマの輝線強度のHeガス流量
依存性を図2に示す。図2から明らかなように、Heガ
ス流量に最適値が存在し、この条件では、Heガス流量
が0.87SCCMのときに、両プラズマの輝線強度が
最大となる。
【0027】したがって、H2ガス流量およびRFパワ
ーを上記の条件に固定したとき、He/H2混合ガスプ
ラズマは、上記の条件(すなわち、0.87/0.04
《SCCM》≒20/1《SCCM》)で、最も安定す
ると考えられる。ただし、この条件は、使用するMBE
装置およびラジカルプラズマセルの形状・性能に大きく
依存する。このため、この安定条件は、使用するこれら
の装置によって多少異なるが、一般には、前記した
(1)〜(3)の範囲内にある。
ーを上記の条件に固定したとき、He/H2混合ガスプ
ラズマは、上記の条件(すなわち、0.87/0.04
《SCCM》≒20/1《SCCM》)で、最も安定す
ると考えられる。ただし、この条件は、使用するMBE
装置およびラジカルプラズマセルの形状・性能に大きく
依存する。このため、この安定条件は、使用するこれら
の装置によって多少異なるが、一般には、前記した
(1)〜(3)の範囲内にある。
【0028】次に、GaAs(基板)に、ZnSeおよ
びMgZnSSeエピタキシャル膜を、基板温度を27
5℃とし、MBE法で成長させた。
びMgZnSSeエピタキシャル膜を、基板温度を27
5℃とし、MBE法で成長させた。
【0029】この試料を大気中に取り出し、表面をK2
Cr2O7とH2SO4との混液にてウエットエッチン
グ処理した後、再びMBE成長室に戻した。
Cr2O7とH2SO4との混液にてウエットエッチン
グ処理した後、再びMBE成長室に戻した。
【0030】続いて、上記試料の温度を275℃に設定
し、上記した条件で発生させたHe/H2混合ガスプラ
ズマを、真空度約6×10−6Torr下で、該試料の
表面に照射した。試料表面の状態は、高速電子線回折法
(RHEED)により観測した。
し、上記した条件で発生させたHe/H2混合ガスプラ
ズマを、真空度約6×10−6Torr下で、該試料の
表面に照射した。試料表面の状態は、高速電子線回折法
(RHEED)により観測した。
【0031】図3の1(a),(b)に、成長室に導入
した直後のZnSe(a),MgZnSSe(b)基板
の電子線回折パターンを示す。図3の1(a),(b)
から明らかなように、両試料とも比較的暗く、点状に近
いパターンであり、これは、試料表面が原子オーダーで
は平坦でないことを示している。
した直後のZnSe(a),MgZnSSe(b)基板
の電子線回折パターンを示す。図3の1(a),(b)
から明らかなように、両試料とも比較的暗く、点状に近
いパターンであり、これは、試料表面が原子オーダーで
は平坦でないことを示している。
【0032】図3の2(c),(d)に、上記のHe/
H2混合ガスプラズマを1時間照射した後のZnSe
(c),MgZnSSe(d)基板の電子線回折パター
ンを示す。図3の2(c),(d)から明らかなよう
に、プラズマ照射後は、照射前のものと比較すると、電
子線回折スポットの強度が増大し、また直線上に延びた
高次の回折パターンも現れている。これは、試料表面の
酸化膜などの非結晶部分が取り除かれて、原子オーダー
での平坦性が確保されたことを示している。
H2混合ガスプラズマを1時間照射した後のZnSe
(c),MgZnSSe(d)基板の電子線回折パター
ンを示す。図3の2(c),(d)から明らかなよう
に、プラズマ照射後は、照射前のものと比較すると、電
子線回折スポットの強度が増大し、また直線上に延びた
高次の回折パターンも現れている。これは、試料表面の
酸化膜などの非結晶部分が取り除かれて、原子オーダー
での平坦性が確保されたことを示している。
【0033】上記のプラズマ処理したZnSeおよびM
gZnSSe上に、275℃、約4×10−10Tor
rで、ZnSeエピタキシャル膜を成長させた。図3の
3(e),(f)に、成長後の電子線回折パターンを示
す。(e)がZnSe基板上に成長させた場合で、
(f)がMgZnSSe(d)基板上に成長させた場合
である。これらのパターンは、通常のGaAs基板上に
成長したZnSeエピタキシャル膜と同等の質を持って
いる。
gZnSSe上に、275℃、約4×10−10Tor
rで、ZnSeエピタキシャル膜を成長させた。図3の
3(e),(f)に、成長後の電子線回折パターンを示
す。(e)がZnSe基板上に成長させた場合で、
(f)がMgZnSSe(d)基板上に成長させた場合
である。これらのパターンは、通常のGaAs基板上に
成長したZnSeエピタキシャル膜と同等の質を持って
いる。
【0034】また、このZnSeエピタキシャル膜につ
いて、フォトルミネッセンス(PL)法を用い、温度1
5K(ケルビン)で評価した。この結果を図4に示す。
同図(a)は、参考のために示すもので、GaAs基板
上に、上記のプラズマ処理を行わない以外は上記と同一
の条件で、成長させた0.5μm厚のZnSeエピタキ
シャル膜のPLスペクトルである。同図(b)および
(c)は、上記のプラズマ処理したZnSeおよびMg
ZnSSe上に成長させた0.5μm厚のZnSeエピ
タキシャル膜のPLスペクトルである。
いて、フォトルミネッセンス(PL)法を用い、温度1
5K(ケルビン)で評価した。この結果を図4に示す。
同図(a)は、参考のために示すもので、GaAs基板
上に、上記のプラズマ処理を行わない以外は上記と同一
の条件で、成長させた0.5μm厚のZnSeエピタキ
シャル膜のPLスペクトルである。同図(b)および
(c)は、上記のプラズマ処理したZnSeおよびMg
ZnSSe上に成長させた0.5μm厚のZnSeエピ
タキシャル膜のPLスペクトルである。
【0035】同図(a)〜(c)の全ての試料につい
て、2.80eV付近に強いバンド端発光が観測され、
2.3eV付近の深い準位からの発光が比較的よく抑え
られていることが分かる。一方、2.6eV付近に、転
位に絡んだY線発光といわれる輝線が観測されるが、こ
れはZnSeエピタキシャル膜が0.5μmと比較的薄
いために現れるもので、特に結晶性に大きく影響を与え
るものではない。
て、2.80eV付近に強いバンド端発光が観測され、
2.3eV付近の深い準位からの発光が比較的よく抑え
られていることが分かる。一方、2.6eV付近に、転
位に絡んだY線発光といわれる輝線が観測されるが、こ
れはZnSeエピタキシャル膜が0.5μmと比較的薄
いために現れるもので、特に結晶性に大きく影響を与え
るものではない。
【0036】このように、He/H2混合ガスプラズマ
処理したZnSeおよびMgZnSSeエピタキシャル
膜上には、GaAs基板上に成長したZnSe同レベル
の比較的良好な結晶を成長させることができることが明
らかである。
処理したZnSeおよびMgZnSSeエピタキシャル
膜上には、GaAs基板上に成長したZnSe同レベル
の比較的良好な結晶を成長させることができることが明
らかである。
【0037】以上より、He/H2混合ガスプラズマを
用いることによって、ZnSe,MgZnSSeエピタ
キシャル膜上に生成している酸化膜を、MBE成長室内
で、該エピタキシャル膜に大きな損傷を与えることな
く、安定に、除去することが可能であり、しかも同成長
室内において引き続き、このZnSe,MgZnSSe
エピタキシャル膜上に良質なZnSeエピタキシャル結
晶を再成長させることができることが分かる。
用いることによって、ZnSe,MgZnSSeエピタ
キシャル膜上に生成している酸化膜を、MBE成長室内
で、該エピタキシャル膜に大きな損傷を与えることな
く、安定に、除去することが可能であり、しかも同成長
室内において引き続き、このZnSe,MgZnSSe
エピタキシャル膜上に良質なZnSeエピタキシャル結
晶を再成長させることができることが分かる。
【0038】実施例2 実施例1のGaAs(基板)にZnSeおよびMgZn
SSeエピタキシャル膜を成長させた試料に代えて、Z
nSeバルク結晶(基板)を用いる以外は、実施例1と
同様にして、酸化膜の生成、He/H2混合ガスプラズ
マ照射による該酸化膜の除去、酸化膜除去後のZnSe
エピタキシャル膜を成長を行った。この結果は、実施例
1とほぼ同様に、He/H2混合ガスプラズマ処理した
ZnSeバルク結晶上には、GaAs基板上に成長した
ZnSeエピタキシャル結晶と同レベルの比較的良好な
エピタキシャル結晶を成長することができた。
SSeエピタキシャル膜を成長させた試料に代えて、Z
nSeバルク結晶(基板)を用いる以外は、実施例1と
同様にして、酸化膜の生成、He/H2混合ガスプラズ
マ照射による該酸化膜の除去、酸化膜除去後のZnSe
エピタキシャル膜を成長を行った。この結果は、実施例
1とほぼ同様に、He/H2混合ガスプラズマ処理した
ZnSeバルク結晶上には、GaAs基板上に成長した
ZnSeエピタキシャル結晶と同レベルの比較的良好な
エピタキシャル結晶を成長することができた。
【0039】したがって、ZnSeバルク結晶を基板と
する場合においても、He/H2混合ガスプラズマを用
いることによって、該基板上に生成している酸化膜を、
MBE成長室内で、該バルク結晶に大きな損傷を与える
ことなく、安定に、除去することができ、かつ同室内に
おいて引き続き、該基板上に良質なZnSeエピタキシ
ャル結晶を再成長させることができることが分かる。
する場合においても、He/H2混合ガスプラズマを用
いることによって、該基板上に生成している酸化膜を、
MBE成長室内で、該バルク結晶に大きな損傷を与える
ことなく、安定に、除去することができ、かつ同室内に
おいて引き続き、該基板上に良質なZnSeエピタキシ
ャル結晶を再成長させることができることが分かる。
【0040】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
MBE成長室内において、基板の表面に生成している酸
化膜などの不純物を、基板の結晶に対する損傷を抑制し
ながら、安定に、除去することができ、この結果、同成
長室内において、引き続きMBE法による再成長を実行
することができる。また、本発明によれば、Heとの混
合下でH2を使用するため、H2による危険はなく、安
全に半導体基板の表面清浄を行うことができる。
MBE成長室内において、基板の表面に生成している酸
化膜などの不純物を、基板の結晶に対する損傷を抑制し
ながら、安定に、除去することができ、この結果、同成
長室内において、引き続きMBE法による再成長を実行
することができる。また、本発明によれば、Heとの混
合下でH2を使用するため、H2による危険はなく、安
全に半導体基板の表面清浄を行うことができる。
【図1】本発明の実施例で得たH2/He混合ガスプラ
ズマの発光スペクトルの典型例を示す図である。
ズマの発光スペクトルの典型例を示す図である。
【図2】本発明の実施例で得たRF波パワーおよびH2
ガス流量を一定にしたときの、H2ガスおよびHeガス
プラズマの輝線強度のHeガス流量依存性を示す図であ
る。
ガス流量を一定にしたときの、H2ガスおよびHeガス
プラズマの輝線強度のHeガス流量依存性を示す図であ
る。
【図3の1】(a),(b)は本発明の実施例で得たZ
nSe,MgZnSSe基板の表面状態の高速電子線回
折パターンである。(a)がZnSe基板の場合、
(b)がMgZnSSe基板の場合である。
nSe,MgZnSSe基板の表面状態の高速電子線回
折パターンである。(a)がZnSe基板の場合、
(b)がMgZnSSe基板の場合である。
【図3の2】(c),(d)はこれらの基板にHe/H
2混合ガスプラズマを照射した後の該基板の表面状態の
電子線回折パターンである。(c)がZnSe基板の場
合、(d)がMgZnSSe基板の場合である。
2混合ガスプラズマを照射した後の該基板の表面状態の
電子線回折パターンである。(c)がZnSe基板の場
合、(d)がMgZnSSe基板の場合である。
【図3の2】(e),(f)はプラズマ照射後に再成長
させたZnSeエピタキシャル膜の表面状態の電子線回
折パターンである。(e)がZnSe基板の場合、
(f)がMgZnSSe基板の場合である。
させたZnSeエピタキシャル膜の表面状態の電子線回
折パターンである。(e)がZnSe基板の場合、
(f)がMgZnSSe基板の場合である。
【図4】本発明の実施例で得たZnSeエピタキシャル
膜についてのフォトルミネッセンス(PL)法による評
価結果を示し、(a)は、参考のために示すもので、G
aAs基板上に本発明によるプラズマ処理を行わないで
成長させた0.5μm厚のZnSeエピタキシャル膜の
PLスペクトル、(b)および(c)は、本発明による
プラズマ処理を行ったZnSeおよびMgZnSSe上
に成長させた0.5μm厚のZnSeエピタキシャル膜
のPLスペクトルである。
膜についてのフォトルミネッセンス(PL)法による評
価結果を示し、(a)は、参考のために示すもので、G
aAs基板上に本発明によるプラズマ処理を行わないで
成長させた0.5μm厚のZnSeエピタキシャル膜の
PLスペクトル、(b)および(c)は、本発明による
プラズマ処理を行ったZnSeおよびMgZnSSe上
に成長させた0.5μm厚のZnSeエピタキシャル膜
のPLスペクトルである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 21/3065 H01L 21/363 21/363 21/302 N
Claims (8)
- 【請求項1】 III−V族系半導体基板あるいはII
−VI族系半導体基板上に分子線エピタキシー法で成長
したII−VI族系半導体エピタキシャル結晶膜を基板
として用い、該エピタキシャル結晶膜基板上に分子線エ
ピタキシー法でII−VI族系半導体を再成長させる際
に、同成長室内で、He/H2混合ガスプラズマビーム
を同基板に照射して、同基板表面をクリーニングするこ
とを特徴とする半導体基板の表面清浄方法。 - 【請求項2】 He/H2混合ガスが容積比で2/1〜
250/1であることを特徴とする請求項1記載の半導
体基板の表面清浄方法。 - 【請求項3】 成長室内の真空度が5×10−8〜1×
10−4torrであることを特徴とする請求項1,2
記載の半導体基板の表面清浄方法。 - 【請求項4】 II−VI族系半導体エピタキシャル結
晶膜基板の温度が100℃以上でII−VI族系半導体
エピタキシャル結晶膜の成長温度以下であることを特徴
とする請求項1〜3記載の半導体基板の表面清浄方法。 - 【請求項5】 ZnSeバルク結晶を基板として用い、
該バルク結晶基板上に分子線エピタキシー法でII−V
I族系半導体を成長させる際に、同成長室内で、He/
H2混合ガスプラズマビームを同基板に照射して、同基
板表面をクリーニングすることを特徴とする半導体基板
の表面清浄方法。 - 【請求項6】 He/H2混合ガスが、容積比で2/1
〜250/1であることを特徴とする請求項5記載の表
面清浄方法。 - 【請求項7】 成長室内が、5×10−8〜1×10
−4torrの真空度に保持されていることを特徴とす
る請求項5,6記載の表面清浄方法。 - 【請求項8】 ZnSe半導体バルク結晶基板が、10
0〜500℃であることを特徴とする請求項5〜7記載
の表面清浄方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22579595A JPH0955365A (ja) | 1995-08-10 | 1995-08-10 | 半導体基板の表面清浄方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22579595A JPH0955365A (ja) | 1995-08-10 | 1995-08-10 | 半導体基板の表面清浄方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0955365A true JPH0955365A (ja) | 1997-02-25 |
Family
ID=16834906
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22579595A Pending JPH0955365A (ja) | 1995-08-10 | 1995-08-10 | 半導体基板の表面清浄方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0955365A (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6528395B2 (en) | 2000-04-27 | 2003-03-04 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Method of fabricating compound semiconductor device and apparatus for fabricating compound semiconductor device |
| JP2017201692A (ja) * | 2016-05-06 | 2017-11-09 | エーエスエム アイピー ホールディング ビー.ブイ. | SiOC薄膜の形成 |
| WO2020212154A1 (de) * | 2019-04-15 | 2020-10-22 | Forschungszentrum Jülich GmbH | Herstellen eines ohmschen kontakts sowie elektronisches bauelement mit ohmschem kontakt |
| US10991573B2 (en) | 2017-12-04 | 2021-04-27 | Asm Ip Holding B.V. | Uniform deposition of SiOC on dielectric and metal surfaces |
| US11107673B2 (en) | 2015-11-12 | 2021-08-31 | Asm Ip Holding B.V. | Formation of SiOCN thin films |
| US11158500B2 (en) | 2017-05-05 | 2021-10-26 | Asm Ip Holding B.V. | Plasma enhanced deposition processes for controlled formation of oxygen containing thin films |
| US11195845B2 (en) | 2017-04-13 | 2021-12-07 | Asm Ip Holding B.V. | Substrate processing method and device manufactured by the same |
| US12142479B2 (en) | 2020-01-17 | 2024-11-12 | Asm Ip Holding B.V. | Formation of SiOCN thin films |
| US12341005B2 (en) | 2020-01-17 | 2025-06-24 | Asm Ip Holding B.V. | Formation of SiCN thin films |
-
1995
- 1995-08-10 JP JP22579595A patent/JPH0955365A/ja active Pending
Cited By (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6815316B2 (en) | 2000-04-27 | 2004-11-09 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Apparatus for fabricating compound semiconductor device |
| US6528395B2 (en) | 2000-04-27 | 2003-03-04 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Method of fabricating compound semiconductor device and apparatus for fabricating compound semiconductor device |
| US11107673B2 (en) | 2015-11-12 | 2021-08-31 | Asm Ip Holding B.V. | Formation of SiOCN thin films |
| US11996284B2 (en) | 2015-11-12 | 2024-05-28 | Asm Ip Holding B.V. | Formation of SiOCN thin films |
| JP2017201692A (ja) * | 2016-05-06 | 2017-11-09 | エーエスエム アイピー ホールディング ビー.ブイ. | SiOC薄膜の形成 |
| US12272546B2 (en) | 2016-05-06 | 2025-04-08 | Asm Ip Holding B.V. | Formation of SiOC thin films |
| US11562900B2 (en) | 2016-05-06 | 2023-01-24 | Asm Ip Holding B.V. | Formation of SiOC thin films |
| US11195845B2 (en) | 2017-04-13 | 2021-12-07 | Asm Ip Holding B.V. | Substrate processing method and device manufactured by the same |
| US11776807B2 (en) | 2017-05-05 | 2023-10-03 | ASM IP Holding, B.V. | Plasma enhanced deposition processes for controlled formation of oxygen containing thin films |
| US11158500B2 (en) | 2017-05-05 | 2021-10-26 | Asm Ip Holding B.V. | Plasma enhanced deposition processes for controlled formation of oxygen containing thin films |
| US10991573B2 (en) | 2017-12-04 | 2021-04-27 | Asm Ip Holding B.V. | Uniform deposition of SiOC on dielectric and metal surfaces |
| CN113692642A (zh) * | 2019-04-15 | 2021-11-23 | 于利希研究中心有限公司 | 欧姆接触的制造方法和具有欧姆接触的电子元件 |
| US12243917B2 (en) | 2019-04-15 | 2025-03-04 | Forschungszentrum Jülich GmbH | Producing an ohmic contact and electronic component with ohmic contact |
| WO2020212154A1 (de) * | 2019-04-15 | 2020-10-22 | Forschungszentrum Jülich GmbH | Herstellen eines ohmschen kontakts sowie elektronisches bauelement mit ohmschem kontakt |
| CN113692642B (zh) * | 2019-04-15 | 2025-07-22 | 于利希研究中心有限公司 | 欧姆接触的制造方法和具有欧姆接触的电子元件 |
| US12142479B2 (en) | 2020-01-17 | 2024-11-12 | Asm Ip Holding B.V. | Formation of SiOCN thin films |
| US12341005B2 (en) | 2020-01-17 | 2025-06-24 | Asm Ip Holding B.V. | Formation of SiCN thin films |
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