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JPS59215728A - 半導体表面の光洗浄方法 - Google Patents

半導体表面の光洗浄方法

Info

Publication number
JPS59215728A
JPS59215728A JP9127683A JP9127683A JPS59215728A JP S59215728 A JPS59215728 A JP S59215728A JP 9127683 A JP9127683 A JP 9127683A JP 9127683 A JP9127683 A JP 9127683A JP S59215728 A JPS59215728 A JP S59215728A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
gas
substrate
semiconductor
semiconductor surface
cleaning
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP9127683A
Other languages
English (en)
Inventor
Shunpei Yamazaki
山崎 「しゆん」平
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Original Assignee
Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd filed Critical Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Priority to JP9127683A priority Critical patent/JPS59215728A/ja
Publication of JPS59215728A publication Critical patent/JPS59215728A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/302Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting

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  • Manufacturing & Machinery (AREA)
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  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
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  • Drying Of Semiconductors (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。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明はm−v化合物半導体の表面の洗浄方法および
洗浄された表面上に絶縁体、半導体または導体を形成せ
しめることを目的とする。
この発明はm−v化合物半導体(以下単に半導体という
)特にGaAs、 InPを用い、その半導体表面に酸
素を残存させないようにし、かつ酸素の除去により表面
またはその近傍の半導体が損傷(夕゛メージ)を受けな
いように処理する表面の洗浄方法である。
この発明は半導体基板を残留物が水素、不活性気体また
はその混合物を残留ガスとする減圧下の真空容器内に保
持し、この表面に紫外光を照射することにより、この半
導体表面の酸化物を除去する光洗浄(以下このPhot
o Washingを単に部という)ことを目的として
いる。
この発明は光照射による半導体表面の酸素を除去してし
まった後、このPMがなされた半導体表面を大気(酸素
または窒素)に曝すことなく、同一真空反応容器内にて
光化学反応を用いた気相反応(以下単に光CVD法とい
う)を行うことを目的としている。
従来m−v化合物半導体例えばGaAs (砒化ガリュ
ーム)単結晶においては、この半導体が600C以上で
熱劣化がおきるため、低温での表面処理および被膜形成
方法が採用されている。この被膜形成方法としての代表
例としてはプラズマ洗浄方法およびプラズマ気相反応方
法(以下単にPCVDという)がある。
このプラズマを用いた洗浄方法は、減圧下の反応容器(
真空容器)内を13.56MHz等の周波数の高周波エ
ネルギーにより水素等をプラズマ化する。
このプラズマ雰囲気内に基板を配設することにより、こ
の表面の酸化物、例えば水、酸素、酸化ガリューム、酸
化砒素等を除去するものである。
しかしこのプラズマ・エネルギーにより基板に損傷を与
えるため、半導体としての特性を表面に有せしめること
ができない。
このため実際にはプラズマ洗浄方法を半導体または半導
体デバイスの製造工程として採用することが不可能であ
った。
そのためこれらGaAs等はその表面をそのままの状態
で、この上面にプラズマ洗浄法により窒化珪素絶縁体を
積層して、保護物、ゲイト絶縁物等を作製していた。
第1図はSIMSにて測定したその結果の一例を示した
ものである。第1図において破線より右側の半導体上に
窒化珪素膜を0.防の厚さに積層したものである。この
窒化珪素膜を表面よりルビジュームイオンを照射して除
去していき、表面の原子成分をイオン強度にて測定した
ものである。すると図面において珪素(20) 、窒素
(21)が界面(半導体−絶縁物界面)  (23)の
aloooにの範囲で分布して存在し、また界面には、
酸素(22)が同時に土1000Aの範囲がガウス分布
をして残存していた。
即ちGaAsの界面で劣化理由となる酸素が残存し、ま
た界面を面ではなく領域(,11000Aの範囲で)を
構成してしまい、理想的な半導体−絶縁体界面を得るこ
とができなかった。
本発明はかかる欠点を除去し、界面特性を理想構造とし
たものである。
このために本発明においては、PMと光CVD法とを採
用したものである。
第2図に従って本発明方法を示す。
第2図は本発明のPMおよび四に連続して光CVD法に
より絶縁膜等を形成せしめる方法を実施するための装置
の概要を示す。
図面において、反応容器(真空容器)(1)は石英より
なっている。基板(2)はヒーター(16)上に配設さ
れ、室温〜50(1”c好ましくは200〜4o6c例
えば3006Cの加熱がなされる。水素、ヘリューム、
アルゴン等の不活性気体または混合気体はバルブ(11
)を経て入り口側(6)より導入させ、ガス流(8)の
ように流れ、排気口(7)より圧力調整バルブ(12)
 、ストップバルブ(13)を経て真空ポンプ(14)
より排気される。基板は上方に光エネルギー供給装置が
発光源ここでは紫外光を低圧水銀灯により作っている。
反射鏡(5)を有し、石英管(3)の内面には光CVD
による反応生成物の付着を防ぐため、低蒸気圧オイル(
9)を薄く塗付している。水銀灯による発光は、185
nm+ 254nmを含む300nm以下の波長の発光
(lO)をさせている。
実施例1 第2図に示した四、光CVD装置において、反応容器内
に■−■化合物であるGaAs基板(2)を配設した。
さらに10torr以下の真空引きをし、基板温度を3
0♂Cとし、紫外光を0.1〜5W/c♂例えば1−/
C♂の強さにて照射した。さらにバルブ(11)を開と
し、水素、アルゴンまたは水素が1〜50%例えば10
%混合したPW用気体を導入した。容器内は0.01〜
10torr例えばl torrに保持した。
すると真空中で紫外光を10分以上例えば30分照射す
ることにより、吸着していた酸素、水はほぼ完全に除去
することができることが判明した。さらにガリュームお
よび砒素と反応している酸素については、水素を導入し
、10分以上例えば30分、l torrで保持するこ
とにより、光化学反応をさせる。その結果、水として酸
素を除去することができた。
この時、不活性気体を同時に導入することになり、この
気体が光エネルギーにより活性化し、時間を3〜10分
に約1/3の時間短縮することができ、GaAsから反
応している酸素を同様に除去することを助長することが
できた。
かかる化合物半導体は珪素のごとく高温で処理したり、
また金属の化学処理を行えないため、本発明のごとき物
理的な洗浄方法がきわめて有効であった。
本発明方法において、半導体の表面に同様に吸着してい
る炭化水素等も紫外光照射により除去できることはいう
までもない。
実施例2 実施例1に示したPHの後、同一反応炉GこてJ[酸化
物絶縁物の窒化珪素を作製した。即ち第2図においてバ
ルブ(11)を開として珪化物気体であるポリシラン例
えばジシランとアンモニアとを導入し、水銀の増感を行
うことなしにこの表面番こJト酸化物絶縁体を作製した
即ちジシラン(S4tl、)とアンモニア(NH,)と
を7=10の割合で導入した。するとこれら21重類の
7秒の成長速度で作ることができた。基板の温度は30
0C1圧力は2torrとした。光強度器よ0.5W/
cmとした。
55H,の代わりに5iHq、を用いることも可能であ
る。
かかる場合は水銀増感法を同時Gこ行うことにより、被
膜成長速度を大きくすること力<a・要であった。
しかしこの水銀増感は量産の際廃棄物中の水II処理の
問題が発生し、必ずしも好ましいものではなかった。
かくのごと(、本発明の四を行った後、光CVD法によ
り窒化珪素膜を0.37の厚さに形成し、SIMSの分
布を調べた結果を第3図に示す。
図面より明らかなごとく、窒素(20)珪素(21)が
界面(23)にてきわめて急峻に減少しており、界面の
損傷がないことがわかる。また酸素は(22)に示すご
とく、検出限界に近く、従来より知られる第1図の特性
に比べて格別の進歩があることが判明した。
またこの窒化珪素上にアルミニューム電極を形成し、C
−V特性より界面準位密度を調べた結果、1メ1δcm
2j、か有していなかった。また電界強度lXl0’V
/cmを加えても、C−■特性にはヒステリシス曲線が
得られず、きわめて好ましいものであった。
実施例3 実施例1に示したP−の後、この反応容器内にTMG 
 ((Cal、)、、Ga)とアルシン(AsTo)と
を導入した。
基板温度は500〜806C例えばeoocとして、圧
力’1torr−、光強度IW/cm”とした。すると
この基板上にGaAsを光エピタキシアル成長させるこ
とができた。
このエピタキシアル成長をしたGaAsを第3図と同様
のSIMSで酸素、窒素を評価した。しかしこれら酸素
、炭素はともに0.01重量%以下であり、LPE (
液相エピタキシアル成長)と同様の安定な被膜であった
勿論基板またエビクキシアル成長する被膜はそれと他の
I−V化合物半導体、例えばGaxA]@−、As。
GaP等であってもよい。また基板をInPとして本発
明の四、またInP上に絶縁体または半導体を成長させ
てもよいことはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の方法により半導体上に窒化珪素被膜を形
成した場合のSIMS特性である。 第2図は本発明方法を用いて光洗浄および光CVDを行
う装置を示す。 第3図は本発明方法により半導体上に窒化珪素被膜を形
成した場合のSIMS特性を示す。 七l)  9口 7% 卑2(T)

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 i、nr−v化合物半導体基板を、残留物が水素、不活
    性気体またはその混合気体の残留ガスとなる減圧下の真
    空容器内に保持し、紫外光を照射することにより前記半
    導体表面上の酸化物を除去することを特徴とする半導体
    表面の光洗浄方法。 2、I−V化合物半導体基板を、残留物が水素、不活性
    気体またはその混合気体の残留ガスとなる減圧下の真空
    容器内に保持し、紫外光を照射することにより前記半導
    体表面上の酸化物を除去した後、前記光洗浄がなされた
    半導体表面上に非酸化物の半導体または絶縁体を形成す
    ることを特徴とする半導体表面の光洗浄方法。 3、特許請求範囲第2項において、絶縁体は窒化珪素被
    膜を酸化物気体と窒化物気体との混合気体に光エネルギ
    ーを照射することGこより前記光洗浄がなされた真空容
    器と同一真空容器内で形成することを特徴とする半導体
    表面の光洗浄方法。 4、特許請求の範囲第2項において、半導体(よ■−■
    化合物基板上にII[−V化合物半導体被膜を光化学反
    応によりエピタキシアル成長せしめたことを特徴とする
    半導体表面の光洗浄方法。
JP9127683A 1983-05-24 1983-05-24 半導体表面の光洗浄方法 Pending JPS59215728A (ja)

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