JP2006253500A - 固体表面の酸素除去方法、結晶成長方法、半導体製造方法及び半導体装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】パルスレーザ堆積(PLD)装置10を用いて、超高真空(10−10torr)に減圧されたチャンバ11内に電磁鋼板12(Fe0.97%Si0.03%)を配置し、当該電磁鋼板12を800℃に加熱する。このような条件下で、Ga又はIn金属からなるターゲット13に対してエキシマレーザを出射する。すると、ターゲット13からプルームが発生し、そのプルームが電磁鋼板12に照射される。電磁鋼板12に照射されたGa又はInは電磁鋼板12の表面の酸素と結合して、気化する。
【選択図】図2
Description
まず、本実施形態の半導体製造方法に共通して用いられるPLD装置10について説明をする。
半導体装置1の製造は、図4のフローチャートに示すように、電磁鋼板の平坦化処理(S1)、超高真空アニール処理(S2)、III族金属プルームによる表面クリーニング処理(S3)、AlNの成膜処理(S4)、GaNの成膜処理(S5)を順次行うことにより行われる。以下、各ステップS1〜S5までの各処理について説明をする。
半導体装置1の製造では、まず、電磁鋼板の平坦化処理(S1)を行う。
続いて、超高真空アニール処理(S2)を行う。
続いて、III族金属プルームによる表面クリーニング処理(S3)を行う。
Fe2O3:−918.0(kJmol−1)
Ga2O3:−1180 (kJmol−1)
Ga2O3:−1180 (kJmol−1)
また、過去の文献(Steve Wright and Herbert Croemer, Appl. Phys. Lett. 36, 210 (1980))によると、下式の数2のように、シリコン酸化膜にGaの分子線を照射すること酸化膜が還元されることが報告されている。
このことから、図5(A)に示すように、プルーム21に含まれている固体のGa原子又はIn原子が電磁鋼板2の表面に到達すると、電磁鋼板2の表面に酸化物として局在している酸素と結合する。このため、酸化ガリウム(Ga2O3)及び酸化インジウム(In2O3)が生成され、それとともに電磁鋼板2から酸素が除去される。
半導体装置1の製造では、クリーニング処理(S3)が終了すると、続いて、AlNの成膜処理(S4)を行う。
続いて、GaNの成膜処理(S5)を行う。
以上のステップS1からステップS5までの処理を行うことによって、電磁鋼板2上に、AlN膜3及びGaN膜4が成膜された半導体装置1を製造することができる。
つぎに、各工程における評価結果について説明をする。
図6(A),(B)は、電磁鋼板2の表面を反射光速電子線回折(RHEED)により観察した結果得られた像を示している。図6(A)は、表面クリーニング処理(S3)をしなかった場合の電磁鋼板2の表面のRHEED像であり、図6(B)は、Gaプルームを用いた表面クリーニング処理(S3)をした後の電磁鋼板2の表面のRHEED像である。なお、図6において、左側の図は、RHEED像の写真に基づく図面であり、右側の図はその模式図である。
図11(A),(B),(C)は、GaN膜4の表面のRHEED像を示している。図11(A)は、電磁鋼板2に対して表面クリーニング処理(S3)をせずにGaN膜4を成膜した場合のRHEED像であり、図11(B)は、Gaプルームを用いた表面クリーニング処理(S3)をしてGaN膜4を成膜した場合のRHEED像であり、図11(C)は、Inプルームを用いた表面クリーニング処理(S3)をしてGaN膜4を成膜した場合のRHEED像である。なお、図11において、左側の図は、RHEED像の写真に基づく図面であり、右側の図はその模式図である。
Claims (10)
- 固体表面に結合している酸素を除去する固体表面の酸素除去方法において、
所定の圧力以下に減圧されたチャンバ内に前記固体を配置し、前記固体を所定の温度以上に加熱し、
酸素と結合し、前記所定の圧力及び前記所定の条件の下で酸素と結合すると気化する物質を、前記固体表面に対して固体の状態で照射すること
を特徴とする固体表面の酸素除去方法。 - 前記物質をプラズマ中に含んで前記固体表面に対して照射すること
を特徴とする請求項1記載の固体表面の酸素除去方法。 - レーザ光を照射して発生したプルームを、前記固体表面に対して照射すること
を特徴とする請求項2記載の固体表面の酸素除去方法。 - 前記チャンバ内で前記固体を加熱実現可能な温度条件における酸素と結合後の蒸気圧が1(Pa)以上である物質を、前記固体表面に対して照射すること
を特徴とする請求項1記載の固体表面の酸素除去方法。 - Ga又はInを前記固体表面に対して照射すること
を特徴とする請求項4記載の固体表面の酸素除去方法。 - 基板の表面を平坦化する平坦化工程と、
前記平坦化した基板の表面の酸素除去する酸素除去工程と、
酸素が除去された基板の表面に対して、結晶をエピタキシャル成膜させる成膜工程とを備え、
前記酸素除去工程では、
所定の圧力以下に減圧されたチャンバ内に前記固体を配置し、前記固体を所定の温度以上に加熱し、
酸素と結合し、前記所定の圧力及び前記所定の条件の下で酸素と結合すると気化する物質を、前記固体表面に対して固体の状態で照射すること
を特徴とする結晶成長方法。 - 電磁鋼板の表面を平坦化する平坦化工程と、
前記平坦化した電磁鋼板の表面の酸素除去する酸素除去工程と、
酸素が除去された電磁鋼板の表面に対して半導体層を成膜する成膜工程とを備え、
前記酸素除去工程では、
所定の圧力以下に減圧されたチャンバ内に前記固体を配置し、前記固体を所定の温度以上に加熱し、
酸素と結合し、前記所定の圧力及び前記所定の条件の下で酸素と結合すると気化する物質を、前記固体表面に対して固体の状態で照射すること
を特徴とする半導体製造方法。 - 前記成膜工程では、前記電磁鋼板上にAlN層を成膜し、前記AlN層上にGaN層を成膜すること
を特徴とする請求項7記載の半導体装置。 - 電磁鋼板と、
前記電磁鋼板上に成膜された半導体層とを備え、
前記電磁鋼板は、
所定の圧力以下に減圧されたチャンバ内に前記固体を配置し、前記固体を所定の温度以上に加熱し、
酸素と結合し、前記所定の圧力及び前記所定の条件の下で酸素と結合すると気化する物質を、前記固体表面に対して固体の状態で照射することにより、表面の酸素が除去されていること
を特徴とする半導体装置。 - 前記半導体層は、前記電磁鋼板上に成膜されたAlN層と、前記AlN層上に成膜されたGaN層とから構成されていること
を特徴とする請求項9記載の半導体装置。
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