JPH01283815A - プラズマ気相成長方法及びその装置 - 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〕 半導体素子の微細化に必要とされる急峻なドーピングプ
ロファイルのエピタキシャル基板を製造するのに適した
プラズマ気相成長方法及びその装置に関する。

〔従来技術〕

半導体シリコンのエピタキシャル成長法は砒素。

燐、アンチモン、硼素等の半導体の電気特性を制御する
ためにシリコン中に添加される微量不純物、所謂ドーパ
ントの濃度の高い基板、または局所的に電気特性を制御
するためにイオン打込法等によりドーパント濃度を高く
した領域、所謂埋込層の上に、ドーパント濃度の低い単
結晶層を形成する現在唯一の方法である。

現在、トランジスタ、ダイオード、キャパシタセル及び
その集積回路等のシリコン半導体素子の形成に用いられ
るエピタキシャル基板には、素子微細化に対応するため
に急峻なドーピングプロファイルをもつことが要求され
ている。

従来シリコンエピタキシャル基板の製造には熱ＣＶ　Ｄ
　（Ｃｈｅｓｉｃａｌ　Ｖａｐｏｒ　Ｄｅｐｏｓｉｔｉ
ｏｎ）法が用いられてきた。熱ＣＶＤ法はシリコンの化
合物を原料とし、原料の分解、基板清浄化、エピタキシ
ャル成長反応等を熱エネルギによって進行させる方法で
あるが、基板を常圧乃至減圧（１０３〜１０１Ｐａ）雰
囲気中で高温処理（１０５０〜１１００℃）するため、
基板、或いは埋込層中に高濃度に含まれるドーパントが
エピタキシャル膜中に固相熱拡散し、或いは基板から気
相中に放出されたドーパントが基板周辺雰囲気の対流に
ともなってエピタキシャル成長界面に再付着する、所謂
オートドーピング現象を生じ、ドーパントプロファイル
を急峻にできないという問題がある。

従って、熱ＣＶＤ法は微細半導体素子用のエピタキシャ
ル基板の製造法としては不十分であり、これに代わるエ
ピタキシャル成長法としてドーパントの熱拡散を抑制す
るためにより低い温度でエピタキシャル成長させ得る技
術が望まれている。

低温エピタキシャル成長法の従来技術の代表例としては
以下に掲げる３つの方法が知られている。

（１）　　Ｍ　Ｂ　Ｅ　（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ　Ｂｅａ
ｍ　Ｅｐｉｔａｘｙ　：分子線エピタキシャル成長）法 超高真空（圧力１０−　１Ｐａ程度）中で基板を高温加
熱し、その表面を昇華させて清浄化した後、真空蒸着に
よってエピタキシャル成長を行わせる方法である。エピ
タキシャル成長開始前の基板表面の清浄化手段としては
通常基板を１１００℃以上で高温熱処理するか、アルゴ
ンイオンビームでスパッタする方法が採られている。

この方法に依る場合の基板温度Ｔｅは４００℃（光高温
計による）、またドーパント濃度が１０１８→１１０１
５ａｔｏ／ｃｃに減少するのに対応する最少ドーピング
プロファイル遷移幅ｔ１１．ｔは０．３μｍ（ドーパン
トは砒素）、更に最低結晶欠陥密度Ｄｄは１００／ｃｄ
である。

従ってＭＢＥ法の結晶性はプラズマ法に比べて良好であ
るといえるが、従来法に比べ成長速度が極端に低いとい
う欠点がある。

成長速度を上げるためには基板結晶表面で吸着種が泳動
しやすい条件とすることが必要であるが、ＭＢＥ法では
成長反応系の構成材料がシリコンのみに限定され、基板
と吸着種の結合力（シリコン原子間の共有結合力）を弱
めるには基板の温度を高めるしか方法がない。

基板の低温化と膜の成長速度の向上、即ち生産性とは相
反するから工業的生産法としての性能向上には限界があ
り、この点からもＭＢＥ法は良好な低温エピタキシャル
成長手段とはいえない。

（２）プラズマエピタキシャル成長法 プラズマ中の電子イオンによる衝撃等によって原料ガス
を分解し、この分解ガスを用いて基板に前処理を施し、
またエピタキシャル成長させる方法であり、プラズマか
らのエネルギ供給分だけ基板温度を下げて処理できる。

これに属する方法としてプラズマ併用型減圧ＣＶＤエピ
タキシャル成長法がある（日経マイクロデバイス１９８
５年１０月号ｐｐ、７９〜８７）。

第９図は上記従来のプラズマ気相成長装置の模式的縦断
面図であり、石英製の反応管２１の上端部には原料ガス
の供給系２２を、また下端部には排気系２３を設けると
共に、反応管２１内の中央部にはサセプタ２４を設けて
これに基板Ｓを装着し、また反応管２１の外周には、前
記サセプタ２４の上方に高周波電極２５を、更にサセプ
タ２４と対向する外周にランプ２６を配設して構成され
ている。

この方法では先ず基板Ｓに前処理を施した後、成膜が行
われる。

前処理は基板を過酸化水素＋硝酸混合溶液に１５分浸し
、水洗し、フッ化水素溶液に３０秒浸し、再度水洗し、
次いで過酸化水素＋塩酸混合溶液に１５分浸し、水洗し
、遠心乾燥を２０分施す。このようにして前処理を施し
た基板をチャンバに入れ、圧力Ｉ　×１０−１Ｐａまで
真空排気し、基板をエピタキシャル成長温度に加熱し、
高周波電力５０Ｗのアルゴンプラズマ中で３０分処理す
る。

なおこの時接地電位に対し一３００ｖの直流バイアス電
圧をサセプタ２４に印加する。アルゴン流量は２０５Ｃ
ＣＭ、圧力は２．７Ｐａに設定される。

この方法に依る場合の基板温度Ｔｅは７００℃〜８００
℃、また最少ドーピングプロファイル遷移幅は０．２４
μｍ〜０．１５μｍ（ドーパントは硼素、アンチモン）
、更に最低結晶欠陥密度Ｄｄは１．２　ｘ　１０’／ａ
ｄ以上である。

このプラズマエピタキシャル成長法では吸着種の泳動に
必要なパワー、反応ガス組成、圧力等のプラズマ変数を
温度と独立して制御できるため、ＭＢＥ法に比べて自由
度が大きい利点がある。

（３）水素プラズマ前処理減圧ＣＶＤエピタキシャル成
長法（Ｓｏｌｉｄ−３ｔａｔｅ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ
ｓ、１９７３．Ｖｏｌ、１６゜ｐｐ、３９−４２）　。

この方法は前処理に水素の高周波プラズマを用いた低圧
熱ＣＶＤ法である。

この方法による前処理は基板を蟻酸十過酸化水素混合液
に浸し、水洗し、次いで基板を反応管に入れて真空排気
し、反応管内に水素を供給し、圧力が約１３３Ｐａとな
るように水素流量を調整する。

更に水素流量を調整して圧力を３０〜８０Ｐａとし、放
電用電極に２７ＭＨｚ、　３５０Ｗの高周波を印加して
グロー放電させ、基板雰囲気に水素プラズマを発生させ
つつ数分間処理する。

この方法に依る場合の基板温度Ｔｅは８５０℃、また最
低結晶欠陥密度Ｄｄは４０／ｄ以下である。

（４）反応性イオンビームエピタキシャル成長法（ＲＩ
　Ｂ　Ｄ　：　Ｒｅａｃｔｉｖｅ　Ｉｏｎ　Ｂｅａａｅ
　Ｅｔｃｈｉｎｇ　）　。

（Ｓｏｌｉｄ　５ｔａｔｅ　Ｄｅｖｉｃｅｓ　ａｎｄ　
Ｍａｔｅｒｉａｌｓ、　Ｔｏｋｙｏ。

１９８５、　ｐｐ、３０５−３０８．特開昭６１−５３
７１９号公報）この方法は電子サイクロトロン共鳴励起
によってプラズマを生成させ、このプラズマを利用して
基板上に気相成長を行わせる方法である。

第１０図は上記従来の反応性イオンビームエピタキシャ
ル法の実施状態を示す模式的縦断面図であり、バイアス
電圧印加機能を備えたプラズマ室３１の一端部にマイク
ロ波導波管３２を、また他端部にプラズマ導入口３１ｄ
に通じる球形の試料室３３を接続すると共に、周囲には
励磁コイル３４を配設し、また試料室３３内にはヒータ
内蔵し、接地電位とした試料台３５を設け、この上に基
板Ｓを載置せしめである。

而してこのような装置にあっては先ず前処理は基板を硫
酸十過酸化水素混合溶液により処理して、薄いＳｉ０ｇ
膜を形成し、基板温度Ｔｅを４００〜８００℃とし、イ
オンエネルギ（バイアス電圧）６００〜１２００　ｅＶ
でアルゴンイオン等を用いてＳｉＯ□膜をスパッタリン
グする。その後、所定の条件で気相成長を開始する。

（５）　　Ｅ　ＣＲ−ＣＶ　Ｄエピタキシャル成長法（
第４８回応用物理学会学術講演会講演番号１９ｐ−に−
１０）。

この方法における前処理は基板をフッ化水素酸溶液処理
後、塩酸と過酸化水素の沸騰した混合溶液に浸して表面
に薄いＳｉＯ□膜を形成し、次いで真空中で基板温度１
００℃、アルゴンイオンエネルギ（プラズマバイアス電
圧による）　１００ｅＶでスパッタリングしてＳｉ０ｇ
膜を除去し、引き続き基板温度Ｔｅを６３０℃にして３
０分間熱処理する。

ちなみに従来の一般的な熱ＣＶＤエピタキシャル成長法
（常圧法）に依る場合の基板温度Ｔｅは１０５０℃、ま
た最少ドーピングプロファイル遷移幅ｊ４ｐｔは０．５
４μｍ（ドーパント：アンチモン）、又は２．５μｍ（
ドーパント：硼素）、更に最低結晶欠陥密度Ｄｄは１０
／−以下である。

このような事実から前述した各低温エピタキシャル成長
法はドーピング特性（ｔｄｐｔ）の面では優れているも
のの、結晶性（Ｄｄ）では依然としてかなり劣っている
ことが解る。

〔発明が解決しようとする課題〕

（４）で説明したプラズマ気相成長法による前処理を熱
ＣＶＤ法と比較すると以下の２点が問題である。

１）　プラズマ法では低圧の真空中で発生するプラズマ
からの反応種（アルゴンイオン等）による基板の表面衝
撃頻度は熱ＣＶＤ法の常圧雰囲気からの反応種（水素ガ
ス等）のそれに比べて低く、基板表面の清浄化効果が低
く有害不純物の残留が多い。

２）　プラズマからの反応種は運動量が太き（、その衝
撃により基板表面結晶層が損傷するため、エピタキシャ
ル成長に不可欠な完全結晶性の下地表面が得られない。

このことからプラズマ低温エピタキシャル成長法が結晶
性に劣る原因は前処理が不十分なためと考えられる。

半導体シリコン素子の場合、基板前処理の対象となる有
害不純物は基板材料の酸化物、窒化物。

炭化物９重金属等であるが、そのうち酸化物が最も多い
ことがオージェ電子分光、二次イオン質量分析結果から
知られている。

本発明者等は、このような有害不純物を除去する前処理
法につき実験研究を行った結果、電子サイクロトロン共
鳴励起による水素・アルゴン混合プラズマを用いるのが
極めて効果的であることを知見した。

本発明の目的はプラズマによる前処理の性能を向上し、
基板表面の残留汚染及び基板結晶の損傷を解消し得るプ
ラズマ気相成長方法及びその装置を提供するにある。

〔課題を解決するための手段〕

電子サイクロトロン共鳴励起によって生成させたプラズ
マを用いて原料ガスを分解し、試料表面に処理を施すプ
ラズマ気相成長方法において、アルゴンと水素との混合
プラズマを生成させて試料表面に前処理を施した後、こ
れに引き続いて試料表面に成膜処理を施す。

〔作用〕

本発明にあってはこれによって、基板表面は気相成長に
通した表面、即ち残留汚染がなく、また結晶の損傷も除
去し得る。

〔実施例〕

以下本発明をその実施例につき図面に基づき具体的に説
明する。

第１図は本発明方法を実施するためのプラズマ気相成長
装置（以下本発明装置という）の模式図であり、図中１
はプラズマ生成室、２は導波管、３は試料Ｓを配置する
試料室、４は励磁コイルを示している。

プラズマ生成室１はステンレス鋼製であって、工業用周
波数２．４５Ｈｚのマイクロ波に対してＴＥ１１３モー
ドの定在波を形成する円筒型空洞共振器として機能する
よう構成されており、−側壁中央には石英ガラス板等で
閉鎖されたマイクロ波導入窓１ａを備え、また他側壁中
央には前記マイクロ波導入窓１ａと対向する位置にプラ
ズマの引出窓１ｂを備えている。前記マイクロ波導入窓
１ａには導波管２の一端部が接続され、またプラズマ引
出窓１ｂにはこれに臨ませて試料室３が配設され、更に
周囲には同心状に励磁コイル４が周設せしめられている
。

導波管２はその他端部は図示しない高周波発振器に接続
され、高周波発振器で発せられた工業用周波数２．４５
Ｈｚのマイクロ波をマイクロ波導入窓１ａを経てプラズ
マ生成室ｌ内に導入するようにしである。

励磁コイル４は図示しない直流電源に接続されており、
直流電流の通流によってプラズマ生成室１内にマイクロ
波の導入により電子サイクロトロン共鳴条件を満足する
８、７５Ｘ１０−”Ｔの磁束密度を形成すると共に、試
料室３側に向けて磁束密度が低くなる発散磁界を形成し
、プラズマ生成室１内に生成されたプラズマをプラズマ
引出窓１ｂを通じて試料室３内に導入せしめるようにな
っている。

試料室３の側壁にはゲート弁５ａを介在させて排気装置
を構成する複合ターボ分子ポンプ５が、また他側壁には
ゲート弁６ａを介在させてロードロック室６が夫々配設
されている。ロードロック室６内には試料Ｓを試料室３
内に配置し、またここからロードロック室６内に取り出
すための搬送アーム６ｂが配設されている。

複合ターボ分子ポンプ５の吸気側であるゲート弁５ａの
近傍にはコンダクタンス弁１５が設けられている。第２
図はコンダクタンス弁１５の正面図、第３図（イ）は第
２図の■−■線による断面図、第３図（ロ）はコンダク
タンス制御翼の動作説明図である。コンダクタンス弁１
５のフランジ１５ａ内に図示しない駆動機構があり、こ
の駆動機構によってフランジ１５ａに真空気密に取り付
けられた全てのコンダクタンス制御翼１５ｂの翼駆動軸
１５ｃを、第３図（イ）に示すコンダクタンス最少位置
から第３図（ロ）に示す最大位置の範囲（略９０°）で
同時に所定角度回転し、７０〜４０００Ｌ／ｓｅｃ、の
範囲でコンダクタンスを連続的に設定し得るようにしで
ある。コンダクタンス制御翼１５ｂの翼駆動軸１５ｃの
他端は中心部に配した翼軸受け１５ｄにて保持されてい
る。

一方試料室３の内部には前記プラズマ引出窓１ｂと対向
させて試料台７が配設され、この試料台７上に石英製の
サセプタ８を介在させて前記プラズマ引出窓１ｂと対向
させて試料Ｓが着脱可能に装着され、またサセプタ８の
下方にはヒータ９を臨ませである。

試料台７はリング状に形成されており、その下面を周方
向の複数個所で支柱７ａの上端部に支持されている。支
柱７ａの下端部には円筒ラック７ｃを備えると共に試料
室３の底壁にスラストベアリング７ｂを用いて、回転可
能に支持され、モータＭと連繋させたピニオン７ｄによ
って回転駆動せしめられるようにしである。

ヒータ９は金属タンタルの素線を窒化珪素円板上に折り
返し蛇行させて一様に配置して構成されており、ヒータ
９の赤外線は一部がサセプタ８に吸収されるが、大部分
はこれを透過して基板Ｓを照射し、これを加熱すること
となる。

ヒータ９内には図示しない測温用熱電対が配設されてお
り、この出力に基づき熱電対検出温度パターンを負帰還
制御する温度制御系が設けられている。なお基板Ｓの温
度は試料室３の上部壁に設けた窓３ａを通して光高温計
１０により測定し得るようにしである。

１１．１２は原料ガスの供給系を示しており、ガス供給
系１１はプラズマ生成室ｌに、またガス供給系１２は試
料室３に夫々原料ガスを供給するようになっている。

ガス供給系１１は弁１１ａ　、流量調整器１１ｂ　、弁
１１ｃを備えたＨ２ガス系と、同じく弁１１ｄ、流量調
整器ｌｉｅ　、弁ｉｆｆを備えたアルゴンガス系とから
なり、両系は弁ｌｉｅ、　ｌｌｆの出側で合流し、弁１
１ｇを介在させてプラズマ生成室３に連結されている。

またガス供給系１２は弁１２ａ　、流量調整器１２ｂ、
弁１２ｃを備えており、弁１２ｃの出側で試料室３に連
結され、モノシランガスを試料室３に供給するようにな
っている。

而してこのような本発明方法及びその装置にあっては基
板Ｓを試料室３に導入するに先立って、予め試料室３を
１０”　１Ｐａ程度にターボ分子ポンプ５を用いて真空
排気しておき、ロードロック室６に図示しない配管から
窒素ガスを徐々に注入して内部を大気圧とし、図示しな
いゲート弁を開き搬送アーム６ｂ上に支持台７．サセプ
タ８と共に基板Ｓを載置する。

ゲート弁を閉じ、ロードロック室６内を図示しない油圧
回転ポンプを用いて１０Ｐａまで排気したのち、図示し
ないクライオポンプで１０”２Ｐａまで排気し、ゲート
弁６ａを開く。このときの真空度は１０−ｓである。

搬送アーム６ｂを水平に移動させて基板Ｓ、サセプタ８
．サセプタ支持台７を円筒ランク７Ｃ上部に載置し、搬
送アーム６ｂをロードロック室６内に引き戻してゲート
弁６ａを閉じる。

試料室３内は引き続きターボ分子ポンプ５で排気し、再
び１０−２Ｐａ程度の真空度に排気する。

モータＭを起動し、基板Ｓをプラズマ室１．ヒータ９に
対し回転させつつヒータ１６に通電し、基板を加熱昇温
する。昇温速度は１℃／秒である。

基板温度は観測窓３ａを介して、光高温計１０により測
定される。基板Ｓはヒータ９に対し回転せしめられ円周
方向の基板温度を均一化される。

この間ゲート弁５ａを開き、ターボ分子ポンプ５は引き
続き運転を継続する。なおコンダクタンス弁１５は全開
の状態とする。

基板Ｓの温度が所定値、例えば８００℃に達した時点で
昇温を停止し、基板Ｓをこの温度に保つ。

この時の試料室６の圧力はＩ　×１０−１Ｐａである。

〔前処理〕

プラズマ室１に、原料ガス供給系１１からアルゴンガス
、水素ガス、又はこれらの混合ガスを所定流量流しつつ
、ターボ分子ポンプ５人側のコンダクタンス弁１５の開
度を調節して試料室３の圧力を９　×１０−２Ｐａ以上
１．ｌＸ１０−１Ｐａ以下に設定する。

プラズマ室１内にマイクロ波導波管２を通じて７００Ｗ
のマイクロ波を供給し、アルゴン・水素混合プラズマを
発生させ、ここからプラズマ引出窓ｌａを通して試料室
３内に引き出し、基板Ｓ上に照射せしめ、基板Ｓ表面に
対するエツチング処理、即ち前処理を行う。

この前処理過程における基板Ｓの温度、アルゴン・水素
混合ガスのアルゴンガス比率については特に限定するも
のではな（、結晶欠陥密度、エツチング速度との関係に
基づき適宜に設定すればよい。

第４図は結晶欠陥密度の温度依存性を示すグラフであり
、横軸に基板温度（’Ｃ）を、また縦軸に結晶欠陥密度
（個／Ｊ）をとって示しである。

このグラフから明らかなように前処理、エピタキシャル
成長温度はいずれも７３５℃以上とするのが望ましいこ
とが解る。

第５図は結晶欠陥密度のアルゴン・水素混合ガス比依存
性を示すグラフであり、横軸にアルゴン・水素混合ガス
のアルゴン比（％）を、また縦軸に結晶欠陥密度（個／
ａｌｉ）をとって示しである。

このグラフから明らかなようにアルゴン比が４０％以下
、又は７０〜８０％の範囲で結晶欠陥密度Ｄｄが大幅に
低下することが解る。

第６図（イ）は酸化珪素製の基板表面温度（”Ｃ）とエ
ツチング速度（人／分）との関係を示すグラフ、第６図
（ロ）はシリコン製の基板表面温度（”Ｃ）とエツチン
グ速度（λ／分）との関係を示すグラフであり、グラフ
中白丸でプロットしであるのは基板中心の、また黒丸で
プロットしであるのは中心から４０ｆｉの位置での結果
を示している。

このグラフから明らかな如（、酸化珪素基板の表面温度
（’Ｃ）は７００℃以上９００℃以下、望ましくは７３
５℃以上９００℃以下で大きなエツチング速度が得られ
ていることが解る。

またシリコン基板の表面温度が７００℃〜９００℃で２
０人／分のエツチング速度が得られていることが解る。

〔成膜処理〕

前処理が終了するとプラズマ室１へのアルゴンガス流量
を低減する一方、水素ガスの流量を１２．５ＳＣＣＭと
し、また同時に試料室３に原料ガス供給系１２からシラ
ンガスを５５ＣＣＭ供給し、供給する総ガス流量は一定
とする。なおターボ分子ポンプ５の排気速度は一定であ
り、圧力の変化はない。

これによってシラン、水素混合プラズマにより、基板Ｓ
の表面にシリコン単結晶膜がエピタキシャル成長する。

基板温度は前処理時と同一である。

次に従来方法９本発明方法の比較試験結果について説明
する。

結果は表１に示すとおりである。

（以下余白） 表　　１ なお従来方法は第９図に示す方法及び装置に依った場合
を示す。

また本発明方法ｌはＥＣＲアルゴン・水素混合プラズマ
を用いて圧力、アルゴン・水素ガス混合比を一定にし、
基板温度を変えて前述した如き前処理を施した後、エピ
タキシャル成長を行った。

本発明方法２はアルゴン・水素混合プラズマを用いて基
板温度、圧力を一定とし、アルゴン・水素ガス混合比を
変えて前述した如き前処理を施した後、エピタキシャル
成長を行った。

表１から明らかな如く、本発明方法に依った場合にはＤ
ｄが従来例に比べてｌ／１２〜１／４．８に減少してお
り、本発明による結晶性の向上が顕著である。

また、本発明方法は従来例に比ベトーピング特性は若干
劣るが、熱ＣＶＤ法と比較してｊｄｐｔは１７６であり
、より急峻なドーピングプロファイルが得られている。

ちなみに第１〜３図に示す本発明装置を用いて前処理を
水素プラズマ、アルゴンプラズマ夫々を用いて行った場
合の基板表面温度とエツチング速度との関係を示すと第
７，８図に示す如くである。

なお第７図（イ）、（ロ）は第１〜３図に示した本発明
装置を用いて水素プラズマを生成し、このプラズマを用
いて酸化珪素基板に対しエツチングしたときのエツチン
グ速度の温度依存性を示すグラフであり、第７図（イ）
は横軸に酸化珪素基板表面温度（℃）を、また縦軸にエ
ツチング速度（人／分）をとって示しである。一方第７
図（ロ）は横軸にシリコン基板表面温度（℃）を、また
縦軸にエツチング速度をとって夫々示しである。

このグラフから明らかなように６００℃〜７００℃の範
囲ではエツチング速度は零となるが、これよりも温度が
低い、また高い領域でエツチング速度の上昇が認められ
る。

第８図（イ）、（ロ）は同じく第１〜３図に示した本発
明装置を用いてアルゴンプラズマを生成し、このプラズ
マを用いて基板に対しエツチングしたときのエツチング
速度の温度依存性を示すグラフであり、第８図（イ）は
横軸に酸化珪素基板表面温度（’Ｃ）を、また縦軸にエ
ツチング速度（入／分）をとってしめしである。一方策
８図（ロ）は横軸にシリコン基板表面温度（℃）を、ま
た縦軸にエツチング速度（人／分）をとって夫々示しで
ある。

このグラフから明らかな如く酸化珪素基板に対しては７
００℃以上で、またシリコン基板に対しては４００℃以
上で夫々高いエツチング速度が得られることが解る。

なお本発明はシリコン基板の表面に酸化物、或いは酸素
吸着膜を有する半導体膜（化合物半導体等）のエピタキ
シャル成長前処理、或いはエピタキシャル成長以外であ
ってもこれと同程度の清浄度が要求される薄膜（素子パ
フシベーシッン用酸化珪素膜、窒化珪素膜）形成工程の
前処理にも適用可能であることは当然である。

〔効果〕

以上の如く本発明方法及び装置に依った場合には基板表
面の残留汚染、表面の結晶損傷を解消し得て結晶性の良
好な気相成長膜を形成し得る優れた効果を奏するもので
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るプラズマ気相成長装置の模式図、
第２図は本発明装置の真空排気速度可変コンダクタンス
パルプの平面図、第３図は第２図のｍ−ｍ線による横断
面図、第４図は動作説明図、第５図は本発明方法におけ
る水素プラズマによる酸化珪素、シリコン単結晶のエツ
チング速度の温度依存性を示すグラフ、第６図は同じく
アルゴン・水素混合プラズマによる酸化珪素、シリコン
単結晶に対するエツチング速度の温度依存性を示すグラ
フ、第７図は本発明装置を用いたときの水素プラズマに
よる酸化珪素、シリコン単結晶に対するエツチング速度
の温度依存性を示すグラフ、第８図は本発明装置を用い
たときのアルゴンプラズマによる酸化珪素、シリコン単
結晶に対するエツチング速度の温度依存性、第９，１０
図は夫々従来方法及び装置の模式図である。 １・・・プラズマ室　　２・・・導波管３・・・試料室
　　　　４・・・励磁コイル５・・・ターボ分子ポンプ
　６・・・ロードロツタ室７・・・試料台　　　　　　
８・・・サセプタ９・・・ヒータ　　　　　　１０・・
・光高温計１１．１２・・・原料ガス供給系 特　許　出願人　　住友金属工業株式会社代理人　弁理
士　　河　　野　　登　　夫基叛−１度　（・Ｃ） 捲　４　目 了ル了し・水素シ罠イ堅ηス中りアルゴレ、九（Ｘ＞葎
、５１２］ ！　王ｒｔ＊　（ｆｌン＝　２　（’ｃ　）（イ） ニ１１；２トｉ＊ｃ　シ’Ｉ　（”Ｃ）＋０１ 暴級＊面１爽（°Ｃ） （イン 第　　　７　　回 基板喪Ｉ！ｌ：！友（°Ｃ） ｃ口） 第　７　面 、１Ｆ　木受５表面　’ｔ＠　ｉ　（’仁）Ｃイ１ 基ａ　聚＠　；ＴＡ　Ｌ（ｔ　） ｔｏ＋ ｚ 第　１ｏ　圓

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、電子サイクロトロン共鳴励起により生成させたプラ
   ズマを用いて原料ガスを分解し、試料表面に成膜するプ
   ラズマ気相成長方法において、 アルゴンと水素との混合プラズマを生成さ せ、この混合プラズマを用いて試料表面に前処理を施す
   過程と、これに引き続いて試料表面に成膜する過程とを
   有することを特徴とするプラズマ気相成長方法。 ２、電子サイクロトロン共鳴励起によって生成させたプ
   ラズマを試料室内に導入して原料ガスを分解し、試料表
   面に成膜するプラズマ気相成長方法において、 試料温度を７３５℃以上８８０℃以下とし、試料室内圧
   力を９×１０＾−＾２Ｐａ以上１．１×１０＾−＾１Ｐ
   ａ以下とし、アルゴンガス比率を７０％以上８０％以下
   としたアルゴンと水素との混合プラズマを生成させ、こ
   の混合プラズマを用いて試料表面に前処理を施す過程と
   、これに引き続いて試料表面に成膜する過程とを有する
   ことを特徴とするプラズマ気相成長方法。 ３、電子サイクロトロン共鳴励起によって生成させたプ
   ラズマを試料室内に導入して原料ガスを分解し、試料表
   面に成膜するプラズマ気相成長方法において、 試料温度を８２５℃以上８４５℃以下とし、試料室圧力
   を９×１０＾−＾２Ｐａ以上１．１×１０＾−＾１Ｐａ
   以下とし、アルゴンガス比率を４０％以下、又は６０％
   以上７０％以下としたアルゴンと水素との混合プラズマ
   を生成させ、この混合プラズマを用いて試料表面に前処
   理を施す過程と、これに引き続いて試料表面に成膜する
   過程とを有することを特徴とするプラズマ気相成長方法
   。 ４、電子サイクロトロン共鳴励起によって生成させたプ
   ラズマを用いて原料ガスを分解し、これを試料室内の試
   料表面に導入して結晶膜を成長させるプラズマ気相成長
   装置において、前記試料を９００℃まで加熱する加熱手
   段と、アルゴンと水素との流量を所定の比率に混 合して前記プラズマ室に供給する手段と、 前記試料室内圧力を１×１０＾−＾２Ｐａ乃至以上５×
   １０＾−＾１Ｐａの範囲に維持すべく排気する排気手段
   と を具備することを特徴とするプラズマ気相 成長装置。