JPH03173418A - 表面改質方法及び表面改質装置 - Google Patents
表面改質方法及び表面改質装置Info
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- JPH03173418A JPH03173418A JP1312461A JP31246189A JPH03173418A JP H03173418 A JPH03173418 A JP H03173418A JP 1312461 A JP1312461 A JP 1312461A JP 31246189 A JP31246189 A JP 31246189A JP H03173418 A JPH03173418 A JP H03173418A
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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。
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〕
本発明は、ヘテロエピタキシャル成長の前工程などに用
いられる表面改質を、低温で実現する方法及び装置に関
するものである。
いられる表面改質を、低温で実現する方法及び装置に関
するものである。
通常、ヘテロエピタキシャル成長方法では、基板結晶と
成長させる結晶との格子定数の差による歪を緩和し、成
長させた結晶薄膜が剥がれないようにするために、成長
の前工程としてバッファ層を形成する。■−Ｖ族系の化
合物半導体では、バッファ層として超格子構造の薄膜を
用いたり、低温で成長させる多結晶薄膜を用いている。
成長させる結晶との格子定数の差による歪を緩和し、成
長させた結晶薄膜が剥がれないようにするために、成長
の前工程としてバッファ層を形成する。■−Ｖ族系の化
合物半導体では、バッファ層として超格子構造の薄膜を
用いたり、低温で成長させる多結晶薄膜を用いている。
しかし、このような方法によるバッファ層の形成が困難
な物質が存在する。そのような物の１つに、ＳｉＣがあ
る。Ｓｉ上のＳｉＣの成長方法の代表的例として、検波
らによって応用電子物性分科会研究報告Ｎｏ、４２４
（１９８８）に示されている方法がある。この方法は、
原料としてＳｉＨ４とｃ、Ｈ，を用い、初めに、１３８
０℃に加熱したＳｉ基板にＣ３Ｈａを供給して分解し、
ＣをＳｉに拡散させてＳｉ表面を改質し、この改質され
た層をバッファ層として使用する。次に、基板温度を１
２００℃に保ち、ＳｉＨ４とＣ，Ｈ，を同時７に供給し
てバッファ層上にＳｉＣを成長させる。この方法によっ
て、Ｓｉ上に均一にＳｉＣを成長させることが出来るよ
うになった。
な物質が存在する。そのような物の１つに、ＳｉＣがあ
る。Ｓｉ上のＳｉＣの成長方法の代表的例として、検波
らによって応用電子物性分科会研究報告Ｎｏ、４２４
（１９８８）に示されている方法がある。この方法は、
原料としてＳｉＨ４とｃ、Ｈ，を用い、初めに、１３８
０℃に加熱したＳｉ基板にＣ３Ｈａを供給して分解し、
ＣをＳｉに拡散させてＳｉ表面を改質し、この改質され
た層をバッファ層として使用する。次に、基板温度を１
２００℃に保ち、ＳｉＨ４とＣ，Ｈ，を同時７に供給し
てバッファ層上にＳｉＣを成長させる。この方法によっ
て、Ｓｉ上に均一にＳｉＣを成長させることが出来るよ
うになった。
上述の成長方法によって、Ｓｉ上へのＳｉＣのへテロエ
ピタキシャル成長を実現できるようになったが、極めて
成長温度が高い。原料ガスの種類１組み合わせ、添加ガ
スの種類の選択などによって、ＳｉＣの成長時の温度は
、結晶性の良さを維持しつつ、低下する傾向にある。し
かし、Ｃ原料ガスの熱分解、および、ＣのＳｉへの拡散
、といった工程を含むバッファ層形成温度の低下は、現
在のところ、困難である。このままの高い温度では、Ｓ
ｉへテロバイポーラトランジスタのエミッタ用材料など
、Ｓｉデバイスへ応用する場合、デバイスの活性領域の
ボロン拡散層のプロファイルが変わる等の問題があり、
Ｓｉデバイスへの適用が困難である。
ピタキシャル成長を実現できるようになったが、極めて
成長温度が高い。原料ガスの種類１組み合わせ、添加ガ
スの種類の選択などによって、ＳｉＣの成長時の温度は
、結晶性の良さを維持しつつ、低下する傾向にある。し
かし、Ｃ原料ガスの熱分解、および、ＣのＳｉへの拡散
、といった工程を含むバッファ層形成温度の低下は、現
在のところ、困難である。このままの高い温度では、Ｓ
ｉへテロバイポーラトランジスタのエミッタ用材料など
、Ｓｉデバイスへ応用する場合、デバイスの活性領域の
ボロン拡散層のプロファイルが変わる等の問題があり、
Ｓｉデバイスへの適用が困難である。
本発明によれば、基板表面で成長用ガスを分解し、分解
生成物を基板に拡散させる表面改質方法において、成長
用ガスを光、または、荷電粒子、または、長寿命励起状
態の中性粒子線、または、高運動エネルギーの中性粒子
線、または、プラズマを用いて分解する分解工程と、前
記分解工程による分解生成物を基板加熱によって拡散さ
せる拡散工程とを有することを特徴とする表面改質方法
を提供できる。また、上記の基板加熱中に、基板に電子
線を照射し、その散乱エネルギー分布を測定することに
よって拡散終了を検知できる表面改質方法となる。また
、基板保持具と、成長用ガス導入器と、電子線発生器と
、電子検出器と、前記成長用ガスの光分解用光源とを少
なくとも具備し、少なくとも前記電子線発生器と前記電
子検出器が各々基板と対向する位置関係を持ち、前記基
板で散乱された電子を検出することによって、分解生成
物の基板加熱による拡散工程の終了を検知することを特
徴とする表面改質装置を提供できる。また、基板保持具
と、成長用ガス導入器と、電子線発生器と、電子検出器
と、前記成長用ガスの分解用荷電粒子発生器とを少くと
も具備し、少なくとも前記電子線発生器と前記電子検出
器が各々基板と対向する位置関係を持ち、前記基板で散
乱された電子を検出することによって、荷電粒子を用い
た分解による分解生成物の基板加熱による拡散工程の終
了を検知することを特徴とする表面改質装置を提供でき
る。また、基板保持具と、成長用ガス導入器と、電子線
発生器と、電子検出器と、前記成長用ガスの分解用長寿
命励起状態の中性粒子発生器とを少くとも具備し、少な
くとも前記電子線発生器と前記電子検出器が各々基板と
対向する位置関係を持ち、前記基板で散乱された電子を
検出することによって、長寿命励起状態の中性粒子線を
用いた分解による分解生成物の基板加熱による拡散工程
の終了を検知することを特徴とする表面改質装置を提供
できる。また、基板保持具と、成長用ガス導入器と、電
子線発生器と、前記成長用ガスの運動エネルギーが前記
成長用ガスの結合エネルギーよりも大きい中性粒子線の
発生器とを少くとも具備し、少なくとも前記電子線発生
器と前記電子検出器が各々基板と対向する位置関係を持
ち、前記基板で散乱された電子を検出することによって
、前記中性粒子線の基板との衝突による分解生成物の基
板加熱による拡散工程の終了を検知することを特徴とす
る表面改質装置を提供できる。また、基板保持具と、成
長用ガス導入器と、電子線発生器と、電子検出器と、前
記成長用ガスの分解用プラズマ発生器とを少くとも具備
し、少なくとも前記電子線発生器と前記電子検出器が各
々基板と対向する位置関係を持ち、前記基板で散乱され
た電子を検出することによって、プラズマを用いた分解
による分解生成物の基板加熱による拡散工程の終了を検
知することを特徴とする表面改質装置を提供できる。
生成物を基板に拡散させる表面改質方法において、成長
用ガスを光、または、荷電粒子、または、長寿命励起状
態の中性粒子線、または、高運動エネルギーの中性粒子
線、または、プラズマを用いて分解する分解工程と、前
記分解工程による分解生成物を基板加熱によって拡散さ
せる拡散工程とを有することを特徴とする表面改質方法
を提供できる。また、上記の基板加熱中に、基板に電子
線を照射し、その散乱エネルギー分布を測定することに
よって拡散終了を検知できる表面改質方法となる。また
、基板保持具と、成長用ガス導入器と、電子線発生器と
、電子検出器と、前記成長用ガスの光分解用光源とを少
なくとも具備し、少なくとも前記電子線発生器と前記電
子検出器が各々基板と対向する位置関係を持ち、前記基
板で散乱された電子を検出することによって、分解生成
物の基板加熱による拡散工程の終了を検知することを特
徴とする表面改質装置を提供できる。また、基板保持具
と、成長用ガス導入器と、電子線発生器と、電子検出器
と、前記成長用ガスの分解用荷電粒子発生器とを少くと
も具備し、少なくとも前記電子線発生器と前記電子検出
器が各々基板と対向する位置関係を持ち、前記基板で散
乱された電子を検出することによって、荷電粒子を用い
た分解による分解生成物の基板加熱による拡散工程の終
了を検知することを特徴とする表面改質装置を提供でき
る。また、基板保持具と、成長用ガス導入器と、電子線
発生器と、電子検出器と、前記成長用ガスの分解用長寿
命励起状態の中性粒子発生器とを少くとも具備し、少な
くとも前記電子線発生器と前記電子検出器が各々基板と
対向する位置関係を持ち、前記基板で散乱された電子を
検出することによって、長寿命励起状態の中性粒子線を
用いた分解による分解生成物の基板加熱による拡散工程
の終了を検知することを特徴とする表面改質装置を提供
できる。また、基板保持具と、成長用ガス導入器と、電
子線発生器と、前記成長用ガスの運動エネルギーが前記
成長用ガスの結合エネルギーよりも大きい中性粒子線の
発生器とを少くとも具備し、少なくとも前記電子線発生
器と前記電子検出器が各々基板と対向する位置関係を持
ち、前記基板で散乱された電子を検出することによって
、前記中性粒子線の基板との衝突による分解生成物の基
板加熱による拡散工程の終了を検知することを特徴とす
る表面改質装置を提供できる。また、基板保持具と、成
長用ガス導入器と、電子線発生器と、電子検出器と、前
記成長用ガスの分解用プラズマ発生器とを少くとも具備
し、少なくとも前記電子線発生器と前記電子検出器が各
々基板と対向する位置関係を持ち、前記基板で散乱され
た電子を検出することによって、プラズマを用いた分解
による分解生成物の基板加熱による拡散工程の終了を検
知することを特徴とする表面改質装置を提供できる。
本発明の特徴は、バッファ層の形成方法を、光、または
、荷電粒子、または、長寿命励起状態の中性粒子線、ま
たは、高運動エネルギーの中性粒子線、または、プラズ
マによる原料ガスの低温分解を用いた成膜と、基板加熱
による成膜構成原子の拡散との２つの工程に分け、各々
の工程を独立に実施することにある。
、荷電粒子、または、長寿命励起状態の中性粒子線、ま
たは、高運動エネルギーの中性粒子線、または、プラズ
マによる原料ガスの低温分解を用いた成膜と、基板加熱
による成膜構成原子の拡散との２つの工程に分け、各々
の工程を独立に実施することにある。
熱分解温度が高すぎて、Ｓｉデバイスプロセスの原料ガ
スとして使用できないガスでも、このガス分子を上述の
方法を用いて分解することによって、低温で成膜できる
。この成膜と基板加熱による拡散の工程を分離すると、
基板に拡散させるべき原子数を成膜時間で制御でき、ま
た、基板内での拡散濃度を加熱温度と加熱時間によって
制御できるので、拡散濃度、拡散の深さ、拡散のプロフ
ァイルの制御性が高くなる。熱を用いるのは、拡散の工
程だけなので、バッファ層形成温度を、成膜構成原子の
拡散が律速される温度まで低温化でる。
スとして使用できないガスでも、このガス分子を上述の
方法を用いて分解することによって、低温で成膜できる
。この成膜と基板加熱による拡散の工程を分離すると、
基板に拡散させるべき原子数を成膜時間で制御でき、ま
た、基板内での拡散濃度を加熱温度と加熱時間によって
制御できるので、拡散濃度、拡散の深さ、拡散のプロフ
ァイルの制御性が高くなる。熱を用いるのは、拡散の工
程だけなので、バッファ層形成温度を、成膜構成原子の
拡散が律速される温度まで低温化でる。
前述の各種の手段による分解生成物の加熱拡散の進行状
態を把握するために、プラズモンエネルギーの値をモニ
タする。拡散原子と基板構成原子の比率の変化による電
子数密度の変化によって、プラズモンエネルギーが変化
することは知られている。したがって、電子線を基板に
照射し、非弾性散乱された電子の、プラズモンによる運
動エネルギー損失をモニターすると、拡散濃度を知るこ
とができる。したがって、基板加熱による拡散工程の時
に、電子線を照射してプラズモンエネルギーの値をモニ
タすることによって、拡散の進行状態を知ることができ
、所望の濃度になったとき、加熱を停止することで、必
要最低限の加熱時間ですむ。
態を把握するために、プラズモンエネルギーの値をモニ
タする。拡散原子と基板構成原子の比率の変化による電
子数密度の変化によって、プラズモンエネルギーが変化
することは知られている。したがって、電子線を基板に
照射し、非弾性散乱された電子の、プラズモンによる運
動エネルギー損失をモニターすると、拡散濃度を知るこ
とができる。したがって、基板加熱による拡散工程の時
に、電子線を照射してプラズモンエネルギーの値をモニ
タすることによって、拡散の進行状態を知ることができ
、所望の濃度になったとき、加熱を停止することで、必
要最低限の加熱時間ですむ。
〔実施例１〕
以下、本発明について、図面を参照しながら説明する。
本実施例では、ＳｉＣ成長におけるＳｉの表面炭化を例
に採って説明する。はじめに、本発明の方法について簡
単に述べ、次に、この方法を実現する装置の説明の中で
、本発明の方法についても、さらに詳細に述べる。
に採って説明する。はじめに、本発明の方法について簡
単に述べ、次に、この方法を実現する装置の説明の中で
、本発明の方法についても、さらに詳細に述べる。
第１図は本発明の方法を示す概念図である。第１図（ａ
’ ）は、清浄表面を持つＳｉ基板１１に、Ｃ原料ガス
としてのＣ３Ｈ８分子１２を供給し、同時に、このガス
を分解するために、シンクロトロン放射光（ＳＲ）１Ｂ
を照射して、ＣＪＩ！１４を堆積させる工程の模式図で
ある。この５Ｒ１３以外にも、荷電粒子、長寿命励起状
態の中性粒子線、高運動エネルギーの中性粒子線、プラ
ズマを用いてもよい Ｃ３Ｈ８を熱分解するには、１３
８０℃もの高温が必要であるが、本発明の方法では、分
解の一手段としてＳＲを用いて光分解するので、室温の
Ｓｉ基板にＣ膜を堆積できる。
’ ）は、清浄表面を持つＳｉ基板１１に、Ｃ原料ガス
としてのＣ３Ｈ８分子１２を供給し、同時に、このガス
を分解するために、シンクロトロン放射光（ＳＲ）１Ｂ
を照射して、ＣＪＩ！１４を堆積させる工程の模式図で
ある。この５Ｒ１３以外にも、荷電粒子、長寿命励起状
態の中性粒子線、高運動エネルギーの中性粒子線、プラ
ズマを用いてもよい Ｃ３Ｈ８を熱分解するには、１３
８０℃もの高温が必要であるが、本発明の方法では、分
解の一手段としてＳＲを用いて光分解するので、室温の
Ｓｉ基板にＣ膜を堆積できる。
次に、この基板を加熱すると、第１図（ｂ）のように、
Ｃが拡散して、ＳｉＣ層１−５が形成される。基板加熱
が必要十分なだけ行われると、第１図（ｃ）のように、
均一なＳｉ０層１５が形成される。本発明の方法による
Ｓｉ表面炭化では、熱を用いるのはＣの拡散の時のみな
ので、炭化温度を、Ｃ拡散で律速される温度にまで低温
化できる。
Ｃが拡散して、ＳｉＣ層１−５が形成される。基板加熱
が必要十分なだけ行われると、第１図（ｃ）のように、
均一なＳｉ０層１５が形成される。本発明の方法による
Ｓｉ表面炭化では、熱を用いるのはＣの拡散の時のみな
ので、炭化温度を、Ｃ拡散で律速される温度にまで低温
化できる。
第２図は、本発明の方法を実現するための装置構成の一
実施例を示す概念図である。この装置は、ＭＢＥ型成長
部１６に、シンクロトロン放射光１３の導入用バイブ１
７、Ｓｉ基板１１の加熱制御器１８付きマニピュレータ
１９、円筒型エネルギー分析器付き電子銃２０を具備し
ている。この電子銃からの電子を用いたＳｉ基板１１で
の電子エネルギー損失分光でブラズモンエネルキーを測
定し、ＳｉＣ固有のプラズモンエネルギーが現れたとき
に、円筒型エネルギー分析器付き電子銃２０から加熱制
御器１８へ信号が入力されて、基板の加熱を停止する。
実施例を示す概念図である。この装置は、ＭＢＥ型成長
部１６に、シンクロトロン放射光１３の導入用バイブ１
７、Ｓｉ基板１１の加熱制御器１８付きマニピュレータ
１９、円筒型エネルギー分析器付き電子銃２０を具備し
ている。この電子銃からの電子を用いたＳｉ基板１１で
の電子エネルギー損失分光でブラズモンエネルキーを測
定し、ＳｉＣ固有のプラズモンエネルギーが現れたとき
に、円筒型エネルギー分析器付き電子銃２０から加熱制
御器１８へ信号が入力されて、基板の加熱を停止する。
Ｓｉ基板１１はＩＱ−１ｏ台にまで真空排気されたＭＢ
Ｅ型成長部１６に設置されている。この基板に対して、
５Ｒ１３とＣ３Ｈ，分子線２１を、各々４５°の入射角
で照射する。ＳＲの光子東密度は約１０１６個／ｃｍ２
・ｓ 、 Ｃｇ ＨＢの分子線束密度は約５Ｘ１０”５
個／Ｃｍ２ ・Ｓであった。約３０℃の室温のＳｉ基
板に５人／Ｓの堆積速度でＣ膜を堆積させた。
Ｅ型成長部１６に設置されている。この基板に対して、
５Ｒ１３とＣ３Ｈ，分子線２１を、各々４５°の入射角
で照射する。ＳＲの光子東密度は約１０１６個／ｃｍ２
・ｓ 、 Ｃｇ ＨＢの分子線束密度は約５Ｘ１０”５
個／Ｃｍ２ ・Ｓであった。約３０℃の室温のＳｉ基
板に５人／Ｓの堆積速度でＣ膜を堆積させた。
次に、このＣ膜を堆積さぜな基板を８００℃に加熱して
、ＣをＳｉ基板に拡散させた。電子エネルギー損失分光
のスペクトルをモニターすると、拡散が進行するにつれ
て、ＳｉＣ固有のプラズモンエネルギー約２３ｅＶにピ
ークが現れてくる。
、ＣをＳｉ基板に拡散させた。電子エネルギー損失分光
のスペクトルをモニターすると、拡散が進行するにつれ
て、ＳｉＣ固有のプラズモンエネルギー約２３ｅＶにピ
ークが現れてくる。
このピークが主ピークとなり、他のＳｉ’？Ｃに由来す
るピークがなくなったときに、加熱制御器１８の電源が
切れて、加熱を停止する。
るピークがなくなったときに、加熱制御器１８の電源が
切れて、加熱を停止する。
このようにして、従来よりも低い温度でＳｉの表面炭化
を行うことが出来た。このＳｉＣ層をバッファ層にして
、Ｓ ｉ Ｈ４とＣ，Ｈ８を原料ガスにしてＳｉＣのエ
ピタキシャル成長を、基板温度８００℃で行うことが出
来た。この温度では、Ｓｉトランジスタ部のＢ拡散プロ
ファイルの変化はほとんど起こらず、良好なＩ−Ｖ特性
を持っＳｉへテロバイポーラトランジスタを作ることが
出来た。
を行うことが出来た。このＳｉＣ層をバッファ層にして
、Ｓ ｉ Ｈ４とＣ，Ｈ８を原料ガスにしてＳｉＣのエ
ピタキシャル成長を、基板温度８００℃で行うことが出
来た。この温度では、Ｓｉトランジスタ部のＢ拡散プロ
ファイルの変化はほとんど起こらず、良好なＩ−Ｖ特性
を持っＳｉへテロバイポーラトランジスタを作ることが
出来た。
本実施例では、光源としてシンクロトロン放射光用いた
が、これに限定されることなく、短波長のレーザやラン
プを使用してもよい。また、使用するＣ原料ガスも、Ｃ
９Ｈ，に限られることはなく、ＣＨ４やＣ２Ｈ２などの
炭化水素、ＣＨ３０ＨやＣ２Ｈ５０Ｈなどノアルコール
類、＜ＣＨ９）２ Ｃｏなどのケント類でもよい。
が、これに限定されることなく、短波長のレーザやラン
プを使用してもよい。また、使用するＣ原料ガスも、Ｃ
９Ｈ，に限られることはなく、ＣＨ４やＣ２Ｈ２などの
炭化水素、ＣＨ３０ＨやＣ２Ｈ５０Ｈなどノアルコール
類、＜ＣＨ９）２ Ｃｏなどのケント類でもよい。
〔実施例２〕
本実施例では、実施例１で用いたシンクロトロン放射光
に替えて、電子線２３を用いる場合について、第３図を
参照しながら述べる。シンクロトロン放射光に替えて電
子線発生器２３を用いた点以外は先の実施例と同じ構成
である。使用するガスは、実施例１で用いたＳ ｉ Ｈ
４とＣ３Ｈ８である。電子線発生器２２から放射される
電子線２３を用いて、Ｃ，Ｈ８をＳｉ基板１１上で分解
してＣ膜を堆積させる。約３０°Ｃの基板温度で、加速
電圧２０ ｋ ｅ Ｖ、電流密度的５０μＡの電子照射
条件で、約１０人／Ｓの堆積速度でＣ膜を堆積できた。
に替えて、電子線２３を用いる場合について、第３図を
参照しながら述べる。シンクロトロン放射光に替えて電
子線発生器２３を用いた点以外は先の実施例と同じ構成
である。使用するガスは、実施例１で用いたＳ ｉ Ｈ
４とＣ３Ｈ８である。電子線発生器２２から放射される
電子線２３を用いて、Ｃ，Ｈ８をＳｉ基板１１上で分解
してＣ膜を堆積させる。約３０°Ｃの基板温度で、加速
電圧２０ ｋ ｅ Ｖ、電流密度的５０μＡの電子照射
条件で、約１０人／Ｓの堆積速度でＣ膜を堆積できた。
このＣ膜堆積後の基板を８００℃に加熱することによっ
て、実施例１の場合と同様、円筒型エネルギー分析器付
き電子銃２０により２３ｅＶのプラズモンエネルギーを
モニタすることで、ＳｉＣの形成を確認できた。
て、実施例１の場合と同様、円筒型エネルギー分析器付
き電子銃２０により２３ｅＶのプラズモンエネルギーを
モニタすることで、ＳｉＣの形成を確認できた。
このようにして、従来よりも低い温度でＳｉの表面炭化
を行うことが出来た。このＳｉＣ層をバッファ層にして
、Ｓ ｉ Ｈ４とＣ，Ｈ，を原料ガスにしてＳｉＣのエ
ピタキシャル成長を、基板温度８００°Ｃで行うことが
出来た。この温度では、Ｓｉトランジスタ部のＢ拡散プ
ロファイルの変化はほとんど起こらず、良好なＩ−Ｖ特
性を持つＳｉへテロバイポーラトランジスタを作ること
が出来た。
を行うことが出来た。このＳｉＣ層をバッファ層にして
、Ｓ ｉ Ｈ４とＣ，Ｈ，を原料ガスにしてＳｉＣのエ
ピタキシャル成長を、基板温度８００°Ｃで行うことが
出来た。この温度では、Ｓｉトランジスタ部のＢ拡散プ
ロファイルの変化はほとんど起こらず、良好なＩ−Ｖ特
性を持つＳｉへテロバイポーラトランジスタを作ること
が出来た。
本実施例では、ガスの分解に電子線を用いたが、各種イ
オン源からのイオンビームを用いてもよい。
オン源からのイオンビームを用いてもよい。
〔実施例３〕
本実施例では、実施例１で用いたシンクロトロン放射光
に替えて、長寿命励起状態の中性粒子線を用いている。
に替えて、長寿命励起状態の中性粒子線を用いている。
この他は実施例１と同じである。
本実施例について第４図を参照しながら述べる。
使用するガスは、実施例１で用いたＳｉＨ４とｃ、Ｈ８
である。長寿命励起状態の中性粒子線として、放電励起
によって生成された励起状態のＨｅ原子線を用いる。長
寿命励起状ｉＨｅ原子線発生器２４に供給されたＨｅガ
スは、電極２５間の放電によって、長寿命励起状ＲＨｅ
電子線２６として、Ｓｉ基板１１に照射される。この励
起状態のＨｅ原子は、基底状態に対して、約２０ｅＶの
高いエネルギーを持っているので、Ｓｉ基板１１上のＣ
３Ｈ８との衝突によって分解することができ、その結果
Ｃ膜を堆積できる。長寿命励起状ｆｉＨｅ原子線東密度
は約２Ｘ１０１４個／ｃｍ２Ｓであった。約３０℃の室
温のＳｉ基板に５人／Ｓの堆積速度でＣ膜を堆積させた
。このＣ膜堆積後の基板を８００°Ｃに加熱することに
よって、実施例１の場合と同様、円筒型エネルギー分析
器付き電子銃２０により２３ｅＶのプラズモンエネルギ
ーをモニタすることで、ＳｉＣの形成を確認できた。
である。長寿命励起状態の中性粒子線として、放電励起
によって生成された励起状態のＨｅ原子線を用いる。長
寿命励起状ｉＨｅ原子線発生器２４に供給されたＨｅガ
スは、電極２５間の放電によって、長寿命励起状ＲＨｅ
電子線２６として、Ｓｉ基板１１に照射される。この励
起状態のＨｅ原子は、基底状態に対して、約２０ｅＶの
高いエネルギーを持っているので、Ｓｉ基板１１上のＣ
３Ｈ８との衝突によって分解することができ、その結果
Ｃ膜を堆積できる。長寿命励起状ｆｉＨｅ原子線東密度
は約２Ｘ１０１４個／ｃｍ２Ｓであった。約３０℃の室
温のＳｉ基板に５人／Ｓの堆積速度でＣ膜を堆積させた
。このＣ膜堆積後の基板を８００°Ｃに加熱することに
よって、実施例１の場合と同様、円筒型エネルギー分析
器付き電子銃２０により２３ｅＶのプラズモンエネルギ
ーをモニタすることで、ＳｉＣの形成を確認できた。
このようにして、従来よりも低い温度でＳｉの表面炭化
を行うことが出来た。このＳｉＣ層をバッファ層にして
、ＳｉＨ４とｃ、Ｈ，を原料ガスしてＳｉＣのエピタキ
シャル成長を、基板温度８００℃で行うことが出来た。
を行うことが出来た。このＳｉＣ層をバッファ層にして
、ＳｉＨ４とｃ、Ｈ，を原料ガスしてＳｉＣのエピタキ
シャル成長を、基板温度８００℃で行うことが出来た。
この温度では、Ｓｉトランジスタ部のＢ拡散プロファイ
ルの変化はほとんど起こらず、良好はＩ−Ｖ特性を持つ
Ｓｉヘテロバイポーラトランジスタを作ることが出来た
。
ルの変化はほとんど起こらず、良好はＩ−Ｖ特性を持つ
Ｓｉヘテロバイポーラトランジスタを作ることが出来た
。
本実施例では、ガスの分解に長寿命励起状態Ｈｅ原子線
を用いたが、Ｈｅに限られることはなく、ＮｅやＡｒや
Ｘｅなどの希ガスでもよい。
を用いたが、Ｈｅに限られることはなく、ＮｅやＡｒや
Ｘｅなどの希ガスでもよい。
〔実施例４〕
本実施例では、実施例１と異り、成長用ガスを高運動エ
ネルギーの中性粒子線として供給した例である。以下、
第５図を参照しながら述べる。使用するガスは、実施例
１で用いたＳｉＨ４とＣ３Ｈ８である。Ｈｅガスにシー
ドされたｃ３Ｈ。
ネルギーの中性粒子線として供給した例である。以下、
第５図を参照しながら述べる。使用するガスは、実施例
１で用いたＳｉＨ４とＣ３Ｈ８である。Ｈｅガスにシー
ドされたｃ３Ｈ。
は、加熱されたノズル２７を具備する超音速分子線発生
器２８によって、約３ｅＶの運動エネルギーを持ってＳ
ｉ基板１１に照射され、この基板上で解離吸着を起こし
、Ｃ膜として堆積する。約３０℃の室温のＳｉ基板に１
０人／Ｓの堆積速度でＣ膜を堆積させた。このＣ膜堆積
後の基板を８００℃に加熱することによって、実施例１
の場合と同様、円筒型エネルギー分析器付き電子銃２０
により２３ｅＶのプラズモンエネルギーをモニタするこ
とで、ＳｉＣの形成を確認できた。
器２８によって、約３ｅＶの運動エネルギーを持ってＳ
ｉ基板１１に照射され、この基板上で解離吸着を起こし
、Ｃ膜として堆積する。約３０℃の室温のＳｉ基板に１
０人／Ｓの堆積速度でＣ膜を堆積させた。このＣ膜堆積
後の基板を８００℃に加熱することによって、実施例１
の場合と同様、円筒型エネルギー分析器付き電子銃２０
により２３ｅＶのプラズモンエネルギーをモニタするこ
とで、ＳｉＣの形成を確認できた。
このようにして、従来よりも低い温度でＳｉの表面炭化
を行うことが出来た。このＳｉＣ層をバッファ層にして
、Ｓ ｉ Ｈ４とＣ３Ｈ８を原料ガスにしてＳｉＣのエ
ピタキシャル成長を、基板温度８００℃で行うことが出
来た。この温度では、Ｓｉ）ランジスタ部のＢ拡散プロ
ファイルの変化はほとんど起こらず、良好なＩ−Ｖ特性
を持つＳｉへテロバイポーラトランジスタを作ることが
出来た。
を行うことが出来た。このＳｉＣ層をバッファ層にして
、Ｓ ｉ Ｈ４とＣ３Ｈ８を原料ガスにしてＳｉＣのエ
ピタキシャル成長を、基板温度８００℃で行うことが出
来た。この温度では、Ｓｉ）ランジスタ部のＢ拡散プロ
ファイルの変化はほとんど起こらず、良好なＩ−Ｖ特性
を持つＳｉへテロバイポーラトランジスタを作ることが
出来た。
〔実施例５〕
本実施例では、実施例１で用いたシンクロトロン放射光
に替えて、プラズマを用いている。この他は、実施例１
と同じである。本実施例について第６図を参照しながら
述べる。使用するガスは、実施例１で用いたＳ、ｉＨ４
とＣ，Ｈ，である。
に替えて、プラズマを用いている。この他は、実施例１
と同じである。本実施例について第６図を参照しながら
述べる。使用するガスは、実施例１で用いたＳ、ｉＨ４
とＣ，Ｈ，である。
Ｓｉ基板１１と電極２５の間に、プラズマ発生器２つか
ら印加される電圧によってプラズマ３０が生成され、こ
のプラズマ３０によりＣ３Ｈ８が分解して、Ｃ膜が堆積
する。約５０°ＣのＳｉ基板に１０人／Ｓの堆積速度で
Ｃ膜を堆積させた。このＣ膜堆積後の基板を８００℃に
加熱することによって、実施例１の場合と同様、円筒型
エネルギー分析器付き電子銃２０により２３ｅＶのプラ
ズモンエネルギーをモニタすることで、ＳｉＣの形成を
確認できた。
ら印加される電圧によってプラズマ３０が生成され、こ
のプラズマ３０によりＣ３Ｈ８が分解して、Ｃ膜が堆積
する。約５０°ＣのＳｉ基板に１０人／Ｓの堆積速度で
Ｃ膜を堆積させた。このＣ膜堆積後の基板を８００℃に
加熱することによって、実施例１の場合と同様、円筒型
エネルギー分析器付き電子銃２０により２３ｅＶのプラ
ズモンエネルギーをモニタすることで、ＳｉＣの形成を
確認できた。
このようにして、従来よりも低い温度でＳｉの表面炭化
を行うことが出来た。このＳｉＣ層をバッファ層にして
、ＳｉＨ４とＣ，Ｈ８を原料ガスにしてＳｉＣのエピタ
キシャル成長を、基板温度８００℃で行うことが出来た
。この温度では、Ｓｉ）ランジスタ部のＢ拡散プロファ
イルの変化はほとんど起こらず、良好なＩ−Ｖ特性を持
つＳｉへテロバイポーラトランジスタを作ることが出来
た。
を行うことが出来た。このＳｉＣ層をバッファ層にして
、ＳｉＨ４とＣ，Ｈ８を原料ガスにしてＳｉＣのエピタ
キシャル成長を、基板温度８００℃で行うことが出来た
。この温度では、Ｓｉ）ランジスタ部のＢ拡散プロファ
イルの変化はほとんど起こらず、良好なＩ−Ｖ特性を持
つＳｉへテロバイポーラトランジスタを作ることが出来
た。
また、各実施例では、ＳｉＣを例に採って述べたが、こ
れ以外にも、ＳｉＮ、コバルトやニッケル等の金属とＳ
ｉの化合物などにも、本発明を適用できる。
れ以外にも、ＳｉＮ、コバルトやニッケル等の金属とＳ
ｉの化合物などにも、本発明を適用できる。
尚、各実施例においては基板加熱はヒータによる抵抗加
熱を採用したが、他の方法、例えば赤外線、高周波等ど
のような手段を用いてもよい。
熱を採用したが、他の方法、例えば赤外線、高周波等ど
のような手段を用いてもよい。
本発明によれば、従来技術では、低温へテロエピタキシ
ャル成長の困難な物質に対しても、ヘテロエピタキシャ
ル成長の前工程として表面改質を低温で実現させること
が出来る。
ャル成長の困難な物質に対しても、ヘテロエピタキシャ
ル成長の前工程として表面改質を低温で実現させること
が出来る。
第１図は本発明の方法を示す概念図、第２図。
第３図、第４図、第５図、第６図は本発明の方法を実現
するための装置構成の実施例を示す概念図である。 １１・・・Ｓｉ基板、１２・・・ｃ、Ｈ８分子、１３・
・・シンクロトロン放射光、１４・・・Ｃ膜、１５・・
・ＳｉＣ層、１６・・・ＭＢＥ型成長部、１７・・・導
入用パイプ、１８・・・加熱制御器、１９・・・マニピ
ュレータ、２０・・・円筒型エネルギー分析器付き電子
銃、２１・・・Ｃ，Ｈ，分子線、２２・・・電子線発生
器、２３・・・電子線、２４・・・長寿命励起状態Ｈｅ
原子線発生器、２５・・・電極、２６・・・長寿命励起
状態Ｈｅ原子線、２７・・・ノズル、２８・・・超音速
分子線発生器、２９・・・プラズマ発生器、３０・・・
プラズマ。 ／λ〜１１３又暴皮
するための装置構成の実施例を示す概念図である。 １１・・・Ｓｉ基板、１２・・・ｃ、Ｈ８分子、１３・
・・シンクロトロン放射光、１４・・・Ｃ膜、１５・・
・ＳｉＣ層、１６・・・ＭＢＥ型成長部、１７・・・導
入用パイプ、１８・・・加熱制御器、１９・・・マニピ
ュレータ、２０・・・円筒型エネルギー分析器付き電子
銃、２１・・・Ｃ，Ｈ，分子線、２２・・・電子線発生
器、２３・・・電子線、２４・・・長寿命励起状態Ｈｅ
原子線発生器、２５・・・電極、２６・・・長寿命励起
状態Ｈｅ原子線、２７・・・ノズル、２８・・・超音速
分子線発生器、２９・・・プラズマ発生器、３０・・・
プラズマ。 ／λ〜１１３又暴皮
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、基板表面で成長用ガスを分解し、分解生成物を基板
に拡散させる表面改質方法において、成長用ガスを光、
または、荷電粒子、または、長寿命励起状態の中性粒子
線、または、高運動エネルギーの中性粒子線、または、
プラズマを用いて分解する分解工程と、前記分解工程に
よる分解生成物を基板加熱によって拡散させる拡散工程
とを有することを特徴とする表面改質方法。 ２、基板表面で成長用ガスを分解し、分解生成物を基板
に拡散させる表面改質方法において、成長用ガスを光、
または、荷電粒子、または、長寿命励起状態の中性粒子
線、または、高運動エネルギーの中性粒子線、または、
プラズマを用いて分解する分解工程と、前記分解工程に
よる分解生成物を基板加熱によって基板に拡散させると
共に、前記基板に電子線を照射し、前記基板で散乱され
た電子のエネルギー分布から拡散の終了を検知する拡散
工程とを有することを特徴とする表面改質方法。 ３、基板保持具と、成長用ガス導入器と、電子線発生器
と、電子検出器と、前記成長用ガスの光分解用光源とを
少なくとも具備し、少なくとも前記電子線発生器と前記
電子検出器が各々基板と対向する位置関係を持ち、前記
電子線発生器で発生し、前記基板で散乱された電子を検
出する位置に前記電子検出器を配置したことを特徴とす
る表面改質装置。 ４、基板保持具と、成長用ガス導入器と、電子線発生器
と、電子検出器と、前記成長用ガスの分解用荷電粒子発
生器とを少くとも具備し、少なくとも前記電子線発生器
と前記電子検出器が各々基板と対向する位置関係を持ち
、前記電子線発生器で発生し、前記基板で散乱された電
子を検出する位置に前記電子検出器を配置したことを特
徴とする表面改質装置。 ５、基板保持具と、成長用ガス導入器と、電子線発生器
と、電子検出器と、前記成長用ガスの分解用長寿命励起
状態の中性粒子発生器とを少くとも具備し、少なくとも
前記電子線発生器と前記電子検出器が各々基板と対向す
る位置関係を持ち、前記電子線発生器で発生し、前記基
板で散乱された電子を検出する位置に前記電子検出器を
配置したことを特徴とする表面改質装置。 ６、基板保持具と、成長用ガス導入器と、電子線発生器
と、電子検出器と、前記成長用ガスの運動エネルギーが
前記成長用ガスの結合エネルギーよりも大きい中性粒子
線の発生器とを少くとも具備し、少なくとも前記電子線
発生器と前記電子検出器が各々基板と対向する位置関係
を持ち、前記電子線発生器で発生し、前記基板で散乱さ
れた電子を検出する位置に前記電子検出器を配置したこ
とを特徴とする表面改質装置。 ７、基板保持具と、成長用ガス導入器と、電子線発生器
と、電子検出器と、前記成長用ガスの分解用プラズマ発
生器とを少くとも具備し、少なくとも前記電子線発生器
と前記電子検出器が各々基板と対向する位置関係を持ち
、前記電子線発生器で発生し、前記基板で散乱された電
子を検出する位置に前記電子検出器を配置したことを特
徴とする表面改質装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1312461A JPH03173418A (ja) | 1989-12-01 | 1989-12-01 | 表面改質方法及び表面改質装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1312461A JPH03173418A (ja) | 1989-12-01 | 1989-12-01 | 表面改質方法及び表面改質装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03173418A true JPH03173418A (ja) | 1991-07-26 |
Family
ID=18029479
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1312461A Pending JPH03173418A (ja) | 1989-12-01 | 1989-12-01 | 表面改質方法及び表面改質装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03173418A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006351649A (ja) * | 2005-06-14 | 2006-12-28 | Showa Denko Kk | 炭化珪素層製造方法、窒化ガリウム系半導体素子およびシリコン基板 |
| JP2009188133A (ja) * | 2008-02-05 | 2009-08-20 | Seiko Epson Corp | 半導体膜の製造方法、半導体装置の製造方法、電子機器の製造方法、半導体膜、半導体装置および電子機器 |
| US8216367B2 (en) | 2005-06-14 | 2012-07-10 | Showa Denko K.K. | Method for production of silicon carbide layer, gallium nitride semiconductor device and silicon substrate |
-
1989
- 1989-12-01 JP JP1312461A patent/JPH03173418A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006351649A (ja) * | 2005-06-14 | 2006-12-28 | Showa Denko Kk | 炭化珪素層製造方法、窒化ガリウム系半導体素子およびシリコン基板 |
| US8216367B2 (en) | 2005-06-14 | 2012-07-10 | Showa Denko K.K. | Method for production of silicon carbide layer, gallium nitride semiconductor device and silicon substrate |
| JP2009188133A (ja) * | 2008-02-05 | 2009-08-20 | Seiko Epson Corp | 半導体膜の製造方法、半導体装置の製造方法、電子機器の製造方法、半導体膜、半導体装置および電子機器 |
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