JPH0355401B2 - - Google Patents

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JPH0355401B2
JPH0355401B2 JP55138453A JP13845380A JPH0355401B2 JP H0355401 B2 JPH0355401 B2 JP H0355401B2 JP 55138453 A JP55138453 A JP 55138453A JP 13845380 A JP13845380 A JP 13845380A JP H0355401 B2 JPH0355401 B2 JP H0355401B2
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film
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hydrogen
cleaning
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  • Formation Of Insulating Films (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、良質な窒化物の極薄膜を従来の被膜
形成温度より低温で作成することに関するもので
ある。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application Field] The present invention relates to the production of ultrathin films of high quality nitrides at lower temperatures than conventional film formation temperatures.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

(a) 従来、窒化物被膜を基板表面上に形成する方
法としては、被膜を施す基板を反応気体中にお
いて高温に加熱することにより窒化物被膜を基
板表面上に形成する方法が行われている。しか
しこの従来の方法では、極薄膜、特に5〜15Å
の膜厚で窒化物被膜を基板上に形成するために
は基板を70〜1200℃まで加熱しなければならな
かつた。
(a) Conventionally, the method for forming a nitride film on the surface of a substrate is to heat the substrate to be coated to a high temperature in a reactive gas to form a nitride film on the surface of the substrate. . However, with this conventional method, very thin films, especially 5-15 Å
In order to form a nitride film on a substrate with a thickness of 100°C, the substrate had to be heated to 70-1200°C.

(b) 従来、基板表面をエツチングしてクリーニン
グ(清浄化)する方法として、アルゴンの不活
性気体を用いたスパツタ・エツチ方法が知られ
ている。これはふたつの極の一方にターゲツト
を置き、ふたつの極間にてアルゴンガスを加速
してターゲツトに衝突させて、かかる衝突エネ
ルギにより基板表面上に付着している汚物、基
板の酸化物または基板それ自体の表面部を除去
する方法である。
(b) As a conventional method for etching and cleaning the surface of a substrate, a sputter etching method using an inert gas such as argon has been known. In this method, a target is placed on one of two poles, and argon gas is accelerated between the two poles and collided with the target, and the collision energy removes dirt, oxides of the substrate, or the substrate attached to the surface of the substrate. It is a method of removing the surface part of itself.

〔従来技術の問題点〕[Problems with conventional technology]

(イ) 上記〔従来の技術〕(a)で示した従来の技術に
おいては、極薄膜形成の際、基板温度が700〜
1200℃と高温になつてしまう。この高温は、窒
化物被膜を極薄膜にしかも低温で作ることが要
求されている半導体装置作製における条件に適
合しない。
(b) In the conventional technology shown in [Conventional technology] (a) above, when forming an ultra-thin film, the substrate temperature is
The temperature reaches 1200℃. This high temperature does not meet the requirements for manufacturing semiconductor devices, which requires that the nitride film be made extremely thin and at a low temperature.

(ロ) 上記〔従来の技術〕(b)に示した従来の基板表
面をエツチングしてクリーニング(清浄化)す
る方法においては、アルゴンガスのエネルギが
大きく、力により強引に除去するため、基板そ
れ自体に損傷を与え、基板が変成してしまつ
た。
(b) In the conventional method of etching and cleaning the substrate surface shown in [Prior Art] (b) above, the energy of argon gas is large and the removal is forcibly performed by force, so the substrate surface is It caused damage to itself, and the board was metamorphosed.

特に単結晶表面にあつては、表面に変成層が
でき、そのためプラズマ・エツチにより損傷を
アニール等で治癒してやることが必要不可欠で
あつた。かかるため、この基板表面は平坦であ
るべき単結晶の表面が存在することはなく、こ
の表面に単結晶被膜を薄くエピタキシヤル成長
させんとしても不可能であつた。
Particularly in the case of a single crystal surface, a metamorphosed layer is formed on the surface, so it is essential to heal the damage by plasma etching by annealing or the like. Therefore, the surface of this substrate does not have a single crystal surface that should be flat, and even if it was attempted to epitaxially grow a thin single crystal film on this surface, it would be impossible.

またスパツタ・エツチした表面はそのターゲ
ツトの物理的形状により同一のターゲツト内で
局部的にきわめてその力がばらつきやすく、し
かも衝突を受けるターゲツトは数百個〜数十万
個の大きさのクラスタ状に基板表面がエツチさ
れ、ミクロ的にはきわめて凹凸がはげしくなつ
てしまつた。
In addition, on a sputter-etched surface, the force tends to vary locally within the same target due to the physical shape of the target, and the targets that are collided with each other are clustered in the form of hundreds to hundreds of thousands of targets. The surface of the substrate was etched, and microscopically it became extremely uneven.

〔発明の目的〕[Purpose of the invention]

そこで本発明は以下の二つのことを発明の目的
とした。第1の目的は、基板状に良質な窒化物の
極薄膜を低温で作製することである。
Therefore, the present invention has the following two objectives. The first purpose is to fabricate an ultra-thin film of high quality nitride on a substrate at low temperature.

第2の目的は、この窒化物被膜の形成に先立
ち、物理的、電気的に最も敏感な界面を有する基
板表面に製造工程で不可抗力的に発生する汚染ま
たは異物の存在を基板表面に損傷を与えることな
くクリーニング・エツチすることである。
The second purpose is to prevent the presence of contamination or foreign matter that is unavoidably generated during the manufacturing process from damaging the substrate surface, which has the most physically and electrically sensitive interface, prior to the formation of this nitride film. Cleaning and etching without any hassle.

〔発明の構成〕[Structure of the invention]

上記発明の目的を達成するために本発明は、以
下の構成をとつた。
In order to achieve the above object of the invention, the present invention has the following configuration.

先ず前記第1の発明の目的を達成するために、
基板より前方に配置せられた誘導エネルギ供給部
にて1〜10GHzのマイクロ波エネルギにより化学
的に活性化された窒素または窒化物気体と200〜
600℃に加熱された基板とを反応せしめることに
より、基板表面上に基板の窒化物被膜を形成する
ことを特徴とする被膜形成方法である。
First, in order to achieve the objective of the first invention,
Nitrogen or nitride gas is chemically activated by microwave energy of 1 to 10 GHz in an induction energy supply section placed in front of the substrate, and
This film forming method is characterized by forming a nitride film of the substrate on the surface of the substrate by reacting with the substrate heated to 600°C.

第2に、前記第2の目的を達成するための発明
であつて、水素または水素に不活性気体の混入し
た気体に基板表面を曝して、1〜10GHzのマイク
ロ波エネルギにより前記基板上の異物または酸化
物を除去してクリーニング・エツチする工程と、
該工程の後、前記基板を大気に触れさせることな
く前記基板より前方に配置させた1〜10GHzのマ
イクロ波エネルギ供給手段によつて化学的に活性
化された窒素または窒化物気体と前記基板表面を
200〜600℃の温度にて反応せしめることにより、
前記基板表面に窒化物被膜を形成することを特徴
とする被膜形成方法である。
Second, the invention is to achieve the second object, in which the surface of the substrate is exposed to hydrogen or a gas in which hydrogen is mixed with an inert gas, and foreign particles on the substrate are exposed to microwave energy of 1 to 10 GHz. or a step of removing oxides and cleaning/etching;
After the step, nitrogen or nitride gas and the substrate surface are chemically activated by a microwave energy supply means of 1 to 10 GHz placed in front of the substrate without exposing the substrate to the atmosphere. of
By reacting at a temperature of 200 to 600℃,
This film forming method is characterized in that a nitride film is formed on the surface of the substrate.

本発明はかかるきわめて軽いクリーニングを行
うため、このクリーニング工程による基板に対す
るダメージはまつたくなく、またこの基板もその
ハロゲン等により選択的にプラズマ・エツチング
を行う方法とも異なつている。このため、本発明
の他の方法として、かかるクリーニングをした後
にこの雰囲気を窒素またはアンモニア等の窒化物
気体または窒素と水素との混合物気体よりなる窒
素物気体におきかえることにより、固相(基板)
−気相(反応性気体)反応をおこさせ、かかる被
膜のひとつである界面準位を1×1011cm-3以下に
まで下げることができ、まつたく理想的なもので
あることが判明した。
Since the present invention performs such extremely light cleaning, damage to the substrate is unlikely to occur during this cleaning process, and this substrate is also different from a method in which selective plasma etching is performed using halogen or the like. Therefore, as another method of the present invention, after such cleaning, the atmosphere is replaced with a nitrogenous gas consisting of nitrogen, a nitride gas such as ammonia, or a mixture gas of nitrogen and hydrogen.
- It was found that the interface level of one such film could be lowered to 1×10 11 cm -3 or less by causing a gas phase (reactive gas) reaction, and it was found to be ideal. .

以下に実施例に従つて本発明を示す。 The present invention will be illustrated below with reference to Examples.

実施例 1 以下に示すのは、基板上に良質な窒化物の極薄
膜を低温で作成する実施例である。
Example 1 The following is an example of forming an ultra-thin film of high quality nitride on a substrate at low temperature.

充分に清浄された珪素基板表面上に窒化物被膜
を形成するためにこの基板を第1図に示されてい
る装置に設置した。
This substrate was placed in the apparatus shown in FIG. 1 in order to form a nitride film on the thoroughly cleaned silicon substrate surface.

第1図の装置は誘導エネルギ発生源1、活性化
室15、流量計2,4,6、アンモニアの如き窒
化物気体導入口3、水素導入口5、ミクサ16、
反応炉14、基板加熱装置8、ボート9、クリー
ニング・エツチさせる表面を有する基板10、ニ
ードルバルブ11、ストツプバルブ12、ロータ
リーポンプ13よりなつている。この装置の反応
炉14は直径5〜30cmであり、その長さは5m近
くであつても、また誘導エネルギを加える活性化
室15と基板10を設置する場所との距離が1m
以上特に2〜4m離れていても、そのプラズマ化
した気体のプラズマ状態は十分保持されていた。
基板は反応炉14の内壁より少なくとも3cm離
し、好ましくは5〜20cm離し、反応管の影響を少
なくした。
The apparatus shown in FIG. 1 includes an induction energy generation source 1, an activation chamber 15, flow meters 2, 4, 6, a nitride gas inlet 3 such as ammonia, a hydrogen inlet 5, a mixer 16,
It consists of a reactor 14, a substrate heating device 8, a boat 9, a substrate 10 having a surface to be cleaned and etched, a needle valve 11, a stop valve 12, and a rotary pump 13. The reactor 14 of this device has a diameter of 5 to 30 cm, and even though its length is nearly 5 m, the distance between the activation chamber 15 where induction energy is added and the place where the substrate 10 is installed is 1 m.
As mentioned above, even when the distance was 2 to 4 meters, the plasma state of the plasma gas was sufficiently maintained.
The substrate was placed at least 3 cm, preferably 5 to 20 cm, from the inner wall of the reactor 14 to reduce the influence of the reaction tube.

尚ここで、形成される被膜の反応源の前方、後
方の基板の各部における被膜を均一に形成させる
ために、基板を反応性気体の流れに平行に配置し
てもよい。
Here, in order to uniformly form a coating on each part of the substrate in front of and behind the reaction source, the substrate may be arranged parallel to the flow of the reactive gas.

本実施例においては、水素雰囲気中に窒素を10
〜40%の濃度に7より導入するか、または6NUP
の純度のアンモニアを3より導入した。
In this example, nitrogen was added to the hydrogen atmosphere for 10
Introduce from 7 or 6NUP to a concentration of ~40%
Ammonia with a purity of 3 was introduced from 3.

この後、誘導エネルギとして2.45GHzのマイク
ロ波を1〜10wのパワーで1より発生し、活性化
室15でのイオン化率とそのプラズマ化した窒素
原子の運動エネルギを高め、窒化珪素膜の作成を
した。また反応炉14の真空度も0.001〜1torrと
十分減圧した。尚この際マイクロ波のパワーを高
めると、プラズマ化した窒素原子の運動エネルギ
が高くなりすぎてスパツタ効果の影響が大きくな
り基板の損傷が無視できなくなる。
After that, microwaves of 2.45 GHz are generated as induction energy at a power of 1 to 10 W to increase the ionization rate in the activation chamber 15 and the kinetic energy of the nitrogen atoms turned into plasma, thereby forming a silicon nitride film. did. Further, the degree of vacuum in the reactor 14 was sufficiently reduced to 0.001 to 1 torr. In this case, if the power of the microwave is increased, the kinetic energy of the nitrogen atoms turned into plasma becomes too high, and the influence of the sputtering effect increases and damage to the substrate cannot be ignored.

上記の結果、緻密な界面準位の少ない2〜20Å
の膜厚の窒化膜を200〜600℃で作ることができ
た。ここで例えば加える誘導エネルギとして周波
数が500KHzの電磁波を用いると、上記2.45GHzの
マイクロ波に対して周波数が約1/5000であるた
め、アンモニア分子のそのイオン化率もマイクロ
波の10-2より10-9と1/107になつてしまい、形成
された膜は電子顕微鏡的にはあらくなつてしま
う。この原因は、500KHzの電磁波ではその誘導
エネルギが足りないためである。
As a result of the above, 2 to 20 Å with few dense interface states.
We were able to create a nitride film with a thickness of 200 to 600℃. For example, if an electromagnetic wave with a frequency of 500 KHz is used as the induction energy to be applied, the frequency is approximately 1/5000 of the above-mentioned 2.45 GHz microwave, so the ionization rate of ammonia molecules is also 10 -2 compared to that of the microwave. -9 and 1/10 7 , and the formed film looks rough under an electron microscope. The reason for this is that 500KHz electromagnetic waves do not have enough induction energy.

従来の技術では、基板を700〜1200℃に加熱し、
その熱エネルギのみでもつてアンモニア分子を化
学的に活性化していた。しかし本発明では、マイ
クロ波の誘導エネルギでもつて先ずアンモニア分
子を化学的に活性化しておき、この活性化された
反応気体をさらに200〜600℃の熱エネルギでもつ
て活性化するものである。よつて500KHzの電磁
波のエネルギと200〜600℃の熱エネルギの組み合
わせでは、反応気体中のアンモニア分子が十分活
性化しないのである。また電磁波のエネルギのみ
で反応気体にエネルギを与えようとして電磁波の
パワーをあげると、基板へのスパツタ効果の影響
が問題となる。よつて本発明のように10W以下の
弱パワーでも反応気体に十分活性化エネルギを与
えられ、しかもスパツタ効果の少ないマイクロ波
を用いることは、基板温度を200〜600℃と、従来
の700〜1200℃より低くし、かつ良質な極薄室化
膜を得るためには好ましかつた。
Conventional technology heats the substrate to 700-1200℃,
The thermal energy alone chemically activated the ammonia molecules. However, in the present invention, ammonia molecules are first chemically activated using microwave induction energy, and this activated reaction gas is further activated using thermal energy at 200 to 600°C. Therefore, the combination of 500 KHz electromagnetic wave energy and 200 to 600°C thermal energy does not sufficiently activate the ammonia molecules in the reaction gas. Furthermore, if the power of the electromagnetic waves is increased in an attempt to give energy to the reaction gas using only the energy of the electromagnetic waves, the influence of the spatter effect on the substrate becomes a problem. Therefore, using microwaves as in the present invention, which can give sufficient activation energy to the reaction gas even with a weak power of 10 W or less and has less sputtering effect, can reduce the substrate temperature to 200-600°C, compared to the conventional 700-1200°C. It is preferable to keep the temperature lower than ℃ and to obtain an ultra-thin chambered film of good quality.

実施例 2 この実施例は半導体表面をクリーニングするこ
とにより、その表面上に極薄の膜厚(代表的には
25Å以下、特に5〜15Å)の窒化物被膜を低温で
形成させようとするものである。
Example 2 In this example, by cleaning the semiconductor surface, a very thin film (typically
The purpose is to form a nitride film with a thickness of 25 Å or less, particularly 5 to 15 Å) at a low temperature.

半導体基板は単結晶であつても、多結晶、アモ
ルフアスまたはセミアモルフアス構造のものであ
つてもよい。
The semiconductor substrate may be single crystal, or may have a polycrystalline, amorphous or semi-amorphous structure.

また、半導体を絶縁または導体基板上に形成し
て、その最上表面が半導体であれば、かかる複合
基板を基板として用いてもよい。
Further, if a semiconductor is formed on an insulating or conductive substrate and the uppermost surface thereof is a semiconductor, such a composite substrate may be used as the substrate.

半導体としては珪素、ゲルマニユームまたは砒
化ガリウーム、リン化ホウ素、砒化ガリユーム・
アルミニユーム等の化合物半導体に適用させた。
Semiconductors include silicon, germanium, gallium arsenide, boron phosphide, gallium arsenide,
It was applied to compound semiconductors such as aluminum.

先ず半導体表面のクリーニングの工程から説明
する。
First, the process of cleaning the semiconductor surface will be explained.

本実施例では、その効果を簡単に実証するため
珪素を用いた。
In this example, silicon was used to easily demonstrate the effect.

従来、珪素表面にはナチユラル・オキサイド
(以下N.O.と略す)が一般に形成されているとさ
れていた。このN.O.は空気への放置の時間また
RH(相対湿度)にも影響され、さらに形成され
る膜は多孔性で、かつ局部的にその厚さが5〜20
Åとばらついていた。しかし本発明人はこのN.
O.が基板を空気中に放置してしばらくしてから
形成されるもので、弗酸系液の洗浄後の1時間以
内は水素、弗素、珪素等の混合物であるステイン
膜が5〜20Åの厚さに形成されていることを見出
した。
Conventionally, it was thought that natural oxide (hereinafter abbreviated as NO) was generally formed on the silicon surface. This no. time of exposure to air or
It is also affected by RH (relative humidity), and the film that is formed is porous and locally has a thickness of 5 to 20 mm.
It varied by Å. However, the inventor has discovered that this N.
O. is formed after a while after the substrate is left in the air, and within 1 hour after cleaning with a hydrofluoric acid solution, a stain film of 5 to 20 Å, which is a mixture of hydrogen, fluorine, silicon, etc., is formed. It was found that it was formed thickly.

つまり従来公知の方法にて、半導体基板、特に
珪素基板表面を清浄した時、その表面には従来5
〜30Åのきわめて薄い酸化物、例えばナチユラ
ル・オキサイドが存在するとされてきた。しかし
エリプソメータ等で表面を精密に調査した結果、
表面には珪素、弗素、ホウ素の混合物よりなる酸
性液に対しては不動性のステイン膜が形成されて
いることが判明した。この5〜20Åのステイン膜
は室温にても空気と反応しやすく、1〜10時間放
置にてあたかも基板表面が酸化したと同様の酸化
物、例えばナチユラル・オキサイドが形成され
る。
In other words, when the surface of a semiconductor substrate, especially a silicon substrate, is cleaned by a conventionally known method, the surface
Very thin oxides of ~30 Å, such as natural oxides, have been postulated to exist. However, as a result of precise surface investigation using an ellipsometer, etc.,
It was found that a stain film was formed on the surface, which was immovable to an acidic solution made of a mixture of silicon, fluorine, and boron. This 5-20 Å stain film easily reacts with air even at room temperature, and when left for 1-10 hours, an oxide, such as natural oxide, is formed as if the substrate surface had been oxidized.

本発明は、酸化しやすい不動膜であるステイン
膜が水素または水素と不活性気体との混合気体中
にて400〜1200℃で珪素の水素、弗素化物(SiF4
H2SiF4、SiH4等)となり、気化して消滅しきわ
めて清浄な基板表面を得ることができた事実にも
とずいている。
In the present invention, the stain film, which is a passive film that is easily oxidized, is made of silicon hydrogen, fluoride (SiF 4 ,
H 2 SiF 4 , SiH 4 , etc.) and vaporizes and disappears, resulting in an extremely clean substrate surface.

本実施例においては、かかるステイン膜を均質
に作り、この膜の室温での空気との反応を除去す
るため、この表面を弗酸:水=1:10〜1:100
に希釈された溶液に浸し、N.O.を除去した。同
時にこの表面にステイン膜(膜厚がきわめて薄い
ため無色であるが、成分が同質であるためステイ
ン膜と略記する)を形成した。さらに純水にて洗
浄し、窒素中にて乾燥させた。
In this example, in order to make such a stain film homogeneous and to eliminate the reaction of this film with air at room temperature, the surface was coated with hydrofluoric acid:water = 1:10 to 1:100.
to remove NO. At the same time, a stain film (which is colorless because it is extremely thin, but abbreviated as stain film because the components are homogeneous) was formed on this surface. Furthermore, it was washed with pure water and dried in nitrogen.

この後、第1図に示した装置に基板を設置し
た。
Thereafter, the substrate was placed in the apparatus shown in FIG.

第1図の装置は誘導エネルギ発生源1、活性化
室15、流量計2,4,6、アンモニアの如き窒
化物気体導入口3、水素導入口5、ミクサ16、
反応炉14、基板加熱装置8、ボート9、クリー
ニング・エツチさせる表面を有する基板10、ニ
ードルバルブ11、ストツプバルブ12、ロータ
リーポンプ13よりなつている。この装置の反応
炉14は直径5〜30cmであり、その長さは5m近
くであつても、また誘導エネルギを加える活性化
室15と基板10を設置する場所との距離が1m
以上特に2〜4m離れていても、そのプラズマ化
した気体のプラズマ状態は十分保持されていた。
基板は反応炉14の内壁より少なくとも3cm離
し、好ましくは5〜20cm離し、反応管の影響を少
なくした。
The apparatus shown in FIG. 1 includes an induction energy generation source 1, an activation chamber 15, flow meters 2, 4, 6, a nitride gas inlet 3 such as ammonia, a hydrogen inlet 5, a mixer 16,
It consists of a reactor 14, a substrate heating device 8, a boat 9, a substrate 10 having a surface to be cleaned and etched, a needle valve 11, a stop valve 12, and a rotary pump 13. The reactor 14 of this device has a diameter of 5 to 30 cm, and even though its length is nearly 5 m, the distance between the activation chamber 15 where induction energy is added and the place where the substrate 10 is installed is 1 m.
As mentioned above, even when the distance was 2 to 4 meters, the plasma state of the plasma gas was sufficiently maintained.
The substrate was placed at least 3 cm, preferably 5 to 20 cm, from the inner wall of the reactor 14 to reduce the influence of the reaction tube.

誘導エネルギ発生源1は1〜10GHz例えば
2.45GHzのマイクロ波を用いてもよく、またその
エネルギは1.0〜100.0Wで十分であつた。かかる
反応系に対し、前記した薄いステイン膜が5〜20
Åの膜厚で形成されてしまつている資料を第1図
の如くに設置した。その後、ロータリーポンプ1
3により真空引きを行い反応炉を10torrに至る途
中の圧力にした。その後水素を5より10〜1000
c.c./分導入した。この水素は純度が5N以上特に
8N以上を用いた。
The inductive energy source 1 is 1~10GHz, e.g.
A 2.45 GHz microwave may be used, and an energy of 1.0 to 100.0 W was sufficient. For such a reaction system, the thin stain film described above is
The material, which had been formed with a film thickness of 1.5 Å, was placed as shown in Figure 1. Then rotary pump 1
3, the reactor was evacuated to a pressure on the way to 10 torr. Then add hydrogen from 5 to 10 to 1000
cc/min was introduced. This hydrogen has a purity of 5N or higher, especially
8N or more was used.

単に誘導エネルギを加えずに加熱のみで基板の
清浄化を行う時は、水素に比べて50〜90流量%の
濃度にHe、Ar等の不活性気体を混入させ、混合
気体を作つてもよい。つまり水素または水素に不
活性気体、倒えばAr、Heを0.5〜50流量%混入し
た活性化した気体に基板表面を曝すことによりク
リーニング・エツチさせて、表面における不純物
等の異物付着物の除去、さらに局部的に発生して
いる酸化物を除去してもよい。そのため、同様に
して5〜500c.c./分の流量の水素を5より導入し
た。
When cleaning the substrate simply by heating without adding induction energy, a mixed gas may be created by mixing an inert gas such as He or Ar at a flow rate of 50 to 90% compared to hydrogen. . In other words, the substrate surface is cleaned and etched by exposing it to hydrogen or an activated gas containing hydrogen and an inert gas, such as Ar or He at a flow rate of 0.5 to 50%, to remove impurities and other foreign substances on the surface. Furthermore, locally generated oxides may be removed. Therefore, hydrogen was similarly introduced from 5 at a flow rate of 5 to 500 c.c./min.

反応炉内の圧力は0.001〜760torrであり、マイ
クロ波エネルギに例えば2.45GHzを用いるならば
0.001〜0.1torrである。さらに誘導エネルギを加
えずに単に加熱還元する時は10〜760torrが適し
ていた。清浄化は15〜50分倒えば10〜30分かか
る。その後、還元性雰囲気に基板を放置した。
The pressure inside the reactor is 0.001 to 760 torr, and if microwave energy is used, for example, 2.45 GHz.
It is 0.001~0.1torr. Furthermore, when simply heating and reducing without adding induction energy, 10 to 760 torr was suitable. Cleaning takes 15 to 50 minutes and takes 10 to 30 minutes. Thereafter, the substrate was left in a reducing atmosphere.

本発明のクリーニング・エツチ工程は水素によ
り行い、かつ基板表面をまつたく損傷しないた
め、この水素が表面の汚物または酸化物を水酸基
としてガス化してしまう効果および汚物がなくな
つたことにより発生した半導体最表面の不対結合
手をSi−H等の結合により中和させる効果、さら
に加えてこの活性水素が基板中に流入し基板中の
不対結合手と中和する効果により活性の不対結合
手または再結合中心の消滅に寄与が大であること
はいうまでもない。
The cleaning/etching process of the present invention is performed using hydrogen and does not cause any damage to the substrate surface. Therefore, this hydrogen has the effect of gasifying dirt or oxides on the surface as hydroxyl groups, and semiconductors generated due to the removal of dirt. The effect of neutralizing the unpaired bonds on the outermost surface by bonds such as Si-H, and the effect of this active hydrogen flowing into the substrate and neutralizing the unpaired bonds in the substrate make active unpaired bonds It goes without saying that the contribution to the disappearance of the hand or the recombination center is large.

本実施例はクリーニング用の水素ガスをプラズ
マ化しなかつた。しかし誘導エネルギにより化学
的に活性化してもよい。しかしその際には、この
活性化水素の基板表面のスパツタ効果を防ぐため
に13.56MHzにおいては0.1〜5torrにて0.5〜50W
とし、弱パワーにしたが界面より20〜30Åの深さ
まで損傷がみられてしまつた。しかし、2.45GHz
においては0.001〜0.1torrにて0.05〜50W、特に
1〜5Wとした結果、イオン化率も13.56MHzが
10-7であるに対し、10-2と105倍も大きく、また
パワーが小さいためスパツタ効果の損傷の深さも
0〜5Åと十分少なくできた。またマイクロ波を
用いると、真空度も低いため使用水素の量も10〜
50c.c./分と本実施例の300分の1でよかつた。
In this example, hydrogen gas for cleaning was not turned into plasma. However, it may also be chemically activated by inductive energy. However, in that case, in order to prevent the sputtering effect of this activated hydrogen on the substrate surface, at 13.56MHz, 0.5 to 50 W at 0.1 to 5 torr was applied.
Even though the power was set to low, damage was observed to a depth of 20 to 30 Å below the interface. But 2.45GHz
As a result of using 0.05 to 50 W at 0.001 to 0.1 torr, especially 1 to 5 W, the ionization rate was 13.56 MHz.
10 -7 , it is 10 -2 , which is 10 5 times larger, and since the power is small, the depth of damage caused by the sputtering effect can be sufficiently reduced to 0 to 5 Å. Also, when microwaves are used, the degree of vacuum is low, so the amount of hydrogen used is 10 ~
It was 50c.c./min, 1/300 of this example.

本実施例は珪素であるが、これと同様の事実は
ゲルマニユーム、砒化ガリユーム等においても効
果が著しく観察された。
In this example, silicon was used, but similar effects were also observed in germanium, gallium arsenide, and the like.

本実施例は100%水素を用いた。しかし使用中
の水素の爆発等の可能性を防ぐため、アルゴンガ
ス等の不活性気体を第1図7より導入し水素を希
釈してもよい。
In this example, 100% hydrogen was used. However, in order to prevent the possibility of hydrogen explosion during use, an inert gas such as argon gas may be introduced from FIG. 17 to dilute the hydrogen.

本発明はスパツタ・エツチとは本質的に異なつ
ているとともに、CCI4等のハロゲン化物気体の
如き反応性気体を用いたスパツタ効果を併用する
プラズマ・エツチ法とも本質的に異なり、かかる
反応性気体を用いていないことが他の特徴であ
る。
The present invention is essentially different from a sputter etch method, and is also essentially different from a plasma etch method that uses a sputter effect in conjunction with a reactive gas such as a halide gas such as CCI 4 ; Another feature is that it does not use

以上がクリーニング工程である。 The above is the cleaning process.

次にクリーニング後の工程として実施例1にお
いて説明したようにして基板表面に窒化物被膜を
形成させた。
Next, as a step after cleaning, a nitride film was formed on the substrate surface as described in Example 1.

以下本発明の効果を高めるために行つた実験結
果を示す。
The results of experiments conducted to enhance the effects of the present invention will be shown below.

第2図は、基板表面を清浄化した後、6N以上
の純度のアンモニアガスにより500℃にて窒化を
30分行つた際の、クリーニング時の温度を変えた
場合におけるクリーニング時間と窒化された膜圧
との関係を示したグラフである。
Figure 2 shows that after cleaning the substrate surface, it is nitrided at 500℃ using ammonia gas with a purity of 6N or higher.
It is a graph showing the relationship between the cleaning time and the nitrided film pressure when cleaning was performed for 30 minutes and the cleaning temperature was changed.

図面は、誘導エネルギを与えない場合であり、
実線の曲線20〜23はそれぞれ400℃、700℃、
1000℃、1200℃で水素中に基板をさらして清浄化
したものを示している。図面より5〜15Åの膜厚
の窒化膜を作るにはクリーニング時の温度を700
〜1200℃特に900〜1100℃に加熱すればよいこと
が判明した。これは、前述したステイン膜のエツ
チングに関係するものと考えられる。すなわち第
2図に示されたグラフは、エツチングの温度が高
い程、厚さ5〜20Åのステイン膜が除去され、そ
の分その後に行われる窒化によつて形成される窒
化膜の膜厚が薄くなるということを示しているの
である。
The drawing shows the case where no induction energy is given,
Solid curves 20 to 23 are 400℃, 700℃, respectively.
The substrates are shown cleaned by exposing them to hydrogen at 1000℃ and 1200℃. According to the drawing, in order to make a nitride film with a thickness of 5 to 15 Å, the cleaning temperature should be set to 700 Å.
It has been found that heating to ~1200°C, especially 900-1100°C is sufficient. This is considered to be related to the etching of the stain film mentioned above. In other words, the graph shown in Figure 2 shows that the higher the etching temperature, the more a stain film with a thickness of 5 to 20 Å is removed, and the thickness of the nitride film formed by subsequent nitriding becomes thinner. It shows that it will happen.

この水素を用いるステイン膜のエツチングにお
いて、エツチング時の温度を高くすると、その効
果が高くなる原因は、水素分子が熱エネルギーに
よつて活性化されたためである。よつてこの熱エ
ネルギによる水素分子の活性化をマイクロ波の誘
導エネルギにより行うことによつても、高いエツ
チング効果が得られるわけである。
When etching a stain film using hydrogen, increasing the etching temperature increases the effect because the hydrogen molecules are activated by thermal energy. Therefore, a high etching effect can also be obtained by activating hydrogen molecules using this thermal energy using microwave induction energy.

このようにマイクロ波を用いることにより水素
分子を活性化させエツチング効果を高めること
は、〔従来技術の問題点〕(イ)(ロ)に示した半導体装
置作成の際問題となる温度の問題とスパツタ効果
の問題を解決するものである。
Activating hydrogen molecules and increasing the etching effect by using microwaves in this way solves the problem of temperature, which is a problem when manufacturing semiconductor devices, as shown in [Problems with the Prior Art] (a) and (b). This solves the problem of spatter effect.

以上のことより、5〜20Åの膜圧の化学的に安
定した膜厚の窒化珪素膜を作るには、本発明の水
素とマイクロ波を用いるクリーニングがきわめて
重要であることがわかる。
From the above, it can be seen that the cleaning using hydrogen and microwave according to the present invention is extremely important in producing a chemically stable silicon nitride film with a film thickness of 5 to 20 Å.

このクリーニング後の窒化を500℃ではなく80
℃とすると500℃の時の膜厚に比べて5〜8Å薄
くなり、1100℃でもさらに4〜7Å薄くなるだけ
であつた。しかし、窒化珪素膜を緻密に作るには
800〜1100℃での製造が好ましかつた。
Nitriding after this cleaning should be done at 80°C instead of 500°C.
℃, the film thickness was 5 to 8 angstroms thinner than that at 500 ℃, and even at 1100 degrees Celsius, it was only 4 to 7 angstroms thinner. However, in order to make a dense silicon nitride film,
Production at 800-1100°C was preferred.

このように加熱のみにより薄膜の窒化珪素膜を
作製しようとした場合、高温状態にしないと安定
な窒化珪素酸を作製することはできなかつた。
When attempting to produce a thin silicon nitride film by heating alone in this manner, stable silicon nitride acid could not be produced unless the film was heated to a high temperature.

しかしスパツタ効果の少ないマイクロ波
(2.45GHz)を0.1〜10Wの弱パワーで加えると、
同様の緻密な界面準位の少ない2〜20Åの膜厚の
窒化膜を200〜600℃で作ることができた。即ち極
薄膜を作るには低周波の誘導エネルギではなく、
スパツタ効果の少ないマイクロ波を第1図の装置
で加えるがまたは逆にまつたく加えない熱窒化を
する方法のみが好ましかつた。
However, when microwaves (2.45GHz) with less sputtering effect are applied at a weak power of 0.1 to 10W,
A similar dense nitride film with a thickness of 2 to 20 Å with few interface states could be made at 200 to 600°C. In other words, to create ultra-thin films, instead of using low-frequency induction energy,
Only a method of thermal nitriding, in which microwaves are applied with the apparatus of FIG. 1 or, conversely, is not applied at all, was preferred, since the sputtering effect is small.

以上の説明から明らかなように、本発明のクリ
ーニング・エツチの構成をとつた結果、極薄膜を
基板上に形成する際に問題となる基板の汚染、基
板上の異物の存在、および基板の洗浄の問題が解
決でき、しかも本発明によつて得られるきわめて
清浄な基板表面上に実施例1で示した方法によつ
て、緻密な界面準位の少ない2〜20Åの膜厚の窒
化膜を200〜600℃で作ることができた。
As is clear from the above explanation, as a result of adopting the cleaning etching structure of the present invention, problems such as contamination of the substrate, presence of foreign matter on the substrate, and cleaning of the substrate can be avoided when forming an ultra-thin film on the substrate. By the method shown in Example 1, a nitride film with a thickness of 2 to 20 Å with few dense interface states is formed on the extremely clean substrate surface obtained by the present invention. It could be made at ~600℃.

本発明は2〜20Åの極薄膜厚の窒化珪素膜をピ
ンホールがなくかつ界面準位も少ない特性とする
ためにはきわめて重要なもので、トンネル電流を
利用したMIS型半導体装置、特にMIS型太陽電池
の作製にきわめて重大であつた。
The present invention is extremely important for making a silicon nitride film with an extremely thin film thickness of 2 to 20 Å free from pinholes and having few interface states. This was extremely important for the production of solar cells.

本発明において、このクリーニング・エツチさ
せた表面を大気中に触れさせることなく、その次
の工程として雰囲気を変えるこにより、変えられ
た窒化雰囲気により決められた窒化物被膜をその
膜厚が制御された状態で形成するものである。
In the present invention, the thickness of the nitride film determined by the changed nitriding atmosphere is controlled by changing the atmosphere in the next step without exposing the cleaned and etched surface to the atmosphere. It is formed in a state in which the

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

実施例1で示したように、本発明の構成をとる
ことによつて、従来の技術における基板温度
(700〜1200℃)よりも低い温度(200〜600℃)で
基板上に良質で極薄膜厚な窒化物被膜を形成する
ことができた。
As shown in Example 1, by adopting the configuration of the present invention, a high-quality, ultra-thin film can be formed on a substrate at a lower temperature (200-600°C) than the substrate temperature (700-1200°C) in the conventional technology. A thick nitride film could be formed.

また実施例2で示したような構成をとることに
よつて、物理的、電気的に最も敏感な界面を有す
る基板表面に製造工程で不可抗力的に発生する汚
染または異物の存在を基板表面に損傷を与えるこ
となくクリーニング・エツチすることができ、し
かも従来の技術における基板温度(700〜1200℃)
よりも低い温度(200〜600℃)で成膜することが
できるため、ピンホールがなくかつ界面準位も少
ない特性をもつ良質な窒化物被膜を形成すること
ができた。
In addition, by adopting the configuration shown in Example 2, the presence of contamination or foreign matter that is unavoidably generated during the manufacturing process on the substrate surface, which has the most physically and electrically sensitive interface, can be prevented from damaging the substrate surface. It is possible to clean and etch the substrate without exposing it to temperature (700 to 1200℃) in conventional technology.
Because the film can be formed at a lower temperature (200 to 600°C) than the previous method, it was possible to form a high-quality nitride film with no pinholes and few interface states.

以下参考のためマイクロ波を用いることの効果
を実験例を用いて補足説明する。
For reference purposes, the effects of using microwaves will be explained below using experimental examples.

この実験例は半導体表面上に50〜250Åの比較
的厚い膜厚の窒化物被膜を形成しようとしたもの
である。
In this experimental example, an attempt was made to form a relatively thick nitride film of 50 to 250 Å on the surface of a semiconductor.

窒化物被膜の形成された半導体基板および装置
は実施例の同様にした。
The semiconductor substrate on which the nitride film was formed and the device were the same as in the example.

被膜の形成のため実施例と同様過酸化水素溶液
(50〜100℃)に浸し、表面に20〜40Åの酸化珪素
および水酸化珪素の化合物(混合物)よりなる被
膜を形成した。その後純粋清浄をし、さらに弗
酸:水素=1:10〜1:100の希釈バツフア・
HF液にてかかる酸化物を溶去し、同時にステイ
ン膜を同じ表面に形成させた。さらに純粋清浄
し、その後窒素中で乾燥させた。
To form a film, it was immersed in a hydrogen peroxide solution (50 to 100°C) in the same manner as in the examples to form a film of 20 to 40 Å of a compound (mixture) of silicon oxide and silicon hydroxide on the surface. After that, it is purified and then diluted with hydrofluoric acid: hydrogen = 1:10 to 1:100.
Such oxides were eluted with HF solution, and at the same time a stain film was formed on the same surface. It was further purified and then dried under nitrogen.

かかる処理をした十分清浄な基板を用いた。こ
の後、この表面に形成されるステイン膜(5〜50
Å)を除去するため、実施例と同様に水素中にて
600〜1250℃に加熱し還元して除去した。
A sufficiently clean substrate that had undergone such treatment was used. After this, a stain film (5 to 50
Å) in hydrogen as in the example.
It was heated to 600-1250°C to reduce and remove it.

かかる除去した活性の基板表面を発生させる際
本実施例においては加熱に加えて誘導エネルギ1
を100〜10000W加え、活性化室15にて水素を活
性化させた。またこの時、この水素にArまたは
Heの如き不活性ガスを導入し、かかる気体を同
時に活性にしてそのスパツタ効果により合わせて
除去効果を高めてもよい。
In order to generate such a removed active substrate surface, in this embodiment, in addition to heating, induction energy 1
was applied at 100 to 10,000 W to activate hydrogen in the activation chamber 15. At this time, Ar or
An inert gas such as He may be introduced to simultaneously activate the gas and enhance the removal effect by its sputtering effect.

本実施例においても、この半導体基板とその上
面に形成される被膜との界面における準位を少な
くするため、クリーニング(本実験例ではプラズ
マ・クリーニング)の際、同時に損傷を受けた表
面がアニールされるよう温度即ち珪素においては
800℃以上特に1000〜1200℃がきわめて重要な効
果を有していた。
In this example as well, in order to reduce the levels at the interface between the semiconductor substrate and the film formed on its upper surface, the damaged surface is annealed at the same time during cleaning (plasma cleaning in this example). At temperature, that is, silicon
Temperatures above 800°C, particularly 1000-1200°C, had extremely important effects.

このプラズマ・クリーニングを行つた後、この
雰囲気中に窒素を10〜40%の濃度に7より導入す
るか、または6NUPの純度のアンモニアを3より
導入した。
After this plasma cleaning, nitrogen was introduced into the atmosphere at a concentration of 10-40% at 7 points, or ammonia at a purity of 6 NUP was introduced at 3 steps.

この後誘導エネルギとして2.45GHzアイクロ波
を実施例に比べて10〜1000倍の出力に与えて、活
性化室でのイオン化率とそのプラズマ化した窒素
原子の運動エネルギを高め、基板の窒化を熱室化
とスパツタ効果を同時に合わせて用いて厚い窒化
珪素膜の作製をした。またこの運動エネルギを高
めるため、反応炉14の真空度も0.001〜1torrと
十分減圧した。
After this, a 2.45 GHz microwave is applied as induction energy with an output 10 to 1000 times higher than in the example to increase the ionization rate in the activation chamber and the kinetic energy of the plasma nitrogen atoms, and heat the nitridation of the substrate. A thick silicon nitride film was fabricated using both chambering and sputtering effects simultaneously. In order to increase this kinetic energy, the degree of vacuum in the reactor 14 was also sufficiently reduced to 0.001 to 1 torr.

第3図は基板の温度を900℃、1000℃、1100℃
とした時の窒化時間と得られた膜厚との関係を示
している。図面において曲線30は900℃、出力
10wとした時の特性であり、30Å程度までの被膜
しか得られなかつた。加えてプラズマ化している
ため、スパツタ効果により界面の界面準位が3×
1011ケ/cm-2もし、マイクロエレクトロニクスへ
の応用は必ずしも好都合ではなかつた。
Figure 3 shows the temperature of the board at 900℃, 1000℃, and 1100℃.
The relationship between the nitriding time and the obtained film thickness is shown. In the drawing, curve 30 is 900℃, output
This is the characteristic when the power was set to 10W, and a film up to about 30 Å could only be obtained. In addition, since it is turned into a plasma, the interface state at the interface increases by 3× due to the sputter effect.
10 11 /cm -2 However, application to microelectronics was not always convenient.

曲線31は1000℃、300Wでの結果であり、50
Å以上の膜厚を得ることができたため、トンネル
電流を防止する程度の絶縁性を得ることができ
た。ヒータ8による基板10の加熱温度が1000℃
と高いため、スパツタリングによる損傷を同時に
アーニーリングする効果があり、界面準位は0.5
〜1×1011cm-2を得ることができ、集積回路のゲ
イト絶縁物への応用が可能であつた。
Curve 31 is the result at 1000℃ and 300W, and 50
Since we were able to obtain a film thickness of at least 1.5 Å, we were able to obtain insulation properties sufficient to prevent tunneling current. The heating temperature of the substrate 10 by the heater 8 is 1000°C
This has the effect of simultaneously annealing damage caused by sputtering, and the interface level is 0.5.
~1×10 11 cm -2 could be obtained, making it possible to apply it to gate insulators for integrated circuits.

内線32は1100℃、出力1KWとしたもので、
アニール効果も十分であり、温度が高いため100
〜300Åの固相−気相反応による窒化珪素膜の作
製のためには初めてのきわめて厚い膜を界面準位
1〜5×1010cm-2ときわめて理想的なものとして
作ることができた。
Extension 32 has a temperature of 1100℃ and an output of 1KW.
The annealing effect is sufficient and the temperature is high, so
For the fabrication of ~300 Å silicon nitride films by solid-vapor phase reactions, we were able to create extremely thick films with an extremely ideal interface state of 1-5×10 10 cm -2 for the first time.

曲線33は周波数を500KHzとしその出力を
1KWとしたものである。この場合は周波数が約
1/5000であるため、アンモニア分子のそのイオン
化率もマイクロ波の10-2より10-9と1/106になつ
てしまい、形成された膜は電子顕微鏡的にはあら
い。表面は20〜100Åの凹凸がスパツタ効果によ
り存在し、その結果、みかけ上の表面積が大きく
なり、MIS.FETのゲイト絶縁物としての膜質は
実効移動率が曲線32の1/3〜1/5にまで下がつて
しまつた。
Curve 33 has a frequency of 500KHz and its output is
It is 1KW. In this case, since the frequency is about 1/5000, the ionization rate of ammonia molecules is also 10 -9 , which is 1/10 6 compared to the microwave's 10 -2 , and the formed film cannot be seen under an electron microscope. rough. The surface has irregularities of 20 to 100 Å due to the sputter effect, and as a result, the apparent surface area becomes large, and the film quality as a gate insulator for MIS.FET has an effective transfer rate of 1/3 to 1/5 of curve 32. It has dropped to .

即ち、窒化珪素膜を絶縁層として十分な50〜
250Åの厚さに作り、かつその膜質が界面がミク
ロにみて平坦であつて、界面準位も1×1010cm以
下であること、またピンホール密度も10ケ/cm2
下であるようにするには周波数は1GHz以上の周
波数、例えば2.45GHzの如く高い周波数とし、か
つ基板の窒化の際にスパツタ効果を除去するため
に、0.001〜1torrと高真空とし、出力も100W〜
10KWと高出力とすること、また形成された被膜
と基板とのスパツタによる界面準位をなくすた
め、基板の温度を800℃以上、特に1000〜1200℃
とすることはきわめて重要なことであつた。また
この反応性のイオン化した気体を直流電界を被窒
化物とプラズマ雰囲気との間に加え、陽極化成の
効果を併用してさらに厚くさせてもよい。
That is, the silicon nitride film is used as an insulating layer with a sufficient
It is made to a thickness of 250 Å, and the film quality is such that the interface is microscopically flat, the interface level is 1×10 10 cm or less, and the pinhole density is 10 holes/cm 2 or less. In order to do this, the frequency should be a high frequency of 1 GHz or higher, for example 2.45 GHz, and in order to remove the spatter effect during nitriding of the substrate, the vacuum should be high at 0.001 to 1 torr, and the output should be 100 W or more.
In order to achieve a high output of 10KW and to eliminate interface states caused by spatter between the formed film and the substrate, the temperature of the substrate was set to 800℃ or higher, especially 1000 to 1200℃.
It was extremely important to do so. Further, this reactive ionized gas may be further thickened by applying a DC electric field between the object to be nitrided and the plasma atmosphere, and also using the effect of anodization.

また磁界によりプラズマをピンチして、さらに
密度を向上させて窒化度を高めてもよい。
Alternatively, the degree of nitridation may be increased by pinching the plasma using a magnetic field to further improve the density.

また本発明において形成された窒化珪素膜中に
酸化珪素の残存物を存在させてもよい。
Further, residual silicon oxide may be present in the silicon nitride film formed in the present invention.

反応炉において、活性化室の外壁に17より水
またはフロンを導入し18に導出して活性化室の
温度が−30℃〜室温となるように努めた。さらに
ヒータ8により加熱される反応炉14の炉心管は
多結晶珪素により実施し、その内壁には窒化珪素
が200〜500Åの膜厚で形成されたものまたは窒化
珪素の炉心管を使用した。基板を保持するボート
9も炉心管と同じ材料により作り、ボートのスパ
ツタによる損傷およびそれよりの飛翔物の基板表
面への付着を防いだ。
In the reactor, water or chlorofluorocarbon was introduced into the outer wall of the activation chamber through 17 and led out through 18 to maintain the temperature of the activation chamber between -30° C. and room temperature. Further, the reactor core tube of the reactor 14 heated by the heater 8 was made of polycrystalline silicon, and the inner wall thereof was formed with silicon nitride to a thickness of 200 to 500 Å, or a silicon nitride core tube was used. The boat 9 that holds the substrate was also made of the same material as the reactor core tube to prevent damage to the boat from spatter and to prevent flying objects from adhering to the surface of the substrate.

このようにして活性化した窒素により炉心管ま
たは活性化室の壁面をスパツタし、その壁面の一
部の石英管が形成される被膜中にクラスタ状に混
入することを防いだ。
Nitrogen activated in this manner sputtered the wall surface of the core tube or the activation chamber, and prevented it from being mixed in clusters into the coating on which the quartz tube was formed on a portion of the wall surface.

本実験はその応用としてIG.FET(絶縁ゲイト
型電界効果トランジスタ)やDIS.FET(デイプレ
ツシヨン・レイヤー・コントロール型電界効果ト
ランジスタ)またはMISまたはダブルMIS型の光
電変換装置、太陽電池に対してきわめて効果的で
あつた。
This experiment is extremely effective for applications such as IG.FET (insulated gate field effect transistor), DIS.FET (depression layer control field effect transistor), MIS or double MIS type photoelectric conversion devices, and solar cells. It was spot on.

この実験例において、基板は単結晶珪素に限ら
ず、実験例に示したすべての半導体、導体または
絶縁物が適用されることはいうまでもない。
In this experimental example, it goes without saying that the substrate is not limited to single crystal silicon, but any semiconductor, conductor, or insulator shown in the experimental example can be used.

本実験例において、基板は反応性気体の流れに
平行においた。これは形成される被膜の反応源の
前方の、後方基板の各部において均一に被膜を形
成させるためであり、珪素に対し垂直にすると流
れに対し表面は窒化物が肉厚となり、裏面は肉薄
となつて、必ずしも好ましくなかつた。
In this example, the substrate was placed parallel to the flow of reactive gas. This is to form a uniform film on each part of the rear substrate in front of the reaction source of the film being formed.If the film is perpendicular to the silicon, the surface will have a thick nitride wall against the flow, and the back surface will have a thin wall. However, it was not necessarily desirable.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明を実施するための被膜形成装置
の概要を示したものである。第2図は本発明の水
素クリーニングおよび熱窒化を行つた場合の窒化
珪素膜の膜厚の特性を示す。第3図はマイクロ波
によるプラズマ窒化の膜厚の窒化時間との関係を
示す。
FIG. 1 shows an outline of a film forming apparatus for carrying out the present invention. FIG. 2 shows the film thickness characteristics of a silicon nitride film when hydrogen cleaning and thermal nitridation according to the present invention are performed. FIG. 3 shows the relationship between the film thickness and the nitriding time in plasma nitriding using microwaves.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 基板より前方に配置せられた誘導エネルギ供
給部にて1〜10GHzのマイクロ波エネルギにより
化学的に活性化された窒素または窒化物気体と
200〜600℃に加熱された基板とを反応せしめるこ
とにより、基板表面上に基板の窒化物被膜を形成
することを特徴とする被膜形成方法。 2 特許請求の範囲第1項において、窒化物被膜
の形成される基板表面を反応性気体の流れに平行
に配置せしめたことを特徴とする被膜形成方法。 3 水素または水素に不活性気体の混入した気体
に基板表面を曝して、1〜10GHzのマイクロ波エ
ネルギにより前記基板上の異物または酸化物を除
去してクリーニング・エツチする工程と、該工程
の後、前記基板を大気に触れさせることなく前記
基板により前方に配置させた1〜10GHzのマイク
ロ波エネルギ供給手段によつて化学的に活性化さ
れた窒素または窒化物気体と前記基板表面を200
〜600℃の温度にて反応せしめることにより、前
記基板表面に窒化物被膜を形成することを特徴と
する被膜形成方法。
[Claims] 1. Nitrogen or nitride gas chemically activated by microwave energy of 1 to 10 GHz in an induction energy supply section placed in front of the substrate.
A method for forming a film, comprising forming a nitride film of the substrate on the surface of the substrate by reacting with the substrate heated to 200 to 600°C. 2. The method for forming a film according to claim 1, characterized in that the surface of the substrate on which the nitride film is formed is arranged parallel to the flow of the reactive gas. 3. A step of cleaning and etching the substrate surface by exposing it to hydrogen or a gas containing hydrogen mixed with an inert gas and removing foreign substances or oxides on the substrate using microwave energy of 1 to 10 GHz, and after this step. , the surface of the substrate is heated to 200 nm with chemically activated nitrogen or nitride gas by a microwave energy supply means of 1 to 10 GHz placed in front of the substrate without exposing the substrate to the atmosphere.
A method for forming a film, comprising forming a nitride film on the surface of the substrate by reacting at a temperature of ~600°C.
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