JPH0513387A - シリコン表面の清浄化方法 - Google Patents
シリコン表面の清浄化方法Info
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- JPH0513387A JPH0513387A JP3184197A JP18419791A JPH0513387A JP H0513387 A JPH0513387 A JP H0513387A JP 3184197 A JP3184197 A JP 3184197A JP 18419791 A JP18419791 A JP 18419791A JP H0513387 A JPH0513387 A JP H0513387A
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Abstract
膜パターンを持つシリコン基板表面をポリシリコンの堆
積なしに低温、短時間で清浄化を行う。 【構成】 ジシランとフッ素を同時に照射することによ
って、シリコン酸化膜パターン2もしくはシリコン窒化
膜パターン上についたシリコン原子4を蒸発させ、シリ
コン酸化膜パターンまたはシリコン窒化膜パターン上で
のポリシリコンアイランドの形成を抑制すると共に、ジ
シランとフッ素との反応で生じたHF等の反応物の効果
によって低温、短時間で表面保護酸化膜1を除去する。
Description
方法に関する。
質の結晶を成長させるには、下地のシリコン表面が成長
前に原子レベルで清浄化されていることが必要である。
また、エピタキシャル膜をデバイスに応用するために
は、エピタキシャル成長する前に基板に作り込まれたド
―ピングプロファイルが熱拡散によって崩れることを防
ぐために、できるだけ低温で清浄化することが望まし
い。従来の低温清浄化を行う方法は、ジャーナル・オブ
・アプライド・フィジックス(Journal of Applied Phy
sics),第66巻,629ページに述べられているよう
に、真空下でジシランのみを照射する方法であった。こ
の方法の場合、シリコンエピタキシャル膜の成長前に、
基板はNH4OH:H2O2:H2O=1:6:20の溶液
処理によって、基板表面に炭素などの汚染物のない1n
m程度の表面保護酸化膜を形成する。この状態で基板は
真空装置内に導入され、超高真空下で加熱した基板表面
にジシランを照射される。ジシランの分解によって生成
したシリコン原子と表面保護酸化膜との反応によって、
Si+SiO2→SiO↑という反応が促進され、加熱
のみの場合よりも低温で清浄化を行うことができる。
ン酸化膜またはシリコン窒化膜などのパターンを表面に
持つ基板を用いた場合、従来の方法ではジシランの照射
によってポリシリコンの核形成が起こってしまう。この
堆積したポリシリコンは容易に除去できない。本発明は
このような従来の問題を解決して、主にシリコン酸化膜
または窒化膜等のマスクパターンを持つ基板の表面に、
ポリシリコンを堆積させることなく低温で清浄化を行う
方法を提供することを目的とする。
とも一部がシリコンである基板の表面清浄化方法におい
て、シリコン水素化物またはシリコン水素化物と水素の
混合物と、フッ素とを同時に基板に照射する工程を含む
ことを特徴とするシリコン表面の清浄化方法である。
各過程における基板断面図であり、図2は従来技術によ
る基板清浄化の各過程における基板断面図である。原子
レベルで清浄なシリコン表面を得るためには、表面上の
炭素などの不純物を取り除く必要がある。そこで、NH
4OH:H2O2:H2O=1:6:20の溶液処理を行う
ことによって、図1(a)あるいは図2(a)に示した
ように、シリコン表面に不純物のない薄い表面保護酸化
膜1が形成される。清浄なシリコン表面はこの保護酸化
膜1を超高真空中で除去することによって得られる。表
面の保護酸化膜1は加熱のみによって取り去ることもで
きるが、この場合は高い温度での加熱が必要である。こ
れは、酸化膜がSiOの形で除去されるときの反応Si
+SiO2→SiO↑において必要なシリコン原子が保
護酸化膜下のシリコン結晶からしか供給されず、シリコ
ン結晶からシリコン原子を取り出すためには大きなエネ
ルギーを必要とするためである。保護酸化膜を低温で除
去するためには、ジシランを照射して基板外部からシリ
コン原子を供給するなど、酸化膜と反応して酸化膜成分
を蒸発させるための反応種を供給する必要がある。
より、図2(b)に示したように、ジシランの分解によ
って生成したシリコン原子4と表面保護酸化膜1との反
応によってSi+SiO2→SiO↑という反応が促進
され、加熱のみの場合よりも低温で清浄化を行うことが
できる。しかし、表面上にシリコン酸化膜パターンが存
在した場合には、ジシランの供給が多すぎてシリコン酸
化膜パターン上でのシリコン原子4の密度がある程度以
上になると核形成が起きて、図2(c)に示したよう
に、ポリシリコンのアイランド5が成長してしまうこと
がわかった。この現象はシリコン窒化膜パターンを持つ
場合にさらに顕著であり、シリコン酸化膜パターンの十
分の一以下のジシラン照射によってポリシリコン5の核
形成が起きてしまうことが確認された。そこで本発明
は、図1(b)に示したように、ジシランと同時にフッ
素を照射することによって、シリコン酸化膜パターンま
たはシリコン窒化膜パターン上の過剰なシリコン原子4
はSi+F2→SiF2↑という反応によって除去されて
ポリシリコン核成長を抑えることができ、またジシラン
とフッ素との反応によって生じたHFなどの反応生成物
の効果によって表面保護酸化膜の除去が促進されるた
め、さらに低温、短時間での清浄化が可能であることを
見い出した。
して説明する。真空容器の内部上部に設けた加熱手段を
有する基板保持部に、4インチ型の(100)面を有す
るシリコン基板上にCVD法により厚さ0.4μmのシ
リコン酸化膜パターンもしくはシリコン窒化膜パターン
を形成した基板を取り付け、基板斜め下150mmに設
けた二つのノズルからそれぞれジシランとフッ素を照射
して清浄化を行った。清浄化の確認は高速反射電子線回
折装置によって行った。清浄化される前の基板表面は、
シリコン酸化膜パターンおよびシリコン部分を覆う薄い
保護酸化膜からのハローな電子線回折パターンを示す。
これに対して清浄化されたシリコン表面は、特有の2×
1表面超構造を示す回折パターンが観測される。また、
ジシランの照射によってポリシリコンアイランドが形成
されると、それに対応したリング状の電子線回折パター
ンが観察される。
時間およびリング状のパターンが見えるまでの時間を、
加熱だけの場合、ジシラン5SCCM(Standard Cubic
Centimeter per Minute)を照射した場合、ジシラン5
SCCMとフッ素3SCCMを同時に照射した場合につ
いて、基板温度を変化させて観測した。図3はシリコン
表面の清浄化に要する時間と基板温度との関係を示した
図である。加熱のみによる方法では温度の低下によって
清浄化に要する時間が大幅に増加してしまう。ジシラン
を照射した場合では、温度を低下させたときの清浄化に
要する時間の増加が小さくなる。さらにフッ素を照射し
た場合には、基板温度が低い場合でも清浄化に要する時
間が少なくなるということが確認された。図4はジシラ
ンのみを照射した場合のポリシリコンアイランドが形成
されるまでの時間と基板温度との関係を示す図である。
加熱だけの場合には当然ポリシリコンの堆積は見られな
いが、ジシランを照射した場合、図4に示すように、高
温ほどポリシリコンアイランドが形成されやすいことが
わかる。特にシリコン窒化膜パターンを用いた場合に
は、清浄化される前にポリシリコンアイランドが形成さ
れてしまう。これに対して、フッ素を同時に照射した場
合は、シリコン酸化膜パターンおよびシリコン窒化膜パ
ターンのどちらかにおいても全くポリシリコンの形成が
見られないことがわかった。以上のように、ジシランと
フッ素を同時に照射することによって、低温、短時間で
ポリシリコンを堆積させないでシリコン表面を清浄化で
きることが確認された。
いて述べたが、シラン、トリシラン、あるいはこれらの
シリコン水素化物の混合物、さらにそれらと水素の混合
物を用いても同様の効果が確認された。また、本実施例
では(100)表面を持つシリコン基板を対象とした
が、他の面方位のシリコン基板、および表面にのみシリ
コンが存在するSOI(Silicon on Insulator)基板な
どにも適用できる。また本発明はマスクパターンを形成
していないSi基板にも適用できることは明らかであ
る。
低温、かつ短時間で、シリコン表面の清浄化を行うこと
ができる。
における基板断面図である。
おける基板断面図である。
との関係を示す図である。
イランドが形成されるまでの時間と基板温度との関係を
示す図である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 【請求項1】 表面の少なくとも一部がシリコンである
基板の表面清浄化方法において、シリコン水素化物また
はシリコン水素化物と水素の混合物と、フッ素とを同時
に基板に照射する工程を含むことを特徴とするシリコン
表面の清浄化方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3184197A JPH0513387A (ja) | 1991-06-28 | 1991-06-28 | シリコン表面の清浄化方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3184197A JPH0513387A (ja) | 1991-06-28 | 1991-06-28 | シリコン表面の清浄化方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0513387A true JPH0513387A (ja) | 1993-01-22 |
Family
ID=16149058
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP3184197A Pending JPH0513387A (ja) | 1991-06-28 | 1991-06-28 | シリコン表面の清浄化方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0513387A (ja) |
-
1991
- 1991-06-28 JP JP3184197A patent/JPH0513387A/ja active Pending
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A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20050916 |
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A131 | Notification of reasons for refusal |
Effective date: 20051004 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 |
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A521 | Written amendment |
Effective date: 20051129 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 |
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A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20060110 |
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A521 | Written amendment |
Effective date: 20060308 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 |
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A02 | Decision of refusal |
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