JPH05217982A - Ｓｉ基板表面からの水素の選択的脱離方法 - Google Patents
Ｓｉ基板表面からの水素の選択的脱離方法Info
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- JPH05217982A JPH05217982A JP1877992A JP1877992A JPH05217982A JP H05217982 A JPH05217982 A JP H05217982A JP 1877992 A JP1877992 A JP 1877992A JP 1877992 A JP1877992 A JP 1877992A JP H05217982 A JPH05217982 A JP H05217982A
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Abstract
(57)【要約】
Ｓｉ基板表面からの水素の選択的脱離方法
【目的】 主にＳｉ−Ｈ3 及びＳｉ−Ｈ2 の形態で結合
する水素、又は、主にＳｉ−Ｈ2 及びＳｉ−Ｈの形態で
結合する水素を、シリコン基板表面から選択的に脱離す
る方法を提供しようとするものである。 【構成】 水素化保護膜を有するＳｉ基板表面から、主
にＳｉ−Ｈ2 及びＳｉ−Ｈの形態で結合する水素を選択
的に脱離する場合は、水素化保護膜を有するＳｉ基板の
（１００）結晶面の±４o 以内にある結晶面に対して４
０o 〜５０o の角度で２０〜２５ｅＶのエネルギーを照
射し、主にＳｉ−Ｈ3 及びＳｉ−Ｈ2 の形態で結合する
水素を選択的に脱離する場合は、２８ｅＶ以上のエネル
ギーを照射することを特徴とする水素の選択的脱離方法
である。
する水素、又は、主にＳｉ−Ｈ2 及びＳｉ−Ｈの形態で
結合する水素を、シリコン基板表面から選択的に脱離す
る方法を提供しようとするものである。 【構成】 水素化保護膜を有するＳｉ基板表面から、主
にＳｉ−Ｈ2 及びＳｉ−Ｈの形態で結合する水素を選択
的に脱離する場合は、水素化保護膜を有するＳｉ基板の
（１００）結晶面の±４o 以内にある結晶面に対して４
０o 〜５０o の角度で２０〜２５ｅＶのエネルギーを照
射し、主にＳｉ−Ｈ3 及びＳｉ−Ｈ2 の形態で結合する
水素を選択的に脱離する場合は、２８ｅＶ以上のエネル
ギーを照射することを特徴とする水素の選択的脱離方法
である。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、水素化保護膜を有する
シリコン基板表面から水素を選択的に脱離する方法に関
する。
シリコン基板表面から水素を選択的に脱離する方法に関
する。
【０００２】
【従来の技術】従来、シリコン基板は弗酸処理を施して
水素化保護膜を形成した基板に対し、２０ｅＶ以上の真
空紫外光を照射して活性化した表面に、シランガスを導
入してシリコン結晶を成長させていた。（特開平１─２
７８６０３号公報）
水素化保護膜を形成した基板に対し、２０ｅＶ以上の真
空紫外光を照射して活性化した表面に、シランガスを導
入してシリコン結晶を成長させていた。（特開平１─２
７８６０３号公報）
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、照射する真空
紫外光のエネルギー範囲が特定できず、シリコン基板表
面から水素を選択的かつ効率的に脱離させることができ
ず、所望の結晶成長を行うことができなかった。そこ
で、本発明は、上記問題点を解消し、主にＳｉ−Ｈ3 及
びＳｉ−Ｈ2 の形態で結合する水素、又は、主にＳｉ−
Ｈ2 及びＳｉ−Ｈの形態で結合する水素を、シリコン基
板表面から選択的に脱離する方法を提供しようとするも
のである。
紫外光のエネルギー範囲が特定できず、シリコン基板表
面から水素を選択的かつ効率的に脱離させることができ
ず、所望の結晶成長を行うことができなかった。そこ
で、本発明は、上記問題点を解消し、主にＳｉ−Ｈ3 及
びＳｉ−Ｈ2 の形態で結合する水素、又は、主にＳｉ−
Ｈ2 及びＳｉ−Ｈの形態で結合する水素を、シリコン基
板表面から選択的に脱離する方法を提供しようとするも
のである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は、水素化保護膜
を有するシリコン基板表面から主にＳｉ−Ｈ2 及びＳｉ
−Ｈの形態で結合する水素を選択的に脱離する場合、水
素化保護膜を有するシリコン基板の（１００）結晶面の
±４o 以内にある結晶面に対して４０o 〜５０ o の角度
で２０〜２５ｅＶのエネルギーを照射し、また、主にＳ
ｉ−Ｈ3 及びＳｉ−Ｈ2 の形態で結合する水素を選択的
に脱離する場合、水素化保護膜を有するシリコン基板の
（１００）結晶面の±４o 以内にある結晶面に対して４
０o 〜５０o の角度で２８ｅＶ以上のエネルギーを照射
することを特徴とする水素の選択的脱離方法である。な
お、上記照射エネルギーとして、中性粒子線、光、電子
線又はイオンビームなどを使用することができる。
を有するシリコン基板表面から主にＳｉ−Ｈ2 及びＳｉ
−Ｈの形態で結合する水素を選択的に脱離する場合、水
素化保護膜を有するシリコン基板の（１００）結晶面の
±４o 以内にある結晶面に対して４０o 〜５０ o の角度
で２０〜２５ｅＶのエネルギーを照射し、また、主にＳ
ｉ−Ｈ3 及びＳｉ−Ｈ2 の形態で結合する水素を選択的
に脱離する場合、水素化保護膜を有するシリコン基板の
（１００）結晶面の±４o 以内にある結晶面に対して４
０o 〜５０o の角度で２８ｅＶ以上のエネルギーを照射
することを特徴とする水素の選択的脱離方法である。な
お、上記照射エネルギーとして、中性粒子線、光、電子
線又はイオンビームなどを使用することができる。
【０００５】
【作用】図１は、本発明の水素選択的脱離方法を実施す
るための装置であり、真空容器１内の加熱装置４の上に
Ｓｉ（１００）基板を載せ、真空排気装置２で所定の圧
力まで真空に引き、基板を所定の温度に加熱した後、ガ
ス導入口５から水素ガス又はシランガスを導入し、紫外
線光電子分光装置７でシリコンと水素の結合状態を調
べ、次いで、真空紫外光源６から所定のエネルギーを有
する光を照射し、再度紫外線光電子分光装置７でＳｉ−
Ｈx から水素の脱離反応定数を求め、水素脱離の状態を
調べるためのものである。図２は、シリコン基板表面の
Ｓｉ−Ｈx から、水素が解離する反応経路を示した図で
あり、α、β、γはそれぞれの反応定数を示す。
るための装置であり、真空容器１内の加熱装置４の上に
Ｓｉ（１００）基板を載せ、真空排気装置２で所定の圧
力まで真空に引き、基板を所定の温度に加熱した後、ガ
ス導入口５から水素ガス又はシランガスを導入し、紫外
線光電子分光装置７でシリコンと水素の結合状態を調
べ、次いで、真空紫外光源６から所定のエネルギーを有
する光を照射し、再度紫外線光電子分光装置７でＳｉ−
Ｈx から水素の脱離反応定数を求め、水素脱離の状態を
調べるためのものである。図２は、シリコン基板表面の
Ｓｉ−Ｈx から、水素が解離する反応経路を示した図で
あり、α、β、γはそれぞれの反応定数を示す。
【０００６】本発明者等は、上記図１の装置を作製し、
Ｓｉ（１００）結晶面に水素化保護膜を有するシリコン
基板を装着し、結晶面の±４o 以内にある結晶面に対し
て４０o 〜５０o の角度で照射エネルギーを変化させて
基板表面のＳｉ−Ｈx からの水素の解離を調べたとこ
ろ、水素吸着Ｓｉ（１００）表面からの水素脱離量は、
図３のとおりであり、シラン吸着Ｓｉ（１００）表面か
らの水素脱離量は、図４のとおりであった。図３、４及
び以下の実施例を踏まえて、主にＳｉ−Ｈ2 及びＳｉ−
Ｈの形態で結合する水素は、２０〜２５ｅＶのエネルギ
ーを照射することにより、選択的に脱離し、また、主に
Ｓｉ−Ｈ3 及びＳｉ−Ｈ2 の形態で結合する水素は、２
８ｅＶ以上のエネルギーを照射することにより、選択的
に脱離されることを見出し、本発明を完成するに至っ
た。
Ｓｉ（１００）結晶面に水素化保護膜を有するシリコン
基板を装着し、結晶面の±４o 以内にある結晶面に対し
て４０o 〜５０o の角度で照射エネルギーを変化させて
基板表面のＳｉ−Ｈx からの水素の解離を調べたとこ
ろ、水素吸着Ｓｉ（１００）表面からの水素脱離量は、
図３のとおりであり、シラン吸着Ｓｉ（１００）表面か
らの水素脱離量は、図４のとおりであった。図３、４及
び以下の実施例を踏まえて、主にＳｉ−Ｈ2 及びＳｉ−
Ｈの形態で結合する水素は、２０〜２５ｅＶのエネルギ
ーを照射することにより、選択的に脱離し、また、主に
Ｓｉ−Ｈ3 及びＳｉ−Ｈ2 の形態で結合する水素は、２
８ｅＶ以上のエネルギーを照射することにより、選択的
に脱離されることを見出し、本発明を完成するに至っ
た。
【０００７】
（実施例１）Ｓｉ（１００）基板を濃度１％の弗酸で１
分間浸漬処理した後、図１の装置に収容して１０-10 Ｔ
ｏｒｒまで真空排気し、１２００℃で３０秒加熱して表
面を清浄化した。次いで、水素ガスを流量３６０００Ｌ
（１Ｌ＝１０-6Ｔｏｒｒ・ｓｅｃ）で導入して該基板表
面に水素を結合させた。この基板を紫外線光電子分光装
置（自社製）で分析したところ、シリコンと水素の結合
状態はＳｉ−Ｈが２０％、Ｓｉ−Ｈ2 が１０％、Ｓｉ−
Ｈ3 が７０％であった。この基板に対し、圧力１０-10
Ｔｏｒｒの下で２３ｅＶの真空紫外光を４８０分間照射
した後、上記の紫外光電子分光装置で分析したところ、
シリコンと水素の結合状態はＳｉ−Ｈ3 からＳｉ−
Ｈ2 、Ｓｉ−Ｈ、Ｓｉに変化する反応定数α 1 、α2 、
α3 よりも、Ｓｉ−Ｈ2 からＳｉ−ＨさらにＳｉに変化
する反応定数β1 、γの方が大きいことが分かった。即
ち、図２の反応経路図の各反応定数について、図５の紫
外線光電子分光法によるＳｉ−Ｈピーク強度の時間変化
を仮定関数形でフィッティングさせて、次の反応定数を
得た。なお、図５の縦軸は初期状態のＳｉ−Ｈピーク強
度に対する差であり、横軸はエネルギーの照射時間であ
る。また図中、実線はＳｉ−Ｈピーク強度の変化を示し
たものである。 α1 〜０．００１３、α2 〜０．０００１、α3 〜０．
０００１ β1 〜０．００９６、β2 〜０．０００１、γ 〜０．
００７６ この反応定数の値から、上記エネルギーの光を水素化処
理基板に照射することにより、Ｓｉ−Ｈ2 からＳｉ−Ｈ
さらにＳｉへの反応を促進することができ、選択的な水
素の脱離が有効に行われたことが分かる。
分間浸漬処理した後、図１の装置に収容して１０-10 Ｔ
ｏｒｒまで真空排気し、１２００℃で３０秒加熱して表
面を清浄化した。次いで、水素ガスを流量３６０００Ｌ
（１Ｌ＝１０-6Ｔｏｒｒ・ｓｅｃ）で導入して該基板表
面に水素を結合させた。この基板を紫外線光電子分光装
置（自社製）で分析したところ、シリコンと水素の結合
状態はＳｉ−Ｈが２０％、Ｓｉ−Ｈ2 が１０％、Ｓｉ−
Ｈ3 が７０％であった。この基板に対し、圧力１０-10
Ｔｏｒｒの下で２３ｅＶの真空紫外光を４８０分間照射
した後、上記の紫外光電子分光装置で分析したところ、
シリコンと水素の結合状態はＳｉ−Ｈ3 からＳｉ−
Ｈ2 、Ｓｉ−Ｈ、Ｓｉに変化する反応定数α 1 、α2 、
α3 よりも、Ｓｉ−Ｈ2 からＳｉ−ＨさらにＳｉに変化
する反応定数β1 、γの方が大きいことが分かった。即
ち、図２の反応経路図の各反応定数について、図５の紫
外線光電子分光法によるＳｉ−Ｈピーク強度の時間変化
を仮定関数形でフィッティングさせて、次の反応定数を
得た。なお、図５の縦軸は初期状態のＳｉ−Ｈピーク強
度に対する差であり、横軸はエネルギーの照射時間であ
る。また図中、実線はＳｉ−Ｈピーク強度の変化を示し
たものである。 α1 〜０．００１３、α2 〜０．０００１、α3 〜０．
０００１ β1 〜０．００９６、β2 〜０．０００１、γ 〜０．
００７６ この反応定数の値から、上記エネルギーの光を水素化処
理基板に照射することにより、Ｓｉ−Ｈ2 からＳｉ−Ｈ
さらにＳｉへの反応を促進することができ、選択的な水
素の脱離が有効に行われたことが分かる。
【０００８】（実施例２）実施例１で弗酸処理したシリ
コン基板を図１の装置に収容し、１０-10 Ｔｏｒｒまで
真空排気し、次いで、シラン（ＳｉＨ4 ）ガスを流量３
６０００Ｌで導入し、該基板表面にＳｉ−ＨX を結合さ
せた。この基板を紫外線光電子分光装置で分析したとこ
ろ、シリコンと水素の結合状態はＳｉ−Ｈが６０％、Ｓ
ｉ−Ｈ2 が３０％、Ｓｉ−Ｈ3 が１０％であった。この
基板に対し、圧力１０-10 Ｔｏｒｒの下で３０ｅＶの真
空紫外光を２４０分間照射した後、上記の紫外線光電子
分光装置で分析したところ、Ｓｉ−ＨからＳｉに変化す
る反応定数γよりも、Ｓｉ−Ｈ3 からＳｉ−Ｈ2 、さら
にＳｉ−Ｈに変化する反応定数α1 、β1 の方が大きい
ことが分かった。即ち、図２の反応経路図の各反応定数
について、図６の紫外線光電子分光法によるＳｉ−Ｈピ
ーク強度変化をフィッティングさせて、次の反応定数を
得た。なお、図６の縦軸は初期状態のＳｉ−Ｈピーク強
度に対する差であり、横軸はエネルギーの照射時間であ
る。また図中、実線はＳｉ−Ｈピーク強度の変化を示し
たものである。 α1 〜０．０１ 、α2 〜０．００１ 、α3 〜０．
０００１ β1 〜０．００６ 、β2 〜０．０００１、γ 〜０．
０００２ この反応定数の値から、上記エネルギーの光を水素化処
理基板に照射することにより、Ｓｉ−Ｈ3 からＳｉ−Ｈ
2 さらにＳｉ−Ｈへの反応を促進することができ、選択
的な水素の脱離が有効に行われたことが分かる。
コン基板を図１の装置に収容し、１０-10 Ｔｏｒｒまで
真空排気し、次いで、シラン（ＳｉＨ4 ）ガスを流量３
６０００Ｌで導入し、該基板表面にＳｉ−ＨX を結合さ
せた。この基板を紫外線光電子分光装置で分析したとこ
ろ、シリコンと水素の結合状態はＳｉ−Ｈが６０％、Ｓ
ｉ−Ｈ2 が３０％、Ｓｉ−Ｈ3 が１０％であった。この
基板に対し、圧力１０-10 Ｔｏｒｒの下で３０ｅＶの真
空紫外光を２４０分間照射した後、上記の紫外線光電子
分光装置で分析したところ、Ｓｉ−ＨからＳｉに変化す
る反応定数γよりも、Ｓｉ−Ｈ3 からＳｉ−Ｈ2 、さら
にＳｉ−Ｈに変化する反応定数α1 、β1 の方が大きい
ことが分かった。即ち、図２の反応経路図の各反応定数
について、図６の紫外線光電子分光法によるＳｉ−Ｈピ
ーク強度変化をフィッティングさせて、次の反応定数を
得た。なお、図６の縦軸は初期状態のＳｉ−Ｈピーク強
度に対する差であり、横軸はエネルギーの照射時間であ
る。また図中、実線はＳｉ−Ｈピーク強度の変化を示し
たものである。 α1 〜０．０１ 、α2 〜０．００１ 、α3 〜０．
０００１ β1 〜０．００６ 、β2 〜０．０００１、γ 〜０．
０００２ この反応定数の値から、上記エネルギーの光を水素化処
理基板に照射することにより、Ｓｉ−Ｈ3 からＳｉ−Ｈ
2 さらにＳｉ−Ｈへの反応を促進することができ、選択
的な水素の脱離が有効に行われたことが分かる。
【０００９】（比較例）実施例１で弗酸処理したシリコ
ン基板を１０-10 Ｔｏｒｒの下で１９ｅＶの真空紫外光
を１６０分間照射した後、紫外線光電子分光装置で分析
したところ、シリコン基板表面に結合する水素は、選択
的な解離を示さなかった。
ン基板を１０-10 Ｔｏｒｒの下で１９ｅＶの真空紫外光
を１６０分間照射した後、紫外線光電子分光装置で分析
したところ、シリコン基板表面に結合する水素は、選択
的な解離を示さなかった。
【００１０】
【発明の効果】本発明は、上記の構成を採用することに
より、主にＳｉ−Ｈ3 及びＳｉ−Ｈ2の形態で結合する
水素、又は、主にＳｉ−Ｈ2 及びＳｉ−Ｈの形態で結合
する水素を、弗酸処理したシリコン基板表面から選択的
に脱離することを可能にした。
より、主にＳｉ−Ｈ3 及びＳｉ−Ｈ2の形態で結合する
水素、又は、主にＳｉ−Ｈ2 及びＳｉ−Ｈの形態で結合
する水素を、弗酸処理したシリコン基板表面から選択的
に脱離することを可能にした。
【図１】本発明を実施するための装置の概念図である。
【図２】弗酸処理したシリコン基板表面のＳｉ−Ｈx か
ら、水素が解離する反応経路を示した図である。
ら、水素が解離する反応経路を示した図である。
【図３】水素吸着Ｓｉ（１００）基板表面からの水素離
脱量を照射エネルギーとの関係で示したグラフである。
脱量を照射エネルギーとの関係で示したグラフである。
【図４】シラン吸着Ｓｉ（１００）基板表面からの水素
離脱量を照射エネルギーとの関係で示したグラフであ
る。
離脱量を照射エネルギーとの関係で示したグラフであ
る。
【図５】実施例１で水素吸着Ｓｉ（１００）基板表面に
おけるＳｉ−Ｈピーク強度の測定結果を示したグラフで
ある。
おけるＳｉ−Ｈピーク強度の測定結果を示したグラフで
ある。
【図６】実施例２でシラン吸着Ｓｉ（１００）基板表面
におけるＳｉ−Ｈピーク強度の測定結果を示したグラフ
である。
におけるＳｉ−Ｈピーク強度の測定結果を示したグラフ
である。
Claims (3)
- 【請求項１】 水素化保護膜を有するシリコン基板表面
から主にＳｉ−Ｈ2及びＳｉ−Ｈの形態で結合する水素
を選択的に脱離する方法において、水素化保護膜を有す
るシリコン基板の（１００）結晶面の±４o 以内にある
結晶面に対して４０o 〜５０o の角度で２０〜２５ｅＶ
のエネルギーを照射することを特徴とする水素の選択的
脱離方法。 - 【請求項２】 水素化保護膜を有するシリコン基板表面
から主にＳｉ−Ｈ3及びＳｉ−Ｈ2 の形態で結合する水
素を選択的に脱離する方法において、水素化保護膜を有
するシリコン基板の（１００）結晶面の±４o 以内にあ
る結晶面に対して４０o 〜５０o の角度で２８ｅＶ以上
のエネルギーを照射することを特徴とする水素の選択的
脱離方法。 - 【請求項３】 上記照射エネルギーとして、中性粒子
線、光、電子線又はイオンビームを使用することを特徴
とする請求項１又は２記載の水素の選択的脱離方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1877992A JPH05217982A (ja) | 1992-02-04 | 1992-02-04 | Ｓｉ基板表面からの水素の選択的脱離方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1877992A JPH05217982A (ja) | 1992-02-04 | 1992-02-04 | Ｓｉ基板表面からの水素の選択的脱離方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05217982A true JPH05217982A (ja) | 1993-08-27 |
Family
ID=11981123
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1877992A Pending JPH05217982A (ja) | 1992-02-04 | 1992-02-04 | Ｓｉ基板表面からの水素の選択的脱離方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05217982A (ja) |
-
1992
- 1992-02-04 JP JP1877992A patent/JPH05217982A/ja active Pending
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20010327 |