JPH118226A - 半導体基板表面の清浄化方法及びその装置 - Google Patents
半導体基板表面の清浄化方法及びその装置Info
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- JPH118226A JPH118226A JP15955397A JP15955397A JPH118226A JP H118226 A JPH118226 A JP H118226A JP 15955397 A JP15955397 A JP 15955397A JP 15955397 A JP15955397 A JP 15955397A JP H118226 A JPH118226 A JP H118226A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 Ｓｉ基板表面が清浄化され、ミスフィット転
位のない歪ヘテロエピタキシャル成長薄膜の成膜を行う
ことができる半導体基板面の清浄化方法及びその装置を
提供する。 【解決手段】 化学的気相成長法によって歪ヘテロエピ
タキシャル成長薄膜の成膜前の基板表面を清浄化する方
法において、Ｓｉ基板１０１を反応炉内に導入する工程
と、前記Ｓｉ基板１０１を酸素雰囲気中で熱処理し、こ
のＳｉ基板１０１表面にＳｉＯ2 膜１０３を形成する工
程と、真空中で熱処理を行い、前記ＳｉＯ2 膜１０３と
ともにＳｉ基板１０１表面の不純物１０２を昇華させる
工程とを施す。
位のない歪ヘテロエピタキシャル成長薄膜の成膜を行う
ことができる半導体基板面の清浄化方法及びその装置を
提供する。 【解決手段】 化学的気相成長法によって歪ヘテロエピ
タキシャル成長薄膜の成膜前の基板表面を清浄化する方
法において、Ｓｉ基板１０１を反応炉内に導入する工程
と、前記Ｓｉ基板１０１を酸素雰囲気中で熱処理し、こ
のＳｉ基板１０１表面にＳｉＯ2 膜１０３を形成する工
程と、真空中で熱処理を行い、前記ＳｉＯ2 膜１０３と
ともにＳｉ基板１０１表面の不純物１０２を昇華させる
工程とを施す。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、歪ヘテロエピタキ
シャル成長薄膜を有する半導体薄膜及び半導体装置（デ
バイス）の製造工程において、歪ヘテロエピタキシャル
成長薄膜の成膜前過程、特にＳｉ基板表面の清浄化方法
及びその装置に関するものである。
シャル成長薄膜を有する半導体薄膜及び半導体装置（デ
バイス）の製造工程において、歪ヘテロエピタキシャル
成長薄膜の成膜前過程、特にＳｉ基板表面の清浄化方法
及びその装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、高速ヘテロバイポーラ、マイクロ
波用素子、あるいは超格子構造素子への応用を目的とし
て、IV族系半導体薄膜の成長技術が急速に進展してい
る。中でも、シリコン（Ｓｉ）基板上にシリコンまた
は、シリコン−ゲルマニウム（Ｓｉ−Ｇｅ）薄膜をエピ
タキシャル成長させる技術が注目されている。
波用素子、あるいは超格子構造素子への応用を目的とし
て、IV族系半導体薄膜の成長技術が急速に進展してい
る。中でも、シリコン（Ｓｉ）基板上にシリコンまた
は、シリコン−ゲルマニウム（Ｓｉ−Ｇｅ）薄膜をエピ
タキシャル成長させる技術が注目されている。
【０００３】Ｓｉ−Ｇｅ混晶は全率固容体であり、任意
の組成比を有する薄膜を形成することができる。しかし
ながら、Ｓｉ−Ｇｅエピタキシャル薄膜においては、Ｓ
ｉ格子中にＳｉより原子半径の大きなＧｅが導入される
ため、Ｓｉ−Ｇｅ／Ｓｉヘテロエピタキシャル膜を形成
すると、Ｓｉ−Ｇｅ混晶層の格子とＳｉ単結晶格子との
差（ミスフィット）は、Ｓｉ−Ｇｅ層のＧｅ濃度に依存
して、最大４．２％となる。
の組成比を有する薄膜を形成することができる。しかし
ながら、Ｓｉ−Ｇｅエピタキシャル薄膜においては、Ｓ
ｉ格子中にＳｉより原子半径の大きなＧｅが導入される
ため、Ｓｉ−Ｇｅ／Ｓｉヘテロエピタキシャル膜を形成
すると、Ｓｉ−Ｇｅ混晶層の格子とＳｉ単結晶格子との
差（ミスフィット）は、Ｓｉ−Ｇｅ層のＧｅ濃度に依存
して、最大４．２％となる。
【０００４】その結果、Ｓｉ−Ｇｅ／Ｓｉ界面に不純物
が存在する、Ｓｉ−Ｇｅ／Ｓｉ界面がミクロ的に見て凸
凹である、Ｓｉ表面またはその近傍に欠陥やミスフィッ
ト転位がもともと存在している、Ｓｉ−Ｇｅ層の厚さが
臨界膜厚を超えるなどの様々な原因により、Ｓｉ−Ｇｅ
／Ｓｉ界面に転位を生じ、Ｓｉ−Ｇｅ混晶層の格子歪み
は緩和されてしまう。
が存在する、Ｓｉ−Ｇｅ／Ｓｉ界面がミクロ的に見て凸
凹である、Ｓｉ表面またはその近傍に欠陥やミスフィッ
ト転位がもともと存在している、Ｓｉ−Ｇｅ層の厚さが
臨界膜厚を超えるなどの様々な原因により、Ｓｉ−Ｇｅ
／Ｓｉ界面に転位を生じ、Ｓｉ−Ｇｅ混晶層の格子歪み
は緩和されてしまう。
【０００５】これまでに、Ｓｉ−Ｇｅ／Ｓｉ歪み超格子
構造において、格子歪みに起因した電気的、光学的性質
が見い出され、これを応用したデバイスが提案されてい
る。この歪み超格子構造の物性研究や、これのデバイス
化を進める上で、Ｓｉ−Ｇｅヘテロエピタキシャル層
を、ミスフィット転位を発生させることなく成長させる
技術を見い出すことは極めて重要である。
構造において、格子歪みに起因した電気的、光学的性質
が見い出され、これを応用したデバイスが提案されてい
る。この歪み超格子構造の物性研究や、これのデバイス
化を進める上で、Ｓｉ−Ｇｅヘテロエピタキシャル層
を、ミスフィット転位を発生させることなく成長させる
技術を見い出すことは極めて重要である。
【０００６】特に、Ｓｉ−Ｇｅ／Ｓｉ歪みヘテロ構造デ
バイス作製においては、ミスフィット転位の存在はヘテ
ロエピタキシャル層の結晶欠陥と共にデバイスの電気特
性及び光学特性に極めて敏感であり、これを回避する必
要がある。そこで、ミスフィット転位の原因となるＳｉ
基板表面またはその近傍に存在する炭素（Ｃ）や酸素
（Ｏ）などの不純物を取り除く必要がある。
バイス作製においては、ミスフィット転位の存在はヘテ
ロエピタキシャル層の結晶欠陥と共にデバイスの電気特
性及び光学特性に極めて敏感であり、これを回避する必
要がある。そこで、ミスフィット転位の原因となるＳｉ
基板表面またはその近傍に存在する炭素（Ｃ）や酸素
（Ｏ）などの不純物を取り除く必要がある。
【０００７】これらの不純物を取り除く方法として、薬
品処理などによるＳｉ基板洗浄や、膜成長前に膜成長室
内での熱処理などの方法が採られてきた。
品処理などによるＳｉ基板洗浄や、膜成長前に膜成長室
内での熱処理などの方法が採られてきた。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たような薬品処理などによる基板洗浄により基板表面を
清浄化しても〔図２（ａ）参照〕、基板洗浄終了後から
膜成長装置への導入までの間の搬送途中や、膜成長装置
内での例えば真空ポンプからのポンプオイルなどの逆拡
散などにより、基板表面が不純物に汚染されることがあ
った〔図２（ｂ）参照）〕。
たような薬品処理などによる基板洗浄により基板表面を
清浄化しても〔図２（ａ）参照〕、基板洗浄終了後から
膜成長装置への導入までの間の搬送途中や、膜成長装置
内での例えば真空ポンプからのポンプオイルなどの逆拡
散などにより、基板表面が不純物に汚染されることがあ
った〔図２（ｂ）参照）〕。
【０００９】また、膜成長直前に高温の熱処理を行う過
程を経ても、完全に不純物を除去することが難しく、清
浄な基板表面を得ることは困難であった。本発明は、上
記問題点を除去し、Ｓｉ基板表面が清浄化され、ミスフ
ィット転位のない歪ヘテロエピタキシャル成長薄膜の成
膜を行うことができる半導体基板表面の清浄化方法及び
その装置を提供することを目的とする。
程を経ても、完全に不純物を除去することが難しく、清
浄な基板表面を得ることは困難であった。本発明は、上
記問題点を除去し、Ｓｉ基板表面が清浄化され、ミスフ
ィット転位のない歪ヘテロエピタキシャル成長薄膜の成
膜を行うことができる半導体基板表面の清浄化方法及び
その装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、 〔１〕化学的気相成長法によって歪ヘテロエピタキシャ
ル成長薄膜の成膜前の基板表面を清浄化する方法におい
て、Ｓｉ基板を反応炉内に導入する工程と、前記Ｓｉ基
板を酸素雰囲気中で熱処理し、このＳｉ基板表面にＳｉ
Ｏ2 膜を形成する工程と、真空中で熱処理を行い、前記
ＳｉＯ2 膜とともにＳｉ基板表面の不純物を昇華させる
工程とを施すようにしたものである。
成するために、 〔１〕化学的気相成長法によって歪ヘテロエピタキシャ
ル成長薄膜の成膜前の基板表面を清浄化する方法におい
て、Ｓｉ基板を反応炉内に導入する工程と、前記Ｓｉ基
板を酸素雰囲気中で熱処理し、このＳｉ基板表面にＳｉ
Ｏ2 膜を形成する工程と、真空中で熱処理を行い、前記
ＳｉＯ2 膜とともにＳｉ基板表面の不純物を昇華させる
工程とを施すようにしたものである。
【００１１】〔２〕上記〔１〕記載の半導体基板表面の
清浄化方法において、真空中での熱処理を、水素などの
還元性ガスや不活性ガスを導入することにより行うよう
にしたものである。 〔３〕上記〔１〕記載の半導体基板表面の清浄化方法に
おいて、真空中での熱処理を、塩酸ガスなどのエッチン
グガスを導入することにより行うようにしたものであ
る。
清浄化方法において、真空中での熱処理を、水素などの
還元性ガスや不活性ガスを導入することにより行うよう
にしたものである。 〔３〕上記〔１〕記載の半導体基板表面の清浄化方法に
おいて、真空中での熱処理を、塩酸ガスなどのエッチン
グガスを導入することにより行うようにしたものであ
る。
【００１２】〔４〕上記〔１〕記載の半導体基板表面の
清浄化方法において、酸素雰囲気中での熱処理と真空中
での熱処理を１サイクルとして、これを繰り返すように
したものである。 〔５〕化学的気相成長法によって歪ヘテロエピタキシャ
ル成長薄膜の成膜前の基板表面を清浄化する装置におい
て、Ｓｉ基板を導入する反応炉と、前記Ｓｉ基板を酸素
雰囲気中で熱処理する手段と、前記Ｓｉ基板表面にＳｉ
Ｏ2 膜を形成する手段と、真空中で熱処理を行い、前記
ＳｉＯ2 膜とともに前記Ｓｉ基板表面の不純物を昇華さ
せる手段とを具備する。
清浄化方法において、酸素雰囲気中での熱処理と真空中
での熱処理を１サイクルとして、これを繰り返すように
したものである。 〔５〕化学的気相成長法によって歪ヘテロエピタキシャ
ル成長薄膜の成膜前の基板表面を清浄化する装置におい
て、Ｓｉ基板を導入する反応炉と、前記Ｓｉ基板を酸素
雰囲気中で熱処理する手段と、前記Ｓｉ基板表面にＳｉ
Ｏ2 膜を形成する手段と、真空中で熱処理を行い、前記
ＳｉＯ2 膜とともに前記Ｓｉ基板表面の不純物を昇華さ
せる手段とを具備する。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照しながら詳細に説明する。なお、これらの
図面は本発明が理解できる程度に各構成成分の寸法、形
状及び位置を概略的に示しているに過ぎない。図１は本
発明を実施するためのエピタキシャル成長薄膜形成装置
の全体構成を概略的に示す図である。
て図面を参照しながら詳細に説明する。なお、これらの
図面は本発明が理解できる程度に各構成成分の寸法、形
状及び位置を概略的に示しているに過ぎない。図１は本
発明を実施するためのエピタキシャル成長薄膜形成装置
の全体構成を概略的に示す図である。
【００１４】この図に示すように、本装置は、金属製反
応炉（チャンバー）１１（以下、単にチャンバー又は反
応炉という）を備えており、例えば水冷などによって薄
膜形成時にチャンバー壁が高温にならない構成になって
いる。また、反応炉１１内の基板支持体１３の上にＳｉ
基板（以下、単に基板という）１５を下向きに設置し、
かつ基板１５を出し入れ自在に載置できる構造となって
いる。
応炉（チャンバー）１１（以下、単にチャンバー又は反
応炉という）を備えており、例えば水冷などによって薄
膜形成時にチャンバー壁が高温にならない構成になって
いる。また、反応炉１１内の基板支持体１３の上にＳｉ
基板（以下、単に基板という）１５を下向きに設置し、
かつ基板１５を出し入れ自在に載置できる構造となって
いる。
【００１５】反応炉１１内には、基板加熱機構１２を設
けており、例えば抵抗体加熱をもって加熱できるように
構成する。そして基板１５近傍に、基板１５の表面温度
を測定するための温度測定手段１４、例えば熱電対を設
けており、これにより、基板加熱機構１２の温度制御が
行えるようになっている。反応炉１１は、基板支持体１
３により上部（基板加熱機構１２側）と下部（ガスヘッ
ド１６側）に分離された構造となっている。さらにそれ
ぞれの部分には独立に排気口１７及び１８が設けられて
いる。
けており、例えば抵抗体加熱をもって加熱できるように
構成する。そして基板１５近傍に、基板１５の表面温度
を測定するための温度測定手段１４、例えば熱電対を設
けており、これにより、基板加熱機構１２の温度制御が
行えるようになっている。反応炉１１は、基板支持体１
３により上部（基板加熱機構１２側）と下部（ガスヘッ
ド１６側）に分離された構造となっている。さらにそれ
ぞれの部分には独立に排気口１７及び１８が設けられて
いる。
【００１６】反応炉１１を真空排気するための任意適当
な排気手段２０，２１及び２２を、自動開閉バルブ２４
及び２５を介して排気口１７及び１８に接続させ、これ
らバルブ２４及び２５を任意適当に開閉させることによ
り、反応炉１１内の圧力を、上部及び下部それぞれ独立
に任意適当な圧力に制御し、さらに、超高真空排気状態
を形成することもできる。この反応炉１１内の真空度は
真空計３０及び３１で測定され、この真空計３０及び３
１は必要真空度に応じて好適な真空ゲージを選択する。
な排気手段２０，２１及び２２を、自動開閉バルブ２４
及び２５を介して排気口１７及び１８に接続させ、これ
らバルブ２４及び２５を任意適当に開閉させることによ
り、反応炉１１内の圧力を、上部及び下部それぞれ独立
に任意適当な圧力に制御し、さらに、超高真空排気状態
を形成することもできる。この反応炉１１内の真空度は
真空計３０及び３１で測定され、この真空計３０及び３
１は必要真空度に応じて好適な真空ゲージを選択する。
【００１７】反応炉１１には、基板１５に面してガスヘ
ッド１６が備えてある。このガスヘッド１６には、反応
炉１１の外壁を貫通してガス導入路３５、冷却水導入路
３６が配置されている。ガス導入炉３５は自動開閉バル
ブ５０，５１，５２及び５３等の必要なバルブを介して
ガス供給部に接続されており、ガスヘッド１６を介して
反応炉１１内に必要なガスを導入できるようになってい
る。また、これらのバルブ５０，５１，５２及び５３と
ガス供給部７０，７１，７２及び７３との間には、自動
流量コントローラ６０，６１，６２，６３が設けられて
いる。
ッド１６が備えてある。このガスヘッド１６には、反応
炉１１の外壁を貫通してガス導入路３５、冷却水導入路
３６が配置されている。ガス導入炉３５は自動開閉バル
ブ５０，５１，５２及び５３等の必要なバルブを介して
ガス供給部に接続されており、ガスヘッド１６を介して
反応炉１１内に必要なガスを導入できるようになってい
る。また、これらのバルブ５０，５１，５２及び５３と
ガス供給部７０，７１，７２及び７３との間には、自動
流量コントローラ６０，６１，６２，６３が設けられて
いる。
【００１８】さらに、ガス供給部７０，７１，７２，及
び７３には自動開閉バルブ８０，８１，８２及び８３が
それぞれ接続されており、自動開閉バルブ５０，５１，
５２，５３及び８０，８１，８２，８３をそれぞれ任意
好適に開閉することにより、反応炉１１を通さずに独立
に排気手段２３を通して排気できるようになっている。
そして、バルブ５０，５１，５２，及び５３をそれぞれ
任意好適に開閉することにより、所望のガスをそれぞれ
任意のガス混合比を設定しながら、反応炉１１へ供給で
きる構成となっている。
び７３には自動開閉バルブ８０，８１，８２及び８３が
それぞれ接続されており、自動開閉バルブ５０，５１，
５２，５３及び８０，８１，８２，８３をそれぞれ任意
好適に開閉することにより、反応炉１１を通さずに独立
に排気手段２３を通して排気できるようになっている。
そして、バルブ５０，５１，５２，及び５３をそれぞれ
任意好適に開閉することにより、所望のガスをそれぞれ
任意のガス混合比を設定しながら、反応炉１１へ供給で
きる構成となっている。
【００１９】次に、本発明のＳｉ基板導入について説明
する。基板１５の洗浄及び、酸化膜除去は反応炉１１外
の溶液処理でのみ行う。まず、１２０℃に加熱された硫
酸−過酸化水素水溶液にＳｉ基板を約１０分間浸し、約
１０Åの酸化膜を形成する。その後、１％ＨＦ溶液中に
約３分間浸し、酸化膜を完全に除去する。この時、基板
１５の表面は、図２（ａ）に示すように清浄化されたＳ
ｉ基板１０１となる。その後、直ちに基板１５は反応炉
１１内へ導入される。
する。基板１５の洗浄及び、酸化膜除去は反応炉１１外
の溶液処理でのみ行う。まず、１２０℃に加熱された硫
酸−過酸化水素水溶液にＳｉ基板を約１０分間浸し、約
１０Åの酸化膜を形成する。その後、１％ＨＦ溶液中に
約３分間浸し、酸化膜を完全に除去する。この時、基板
１５の表面は、図２（ａ）に示すように清浄化されたＳ
ｉ基板１０１となる。その後、直ちに基板１５は反応炉
１１内へ導入される。
【００２０】次に、本発明の第１実施例の膜形成装置内
での膜形成前処理方法について説明する。ここでは、Ｓ
ｉ−Ｇｅ膜形成前処理について説明する。図３は本発明
の第１実施例の基板温度の時間サイクルを示す図であ
り、横軸は時間、縦軸は基板温度をプロットして示して
いる。図４は本発明の第１実施例のガス供給サイクルを
示す図であり、図４（ａ）は酸素流量の時間サイクル、
図４（ｂ）はシラン流量の時間サイクル、図４（ｃ）は
ゲルマン流量の時間サイクルをそれぞれ示している。こ
れらの図において、横軸は時間、縦軸はガス流量をプロ
ットして示している。また、これらの図中には、後に示
すＳｉ−Ｇｅ薄膜形成のサイクルも含まれている。
での膜形成前処理方法について説明する。ここでは、Ｓ
ｉ−Ｇｅ膜形成前処理について説明する。図３は本発明
の第１実施例の基板温度の時間サイクルを示す図であ
り、横軸は時間、縦軸は基板温度をプロットして示して
いる。図４は本発明の第１実施例のガス供給サイクルを
示す図であり、図４（ａ）は酸素流量の時間サイクル、
図４（ｂ）はシラン流量の時間サイクル、図４（ｃ）は
ゲルマン流量の時間サイクルをそれぞれ示している。こ
れらの図において、横軸は時間、縦軸はガス流量をプロ
ットして示している。また、これらの図中には、後に示
すＳｉ−Ｇｅ薄膜形成のサイクルも含まれている。
【００２１】薬品処理を終えた基板１５を反応炉１１内
へ導入した後、バルブ２４及び２５を開け、排気手段２
０、２１及び２２を用いて、反応炉１１内を、例えば１
×１０-8Ｐａの超高真空に膜成長装置内を排気、清浄化
する。この段階で基板１５の表面は、大気中の搬送や真
空引き中の真空ポンプからのオイルの逆拡散などによ
り、例えば、図２（ｂ）に示すように、Ｓｉ基板１０１
上が不純物１０２に汚染されている状態となっている。
その後、基板１５の温度を温度測定手段１４で測定しな
がら、反応炉１１内の基板加熱機構１２による輻射加熱
により設定温度、例えば８００〜１０００℃の間の好適
な温度、例えば９５０℃に基板１５を保持する。
へ導入した後、バルブ２４及び２５を開け、排気手段２
０、２１及び２２を用いて、反応炉１１内を、例えば１
×１０-8Ｐａの超高真空に膜成長装置内を排気、清浄化
する。この段階で基板１５の表面は、大気中の搬送や真
空引き中の真空ポンプからのオイルの逆拡散などによ
り、例えば、図２（ｂ）に示すように、Ｓｉ基板１０１
上が不純物１０２に汚染されている状態となっている。
その後、基板１５の温度を温度測定手段１４で測定しな
がら、反応炉１１内の基板加熱機構１２による輻射加熱
により設定温度、例えば８００〜１０００℃の間の好適
な温度、例えば９５０℃に基板１５を保持する。
【００２２】次に、酸素ガス雰囲気による基板１５の表
面処理を行う。まず、バルブ８２を開け、排気手段２３
で酸素ガスを流す。この時、酸素ガスを反応炉１１内へ
供給した時に反応炉１１内の圧力が、例えば１×１０-4
Ｐａ程度の減圧状態となるように、自動流量コントロー
ラ６２によって酸素ガスの流量を予め調整しておく。そ
の後、バルブ８２を閉め、バルブ５２を開けて酸素ガス
を反応炉１１へ供給し、酸化処理を行う。
面処理を行う。まず、バルブ８２を開け、排気手段２３
で酸素ガスを流す。この時、酸素ガスを反応炉１１内へ
供給した時に反応炉１１内の圧力が、例えば１×１０-4
Ｐａ程度の減圧状態となるように、自動流量コントロー
ラ６２によって酸素ガスの流量を予め調整しておく。そ
の後、バルブ８２を閉め、バルブ５２を開けて酸素ガス
を反応炉１１へ供給し、酸化処理を行う。
【００２３】この酸化処理により、例えば、図２（ｃ）
に示すように、基板１０１上にはＳｉＯ2 膜１０３が形
成される。さらにこのＳｉＯ2 膜１０３は基板１０１表
面から基板１０１内部に成長するため、この反応中にＳ
ｉＯ2 膜１０３内に不純物１０２は取り込まれる。この
時の酸化処理の時間は、形成されるＳｉＯ2 膜１０３の
厚さが１０Å以下の厚さになるような時間とする。上記
のような基板温度及び酸素雰囲気中では、図３及び図４
（ａ）に示すように、およそ５分間である。
に示すように、基板１０１上にはＳｉＯ2 膜１０３が形
成される。さらにこのＳｉＯ2 膜１０３は基板１０１表
面から基板１０１内部に成長するため、この反応中にＳ
ｉＯ2 膜１０３内に不純物１０２は取り込まれる。この
時の酸化処理の時間は、形成されるＳｉＯ2 膜１０３の
厚さが１０Å以下の厚さになるような時間とする。上記
のような基板温度及び酸素雰囲気中では、図３及び図４
（ａ）に示すように、およそ５分間である。
【００２４】酸化処理時間終了後、直ちにバルブ５２を
閉め、バルブ８２を開けて排気手段２３側にし、酸素ガ
スが反応炉１１内へ供給されない状態にする。次に、酸
素ガスが反応炉１１内へ供給されない状態、つまり真空
状態のまま、任意適当な時間保持する。この間に基板１
５の温度を、例えば９００〜１２００℃の間の好適な温
度、例えば１０５０℃にまで一時的に上昇させる。保持
時間は上記のような基板温度の場合、およそ３０分間で
ある。この保持時間の間に基板表面とＳｉＯ2 膜界面付
近では、 ＳｉＯ2 ＋Ｓｉ→２ＳｉＯ↑ という反応が起こり、基板表面のＳｉＯ2 膜は昇華す
る。この反応と同時にＳｉＯ2 膜内に取り込まれた不純
物も昇華し、Ｓｉ基板表面は図２（ｄ）に示すように清
浄化される。ただし、このような反応はＳｉＯ2 膜の膜
厚が１０Å程度の厚さの時のみ起こり、ＳｉＯ2 膜が１
０Å以上の厚さの時には昇華したＳｉＯがＳｉＯ2 膜内
を通り抜けることができず、ＳｉＯ2 膜は昇華しない。
閉め、バルブ８２を開けて排気手段２３側にし、酸素ガ
スが反応炉１１内へ供給されない状態にする。次に、酸
素ガスが反応炉１１内へ供給されない状態、つまり真空
状態のまま、任意適当な時間保持する。この間に基板１
５の温度を、例えば９００〜１２００℃の間の好適な温
度、例えば１０５０℃にまで一時的に上昇させる。保持
時間は上記のような基板温度の場合、およそ３０分間で
ある。この保持時間の間に基板表面とＳｉＯ2 膜界面付
近では、 ＳｉＯ2 ＋Ｓｉ→２ＳｉＯ↑ という反応が起こり、基板表面のＳｉＯ2 膜は昇華す
る。この反応と同時にＳｉＯ2 膜内に取り込まれた不純
物も昇華し、Ｓｉ基板表面は図２（ｄ）に示すように清
浄化される。ただし、このような反応はＳｉＯ2 膜の膜
厚が１０Å程度の厚さの時のみ起こり、ＳｉＯ2 膜が１
０Å以上の厚さの時には昇華したＳｉＯがＳｉＯ2 膜内
を通り抜けることができず、ＳｉＯ2 膜は昇華しない。
【００２５】次に、本発明のＳｉ−Ｇｅ膜形成工程の説
明を行う。上記の清浄化の工程が終了した後、直ちに基
板１５をＳｉ−Ｇｅ膜の成膜温度５５０〜９００℃の間
の好適な温度、例えば７００℃に設定する。その後、シ
リコンを含むIV族系ガス、例えば水素希釈２０％シラン
ガス、及びゲルマニウムを含むIV族系ガス、例えば水素
希釈１％ゲルマンガスを、それぞれバルブ８０及び８１
を開いて排気手段２３に流す。この時シランガスとゲル
マンガスの混合比が所望の割合になるように、シラン及
びゲルマンの流量を自動流量コントローラ６０及び６１
によって予め調節しておく。更に、シラン及びゲルマン
の混合ガスを反応炉１１内へ供給した時に、反応炉１１
内の圧力が、例えば１×１０-3Ｐａ程度の減圧状態とな
るように、それぞれの自動流量コントローラ６０及び６
１を調整する必要がある。
明を行う。上記の清浄化の工程が終了した後、直ちに基
板１５をＳｉ−Ｇｅ膜の成膜温度５５０〜９００℃の間
の好適な温度、例えば７００℃に設定する。その後、シ
リコンを含むIV族系ガス、例えば水素希釈２０％シラン
ガス、及びゲルマニウムを含むIV族系ガス、例えば水素
希釈１％ゲルマンガスを、それぞれバルブ８０及び８１
を開いて排気手段２３に流す。この時シランガスとゲル
マンガスの混合比が所望の割合になるように、シラン及
びゲルマンの流量を自動流量コントローラ６０及び６１
によって予め調節しておく。更に、シラン及びゲルマン
の混合ガスを反応炉１１内へ供給した時に、反応炉１１
内の圧力が、例えば１×１０-3Ｐａ程度の減圧状態とな
るように、それぞれの自動流量コントローラ６０及び６
１を調整する必要がある。
【００２６】その後、バルブ８０及び８１を閉め、自動
開閉バルブ５０及び５１を開け、シランガス及びゲルマ
ンガスを反応炉１１へ供給する。その後、図４（ｂ）及
び図４（ｃ）に示すようなガス供給サイクルに従って、
Ｓｉ−Ｇｅ歪み成長膜を形成する。Ｓｉ−Ｇｅ歪み成長
膜形成終了後、直ちにバルブ５０及び５１を閉め、バル
ブ８０及び８１を開けて排気手段２３側にし、シランガ
ス及びゲルマンガスが反応炉１１内へ供給されない状態
にする。その後、真空中もしくは好適な割合で水素ガス
を流しながら基板１５の冷却を行う。最後に、反応炉１
１内から基板１５を取り出す。
開閉バルブ５０及び５１を開け、シランガス及びゲルマ
ンガスを反応炉１１へ供給する。その後、図４（ｂ）及
び図４（ｃ）に示すようなガス供給サイクルに従って、
Ｓｉ−Ｇｅ歪み成長膜を形成する。Ｓｉ−Ｇｅ歪み成長
膜形成終了後、直ちにバルブ５０及び５１を閉め、バル
ブ８０及び８１を開けて排気手段２３側にし、シランガ
ス及びゲルマンガスが反応炉１１内へ供給されない状態
にする。その後、真空中もしくは好適な割合で水素ガス
を流しながら基板１５の冷却を行う。最後に、反応炉１
１内から基板１５を取り出す。
【００２７】以上のように、第１実施例によれば、膜形
成装置へのＳｉ基板導入からＳｉ−Ｇｅ膜形成までの間
に、酸素雰囲気中で熱処理を行い、ＳｉＯ2 膜が形成さ
れた後、さらに真空雰囲気中で熱処理を行って、ＳｉＯ
2 膜を昇華させると同時に不純物除去を行うことによ
り、Ｓｉ基板表面が清浄化され、ミスフィット転位のな
いＳｉ−Ｇｅ膜の形成が可能となる。
成装置へのＳｉ基板導入からＳｉ−Ｇｅ膜形成までの間
に、酸素雰囲気中で熱処理を行い、ＳｉＯ2 膜が形成さ
れた後、さらに真空雰囲気中で熱処理を行って、ＳｉＯ
2 膜を昇華させると同時に不純物除去を行うことによ
り、Ｓｉ基板表面が清浄化され、ミスフィット転位のな
いＳｉ−Ｇｅ膜の形成が可能となる。
【００２８】次に、本発明の第２実施例について説明す
る。この実施例においては、第１実施例と同様な装置構
成により、膜形成前処理及びＳｉ−Ｇｅ膜形成を行う。
まず、本発明の第１実施例と同様なＳｉ基板導入までの
工程を経て、Ｓｉ基板を膜形成装置内へ導入する。
る。この実施例においては、第１実施例と同様な装置構
成により、膜形成前処理及びＳｉ−Ｇｅ膜形成を行う。
まず、本発明の第１実施例と同様なＳｉ基板導入までの
工程を経て、Ｓｉ基板を膜形成装置内へ導入する。
【００２９】次に、本発明の第２実施例の膜形成装置内
での膜形成前処理方法について説明する。図５は本発明
の第２実施例の基板温度の時間サイクルを示す図であ
り、横軸は時間、縦軸は基板温度をプロットして示して
いる。図６は本発明の第２実施例のガス供給サイクルを
示す図であり、図６（ａ）は酸素流量の時間サイクル、
図６（ｂ）は水素流量の時間サイクル、図６（ｃ）はシ
ラン流量の時間サイクル、シラン流量の時間サイクル、
図６（ｄ）はゲルマン流量の時間サイクルをそれぞれ示
している。これらの図において、横軸は時間、縦軸はガ
ス流量をプロットして示している。また、これらの図中
には、後に示すＳｉ−Ｇｅ薄膜形成のサイクルも含まれ
ている。
での膜形成前処理方法について説明する。図５は本発明
の第２実施例の基板温度の時間サイクルを示す図であ
り、横軸は時間、縦軸は基板温度をプロットして示して
いる。図６は本発明の第２実施例のガス供給サイクルを
示す図であり、図６（ａ）は酸素流量の時間サイクル、
図６（ｂ）は水素流量の時間サイクル、図６（ｃ）はシ
ラン流量の時間サイクル、シラン流量の時間サイクル、
図６（ｄ）はゲルマン流量の時間サイクルをそれぞれ示
している。これらの図において、横軸は時間、縦軸はガ
ス流量をプロットして示している。また、これらの図中
には、後に示すＳｉ−Ｇｅ薄膜形成のサイクルも含まれ
ている。
【００３０】本発明の第１実施例と同様に酸素雰囲気中
での熱処理を行う。その後、直ちにバルブ５２を閉め、
バルブ８２を開けて排気手段２３側にし、酸素ガスが反
応炉１１内へ供給できない状態にする。次に、酸素ガス
が反応炉１１内から除去された状態、つまり例えば１×
１０-6Ｐａ程度の真空状態に達した後、任意適当な不活
性ガスもしくは還元性ガス、例えば、水素（Ｈ2 ）ガス
を反応炉１１内へ導入する。まず、バルブ８３を開け、
排気手段２３で水素ガスを流す。この時、水素ガスを反
応炉１１内へ供給した時に反応炉１１内の圧力が、例え
ば１×１０-2Ｐａ程度の減圧状態となるように、自動流
量コントローラ６３によって水素ガスの流量を予め調整
しておく。その後、バルブ８３を閉めバルブ５３を開け
て水素ガスを反応炉１１へ供給する。
での熱処理を行う。その後、直ちにバルブ５２を閉め、
バルブ８２を開けて排気手段２３側にし、酸素ガスが反
応炉１１内へ供給できない状態にする。次に、酸素ガス
が反応炉１１内から除去された状態、つまり例えば１×
１０-6Ｐａ程度の真空状態に達した後、任意適当な不活
性ガスもしくは還元性ガス、例えば、水素（Ｈ2 ）ガス
を反応炉１１内へ導入する。まず、バルブ８３を開け、
排気手段２３で水素ガスを流す。この時、水素ガスを反
応炉１１内へ供給した時に反応炉１１内の圧力が、例え
ば１×１０-2Ｐａ程度の減圧状態となるように、自動流
量コントローラ６３によって水素ガスの流量を予め調整
しておく。その後、バルブ８３を閉めバルブ５３を開け
て水素ガスを反応炉１１へ供給する。
【００３１】これにより、水素ガスはガスヘッド１６を
通して基板１５表面に吹き付けられるようになる。この
間に基板１５の温度を、例えば９００〜１２００℃の間
の好適な温度、例えば１０５０℃にまで一時的に上昇さ
せる。保持時間は上記のような基板温度の場合、およそ
３０分間である。この保持時間の間に基板表面付近で
は、 ＳｉＯ2 ＋Ｓｉ→２ＳｉＯ↑ という反応が起こり、基板表面のＳｉＯ2 膜は昇華す
る。この反応と同時にＳｉＯ2 膜内に取り込まれた不純
物も昇華し、Ｓｉ基板表面は清浄化される。また、この
反応を水素雰囲気中で行うことにより、水素が基板表面
に吹き付けられるように流れるため、昇華したＳｉＯや
不純物を吹き流すようになり、一度除去された不純物の
再付着を防ぐことができる。
通して基板１５表面に吹き付けられるようになる。この
間に基板１５の温度を、例えば９００〜１２００℃の間
の好適な温度、例えば１０５０℃にまで一時的に上昇さ
せる。保持時間は上記のような基板温度の場合、およそ
３０分間である。この保持時間の間に基板表面付近で
は、 ＳｉＯ2 ＋Ｓｉ→２ＳｉＯ↑ という反応が起こり、基板表面のＳｉＯ2 膜は昇華す
る。この反応と同時にＳｉＯ2 膜内に取り込まれた不純
物も昇華し、Ｓｉ基板表面は清浄化される。また、この
反応を水素雰囲気中で行うことにより、水素が基板表面
に吹き付けられるように流れるため、昇華したＳｉＯや
不純物を吹き流すようになり、一度除去された不純物の
再付着を防ぐことができる。
【００３２】その後、第１実施例と同様にＳｉ−Ｇｅ膜
の形成を行う。以上のように、第２実施例によれば、第
１実施例の酸素雰囲気中での熱処理後に、任意適当な不
活性ガスもしくは還元性ガス雰囲気中で熱処理を行うこ
とにより、一度除去された不純物の再付着を防ぐことが
可能となる。これらの工程により、Ｓｉ基板表面が清浄
化され、ミスフィット転位のないＳｉ−Ｇｅ膜の形成が
可能となる。
の形成を行う。以上のように、第２実施例によれば、第
１実施例の酸素雰囲気中での熱処理後に、任意適当な不
活性ガスもしくは還元性ガス雰囲気中で熱処理を行うこ
とにより、一度除去された不純物の再付着を防ぐことが
可能となる。これらの工程により、Ｓｉ基板表面が清浄
化され、ミスフィット転位のないＳｉ−Ｇｅ膜の形成が
可能となる。
【００３３】次に、本発明の第３実施例について説明す
る。この実施例においては、第１実施例と同様な装置構
成により、膜形成前処理及びＳｉ−Ｇｅ膜形成を行う。
本発明の第１実施例と同様なＳｉ基板導入までの工程を
経て、Ｓｉ基板を膜形成装置内へ導入する。
る。この実施例においては、第１実施例と同様な装置構
成により、膜形成前処理及びＳｉ−Ｇｅ膜形成を行う。
本発明の第１実施例と同様なＳｉ基板導入までの工程を
経て、Ｓｉ基板を膜形成装置内へ導入する。
【００３４】次に、本発明の第３実施例の膜形成装置内
での膜形成前処理方法について説明する。図７は本発明
の第３実施例の基板温度の時間サイクルを示す図であ
り、横軸は時間、縦軸は基板温度をプロットして示して
いる。図８は本発明の第３実施例のガス供給サイクルを
示す図であり、図８（ａ）は酸素流量の時間サイクル、
図８（ｂ）は塩酸流量の時間サイクル、図８（ｃ）はシ
ラン流量の時間サイクル、シラン流量の時間サイクル、
図８（ｄ）はゲルマン流量の時間サイクルをそれぞれ示
している。これらの図において、横軸は時間、縦軸はガ
ス流量をプロットして示している。また、これらの図中
には、後に示すＳｉ−Ｇｅ薄膜形成のサイクルも含まれ
ている。
での膜形成前処理方法について説明する。図７は本発明
の第３実施例の基板温度の時間サイクルを示す図であ
り、横軸は時間、縦軸は基板温度をプロットして示して
いる。図８は本発明の第３実施例のガス供給サイクルを
示す図であり、図８（ａ）は酸素流量の時間サイクル、
図８（ｂ）は塩酸流量の時間サイクル、図８（ｃ）はシ
ラン流量の時間サイクル、シラン流量の時間サイクル、
図８（ｄ）はゲルマン流量の時間サイクルをそれぞれ示
している。これらの図において、横軸は時間、縦軸はガ
ス流量をプロットして示している。また、これらの図中
には、後に示すＳｉ−Ｇｅ薄膜形成のサイクルも含まれ
ている。
【００３５】本発明の第１実施例と同様に、基板１５を
反応炉１１内に導入し、真空排気を行い、酸化処理の好
適な温度に基板１５を保持する。次に、酸素ガス雰囲気
による基板１５の表面処理を行う。まず、バルブ８２を
開け、排気手段２３で酸素ガスを流す。この時、酸素ガ
スを反応炉１１内へ供給した時に、反応炉内の圧力が、
例えば１×１０-4Ｐａ程度の減圧状態となるように、自
動流量コントローラ６２によって酸素ガスの流量を予め
調整しておく。
反応炉１１内に導入し、真空排気を行い、酸化処理の好
適な温度に基板１５を保持する。次に、酸素ガス雰囲気
による基板１５の表面処理を行う。まず、バルブ８２を
開け、排気手段２３で酸素ガスを流す。この時、酸素ガ
スを反応炉１１内へ供給した時に、反応炉内の圧力が、
例えば１×１０-4Ｐａ程度の減圧状態となるように、自
動流量コントローラ６２によって酸素ガスの流量を予め
調整しておく。
【００３６】その後、バルブ８２を閉め、バルブ５２を
開けて酸素ガスを反応炉１１へ供給し、酸化処理を行
う。この酸化処理により、基板１５上にはＳｉＯ2 膜が
形成される〔図２（ｃ）参照〕。更に、この酸化膜は基
板表面から基板１５内部に成長するため、この反応中に
不純物は取り込まれる。この時の酸化処理の時間は、形
成されるＳｉＯ2 膜の厚さが１０Å以下の厚さになるよ
うな時間が最適であるが、多少厚くなってもよい。ただ
し、あまりＳｉＯ2 膜が厚くなると、後述する熱処理時
間が長くなるので注意する必要がある。上記のような基
板温度及び酸素雰囲気中では、図８（ａ）に示すよう
に、最適な時間はおよそ５分間であるが、多少長くなっ
てもよい。
開けて酸素ガスを反応炉１１へ供給し、酸化処理を行
う。この酸化処理により、基板１５上にはＳｉＯ2 膜が
形成される〔図２（ｃ）参照〕。更に、この酸化膜は基
板表面から基板１５内部に成長するため、この反応中に
不純物は取り込まれる。この時の酸化処理の時間は、形
成されるＳｉＯ2 膜の厚さが１０Å以下の厚さになるよ
うな時間が最適であるが、多少厚くなってもよい。ただ
し、あまりＳｉＯ2 膜が厚くなると、後述する熱処理時
間が長くなるので注意する必要がある。上記のような基
板温度及び酸素雰囲気中では、図８（ａ）に示すよう
に、最適な時間はおよそ５分間であるが、多少長くなっ
てもよい。
【００３７】酸化処理時間終了後、直ちにバルブ５２を
閉め、バルブ８２を開けて排気手段２３側にし、酸素ガ
スが反応炉１１内へ供給されない状態にする。次に、酸
素ガスが反応炉１１内から除去された状態、つまり例え
ば１×１０-6Ｐａ程度の真空状態に達した後、任意適当
なエッチングガス、例えば、ヘリウム（Ｈｅ）希釈１％
塩酸（ＨＣｌ）ガスを反応炉１１内へ導入する。
閉め、バルブ８２を開けて排気手段２３側にし、酸素ガ
スが反応炉１１内へ供給されない状態にする。次に、酸
素ガスが反応炉１１内から除去された状態、つまり例え
ば１×１０-6Ｐａ程度の真空状態に達した後、任意適当
なエッチングガス、例えば、ヘリウム（Ｈｅ）希釈１％
塩酸（ＨＣｌ）ガスを反応炉１１内へ導入する。
【００３８】まず、バルブ８３を開け、排気手段２３で
塩酸ガスを流す。この時、塩酸ガスを反応炉１１内へ供
給した時に、反応炉１１内の圧力が、例えば１×１０-4
Ｐａ程度の減圧状態となるように自動流量コントローラ
６３によって塩酸ガスの流量を予め調整しておく。その
後、バルブ８３を閉め、バルブ５３を開けて塩酸ガスを
反応炉１１へ供給する。この間に基板１５の温度を、例
えば９００〜１２００℃の間の好適な温度、例えば１０
５０℃にまで一時的に上昇させる。保持時間は上記のよ
うな基板温度の場合、およそ３０分間である。この保持
時間の間に基板表面付近では ＳｉＯ2 ＋Ｓｉ→２ＳｉＯ↑ という反応が起こり、基板表面のＳｉＯ2 膜は昇華す
る。この反応と同時にＳｉＯ2 膜内に取り込まれた不純
物も昇華し、Ｓｉ基板表面は清浄化される。ただし、こ
のような反応はＳｉＯ2 膜の膜厚が１０Å程度の厚さの
時にのみ起こり、ＳｉＯ2 膜の膜厚が１０Å以上の厚さ
の時には反応が起こらず、ＳｉＯ2 膜は昇華しない。
塩酸ガスを流す。この時、塩酸ガスを反応炉１１内へ供
給した時に、反応炉１１内の圧力が、例えば１×１０-4
Ｐａ程度の減圧状態となるように自動流量コントローラ
６３によって塩酸ガスの流量を予め調整しておく。その
後、バルブ８３を閉め、バルブ５３を開けて塩酸ガスを
反応炉１１へ供給する。この間に基板１５の温度を、例
えば９００〜１２００℃の間の好適な温度、例えば１０
５０℃にまで一時的に上昇させる。保持時間は上記のよ
うな基板温度の場合、およそ３０分間である。この保持
時間の間に基板表面付近では ＳｉＯ2 ＋Ｓｉ→２ＳｉＯ↑ という反応が起こり、基板表面のＳｉＯ2 膜は昇華す
る。この反応と同時にＳｉＯ2 膜内に取り込まれた不純
物も昇華し、Ｓｉ基板表面は清浄化される。ただし、こ
のような反応はＳｉＯ2 膜の膜厚が１０Å程度の厚さの
時にのみ起こり、ＳｉＯ2 膜の膜厚が１０Å以上の厚さ
の時には反応が起こらず、ＳｉＯ2 膜は昇華しない。
【００３９】しかしながら、第３実施例の場合、熱処理
中の雰囲気をエッチングガス雰囲気としたため、ＳｉＯ
2 膜が表面からエッチングされ、ＳｉＯ2 膜の膜厚が１
０Å程度になったところで昇華反応が始まる。そして、
この反応と同時に基板表面の不純物も昇華し、Ｓｉ基板
表面は清浄化される。その後、第１実施例と同様にＳｉ
−Ｇｅ膜の形成を行う。
中の雰囲気をエッチングガス雰囲気としたため、ＳｉＯ
2 膜が表面からエッチングされ、ＳｉＯ2 膜の膜厚が１
０Å程度になったところで昇華反応が始まる。そして、
この反応と同時に基板表面の不純物も昇華し、Ｓｉ基板
表面は清浄化される。その後、第１実施例と同様にＳｉ
−Ｇｅ膜の形成を行う。
【００４０】以上のように、第３実施例によれば、第１
実施例の酸素雰囲気中での熱処理後に、任意適当なエッ
チングガス雰囲気中で熱処理を行うことにより、厳密な
膜厚制御が必要なＳｉＯ2 膜が生成される酸素雰囲気中
での熱処理時間を決定することなく、酸素雰囲気中での
熱処理を行うことができる。これにより、酸素雰囲気中
での熱処理中のＳｉＯ2 膜の生成速度などの条件を測定
する必要がなくなり、工程を簡略化することが可能とな
る。
実施例の酸素雰囲気中での熱処理後に、任意適当なエッ
チングガス雰囲気中で熱処理を行うことにより、厳密な
膜厚制御が必要なＳｉＯ2 膜が生成される酸素雰囲気中
での熱処理時間を決定することなく、酸素雰囲気中での
熱処理を行うことができる。これにより、酸素雰囲気中
での熱処理中のＳｉＯ2 膜の生成速度などの条件を測定
する必要がなくなり、工程を簡略化することが可能とな
る。
【００４１】次に、本発明の第４実施例について説明す
る。この実施例においては、第１実施例と同様な装置構
成により、膜形成前処理及びＳｉ−Ｇｅ膜形成を行う。
本発明の第１実施例と同様なＳｉ基板導入までの工程を
経て、Ｓｉ基板を膜形成装置内へ導入する。
る。この実施例においては、第１実施例と同様な装置構
成により、膜形成前処理及びＳｉ−Ｇｅ膜形成を行う。
本発明の第１実施例と同様なＳｉ基板導入までの工程を
経て、Ｓｉ基板を膜形成装置内へ導入する。
【００４２】次に、本発明の第４実施例の膜形成装置内
での膜形成前処理方法を説明する。図９は本発明の第４
実施例の基板温度の時間サイクルを示す図であり、横軸
は時間、縦軸は基板温度をプロットして示している。図
１０は本発明の第４実施例のガス供給サイクルを示す図
であり、図１０（ａ）は酸素流量の時間サイクル、図１
０（ｂ）はシラン流量の時間サイクル、図１０（ｃ）は
ゲルマン流量の時間サイクルをそれぞれ示している。こ
れらの図において、横軸は時間、縦軸はガス流量をプロ
ットして示している。また、これらの図中には、後に示
すＳｉ−Ｇｅ薄膜形成のサイクルも含まれている。
での膜形成前処理方法を説明する。図９は本発明の第４
実施例の基板温度の時間サイクルを示す図であり、横軸
は時間、縦軸は基板温度をプロットして示している。図
１０は本発明の第４実施例のガス供給サイクルを示す図
であり、図１０（ａ）は酸素流量の時間サイクル、図１
０（ｂ）はシラン流量の時間サイクル、図１０（ｃ）は
ゲルマン流量の時間サイクルをそれぞれ示している。こ
れらの図において、横軸は時間、縦軸はガス流量をプロ
ットして示している。また、これらの図中には、後に示
すＳｉ−Ｇｅ薄膜形成のサイクルも含まれている。
【００４３】本発明の第１実施例と同様に酸素雰囲気中
での熱処理を行う。その後、直ちにバルブ５２を閉め、
バルブ８２を開けて排気手段２３側にし、酸素ガスが反
応炉１１内へ供給されない状態にする。次に、酸素ガス
が反応炉１１内へ供給されない状態、つまり真空状態の
まま、任意適当な時間保持する。この間に基板１５の温
度を、例えば９００〜１２００℃の間の好適な温度、例
えば１０５０℃にまで一時的に上昇させる。保持時間は
上記のような基板温度の場合、およそ３０分間である。
この保持時間の間に基板表面付近では、 ＳｉＯ2 ＋Ｓｉ→２ＳｉＯ↑ という反応が起こり、基板表面のＳｉＯ2 膜は昇華す
る。この反応と同時にＳｉＯ2 膜内に取り込まれた不純
物も昇華し、Ｓｉ基板表面は清浄化される。
での熱処理を行う。その後、直ちにバルブ５２を閉め、
バルブ８２を開けて排気手段２３側にし、酸素ガスが反
応炉１１内へ供給されない状態にする。次に、酸素ガス
が反応炉１１内へ供給されない状態、つまり真空状態の
まま、任意適当な時間保持する。この間に基板１５の温
度を、例えば９００〜１２００℃の間の好適な温度、例
えば１０５０℃にまで一時的に上昇させる。保持時間は
上記のような基板温度の場合、およそ３０分間である。
この保持時間の間に基板表面付近では、 ＳｉＯ2 ＋Ｓｉ→２ＳｉＯ↑ という反応が起こり、基板表面のＳｉＯ2 膜は昇華す
る。この反応と同時にＳｉＯ2 膜内に取り込まれた不純
物も昇華し、Ｓｉ基板表面は清浄化される。
【００４４】しかしながら、基板表面に付着した不純物
の量が多い場合、一度の酸化処理ではすべての不純物を
除去することができないことがある。そこで、酸素雰囲
気中での熱処理と、真空雰囲気中での熱処理を１サイク
ルとして、任意適当な回数を繰り返すことにより、Ｓｉ
基板表面を完全に清浄化させることができる。ただし熱
処理を繰り返すと、その回数分だけ熱処理時間が増える
ため、トランジスタのような構造による基板を使用する
場合には注意が必要である。
の量が多い場合、一度の酸化処理ではすべての不純物を
除去することができないことがある。そこで、酸素雰囲
気中での熱処理と、真空雰囲気中での熱処理を１サイク
ルとして、任意適当な回数を繰り返すことにより、Ｓｉ
基板表面を完全に清浄化させることができる。ただし熱
処理を繰り返すと、その回数分だけ熱処理時間が増える
ため、トランジスタのような構造による基板を使用する
場合には注意が必要である。
【００４５】また、真空中での熱処理を、第２実施例と
同様に、水素雰囲気中で行ってもよく、その場合、一度
除去された不純物の再付着を防ぐことができる。更に、
真空中での熱処理を、第３実施例と同様に、塩酸ガス雰
囲気で行ってもよい。その後、第１実施例と同様にＳｉ
−Ｇｅ膜の形成を行う。
同様に、水素雰囲気中で行ってもよく、その場合、一度
除去された不純物の再付着を防ぐことができる。更に、
真空中での熱処理を、第３実施例と同様に、塩酸ガス雰
囲気で行ってもよい。その後、第１実施例と同様にＳｉ
−Ｇｅ膜の形成を行う。
【００４６】以上のように、第４実施例によれば、第１
実施例の酸素雰囲気中での熱処理と、任意適当な不活性
ガス、もしくは還元性ガス、もしくはエッチングガス雰
囲気中で熱処理を１サイクルとして繰り返し行うことに
より、一度では除去できなかった不純物を除去すること
が可能となる。更に、本発明は、以下のような利用形態
を有することができる。
実施例の酸素雰囲気中での熱処理と、任意適当な不活性
ガス、もしくは還元性ガス、もしくはエッチングガス雰
囲気中で熱処理を１サイクルとして繰り返し行うことに
より、一度では除去できなかった不純物を除去すること
が可能となる。更に、本発明は、以下のような利用形態
を有することができる。
【００４７】上述した実施例の中でシリコンを含むIV族
系水素希釈ガスは、シランガスに限定されるものではな
く、例えばシラン（ＳｉＨ4 ）、ジシラン（Ｓｉ
2 Ｈ6 ）、メチルシラン〔Ｓｉ（ＣＨ3 ）Ｈ3 〕、トリ
シラン（Ｓｉ3 Ｈ8 ）、ジメチルシラン〔Ｓｉ（Ｃ
Ｈ3 ）2 Ｈ2 〕、トリメチルシラン〔Ｓｉ（ＣＨ3 ）3
Ｈ〕、テトラメチルシラン〔Ｓｉ（ＣＨ3 ）4 〕、ヘキ
サメチルジシラン〔Ｓｉ2 （ＣＨ 3 ）6 〕及びフルオロ
トリメチルシラン〔Ｓｉ（ＣＨ3 ）3 Ｆ〕、フルオロジ
メチルシラン〔Ｓｉ（ＣＨ3 ）2 Ｆ2 〕のガス群の中か
ら１種類または２種類以上組み合わせて用いてもよい。
系水素希釈ガスは、シランガスに限定されるものではな
く、例えばシラン（ＳｉＨ4 ）、ジシラン（Ｓｉ
2 Ｈ6 ）、メチルシラン〔Ｓｉ（ＣＨ3 ）Ｈ3 〕、トリ
シラン（Ｓｉ3 Ｈ8 ）、ジメチルシラン〔Ｓｉ（Ｃ
Ｈ3 ）2 Ｈ2 〕、トリメチルシラン〔Ｓｉ（ＣＨ3 ）3
Ｈ〕、テトラメチルシラン〔Ｓｉ（ＣＨ3 ）4 〕、ヘキ
サメチルジシラン〔Ｓｉ2 （ＣＨ 3 ）6 〕及びフルオロ
トリメチルシラン〔Ｓｉ（ＣＨ3 ）3 Ｆ〕、フルオロジ
メチルシラン〔Ｓｉ（ＣＨ3 ）2 Ｆ2 〕のガス群の中か
ら１種類または２種類以上組み合わせて用いてもよい。
【００４８】また、上述した実施例の中でゲルマニウム
を含むIV族系ガスは、ゲルマンガスに限定されるもので
はなく、例えばゲルマン（ＧｅＨ4 ）、四フッ化ゲルマ
ニウム（ＧｅＦ4 ）、二フッ化ゲルマニウム（Ｇｅ
Ｆ2 ）、フッ化ゲルマニウム（ＧｅＦ）、及びフルオロ
ゲルマン（ＧｅＨ3 Ｆ）のガス群の中から１種類または
２種類以上組み合わせて用いてもよい。
を含むIV族系ガスは、ゲルマンガスに限定されるもので
はなく、例えばゲルマン（ＧｅＨ4 ）、四フッ化ゲルマ
ニウム（ＧｅＦ4 ）、二フッ化ゲルマニウム（Ｇｅ
Ｆ2 ）、フッ化ゲルマニウム（ＧｅＦ）、及びフルオロ
ゲルマン（ＧｅＨ3 Ｆ）のガス群の中から１種類または
２種類以上組み合わせて用いてもよい。
【００４９】また、上述した実施例の中で清浄化したＳ
ｉ基板の上にＳｉ−Ｇｅ膜を堆積したが、この膜はＳｉ
−Ｇｅ膜に限定されるものでなく、例えばＳｉ膜でもよ
い。また、上述した実施例の中でＣＶＤ装置を用いて処
理を行ったが、処理装置はＣＶＤ装置に限定されるもの
ではなく、スパッタ装置やＭＢＥ装置などでも応用する
ことができる。
ｉ基板の上にＳｉ−Ｇｅ膜を堆積したが、この膜はＳｉ
−Ｇｅ膜に限定されるものでなく、例えばＳｉ膜でもよ
い。また、上述した実施例の中でＣＶＤ装置を用いて処
理を行ったが、処理装置はＣＶＤ装置に限定されるもの
ではなく、スパッタ装置やＭＢＥ装置などでも応用する
ことができる。
【００５０】なお、本発明は上記実施例に限定されるも
のではなく、本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能
であり、これらを本発明の範囲から排除するものではな
い。
のではなく、本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能
であり、これらを本発明の範囲から排除するものではな
い。
【００５１】
【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
よれば、次のような効果を奏することができる。 （１）請求項１記載の発明によれば、膜形成装置へのＳ
ｉ基板導入から歪ヘテロエピタキシャル成長薄膜（例え
ば、Ｓｉ−Ｇｅ膜）形成までの間に、酸素雰囲気中で熱
処理を行い、ＳｉＯ2 膜が形成された後、更に真空雰囲
気中で熱処理を行って、ＳｉＯ2 膜を昇華させると同時
に不純物除去を行うことにより、Ｓｉ基板表面が清浄化
され、ミスフィット転位のない歪ヘテロエピタキシャル
成長薄膜（例えば、Ｓｉ−Ｇｅ膜）の形成が可能とな
る。
よれば、次のような効果を奏することができる。 （１）請求項１記載の発明によれば、膜形成装置へのＳ
ｉ基板導入から歪ヘテロエピタキシャル成長薄膜（例え
ば、Ｓｉ−Ｇｅ膜）形成までの間に、酸素雰囲気中で熱
処理を行い、ＳｉＯ2 膜が形成された後、更に真空雰囲
気中で熱処理を行って、ＳｉＯ2 膜を昇華させると同時
に不純物除去を行うことにより、Ｓｉ基板表面が清浄化
され、ミスフィット転位のない歪ヘテロエピタキシャル
成長薄膜（例えば、Ｓｉ−Ｇｅ膜）の形成が可能とな
る。
【００５２】（２）請求項２記載の発明によれば、上記
請求項１記載の発明の酸素雰囲気中での熱処理後に、任
意適当な不活性ガスもしくは還元性ガス雰囲気中で熱処
理を行うことにより、一度除去された不純物の再付着を
防ぐことが可能となる。したがって、Ｓｉ基板表面が清
浄化され、ミスフィット転位のない歪ヘテロエピタキシ
ャル成長薄膜（例えば、Ｓｉ−Ｇｅ膜）の形成が可能と
なる。
請求項１記載の発明の酸素雰囲気中での熱処理後に、任
意適当な不活性ガスもしくは還元性ガス雰囲気中で熱処
理を行うことにより、一度除去された不純物の再付着を
防ぐことが可能となる。したがって、Ｓｉ基板表面が清
浄化され、ミスフィット転位のない歪ヘテロエピタキシ
ャル成長薄膜（例えば、Ｓｉ−Ｇｅ膜）の形成が可能と
なる。
【００５３】（３）請求項３記載の発明によれば、上記
請求項１記載の発明の酸素雰囲気中での熱処理後に任意
適当なエッチングガス雰囲気中で熱処理を行うことによ
り、厳密な膜厚制御が必要なＳｉＯ2 膜が生成される酸
素雰囲気中での熱処理時間を決定することなく、酸素雰
囲気中での熱処理を行うことができる。これにより、酸
素雰囲気中での熱処理中のＳｉＯ2 膜の生成速度などの
条件を測定する必要がなくなり、工程を簡略化すること
が可能となる。
請求項１記載の発明の酸素雰囲気中での熱処理後に任意
適当なエッチングガス雰囲気中で熱処理を行うことによ
り、厳密な膜厚制御が必要なＳｉＯ2 膜が生成される酸
素雰囲気中での熱処理時間を決定することなく、酸素雰
囲気中での熱処理を行うことができる。これにより、酸
素雰囲気中での熱処理中のＳｉＯ2 膜の生成速度などの
条件を測定する必要がなくなり、工程を簡略化すること
が可能となる。
【００５４】（４）請求項４記載の発明によれば、上記
請求項１記載の発明の酸素雰囲気中での熱処理と、任意
適当な不活性ガス、もしくは還元性ガス、もしくはエッ
チングガス雰囲気中で熱処理を１サイクルとして繰り返
し行うことにより、一度では除去できなかった不純物を
除去することが可能となる。
請求項１記載の発明の酸素雰囲気中での熱処理と、任意
適当な不活性ガス、もしくは還元性ガス、もしくはエッ
チングガス雰囲気中で熱処理を１サイクルとして繰り返
し行うことにより、一度では除去できなかった不純物を
除去することが可能となる。
【図１】本発明を実施するためのエピタキシャル成長薄
膜形成装置の全体構成を概略的に示す図である。
膜形成装置の全体構成を概略的に示す図である。
【図２】本発明を実施例を示す基板表面の様子を示す模
式図である。
式図である。
【図３】本発明の第１実施例の基板温度の時間サイクル
を示す図である。
を示す図である。
【図４】本発明の第１実施例のガス供給サイクルを示す
図である。
図である。
【図５】本発明の第２実施例の基板温度の時間サイクル
を示す図である。
を示す図である。
【図６】本発明の第２実施例のガス供給サイクルを示す
図である。
図である。
【図７】本発明の第３実施例の基板温度の時間サイクル
を示す図である。
を示す図である。
【図８】本発明の第３実施例のガス供給サイクルを示す
図である。
図である。
【図９】本発明の第４実施例の基板温度の時間サイクル
を示す図である。
を示す図である。
【図１０】本発明の第４実施例のガス供給サイクルを示
す図である。
す図である。
１１ 金属製反応炉（チャンバー） １２ 基板加熱機構 １３ 基板支持体 １４ 温度測定手段 １５，１０１ Ｓｉ基板 １６ ガスヘッド １７，１８ 排気口 ２０，２１，２２ 排気手段 ２３ 排気手段 ２４，２５，５０，５１，５２，５３，８０，８１，８
２，８３ 自動開閉バルブ ３０，３１ 真空計 ３５ ガス導入路 ３６ 冷却水導入路 ６０，６１，６２，６３ 自動流量コントローラ ７０，７１，７２，７３ ガス供給部 １０２ 不純物 １０３ ＳｉＯ2 膜
２，８３ 自動開閉バルブ ３０，３１ 真空計 ３５ ガス導入路 ３６ 冷却水導入路 ６０，６１，６２，６３ 自動流量コントローラ ７０，７１，７２，７３ ガス供給部 １０２ 不純物 １０３ ＳｉＯ2 膜
Claims (5)
- 【請求項１】 化学的気相成長法によって歪ヘテロエピ
タキシャル成長薄膜の成膜前の基板表面を清浄化する方
法において、（ａ）Ｓｉ基板を反応炉内に導入する工程
と、（ｂ）前記Ｓｉ基板を酸素雰囲気中で熱処理し、該
Ｓｉ基板表面にＳｉＯ2 膜を形成する工程と、（ｃ）真
空中で熱処理を行い、前記ＳｉＯ2 膜とともに前記Ｓｉ
基板表面の不純物を昇華させる工程とを施すことを特徴
とする半導体基板表面の清浄化方法。 - 【請求項２】 請求項１記載の半導体基板表面の清浄化
方法において、真空中での熱処理を、水素などの還元性
ガスや不活性ガスを導入することにより行うことを特徴
とする半導体基板表面の清浄化方法。 - 【請求項３】 請求項１記載の半導体基板表面の清浄化
方法において、真空中での熱処理を、塩酸ガスなどのエ
ッチングガスを導入することにより行うことを特徴とす
る半導体基板表面の清浄化方法。 - 【請求項４】 請求項１記載の半導体基板表面の清浄化
方法において、酸素雰囲気中での熱処理と真空中での熱
処理を１サイクルとして、これを繰り返すことを特徴と
する半導体基板表面の清浄化方法。 - 【請求項５】 化学的気相成長法によって歪ヘテロエピ
タキシャル成長薄膜の成膜前の基板表面を清浄化する装
置において、（ａ）Ｓｉ基板を導入する反応炉と、
（ｂ）前記Ｓｉ基板を酸素雰囲気中で熱処理する手段
と、（ｃ）前記Ｓｉ基板表面にＳｉＯ2 膜を形成する手
段と、（ｃ）真空中で熱処理を行い、前記ＳｉＯ2 膜と
ともに前記Ｓｉ基板表面の不純物を昇華させる手段とを
具備することを特徴とする半導体基板表面の清浄化装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15955397A JPH118226A (ja) | 1997-06-17 | 1997-06-17 | 半導体基板表面の清浄化方法及びその装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15955397A JPH118226A (ja) | 1997-06-17 | 1997-06-17 | 半導体基板表面の清浄化方法及びその装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH118226A true JPH118226A (ja) | 1999-01-12 |
Family
ID=15696263
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15955397A Withdrawn JPH118226A (ja) | 1997-06-17 | 1997-06-17 | 半導体基板表面の清浄化方法及びその装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH118226A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1049905C (zh) * | 1994-05-03 | 2000-03-01 | 中国科学院成都有机化学研究所 | 内酯或交酯与聚醚二醇的共聚方法 |
| JP2010534935A (ja) * | 2007-07-26 | 2010-11-11 | アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド | 基板表面を洗浄するための方法および装置 |
| JP2016528734A (ja) * | 2013-08-09 | 2016-09-15 | アプライド マテリアルズ インコーポレイテッドＡｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ | エピタキシャル成長に先立って基板表面を予洗浄するための方法及び装置 |
-
1997
- 1997-06-17 JP JP15955397A patent/JPH118226A/ja not_active Withdrawn
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1049905C (zh) * | 1994-05-03 | 2000-03-01 | 中国科学院成都有机化学研究所 | 内酯或交酯与聚醚二醇的共聚方法 |
| JP2010534935A (ja) * | 2007-07-26 | 2010-11-11 | アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド | 基板表面を洗浄するための方法および装置 |
| KR101389801B1 (ko) * | 2007-07-26 | 2014-04-29 | 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 | 기판 표면을 세정하기 위한 방법 및 장치 |
| TWI455194B (zh) * | 2007-07-26 | 2014-10-01 | Applied Materials Inc | 清潔基板表面之方法及設備 |
| JP2016528734A (ja) * | 2013-08-09 | 2016-09-15 | アプライド マテリアルズ インコーポレイテッドＡｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ | エピタキシャル成長に先立って基板表面を予洗浄するための方法及び装置 |
| US10428441B2 (en) | 2013-08-09 | 2019-10-01 | Applied Materials, Inc. | Method and apparatus for precleaning a substrate surface prior to epitaxial growth |
| US10837122B2 (en) | 2013-08-09 | 2020-11-17 | Applied Materials, Inc. | Method and apparatus for precleaning a substrate surface prior to epitaxial growth |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20040907 |