JPS61230326A - 気相成長装置 - Google Patents
気相成長装置Info
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- JPS61230326A JPS61230326A JP7198185A JP7198185A JPS61230326A JP S61230326 A JPS61230326 A JP S61230326A JP 7198185 A JP7198185 A JP 7198185A JP 7198185 A JP7198185 A JP 7198185A JP S61230326 A JPS61230326 A JP S61230326A
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-
- H—ELECTRICITY
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- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
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- H01L21/31—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
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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、光化学反応を用い、半導体装置の絶縁膜等を
低温で気相成長する装置に関する。
低温で気相成長する装置に関する。
（従来技術とその問題点）
波長３００ｎｍ以下の遠紫外線をＳｉＨ，、ＮＨｓ等原
料ガスに照射して原料ガスを分解し、あるいは、遠紫外
光によってＨｇ蒸気を励起し、励起状態の１（ｇによっ
て該原料ガスを分解し、低温で、ＳｉＯｘやＳｉＮ等絶
縁膜を成長させる技術は、光化学ＣＶＤといわれ、プラ
ズマＣＶＤのように半導体層に損傷を与えない低温プロ
セスとして近年注目されている。 このようなＣＶＤ装
置の構造は、例えば、昭和５７年秋季応用物理学会講演
予稿集２８Ｐ−Ｆ−３にあるように第２ｖｌ！Ｊのよう
である。ここで１は石英反応管、２は原料ガス導入管、
３は排気管、４は紫外線ランプ、５は基板加熱用ヒータ
ー、６は基板ホルダー、７は基板である。さて、かかる
ＣＶＤ装置における最大の問題点は、例えばＳｉＮを成
長させる場合、反応管１の管壁にもＳｉＮ膜が付着し、
紫外線の透過率を減少させ、ついには膜成長を停止許せ
てしまうことである。このため多数回成長を行う場合に
はそのつど反応管壁を洗滌する必要がある。この点を改
良するものとして、第３図のように、反応管１外にプラ
ズマ発生用電極８を設け、プラズマエツチングにより管
壁をクリーニングすることが考えられている。ここで９
はプラズマ処理用ガスの導入管、１０はＲＦ電源である
。しかしながら、本構成では、プラズマ発生用電極８の
ために紫外線ランプ４を反応管１に密接させることがで
きず、また一部紫外光が該電極８によって遮光きれ、反
応管内に到達する光量が減少する結果、反応効率が低下
し、成長速度が低下する。また、成長前にプラズマで基
板７の処理を行う場合には、基板７が直接プラズマ放電
域の高エネルギーのプラズマ中にさらされるから基板７
に損傷を与えるおそれがある。
料ガスに照射して原料ガスを分解し、あるいは、遠紫外
光によってＨｇ蒸気を励起し、励起状態の１（ｇによっ
て該原料ガスを分解し、低温で、ＳｉＯｘやＳｉＮ等絶
縁膜を成長させる技術は、光化学ＣＶＤといわれ、プラ
ズマＣＶＤのように半導体層に損傷を与えない低温プロ
セスとして近年注目されている。 このようなＣＶＤ装
置の構造は、例えば、昭和５７年秋季応用物理学会講演
予稿集２８Ｐ−Ｆ−３にあるように第２ｖｌ！Ｊのよう
である。ここで１は石英反応管、２は原料ガス導入管、
３は排気管、４は紫外線ランプ、５は基板加熱用ヒータ
ー、６は基板ホルダー、７は基板である。さて、かかる
ＣＶＤ装置における最大の問題点は、例えばＳｉＮを成
長させる場合、反応管１の管壁にもＳｉＮ膜が付着し、
紫外線の透過率を減少させ、ついには膜成長を停止許せ
てしまうことである。このため多数回成長を行う場合に
はそのつど反応管壁を洗滌する必要がある。この点を改
良するものとして、第３図のように、反応管１外にプラ
ズマ発生用電極８を設け、プラズマエツチングにより管
壁をクリーニングすることが考えられている。ここで９
はプラズマ処理用ガスの導入管、１０はＲＦ電源である
。しかしながら、本構成では、プラズマ発生用電極８の
ために紫外線ランプ４を反応管１に密接させることがで
きず、また一部紫外光が該電極８によって遮光きれ、反
応管内に到達する光量が減少する結果、反応効率が低下
し、成長速度が低下する。また、成長前にプラズマで基
板７の処理を行う場合には、基板７が直接プラズマ放電
域の高エネルギーのプラズマ中にさらされるから基板７
に損傷を与えるおそれがある。
そこで、本発明の目的は、光化学反応気相成長装置によ
る以上のような問題点を解消し、膜の成長速度が速く、
プラズマで基板表面を処理しても基板を損傷するおそれ
のない、光化学反応を利用する気相成長装置の提供にあ
る。
る以上のような問題点を解消し、膜の成長速度が速く、
プラズマで基板表面を処理しても基板を損傷するおそれ
のない、光化学反応を利用する気相成長装置の提供にあ
る。
（問題点を解決するための手段）
前述の問題点を解決するために本発明が提供する手段は
、光化学反応による気相成長装置であって、光照射を受
ける主反応室と、それに連結されるプラズマ発生室と、
気相成長用原料ガスの一部を主反応室に導入し残部をプ
ラズマ発生室に導入する手段とを備えることを特徴とす
る。
、光化学反応による気相成長装置であって、光照射を受
ける主反応室と、それに連結されるプラズマ発生室と、
気相成長用原料ガスの一部を主反応室に導入し残部をプ
ラズマ発生室に導入する手段とを備えることを特徴とす
る。
（実施例）
次に実施例を挙げ本発明を一層詳しく説明する。
第１図は、本発明による気相成長装置の一実施例の構成
を示す図である。本装置では、紫外線ランプ４による光
照射を受ける主反応室１１の上流側にプラズマ発生室１
２を別に設け、かつ主反応室１１に気相成長用原料ガス
の一部、例えばＳｉＮを成長させる場合には５ｉｎ４を
導入管２１で導入し、プラズマ発生室１２に導入される
導入管２２には残りの原料ガス、例えばＮ）Ｉｓを導入
することを特徴とする。ここで、プラズマ処理用ガスは
導入管９で導入きれる。また８はプラズマ発生用電極で
あり、１３は基板加熱用赤外線ランプである−かかる装
置において、主反応室１１においては光化学反応によっ
てＳｘＯ，、ＳｉＮ等の絶縁膜が低温で成長するが、成
長終了後プラズマ室１２にＣＦ、等のエツチングガスを
導入し、プラズマを発生させて、該エツチングガスのプ
ラズマあるいは励起種（ラディカル）を主反応室１１に
拡散させて主反応室管壁に付着した膜をドライエツチン
グし、繰返し成長を可能とするものである。また膜成長
に先立ち、Ｈ，、ＮＨ，等のプラズマを発生させ、基板
の表面処理を行い、表面準位密度の減少等絶縁膜−半導
体界面特性の改善をはかることが可能である。
を示す図である。本装置では、紫外線ランプ４による光
照射を受ける主反応室１１の上流側にプラズマ発生室１
２を別に設け、かつ主反応室１１に気相成長用原料ガス
の一部、例えばＳｉＮを成長させる場合には５ｉｎ４を
導入管２１で導入し、プラズマ発生室１２に導入される
導入管２２には残りの原料ガス、例えばＮ）Ｉｓを導入
することを特徴とする。ここで、プラズマ処理用ガスは
導入管９で導入きれる。また８はプラズマ発生用電極で
あり、１３は基板加熱用赤外線ランプである−かかる装
置において、主反応室１１においては光化学反応によっ
てＳｘＯ，、ＳｉＮ等の絶縁膜が低温で成長するが、成
長終了後プラズマ室１２にＣＦ、等のエツチングガスを
導入し、プラズマを発生させて、該エツチングガスのプ
ラズマあるいは励起種（ラディカル）を主反応室１１に
拡散させて主反応室管壁に付着した膜をドライエツチン
グし、繰返し成長を可能とするものである。また膜成長
に先立ち、Ｈ，、ＮＨ，等のプラズマを発生させ、基板
の表面処理を行い、表面準位密度の減少等絶縁膜−半導
体界面特性の改善をはかることが可能である。
本構成では、光照射を受ける主反応室１１と、プラズマ
発生室１２とをほぼ独立に設けているので、光励起反応
を効率良く行わせることと共に、プラズマ発生条件も最
適化できる効果は大である。また例えばＳｉＮ膜の成長
を例にとれば、原料ガスの内、残留酸素と結びついてＳ
ｉｎ、となり易い５ｉｎ４は主反応室１１に導入し、残
りの原料であるＮＨｌをプラズマ室１２に導入すること
により、プラズマ室１２およびガス導入配管系のＳｉｎ
、付着、汚染を防止することができる。さらにこの例で
は、膜成長に先立ち、ＮＨ，のプラズマによって基板７
の表面処理を行うことができる。このような表面処理に
おいて、本装置では基板７がプラズマ放電域の高エネル
ギーのプラズマ中にきらされないから、基板７が損傷を
受けることはない。また、本発明による装置では、紫外
光でも分解効果の低いガス、分解しないガス例えばＮＨ
，、Ｎ、等をプラズマ発生室１２に入れて励起させ、主
反応室１１における成長速度、効率を高めることも可能
である。またこの場合は、管壁への膜付着、光透過率の
減少による成長停止を大きく延ばすことも可能である。
発生室１２とをほぼ独立に設けているので、光励起反応
を効率良く行わせることと共に、プラズマ発生条件も最
適化できる効果は大である。また例えばＳｉＮ膜の成長
を例にとれば、原料ガスの内、残留酸素と結びついてＳ
ｉｎ、となり易い５ｉｎ４は主反応室１１に導入し、残
りの原料であるＮＨｌをプラズマ室１２に導入すること
により、プラズマ室１２およびガス導入配管系のＳｉｎ
、付着、汚染を防止することができる。さらにこの例で
は、膜成長に先立ち、ＮＨ，のプラズマによって基板７
の表面処理を行うことができる。このような表面処理に
おいて、本装置では基板７がプラズマ放電域の高エネル
ギーのプラズマ中にきらされないから、基板７が損傷を
受けることはない。また、本発明による装置では、紫外
光でも分解効果の低いガス、分解しないガス例えばＮＨ
，、Ｎ、等をプラズマ発生室１２に入れて励起させ、主
反応室１１における成長速度、効率を高めることも可能
である。またこの場合は、管壁への膜付着、光透過率の
減少による成長停止を大きく延ばすことも可能である。
この第１図の実施例を一層具体化した例について次に説
明する。この具体例では、第１図実施例において、主反
応室１１を合成石英管で、プラズマ室１２を天然石英管
で製作し、紫外線ランプ４として波長１８５ｎｍの遠紫
外線ランプを、基板ホルダー６としてカーボン板をそれ
ぞれ用いた。またプラズマは５０Ｋ）Ｉｚの高周波を放
電させて発生させた。
明する。この具体例では、第１図実施例において、主反
応室１１を合成石英管で、プラズマ室１２を天然石英管
で製作し、紫外線ランプ４として波長１８５ｎｍの遠紫
外線ランプを、基板ホルダー６としてカーボン板をそれ
ぞれ用いた。またプラズマは５０Ｋ）Ｉｚの高周波を放
電させて発生させた。
この具体例による第１の成長例をまず説明する。この成
長例では、基板７として、ＧａＡｓを用い、 まずＮＨ
，をプラズマ室１２に導入し、ガス圧０．２Ｔｏｒｒに
てプラズマを発生させ、主反応室１１に引き出して、基
板温度３００℃にてＧａＡｓ基板７の表面を処理した。
長例では、基板７として、ＧａＡｓを用い、 まずＮＨ
，をプラズマ室１２に導入し、ガス圧０．２Ｔｏｒｒに
てプラズマを発生させ、主反応室１１に引き出して、基
板温度３００℃にてＧａＡｓ基板７の表面を処理した。
次いでＮＨ，を流したまま、プラズマ放電を停止させ、
Ｓｉｎ、を主反応室１１に導入し、ガス圧０．５Ｔｏｒ
ｒにてＳｉＮ膜を成長させた。成長速度は最大５０人／
分が得られた。ＳｉＮ膜 ＧａＡｓ界面の電気的特性は
ＮＨ，プラズマ処理をしない場合に比べて格段に改善さ
れた。またプラズマ室１２および配管系のＳｉｎ、によ
る汚染はほとんどなかった。
Ｓｉｎ、を主反応室１１に導入し、ガス圧０．５Ｔｏｒ
ｒにてＳｉＮ膜を成長させた。成長速度は最大５０人／
分が得られた。ＳｉＮ膜 ＧａＡｓ界面の電気的特性は
ＮＨ，プラズマ処理をしない場合に比べて格段に改善さ
れた。またプラズマ室１２および配管系のＳｉｎ、によ
る汚染はほとんどなかった。
次に、この具体例による第２の成長例を挙げ説明する。
この成長例では、基板７としてＧａＡｓを用い、まずＮ
Ｈ，をプラズマ発生室１２に、５ｉ）１．を主反応室１
１に導入し、ガス圧０．５Ｔｏｒｒ基板温度３００℃に
てＮＨ，のプラズマを発生させた状態で、主反応室１１
に紫外線照射し、ＳｉＮ膜を成長させた。
Ｈ，をプラズマ発生室１２に、５ｉ）１．を主反応室１
１に導入し、ガス圧０．５Ｔｏｒｒ基板温度３００℃に
てＮＨ，のプラズマを発生させた状態で、主反応室１１
に紫外線照射し、ＳｉＮ膜を成長させた。
プラズマを発生させない時の成長速度が最大５０人／分
、最大成長膜厚１０００人であったのに対し、プラズマ
と、光照射を併用した場合には、成長速度が最大１００
人／分、最大成長膜厚１５００人といずれも大きくでき
た。
、最大成長膜厚１０００人であったのに対し、プラズマ
と、光照射を併用した場合には、成長速度が最大１００
人／分、最大成長膜厚１５００人といずれも大きくでき
た。
なお以上の具体例では波長１８５ｎｍの紫外光で直接励
起する場合について述べたが、水銀蒸気による増感を用
いる場合、あるいはレーザー光で励起する場合にも本発
明は適用できる。またＳｉＮ 。
起する場合について述べたが、水銀蒸気による増感を用
いる場合、あるいはレーザー光で励起する場合にも本発
明は適用できる。またＳｉＮ 。
Ｓｉｎ、等絶縁膜だけでなく、ＧａＮ等半導体膜あるい
はＷＮ等合金膜の成長にもやはり本発明は適用できる。
はＷＮ等合金膜の成長にもやはり本発明は適用できる。
（発明の効果）
以上に説明したように、本発明によれば、膜の成長速度
が速く、プラズマで基板表面を処理しても基板を損傷す
るおそれのない光化学反応を利用した気相成長装置が提
供できる。そこで、本発明の装置を用いれば、良質な絶
縁膜等が低温で量産性良く成長できる。
が速く、プラズマで基板表面を処理しても基板を損傷す
るおそれのない光化学反応を利用した気相成長装置が提
供できる。そこで、本発明の装置を用いれば、良質な絶
縁膜等が低温で量産性良く成長できる。
第１図は本発明の気相成長装置の一実施例を示す構成図
、第２図および第３図は光化学反応を用いて絶縁膜等を
成長する従来の気相成長装置の構成図である。 １・・・反応管、２・・・原料ガス導入管、３・・・排
気管、４・・・紫外線ランプ、５・・・基板加熱ヒータ
ー、６・・・基板ホルダー、７・・・基板、８・・・プ
ラズマ発生用電極、９・・・プラズマ処理用ガス導入管
、１０・・・ＲＦ電源、１１・・・主反応室、１２・・
・プラズマ発生室、１３・・・基板加熱用ランプ、２１
・・・原料ガス導入管、２２・・・原料ガス導入管。 代理人弁理士 本 庄 伸 介 第１図
、第２図および第３図は光化学反応を用いて絶縁膜等を
成長する従来の気相成長装置の構成図である。 １・・・反応管、２・・・原料ガス導入管、３・・・排
気管、４・・・紫外線ランプ、５・・・基板加熱ヒータ
ー、６・・・基板ホルダー、７・・・基板、８・・・プ
ラズマ発生用電極、９・・・プラズマ処理用ガス導入管
、１０・・・ＲＦ電源、１１・・・主反応室、１２・・
・プラズマ発生室、１３・・・基板加熱用ランプ、２１
・・・原料ガス導入管、２２・・・原料ガス導入管。 代理人弁理士 本 庄 伸 介 第１図
Claims (1)
- 光化学反応による気相成長装置において、光照射を受け
る主反応室と、この主反応室に連結されたプラズマ発生
室と、気相成長用原料ガスの一部を前記主反応室に導入
し残部を前記プラズマ発生室に導入する手段とを備える
ことを特徴とする気相成長装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7198185A JPS61230326A (ja) | 1985-04-05 | 1985-04-05 | 気相成長装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7198185A JPS61230326A (ja) | 1985-04-05 | 1985-04-05 | 気相成長装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61230326A true JPS61230326A (ja) | 1986-10-14 |
Family
ID=13476146
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7198185A Pending JPS61230326A (ja) | 1985-04-05 | 1985-04-05 | 気相成長装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61230326A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4919077A (en) * | 1986-12-27 | 1990-04-24 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Semiconductor producing apparatus |
| US4977855A (en) * | 1987-01-29 | 1990-12-18 | Tadahiro Ohmi | Apparatus for forming film with surface reaction |
| WO1993013552A1 (en) * | 1986-12-27 | 1993-07-08 | Masao Oda | Semiconductor fabricating unit |
| JP2011201766A (ja) * | 2010-03-02 | 2011-10-13 | Mitsubishi Chemicals Corp | 窒化物半導体製造装置、窒化物半導体の製造方法および窒化物半導体結晶 |
-
1985
- 1985-04-05 JP JP7198185A patent/JPS61230326A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4919077A (en) * | 1986-12-27 | 1990-04-24 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Semiconductor producing apparatus |
| WO1993013552A1 (en) * | 1986-12-27 | 1993-07-08 | Masao Oda | Semiconductor fabricating unit |
| US4977855A (en) * | 1987-01-29 | 1990-12-18 | Tadahiro Ohmi | Apparatus for forming film with surface reaction |
| JP2011201766A (ja) * | 2010-03-02 | 2011-10-13 | Mitsubishi Chemicals Corp | 窒化物半導体製造装置、窒化物半導体の製造方法および窒化物半導体結晶 |
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