JPS61230328A - 気相成長装置 - Google Patents
気相成長装置Info
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- JPS61230328A JPS61230328A JP7198385A JP7198385A JPS61230328A JP S61230328 A JPS61230328 A JP S61230328A JP 7198385 A JP7198385 A JP 7198385A JP 7198385 A JP7198385 A JP 7198385A JP S61230328 A JPS61230328 A JP S61230328A
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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
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- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
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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、光化学反応を用いた、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。
を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，、ＮＨ，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）１ｇ蒸気を励起し、励起状態の）Ｉｇによ
って該原料ガスを分解し、低温で、Ｓｉｎ、やＳｉＮ等
絶ＩＩ＆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。
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）１ｇ蒸気を励起し、励起状態の）Ｉｇによ
って該原料ガスを分解し、低温で、Ｓｉｎ、やＳｉＮ等
絶ＩＩ＆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−Ｐ−３Ｇこあるよう
に第４図のようである。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
。きて、かかるＣＶＤ装置における最大の問題点は、例
えばＳｉＮを成長きせる場合、反応管１の管壁にも５ｉ
Ｎ膜が付着し、紫外線の透過率を減少させ、ついには膜
成長を停止さ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５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
て遮光され、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。
季応用物理学会講演予稿集２８Ｐ−Ｐ−３Ｇこあるよう
に第４図のようである。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
。きて、かかるＣＶＤ装置における最大の問題点は、例
えばＳｉＮを成長きせる場合、反応管１の管壁にも５ｉ
Ｎ膜が付着し、紫外線の透過率を減少させ、ついには膜
成長を停止さ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５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
て遮光され、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ことの
少ない、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ことの
少ない、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、この主反応室に連結きれるプラズマ発
生室と、このプラズマ発生室で発生したプラズマを前記
主反応室に引き出す電極とが設けてあることを特徴とす
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、この主反応室に連結きれるプラズマ発
生室と、このプラズマ発生室で発生したプラズマを前記
主反応室に引き出す電極とが設けてあることを特徴とす
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、本発明の第１の実施例の構成を示す図である
。この実施例は、紫外線ランプ４による光照射を受ける
主反応室１１と、それの上流側にプラズマ発生室１２と
を別に設け、主反応室１１偏にプラズマ引き出し用電極
１４を有することを特徴としている。８はプラズマ発生
用電極であり、２は原料ガス導入管、９はプラズマ処理
用ガス導入管、１３は基板加熱用赤外線ランプ、１４は
プラズマ引き出し用電極、１６は電源である。
。この実施例は、紫外線ランプ４による光照射を受ける
主反応室１１と、それの上流側にプラズマ発生室１２と
を別に設け、主反応室１１偏にプラズマ引き出し用電極
１４を有することを特徴としている。８はプラズマ発生
用電極であり、２は原料ガス導入管、９はプラズマ処理
用ガス導入管、１３は基板加熱用赤外線ランプ、１４は
プラズマ引き出し用電極、１６は電源である。
かかる装置では、主反応室１１において、光化学反応に
よりＳｉｎ、 、 ＳｉＮ等の絶縁膜が低温で成長する
が、成長終了後プラズマ発生室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を主反応室１１にプラズ
マ引き出し用電極１４にバイアス電圧を印加することに
より引き出し、主反応室１１の管壁に付着した膜をプラ
ズマエツチングし、繰返し成長を可能とするものである
。モして、この実施例では、紫外線ランプ４が反応管１
に密着して設けられるから、反応管１内に到達する光量
が多く、膜の成長速度が高い。
よりＳｉｎ、 、 ＳｉＮ等の絶縁膜が低温で成長する
が、成長終了後プラズマ発生室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を主反応室１１にプラズ
マ引き出し用電極１４にバイアス電圧を印加することに
より引き出し、主反応室１１の管壁に付着した膜をプラ
ズマエツチングし、繰返し成長を可能とするものである
。モして、この実施例では、紫外線ランプ４が反応管１
に密着して設けられるから、反応管１内に到達する光量
が多く、膜の成長速度が高い。
また、絶縁膜成長に先立ち、Ｈｚ 、 Ｏｓ等のプラズ
マを発生させプラズマ引き出し用電極１４に加えた電圧
によりプラズマ発生室１２に比べ高いエネルギー粒子の
少ないプラズマおよび励起種、あるいはプラズマ室１２
及び基板ホルダー６とプラズマ引き出し用電極１４との
相対位置を変えることにより高エネルギーの粒子を含ま
ない励起種のみを有効に取り出し、基板７の表面処理を
行ない、付着性の改善、界面準位密度の減少等をはかる
ことが可能である。このように、基板７の表面処理が適
切なエネルギーのプラズマ又は励起種で行なえるから、
この実施例を用いれば、基板７を損傷することなく基板
７の表面の処理が行える。
マを発生させプラズマ引き出し用電極１４に加えた電圧
によりプラズマ発生室１２に比べ高いエネルギー粒子の
少ないプラズマおよび励起種、あるいはプラズマ室１２
及び基板ホルダー６とプラズマ引き出し用電極１４との
相対位置を変えることにより高エネルギーの粒子を含ま
ない励起種のみを有効に取り出し、基板７の表面処理を
行ない、付着性の改善、界面準位密度の減少等をはかる
ことが可能である。このように、基板７の表面処理が適
切なエネルギーのプラズマ又は励起種で行なえるから、
この実施例を用いれば、基板７を損傷することなく基板
７の表面の処理が行える。
次に、第１図実施例において、主反応室１１およびプラ
ズマ室１２を合成石英管で作成し、紫外線ランプ４とし
て波長１８５ｎｍの遠紫外線ランプを用い、基板ホルダ
ー６としてカーボン板を用い、またプラズマは５０ＫＨ
ｚの高周波を発振させて発生させた。具体例における成
長例を説明する。この成長例では、基板７として、Ｉｎ
Ｐを用い、まず原料ガスとして５ｉｎ４とＮＨ，とを用
い、紫外光下基板温度２５０℃、ガス圧０．５ｆｆｏｒ
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。次いでプラズマエツチング用としてＮＦ
、ガスをプラズマ発生室１２に導入し、ガス圧０．２Ｉ
ｏｒｒにてプラズマ室１２内で放電許せたプラズマ引き
出し用電極１４に電圧を加え、プラズマ室１２内からプ
ラズマを引き出し反応管壁に付着したＳｉＮ膜をエツチ
ング除去した。プラズマ主反応室１１を引き出すことに
よりＳｉＮのエッチレートは著しく向上した。再び光照
射下でＳｉＮを成長したところ、前回と同様な成長速度
が得られ、本実施例の効果が確認きれた。またＳｉＮと
ＩｎＰの界面特性は低温で良質な膜が成長した結果、基
板温度３５０°Ｃ以上と高い従来の熱分解ＣＶ ＤＳｉ
Ｏ，の場合より改善された。
ズマ室１２を合成石英管で作成し、紫外線ランプ４とし
て波長１８５ｎｍの遠紫外線ランプを用い、基板ホルダ
ー６としてカーボン板を用い、またプラズマは５０ＫＨ
ｚの高周波を発振させて発生させた。具体例における成
長例を説明する。この成長例では、基板７として、Ｉｎ
Ｐを用い、まず原料ガスとして５ｉｎ４とＮＨ，とを用
い、紫外光下基板温度２５０℃、ガス圧０．５ｆｆｏｒ
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。次いでプラズマエツチング用としてＮＦ
、ガスをプラズマ発生室１２に導入し、ガス圧０．２Ｉ
ｏｒｒにてプラズマ室１２内で放電許せたプラズマ引き
出し用電極１４に電圧を加え、プラズマ室１２内からプ
ラズマを引き出し反応管壁に付着したＳｉＮ膜をエツチ
ング除去した。プラズマ主反応室１１を引き出すことに
よりＳｉＮのエッチレートは著しく向上した。再び光照
射下でＳｉＮを成長したところ、前回と同様な成長速度
が得られ、本実施例の効果が確認きれた。またＳｉＮと
ＩｎＰの界面特性は低温で良質な膜が成長した結果、基
板温度３５０°Ｃ以上と高い従来の熱分解ＣＶ ＤＳｉ
Ｏ，の場合より改善された。
第２図は本発明の第２の実施例の構成を示す図である。
この実施例では、プラズマ引き出し用電極として基板ホ
ルダー６が用いである。前述の第１の具体例における成
長例と同様に、ＩｎＰ基板７上にＳｉＮ膜を成長させた
後、プラズマエツチング用ガスとしてＮＦｓガスをプラ
ズマ室１２内に導入しガスＥＥ ０．２Ｔｏｒｒにてプ
ラズマ室１２内で放電させた。プラズマは基板ホルダー
６に電圧を加えることにより引き出きれ、主反応室１１
の管壁に付着したＳｉＨのエッチレートは著しく向上し
た。そして第１の実施例の成長例と同様に再び光照射下
で５ｉＮを成長したところ、同様な効果が確認された。
ルダー６が用いである。前述の第１の具体例における成
長例と同様に、ＩｎＰ基板７上にＳｉＮ膜を成長させた
後、プラズマエツチング用ガスとしてＮＦｓガスをプラ
ズマ室１２内に導入しガスＥＥ ０．２Ｔｏｒｒにてプ
ラズマ室１２内で放電させた。プラズマは基板ホルダー
６に電圧を加えることにより引き出きれ、主反応室１１
の管壁に付着したＳｉＨのエッチレートは著しく向上し
た。そして第１の実施例の成長例と同様に再び光照射下
で５ｉＮを成長したところ、同様な効果が確認された。
この第２図の実施例において、基板７としてＩｎＰを用
い、まずプラズマ室１２にＯ８を導入しガス圧Ｉ Ｉｏ
ｒｒにてプラズマを発生させ、基板ホルダー６に正電圧
を加えプラズマおよび励起酸素を引き出しＩｎＰ基板７
を処理し、続いてＨ，プラズマを発生させ基板ホルダー
６に負電圧を加え引き出したプラズマおよび励起水素に
よりＩｎＰ基板７の処理を行なった。次に５ｉＨｔとＮ
Ｈ３を導入し、主反応室１１に紫外光を照射し基板温度
２５０°Ｃ５ガス圧０、５ＴｏｒｒにてＳｉＮを成長さ
せた。このように基板７の表面を処理して成長させるこ
とにより、ＳｉＮとＩｎＰの界面特性は前述の第１の実
施例における成長例より大きく改善きれた。
い、まずプラズマ室１２にＯ８を導入しガス圧Ｉ Ｉｏ
ｒｒにてプラズマを発生させ、基板ホルダー６に正電圧
を加えプラズマおよび励起酸素を引き出しＩｎＰ基板７
を処理し、続いてＨ，プラズマを発生させ基板ホルダー
６に負電圧を加え引き出したプラズマおよび励起水素に
よりＩｎＰ基板７の処理を行なった。次に５ｉＨｔとＮ
Ｈ３を導入し、主反応室１１に紫外光を照射し基板温度
２５０°Ｃ５ガス圧０、５ＴｏｒｒにてＳｉＮを成長さ
せた。このように基板７の表面を処理して成長させるこ
とにより、ＳｉＮとＩｎＰの界面特性は前述の第１の実
施例における成長例より大きく改善きれた。
第３図は、本発明の第３の実施例の構成を示す図である
。この実施例では、プラズマ引き出し用電極１５がプラ
ズマ発生室１２と主反応室１１の基板ホルダー６との間
に位置しである。この装置を用いればＩｎＰ基板７上に
は高いエネルギー粒子を含まない励起種のみが取り出せ
る。前述の第２図実施例を用いて基板７の表面を処理し
て成長させた場合と同じ条件で、この第３図実施例を用
いて励起酸素および励起水素によりＩｎＰ基板７を処理
した後ＳｉＮを成長きせた。この本実施例の成長例では
、５ｉＮとＩｎＰの界面特性は、高エネルギー粒子によ
るダメージ（損傷）がないから、その第２図実施例の成
長例よりさらに改善された。
。この実施例では、プラズマ引き出し用電極１５がプラ
ズマ発生室１２と主反応室１１の基板ホルダー６との間
に位置しである。この装置を用いればＩｎＰ基板７上に
は高いエネルギー粒子を含まない励起種のみが取り出せ
る。前述の第２図実施例を用いて基板７の表面を処理し
て成長させた場合と同じ条件で、この第３図実施例を用
いて励起酸素および励起水素によりＩｎＰ基板７を処理
した後ＳｉＮを成長きせた。この本実施例の成長例では
、５ｉＮとＩｎＰの界面特性は、高エネルギー粒子によ
るダメージ（損傷）がないから、その第２図実施例の成
長例よりさらに改善された。
なお以上の各実施例の成長例では紫外光として波長１８
５ｎｍの紫外光で直接励起する場合について説明したが
、水銀蒸気による増感法を用いる場合、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、本
発明は、ＳｉＮ等絶縁膜だけでな（ＧａＡｓ等半導体膜
あるいは金属膜の成長にも適用できる。
５ｎｍの紫外光で直接励起する場合について説明したが
、水銀蒸気による増感法を用いる場合、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、本
発明は、ＳｉＮ等絶縁膜だけでな（ＧａＡｓ等半導体膜
あるいは金属膜の成長にも適用できる。
（発明の効果）
以上説明したように、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
ことの少ない、光化学反応を利用する気相成長装置が提
供できる。そこで、本発明装置を用いれば、低温で良質
な絶縁膜等が量産性良く成長できる。
速く、プラズマで基板表面を処理しても基板を損傷する
ことの少ない、光化学反応を利用する気相成長装置が提
供できる。そこで、本発明装置を用いれば、低温で良質
な絶縁膜等が量産性良く成長できる。
第１図乃至第３図は本発明の第１乃至第３の実装置の構
成を示す図である。 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
、１ｏ・・・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、１４
．１５・・・プラズマ引き出し用電極、１６・・・プラ
ズマ引き出し用電源。
成を示す図である。 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
、１ｏ・・・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、１４
．１５・・・プラズマ引き出し用電極、１６・・・プラ
ズマ引き出し用電源。
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るプラズマ発
生室と、このプラズマ発生室で発生したプラズマを前記
主反応室に引き出す電極とが設けてあることを特徴とす
る気相成長装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7198385A JPS61230328A (ja) | 1985-04-05 | 1985-04-05 | 気相成長装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7198385A JPS61230328A (ja) | 1985-04-05 | 1985-04-05 | 気相成長装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61230328A true JPS61230328A (ja) | 1986-10-14 |
Family
ID=13476203
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7198385A Pending JPS61230328A (ja) | 1985-04-05 | 1985-04-05 | 気相成長装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61230328A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01296626A (ja) * | 1988-05-24 | 1989-11-30 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | プラズマ気相反応装置 |
-
1985
- 1985-04-05 JP JP7198385A patent/JPS61230328A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01296626A (ja) * | 1988-05-24 | 1989-11-30 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | プラズマ気相反応装置 |
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