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JPH0748477B2 - Semiconductor manufacturing equipment - Google Patents
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JPH0748477B2 - Semiconductor manufacturing equipment - Google Patents

Semiconductor manufacturing equipment

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Publication number
JPH0748477B2
JPH0748477B2 JP61275066A JP27506686A JPH0748477B2 JP H0748477 B2 JPH0748477 B2 JP H0748477B2 JP 61275066 A JP61275066 A JP 61275066A JP 27506686 A JP27506686 A JP 27506686A JP H0748477 B2 JPH0748477 B2 JP H0748477B2
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JP
Japan
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hydrogen
substrate
plasma
hydrogen plasma
substrate holder
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幾夫 末宗
正道 山西
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新技術事業団
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Publication date
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Publication of JPH0748477B2 publication Critical patent/JPH0748477B2/en
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  • Physical Deposition Of Substances That Are Components Of Semiconductor Devices (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) この発明は、半導体製造装置に関するものである。さら
に詳しくは、この発明は、水素プラズマを用いた、半導
体基板の清浄化や、半導体薄膜の形成等に有用な、新し
い半導体製造装置に関するものである。
The present invention relates to a semiconductor manufacturing apparatus. More specifically, the present invention relates to a new semiconductor manufacturing apparatus using hydrogen plasma, which is useful for cleaning a semiconductor substrate, forming a semiconductor thin film, and the like.

(従来の技術とその課題) Si半導体技術の著しい発展とともに、他面においては、
GaAs、InPなどの化合物半導体についてもその技術進歩
は急速である。そして、この化合物半導体は発光素子と
しては益々重要になってきている。今後も、さらに高性
能な素子が実現されることが期待されている。
(Conventional technology and its problems) With the remarkable development of Si semiconductor technology,
The technological progress of compound semiconductors such as GaAs and InP is rapid. This compound semiconductor is becoming more and more important as a light emitting device. It is expected that even higher performance devices will be realized in the future.

このような化合物半導体の製造は種々の方法によって試
みられ、その実用化も進められているが、より一層の高
性能化のために、半導体基板上に残存する安定な酸化膜
を除去し、基板の結晶格子の周期性をその表面において
保存することと、蒸気圧の異なる元素より構成される化
合物半導体を組み合わせ、いわゆるヘテロ接合を連続的
に成長させることが必要になっている。
The production of such a compound semiconductor has been attempted by various methods and its practical application has been advanced. However, in order to further improve the performance, the stable oxide film remaining on the semiconductor substrate is removed, It is necessary to conserve the periodicity of the crystal lattice on the surface and combine a compound semiconductor composed of elements having different vapor pressures to continuously grow a so-called heterojunction.

しかしながら、現状においては、これらの基板表面の清
浄化や薄膜形成の課題解決のために有効な手法や、その
ための装置については依然として技術的に確立されてい
ない状況にある。
However, at present, there is still no technically established technique effective for cleaning the substrate surface or solving the problems of thin film formation, and an apparatus therefor.

すなわち、たとえばシリコン基板上の酸化膜を除去する
方法としては、高真空中で900℃〜1000℃の高温での熱
処理法が採用されているが、化合物半導体の場合にこの
方法を適用すると、蒸気圧の高い元素が離脱し、化合物
半導体が著しく劣化してしまうという問題がある。この
熱処理法に代わって、低温での処理を可能とする水素プ
ラズマによるエッチングを行うことも考えられている
が、これまでに提案された水素プラズマエッチング方法
では、イオン衝撃による基板損傷が避けられない。
That is, for example, as a method of removing an oxide film on a silicon substrate, a heat treatment method at a high temperature of 900 ° C to 1000 ° C in a high vacuum is adopted. There is a problem that an element having a high pressure is released and the compound semiconductor is significantly deteriorated. Instead of this heat treatment method, it has been considered to perform etching with hydrogen plasma that enables low-temperature treatment, but the hydrogen plasma etching methods proposed so far cannot avoid substrate damage due to ion bombardment. .

また一方、化合物半導体の成長においては、一般に供給
原料の分解、表面付着分子の移動、結晶格子への取り込
みの各過程に必要なエネルギーを加熱によって与えてい
るために、化合物半導体の種類によって最適な成長温度
が異なり、良質なヘテロ接合を形成できる化合物半導体
の組み合わせは限られたものになってしまう。
On the other hand, in the growth of compound semiconductors, generally, the energy required for each process of decomposition of the feedstock, migration of surface-adhered molecules, and incorporation into the crystal lattice is applied by heating, so that it is optimal for the type of compound semiconductor. The combination of compound semiconductors having different growth temperatures and capable of forming a high-quality heterojunction is limited.

このため、従来の技術の限界を超えて、化合物半導体の
高性能化にとって不可欠な基板の酸化膜の除去等のため
の表面清浄化や高品質な化合物半導体の薄膜成長のため
の新しい手段装置の実現が強く望まれていた。
For this reason, beyond the limits of conventional technology, new means and devices for surface cleaning such as removal of the oxide film of the substrate, which is indispensable for high performance of compound semiconductors, and new means for thin film growth of high quality compound semiconductors have been developed. Realization was strongly desired.

この発明は、以上のとおりの事情を鑑みてなされたもの
であり、高性能半導体を製造するための、従来技術のよ
うな欠点のない、半導体基板表面の清浄化と、半導体薄
膜の形成のための新しい手段を提供することを目的とし
ている。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and for producing a high-performance semiconductor, without the drawbacks of the prior art, for cleaning the surface of a semiconductor substrate and forming a semiconductor thin film. It aims to provide a new means of.

(課題を解決するための手段) この発明は、上記の課題を解決するものとして、水素プ
ラズマを発生させる水素プラズマ室と、このプラズマ室
で発生させた水素プラズマからのビームを導入する1×
10-3〜1×10-5Torrの高真空下にある半導体製造用の成
長室とを有し、この成長室には、水素プラズマからのビ
ームに対向する基板ホルダーと、この基板ホルダーの前
方部に配置された、前記ビームに対して直交電界を発生
させる電圧印加のための電極とを備えた半導体製造装置
であって、前記電極による電界によって水素プラズマか
らのビームは水素ラジカルビームと水素イオンビームと
に分離され、水素ラジカルビームは前記基板ホルダーに
保持された基板の成長表面に対して略垂直の角度で、ま
た水素イオンビームは基板の成長表面に対してその水平
面から略10°前後の浅い角度で、各々独立して、もしく
は同時に照射されることを特徴とする半導体製造装置を
提供する。またさらにこの発明は、上記の高真空成長室
に、基板ホルダーに対向して、基板に対して有機金属ビ
ームを照射するための有機金属ビーム照射装置を設ける
ことも特徴としている。
(Means for Solving the Problems) As a solution to the above problems, the present invention introduces a hydrogen plasma chamber for generating hydrogen plasma and a beam from the hydrogen plasma generated in this plasma chamber 1 ×
It has a growth chamber for semiconductor manufacturing under a high vacuum of 10 −3 to 1 × 10 −5 Torr, and the growth chamber has a substrate holder facing a beam from hydrogen plasma and a front side of the substrate holder. A semiconductor manufacturing apparatus having an electrode for applying a voltage for generating an electric field orthogonal to the beam, which is disposed in a portion, wherein a beam from hydrogen plasma is generated by a hydrogen radical beam and a hydrogen ion beam by the electric field generated by the electrode. Beam, the hydrogen radical beam is at an angle substantially perpendicular to the growth surface of the substrate held by the substrate holder, and the hydrogen ion beam is about 10 ° from the horizontal plane to the growth surface of the substrate. Provided is a semiconductor manufacturing apparatus characterized in that irradiation is performed at a shallow angle, independently or simultaneously. Furthermore, the present invention is also characterized in that the above-mentioned high vacuum growth chamber is provided with an organic metal beam irradiation device for irradiating the substrate with an organic metal beam, facing the substrate holder.

(作用) 上記の通りのこの発明の装置においては、イオン衝撃に
よる損傷を生じさせることなく、水素ラジカルビームま
たは水素イオンビームの照射によって、半導体基板表面
の清浄化クリーニングや、高性能な薄膜形成を行うこと
ができる。気相中におけるビーム粒子間の衝突を避ける
ために、この発明では平均自由工程を10cm程度以上に保
つように圧力を10-3Torr以下に保った高真空室中に水素
プラズマからのビームを導入することとしている。水素
プラズマからのビームは、電極を介しての電界印加によ
り水素ラジカルビーム、水素イオンビーム、そして電子
ビームに分離する。すなわち、水素ラジカルビームとイ
オンビームの分離は、水素プラズマからのビームに平行
な電極を設け、これに正負の電圧を印加することによっ
てビームに対して直交する電界を発生させ、イオンと電
子を分離するか、あるいは、正の電圧だけを印加するこ
とによって電子ビームを除去する等の方法によって行
う。このうちの水素ラジカルビームと水素イオンビーム
とがこの発明の装置において利用されることになる。
(Operation) In the apparatus of the present invention as described above, the cleaning and cleaning of the surface of the semiconductor substrate and the formation of a high-performance thin film can be performed by irradiation with a hydrogen radical beam or a hydrogen ion beam without causing damage due to ion bombardment. It can be carried out. In order to avoid collisions between beam particles in the gas phase, the present invention introduces a beam from a hydrogen plasma into a high vacuum chamber whose pressure is kept below 10 -3 Torr so that the mean free path is kept above 10 cm. I am going to do it. The beam from the hydrogen plasma is separated into a hydrogen radical beam, a hydrogen ion beam, and an electron beam by applying an electric field through the electrodes. That is, in order to separate the hydrogen radical beam and the ion beam, an electrode parallel to the beam from the hydrogen plasma is provided, and a positive and negative voltage is applied to the electrode to generate an electric field orthogonal to the beam to separate the ion and the electron. Alternatively, the electron beam is removed by applying only a positive voltage. Of these, the hydrogen radical beam and the hydrogen ion beam are used in the apparatus of the present invention.

より詳しくは、水素ラジカルビームは、基板の成長表面
に略垂直の角度で入射させる。また、水素イオンのビー
ムは、基板成長面の水平面からおよそ10°前後の浅い角
度で入射させる。
More specifically, the hydrogen radical beam is incident on the growth surface of the substrate at an angle substantially perpendicular to the growth surface. Also, the beam of hydrogen ions is made incident at a shallow angle of about 10 ° from the horizontal plane of the substrate growth surface.

基板表面の清浄化では、水素ラジカルの持つ励起エネル
ギー、または水素イオンビームの主として成長表面に平
行な運動エネルギー成分を用いて基板表面の酸化膜およ
び有機残留物をガス化してとり除く。
In cleaning the substrate surface, the excitation energy of hydrogen radicals or the kinetic energy component of the hydrogen ion beam, which is mainly parallel to the growth surface, is used to gasify and remove the oxide film and organic residues on the substrate surface.

有機金属ビームを照射する場合には、水素プラズマまた
は水素イオンを、化合物半導体形成用の有機金属ビーム
と半導体基板表面で反応させる。この場合、水素ラジカ
ルの励起エネルギーまたは水素イオンの運動エネルギー
によって低温でのエピタキシャル成長が可能となる。有
機金属ビームを構成する有機金属化合物の有機基は、水
素で終端してガスとして除去されることになる。この方
法によると、電子衝撃、水素イオンによる損傷を回避
し、成長した半導体薄膜に生じる欠陥生成を抑えること
が可能になる。
When irradiating with an organometallic beam, hydrogen plasma or hydrogen ions are reacted with the organometallic beam for forming a compound semiconductor on the surface of the semiconductor substrate. In this case, the excitation energy of hydrogen radicals or the kinetic energy of hydrogen ions enables epitaxial growth at low temperature. The organic group of the organometallic compound forming the organometallic beam is terminated with hydrogen and removed as a gas. According to this method, it is possible to avoid damage due to electron impact and hydrogen ions, and suppress the generation of defects in the grown semiconductor thin film.

(実施例) 添付した図面に沿ってさらに詳しくこの発明の装置につ
いて説明する。
(Example) The apparatus of the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.

第1図は、水素ラジカルビームを用いる場合の例を示し
たものである。水素プラズマ室(1)には外部から水素
(2)が導入される。プラズマ室(1)でプラズマ化し
た水素は粒子間の衝突がない状態でビームとして成長室
(3)へ導入する。その際に、このビームに平行に一対
の電極(4)(5)を配置し、各々に正負の電圧を印加
する。この電圧の印加により発生したビームに対しての
直交電界によって、水素イオンおよび電子は電極側に取
除かれる。
FIG. 1 shows an example in which a hydrogen radical beam is used. Hydrogen (2) is introduced into the hydrogen plasma chamber (1) from the outside. Hydrogen converted into plasma in the plasma chamber (1) is introduced into the growth chamber (3) as a beam without collision between particles. At that time, a pair of electrodes (4) and (5) are arranged in parallel with this beam, and positive and negative voltages are applied to each of them. Hydrogen ions and electrons are removed to the electrode side by the orthogonal electric field with respect to the beam generated by the application of this voltage.

水素ラジカルビーム(6)は、基板ホルダー(7)に保
持された基板(8)の表面に照射される。
The hydrogen radical beam (6) is applied to the surface of the substrate (8) held by the substrate holder (7).

この水素ラジカルビーム(6)の広がりはプラズマ室
(1)からの導入口の大きさでほぼ決まり収束させてビ
ーム密度を増すこともできないため、ビームの有効利用
の観点からも、基板表面にほぼ垂直に照射する。
The spread of the hydrogen radical beam (6) is almost determined by the size of the inlet from the plasma chamber (1) and cannot be converged to increase the beam density. Therefore, from the viewpoint of effective use of the beam, the hydrogen radical beam (6) is almost not formed on the substrate surface. Irradiate vertically.

成長前の半導体表面にこの水素ラジカルビーム(6)を
照射すると、ラジカルの励起エネルギーにより水素と表
面酸化膜の酸素が結合してH2Oの形となりガス化して表
面より除去される。この際に、基板を、たとえば300℃
程度の温度に加熱しておけば、基板表面のH2Oの蒸気圧
が上がって、気化しやすくなり、除去が容易となる。ま
たGaAsのような化合物半導体の場合には水素との結合に
よってAsが抜けやすいので、表面のクリーニングの際
に、同時にAsを供給することも有効である。
When the surface of a semiconductor before growth is irradiated with this hydrogen radical beam (6), the excitation energy of the radical combines hydrogen with oxygen in the surface oxide film to form H 2 O, which is gasified and removed from the surface. At this time, the substrate, for example, 300 ℃
If heated to a temperature of about this level, the vapor pressure of H 2 O on the surface of the substrate rises, vaporization becomes easier, and removal becomes easier. Further, in the case of a compound semiconductor such as GaAs, As is likely to escape due to the bond with hydrogen. Therefore, it is also effective to supply As at the time of cleaning the surface.

この第1図の装置において、水素ラジカルビーム(6)
とともに、成長室(3)に設けた照射装置(9)を通じ
て化合物半導体形成用の有機金属ビームを基板(8)に
照射すると、両者は基板(8)の表面で反応し、水素ラ
ジカルの励起エネルギーによって有機金属化合物のメチ
ル基、エチル基等の有機成分が分離され、これに水素原
子が結合してメタン、エタン等にガス化されて、除去さ
れる。
In the apparatus of FIG. 1, the hydrogen radical beam (6)
At the same time, when the substrate (8) is irradiated with the organometallic beam for forming the compound semiconductor through the irradiation device (9) provided in the growth chamber (3), both react on the surface of the substrate (8) and the excitation energy of hydrogen radicals. The organic components such as methyl group and ethyl group of the organometallic compound are separated by this, and hydrogen atoms are bonded to this to be gasified into methane, ethane, etc. and removed.

化合物半導体を構成する原子は結晶格子に取込まれて化
合物半導体薄膜を形成する。
Atoms forming the compound semiconductor are taken into the crystal lattice to form a compound semiconductor thin film.

この発明の装置には、現存のほとんどの金属材料が有機
金属化合物として用いることができ、広範な半導体材料
の成長に適用することができる。
Most existing metallic materials can be used as the organometallic compound in the device of the present invention, and can be applied to the growth of a wide range of semiconductor materials.

また、この装置では、真空度を10-3Torr以下、好ましく
は10-3〜10-5Torrの高真空に保ち、粒子間の衝突を避け
ることも重要な要件である。粒子間の衝突が生じると第
1図のように電界を加えても、粒子間の衝突によるエネ
ルギーの授受で純粋な水素ラジカルビームを得ることは
困難になる。
Further, in this apparatus, it is also an important requirement to maintain the degree of vacuum at a high vacuum of 10 -3 Torr or less, preferably 10 -3 to 10 -5 Torr and avoid collision between particles. When collisions between particles occur, it is difficult to obtain a pure hydrogen radical beam by exchanging energy due to collisions between particles, even if an electric field is applied as shown in FIG.

第2図は、水素イオンビームを用いる場合の例を示した
ものである。
FIG. 2 shows an example in which a hydrogen ion beam is used.

この例においても、プラズマ室(1)でプラズマ化した
水素はプラズマビームとして粒子間の衝突のない状態で
成長室(3)に導入する。プラズマビームの進路に一対
の電極(4)(5)を配置し、成長室(3)の壁面にア
ースして、共に正の電圧を印加する。電子ビームはここ
で除去される。
In this example as well, hydrogen turned into plasma in the plasma chamber (1) is introduced into the growth chamber (3) as a plasma beam without collision between particles. A pair of electrodes (4) and (5) are arranged in the path of the plasma beam, grounded on the wall surface of the growth chamber (3), and a positive voltage is applied to both electrodes. The electron beam is removed here.

印加電圧をコントロールすることにより水素イオンビー
ムの収束、進行方向の変更を適宜に行う。電極からのク
ーロン力によって水素イオンは反発を受けるので、負に
印加されたイオン引出し電極(10)を設けることも有効
である。
By controlling the applied voltage, the hydrogen ion beam is converged and the traveling direction is changed appropriately. Since hydrogen ions are repelled by Coulomb force from the electrodes, it is also effective to provide a negatively applied ion extraction electrode (10).

このように印加電圧のコントロールによってビームの形
状、ビーム密度を整えた水素イオンビーム(11)を10°
前後の浅い角度で半導体表面に入射させる。
In this way, the hydrogen ion beam (11) whose beam shape and beam density have been adjusted by controlling the applied voltage is 10 °.
The light is incident on the semiconductor surface at a shallow front and back angle.

たとえば、入射角5°で入射させた場合、イオンの持つ
運動エネルギーの半導体表面に平行な成分と垂直な成分
は、各々99.6%と8.7%となり、表面にイオン照射損傷
を生じさせる垂直運動エネルギー成分は1/10に低減され
る。
For example, when the incident angle is 5 °, the kinetic energy of the ions is 99.6% and 8.7%, respectively, parallel to the semiconductor surface and perpendicular to the semiconductor surface, and the vertical kinetic energy components causing ion irradiation damage to the surface. Is reduced to 1/10.

一般に結晶格子を安定化している凝集エネルギーはダイ
ヤモンド結晶で1原子当り5eV〜10eVと推定されてお
り、これに対して高周波放電プラズマのイオンエネルギ
ーは、数100eVにわたって分布し、このため、イオン照
射による損傷は大きい。電子サイクロン共鳴プラズマ
(FCRプラズマ)では、イオンエネルギーを20eVとかな
り低くできるが、それでもなお、上記の結晶の凝集エネ
ルギーよりも高く、どうしても結晶の欠陥の生成を抑え
ることは難しい。
Generally, the cohesive energy that stabilizes the crystal lattice is estimated to be 5eV to 10eV per atom in a diamond crystal, whereas the ion energy of the high frequency discharge plasma is distributed over several hundreds of eV, so that the ion irradiation The damage is great. In the electron cyclone resonance plasma (FCR plasma), the ion energy can be made as low as 20 eV, but it is still higher than the above-mentioned cohesive energy of crystals, and it is difficult to suppress the generation of crystal defects.

水素イオンビームと半導体を構成する原子との衝突に際
しての運動エネルギーの授受をラザフォード模型によっ
て求めてみると、入射水素イオンの運動エネルギーは、
Si,Ga,As等に対して5〜15%程度がこれら原子に与えら
れることになる。ECRプラズマの場合には、このことか
らみると、水素イオンの運動エネルギーはおよそ1eV〜3
eVと結晶格子の凝集エネルギーよりは低くなる。しかし
実際には、生成されたイオンの運動エネルギーはさらに
高エネルギー側にも分布しているため、精密に欠陥の生
成を抑えることは難しい。
When the transfer of kinetic energy at the time of collision between the hydrogen ion beam and the atoms constituting the semiconductor is obtained by the Rutherford model, the kinetic energy of the incident hydrogen ion is
About 5 to 15% of Si, Ga, As, etc. will be given to these atoms. In the case of ECR plasma, this shows that the kinetic energy of hydrogen ions is about 1 eV ~ 3
It is lower than eV and the cohesive energy of the crystal lattice. However, in reality, the kinetic energy of the generated ions is distributed even on the higher energy side, so that it is difficult to precisely suppress the generation of defects.

しかしながら、この発明のように、浅い角度で入射させ
る場合には、入射イオンの垂直運動エネルギー成分は2e
V程度と十分低くすることができる。したがって、半導
体構成原子へ与えるエネルギー成分も0.1eV〜0.3eVと十
分低くすることができ、欠陥の発生を完全に抑制するこ
とができる。
However, as in the present invention, when incident at a shallow angle, the vertical kinetic energy component of the incident ions is 2e.
It can be made as low as V. Therefore, the energy component applied to the semiconductor constituent atoms can be sufficiently reduced to 0.1 eV to 0.3 eV, and the generation of defects can be completely suppressed.

第2図に示したこの発明の装置においては、成長前の半
導体表面に対して、その水平面から略10°前後の角度で
水素イオンビームを照射すれば、水素イオンの半導体表
面に平行な運動エネルギー成分により水素と表面酸化膜
の酸素とが結合してH2Oとなり、ガス化して表面から除
去される。またこの際に、酸素と結合していた半導体構
成原子は、水素との衝突によって表面を移動して格子位
置に組み込まれるための運動エネルギーを得る。
In the apparatus of the present invention shown in FIG. 2, when the hydrogen ion beam is irradiated to the semiconductor surface before growth at an angle of about 10 ° from the horizontal plane, the kinetic energy of hydrogen ions parallel to the semiconductor surface. Depending on the component, hydrogen and oxygen in the surface oxide film combine to form H 2 O, which is gasified and removed from the surface. Further, at this time, the semiconductor constituent atoms that have been bound to oxygen move on the surface by collision with hydrogen and obtain kinetic energy for being incorporated into the lattice position.

上記のラザフォード模型によると、水素イオンの入射エ
ネルギーが20eVの場合には、半導体表面に弱く結合して
いるこれら原子はおよそ1×105cm/secの移動速度を得
る。このため、安定な格子位置まで移動することができ
る。
According to the above Rutherford model, when the incident energy of hydrogen ions is 20 eV, these atoms weakly bound to the semiconductor surface obtain a moving velocity of about 1 × 10 5 cm / sec. Therefore, it is possible to move to a stable grid position.

実際に、400℃および450℃の温度でGaAs(001)結晶表
面に水素イオンビームを照射して酸化膜などを除去して
清浄化を行い、その表面の原子配列の様子を高速電子線
回折(RHEED)法により評価したところ、次のことが確
認された。
Actually, the GaAs (001) crystal surface was irradiated with a hydrogen ion beam at temperatures of 400 ° C and 450 ° C to remove oxide films and clean the surface, and the atomic arrangement on the surface was observed by high-speed electron diffraction ( When evaluated by the RHEED method, the following was confirmed.

<1>水素イオンを結晶表面に垂直に照射すると、基板
表面の原子配列は乱れ、原子レベルで無秩序さが生じ損
傷を与える。
<1> When the hydrogen ions are irradiated perpendicularly to the crystal surface, the atomic arrangement on the substrate surface is disturbed, and disorder occurs at the atomic level to give damage.

<2>結晶表面に平行な方向から10°の浅い角度で水素
イオンを照射すると、原子レベルではほぼ完全に平坦な
表面が得られる。
<2> When hydrogen ions are irradiated at a shallow angle of 10 ° from the direction parallel to the crystal surface, a substantially flat surface is obtained at the atomic level.

また、水素イオンとともに、照射装置(9)によって化
合物半導体形成用の有機金属ビームを導入すると、化合
物半導体構成原子はイオンとの衝突により表面移動エネ
ルギーを受けとるので、このため、格子位置に安定に組
み込まれて化合物半導体の薄膜を得る。
Further, when an organometallic beam for forming a compound semiconductor is introduced together with hydrogen ions by the irradiation device (9), the compound semiconductor constituent atoms receive surface transfer energy due to collision with the ions. Therefore, the compound semiconductor constituent atoms are stably incorporated at the lattice position. To obtain a compound semiconductor thin film.

第1図および第2図のいずれの装置も、化合物半導体の
低温でのエピタキシャル成長を可能とする。
Both the apparatus shown in FIG. 1 and the apparatus shown in FIG. 2 enable epitaxial growth of a compound semiconductor at a low temperature.

もちろん、この発明の装置は、その具体的態様には様々
なバリエーションが可能であることはいうまでもない。
第1図および第2図は基本的構成を模式的に示したにす
ぎないものである。
It goes without saying that the device of the present invention can be variously modified in its specific embodiment.
1 and 2 only schematically show the basic structure.

第1図および第2図の装置は、同一のものとし、電極へ
の電圧の印加、基板ホルダーの位置を調整できるように
してもよい。また、水素ラジカルビームと水素イオンビ
ームとを併用することができるように、たとえば、第3
図の例のようにすることもできる。
The apparatus of FIGS. 1 and 2 may be the same, and the voltage application to the electrodes and the position of the substrate holder may be adjusted. Further, in order to use the hydrogen radical beam and the hydrogen ion beam together, for example, the third
It is also possible to make it like the example of a figure.

(発明の効果) この発明により、以上のとおりの、欠陥を生成すること
なく、低温で化合物半導体薄膜の成長が可能となる。ま
た、半導体基板の清浄化においても優れた作用効果が実
現される。
(Effects of the Invention) According to the present invention, it is possible to grow a compound semiconductor thin film at a low temperature without generating defects as described above. In addition, excellent effects can be achieved in cleaning the semiconductor substrate.

半導体、特に化合物半導体の性能の向上、多層膜化によ
るさらに一層の高性能化が可能ともなる。
It is possible to improve the performance of semiconductors, especially compound semiconductors, and further improve the performance by forming a multilayer film.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図、第2図および第3図は、各々、この発明の装置
の一例を示した模式図である。 図中の番号は次のものを示している。 1…水素プラズマ室、2…水素ガス、3…成長室、4,5
…電極、7…基板ホルダー、8…基板、9…有機金属照
射装置、10…イオン引出電極。
1, 2 and 3 are schematic views showing an example of the apparatus of the present invention. The numbers in the figure indicate the following. 1 ... Hydrogen plasma chamber, 2 ... Hydrogen gas, 3 ... Growth chamber, 4,5
... electrode, 7 ... substrate holder, 8 ... substrate, 9 ... organometallic irradiation device, 10 ... ion extraction electrode.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】水素プラズマを発生させる水素プラズマ室
と、このプラズマ室で発生させた水素プラズマからのビ
ームを導入する1×10-3〜1×10-5Torrの高真空下にあ
る半導体製造用の成長室とを有し、前記成長室には、水
素プラズマからのビームに対向する基板ホルダーと、こ
の基板ホルダーの前方部に配置された、前記ビームに対
して直交電界を発生させる電圧印加のための電極とを備
えた半導体製造装置であって、前記電極による電界によ
って水素プラズマからのビームは水素ラジカルビームと
水素イオンビームとに分離され、水素ラジカルビームは
前記基板ホルダーに保持された基板の成長表面に対して
略垂直の角度で、また水素イオンビームは基板の成長表
面に対してその水平面から略10°前後の浅い角度で、各
々独立して、もしくは同時に照射されることを特徴とす
る半導体製造装置。
1. A semiconductor production under high vacuum of 1 × 10 −3 to 1 × 10 −5 Torr in which a hydrogen plasma chamber for generating hydrogen plasma and a beam from the hydrogen plasma generated in this plasma chamber are introduced. And a substrate holder facing the beam from the hydrogen plasma, and a voltage applied to the substrate in the front part of the substrate holder for generating an orthogonal electric field with respect to the beam. A semiconductor manufacturing apparatus including an electrode for separating a beam from a hydrogen plasma into a hydrogen radical beam and a hydrogen ion beam by an electric field generated by the electrode, and the hydrogen radical beam being a substrate held by the substrate holder. Of the substrate, and the hydrogen ion beam has a shallow angle of about 10 ° from the horizontal plane with respect to the growth surface of the substrate, independently of each other, or The semiconductor manufacturing apparatus characterized by sometimes irradiated.
【請求項2】水素プラズマを発生させる水素プラズマ室
と、このプラズマ室で発生させた水素プラズマからのビ
ームを導入する1×10-3〜1×10-5Torrの高真空下にあ
る半導体製造用の成長室とを有し、前記成長室には、水
素プラズマからのビームに対向する基板ホルダーと、こ
の基板ホルダーの前方部に配置された、前記ビームに対
して直交電界を発生させる電圧印加のための電極と、さ
らに、基板ホルダーに対向する有機金属ビーム照射装置
とを備えた半導体製造装置であって、前記電極による電
界によって水素プラズマからのビームは水素ラジカルビ
ームと水素イオンビームとに分離され、水素ラジカルビ
ームは前記基板ホルダーに保持された基板の成長表面に
対して略垂直の角度で、また水素イオンビームは基板の
成長表面に対してその水平面から略10°前後の浅い角度
で、各々独立して、もしくは同時に照射されるととも
に、基板の成長表面に対して有機金属ビームが照射され
ることを特徴とする水素プラズマ半導体製造装置。
2. A hydrogen plasma chamber for generating hydrogen plasma, and semiconductor manufacturing under high vacuum of 1 × 10 −3 to 1 × 10 −5 Torr for introducing a beam from the hydrogen plasma generated in this plasma chamber. And a substrate holder facing the beam from the hydrogen plasma, and a voltage applied to the substrate in the front part of the substrate holder for generating an orthogonal electric field with respect to the beam. And an organic metal beam irradiation device facing the substrate holder, wherein a beam from hydrogen plasma is separated into a hydrogen radical beam and a hydrogen ion beam by an electric field generated by the electrode. The hydrogen radical beam is directed at an angle substantially perpendicular to the growth surface of the substrate held by the substrate holder, and the hydrogen ion beam is directed toward the growth surface of the substrate. At a shallow angle of about approximately 10 ° from the horizontal plane, each independently, or together are irradiated simultaneously hydrogen plasma semiconductor manufacturing apparatus characterized by organometallic beam is irradiated to the growth surface of the substrate.
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