(57)【要約】ＣＭＰ工程後かつエピタキシャル成長工程前に、大気圧プラズマによって基板を準備し、これは、還元反応だけではなく、化学的に不活性なキャリアガスの準安定状態も含む。これにより、残留物、酸化物、及び／又は汚染物質が除去される。任意選択的に、後のエピタキシャル成長のために基板表面が不活性化されるように、大気条件下で窒素を用いた不活性化も行われる。
2018532258.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
結晶基板上に結晶薄膜をエピタキシャル成長させるプロセスであって、
ａ）前記結晶基板上に原子レベルで整った結晶表面を形成する工程と、
ｂ）グロー放電及びダウンストリームを介して、活性化された準安定状態の希ガスと１つ以上の不安定な反応性化学種とを含む活性化された混合ガスを、大気圧下で前記結晶基板の表面上に流す工程であって、これにより、前記整った結晶表面から、該結晶表面の原子配列を乱すことなく、残留物及び／又は酸化を除去する、流す工程と、
ｃ）大気には開放されていない反応容器内に前記結晶基板を閉じ込める工程、及び、基板結晶性の結晶性拡張として、結晶性材料からなる層を前記整った結晶表面上に堆積する工程と
を含むプロセス。
【請求項２】
前記形成する工程をＣＭＰによって行うことを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記流す工程を室内温度程度で行うことを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記流す工程と前記閉じ込める工程との間において前記整った結晶表面を不活性化することを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
請求項１に記載の工程ｂ）を自動的に行うシステム。
【請求項６】
結晶基板上に結晶薄膜をエピタキシャル成長させるプロセスであって、
ａ）前記結晶基板上に原子レベルで整った結晶表面を形成する工程と、
ｂ）グロー放電及びダウンストリームを介して、活性化された準安定状態の希ガスと１つ以上の不安定な還元性化学種とを含む活性化された混合ガスを、開口部を通して大気圧下で前記結晶基板の表面上に流す工程であって、これにより、前記整った結晶表面から、該結晶表面の原子配列を乱すことなく、残留物及び／又は酸化を除去し、前記活性化された混合ガスがグロー放電から出た後、前記基板の表面の全ての部分が、２ミリ秒未満以内で前記活性化された混合ガスに曝露される、流す工程と、
ｃ）大気には開放されていない反応容器内に前記結晶基板を閉じ込める工程、及び、基板結晶性の結晶性拡張として、結晶性材料からなる層を前記整った結晶表面上に堆積する工程と
を含むプロセス。
【請求項７】
前記形成する工程をＣＭＰによって行うことを更に含む、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記開口部は直線状の開口部である、請求項６に記載の方法。
【請求項９】
前記流す工程が室内温度程度で行われる、請求項６に記載の方法。
【請求項１０】
前記流す工程と前記閉じ込める工程との間において前記整った結晶表面を不活性化することを更に含む、請求項６に記載の方法。
【請求項１１】
請求項６に記載の工程ｂ）を自動的に行うシステム。
【請求項１２】
結晶基板上に結晶薄膜を高真空エピタキシャル成長させるプロセスであって、
ａ）前記結晶基板上に原子レベルで整った結晶表面を形成する工程と、
ｂ）グロー放電及びダウンストリームを介して、活性化された準安定状態の希ガスと１つ以上の不安定な反応性化学種とを含む活性化された混合ガスを、大気圧下で前記結晶基板の表面上に流す工程であって、これにより前記整った結晶表面から、該結晶表面の原子配列を乱すことなく、残留物及び／又は酸化を除去する、流す工程と、
ｃ）大気には開放されていない反応容器内に前記結晶基板を閉じ込める工程、
前記反応チャンバを１０−５Ｔｏｒｒ未満の圧力まで排気する工程、
前記結晶基板を真空下で加熱して前記整った結晶表面から物質を脱着する工程、及び
基板結晶性の結晶性拡張として、結晶性材料からなる層を前記整った結晶表面上に堆積する工程と
を含むプロセス。
【請求項１３】
前記工程ａ）をＣＭＰによって行うことを更に含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記工程ｂ）を室内温度程度で行うことを更に含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１５】
前記工程ｂ）と前記工程ｃ）との間において前記整った結晶表面を不活性化することを更に含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１６】
請求項１２に記載の工程ｂ）を自動的に行うシステム。
【請求項１７】
結晶基板上に結晶薄膜をエピタキシャル成長させるプロセスであって、
ａ）前記結晶基板上に原子レベルで整った結晶表面を形成する工程と、
ｂ）グロー放電及びダウンストリームを介して、活性化された準安定状態の希ガスと１つ以上の不安定な還元性化学種とを含む活性化された混合ガスを、開口部を通して大気圧下で前記結晶基板の表面上に流す工程であって、これにより前記整った結晶表面から、該結晶表面の原子配列を乱すことなく、残留物及び／又は酸化を除去する、流す工程；及び、前記活性化された混合ガスがグロー放電から出た後、前記基板の表面の全ての部分が２ミリ秒未満以内で前記活性化された混合ガスに曝露されているように、ノズルと前記結晶基板の相対位置をスイープする工程と、
ｃ）大気には開放されていない反応容器内に前記結晶基板を閉じ込める工程、及び、基板結晶性の結晶性拡張として、結晶性材料からなる層を前記整った結晶表面上に堆積する工程と
を含むプロセス。
【請求項１８】
前記形成する工程をＣＭＰによって行うことを更に含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記開口部は直線状の開口部である、請求項１７に記載の方法。
【請求項２０】
前記流す工程が室内温度程度で行われる、請求項１７に記載の方法。
【請求項２１】
前記流す工程と前記閉じ込める工程との間において前記整った結晶表面を不活性化することを更に含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項２２】
請求項１７に記載の工程ｂ）を自動的に行うシステム。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
［関連出願の相互参照］
本願は米国仮出願第６２／２０５，９３８号に基づく優先権を主張するものであり、当該出願を参照により本願に援用する。
［背景技術］
本願はエピタキシャル成長に関し、特に、異なる材料からなる単結晶基板上への単結晶半導体層のエピタキシャル成長（「ヘテロエピタキシャル堆積」）に関する。
【０００２】
なお、以下に説明される各論点は、開示されている発明から得た知見を反映させている可能性もあり、必ずしも従来技術であると自認しているわけではない。
半導体プロセスにおける基本的な工程の１つは、材料からなる薄膜の堆積である。エピタキシーは、新たな材料が基板と同じ結晶格子を同じ方位で有して継続する条件下で、結晶性材料を単結晶基板上に堆積するという特別なケースである。
【０００３】
追加された材料が基板とは異なる組成を有するという特殊なケースは、時にヘテロエピタキシャル堆積と称されることもある。ヘテロエピタキシャル堆積は、エピタキシャル材料の格子定数が基板材料の格子定数と等しい場合には最も容易であるが、そうでない場合は材料内に歪み（引っ張り又は圧縮）が生じる。しかしながら、完璧な格子整合は不可能であることが多い。
【０００４】
分子線エピタキシー（ＭＢＥ）は、エピタキシャル堆積プロセスの一例である。このプロセスでは、基板を超高真空下で保持し、通常は加熱する（例えば摂氏数百度程度）。ソース原子又は分子が非常に低速で放出されて露出された基板上に衝突することによって、低速での結晶成長が可能になる。
【０００５】
エピタキシャル堆積はまた、気相から行うことも可能である。このようなプロセスは種々のソースガスを使用し、典型的にはより高速の結晶成長を実現させる。また、液相又は固相からのエピタキシャル成長も可能である。
【０００６】
特有の課題の１つが、エピタキシャル堆積前の基板の準備である。エピタキシャル堆積プロセスでは、入射する原子（「吸着原子」）が結晶基板の露出表面において優先的に格子サイトに引き付けられることが必要であり、この結果、結晶成長が生じると、基板の格子が継続する。問題は、吸着原子の完璧な配列からのいかなるずれも、双晶形成や欠陥のきっかけとなってしまい、これによってエピタキシャル層の特性が低下してしまうことである。一度欠陥や双晶領域が形成され始めると、これら領域は成長面が移動するにつれて増える可能性がある。
【０００７】
成長した結晶の各層の配列は、その直前の結晶格子層によって決定される。これは、何が結晶性材料の成長を可能にしているのかということであるが、結晶が成長するにつれて既存の表面にある欠陥を新たな材料内へと伝播することを可能にするということでもある。つまり、新たに堆積した各層は、各層が成長した結晶性材料のバルク結晶ではなく、その表面層によって決定される。
【０００８】
このことは従来の成長プロセス中では大きな困難を生じさせないが、欠点の１つの原因であることを示している。すなわち、いくつかの箇所では成長が開始されなければならず、その箇所では、新たに成長した層が整列するために良好な結晶格子面が得られなければならない。エピタキシャル成長プロセスの開発には多大な労力がつぎ込まれてきたが、（基板材料次第では）エピタキシャル堆積の開始は今もなお欠陥の重大な原因であり得る。
【０００９】
従来から、原子レベルで整った結晶格子表面を得るために、ＣＭＰ（化学機械研磨）工程が使用されている。
本願は、基板上に半導体層をエピタキシャル成長させることと連動した、固体結晶基板表面の準備に関する。基板上に成長したエピタキシャル層（エピ層）（例えばＧａＳｂ基板上に成長したＩｎＧａＡｓ）の品質は、基板の表面における原子格子の完全性と、基板表面上における、基板の原子格子の拡張としてエピ層の原子構造が均一に成長することを妨害する酸素、炭素、炭化水素、Ｈ２Ｏ、ＯＨ等の干渉種の欠乏とに依存する。
【００１０】
エピ成長のための基板の準備における標準的な工業的実施には、複数の典型的な工程が含まれている。
１．格子異常のない、最初と同構造の（ｐｒｉｓｔｉｎｅ）規則的な結晶表面を形成するために、基板を化学機械研磨する。
【００１１】
２．研磨プロセスから生じた残留物を除去するために、研磨後に有機溶剤及び酸を用いて基板表面を洗浄する。
３．典型的には高純度酸素が存在している炉内で、準備された表面上に意図的に酸化物を成長させる。
【００１２】
４．後に使用するために、酸化させた基板ウェハを密閉容器内で保管する。
５．（任意選択的に）基板の表面を洗浄して、保管梱包容器のアウトガスに起因して表面に蓄積された有機物汚染を除去する。
【００１３】
６．高真空対応のエピタキシャル成長装置内にウェハを載置する。
７．有機物汚染や成長した酸化物層（工程３でできた）も脱着するために、ウェハを高真空で非常に高い温度に加熱する。
【００１４】
８．エピタキシャル層を成長させる。
上述の工程１は、ラッピングスラリー、ラッピングパッド、酸性溶液、及び研磨パッドを用いて、ソーイングによる損傷をウェハから徐々に除去していき、最終的には、基板の直接の表面上の原子格子内に、高い結晶規則性を持つ平滑な表面を形成する。
【００１５】
上述の工程２は、基板表面からラッピング化合物や研磨物質の全痕跡を、基板表面上の最初と同構造の結晶格子を乱すことも損傷することもなく、除去しなければならない。これを行うことは非常に難しく、通常では独自の溶剤や酸性のリンス剤を利用するが、この手法は、ますます厳しくなっていく環境規制に従って廃棄されなければならないこれらの溶剤や酸を大量に消費する。最大限の注意を払って、最初と同構造の表面結晶性を乱すことなく、ラッピング残留物や研磨残留物を可能な限り多く除去する。表面には機械装置が接触してはならないため、全ての残留物を完全に除去することは極めて難しい。最終残留物除去に真空プラズマ洗浄を試した基板製造業者もあったが、この種のプラズマ系における原子衝突が表面の格子構造に損傷を与えることによって、表面準備プロセス全体を無駄にしてしまう。また、基板が真空チャンバを出入りすることが必要なプロセスはいずれも、洗浄プロセスのスループットを下げてしまう。必要とされるのは、基板表面に接触せず、緩速な真空プロセスを必要とせず、どのような形であれ表面に衝撃や損傷を与えずに、全ての研磨残留物を迅速に除去する方法である。
【００１６】
上述の工程３は、基板表面への酸化物保護層の成長を生じさせ、これにより数々の働きを行う。
ａ）洗浄プロセス（上述の工程２）で受けた損傷や結晶の不揃いをまだいくらか含んでいる可能性がある、表面格子原子をある程度取る。
【００１７】
ｂ）酸化物層の基部に新たな最初と同構造の半導体表面を形成する。
ｃ）酸化物が、基板の保管及び／又は輸送中に、最初と同構造の結晶表面が酸素、炭素、炭化水素、Ｈ２Ｏ，ＯＨ等をゲッタリングすることを防ぐ。
【００１８】
ｄ）酸化物は、高真空エピ堆積装置内で加熱すると完全に脱着する組成でなければならない。
この酸化物による表面保護手法には多くの欠点や課題がある。
【００１９】
ａ）成長した酸化物層はその下にある半導体格子とは異なる格子定数を有しているために、ちょうど臨界界面にある半導体内に応力を誘発する。この結果、後続のエピ成長にとって好ましくない転位、すべり、及び結晶格子の他の乱れがもたらされる場合がある。
【００２０】
ｂ）典型的なエピ基板は化合物半導体、例えばＧａＳｂである。カチオン（本例ではガリウム）の酸化速度は通常はアニオン（本例ではアンチモン）の酸化速度とは異なるため、成長した酸化物は不定比な構成であり、欠陥や歪みがあることが多い。これが堆積前における高温での酸化物除去中において、応力や、場合によっては炭素等の望まない種のゲッタリング、そして不均等な脱着をもたらす結果となる。
【００２１】
ｃ）化合物半導体を用いた手法の中には、アニオン又はカチオンのある特定の酸化状態が極めて高い脱着温度（望ましくない）を必要とするものもある。
下記に記すように、本願は最初と同構造の結晶表面を保護するための方法を提供し、該方法は、表面格子に損傷も歪みも与えず、望まない種をゲッタリングしないように表面格子のダングリングボンドを不活性化する際に均等に効果的であり、そして、エピ堆積システム内での緩やかな加熱下で均等かつ完全に脱着を行うことによって、上にエピタキシャル層を成長させるために最初と同構造の結晶表面を残す。
【００２２】
上述の工程４及び工程５は、基板をある場所で製造し、別の場所で使用する場合（ほとんどの場合が該当する）に必要である。通常、エピ基板ウェハは、個別のポリマー容器内で保管・輸送される。この容器は有機物成分ガスをウェハ表面上に放出することが知られている。エピ成長の研究機関の中には、ウェハを高真空堆積装置内で加熱すると、これらの有機物が脱着すると想定しているものもある。しかしながら、他の機関では、これらの有機物が高真空ポンプシステム内で問題を生じさせ、必要な平均システム洗浄間隔（ｍｅａｎ−ｔｉｍｅ−ｂｅｔｗｅｅｎ−ｓｙｓｔｅｍ−ｃｌｅａｎｓ）を短くすることが認識されている。これらの研究機関は通常、これら偶発的な有機残留物を除去するために、溶剤での基板洗浄を用いている。しかしながら、完全ではない環境での湿式溶剤洗浄処理によって他の汚染物質が基板表面に取り込まれ、最終的にはそのまま高真空堆積装置に入ってしまう可能性がある。さらに、これらの溶剤は環境と調和した方法で廃棄しなければならず、そのためかなりの追加コストを被る。必要なのは、エピ基板がエピ成長システム内に入る前に、エピ基板から全ての有機物汚染の除去を、新たな汚染物質を取り込むことなく、表面を損傷することなく、そしてコスト的かつ環境的に望ましくない溶剤を使用することなく行う手法である。
【００２３】
上述の工程７（エピ堆積装置内部での保護酸化膜の脱着）は通常、従来のエピ基板表面準備において最も重要な工程である。上にエピ膜を成長させる、最初と同構造の結晶基板表面を露出したままにするためには、酸化物の全てを基板表面から均等に脱着しなければならない。研磨プロセスに起因する残留物による汚染、大気への露出や梱包容器のアウトガスに起因する残留有機物汚染、不定比な酸化物、又は高温酸化物が存在する場合、基板上に成長するエピ膜は、次に続く半導体製造プロセスでデバイス欠陥や歩留まり低下を最終的に引き起こす可能性のある欠陥を含有することになる。必要なのは、表面格子に損傷も歪みも与えず、望まない種をゲッタリングしないように表面格子のダングリングボンドを不活性化する際に均等に効果的であり、そして、エピ堆積システム内での緩やかな加熱下で均等かつ完全に脱着を行うことによって、上にエピタキシャル層を成長させる最初と同構造の結晶表面を残す、最初と同構造の結晶表面を保護するための方法である。
【００２４】
なお、以下に説明される各論点は、開示されている発明から得た知見を反映させている可能性もあり、必ずしも従来技術であることを自認しているわけではない。
［大気圧プラズマによる準備工程を使用するエピタキシャル成長］
本願は、エピタキシャル構造を形成する新たな方法、特に、エピタキシャル層の堆積が開始される前の表面準備を行う新たな方法を説明する。ある種類の実施形態において、本願は、後に続くエピタキシャル層の成長のための最適な表面状態を生成する方法として、大気圧プラズマからのダウンストリーム反応成分を使用することを教示している。
【００２５】
本願は、各々が新規性を有し、非自明であると考えられる複数の発明を開示する。さらに、これらの発明の様々な組み合わせが多様な相乗効果を生み、それら自体も独自で新規性を有し、非自明であると考えられる。したがって、本願にて説明されている特徴の全てが、本明細書に記載されている様々な革新的な概念のいずれかの一部であるというわけではないことを理解すべきである。
【００２６】
開示されている発明について添付図面を参照して説明する。各図面は、重要な例示実施形態を示しており、参照により本明細書内に組み込まれている。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】図１は、エピタキシャル薄膜の堆積の準備として、大気圧プラズマヘッドからダウンストリーム反応性残留物を基板に対して適用することを模式的に示している。
【図２】図２は、基板表面上に酸化、有機物汚染、及び他の偶発的な種が存在している状態である、処理中のエピ基板の断面を示している。
【図３】図３は、不活性化層を有するエピタキシャル基板を示している。
【図４】図４は、現時点で好適であると思われる実施形態において使用されているような大気圧プラズマシステムの一例示実施形態を示している。
【図５】図５Ａ、５Ｂ、及び５Ｃは、エピタキシャル成長前の基板準備の一例示実施形態における連続工程を示している。
【図６】図６Ａ、６Ｂ、及び６Ｃは、有機汚染物質を除去する還元プロセスの一例における例示工程を示している。
【図７】図７Ａ，７Ｂ，及び７Ｃは、有機汚染物質を酸素ラジカルに置換する酸化プロセスの一例における例示工程を示している。
【図８】図８Ａ、８Ｂ、及び８Ｃは、還元及び不活性化プロセスの一例における例示工程を示している。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
［例示実施形態の詳細な説明］
本願における数々の革新的な教示を、現時点で好適であると思われる実施形態（一例としてであり、限定するものではない）を特に参照して説明する。本願は複数の発明を記載しており、以下の記述のいずれも、請求項を広く限定するものとして解釈されるべきではない。
【００２９】
本願は、数ある革新の中でも特に、大気圧プラズマのダウンストリーム反応性残留物を利用して、簡素な装置を用いたエピ成長前の表面準備に複数の効果を与えるプロセスを教示している。ヘリウムと水素といった還元反応を起こすガスの組み合わせを用いることにより、プラズマヘッド内部の大気圧プラズマ領域内で生成されたダウンストリーム反応性水素ラジカルが、ヘッド開口部から出て基板表面に衝突する。以下の４つの重要な表面準備プロセスが同時に行われている。
【００３０】
１．基板に機械的な損傷を与えることなく、炭素（有機残留物）を基板表面から除去する。
２．基板に機械的な損傷を与えることなく、酸素を基板表面から除去する。
【００３１】
３．基板表面に機械的な損傷を与えることなく、Ｈ２Ｏ、ＯＨ、窒素、硫黄、ハロゲン化合物等といった他の偶発的な種を基板表面から除去する。
４．上述の種の除去後に残っているダングリングボンドが、化学的活性のために準備された、高度に活性化された最初と同構造の基板表面を形成する。
【００３２】
基板をエピ成長装置内に直接移動できる場合であれば、さらなる表面準備は必要ではない。エピ成長は、酸化物、炭素、又は他の表面ブロック種によって妨げられずに進行し、通常の中間工程である不活性化層脱着工程は省略可能である。
【００３３】
基板が後の使用や輸送のために保管されることになっている場合、大気圧プラズマヘッドの化学反応を還元反応から酸化反応（例えばヘリウムと酸素、又はヘリウムと窒素）に急速に変化させ、最初と同構造の表面上に、制御された純粋な酸化膜又は窒化膜を成長させることができる。この成長した表面の不活性化の純度は、大気圧プラズマで用いたガスの純度によって、及び、このような不活性化膜を成長させるために通常は必要となるハンドリングや真空チャンバの汚染に基板が曝されなくて済むことによって確保されている。成長した膜のエネルギー特性、よって定比性や膜厚は、例えばガス流、ＲＦ出力、走査速度、開口部と基板との間の間隔等の大気圧プラズマパラメータによって制御される。一度このように保護してしまうと、ウェハは、後の使用のために保管する、かつ／あるいは、遠方への輸送を行うことができる。
【００３４】
エピ成長システム内に送入する前に、ウェハは、梱包容器又は大気への暴露に起因する残留物が確実に存在していないようにするために、上記の工程によって、大気圧プラズマを用いて再度洗浄（及び必要に応じて不活性化）してもよい。ここでも、エピ成長の作業者が不活性化されていない最初と同構造の基板をエピ成長装置内に載置して直接成長させる選択ができる。あるいは、作業者は、大気圧プラズマを用いて、エピ成長の直前にエピ成長システム内部で脱着される酸化物又は窒化物不活性化層を成長させることができる。
【００３５】
図１は、大気圧プラズマヘッドからダウンストリーム反応性残留物を基板に対して適用することを模式的に示したものである。基板はダウンストリームガス流に関連して走査（ｓｃａｎ）され、したがって、基板は、大気圧プラズマヘッド内部のプラズマ領域で生成されたダウンストリーム反応種による均等な処理を受ける。また、プラズマヘッドの送出開口部から出てプラズマヘッドの底面と基板との間における横方向へのプロセスガスの流動によって生成された大気排除区域も図１に示されている。
【００３６】
図２は、基板表面上に酸化、有機物汚染、及び他の偶発的な種が存在している状態のエピ基板の断面を示したものである。基板が右から左へ走査されると、表面膜は、プラズマのダウンストリーム内に存在する化学反応性ラジカルの影響を受けて反応を起こし、図３に図示されているように、損傷を受けていない最初と同構造の表面が、エピタキシーを行う準備ができている状態で、又は、制御された不活性化層の成長を行う準備ができている状態で残される。
【００３７】
開示されたプロセスのいくつかの注目すべき特徴は以下の通りである（しかし、保護を求める特定の発明は特許される請求項のみによって定義され、必ずしも以下に続く各論点のいずれによっても範囲を定めるわけではないことは理解されなければならない。）。
【００３８】
１．ダウンストリーム残留物を供給して基板表面に対して化学的改質を行うための大気圧プラズマソースの選定。これにより、プロセスが室内環境条件で進行することができるため、真空チャンバ、ガスポンプシステム、ガス閉じ込めチャンバ等によって課せられた費用や時間の制限が排除される。
【００３９】
２．大気圧プラズマの遠隔誘電体バリア放電タイプの選定。プラズマヘッド内部の遠隔プラズマ区域で発生したイオンやホットエレクトロン等の高エネルギー種の全てが、ダウンストリームガスがヘッド開口部から送出されて基板表面に衝突する前に再結合されるように選定を行う。ダウンストリーム内に高エネルギー成分が乏しいと、エピタキシャル層又は表面不活性化層を成長させるための、損傷を受けていない最初と同構造の結晶格子の生成が可能になる。
【００４０】
３．特定の還元性混合ガスを選定すると、酸素、炭素、及び他の汚染の効率的な除去が、これらの元素の揮発種を生成することにより可能になる。ヘリウム、ネオン、アルゴン等の希ガスを用いることで、３つの機能が得られる。すなわち、第１に、還元性ガス（例えば水素）を希釈して不燃性かつ非爆発性の混合物にするためのキャリアガスとして、第２に、安定したプラズマの効率的な発生を可能にする無線周波数吸収媒体を供給するため、そして第３に、エネルギーを長寿命の準安定量子状態の形態で保存する準安定高エネルギー原子を供給するためであり、このような量子エネルギーはその後基板表面へと送られて接触することによって、さらに原子励起を行って表面の化学反応を活性化させる。還元性ガス、例えば水素を加えることで、ダウンストリーム内に水素ラジカルを供給し、水素ラジカルは基板表面上で酸素、炭素、炭化水素、窒素、水酸基、及び他の種と反応して、基板表面からプロセスガス流中に一掃される揮発種を生成する。準安定励起と還元性ラジカルの組み合わせは、下にある表面の結晶性に対して物理的損傷を全く生じさせずに、表面から幅広い種類の汚染物質を除去する際に極めて効果的である。
【００４１】
４．特定の不活性化混合ガスを選定すると、最初と同構造の新たに生成された半導体格子を汚染物質や物理的損傷から保護するための、基板の制御された酸化（又は窒化等）が可能になる。ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン、又はキセノン等の希ガスを用いることで、３つの機能が得られる。すなわち、（１）不活性化ガス（つまり酸素）を希釈して不燃性かつ非爆発性の混合物にするためのキャリアガスとして、（２）プラズマ内のラジカルの効率的な生成を可能にする無線周波数吸収媒体を供給するため、（３）エネルギーを長寿命の準安定量子状態の形態で保存する準安定高エネルギー原子を供給するためであり、これにより、さらに原子励起を行って表面の化学反応を活性化させる。プラズマ内に酸素、窒素、又は他のガスを加えることで、基板表面にあるダングリングボンドに容易に結合するダウンストリーム反応性ラジカルを供給し、これによって酸化物、窒化物、酸窒化物、又は他のダングリングボンドのための原子レベルの終端を生成する。
【００４２】
５．ガス流量比、総流量、ＲＦ出力レベル、走査速度、及びヘッドと基板との間の間隔を有利に選定することで、所望される表面反応のタイプのための所望の化学エネルギー形態を生成するように反応種の密度、準安定種の密度、及び表面温度の最適化が可能になる。
【００４３】
上述の注目すべきプロセスの特徴は各々、以下において詳細に説明されている。
［大気圧プラズマソースの使用］
図１は大気圧プラズマソース（１）を示し、該大気圧プラズマソース（１）は、高価な真空チャンバ、ポンプシステム、及びプロセスガス閉じ込めチャンバを設ける必要なく表面改質を行うための、化学的ラジカル（つまり単原子の水素）及び準安定希ガス原子（つまりヘリウムの準安定量子状態）（５）の手頃な供給源を提供する。高純度ガスにソース本体を通って流れ落ちさせ、各ガスの励起種を生成するグロー放電プラズマ領域を通過させる。プラズマ区域内で生成された長寿命のラジカルは、プラズマ区域から下に流れ、プラズマヘッドの底面に位置する直線状の開口部から流出する。通常は１ミリメートルである狭い間隔が、プラズマヘッドの底面とその下にある基板との間で維持されており、ガスが開口部から流れ出るにつれて、ヘッドと基板との間の隙間がプロセスガスで充填され、プラズマ開口部から全方向にプロセスガスの層流が生成される。これにより、全大気がこの領域から強制排出されて、プロセスガスのみで充填されている、大気のないプロセス区域を形成する。これは、時間がかかり、かつ、高価な真空ポンプ設備を用いてこの領域をポンプ排出することなく、真空チャンバと同様の環境を作り出している。
［大気圧プラズマソースの遠隔誘電体バリア放電タイプの選定］
誘電体バリア放電（ＤＢＤ）低温大気圧プラズマソース（例えば、ＳＥＴ−ＮＡ社供給のＯｎｔｏｓ７プラズマソース）は、プラズマが基板に直接接触しないように、高エネルギープラズマ領域をプラズマソースの内部に制限している。ガス流（２）がプラズマ領域（３）を通過してプラズマソースの底部の開口部（４）から送出される時までに、イオン、ホットエレクトロン、動的衝撃種等の高エネルギー成分は全て、大気圧条件下では粒子衝突が高い割合で起こるために、それぞれのエネルギーを失っている。これにより、処理中の基板（６）が、真空プラズマシステムで通常なら生じるような高エネルギー粒子からの衝撃による表面損傷を被らないことが保証される。また、大気圧プラズマソースからのダウンストリーム中の反応性残留物は有効な運動エネルギーを有していないため、処理中の基板の直接表面において原子格子構造に損傷を与えない。「誘電体バリア放電」（ＤＢＤ）大気圧プラズマと称されている、特定のタイプの大気圧プラズマは、より単純なアーク放電又はコロナ放電大気圧プラズマに一般的に付随する高温アークをなくしている。ＤＢＤ大気圧プラズマは、より高い温度やアーク放電への直接曝露が許容できない低エネルギーでのエピ基板の準備に、他に類を見ないほど適している。さらに、アーク放電及びコロナ放電では、電極材料のスパッタリングが生じてダウンストリームガス流に混入し、その結果、望まれない異物で基板を汚染してしまう。したがって、ダウンストリーム式ＤＢＤ大気圧プラズマは、本願での使用に類を見ないほど適している。
［特定の還元性混合ガスの選定］
上述したように、ダウンストリームガス流内に残存する活性種は、長寿命の単原子還元性原子（つまり水素ラジカルＨ・）と、準安定量子励起状態のキャリアガス原子（つまり励起状態のヘリウムＨｅ＊）である。これらの種は、表面上の酸素、炭素、及び他の原子と反応して、これらの原子の揮発性化合物を生成することが化学的かつエネルギー的に可能であり、よって酸素、炭素、及び他の原子を基板表面から除去できる。キャリアガスに対する還元性ガスの比は表面準備プロセスの効率にとって重要である。キャリアガス流速は、ガスがプラズマ区域を通過している間にエネルギー吸収を行うことができる時間に影響する。流速が速いほどプラズマ区域内のガスの温度上昇は小さくなり、よって基板上の熱負荷は低減する。キャリアとして使用するガスの選定は非常に重要である。室内圧力条件でガスを電離するのに必要な放電開始電圧、及び、いったんプラズマが発光した後にプラズマ放電を維持するために必要な放電維持電圧等、プラズマ区域を取り囲む高電界内でガスがどのように挙動するかを考慮しなければならない。他の考慮事項としては、ガスの熱伝導率や熱質量が挙げられる。他の極めて重要な因子は、ガス内で形成され得る準安定エネルギー状態の性質である。例えば、ヘリウムは量子エネルギーが約２０ｅＶの準安定状態を発生させ、一方でアルゴンは量子エネルギーが約１０ｅＶの準安定状態を発生させる。ヘリウムの準安定状態でのより高いエネルギー「含有量」は、必要とするエネルギーがより高い表面反応、例えば金属酸化物の還元の活性化において、ヘリウムを望ましい選択肢とする。これに対し、所与の表面反応に必要な準安定状態でのエネルギーが低いものでよい場合、費用を抑えてアルゴンが用いられ得る。
【００４４】
水素は一般に還元性ガスとして好適であるが、ＮＨ３等の他の還元性ガスも、水素ほど好適ではないが、必要に応じて使用可能である。
［特定の不活性化混合ガスの適切な選択の選定］
不活性化ガスは、準備中である特定の基板に適するように選定すべきである。エピ成長システム内部の温度を上げると基板材料の酸化物を容易に脱着できるような場合では、酸素が適切な選定である。他の場合には、表面の金属原子を金属窒化物に還元するために、窒素が検討されるであろう。例えば硫黄を含有する他の還元性ガスが有益である場合もあり得る。ハロゲン含有ガスも、金属ハロゲン化合物を生成するために使用できるであろう。
【００４５】
例えば硫黄を含有する、他の還元性ガスが有益であり得る場合もある。金属ハロゲン化合物を生成するためにハロゲンを含有するガスを使用することもできる。また、大気圧プラズマソースを通して酸素と窒素の両方を流すことによって生成される酸窒化物は、特定の基板の表面不活性化として有用である可能性がある。
【００４６】
これらの不活性化層のいずれもが、偶発的な酸素や炭素等の基板表面への付着性を大幅に低減する。事実上、これは原子層の不活性化の機能を果たす。この層は非常に薄く、また非常に純度が高いため、エピ成長装置内で熱を加えることで、基板表面から非常に容易に（そして均等に）脱着する。
［適切な走査速度及び間隔の選定］
大気圧プラズマヘッドを用いて表面の化学的改質を行う際の重要な因子は、化学反応区域からの大気の排除である。図１は、プラズマヘッドの内部を移動したガスが、その後どのようにプラズマヘッドの底面にある開口部から出て、基板とプラズマヘッドの底面との間を横方向に流動するのかを示している。この横方向の流動が、プラズマヘッドの直下にある反応区域から大気を絶えずパージする。大気（主に酸素及び窒素）がないことによって、還元反応が、基板表面で還元反応を行うのに十分に高い密度で推移することを可能にしている。大気が反応区域内にわずかでも侵入すると、ダウンストリームラジカル反応の効率が低下する。適切な走査パラメータ及び間隔パラメータの選定は、基板上のダウンストリーム反応性残留物の効果を最大限に達成するために必要である。走査速度は、スループット、基板加熱、プロセス反応時間、及び大気排除の動力学の間でのトレードオフに左右される。スループットが目的である場合は、走査速度がより早いことが明らかに望ましい。また、走査速度が速いほど、プラズマヘッドから流出する熱励起されたガスとの熱交換に起因する基板の加熱は最小限になる。しかしながら、走査速度が速いほど、大気が反応区域からパージされる時間は短くなり、よって反応速度が低下する。同様に、プラズマヘッドと基板との間の間隔が大きすぎると、反応区域に残留する大気が増大する。しかしながら、間隔が小さすぎると、走査が進行しているため、基板がさらに加熱される場合があり、排除区域から出る際に基板表面が温かいままになる可能性がある。この結果として、還元されたばかりの表面が再酸化されるおそれがある。多変数に設計された実験によって、最適な結果を生み出す間隔と走査速度の範囲が求められた。典型的な走査速度は、有機物と酸化物の除去がどれほど必要とされるか次第で、１ｍｍ／秒から１５ｍｍ／秒までの範囲である。プラズマヘッド底面と基板上面との間の典型的な間隔は０．５ｍｍから１．５ｍｍの間であり、板状基材の走査速度と再酸化速度によって決まる。
【００４７】
次に、いくつかの注目すべき関心点を説明する。しかし、ここでも再度、保護される発明の範囲は許可される請求項によってのみ定義され、以下に記されている特定の例によって定義されるものではないことに注意されたい。
【００４８】
好適な実施形態において、基板準備のための大気圧プラズマは、例えば図４に示されるように、Ｏｎｔｏｓ大気圧プラズマユニットによって提供される。このユニットは、以下の状況下で、ダウンストリーム活性化ラジカルを提供する。
【００４９】
・冷ガス（＜１００℃）
・イオンがなく、ホットエレクトロンもない。
・層流が処理区域から大気を排除する。
【００５０】
・封じ込められたプラズマ区域
・接地電極
・室内環境
・誘電体ライナ
・ＲＦ電極は通常は最大約８０ワットで１３．５６ＭＨｚにて駆動される。
【００５１】
・本例では最大ＲＦ出力は１２０Ｗであるが、通常の動作電力は６０〜１００Ｗである。
４つのＭＦＣ（質量流量コントローラ）を使用して、非毒性ガスを、処理区域幅が２５ｍｍである、所有の大気圧プラズマヘッドに供給する。ヘッド内部にグロー放電方式プラズマを全体的に封じ込める。なおこの実施は、
・還元反応及び酸化反応に対応する
・単純で効果的かつ安全なプロセス
・真空チャンバがない単純なプロセス
・数分で完了するので迅速
・装置にも人にも安全
・アーク放電、イオン、衝撃、再堆積、剥離粒子のいずれもない
ものである。
【００５２】
混合ガスの希ガス成分は単に不動態であるだけではなく、反応位置への重要なエネルギー搬送を行っている。ヘリウム（好適な実施形態における「キャリア」ガス）は、１９．８ｅＶ及び２０．６ｅＶで、２つの準安定エネルギー準位（２１Ｓ及び２３Ｓ）を有している。いったん電子が（ＲＦプラズマによって）この状態に励起されると、他の原子との物理的衝突によって単に減衰して基底状態に戻り得る。これは時として気相で起こるが、準安定ヘリウム原子Ｈｅｍが基板表面に接触するときに強く起こる。この接触により、量子エネルギーが表面原子に直接移動され、表面化学反応のための追加の活性化エネルギーを提供する。これは、実質的には発生する運動エネルギーの移動はゼロであり、したがって、基板への動力学的な（衝撃）損傷もゼロであることを除けば、反応性イオンエッチングにおいて生じる表面活性化に多少類似している。このことは、損傷を受けやすい半導体構造の表面の準備にとっては非常に望ましい。
【００５３】
図５Ａ、５Ｂ、及び５Ｃは、エピタキシャル成長前の基板準備の一例示実施形態における連続工程を示している。本例では、エネルギーを得た準安定ヘリウム原子Ｈｅｍが、還元反応を与える励起水素原子Ｈ＊とともに存在している。励起水素原子Ｈ＊は、結晶格子の金属（又は他の）原子に結合している表面の酸素原子に結合しようとする。エネルギーを得た準安定ヘリウム原子Ｈｅｍがエネルギーを金属−酸素結合に与えると、水素−酸素結合が優勢になり、酸素はＨ２Ｏとして気相に流れ出す。この時点で、図５Ｃに示されているように、基板原子は高度に活性状態のままであり、ダングリングボンドを有した状態である。酸化物は、（例えば）Ｉｎ、Ｓｎ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｓｂ、Ａｇ、Ａｕ、さらに他から還元可能である。
【００５４】
図６Ａ、６Ｂ、及び６Ｃは、還元反応を用いて有機汚染物質を除去する一例示プロセスにおける例示工程を示している。ここでは、還元を行うダウンストリーム雰囲気は、エネルギーを得た準安定ヘリウム原子Ｈｅｍと、活性化された水素ラジカルＨ＊とを含有している。水素ラジカルは表面炭素原子に結合し、一方、エネルギーを得た準安定ヘリウム原子Ｈｅｍは、エネルギーを提供して炭素−金属結合を分断させる。この結果、図６Ｃに示されるように、非常に活性的な表面になる。
【００５５】
図７Ａ，７Ｂ，及び７Ｃは、酸素ラジカルを用いて有機汚染物質を除去する一例示酸化プロセスにおける例示工程を示している。なお、図７Ｃにおいて、ダングリングボンドは酸素の単分子層で不活性化されている。
【００５６】
図８Ａ、８Ｂ、及び８Ｃは、別の例示プロセスにおける例示工程を示しており、表面原子は還元されるとともに不活性化されている。ここでは、プラズマから出た流れは、活性化された窒素原子Ｎ＊を、エネルギーを得た準安定ヘリウムＨｅｍ及び水素ラジカルＨ＊とともに含む。結果として、酸素と有機物が除去されただけでなく、窒化物結合で不活性化もされている表面が得られる。
［準備の第１例］
本願の第１の好適な実施形態は以下のとおりである。
【００５７】
１．準備される基板：アンチモン化ガリウム（ＧａＳｂ）
２．大気圧プラズマソース：ＳＥＴＮＡ社製Ｏｎｔｏｓ７  誘電体バリア放電遠隔プラズマヘッド、開口部２５ｍｍ、ＲＦ出力１００ワット
３．ガス流パラメータ：ヘリウム  １０標準リットル／分（ＳＬＰＭ）、水素  ０．１０ＳＬＰＭ
４．走査パラメータ：走査速度  １ｍｍ／秒、プラズマヘッドと基板との間の間隔  １ｍｍ、ウェハ表面をラスタ走査する際の隣接する走査間での重なり  ０ｍｍ、有機物及び／又は酸化物汚染の程度によりウェハ上を１〜４回の通過
［準備の第２例］
本願の第２の好適な実施形態は以下のとおりである。
【００５８】
１．第１の好適な実施形態と同様の手順であるが、以下に従う。
２．大気圧プラズマソース：ＳＥＴＮＡ社製Ｏｎｔｏｓ７  誘電体バリア放電遠隔プラズマヘッド、開口部  ２５ｍｍ、ＲＦ出力  ８０ワット
３．ガス流パラメータ：ヘリウム  １０標準リットル／分（ＳＬＰＭ）、酸素  ０．１０ＳＬＰＭ
４．走査パラメータ：走査速度  ３ｍｍ／秒、プラズマヘッドと基板との間の間隔  １ｍｍ、ウェハ表面をラスタ走査する際の隣接する走査間での重なり  ０ｍｍ
５．１回通過での走査
［エピタキシャル成長］
上記の記載は、準備及び不活性化工程を詳述してきた。エピタキシャル構造を準備する全プロセスにおいてこれらの工程を用いた効果は重大である。特に、歩留まりが向上し、スループットが向上し、設備コストが減少し、酸性化学薬品や溶剤の使用が低減し、そして、高度に熟練した技術者の必要性が多少減少する。
【００５９】
開示されたプロセスは、化合物半導体基板にとって（不定比な成長の問題のために）特に重要であるが、これらの基板のみに適用可能であるというわけではない。
開示されたプロセスは半導体基板にとって効果的であるが、他の種類の基板にも適用可能である。開示された革新は必要に応じてサファイアやＢａＳｒＴｉＯ３等の単結晶基板、又は単結晶導体にも適合可能であると想定されている。
【００６０】
本発明は上述の実施形態に限定されるべきではないが、本発明の範囲内で種々の形態で実施してもよいことは理解されよう。プラズマヘッド製造業者、ＲＦ出力、ガスの組成、ガス流量比、ガス流速、走査速度、間隔、及び通過回数といったプロセスパラメータは、本発明の範囲内で同じプロセスの目標を達成するために変動させてもよい。
【００６１】
変形例と実施例を示すのに役立つさらなる一般的な背景は、米国特許第８，５６７，６５８号明細書に見出すことができ、同明細書を参照により本願に援用する。
変形例及び実施例、ならびに、以下に請求された発明で相乗効果的に実施可能な特徴を示すのに役立つさらなる一般的な背景は、米国特許出願第１３／７８１，９２７号明細書、同第１４／０５２，８６７号明細書、米国仮出願第６２／０７８，５９８号明細書、及び国際出願第ＰＣＴ／ＵＳ２０１３／２８５３０号明細書において見出すことができる。これらの出願の全てが、少なくともある程度、本願と同一の権利者による所有、同時係属、及び共通の発明者を有し、これらの出願の全て、及び、これらの出願内に直接的又は間接的に組み込まれているいずれの資料も、参照により本願に援用する。
［効果］
開示された革新は、様々な実施形態において、少なくとも以下に記す効果のうちの１つ以上を提供する。しかし、これらの効果の全てが、開示された革新の１つ１つから得られるとは限らず、また、このような効果の列挙は種々の特許が請求されている発明を限定するものではない。
・半導体エピタキシャル成長におけるコスト削減
・化合物半導体基板上でのエピタキシャル成長におけるコスト削減
・半導体エピタキシャル成長における結晶品質の向上、及びこの品質のより着実な実現
・化合物半導体基板上でのエピタキシャル成長における結晶品質の向上、及びこの品質のより着実な実現
・必要とされる酸や溶剤の減少によるコスト削減
・半導体エピタキシャル成長における結晶品質の向上、及びこの品質のより着実な実現
・化合物半導体基板上でのエピタキシャル成長における結晶品質の向上、及びこの品質のより着実な実現
・品質が向上したエピ基板上にその後作製されたデバイスの歩留まり及び性能の向上に伴うコスト削減
・環境への影響の低減、ならびに、酸廃棄物及び溶剤廃棄物の廃棄コストの削減
・不活性化により、基板洗浄とエピタキシャル成長との間の待ち時間を延ばすことが可能になる。
【００６２】
必ずしも全実施形態とは限らないが、いくつかの実施形態によれば以下が提供される。ＣＭＰ工程後かつエピタキシャル成長工程前に、大気圧プラズマによって基板が準備され、これは、還元反応のみならず、化学的に不活性なキャリアガスの準安定状態も含んでいる。これにより、残留物、酸化物、及び／又は汚染物質が除去される。任意選択的に、窒素による不活性化も大気条件下で行われ、これにより、後のエピタキシャル成長のために基板表面が不活性化される。
【００６３】
必ずしも全実施形態とは限らないが、いくつかの実施形態によれば、結晶基板上に結晶薄膜をエピタキシャル成長させるプロセスであって、ａ）結晶基板上に原子レベルで整った結晶表面を形成する工程と、ｂ）グロー放電及びダウンストリームを介して、活性化された準安定状態の希ガスと１つ以上の不安定な反応性化学種とを含む活性化された混合ガスを、大気圧下で結晶基板の表面上へと流す工程であって、これにより、結晶表面の原子配列を乱すことなく、整った結晶表面から残留物及び／又は酸化を除去する、流す工程と、ｃ）大気には開放されていない反応容器内に結晶基板を閉じ込める工程、及び、基板結晶性の結晶性拡張として、結晶性材料からなる層を整った結晶表面上に堆積する工程と、を含むプロセスが提供される。
【００６４】
必ずしも全実施形態によるものではなく、いくつかの実施形態によれば、結晶基板上に結晶薄膜をエピタキシャル成長させるプロセスであって、ａ）結晶基板上に原子レベルで整った結晶表面を形成する工程と、ｂ）グロー放電及びダウンストリームを介して、活性化された準安定状態の希ガスと１つ以上の不安定な還元性化学種とを含む活性化された混合ガスを、開口部を通して大気圧下で結晶基板の表面上へと流す工程であって、これにより、結晶表面の原子配列を乱すことなく、整った結晶表面から残留物及び／又は酸化を除去し、活性化された混合ガスがグロー放電から出た後、基板の表面の全ての部分が、２ミリ秒未満以内で活性化された混合ガスに曝露される、流す工程と、ｃ）大気には開放されていない反応容器内に結晶基板を閉じ込める工程、及び、基板結晶性の結晶性拡張として、結晶性材料からなる層を整った結晶表面上に堆積する工程と、を含むプロセスが提供される。
【００６５】
必ずしも全実施形態とは限らないが、いくつかの実施形態によれば、結晶基板上に結晶薄膜を高真空エピタキシャル成長させるプロセスであって、ａ）結晶基板上に原子レベルで整った結晶表面を形成する工程と、ｂ）グロー放電及びダウンストリームを介して、活性化された準安定状態の希ガスと１つ以上の不安定な反応性化学種とを含む活性化された混合ガスを、大気圧下で結晶基板の表面上へと流す工程であって、これにより、結晶表面の原子配列を乱すことなく、整った結晶表面から残留物及び／又は酸化を除去する、流す工程と、ｃ）大気には開放されていない反応容器内に結晶基板を閉じ込める工程、及び、反応チャンバを１０−５Ｔｏｒｒ未満の圧力まで排気する工程、整った結晶表面から物質を脱着するために結晶基板を真空下で加熱する工程、及び、基板結晶性の結晶性拡張として、結晶性材料からなる層を整った結晶表面上に堆積する工程と、を含むプロセスが提供される。
【００６６】
必ずしも全実施形態とは限らないが、いくつかの実施形態によれば、結晶基板上に結晶薄膜をエピタキシャル成長させるプロセスであって、ａ）結晶基板上に原子レベルで整った結晶表面を形成する工程と、ｂ）グロー放電及びダウンストリームを介して、活性化された準安定状態の希ガスと１つ以上の不安定な還元性化学種とを含む活性化された混合ガスを、開口部を通して大気圧下で結晶基板の表面へと流す工程であって、これにより、結晶表面の原子配列を乱すことなく、整った結晶表面から残留物及び／又は酸化を除去する、流す工程、ならびに、活性化された混合ガスがグロー放電から出た後、基板の表面の全ての部分が２ミリ秒未満以内で活性化された混合ガスに曝露されているようにノズルと結晶基板の相対位置をスイ−プする工程と、ｃ）大気には開放されていない反応容器内に結晶基板を閉じ込める工程、及び、基板結晶性の結晶性拡張として、結晶性材料からなる層を整った結晶表面上に堆積する工程と、を含むプロセスが提供される。
［変更例及び変形例］
当業者であれば認識されるように、本願に記載されている革新的な概念は、きわめて幅広い適用範囲において変更・変形可能であり、したがって特許の保護対象の範囲は与えられた特定の例示的教示のいずれによっても限定されない。添付の請求項の精神と広範な範囲の範疇にあるこのような代替例、変更例、及び変形例の全てを包含することが意図されている。
【００６７】
ある例の場合、必要に応じて、ヘリウムに代えて、エネルギーを得た他の準安定種を使用してもよい。ネオンとアルゴンの両方が、それぞれのエネルギーはヘリウムのエネルギーよりも低いが、エネルギーを得た準安定状態を有する。
【００６８】
別の例の場合、開示されている発明は、エピタキシャル成長のためのＩＩ−ＶＩ基板の準備にとって特に効果的である。好適な材料としては、ＣｄＺｎＴｅ、ＺｎＳ、ＣｄＴｅ、さらにはＨｇＣｄＴｅも挙げられる。
【００６９】
別の例の場合、記載されている基板準備工程は、未処理の基板にのみに施される必要はない。代わりにこの工程は、さらなるエピタキシャル成長工程の準備のために、場合によってはいくつかの処理後に、エピタキシャル構造に適用されてもよい。
【００７０】
励起された準安定状態の原子の寿命は様々であるが、すべて短寿命である。例えば、上述の各例で用いられている条件下では、準安定ヘリウム原子Ｈｅｍは通常は開口部から数センチメートル移動するが、酸素ラジカルはおそらく数ミリメートル、水素ラジカルはそれよりもわずかに短く、窒素ラジカルの移動距離は約１センチメートルである。しかし、この距離は、ソースガス流速及び／又はプラズマ駆動電力を調節することによって変更可能である。
【００７１】
窒素による不活性化は、通常はＭＢＥ前の加熱条件、例えば３５０〜４００℃のあたり、場合によっては２５０℃程度の低さの条件下で、脱着を行うことができる。
なお、開示されている発明は、通常の膜厚のエピタキシャル層だけではなく、単分子層を１層又は数層堆積するＡＬＥ（原子層エピタキシー）にも適用可能である。
【００７２】
本願における記載のいずれも、いずれかの特定の要素、工程、又は機能が特許請求の範囲に含まれていなければならない必須の要素であることを意味するものとして解釈すべきではない。つまり、特許の保護対象の範囲を定義するのは、許可された請求項のみである。さらに、「〜手段（ｍｅａｎｓ  ｆｏｒ）」という語の後に分詞が続かない限り、これらの請求項は、米国特許法第１１２条第６パラグラフが適用されることを意図しているものではない。
【００７３】
出願された特許請求の範囲は、可能な限り包括的であることが意図されており、意図的に断念し、パブリックドメインに供され、又は放棄される特許対象はない。
以上に説明してきたことの中でも特に（そして、排除することなく、発明性があり、及び／又は意外性があり、及び／又は効果的であるとして本明細書に示されている他のあらゆる要点とともに）、以下の内容について特許が請求されている。
【図１】
2018532258.tif 000003
【図２】
2018532258.tif 000004
【図３】
2018532258.tif 000005
【図４】
2018532258.tif 000006
【図５】
2018532258.tif 000007
【図６】
2018532258.tif 000008
【図７】
2018532258.tif 000009
【図８】
2018532258.tif 000010
【国際調査報告】
2018532258.tif 000011
2018532258.tif 000012