DE68921868T2 - Verfahren zur Herstellung einer Heterostruktur. - Google Patents
Verfahren zur Herstellung einer Heterostruktur.Info
- Publication number
- DE68921868T2 DE68921868T2 DE68921868T DE68921868T DE68921868T2 DE 68921868 T2 DE68921868 T2 DE 68921868T2 DE 68921868 T DE68921868 T DE 68921868T DE 68921868 T DE68921868 T DE 68921868T DE 68921868 T2 DE68921868 T2 DE 68921868T2
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- single crystal
- crystal layer
- atoms
- heterostructure
- deposited
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 17
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 11
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims description 50
- 125000005843 halogen group Chemical group 0.000 claims description 20
- 125000004429 atom Chemical group 0.000 claims description 11
- 125000004435 hydrogen atom Chemical group [H]* 0.000 claims description 10
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 10
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 9
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 5
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 238000000151 deposition Methods 0.000 claims description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 4
- 229910021332 silicide Inorganic materials 0.000 claims description 4
- FVBUAEGBCNSCDD-UHFFFAOYSA-N silicide(4-) Chemical compound [Si-4] FVBUAEGBCNSCDD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 4
- 238000003303 reheating Methods 0.000 claims description 2
- 238000005507 spraying Methods 0.000 claims description 2
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 3
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims 2
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims 2
- 229910052736 halogen Inorganic materials 0.000 claims 1
- 150000002367 halogens Chemical class 0.000 claims 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 27
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 23
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 22
- 125000001153 fluoro group Chemical group F* 0.000 description 16
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 5
- 229910018999 CoSi2 Inorganic materials 0.000 description 4
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 4
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 description 3
- 229910012990 NiSi2 Inorganic materials 0.000 description 2
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910008284 Si—F Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 2
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- 238000001451 molecular beam epitaxy Methods 0.000 description 2
- 238000004435 EPR spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 125000001309 chloro group Chemical group Cl* 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 125000005842 heteroatom Chemical group 0.000 description 1
- 238000005468 ion implantation Methods 0.000 description 1
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- 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
- 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
- H01L21/28—Manufacture of electrodes on semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/268
- H01L21/283—Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current
- H01L21/285—Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current from a gas or vapour, e.g. condensation
- H01L21/28506—Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current from a gas or vapour, e.g. condensation of conductive layers
- H01L21/28512—Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current from a gas or vapour, e.g. condensation of conductive layers on semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table
- H01L21/28518—Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current from a gas or vapour, e.g. condensation of conductive layers on semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table the conductive layers comprising silicides
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- 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
- H01L21/02104—Forming layers
- H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
- H01L21/02367—Substrates
- H01L21/0237—Materials
- H01L21/02373—Group 14 semiconducting materials
- H01L21/02381—Silicon, silicon germanium, germanium
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- 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
- H01L21/02104—Forming layers
- H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
- H01L21/02436—Intermediate layers between substrates and deposited layers
- H01L21/02439—Materials
- H01L21/02455—Group 13/15 materials
- H01L21/02463—Arsenides
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- 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
- H01L21/02104—Forming layers
- H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
- H01L21/02436—Intermediate layers between substrates and deposited layers
- H01L21/02494—Structure
- H01L21/02513—Microstructure
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- 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
- H01L21/02104—Forming layers
- H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
- H01L21/02518—Deposited layers
- H01L21/02521—Materials
- H01L21/02538—Group 13/15 materials
- H01L21/02546—Arsenides
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- 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
- H01L21/02104—Forming layers
- H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
- H01L21/02612—Formation types
- H01L21/02617—Deposition types
- H01L21/02631—Physical deposition at reduced pressure, e.g. MBE, sputtering, evaporation
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- 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
- H01L21/02104—Forming layers
- H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
- H01L21/02656—Special treatments
- H01L21/02658—Pretreatments
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10S438/00—Semiconductor device manufacturing: process
- Y10S438/933—Germanium or silicon or Ge-Si on III-V
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10S438/00—Semiconductor device manufacturing: process
- Y10S438/938—Lattice strain control or utilization
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Physical Deposition Of Substances That Are Components Of Semiconductor Devices (AREA)
- Recrystallisation Techniques (AREA)
- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Einkristallschicht auf einem Halbleiter oder Metallsilicid und insbesondere ein Verfahren zur Herstellung einer Heterostruktur, die/das sich zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung mit Heterostruktur eignet.
- Im Stand der Technik wurde ein heteroepitaxiales Verfahren als Verfahren zur Bildung beliebiger Halbleiter mit Ausnahme von Si auf einem Silizium-(Si) Einkristallsubstrat vorgeschlagen.
- Da Si und der von Si verschiedene Halbleiter jedoch unterschiedliche Gitterkonstanten aufweisen, treten in einer Heterogrenzfläche zwischen Si und dem davon verschiedenen Halbleiter nach dem heteroepitaxialen Wachstum viele Fehlstellen auf.
- Ein Artikel von T.P. Humphreys et al im Japanese Journal of Applied Physics Part 1, Bd. 27, Nr. 8 (1988) S. 1458-1463 offenbarte ein Verfahren zur Herstellung einer Heterostruktur, worin (Wasserstoff)atome auf eine Einkristallschicht aufgebracht werden. Die resultierende Struktur wird anschließend in ein Molekularstrahlepitaxiesystem transferiert und eine zweite Einkristallschicht gebildet. Die beiden Einkristallschichten bestanden aus unterschiedlichen Halbleitern und wiesen daher verschiedene Gitterkonstanten auf.
- Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung einer Heterostruktur nach Anspruch 1 oder 2 bereitgestellt.
- Die erste Einkristallschicht ist Silizium, und die zweite Einkristallschicht besteht vorzugsweise aus Halbleiter-Einkristallmaterialien wie GaAs oder InP oder aus Metallsilicid-Einkristallmaterialien wie NiSi&sub2; oder CoSi&sub2;. Wenn jedoch die Gitterkonstanten der Materialien für die erste und die zweite Einkristallschicht sehr unterschiedlich voneinander sind, treten in der Heterogrenzfläche wahrscheinlich Fehlstellen auf. Daher liegt die Differenz der Gitterkonstanten zwischen beiden Materialien vorzugsweise innerhalb von 20% und noch bevorzugter innerhalb von 10%. In dieser Hinsicht sind die oben erwähnten Beispiele für die Materialien vorzuziehen.
- Das Aufbringen der H-Atome oder Halogenatome kann durch Aufsprühen der Atome aus einer Düse auf eine Probe (die erste Einkristallschicht) erfolgen, die z.B. in einem Ultrahochvakuum gehalten wird. In diesem Fall wird die Temperatur der Probe auf vorzugsweise etwa 650ºC oder weniger und der Druck vorzugsweise auf 1,3 10&supmin;&sup7; hPa bis 1,3 10&supmin;&sup8; hPa (10&supmin;&sup7; bis 10&supmin;&sup8; Torr) eingestellt. Nachstehend wird das Ablagerungsbzw. Aufbringungsverfahren in Verbindung mit der Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform näher erläutert.
- Die erste Einkristallschicht kann weiterhin auf einem vorbestimmten Substrat ausgebildet sein. Alternativ dazu kann bei Verwendung eines Si-Einkristallsubstrats als Substrat das Substrat selbst als erste Einkristallschicht dienen.
- Die auf die ersten Einkristallschicht abgelagerten H-Atome oder Halogenatome dienen dazu, Schlenkerbindungen (lose Bindungen) zu beenden, die durch die Gitterverschiedenartigkeit in der Heterogrenzfläche zwischen der ersten und zweiten Einkristallschicht verursacht werden, wodurch die Fehlstellen in der Heterogrenzfläche verringert werden. Wie bereits erwähnt liegt die Zahl der abzulagernden H-Atome oder Halogenatome im Bereich von ± 50% in Bezug auf die Anzahl der Schlenkerbindungen, damit diese beendet werden. Vorzugsweise entspricht die Zahl der H-Atome oder Halogenatome der Anzahl der Schlenkerbindungen.
- Die Anzahl der Schlenkerbindungen kann unter Verwendung beispielsweise des Elektronenspinresonanzverfahrens problemlos gemessen werden.
- Es folgt eine ausführliche Beschreibung erfindungsgemäßer Ausführungsformen anhand von Beispielen und unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen, worin:
- Fig.1 ein Fließschema einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens ist; und
- Figuren 2 und 3 Graphen sind, die die Wirkungsweise der vorliegenden Erfindung darstellen.
- Es folgt eine Beschreibung einer bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform unter Bezugnahme auf die Zeichnungen.
- Fig.1 zeigt ein Verfahren zur Herstellung einer Heterostruktur bestehend aus der Abfolge der Schritte (a) bis (h). Die Schritte (a) bis (d) sind vorgesehen, um eine erwünschte Menge an H-Atomen oder Halogenatomen (F, Cl-Atomen) auf einem Si- Einkristallsubstrat 1 (auf die erste Einkristallschicht) aufzubringen bzw. abzulagern. Diese Schritte erfolgen in einem Ultrahochvakuumverfahren namens Molekularstrahl- Epitaxie- (MBE) Verfahren. Nun wird eine typische Abfolge dieser Schritte bei der Ablagerung bzw. Aufbringung von F-Atomen beschrieben. Als erstes wird das Si-Substrat 1 etwa 15 Minuten lang auf 900ºC erhitzt, um die Oberfläche des Si-Substrats zu reinigen (Schritt (a)). Danach wird die Temperatur des Si-Substrats auf 650ºC gesenkt und F-Gas aus einer Düse aufgesprüht. Selbst wenn zu diesem Zeitpunkt eine große Menge F-Gas aufgesprüht wird, wird eine Einzelschicht F-Atome (≤ 6 x 10¹&sup4;/cm²) durchwegs stabil abgelagert (Schritt (b)), da die Si-F-Bindung stärker als die F-F-Bindung ist. In einem Temperaturbereich von etwa 650ºC oder weniger verdampft eine zweite Schicht oder mehr der F-Atome, da die F-F-Bindung aufgebrochen wird. Die erste Schicht der F-Atome bleibt jedoch stabil, da die Si-F-Bindung stark ist. Die Anzahl der auf der Si-Oberfläche abgelagerten F-Atome kann durch Erhitzen der Probe auf etwa 750ºC über mehrere Hundert Sekunden beliebig gesteuert werden (Schritt (c)). Wenn die Probe beispielsweise 200 Sekunden oder 500 Sekunden lang bei 750ºC erhitzt wird, verringert sich die Anzahl der F-Atome (6 x 10¹&sup4;/cm²) auf 6 x 10¹³/cm² bzw. 6 x 10¹²/cm².
- Natürlich kann die Anzahl der auf der Si-Oberfläche abzulagernden F-Atome durch Steuern des Drucks des aus der Düse aufzusprühenden F-Gases gesteuert werden. In diesem Fall kann eine gewünschte Anzahl F-Atome auf der Si-Oberfläche in einem einzigen Schritt ohne Wiedererhitzen der Probe aufgebracht werden (siehe (d)). Wird beispielsweise das F-Gas auf das Si-Substrat bei 650ºC unter einem Druck von 2,6 10&supmin;&sup8; hPa (2 x 10&supmin;&sup8; Torr) 5 Sekunden oder 10 Sekunden lang aufgesprüht, so beträgt die Anzahl der am Si-Substrat abgelagerten F-Atome 8 x 10¹³/cm² oder 2 x 10¹&sup4;/cm².
- Der nächste Schritt dient dazu, eine dünne Heteroeinkristallschicht (eine zweite Einkristallschicht) auf der in Schritt (c) oder (d) gewonnenen Probe zu bilden. Dieser Schritt erfolgt unter Verwendung des Molekularstrahl-Epitaxialwachstumsverfahrens (Schritte (e) und (g)). Diese Schritte werden nun für die Bildung von GaAs als zweiter Einkristallschicht auf dem Si-Substrat als erster Einkristallschicht beschrieben.
- Beim Molekularstrahl-Epitaxialachstumsverfahren wird zunächst amorphes GaAs als Pufferschicht bis zu einer Dicke von etwa 20 nm bei einer Substrattemperatur von 150 - 400ºC abgelagert bzw. aufgebracht. Dann wird die Substrattemperatur auf 700 - 750ºC erhöht und das Molekularstrahl-Epitaxiewachstum bis zu einer Dicke von etwa 300 nm fortgeführt. Da zu diesem Zeitpunkt die Substattemperatur hoch ist, wird das zuerst gebildete amorphe GaAs und auch das sekundär wachsende GaAs monokristallisiert, um ein Einkristall-GaAs 4 zu erhalten (siehe (f)).
- Während das Festphasen-Epitaxialwachstumsverfahren, das in den Schritten (e) und (g) dargestellt ist, dem Molekularstrahl-Epitaxialwachstumsverfahren ähnelt, wird eine relativ dicke Schicht von amorphem GaAs 3 abgelagert (Schritt (e)) und erhitzt, um das amorphe GaAs 3 zu monokristallisieren, um ein Einkristall-GaAs 4 zu erhalten (Schritt (g)). Schritt (e) dient dazu, das amorphe GaAs bis zu einer Dicke von etwa 320 nm und in einem Temperaturbereich von 150 - 400ºC abzulagern; Schritt (g) ist vorgesehen, das amorphe GaAs bei einer Ausglühtemperatur von etwa 700ºC 30 Minuten bis 1 Stunde lang zu monokristallisieren. Demzufolge wird Schritt (g) vor allem als Festphasen- Epitaxialwachstumsverfahren bezeichnet.
- Dann werden die Schritte (a) bis (f) oder die Schritte (a) bis (g) wiederholt, um eine Mehrschicht-Heterostruktur am GaAs und Si zu bilden, wie dies durch Schritt (h) dargestellt wird. Die in Schritt (h) gezeigte Heterostruktur besitzt vier Schichten, die aus der zweiten GaAs-Schicht 4', der Si-Schicht 1', der ersten GaAs-Schicht 4 und dem Si- Substrat 1 bestehen.
- Wie bereits erwähnt, umfaßt die Heterostruktur in der bevorzugten Ausführungsform GaAs/Si und wird durch das Molekularstrahl-Epitaxialwachstumsverfahren oder das Festphasen-Epitaxialwachstumsverfahren gebildet. Man beachte jedoch, daß die vorliegende Erfindung auch auf eine Heterostruktur anwendbar ist, die sich aus beliebigen anderen Materialien zusammensetzt und durch beliebige andere Verfahren gebildet wird.
- Wie bereits erwähnt, werden die Halogenatome wie z.B. F-Atome während des Kristallwachstums in die Heterogrenzfläche eingebracht. Alternativ dazu können nach dem Bilden der aus GaAs/Si bestehenden Heterostruktur die Halogenatome, z.B. F- Atome, mittels Ionenimplantation o.dgl. in die Heterostruktur eingebracht werden, um die Gitterfehlstellen zu beheben. In diesem Fall liegen die F-Atome im Si-Substrat, der Heterogrenzfläche und der GaAs-Schicht mit einer bestimmten Tiefenverteilungd vor. Anders ausgedrückt sind unzulässige F-Atome im Si-Substrat und der GaAs-Schicht vorhanden. In Bezug auf die Wirksamkeit ist dieses Verfahren daher schlechter als das in Fig.1 dargestellte.
- Eine Gitterfehlstellendichte im GaAs/Si-Kristall, der durch das in Fig.1 dargestellte Verfahren gebildet wird, wurde unter Verwendung eines Elektronenmikroskops festgestellt. Fig.2 (Kurve 6) zeigt das Ergebnis der Bewertung der Gitterfehlstellendichte. Wie dies aus Fig.2 ersichtlich ist, wird die Gitterfehlstellendichte durch das Einbringen der F-Atome verringert, was die Wirkungsweise der vorliegenden Erfindung darstellt. Im Graph kennzeichnen Symbole 1 einen Bereich der Versuchsstreuung der Gitterfehlstellendichte. Man beachte weiters, daß es einen Optimalwert für die Anzahl der F-Atome gibt, die zur Minimierung der Gitterfehlstellendichte in die Heterogrenzfläche eingebracht werden. Fig.2 zeigt die anderen Heterostrukturen von CoSi&sub2;/Si (Kurve 5) und InP/Si (Kurve 7), bei denen im wesentlichen die gleiche Wirkung wie bei GaAs/Si erzielt werden kann. Aus Fig.2 geht hervor, daß die vorliegende Erfindung bei einer Vielzahl von Heteromaterialien anwendbar ist. Durch Versuche konnte man auch bestätigen, daß im Falle des Einbringens von H-Atomen und beliebigen anderen Halogenatomen anstelle von F-Atomen im wesentlichen die gleiche Wirkung wie bei den in Fig.2 dargestellten Beispielen erzielt werden kann.
- Es folgen nähere Erklärungen zur Anzahl der H-Atome oder Halogenatome, die die Wirkung der vorliegenden Erfindung besonders ausgeprägt aufweisen. Im Falle der GaAs/Si-Struktur sind die Gitterkonstanten von GaAs und Si 5.653 bzw. 5.431 Å. Daher besteht zwischen GaAs und Si eine Gitterverschiedenartigkeit von 4%. Anders ausgedrückt sind in der Heterostruktur Schlenkerbindungen von 5,4 x 10¹¹/cm² vorhanden. Im Falle der Heterostrukturen von CoSi&sub2;/Si und InP/Si gibt es eine Gitterverschiedenartigkeit von 1,2 bzw. 8,0%; in den Heterogrenzflächen sind Schlenkerbindungen von 4,9 x 10¹&sup0;/cm² bzw. 2,2 x 10¹²/cm² festzustellen. Bezugnehmend auf die Versuchsergebnisse in Fig.2 beachte man, daß die Anzahl der Schlenkerbindungen dieser Heterostrukturen quantitativ mit der Anzahl der Halogenatome übereinstimmt, die zur Minimierung der Gitterfehlstellendichte erforderlich sind. Das heißt, daß es zur Erzielung der größten Wirkung der vorliegenden Erfindung am besten ist, H-Atome oder Halogenatome in genau jener Zahl einzuführen, die die Schlenkerbindungen in der Heterogrenzfläche gerade beenden kann.
- Dieser obige optimale Zustand kann in folgender Weise durch einen allgemeinen Ausdruck dargestellt werden. Unter der Annahme, daß die Gitterkonstante eines Substratmaterials durch d (Å) und die Gitterkonstante eines auf dem Substat zu bildenden Heteromaterials durch d ± (x/100) (Å) gekennzeichnet ist (worin x eine Gitterverschiedenartigkeitsrate darstellt), kann die Anzahl der in der Heterogrenzfläche bestehenden Schlenkerbindungen wie folgt ausgedrückt werden:
- [d x 10&supmin;&sup8; x 100/x)]&supmin;² (cm&supmin;²)
- Daher kann die Anzahl (N) der zur Minimierung der Gitterfehlstellendichte erforderlichen benötigten Halogenatome wie folgt ausgedrückt werden:
- N (cm-²) = x²/(d x 10&supmin;&sup6;)²
- Wenn das Substratmaterial Si ist (d = 5.431 Å), kann der obige Ausdruck wie folgt umformuliert werden:
- N(cm&supmin;²) = 3,4 x 10¹&sup0; x²
- Gemäß dem obigen Grundausdruck kann die Beziehung zwischen der Anzahl der Halogenatome in der Grenzfläche und der Gitterverschiedenartigkeitsrate in Fig.3 dargestellt werden, die zeigt, daß die vorliegende Erfindung auf eine Vielzahl an Heterostrukturen anwendbar ist (NiSi&sub2;/Si, GaP/Si, CoSi&sub2;/Si, GaAs/Si, Ge/Si, InP/Si). Im Graph von Fig.3 kennzeichnet die Ordinatenachse die Anzahl der zur Minimierung der Gitterfehlstellendichte erforderliche Anzahl an Halogenatomen, während die Abszissenachse die Gitterverschiedenartigkeitsrate anzeigt. Es ist aus Fig.3 ersichtlich, daß der obige Ausdruck im weiten Bereich von 0,5 - 10% der Gitterverschiedenartigkeitsrate gilt und die vorliegende Erfindung für unterschiedliche Heteromaterialien geeignet ist. Insbesondere zeigt die in Fig.3 dargestellte Kurve die Beziehung zwischen der Gitterverschiedenartigkeitsrate und der Anzahl der Halogenatome, die zur Minimierung der Gitterfehlstellendichte erforderlich sind, d.h. den Ausdruck N (cm-²) = 3,4 x 10¹&sup0;. x², während die Kurven 9 und 10 eine Ober- und eine Untergrenze der Anzahl der Halogenatome darstellen, die zur Erzielung der Wirkungsweise der vorliegenden Erfindung fähig sind, welche Ober- und Untergrenze durch Versuche bestimmt werden.
- Unter Berücksichtigung der Variation in der Ebene und der Versuchsfehler der Gitterfehlstellendichte (siehe Fig.2) ist ein bevorzugter Bereich der Anzahl der Halogenatome gemäß der vorliegenden Erfindung ± 50% in Bezug auf die Werte, die durch den durch Kurve 8 in Fig.3 dargestellten Grundausdruck erhalten werden können.
Claims (3)
1. Verfahren zur Herstellung einer Heterostruktur, umfassend die Schritte des
Ablagerns bzw. Aufbringens von Atomen (2) auf eine Oberfläche einer ersten
Einkristallschicht (1) und des Bildens einer zweiten Einkristallschicht (4) auf der ersten
Einkristallschicht (1) mit den darauf aufgebrachten Atomen durch heteroepitaxiales
Wachstum, wobei die zweite Einkristallschicht (4) eine unterschiedliche Gitterkonstante
gegenüber der Gitterkonstante des Materials aufweist, das die erste Einkristallschicht (1)
bildet;
worin:
die erste Einkristallschicht (1) aus Silizium besteht;
die zweite Einkristallschicht (4) aus Halbleiter- oder Metallsilicid besteht;
die Atome (2) Wasserstoff- oder Halogenatome sind und bei einer Temperatur
von 650ºC oder darunter und einem Druck von 1,3 x 10&supmin;&sup7; hPa bis 1,3 x 10&supmin;&sup8; hPa (10&supmin;&sup7; -
10&supmin;&sup8; Torr) aufgebracht werden, um die Anzahl der aufgebrachten Atome (2) so zu
steuern, daß die Anzahl gleich oder im Bereich von ± 50% in bezug auf die Anzahl an
Schlenkerbindungen ist, die in der Heterogrenzfläche zwischen der ersten
Einkristallschicht (1) und der zweiten Einkristallschicht (4) vorhanden sind; und
die beiden Schritte ohne Unterbrechung durchgeführt werden, ohne die
Heterostruktur aus einer Produktionsvorrichtung herauszunehmen.
2. Verfahren zur Herstellung einer Heterostruktur, umfassend die Schritte des
Aufbringens von Atomen (2) auf eine Oberfläche einer ersten Einkristallschicht (1) und
des Bildens einer zweiten Einkristallschicht (4) auf der ersten Einkristallschicht (1) mit
den darauf aufgebrachten Atomen durch heteroepitaxiales Wachstum, wobei die zweite
Einkristallschicht (4) eine unterschiedliche Gitterkonstante gegenüber der
Gitterkonstante des Materials aufweist, das die erste Einkristallschicht (1) bildet;
worin:
die erste Einkristallschicht (1) aus Silizium besteht;
die zweite Einkristallschicht (4) aus Halbleiter- oder Metallsilicid besteht;
die Atome (2) Wasserstoff- oder Halogenatome sind und bei einer Temperatur
von 650ºC oder darunter aufgebracht werden, und worin die erste Einkristallschicht (1)
mit den darauf aufgebrachten Atomen anschließend erneut erwärmt wird, um die
Anzahl der Atome (2) auf der ersten Einkristallschicht (1) so zu steuern, daß die Anzahl
gleich oder im Bereich von ± 50% in bezug auf die Anzahl an Schlenkerbindungen ist,
die in der Heterogrenzfläche zwischen der ersten Einkristallschicht (1) und der zweiten
Einkristallschicht (4) vorhanden sind; und
die Schritte des Aufbringens der Atome (2), des erneuten Erwärmens der ersten
Einkristallschicht (1) und des Bildens der zweiten Einkristallschicht (4) ohne
Unterbrechung durchgeführt werden, ohne die Heterostruktur aus einer
Produktionsvorrichtung herauszunehmen.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, worin der Schritt des Aufbringens von
Wasserstoffatomen oder Halogenatomen auf die Oberfläche der ersten Einkristallschicht
das Sprühen von Wasserstoffgas oder Halogengas auf die Oberfläche der ersten
Einkristallschicht umfaßt.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63291101A JP2507888B2 (ja) | 1988-11-19 | 1988-11-19 | ヘテロ構造体の製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE68921868D1 DE68921868D1 (de) | 1995-04-27 |
DE68921868T2 true DE68921868T2 (de) | 1995-09-07 |
Family
ID=17764466
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE68921868T Expired - Fee Related DE68921868T2 (de) | 1988-11-19 | 1989-11-20 | Verfahren zur Herstellung einer Heterostruktur. |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5066355A (de) |
EP (1) | EP0377954B1 (de) |
JP (1) | JP2507888B2 (de) |
DE (1) | DE68921868T2 (de) |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2619611B2 (ja) * | 1993-05-31 | 1997-06-11 | 住友シチックス株式会社 | 単結晶の製造装置および製造方法 |
JP3500541B2 (ja) * | 1994-02-15 | 2004-02-23 | 富士通株式会社 | 単電子トンネル接合装置の製造方法 |
JP3062065B2 (ja) * | 1995-10-20 | 2000-07-10 | 日本電気株式会社 | 半導体装置の製造方法 |
EP1779855A1 (de) * | 2005-10-28 | 2007-05-02 | Abdula Kurkayev | Nanopartikel von heterokristallinen Mineralien und ihre Herstellung |
CA2929083C (en) * | 2013-10-31 | 2023-01-03 | Archer Daniels Midland Company | Methods for distressing fabrics or garments using polysaccharide particles |
Family Cites Families (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3530011A (en) * | 1964-12-07 | 1970-09-22 | North American Rockwell | Process for epitaxially growing germanium on gallium arsenide |
FR2225207B1 (de) * | 1973-04-16 | 1978-04-21 | Ibm | |
US3929527A (en) * | 1974-06-11 | 1975-12-30 | Us Army | Molecular beam epitaxy of alternating metal-semiconductor films |
JPS5638054B2 (de) * | 1974-07-04 | 1981-09-03 | ||
US3963538A (en) * | 1974-12-17 | 1976-06-15 | International Business Machines Corporation | Two stage heteroepitaxial deposition process for GaP/Si |
JPS5543882A (en) * | 1978-09-22 | 1980-03-27 | Mitsubishi Monsanto Chem Co | Gaseous-phase growing of compound semiconductor epitaxial film |
JPS5748735A (en) * | 1980-09-08 | 1982-03-20 | Canon Inc | Manufacture of image forming member for electrophotography |
US4517047A (en) * | 1981-01-23 | 1985-05-14 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army | MBE growth technique for matching superlattices grown on GaAs substrates |
US4578127A (en) * | 1982-08-13 | 1986-03-25 | At&T Bell Laboratories | Method of making an improved group III-V semiconductor device utilizing a getter-smoothing layer |
US4575924A (en) * | 1984-07-02 | 1986-03-18 | Texas Instruments Incorporated | Process for fabricating quantum-well devices utilizing etch and refill techniques |
JPH0236059B2 (ja) * | 1984-07-16 | 1990-08-15 | Kogyo Gijutsuin | Kagobutsuhandotainoseichohoho |
US4870032A (en) * | 1987-01-14 | 1989-09-26 | American Telephone And Telegraph Company, At&T Bell Laboratories | Method of fabricating single crystal films of cubic group II fluorides on semiconductor componds by molecular beam epitaxy |
US4918031A (en) * | 1988-12-28 | 1990-04-17 | American Telephone And Telegraph Company,At&T Bell Laboratories | Processes depending on plasma generation using a helical resonator |
-
1988
- 1988-11-19 JP JP63291101A patent/JP2507888B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1989
- 1989-11-16 US US07/438,290 patent/US5066355A/en not_active Expired - Fee Related
- 1989-11-20 DE DE68921868T patent/DE68921868T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1989-11-20 EP EP89312016A patent/EP0377954B1/de not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EP0377954A1 (de) | 1990-07-18 |
JPH02139918A (ja) | 1990-05-29 |
JP2507888B2 (ja) | 1996-06-19 |
DE68921868D1 (de) | 1995-04-27 |
EP0377954B1 (de) | 1995-03-22 |
US5066355A (en) | 1991-11-19 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE68918135T2 (de) | Methode zur Erzeugung einer halbleitenden Dünnschicht. | |
DE69422229T2 (de) | Verfahren zum Herstellen einer Halbleiterdünnschicht und Verfahren zur Herstellung einer Hall-Effekt-Anordnung | |
DE68917021T2 (de) | Herstellung eines Halbleiterplättchens, das eine III-V-Gruppen-Halbleiterverbindungsschicht auf einem Siliziumsubstrat aufweist. | |
DE60011022T2 (de) | Verfahren zur Herstellung einer Halbleiterstruktur mit einer auf Silizium stabilen kristallinen Zwischenschicht | |
DE69225520T2 (de) | Gegenstand, beinhaltend eine in Gitterschichten fehlangepasste Halbleiter-Heterostruktur | |
DE10137369B4 (de) | Halbleitersubstrat, Feldeffekt-Transistor, Verfahren zur Bildung einer SiGe-Schicht und Verfahren zur Bildung einer gespannten Si-Schicht unter Verwendung derselben, und Verfahren zur Herstellung eines Feldeffekt-Transistors | |
DE69827824T3 (de) | Kontrolle der verspannungsdichte durch verwendung von gradientenschichten und durch planarisierung | |
DE2416550C2 (de) | Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterbauelements mit versetzungsfreiem Übergitterstrukturkristall | |
EP0475378B1 (de) | Verfahren zur Herstellung von Substraten für elektronische, elektrooptische und optische Bauelemente | |
DE69203736T2 (de) | Kristallzuchtverfahren für Halbleiter auf Galliumnitrid-Basis. | |
DE69120116T2 (de) | Heterostruktur-Halbleiteranordnung | |
DE60027994T2 (de) | Halbleiteranordnung mit einem kristallinen Erdalkalimetall - Siliziumnitrid/oxid Interface mit Silizium | |
DE60217927T2 (de) | Verfahren zur herstellung einer oxidschicht auf einer gaas-basierenden halbleiterstruktur | |
DE3587377T2 (de) | Verfahren zur herstellung von halbleiteranordnungen unter verwendung von silizium-auf- isolator techniken. | |
EP1014431A2 (de) | Verfahren zur Herstellung epitaktischer Silizium-Germaniumschichten | |
DE3335189A1 (de) | Verfahren zum herstellen einer heterostruktur | |
DE69631662T2 (de) | GaAs-SUBSTRAT MIT GRADIERT ZUSAMMENGESETZTEM AeGaAsSb-PUFFER ZUR HERSTELLUNG VON FELDEFFEKTTRANSISTOREN MIT HOHEM INDIUM-GEHALT | |
DE3789361T2 (de) | Verfahren zur Herstellung eines Artikels, der eine hetero-epitaxische Struktur besitzt. | |
DE102018213437B4 (de) | Verfahren zur Herstellung von Galliumnitridsubstrat unter Verwendung von Hydrid-Gasphasenepitaxie | |
WO2003054939A1 (de) | Verfahren zum abscheiden von iii-v-halbleiterschichten auf einem nicht-iii-v-substrat | |
EP0681314B1 (de) | Komposit-Struktur für elektronische Bauteile und Verfahren zu deren Herstellung | |
DE3422750A1 (de) | Verfahren zum herstellen einer schicht aus einem mehrbestandteilmaterial | |
DE69012520T2 (de) | Halbleiterheterostruktur und Verfahren zu ihrer Herstellung. | |
DE68921868T2 (de) | Verfahren zur Herstellung einer Heterostruktur. | |
DE69505617T2 (de) | Oberflächenbehandlung eines Einkristalls aus LnBa2Cu3O7-x-Oxid |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |