JP2002118064A - Crystal growth method of semiconductor at low temperature - Google Patents

Crystal growth method of semiconductor at low temperature

Info

Publication number
JP2002118064A
JP2002118064A JP2000308585A JP2000308585A JP2002118064A JP 2002118064 A JP2002118064 A JP 2002118064A JP 2000308585 A JP2000308585 A JP 2000308585A JP 2000308585 A JP2000308585 A JP 2000308585A JP 2002118064 A JP2002118064 A JP 2002118064A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
crystal growth
semiconductor
layer
doping
amorphous
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.)
Pending
Application number
JP2000308585A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masataka Hasegawa
雅考 長谷川
Naoto Kobayashi
直人 小林
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Original Assignee
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST filed Critical National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Priority to JP2000308585A priority Critical patent/JP2002118064A/en
Publication of JP2002118064A publication Critical patent/JP2002118064A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Physical Deposition Of Substances That Are Components Of Semiconductor Devices (AREA)
  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
  • Physical Vapour Deposition (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To simplify controlling for decreasing of the temperature in crystal growth, and to inhibit automatic doping. SOLUTION: When an amorphous semiconductor material is subjected to crystal growth, light is applied, thus decreasing temperature in the crystal growth. The energy of light to be applied exceeds a band gap specific to a semiconductor material to be subjected to crystal growth. In the manufacture of a semiconductor device, the automatic doping is inhibited for making clear the boundary of a doping region, thus manufacturing an electronic device, having single atom layer doping and modulation doping layers, and superior functions according exactly as designed.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体の結晶成長
法に関し、特に半導体非晶質体の結晶成長温度を低温化
する結晶成長法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for growing a semiconductor crystal, and more particularly to a method for lowering the crystal growth temperature of an amorphous semiconductor.

【0002】[0002]

【従来の技術】シリコン,ガリウム砒素,窒化ガリウム等
の半導体材料は現在の高度に発展した情報・エレクトロ
ニクス社会を支える電子デバイス材料であり、更に高度
な機能を付加しながら将来の高度情報化社会、省エネル
ギー社会をリードしていく必要がある。このためにはよ
り高度な機能を電子デバイスに付与するために、変調ド
ーピングや単原子層(デルタ)ドーピング層を有するH
EMT(High ElectronMobility Transistor,超高速
トランジスタ素子),3次元構造デバイス等が考えられ
ている。
2. Description of the Related Art Semiconductor materials such as silicon, gallium arsenide, and gallium nitride are electronic device materials that support the present highly developed information and electronics society. It is necessary to lead the energy-saving society. For this purpose, a modulation doping or a monoatomic (delta) doping H
An EMT (High Electron Mobility Transistor, ultra-high-speed transistor element), a three-dimensional structure device, and the like have been considered.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかし、このような高
機能電子デバイスに必要な高度なドーピングを達成する
際の問題点として、ドーピングを施した領域からドーパ
ント(Dopant)が他の領域に拡散して、流出したり、或
いは気体となって流出したドーパントが結晶成長の際に
再び取り込まれてしまうなどの現象が生じる。このた
め、高度なドーピング・プロファイルが崩れ、それによ
り所望する機能を達成することができない等の問題が生
じる。
However, a problem in achieving the high doping required for such a high-performance electronic device is that a dopant (Dopant) diffuses from a doped region to another region. This causes a phenomenon that the dopant which has flowed out or has flowed out as a gas is taken in again during crystal growth. As a result, a high doping profile is broken, thereby causing a problem that a desired function cannot be achieved.

【0004】これはオートドーピングと呼ばれる現象で
あり、このオートドーピングを最小限に抑制することが
高機能電子デバイスを作製するにあたって必要な事柄の
一つである。オートドーピングは熱による拡散に起因す
るので、これを抑制するためにもっとも有効な方法は結
晶化温度を低温化することである。特に、単原子層ドー
ピングや変調ドーピングを施す高機能電子デバイスで
は、単結晶半導体表面上に所望のドーバントを付着さ
せ、その上に一旦非晶質半導体層を堆積、加熱して固相
結晶成長させることにより、この非晶質半導体層を単結
晶化するという作製法が用いられている。この場合、固
相結晶成長させるに必要な温度を低温化させてオートド
ーピングを抑制する必要がある。
[0004] This is a phenomenon called auto-doping, and minimizing the auto-doping is one of the necessities in producing a high-performance electronic device. Since auto-doping is caused by thermal diffusion, the most effective way to suppress this is to lower the crystallization temperature. Particularly, in a high-performance electronic device that performs monoatomic layer doping or modulation doping, a desired dopant is attached to the surface of a single crystal semiconductor, and an amorphous semiconductor layer is temporarily deposited and heated thereon to grow solid phase crystals. Accordingly, a manufacturing method of single-crystallizing the amorphous semiconductor layer is used. In this case, it is necessary to suppress the auto doping by lowering the temperature required for solid phase crystal growth.

【0005】また、ドーピングを施さない非晶質半導体
や、さらに分子線エピタキシー法や気相化学蒸着法を用
いた単結晶半導体の成長においても、高温における結晶
成長は一般に空孔の生成や転移、積層欠陥の発生等を誘
起し、電子デバイス材料としての品質を劣化させる。し
たがってドーピングを施した非晶質半導体の結晶化のみ
ならず、以上のような応用分野においても結晶成長温度
の低温化は大変重要な課題となっている。
[0005] In the growth of undoped amorphous semiconductors and single crystal semiconductors using molecular beam epitaxy or vapor phase chemical vapor deposition, high-temperature crystal growth generally involves the formation and transfer of vacancies, It induces the occurrence of stacking faults and the like, thereby deteriorating the quality as an electronic device material. Therefore, lowering the crystal growth temperature has become a very important issue not only in the crystallization of a doped amorphous semiconductor but also in the application fields described above.

【0006】固相結晶成長が必要とする温度は、結晶成
長の下地表面の清浄度、結晶成長雰囲気の真空中に含ま
れる排気残留ガス、特に水素,水,酸素等不純物の割合
に大きく依存する。そのため、非晶質層を堆積中の雰囲
気の真空度を非常に良いものとし、堆積した非晶質中に
取り込まれる不純物濃度をできる限り小さくする必要が
ある。特に水素や酸素といった元素が非晶質の固相結晶
成長に対して悪影響を及ぼすので、残留気体中からこれ
らの元素を取り除くことが望まれるが、現在一般的な1
0−10Torr程度の超項真空装置では最終的に残留する
のは水素と水であり、これらを低減化することは、さら
に費用と緻密な装置の管理が必要である。
The temperature required for solid-phase crystal growth greatly depends on the cleanliness of the underlying surface of the crystal growth and the proportion of impurities such as hydrogen, water, oxygen, etc., which are exhaust gas remaining in the crystal growth atmosphere in vacuum. . Therefore, it is necessary to make the degree of vacuum in the atmosphere during the deposition of the amorphous layer very good, and to minimize the concentration of impurities taken into the deposited amorphous. In particular, since elements such as hydrogen and oxygen have an adverse effect on the growth of amorphous solid phase crystals, it is desired to remove these elements from the residual gas.
In a hypernomial vacuum apparatus of about 0 to 10 Torr, hydrogen and water are ultimately left, and reducing these requires more cost and more precise control of the apparatus.

【0007】さらに、非晶質半導体層の堆積に比較的長
い時間を要する場合、不純物が非晶質中に取り込まれる
量も次第に増加し、これに対応して結晶成長温度も変動
(上昇)させなければならなかった。このため、一般的
に低温成長には非常に緻密で、手間のかかるこれらの制
御よりより簡便な方法で固相結晶成長温度を低温化する
方法の開発が望まれてきた。
Furthermore, when a relatively long time is required for depositing an amorphous semiconductor layer, the amount of impurities taken into the amorphous phase gradually increases, and the crystal growth temperature fluctuates (increases) accordingly. I had to. For this reason, development of a method for lowering the solid-phase crystal growth temperature by a method that is very dense and generally simpler than these complicated and complicated controls for low-temperature growth has been desired.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、半導体材料の結晶成長の際に、光を照射
することにより、結晶成長温度を低温化させ、その温度
制御も簡便にする方法を提供する。さらに、半導体結晶
層はドーピング層を半導体結晶層上に半導体材料を結晶
成長させる際に、それぞれ各半導体層の層界面をクリア
にし、オートドーピングを抑制することができる方法を
提供する。
In order to solve the above-mentioned problems, the present invention reduces the crystal growth temperature by irradiating light at the time of crystal growth of a semiconductor material, and the temperature control is simple. Provide a way to Further, the semiconductor crystal layer provides a method for clearing a layer interface of each semiconductor layer and suppressing auto-doping when a semiconductor material is crystal-grown on the semiconductor crystal layer as a doping layer.

【0009】[0009]

【発明の実施の態様】図1〜図4を参照して本発明を詳
細に説明する。図1は、シリコンの非晶質層を作製し、
本発明の結晶成長方法を実施する超高真空蒸着装置を概
念的に示したものである。図中、1は超高真空蒸着装
置、2は基板、3は半導体材料、例えばシリコンのイオ
ンを基板2に照射する電子ビーム加熱蒸着装置、4は光
を発生する光照射装置、5は基板を保持する基板ホル
ダ、6は基板2を所望の温度で加熱するヒータ、7はチ
ャンバ、8は真空ポンプ、9は基板ホルダ5により保持
される基板2の面を所定の方向及び角度に制御する6軸
試料マニピュレータをあらわしている。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described in detail with reference to FIGS. FIG. 1 shows the fabrication of an amorphous silicon layer,
1 schematically shows an ultra-high vacuum vapor deposition apparatus for performing the crystal growth method of the present invention. In the figure, 1 is an ultra-high vacuum deposition apparatus, 2 is a substrate, 3 is an electron beam heating deposition apparatus that irradiates a substrate 2 with semiconductor material, for example, silicon ions, 4 is a light irradiation apparatus that generates light, and 5 is a substrate. A substrate holder for holding, 6 a heater for heating the substrate 2 at a desired temperature, 7 a chamber, 8 a vacuum pump, 9 a surface for controlling the surface of the substrate 2 held by the substrate holder 5 in a predetermined direction and angle 6 Represents a shaft sample manipulator.

【0010】更に、10は基板2の結晶状態を観測、評
価するためにイオンを照射するイオン加速装置、11は
照射された基板2の面から散乱されたイオンを検出する
イオン検出器を表している。図1中には示されていない
が、図面の垂直方向に電子銃及び蛍光スクリーンとを具
備するRHEED(Reflection Hight Energy Elect
ron Diffraction,反射高速電子回折)装置が設けられ
ている。
Further, reference numeral 10 denotes an ion accelerator for irradiating ions for observing and evaluating the crystal state of the substrate 2, and 11 denotes an ion detector for detecting ions scattered from the irradiated surface of the substrate 2. I have. Although not shown in FIG. 1, a RHEED (Reflection Hight Energy Elect) having an electron gun and a fluorescent screen is provided in the vertical direction of the drawing.
ron Diffraction (reflection high-speed electron diffraction) device is provided.

【0011】作製した試料はこの超高真空蒸着装置1に
接続された低エネルギー飛行時間型イオン散乱分光装置
10及びRHEED装置により、その場で真空を破るこ
となく非晶質の厚さ、結晶性等の評価を行うことができ
る。低エネルギー飛行時間型イオン散乱分光装置10に
よる基板2の評価は、図1中の点線で示された基板2の
位置で行われる。
The prepared sample is subjected to low-energy time-of-flight ion scattering spectroscopy 10 and a RHEED device connected to the ultra-high vacuum deposition apparatus 1 without breaking the vacuum in-situ, and the amorphous thickness and crystallinity are maintained. Etc. can be evaluated. The evaluation of the substrate 2 by the low energy time-of-flight ion scattering spectrometer 10 is performed at the position of the substrate 2 indicated by a dotted line in FIG.

【0012】図1の超高真空蒸着装置1により非晶質層
を作成する。予めチャンバ7に入れる前に表面の洗浄を
行い、ごく薄い酸化膜で表面を覆ったシリコン単結晶基
板を基板2として、超高真空蒸着装置1中の6軸試料マ
ニピュレータ9に取り付ける。6軸試料マニピュレータ
9によりシリコン単結晶基板2をチャンバ7内の基板ホ
ルダー5に設置する。
An amorphous layer is formed by the ultra-high vacuum evaporation apparatus 1 shown in FIG. The surface is cleaned before being put into the chamber 7 in advance, and the silicon single crystal substrate whose surface is covered with an extremely thin oxide film is used as the substrate 2 and attached to the 6-axis sample manipulator 9 in the ultra-high vacuum evaporation apparatus 1. The silicon single crystal substrate 2 is set on the substrate holder 5 in the chamber 7 by the 6-axis sample manipulator 9.

【0013】真空ポンプ8を用いてチャンバ7内を1×
10−10Torr程度まで排気する。基板ホルダ5のヒー
タ6に通電することによりシリコン基板2をおよそ800
℃に加熱し、表面を覆ったごく薄い酸化膜を蒸発させ
て、シリコン基板2の表面を清浄にする。清浄表面が作
製されたことはRHEED装置の蛍光スクリーンのパタ
ーンにより確認できる。その後直径2mmの棒状のシリコ
ン蒸発源を用いた電子ビーム加熱蒸着装置3により、室
温で、シリコンイオンを例えば清浄シリコン(001)
表面上に蒸着させ、非晶質シリコン層を堆積する。
Using a vacuum pump 8, the inside of the chamber 7 is 1 ×
Evacuate to about 10-10 Torr. When the heater 6 of the substrate holder 5 is energized, the silicon substrate 2
C. to evaporate a very thin oxide film covering the surface to clean the surface of the silicon substrate 2. The production of the clean surface can be confirmed by the pattern of the phosphor screen of the RHEED device. Thereafter, silicon ions are removed at room temperature by, for example, clean silicon (001) using an electron beam heating evaporation apparatus 3 using a rod-shaped silicon evaporation source having a diameter of 2 mm.
Deposit on the surface to deposit an amorphous silicon layer.

【0014】この際シリコンの堆積速度を非常に遅くさ
せて、雰囲気中の残留不純物ガスを堆積非晶質層にたく
さん取り込ませ、非晶質層の不純物濃度を意図的にあげ
るようにすると、通常の不純物濃度が小さい非晶質シリ
コンに比べて固相結晶成長が起こりにくい非晶質シリコ
ン層が作製される。発明者らの非晶質シリコン作製例で
は、体積速度はおよそ10オングストローム/時間程度
であった。蒸着の際の雰囲気圧力は9×10−10 Tor
r以下であった。
At this time, if the deposition rate of silicon is made very slow, a large amount of residual impurity gas in the atmosphere is taken into the deposited amorphous layer, and the impurity concentration of the amorphous layer is intentionally raised, it is usually necessary to increase the impurity concentration. Thus, an amorphous silicon layer in which solid-phase crystal growth is less likely to occur as compared with amorphous silicon having a low impurity concentration is produced. In our example of producing amorphous silicon, the volume velocity was about 10 Å / hour. Atmospheric pressure during vapor deposition is 9 × 10-10 Tor
r or less.

【0015】発明者らは、このようにして作製された非
晶質シリコンを超真空中で加熱すると、非晶質シリコン
は結晶化するが、その際に光照射装置4により所定強度
の光を照射するとより低温で結晶化は実現できるという
知見を得た。以下説明する。
When the amorphous silicon thus produced is heated in an ultra-vacuum, the amorphous silicon is crystallized. At this time, light of a predetermined intensity is emitted by the light irradiation device 4. It has been found that crystallization can be realized at a lower temperature by irradiation. This will be described below.

【0016】比較例1 発明者らは、清浄なシリコン(001)単結晶表面上に
厚さ29オングストロームの非晶質シリコン層を上記蒸
着法を用いて堆積し、ヒータ6で基板2を温度600℃,
5分間加熱する方法で、単結晶成長させた。加熱前後に
おいて検出器11でイオン加速装置10照射の水素イオ
ンの散乱を観察した低エネルギー飛行時間型イオン散乱
分光スペクトル図を示す。横軸は飛行時間、縦軸は散乱
イオン強度(時間当たりの水素イオン原子カウント量、
相対値)である。図中、スペクトル曲線Aが加熱前に観
測されたイオン散乱分光スペクトル、スペクトル曲線B
は600℃,5分間加熱後に観測されたイオン散乱分光ス
ペクトルで、スペクトル曲線Cはランダムスペクトル曲
線で、イオンの入射方向がどの結晶軸にも合っていない
シリコン単結晶層において観測されたイオン散乱分光ス
ペクトルである。
COMPARATIVE EXAMPLE 1 The inventors deposited an amorphous silicon layer having a thickness of 29 angstroms on a clean silicon (001) single crystal surface by using the above-described vapor deposition method, and heated the substrate 2 with a heater 6 at a temperature of 600 Å. ℃,
A single crystal was grown by heating for 5 minutes. The low energy time-of-flight ion scattering spectroscopy spectrum which observed the scattering of the hydrogen ion irradiated by the ion accelerator 10 with the detector 11 before and after heating is shown. The horizontal axis is the flight time, and the vertical axis is the scattered ion intensity (the amount of hydrogen ion atoms counted per hour,
Relative value). In the figure, a spectrum curve A shows an ion scattering spectrum observed before heating, and a spectrum curve B.
Is an ion scattering spectrum observed after heating at 600 ° C. for 5 minutes. Spectral curve C is a random spectrum curve. Ion scattering spectrum observed in a silicon single crystal layer in which the incident direction of ions does not match any crystal axis. It is a spectrum.

【0017】加熱前に測定したスペクトル曲線Aの飛行
時間220nsecから230nsecにかけてのピーク幅が非晶質シ
リコン層からの散乱イオンによる信号で、この幅内の散
乱イオン数を計算することにより非晶質層の膜厚が計算
できる。ここで、堆積したシリコン層が非晶質であるこ
とは、スペクトル曲線Bのピーク値が「ランダム」のス
ペクトル曲線Cのピーク値より小さいこと及びRHEE
D装置の蛍光スクリーンのパターンから確認できる。
The peak width of the spectrum curve A measured before heating from the flight time of 220 nsec to 230 nsec is a signal due to the scattered ions from the amorphous silicon layer. By calculating the number of scattered ions within this width, the amorphous width is calculated. The thickness of the layer can be calculated. Here, the fact that the deposited silicon layer is amorphous means that the peak value of the spectrum curve B is smaller than the peak value of the spectrum curve C of “random” and that the RHEE
It can be confirmed from the pattern of the fluorescent screen of the D apparatus.

【0018】加熱後のスペクトル曲線Bのピーク値は非
常に小さくなっており、600℃,5分間の加熱で完全な
非晶質層の固相結晶成長が生じ、表面まで単結晶化が生
じたことが確認される。又、表面までの結晶成長はRH
EED装置の蛍光スクリーンのパターンにより確認され
た。
The peak value of the spectrum curve B after heating is very small, and complete solid phase crystal growth of the amorphous layer occurs by heating at 600 ° C. for 5 minutes, and single crystallization occurs to the surface. It is confirmed that. The crystal growth up to the surface is RH
This was confirmed by the pattern of the phosphor screen of the EED device.

【0019】比較例2 比較例1と同様な手法で作製した100オングストローム
の非晶質シリコン層を比較例の加熱温度600℃より低い
温度の500℃で、30分間加熱してシリコン層の単結晶
成長を試みた。図3はこの例の前後で観測した水素イオ
ンの低エネルギー飛行時間型イオン散乱分光スペクトル
図を示す。図中、スペクトル曲線Dが加熱前に観測され
たイオン散乱分光スペクトル、スペクトル曲線Eは500
℃で、30分間加熱後に観測されたイオン散乱分光スペ
クトル、スペクトル曲線Fはランダムスペクトル曲線を
示している。この例では、加熱前後でほとんど違いはみ
られず、500℃の加熱では非晶質シリコン層には結晶成
長が生じなかったことが分かる。
Comparative Example 2 A single-crystal silicon layer was formed by heating a 100 angstrom amorphous silicon layer formed in the same manner as in Comparative Example 1 at 500 ° C. lower than the heating temperature of 600 ° C. in the comparative example for 30 minutes. Tried to grow. FIG. 3 shows low energy time-of-flight ion scattering spectroscopy of hydrogen ions observed before and after this example. In the figure, a spectrum curve D is an ion scattering spectrum observed before heating, and a spectrum curve E is 500.
The ion scattering spectrum and the spectrum curve F observed after heating at 30 ° C. for 30 minutes show a random spectrum curve. In this example, there is almost no difference between before and after heating, and it can be seen that no crystal growth occurred in the amorphous silicon layer by heating at 500 ° C.

【0020】実施例1 次に、発明者らは比較例2の加熱温度500℃で加熱する
と同時に光照射装置4により基板2に波長172nmの紫外
光を照射した。図4は、この例の加熱、照射前後で測定
したスペクトル曲線を示している。図中、スペクトル曲
線Gが加熱、照射前に観測されたイオン散乱分光スペク
トル、スペクトル曲線Hは加熱、照射後に観測されたイ
オン散乱分光スペクトル、スペクトル曲線Iはランダム
スペクトル曲線である。図4から、紫外線照射をともな
う加熱により、非晶質層からの散乱イオンによるスペク
トル曲線Hのピーク値は加熱前の曲線Gより小さくなっ
ており、非晶質層の固相結晶成長が生じたことが分か
る。
Example 1 Next, the inventors heated the substrate 2 at the heating temperature of 500 ° C. of Comparative Example 2 and simultaneously irradiated the substrate 2 with ultraviolet light having a wavelength of 172 nm by the light irradiation device 4. FIG. 4 shows a spectrum curve measured before and after heating and irradiation in this example. In the figure, a spectrum curve G is an ion scattering spectrum observed before heating and irradiation, a spectrum curve H is an ion scattering spectrum observed after heating and irradiation, and a spectrum curve I is a random spectrum curve. From FIG. 4, the peak value of the spectrum curve H due to the scattered ions from the amorphous layer was smaller than the curve G before heating due to the heating with the irradiation of the ultraviolet light, and solid phase crystal growth of the amorphous layer occurred. You can see that.

【0021】この紫外光のエネルギーはシリコンのバン
ドギャップ1.1eVより大きく、光の照射により半導体材
料中で多数の電子が励起することが重要である。この場
合の172nmの紫外光のエネルギーは7.2eVで、シリコンの
バンドギャップより充分大きいため、多数の電子が励起
されており、このことは紫外光照射により試料に流れる
電流により確認した。また紫外光の強度は試料表面で1.
8×1015 個/cm2sec(1.3×1016 eV/cm2se
c)であった。
The energy of this ultraviolet light is larger than the band gap of silicon, 1.1 eV, and it is important that many electrons are excited in the semiconductor material by light irradiation. In this case, the energy of the ultraviolet light of 172 nm was 7.2 eV, which was sufficiently larger than the band gap of silicon, so that many electrons were excited. This was confirmed by the current flowing through the sample by the irradiation of the ultraviolet light. The intensity of ultraviolet light is 1.
8 × 1015 pieces / cm2sec (1.3 × 1016 eV / cm2se
c).

【0022】表1は比較例1と実施例1における紫外光
照射の有無により結晶成長量の相違をまとめたものであ
る。このように紫外光照射をともなわない500℃の加熱
では生じなかった固相成長が、紫外光照射をともなうこ
とで生じた。以上のように、所定強度の紫外光照射が固
相成長を誘起することを確認し、600℃が必要な温度で
ある結晶成長の温度を500℃まで低温化することができ
た。
Table 1 summarizes the difference in the amount of crystal growth between Comparative Example 1 and Example 1 depending on the presence or absence of ultraviolet light irradiation. The solid phase growth, which was not caused by heating at 500 ° C. without irradiation with ultraviolet light, was caused by irradiation with ultraviolet light. As described above, it was confirmed that irradiation of ultraviolet light of a predetermined intensity induced solid-phase growth, and the temperature for crystal growth, which was a required temperature of 600 ° C., could be lowered to 500 ° C.

【0023】[0023]

【表1】 [Table 1]

【0024】本発明における半導体非晶質層の結晶化
は、非晶質と結晶層との境界面にある原子同士の結合が
一旦切断し、非晶質層側の原子が結晶層側の原子の配列
にしたがって再配列することにより進行する。非晶質層
への光の照射は、半導体材料非晶質層と結晶層との境界
面にある原子同士の結合の切断を光の照射によって励起
した電子が促し、その後の再配列の過程を容易にする。
照射する光のエネルギーが光の照射を受ける半導体材料
に固有のバンドギャップより小さい場合には、半導体中
で有効に励起される電子はほとんどなくなくなる。した
がって、本発明において照射される光のエネルギーは光
の照射を受ける半導体材料に固有のバンドギャップより
大きいエネルギーである場合に、結晶成長温度の低温化
を達成することができるといえる。
In the crystallization of the semiconductor amorphous layer according to the present invention, the bonds between the atoms at the interface between the amorphous layer and the crystal layer are broken once, and the atoms on the amorphous layer side are replaced with the atoms on the crystal layer side. By rearranging according to the sequence of Irradiation of light to the amorphous layer is promoted by the electrons excited by the light irradiation to break the bonds between atoms at the interface between the amorphous layer and the crystal layer of the semiconductor material, and the subsequent rearrangement process is performed. make it easier.
When the energy of the light to be irradiated is smaller than the band gap inherent to the semiconductor material to which the light is irradiated, few electrons are effectively excited in the semiconductor. Therefore, it can be said that in the present invention, the crystal growth temperature can be lowered when the energy of the light applied is larger than the band gap inherent to the semiconductor material to which the light is applied.

【0025】上記実施例1の低温化結晶成長法は、半導
体結晶層上に非晶質半導体材料を形成し、結晶成長させ
た場合の例であるが、他の材料層の上に非晶質材料を形
成し、結晶成長させることもできる。
The low-temperature crystal growth method of the first embodiment is an example in which an amorphous semiconductor material is formed on a semiconductor crystal layer and crystal growth is performed, but an amorphous semiconductor material is formed on another material layer. Materials can be formed and crystals can be grown.

【0026】実施例2 実施例1の結晶成長法を単原子層ドーピング、変調ドー
ピング層を有する高機能電子デバイスの製造において適
用できる。図1の超高真空蒸着装置1にドーパント材を
基板2に供給する装置を付設すれば、ドーパントを施し
た半導体装置の作成ができる。高機能電子デバイスの作
成工程で、ドーピング施した半導体材料層、例えばシリ
コン層の上に作製された非晶質半導体膜に、該非晶質半
導体膜に固有のバンドギャップ以上のエネルギーを有す
る所定強度の光を照射することにより、該非晶質半導体
膜の結晶成長温度を低温化することができる。単原子層
ドーピングや変調ドーピング層は、この結晶成長温度の
低温化では抑制される。この単結晶化された半導体層に
ドーピングを施す等繰り返して高度な設計どおりのプロ
フィルを有する高機能電子デバイスが作製できる。
Embodiment 2 The crystal growth method of Embodiment 1 can be applied to the manufacture of a high-performance electronic device having a monoatomic layer doping layer and a modulation doping layer. If a device for supplying a dopant material to the substrate 2 is added to the ultra-high vacuum vapor deposition device 1 of FIG. 1, a semiconductor device to which a dopant is applied can be manufactured. In the step of manufacturing a high-performance electronic device, a doped semiconductor material layer, for example, an amorphous semiconductor film formed on a silicon layer, a predetermined intensity having energy equal to or more than the band gap inherent to the amorphous semiconductor film. By irradiation with light, the crystal growth temperature of the amorphous semiconductor film can be reduced. The monoatomic layer doping and the modulation doping layer are suppressed by lowering the crystal growth temperature. By repeatedly doping the single-crystallized semiconductor layer and the like, a high-performance electronic device having a profile as designed highly can be manufactured.

【0027】[0027]

【発明の効果】本発明の方法によると、手間と費用のか
かる真空チャンバ内の残留気体の管理及び低減化をする
ことなく、簡単な加熱温度管理により、非晶質半導体の
単結晶成長を達成することができる。さらに、非晶質半
導体の単結晶成長の加熱温度を低温化することで、オー
トドーピングの抑制及び各半導体領域のクリアが可能と
なり、単原子層ドーピングや変調ドーピングを施す高機
能電子デバイスでは設計通りに高機能電子デバイスを作
製することが可能となる。
According to the method of the present invention, single crystal growth of an amorphous semiconductor can be achieved by simple heating temperature control without the need for laborious and costly management and reduction of residual gas in a vacuum chamber. can do. In addition, by lowering the heating temperature for single crystal growth of amorphous semiconductors, it is possible to suppress autodoping and clear each semiconductor region, and as designed for high-performance electronic devices that perform monoatomic layer doping or modulation doping. In this way, a highly functional electronic device can be manufactured.

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

【図1】本発明の結晶成長法を実施する装置を概念的に
示した図である。
FIG. 1 is a view conceptually showing an apparatus for performing a crystal growth method of the present invention.

【図2】比較例1の方法で、加熱前後で測定したスペク
トル曲線を示す図である。
FIG. 2 is a view showing a spectrum curve measured before and after heating by the method of Comparative Example 1.

【図3】比較例2の方法で、加熱前後で測定したスペク
トル曲線を示す図である。
FIG. 3 is a view showing a spectrum curve measured before and after heating by the method of Comparative Example 2.

【図4】実施例1の方法で、加熱前後で測定したスペク
トル曲線を示す図である。
FIG. 4 is a view showing a spectrum curve measured before and after heating by the method of Example 1.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 超高真空蒸着装置 2 シリコン基板 3 電子ビーム加熱蒸着装置 4 光照射装置 6 加熱装置 10 イオン加速装置 11 イオン検出器 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Ultra-high vacuum vapor deposition apparatus 2 Silicon substrate 3 Electron beam heating vapor deposition apparatus 4 Light irradiation apparatus 6 Heating apparatus 10 Ion accelerator 11 Ion detector

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 4G077 AA03 BA04 DA15 DA20 EB03 ED06 EH10 EJ04 HA06 HA12 4K029 AA06 BA35 BB10 CA01 DB08 DB21 FA04 FA06 GA00 GA01 5F103 AA06 BB55 BB60 DD16 GG03 HH03 NN07 PP03  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F term (reference) 4G077 AA03 BA04 DA15 DA20 EB03 ED06 EH10 EJ04 HA06 HA12 4K029 AA06 BA35 BB10 CA01 DB08 DB21 FA04 FA06 GA00 GA01 5F103 AA06 BB55 BB60 DD16 GG03 HH03 NN07 PP03

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体材料の結晶成長の際に、光を照射
することにより、結晶成長温度を低温化することを特徴
とする半導体の低温化結晶成長法。
1. A low-temperature crystal growth method for a semiconductor, comprising irradiating light during crystal growth of a semiconductor material to lower the crystal growth temperature.
【請求項2】 半導体結晶層上に半導体材料を結晶成長
させる際に、光を照射することにより、結晶成長温度を
低温化することを特徴とする半導体の低温化結晶成長
法。
2. A low-temperature crystal growth method for a semiconductor, comprising irradiating light to grow a semiconductor material on a semiconductor crystal layer to lower the crystal growth temperature.
【請求項3】 請求項2記載の半導体結晶層はドーピン
グ層を含むことを特徴とする請求項2記載の半導体の低
温化結晶成長法。
3. The method according to claim 2, wherein the semiconductor crystal layer according to claim 2 includes a doping layer.
JP2000308585A 2000-10-10 2000-10-10 Crystal growth method of semiconductor at low temperature Pending JP2002118064A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000308585A JP2002118064A (en) 2000-10-10 2000-10-10 Crystal growth method of semiconductor at low temperature

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000308585A JP2002118064A (en) 2000-10-10 2000-10-10 Crystal growth method of semiconductor at low temperature

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2002118064A true JP2002118064A (en) 2002-04-19

Family

ID=18788867

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2000308585A Pending JP2002118064A (en) 2000-10-10 2000-10-10 Crystal growth method of semiconductor at low temperature

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2002118064A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006140477A (en) * 2004-11-08 2006-06-01 Samsung Electronics Co Ltd Method of manufacturing silicon thin film

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006140477A (en) * 2004-11-08 2006-06-01 Samsung Electronics Co Ltd Method of manufacturing silicon thin film

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5760426A (en) Heteroepitaxial semiconductor device including silicon substrate, GaAs layer and GaN layer #13
US4579609A (en) Growth of epitaxial films by chemical vapor deposition utilizing a surface cleaning step immediately before deposition
JP3817206B2 (en) Semiconductor device having highly insulating single crystal gallium nitride thin film
EP0127200B1 (en) Method of manufacturing a semiconductor device by means of a molecular beam technique
US6255004B1 (en) III-V nitride semiconductor devices and process for the production thereof
JP4301592B2 (en) Manufacturing method of substrate with nitride semiconductor layer
JP2004111848A (en) Sapphire substrate, epitaxial substrate using it, and its manufacturing method
Bean Silicon molecular beam epitaxy: 1984–1986
JP3895410B2 (en) Device comprising group III-V nitride crystal film and method for manufacturing the same
JP3399642B2 (en) Method for forming semiconductor light emitting element layer
JP2002118064A (en) Crystal growth method of semiconductor at low temperature
JP2012174962A (en) Method of forming delta-doped structure
JP3779831B2 (en) Method of crystal growth of nitride III-V compound semiconductor and laminated structure of semiconductor obtained by the method
JPH05190900A (en) Manufacture of semiconductor light-emitting device
JP2003171200A (en) Crystal growth method for compound semiconductor and compound semiconductor device
JPH10242053A (en) Gallium nitride semiconductor device and method of manufacturing gallium nitride semiconductor device
JPH03218622A (en) Doping with impurity
JP2928071B2 (en) Method of forming amorphous silicon film
JP2011054937A (en) Method of manufacturing monocrystalline layer on substrate
JPH05243153A (en) Growth of semiconductor thin film
JP2861683B2 (en) Method of forming amorphous silicon film
TW202344699A (en) Production method for single crystal semiconductor film, production method for multilayer film of single crystal semiconductor film, and semiconductor element
JPH0374838A (en) Epitaxial growth method
JP2705374B2 (en) Method for forming group IV element semiconductor on III-V compound semiconductor
US20090209094A1 (en) Semiconductor Element Manufacturing Method