JP2569141B2 - Crystal formation method - Google Patents

Crystal formation method

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JP2569141B2
JP2569141B2 JP63210356A JP21035688A JP2569141B2 JP 2569141 B2 JP2569141 B2 JP 2569141B2 JP 63210356 A JP63210356 A JP 63210356A JP 21035688 A JP21035688 A JP 21035688A JP 2569141 B2 JP2569141 B2 JP 2569141B2
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【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、電子材料等に用いる気相法による結晶の形
成方法に関するものである。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for forming a crystal by a vapor phase method used for electronic materials and the like.

[背景技術] 近年の結晶形成法においては、膜成長が1原子層ずつ
行われ、結晶成長の制御性が良く、成長温度も低く抑え
られるという特徴を持った原子層エピタキシー(Atomic
Layer Epitaxy)法(Usui,Sunakawa Jap.J.Appl.Phys
25(1886)212)が提案されている。
[Background Art] In recent crystal formation methods, atomic layer epitaxy (Atomic) is characterized in that the film is grown one atomic layer at a time, and the crystal growth is well controlled and the growth temperature can be kept low.
Layer Epitaxy) method (Usui, Sunakawa Jap.J.Appl.Phys)
25 (1886) 212) have been proposed.

これは、反応性の原料ガスを混合せずに交互に供給し
基体表面上で反応させて薄膜成長させる技術である。
This is a technique in which reactive raw material gases are alternately supplied without being mixed and reacted on the substrate surface to grow a thin film.

しかしながら、上記原子層エピタキシー法は単結晶の
基体を用いなければならないため、コストが高く、また
大面積化が困難であるという問題点があった。
However, the above-mentioned atomic layer epitaxy method has a problem that a single crystal substrate must be used, so that the cost is high and it is difficult to increase the area.

他方、任意の基体における結晶形成の選択性について
の実験結果がClassen,J.Electrochem.Soc.Vol.127,No.
1,Jan.1980,194−202に記載されている。上記文献に記
載された内容は、堆積すべき膜の形成が行いやすい材料
(SiN4)から成る表面を有する基体と堆積すべき膜の形
成が行いにくい材料(SiO2)から成る表面を有する基体
との2種類を用意して、それ等の基体上におけるシリコ
ン結晶の形成の選択性を実験的に確認したものである。
On the other hand, experimental results on the selectivity of crystal formation on any substrate are described in Classen, J. Electrochem. Soc. Vol. 127, No.
1, Jan. 1980, 194-202. The contents described in the above documents include a substrate having a surface made of a material (SiN 4 ) on which a film to be deposited is easily formed and a substrate having a surface made of a material (SiO 2 ) on which a film to be deposited is difficult to be formed These two types were prepared, and the selectivity of the formation of silicon crystals on those substrates was experimentally confirmed.

上記文献に記載された結晶形成の選択性を利用すれ
ば、任意の基体上に選択的に結晶性の堆積膜を形成する
ことも可能であるが、上記文献によりうかがえる。しか
しながら、形成される堆積膜は任意基体の表面上の所望
位置に単結晶を形成する方法については、上記文献には
何等示唆するところがない。また、上記文献の記載内容
からでは、結晶の粒径を精度よく制御して多結晶を形成
することについても、何等示唆されるものではない。
By utilizing the selectivity of crystal formation described in the above-mentioned document, it is possible to selectively form a crystalline deposited film on an arbitrary substrate. However, there is no suggestion in the above-mentioned literature as to a method for forming a single crystal at a desired position on the surface of an arbitrary substrate in a deposited film to be formed. Further, the description of the above document does not suggest that a polycrystal is formed by precisely controlling the grain size of the crystal.

そこで、コストを抑え得る任意の基体を用い、該基体
上の所望の位置に制御性よく単結晶を形成する技術が切
望されていた。
Therefore, there has been a strong demand for a technique for forming a single crystal at a desired position on the substrate with good controllability by using an arbitrary substrate capable of suppressing cost.

コストを低く抑え、基体上の任意の位置に単結晶を所
望の粒径に形成する方法として本出願人により提案され
た選択核形成法がある。
There is a selective nucleation method proposed by the present applicant as a method of forming a single crystal at a desired particle size at an arbitrary position on a substrate while keeping costs low.

本願を発明をより良く理解するために、選択核形成法
を利用した結晶形成方法を一例として示す。
In order to better understand the invention of the present application, a crystal forming method using a selective nucleation method will be described as an example.

選択核形成法とは、例えば概念的に示すと、核形成密
度の小さい非核形成面(SNDS)と、前記非核形成面(S
NDS)に隣接して配され、単一核のみより結晶成長する
に充分小さい表面積を有し、前記非核形成面(SNDS)の
核形成密度(NDS)より大きい核形成密度(NDL)を有す
る核形成面(SNDL)とを有する基体上の前記核形成面
(SNDL)上より成長して、さらに核形成面(SNDL)を越
えて非核形成面(SNDS)を覆っている単結晶を成長させ
る結晶の形成方法である。
The selective nucleation method includes, for example, conceptually, a non-nucleation surface (S NDS ) having a low nucleation density and the non-nucleation surface (S NDS ).
NDS ) and has a surface area small enough to grow crystals more than a single nucleus only, and a nucleation density (ND L ) greater than the nucleation density (ND S ) of the non-nucleated surface (S NDS ) growing from the nucleation surface (S NDL) above on a substrate having a nucleation surface (S NDL) having, over the non-nucleating surface (S NDS) beyond further nucleation surface (S NDL) This is a method for forming a crystal for growing a single crystal.

上記の結晶の形成方法は数々の優れた工業的利点を有
するものであるが、更に種々の用途に応用する場合に
は、単結晶質の完全性、歩留りの解消、生産性、量産性
等をより一層向上させることが望まれていた。
Although the above-mentioned crystal formation method has many excellent industrial advantages, when applied to various applications, the monocrystalline perfection, the elimination of the yield, the productivity, the mass productivity, etc. It was desired to further improve.

[発明が解決しようとする問題点] 本発明者は以上の点に鑑み、上記結晶の形成方法が、
高性能、高特性の種々の電子デバイス、光学デバイス等
の形成に利用される結晶の作成に最適化されるように、
より一層改善することを目的としている。
[Problems to be Solved by the Invention] In view of the above points, the present inventor has proposed a method for forming the above crystal,
As optimized for the creation of crystals used for the formation of high-performance, high-performance various electronic devices, optical devices, etc.,
The aim is to further improve.

すなわち、本発明は、上記の改善すべき点を改善し、
より広範囲の用途に適用される結晶形成法を提供するこ
とを主たる目的とする。
That is, the present invention improves the above points to be improved,
It is a main object to provide a crystal forming method applicable to a wider range of applications.

本発明の他の目的は、より完全な単結晶性が得られる
結晶の形成法を提供することである。
It is another object of the present invention to provide a method for forming crystals that results in more complete single crystallinity.

本発明の他の目的は、生産性及び量産性に優れた結晶
の形成法を提供することである。
Another object of the present invention is to provide a method for forming a crystal having excellent productivity and mass productivity.

本発明のさらにもう1つの目的は、高機能、高デバイ
ス特性の電子デバイス、光学デバイス等を形成するのに
利用される良質の結晶が作成できる結晶の形成方法を提
供することである。
Still another object of the present invention is to provide a method for forming a crystal capable of producing a high-quality crystal used for forming an electronic device, an optical device, and the like having high performance and high device characteristics.

[問題点を解決するための手段] 本発明の第1の要旨は、核形成密度の小さい非核形成
面(SNDS)と、単一核のみより結晶成長するに充分小さ
い面積を有し、前記非核形成面(SNDS)の核形成密度
(NDS)より大きい核形成密度(NDL)を有する核形成面
(SNDL)とを隣接して配された基体が配された結晶形成
処理空間に、2種以上の反応性原料ガスを交互に供給し
て選択的に単結晶を前記単一核より成長させる結晶成長
方法であって、一方の原料ガスを他の原料ガスに切り変
える際に、一旦反応容器内を10-2Torr以下に排気するこ
とを特徴とする結晶形成方法である。
[Means for Solving the Problems] The first gist of the present invention is to provide a non-nucleation surface (S NDS ) having a low nucleation density and an area small enough to grow crystals from a single nucleus alone. A crystal formation processing space in which a substrate is disposed adjacent to a nucleation surface (S NDL ) having a nucleation density (ND L ) greater than a nucleation density (ND S ) of a non-nucleation surface (S NDS ) A crystal growth method in which a single crystal is selectively grown from the single nucleus by alternately supplying two or more reactive source gases, wherein one source gas is switched to another source gas. A method for forming a crystal, wherein the inside of the reaction vessel is once evacuated to 10 −2 Torr or less.

本発明の第2の要旨は、核形成密度の小さい非核形成
面(SNDS)と、単一核のみより結晶成長するに充分小さ
い面積を有し、前記非核形成面(SNDS)の核形成密度
(NDS)より大きい核形成密度(NDL)を有する核形成面
(SNDL)とを隣接して配された基体が配された結晶形成
処理空間に、複数の反応性原料ガスをそれぞれ交互に供
給して気相法により結晶形成処理を前記基体に施すこと
で、前記核形成面(SNDL)に単一核を結晶成長の起点と
して、選択的に単結晶を成長させることを特徴とする結
晶形成方法にある。
A second aspect of the present invention is to provide a non-nucleation surface (S NDS ) having a low nucleation density and an area small enough to grow a crystal from a single nucleus alone, and the nucleation of the non-nucleation surface (S NDS ) A plurality of reactive source gases are respectively placed in a crystal formation processing space in which a substrate is disposed adjacent to a nucleation surface (S NDL ) having a nucleation density (ND L ) greater than the density (ND S ). A single crystal is selectively grown from the single nucleus on the nucleation surface (S NDL ) as a starting point for crystal growth by alternately supplying the substrate and subjecting the substrate to a crystal forming process by a gas phase method. In the crystal forming method.

[作用] 本願の発明者は選択核形成法について、さらなる研究
を続け、選択核形成法においては、反応性の原料ガスが
気相中で反応してしまうために、以下のような2つの相
反する問題点が存在することに着目した。
[Action] The inventor of the present application has continued research on the selective nucleation method. In the selective nucleation method, since the reactive raw material gas reacts in the gas phase, the following two reciprocal reactions occur. We noticed that there is a problem to be solved.

第1の点は、微小にパターニングされた核形成面上に
複数の核が発生し、該複数の核のそれぞれを結晶成長の
起点として結晶成長が起こるために、成長した結晶が多
結晶になったり、また場合によっては非核形成面上にも
核が発生して独立した単結晶領域である結晶島の配列を
乱したりする異常核発生現象が起こる。
The first point is that a plurality of nuclei are generated on a micropatterned nucleation surface, and crystal growth occurs with each of the plurality of nuclei as a starting point of crystal growth. In some cases, an abnormal nucleation phenomenon occurs in which nuclei are generated on the non-nucleation surface to disturb the arrangement of crystal islands, which are independent single crystal regions.

また、第2の点は、多数設けた核形成面のあるものの
中の核形成面上に結晶島が成長しない欠落現象が起こ
る。
The second point is that the crystal island does not grow on the nucleation surface among the nucleation surfaces provided with a large number of nucleation surfaces.

これらの2つの現象は、殊に気相法によって結晶形成
処理を施す場合に、選択核形成の作成パラメータの下で
相反して発生する関係にある。このことを説明するため
に、Si結晶の選択核形成における異常核発生確率、結晶
欠落核率の2つの関係を以下に記す。
These two phenomena are mutually contradictory, especially when the crystal forming treatment is performed by a vapor phase method, under the parameters for forming selective nuclei. In order to explain this, the following describes two relationships between the probability of occurrence of abnormal nuclei in the formation of selective nuclei in a Si crystal and the percentage of missing nuclei.

第2図は、選択核形成において、基体温度が1030℃、
SiH2Cl2導入量が1.2slm、H2導入量が100slm、及び圧力
が1Torrの条件下で、Si結晶の結晶成長時のHClの流量
と、異常核発生の確率と欠落の発生確率について示した
グラフである。
FIG. 2 shows that in the selective nucleation, the substrate temperature was 1030 ° C.
Under the conditions of SiH 2 Cl 2 introduction amount of 1.2 slm, H 2 introduction amount of 100 slm, and pressure of 1 Torr, the flow rate of HCl at the time of crystal growth of Si crystal, the probability of occurrence of abnormal nuclei and the probability of occurrence of lack are shown. FIG.

ここでのHClは、以下の化学式で示されるような反応
でSi単結晶のごく微小な初期核をエッチングする作用を
持っている。
The HCl here has an action of etching a very small initial nucleus of a Si single crystal by a reaction represented by the following chemical formula.

Si+nHCl→SiCln↑+n/2H2↑ そのため、HClを多くすると核形成は抑制され異常核
発生の確率は減少するが、同時に結晶欠落の発生確率は
増加する傾向がある。HClを減少させると核形成は容易
になり、異常核発生の確率が増え、結晶欠落の発生確率
は減少する傾向がある。
Si + nHCl → SiCl n ↑ + n / 2H 2 ↑ Therefore, when the amount of HCl is increased, the nucleation is suppressed and the probability of occurrence of abnormal nuclei decreases, but at the same time, the probability of occurrence of crystal defects tends to increase. Decreasing HCl tends to facilitate nucleation, increase the probability of abnormal nucleation, and decrease the probability of missing crystals.

第3図は、複数の反応性の原料ガスを同時に導入し
て、選択核形成法による結晶形成を行った場合の結果の
一例であって、圧力20Torr、基体温度600℃、AsH3/TMG
導入量比60の条件下で、GaAs結晶を成長させた際のH2
量の異常核発生確率と結晶欠落の発生確率の関係を示し
ている。
FIG. 3 shows an example of a result obtained when a plurality of reactive source gases are simultaneously introduced to form a crystal by the selective nucleation method. The pressure is 20 Torr, the substrate temperature is 600 ° C., and AsH 3 / TMG is used.
The relationship between the probability of occurrence of abnormal nuclei in the H 2 flow rate and the probability of occurrence of crystal loss when a GaAs crystal is grown under the condition of an introduction amount ratio of 60 is shown.

第3図より明らかな様に、H2流量が小さい時には結晶
欠落確率は減少するが異常核発生の確率は増加する傾向
があり、反対にH2流量が大きい時には結晶欠落確率は増
加し、異常核発生の確率は減少する傾向がある。
As is clear from FIG. 3, when the H 2 flow rate is low, the probability of crystal loss decreases, but the probability of occurrence of abnormal nuclei tends to increase. Conversely, when the H 2 flow rate is high, the crystal loss probability increases, and The probability of nucleation tends to decrease.

本件発明者は、上記の諸々の点を鑑みて更なる研究を
行った結果、異常核の発生を抑え、かつ結晶欠落の確率
を低減させる本願の結晶形成方法を発明するに至った。
The present inventor has further studied in view of the above points, and as a result, has come to invent the crystal forming method of the present application which suppresses the generation of abnormal nuclei and reduces the probability of crystal missing.

第1図を参照して本発明の結晶形成方法を説明する。 The crystal forming method of the present invention will be described with reference to FIG.

まず、高融点ガラス、石英、アルミナ、セラミックス
などからなる高温に耐える支持体1を用意する。
First, a support 1 made of high-melting glass, quartz, alumina, ceramics, or the like that can withstand high temperatures is prepared.

上記支持体1上に核形成密度の小さい材料からなる非
核形成面(SNDS)と該非核形成面(SNDS)より核形成密
度が大きく、単一核を起点として結晶成長が起こり、単
結晶4−1,4−2が形成されるのに充分微小な表面積を
有する核形成面(SNDL)を配する。
Non-nucleating surface made of a material having a small nucleation density on the support 1 (S NDS) and non-nucleation surface (S NDS) larger nucleation density than the crystal growth takes place a single nucleus as a starting point, a single crystal A nucleation surface (S NDL ) having a surface area small enough to form 4-1 and 4-2 is provided.

非核形成面(SNDS)を形成する材料としては、例えば
シリコン結晶を形成するのであれば酸化硅素が好まし
い。
As a material for forming the non-nucleation surface (S NDS ), for example, silicon oxide is preferable if a silicon crystal is formed.

しかしながら、上記酸化硅素に限らず核形成面の材
質、大きさ、配置と成長条件との関係から、実質的に核
形成の起こらないものを用いることができる。もちろ
ん、支持体1の材料を非核形成面(SNDS)を形成する材
料としてもよく、この場合には支持体1上に非核形成面
(SNDS)を形成する材料からなる膜を形成しなくともよ
い。
However, not limited to the above silicon oxide, a material that does not substantially cause nucleation can be used from the relationship between the material, size, arrangement, and growth conditions of the nucleation surface. Of course, the material of the support 1 may be a material forming the non-nucleation surface (S NDS ). In this case, a film made of the material forming the non-nucleation surface (S NDS ) is not formed on the support 1. May be.

支持体1上に非核形成面(SNDS)を形成する材料とし
て、例えばSiO2膜を堆積させるには、シラン(SiH4)と
酸素(O2)を用いた通常のCVD法(化学気相堆積法)に
よって、SiO2膜2を堆積すればよい。
For example, to deposit a SiO 2 film as a material for forming a non-nucleation surface (S NDS ) on the support 1, a normal CVD method (chemical vapor phase) using silane (SiH 4 ) and oxygen (O 2 ) is used. The SiO 2 film 2 may be deposited by a deposition method).

核形成面(SNDL)の大きさは単一核より結晶が成長さ
せるためには充分小さい面積であって、通常は径が数μ
m以下、面積が16μm2以下、より好ましくは径が2μm
以下、面積が4μm2以下、最適には径が1μm以下、面
積が1μm2以下である。
The size of the nucleation surface (S NDL ) is an area small enough for a crystal to grow from a single nucleus, and usually has a diameter of several μm.
m, the area is 16 μm 2 or less, more preferably the diameter is 2 μm
Hereinafter, the area is 4 μm 2 or less, optimally, the diameter is 1 μm or less, and the area is 1 μm 2 or less.

また、核形成面(SNDL)を与える材料は非晶質である
ことが望ましい。
It is desirable that the material providing the nucleation surface (S NDL ) is amorphous.

核形成面(SNDL)の形成方法は、非核形成面(SNDS
上にイオン打込みにより形成する方法と、核形成密度の
大きな核形成面(SNDL)となる材料の薄膜を形成し、フ
ォトリソグラフ技術によりパターニングする方法等があ
る。しかしながら、本発明における核形成面(SNDL)の
形成方法はこれらに限定されているものではない。
The method for forming the nucleation surface (S NDL ) is based on the non-nucleation surface (S NDS )
There are a method of forming the film by ion implantation and a method of forming a thin film of a material to be a nucleation surface (S NDL ) having a high nucleation density and patterning the thin film by photolithography. However, the method of forming the nucleation surface ( SNDL ) in the present invention is not limited to these.

第1図を参照して核形成面(SNDL)の形成方法の例を
説明する。
An example of a method for forming a nucleation surface (S NDL ) will be described with reference to FIG.

まず、フォトレジストで所望のパターンに非核形成面
(SNDS)を与える、例えばSiO2膜2の表面をマスクする
(図示せず)。
First, a non-nucleation surface (S NDS ) is provided to a desired pattern with a photoresist, for example, the surface of the SiO 2 film 2 is masked (not shown).

イオンインプランタを用いて、例えばAs3-イオンを打
込む。すなわち、As3-イオンはマスクより露出された膜
2の表面より膜2中にのみ打込まれる(第1図
(A))。イオンの打込まれない膜2の表面では結晶の
核形成密度(NDS)は小さいままであり、この部分が非
核形成面(SNDS)を与える。一方、イオンが打込まれた
領域3−1,3−2では非核形成面(SNDS)より大きな核
形成密度(NDL)をもち、この部分が核形成面(SNDL
を与える。
For example, As 3- ions are implanted using an ion implanter. That is, As 3− ions are implanted only into the film 2 from the surface of the film 2 exposed from the mask (FIG. 1 (A)). The crystal nucleation density (ND S ) remains small on the surface of the membrane 2 where the ions are not implanted, and this part provides a non-nucleation surface (S NDS ). On the other hand, the regions 3-1 and 3-2 into which ions are implanted have a nucleation density (ND L ) higher than the non-nucleation surface (S NDS ), and this portion has a nucleation surface (S NDL ).
give.

イオンとして非核形成面(SNDS)に打込む元素として
は、II−VI族化合物結晶を成長させる場合には周期律表
第II族に属する元素及び第VI族に属する元素、例えばS,
Se,Te,Zn,Cd等の元素があげられる。
As an element to be implanted into the non-nucleation surface (S NDS ) as an ion, when growing a II-VI compound crystal, an element belonging to Group II and an element belonging to Group VI of the periodic table such as S,
Elements such as Se, Te, Zn, and Cd are given.

また、III−V属化合物結晶を成長させる場合には周
期律表第III族に属する元素及び第V族に属する元素、
例えばN,P,As,Sb,Al,Ga,In等の元素があげられる。
When growing a group III-V compound crystal, an element belonging to Group III and an element belonging to Group V of the periodic table,
For example, elements such as N, P, As, Sb, Al, Ga, In and the like can be mentioned.

核形成面(SNDL)が非核形成面(SNDS)よりも充分大
きな核形成密度を有するためには、イオンの打込み量は
1×1015個/cm3以上が好ましく、1×1016個/cm3以上が
より好ましい。
In order for the nucleation surface (S NDL ) to have a sufficiently large nucleation density than the non-nucleation surface (S NDS ), the ion implantation amount is preferably 1 × 10 15 / cm 3 or more, preferably 1 × 10 16 / cm 3 or more is more preferable.

核形成面(SNDL)を形成した後、表面を清浄化し、結
晶形成処理を基体に施す。
After forming the nucleation surface (S NDL ), the surface is cleaned and a crystal formation treatment is applied to the substrate.

まず、基体を所定の温度へ加熱する。基体温度として
は、一般に200〜950℃が好ましいが、これに限定される
ことはなく、成長させる結晶の種類により適当な温度範
囲を選択すればよい。
First, the substrate is heated to a predetermined temperature. The substrate temperature is generally preferably from 200 to 950 ° C., but is not limited to this, and an appropriate temperature range may be selected depending on the type of crystal to be grown.

続いて、反応容器内(結晶処理空間)を排気した後、
複数の原料ガスが同時に反応容器内に導入されて一般的
な混合が起きない様に交互に原料ガスを表面に供給す
る。この時、既に導入している原料ガス(A)に変えて
他の原料ガス(B)を導入する際には、原料ガス(B)
を導入する前に一旦反応容器内を10-2Torr以下に排気す
ることが好ましいが、原料ガスの混合を避ける方法は、
これに限定されるものではなく、例えば原料ガスの濃度
を交互に変化させてもよい。
Then, after evacuating the inside of the reaction vessel (crystal processing space),
A plurality of source gases are simultaneously introduced into the reaction vessel and alternately supplied to the surface so that general mixing does not occur. At this time, when introducing another source gas (B) instead of the already introduced source gas (A), the source gas (B)
It is preferable that the inside of the reaction vessel is once evacuated to 10 -2 Torr or less before introducing the
The present invention is not limited to this. For example, the concentration of the source gas may be changed alternately.

結晶形成処理中の反応容器内の圧力範囲は、原料ガス
導入時には好ましくは10-1〜101Torr、原料ガス導入切
り換え時には好ましくは10-5〜10-2Torrである。
The pressure range in the reaction vessel during the crystal formation treatment is preferably 10 -1 to 10 1 Torr when the source gas is introduced, and preferably 10 -5 to 10 -2 Torr when the introduction of the source gas is switched.

また、結晶形成処理中に反応容器内に原料ガスを導入
する時間は5秒〜1分が好ましく、原料ガスを排気する
時間は20秒〜3分が好ましい。
The time for introducing the source gas into the reaction vessel during the crystal forming treatment is preferably 5 seconds to 1 minute, and the time for exhausting the source gas is preferably 20 seconds to 3 minutes.

また、ガスを導入する時間がガスを排気する時間より
も短いことが好ましい。
Further, it is preferable that the time for introducing the gas is shorter than the time for exhausting the gas.

上述した操作を結晶形成処理終了時まで繰り返し、結
晶を成長させる。
The above operation is repeated until the crystal forming process is completed to grow the crystal.

本発明において使用する原料ガスとしては、II−VI族
化合物を成長させる場合には、第II族元素を含有する有
機金属化合物と第VI族元素を含有する有機金属化合物、
又は第VI族元素の水素化物とがあげられる。その具体的
な例は以下の通りである。
As the raw material gas used in the present invention, when growing a II-VI compound, an organic metal compound containing a Group II element and an organic metal compound containing a Group VI element,
Or a hydride of a Group VI element. The specific example is as follows.

ジメチル亜鉛 Zn(CH3 ジエチル亜鉛 Zn(C2H5 ヂメチルカドミウム Cd(CH3 ジエチルカドミウム Cd(C2H5 セレン化水素 H2Se ジメチルセレン Se(CH3 ジエチルセレン Se(C2H5 ジメチルテルル Te(CH3 ジエチルテルル Te(C2H5 硫化水素 H2S 等である。Dimethyl zinc Zn (CH 3 ) 2 Diethyl zinc Zn (C 2 H 5 ) 2ヂ Methyl cadmium Cd (CH 3 ) 2 Diethyl cadmium Cd (C 2 H 5 ) 2 Hydrogen selenide H 2 Se Dimethyl selenium Se (CH 3 ) 2 diethyl selenium Se (C 2 H 5 ) 2 dimethyl tellurium Te (CH 3 ) 2 diethyl tellurium Te (C 2 H 5 ) 2 hydrogen sulfide H 2 S and the like.

また、III−V族化合物の結晶を成長させる場合には
原料ガスとして、第III族元素を含有する有機金属化合
物と第V族元素を含有する有機金属化合物、又は第V族
元素の水素化物とがあげられる。その具体的な例は以下
の通りである。
In the case of growing a crystal of a group III-V compound, as a source gas, an organic metal compound containing a group III element and an organic metal compound containing a group V element, or a hydride of a group V element may be used. Is raised. The specific example is as follows.

トリメチルアルミニウム Al(CH3 トリエチルアルミニウム Al(C2H5 トリイソブチルアルミニウム Al(i−C4H9 トリメチルガリウム Ga(CH3 トリエチルガリウム Ga(C2H5 トリメチルインジウム In(CH3 トリエチルインジウム In(C2H5 トリプロピルインジウム In(C3H7 トリブチルインジウム In(C4H9 ホスフィン PH3 t−ブチルホスフィン t−C4H9PH2 アルシン AsH3 トリメチルアルシン As(CH3 トリエチルアルシン As(C2H5 ジエチルアルシン (C2H52AsH t−ブチルアルシン t−C4H9AsH2 トリメチルアンチモン Sb(CH3 トリプロピルアンチモン Sb(C3H7 トリブチルアンチモン Sb(C4H9 等である。Trimethyl aluminum Al (CH 3 ) 3 Triethyl aluminum Al (C 2 H 5 ) 3 Triisobutyl aluminum Al (i-C 4 H 9 ) 3 Trimethyl gallium Ga (CH 3 ) 3 Triethyl gallium Ga (C 2 H 5 ) 3 Trimethyl Indium In (CH 3 ) 3 Triethylindium In (C 2 H 5 ) 3 Tripropylindium In (C 3 H 7 ) 3 Tributylindium In (C 4 H 9 ) 3 Phosphine PH 3 t-Butylphosphine t-C 4 H 9 PH 2 arsine AsH 3 trimethylarsine As (CH 3 ) 3 triethylarsine As (C 2 H 5 ) 3 diethylarsine (C 2 H 5 ) 2 AsH t-butylarsine t-C 4 H 9 AsH 2 trimethylantimony Sb ( CH 3 ) 3 tripropylantimony Sb (C 3 H 7 ) 3 tributylantimony Sb (C 4 H 9 ) 3 and the like.

また、反応容器内に原料ガスを導入する際、必要に応
じてH2,He,Ar等のキャリアガスで稀釈してもよい。
When the source gas is introduced into the reaction vessel, it may be diluted with a carrier gas such as H 2 , He, or Ar as necessary.

[実施例] (実施例1) 第1図(A)〜(D)を参照しながら、本発明の実施
例としてSiO2上へのGaAs結晶の形成法を説明する。
Example 1 Example 1 A method of forming a GaAs crystal on SiO 2 will be described as an example of the present invention with reference to FIGS. 1A to 1D.

まず、高融点ガラス支持体1上に、シラン(SiH4)と
酸素(O2)を原料ガスとして用いたCVD法(化学気相堆
積法)によって、SiO2膜2を1000Å堆積した。SiO2膜上
のGaAsの核形成密度(NDS)は小さく、このSiO2膜2の
表面が非核形成面(SNDS)を与える。
First, an SiO 2 film 2 was deposited on the high-melting glass support 1 by a CVD method (chemical vapor deposition method) using silane (SiH 4 ) and oxygen (O 2 ) as source gases at a thickness of 1000 °. The nucleation density (ND S ) of GaAs on the SiO 2 film is small, and the surface of this SiO 2 film 2 provides a non-nucleation surface (S NDS ).

次に、フォトレジストで1μm角の領域を50×50個形
成するように前記SiO2膜2の表面をマスクした。
Next, the surface of the SiO 2 film 2 was masked with a photoresist so as to form 50 × 50 1 μm square regions.

イオンインプランタを用いてAsイオンを打込んだ。As
イオンは露出された表面にのみ打込まれる(第1図
(A))。この時の打込み量は1×1015個/cm3であっ
た。Asイオンの打込まれないSiO2表面ではGaAsの核形成
密度(NDS)は小さいままであり、この部分が非核形成
面(SNDS)を与える。一方、Asイオンが打込まれた領域
3−1,3−2では非核形成面(SNDS)より大きな核形成
密度(NDL)をもち、この部分が核形成面(SNDL)を与
える。
As ions were implanted using an ion implanter. As
Ions are implanted only on the exposed surface (FIG. 1A). The driving amount at this time was 1 × 10 15 pieces / cm 3 . The nucleation density (ND S ) of GaAs remains low on the SiO 2 surface where As ions are not implanted, and this part provides a non-nucleation surface (S NDS ). On the other hand, regions 3-1 and 3-2 into which As ions have been implanted have a nucleation density (ND L ) higher than the non-nucleation surface (S NDS ), and this portion provides a nucleation surface (S NDL ).

フォトレジストを剥離した後、基体をH2雰囲気中で約
900℃で10分間程度熱処理し、表面を清浄化した。
After the photoresist is removed, about a substrate with H 2 atmosphere
Heat treatment was performed at 900 ° C. for about 10 minutes to clean the surface.

ついで、基体を600℃に加熱しながら、反応容器内を1
0-6Torrまで排気して5分後にキャリアガスH2とともに
トリメチルガリウム(TMG)を圧力1Torrで導入し、1秒
後に排気して5×10-5Torrまで減圧した。5×10-5Torr
を5秒維持した後、キャリアガスH2とともにアルシン
(AsH3)を圧力1Torrまで導入し、1秒後に排気して5
×10-5Torrまで減圧した。この後は再びH2とともにTMG
を流し、交互に前述の動作を繰り返しながらGaAs結晶を
成長させた。
Then, while heating the substrate to 600 ° C.,
And evacuated to 0 -6 Torr trimethylgallium together with a carrier gas H 2 (TMG) was introduced at a pressure 1Torr after 5 minutes, pressure was reduced to 5 × 10 -5 Torr by exhaust after 1 second. 5 × 10 -5 Torr
Is maintained for 5 seconds, arsine (AsH 3 ) is introduced together with the carrier gas H 2 to a pressure of 1 Torr, and after 1 second, the gas is exhausted.
The pressure was reduced to × 10 −5 Torr. After this TMG with again H 2
And a GaAs crystal was grown while repeating the above operation alternately.

第1図(B)に示すように、GaAs結晶4−1,4−2はA
sイオンを打込んで形成した核形成面(SNDL)3−1,3−
2上にのみ形成され、非核形成面(SNDS)、すなわちAs
イオンの打込まれていないSiO2表面上にはGaAs結晶は形
成されなかった。
As shown in FIG. 1B, the GaAs crystals 4-1 and 4-2 are A
Nucleation surface (S NDL ) 3-1,3- formed by implanting s ions
2 only on the non-nucleated surface ( SNDS ), ie As
No GaAs crystal was formed on the surface of the SiO 2 where the ions were not implanted.

更に成長を続けると、第1図(C)に示すようにGaAs
結晶4−1,4−2は互いに接するようになった。その段
階で成長を止め、表面を研磨し、粒界5をエッチングす
ると第1図(D)に示す様なGaAs4−1,4−2結晶が得ら
れた。
As the growth is further continued, as shown in FIG.
The crystals 4-1 and 4-2 came into contact with each other. At that stage, the growth was stopped, the surface was polished, and the grain boundaries 5 were etched to obtain GaAs 4-1 and 4-2 crystals as shown in FIG. 1 (D).

この様にして、50×50個の単結晶島を成長させたとこ
ろ、結晶の欠落はなく、異常核成長が10個の結晶につい
て観察された。
When 50 × 50 single crystal islands were grown in this manner, no crystal was missing and abnormal nucleus growth was observed for 10 crystals.

第4図は気相法による結晶形成処理において、異なる
複数の原料ガスを使用し、一方の原料ガスの導入と他方
の原料ガスの導入とを切り換える時の反応容器内の到達
圧力の異常核発生確率及び結晶欠落の発生確率について
の関係を示している。
FIG. 4 shows abnormal nucleation of the ultimate pressure in the reaction vessel when using a plurality of different source gases and switching between the introduction of one source gas and the introduction of the other source gas in the crystal formation process by the vapor phase method. The relationship between the probability and the occurrence probability of crystal loss is shown.

異常核発生確率は10-2Torrに臨界点を持ち、この圧力
以下の到達圧力では該異常核発生確率は低く抑えられて
おり、この圧力を越える到達圧力では該異常核発生確率
は増大する傾向がある。
The abnormal nucleation probability has a critical point at 10 -2 Torr, and the abnormal nucleation probability is kept low at ultimate pressures below this pressure, and tends to increase at ultimate pressures above this pressure. There is.

また、結晶欠落の発生確率は2.5×10-5Torrに臨界点
を持ち、この圧力以上の到達圧力では該結晶欠落の発生
確率は低く抑えられており、この圧力未満の到達圧力で
は該結晶欠落の発生確率は増大し、1×10-5Torrより定
圧の到達圧力では上記結晶欠落の発生確率は上記異常核
発生確率を越えて増大する傾向がある。
In addition, the probability of occurrence of crystal vacancies has a critical point at 2.5 × 10 −5 Torr, and the probability of occurrence of crystal vacancies is kept low at ultimate pressures above this pressure. The probability of occurrence of crystal defects tends to increase beyond the probability of occurrence of abnormal nuclei when the ultimate pressure is a constant pressure of 1 × 10 −5 Torr or more.

第4図からも明らかなように、本発明の結晶形成法に
より異常核発生確率を低く抑え、かつ結晶欠落の発生確
率を低く抑えることができた。
As is clear from FIG. 4, the probability of occurrence of abnormal nuclei and the probability of occurrence of crystal defects were able to be suppressed low by the crystal forming method of the present invention.

第3図に示される異種の原料ガスを同時に導入する場
合の最適値(H2流量360sccm)の異常核発生確率及び結
晶欠落確率に比べても、本発明は選択的な単結晶成長の
制御性が向上していることが判る。
Compared with the abnormal nucleation probability and the crystal missing probability of the optimum values (H 2 flow rate of 360 sccm) when different kinds of source gases are simultaneously introduced as shown in FIG. 3, the present invention has the controllability of selective single crystal growth. It can be seen that is improved.

(実施例2) 第5図(A)〜(D)を参照しながら、本発明の他の
実施例としてZnSe結晶の形成法を説明する。
Example 2 A method for forming a ZnSe crystal will be described as another example of the present invention with reference to FIGS. 5 (A) to 5 (D).

まず、アルミナ支持体6上に、SiH4とO2とを原料ガス
として用いたCVD法によって、SiO2膜7を1000Å堆積し
た。
First, an SiO 2 film 7 was deposited on the alumina support 6 by a CVD method using SiH 4 and O 2 as source gases at a thickness of 1000 °.

次に、SiH4とNH3とを原料ガスとして用いて、プラズ
マCVD法によってSiNX膜を300Åに堆積した。SiH4とNH3
の供給比は2:1で反応圧力は0.15Torr、高周波出力は1.6
×10-2W/cm2であった。
Next, using SiH 4 and NH 3 as source gases, a SiN x film was deposited at 300 ° by a plasma CVD method. SiH 4 and NH 3
Supply ratio is 2: 1, reaction pressure is 0.15 Torr, high frequency output is 1.6
× 10 -2 W / cm 2 .

更に、このSiNX膜を1μm角にパターニングして核形
成面(SNDL)8−1,8−2を形成した(第5図
(A))。
Further, the SiN X film was patterned into a 1 μm square to form nucleation surfaces (S NDL ) 8-1, 8-2 (FIG. 5 (A)).

この様にして形成した基体をよく洗浄した後、H2雰囲
気中で約900℃10分間熱処理を行い、表面を清浄化し
た。
After thoroughly cleaning the substrate thus formed, the substrate was heat-treated at about 900 ° C. for 10 minutes in an H 2 atmosphere to clean the surface.

ついで、基体を450℃に加熱しながら、反応容器内を1
0-6Torrまで排気して、5分後にキャリアガスH3ととも
にジエチル亜鉛(Zn(C2H5)を圧力1Torrまで導入
し、1秒後に排気して10-5Torrまで減圧した。10-5Torr
を5秒維持した後、キャリアガスH2とともにジエチルセ
レン(Se(C2H5)を圧力1Torrまで導入し、1秒後
に排気して10-5Torrまで減圧した。この後は再びH2とジ
エチル亜鉛を流し、交互に前述の操作を繰り返しながら
ZnSe結晶を成長させる。
Then, while heating the substrate to 450 ° C.,
After exhausting to 0 -6 Torr, 5 minutes later, diethyl zinc (Zn (C 2 H 5 ) 2 ) was introduced together with carrier gas H 3 to a pressure of 1 Torr, and after 1 second, the pressure was reduced to 10 -5 Torr. 10 -5 Torr
Was maintained for 5 seconds, diethyl selenium (Se (C 2 H 5 ) 2 ) was introduced together with the carrier gas H 2 to a pressure of 1 Torr, and after 1 second, the pressure was reduced to 10 −5 Torr. After this, flow H 2 and diethyl zinc again, and repeat the above operation alternately.
Grow ZnSe crystals.

第5図(B)に示したようにZnSe単結晶9−1,9−2
は、SiNXで形成した核形成面(SNDL)8−1,8−2に形
成された核を起点に成長し、非核形成面(SNDS)上、す
なわちSiO2膜7の表面上方向まで結晶成長した。更に結
晶成長処理を続けると、第5図(C)のように、ZnSe結
晶9A−1,9A−2は互いにぶつかり、多結晶を形成するま
で大きく成長した。形成された結晶の表面を研磨し、粒
界10をエッチングすると、第5図(D)に示すようなZn
Se単結晶9B−1,9B−2が得られた。
As shown in FIG. 5 (B), the ZnSe single crystals 9-1, 9-2
Grows from the nuclei formed on the nucleation surfaces (S NDL ) 8-1 and 8-2 formed of SiN X , and grows on the non-nucleation surface (S NDS ), that is, on the surface of the SiO 2 film 7. The crystal grew until. When the crystal growth treatment was further continued, as shown in FIG. 5C, the ZnSe crystals 9A-1 and 9A-2 collided with each other and grew largely until a polycrystal was formed. When the surface of the formed crystal is polished and the grain boundaries 10 are etched, Zn as shown in FIG.
Se single crystals 9B-1 and 9B-2 were obtained.

本発明においても、実施例1と同様に以上核発生確率
及び結晶欠落確率は低く抑えられた。
Also in the present invention, the nucleation probability and the crystal missing probability were suppressed to a low value as in Example 1.

[発明の効果] 本発明によれば以下の様な効果が得られる。According to the present invention, the following effects can be obtained.

気相中で反応性の原料ガスが出会わないので、気相中
での化学反応は起こらず、結晶性を低下させるような気
相中の付加反応が抑制される結晶形成法を提供すること
ができる。
Since a reactive gas does not meet in the gas phase, a chemical reaction in the gas phase does not occur, and it is possible to provide a crystal forming method in which an addition reaction in the gas phase such as reducing crystallinity is suppressed. it can.

核形成面(SNDL)と非核形成面(SNDS)とが配された
基体上に到達するのが一方のガスに限られるので、反応
が抑えられ原料ガスの基体表面での移動度が大きくな
り、基体表面を移動してきたガス分子は、核形成面(S
NDL)上で捕獲されて数分子層以下の薄い吸着層を作
り、もう一方の反応性のガスが供給されると化学反応し
て結晶を形成していく結晶形成法を提供することができ
ある。
Since only one gas reaches the substrate on which the nucleation surface (S NDL ) and the non-nucleation surface (S NDS ) are arranged, the reaction is suppressed and the mobility of the source gas on the substrate surface is large. The gas molecules that have moved on the substrate surface form a nucleation surface (S
NDL ) can provide a crystal formation method that forms a thin adsorption layer of several molecular layers or less by being caught on it and forms a crystal by chemical reaction when another reactive gas is supplied. .

結晶成長が数原子層以下の厚さの吸着原子同士の反応
で進行していくために、従来の選択核形成の様に核形成
面(SNDL)のパターンの形や密度及び配置に成長速度が
左右されることがない結晶形成法を提供することができ
る。
Since crystal growth proceeds by the reaction between adatoms having a thickness of several atomic layers or less, the growth rate is determined by the shape, density, and arrangement of the nucleation surface (S NDL ) pattern as in the conventional selective nucleation. Can be provided without being influenced by the crystal formation method.

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

第1図(A)〜(D)は本発明の選択核形成法による結
晶形成方法を示す工程図である。 第2図は選択核形成方法によるSi単結晶成長のHCl流量
と異常核発生確率、結晶欠落発生確率の関係を示すグラ
フである。 第3図は選択核形成方法によるGaAs単結晶成長のH2流量
と異常核、結晶欠落発生確率の関係を示すグラフであ
る。 第4図は本発明において、異種の原料ガスに切り換える
時に、排気された反応室内の到達圧力の異常核発生確率
と結晶欠落の発生確率の関係を示すグラフである。 第5図(A)〜(D)は本発明による結晶形成方法の実
施例2を示す工程断面図である。 1……支持体、2……SiO2膜、3−1,3−2……核形成
面、4−1,4−2……単結晶、5……粒界、6……アル
ミナ支持体、7……SiO2膜、8−1,8−2……核形成
面、9−1,9−2,9A−1,9A−2,9B−1,9B−2……ZnSe結
晶、10……粒界。
1 (A) to 1 (D) are process diagrams showing a crystal forming method by a selective nucleation method of the present invention. FIG. 2 is a graph showing the relationship between the HCl flow rate, the probability of occurrence of abnormal nuclei, and the probability of occurrence of crystal defects in the growth of Si single crystal by the selective nucleation method. FIG. 3 is a graph showing the relationship between the H 2 flow rate and the probability of occurrence of abnormal nuclei and crystal defects in GaAs single crystal growth by the selective nucleation method. FIG. 4 is a graph showing the relationship between the probability of occurrence of abnormal nuclei of the ultimate pressure in the exhausted reaction chamber and the probability of occurrence of crystal loss when switching to a different kind of source gas in the present invention. 5 (A) to 5 (D) are process cross-sectional views showing Embodiment 2 of the crystal forming method according to the present invention. 1 ...... support, 2 ...... SiO 2 film, 3-1, 3-2 ...... nucleation surface, 4-1, 4-2 ...... monocrystalline, 5 ...... grain boundary, 6 ...... alumina support , 7 ...... SiO 2 film, 8-1, 8-2 ...... nucleation surface, 9-1,9-2,9A-1,9A-2,9B-1,9B -2 ...... ZnSe crystal, 10 ... grain boundaries.

Claims (38)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】核形成密度の小さい非核形成面(SNDS
と、単一核のみより結晶成長するに充分小さい面積を有
し、前記非核形成面(SNDS)の核形成密度(NDS)より
大きい核形成密度(NDL)を有する核形成面(SNDL)と
を隣接して配された基体が配された結晶形成処理空間
に、2種以上の反応性原料ガスを交互に供給して選択的
に単結晶を前記単一核より成長させる結晶成長方法であ
って、一方の原料ガスを他の原料ガスに切り変える際
に、一旦反応溶器内を10-2Torr以下に排気することを特
徴とする結晶形成方法。
1. A non-nucleated surface having a low nucleation density (S NDS )
And a nucleation surface (S) having an area small enough for crystal growth than a single nucleus alone and having a nucleation density (ND L ) greater than the nucleation density (ND S ) of the non-nucleation surface (S NDS ). Crystal growth in which a single crystal is selectively grown from the single nucleus by alternately supplying two or more reactive source gases to a crystal formation processing space in which a substrate disposed adjacent to NDL is disposed. A method for forming a crystal, comprising: once changing one source gas to another source gas, evacuating the reactor to 10 −2 Torr or less.
【請求項2】基体温度範囲が200℃乃至950℃である請求
項1に記載の結晶形成方法。
2. The method according to claim 1, wherein the temperature range of the substrate is 200 ° C. to 950 ° C.
【請求項3】原料ガスを異種の原料ガスに切り換える際
に排気される上記反応容器内の圧力範囲が10-2Torr乃至
10-5Torrである請求項1に記載の結晶形成方法。
3. The pressure range in the reaction vessel exhausted when switching the source gas to a different source gas is 10 −2 Torr to
The method of claim 1, wherein the pressure is 10 -5 Torr.
【請求項4】原料ガスの導入時の圧力範囲が10-1Torr乃
至10Torrである請求項1に記載の結晶形成方法。
4. The crystal forming method according to claim 1, wherein the pressure range at the time of introducing the source gas is 10 -1 Torr to 10 Torr.
【請求項5】原料ガスの導入を行う時間の範囲が5秒間
乃至1分間である請求項1に記載の結晶形成方法。
5. The crystal forming method according to claim 1, wherein the time for introducing the source gas is from 5 seconds to 1 minute.
【請求項6】原料ガスの排気を行う時間の範囲が20秒間
乃至3分間である請求項1に記載の結晶形成方法。
6. The crystal forming method according to claim 1, wherein the time for exhausting the source gas is from 20 seconds to 3 minutes.
【請求項7】基体温度範囲が200℃乃至950℃であって、
原料ガスを異種の原料ガスに切り換える際に排気される
上記反応容器内の圧力範囲が10-2Torr乃至10-5Torrであ
る請求項1に記載の結晶形成方法。
7. A substrate temperature range of 200 ° C. to 950 ° C.,
2. The crystal forming method according to claim 1, wherein a pressure range in the reaction vessel exhausted when the source gas is switched to a different type of source gas is 10 −2 Torr to 10 −5 Torr.
【請求項8】基体温度範囲が200℃乃至950℃であって、
原料ガスの導入時の圧力範囲が10-1Torr乃至10Torrであ
る請求項1に記載の結晶形成方法。
8. A substrate temperature range of 200 ° C. to 950 ° C.,
2. The crystal forming method according to claim 1, wherein the pressure range at the time of introducing the raw material gas is 10 -1 Torr to 10 Torr.
【請求項9】基体温度範囲が200℃乃至950℃であって、
原料ガス導入を行う時間の範囲が5秒間乃至1分間であ
る請求項1に記載の結晶形成方法。
9. The substrate temperature range is from 200 ° C. to 950 ° C.,
2. The crystal forming method according to claim 1, wherein the time period for introducing the source gas is from 5 seconds to 1 minute.
【請求項10】基体温度範囲が200℃乃至950℃であっ
て、原料ガスの排気を行う時間の範囲が20秒間乃至3分
間である請求項1に記載の結晶形成方法。
10. The crystal forming method according to claim 1, wherein the temperature range of the substrate is 200 ° C. to 950 ° C., and the time period for exhausting the source gas is 20 seconds to 3 minutes.
【請求項11】原料ガスを他の原料ガスに切り換える際
に排気される上記反応容器内の圧力範囲が10-2Torr乃至
10-5Torrであり、原料ガスの導入時の圧力範囲が10-1To
rr乃至10Torrである請求項1に記載の結晶形成方法。
11. A pressure range in the reaction vessel exhausted when switching the source gas to another source gas is 10 −2 Torr to 10 −2 Torr.
10 -5 Torr, and the pressure range when the source gas is introduced is 10 -1 To
2. The method according to claim 1, wherein the pressure is from rr to 10 Torr.
【請求項12】原料ガスを他の原料ガスに切り換える際
に排気される上記反応容器内の圧力範囲が10-2Torr乃至
10-5Torrであり、原料ガスの排気を行う時間の範囲が20
秒間乃至3分間である請求項1に記載の結晶形成方法。
12. A pressure range in the reaction vessel exhausted when switching the source gas to another source gas is 10 −2 Torr to 10 −2 Torr.
10 -5 Torr and the time range for exhausting the source gas is 20
2. The crystal forming method according to claim 1, wherein the time is from 2 seconds to 3 minutes.
【請求項13】原料ガスの導入時の圧力範囲が10-1Torr
乃至10Torrであり、原料ガスの導入を行う時間の範囲が
5秒間乃至1分間である請求項1に記載の結晶形成方
法。
13. A pressure range at the time of introduction of a source gas is 10 -1 Torr.
2. The crystal forming method according to claim 1, wherein the pressure is from 10 Torr to 10 Torr, and the time for introducing the source gas is from 5 seconds to 1 minute.
【請求項14】核形成面の面積は16μm2以下である請求
項1に記載の結晶形成方法。
14. The crystal forming method according to claim 1, wherein the area of the nucleation surface is 16 μm 2 or less.
【請求項15】原料ガスは第II族元素を含有する有機金
属化合物と第VI族元素を含有する有機金属化合物または
第VI族元素の水素化物とから選ばれる請求項1に記載の
結晶形成方法。
15. The method according to claim 1, wherein the source gas is selected from an organometallic compound containing a Group II element and an organometallic compound containing a Group VI element or a hydride of a Group VI element. .
【請求項16】原料ガスは第III族元素を含有する有機
金属化合物と第V族元素を含有する有機金属化合物また
は第V族元素の水素化物とから選ばれる請求項1に記載
の結晶形成方法。
16. The crystal forming method according to claim 1, wherein the source gas is selected from an organic metal compound containing a group III element and an organic metal compound containing a group V element or a hydride of a group V element. .
【請求項17】核形成面はイオン打込みによって形成さ
れ、かつイオンの打込み量が1×1015個/cm3以上である
請求項1に記載の結晶形成方法。
17. The crystal forming method according to claim 1, wherein the nucleation surface is formed by ion implantation, and the amount of implanted ions is 1 × 10 15 / cm 3 or more.
【請求項18】核形成面はイオン打込みによって形成さ
れ、かつ打込まれるイオンを与える元素は第II族、第II
I族、第V族、第VI族より選択される元素である請求項
1に記載の結晶形成方法。
18. The nucleation surface is formed by ion implantation, and the elements providing the implanted ions are group II, II
The crystal forming method according to claim 1, wherein the crystal is an element selected from Group I, Group V, and Group VI.
【請求項19】核形成面を与える材料は非晶質である請
求項1に記載の結晶形成方法。
19. The method according to claim 1, wherein the material providing the nucleation surface is amorphous.
【請求項20】核形成密度の小さい非核形成面(SNDS
と、単一核のみより結晶成長するに充分小さい面積を有
し、前記非核形成面(SNDS)の核形成密度(NDS)より
大きい核形成密度(NDL)を有する核形成面(SNDL)と
を隣接して配された基体が配された結晶形成処理空間
に、複数の反応性原料ガスをそれぞれ交互に供給して気
相法により結晶形成処理を前記基体に施すことで、前記
核形成面(SNDL)に単一核を結晶成長の起点として、選
択的に単結晶を成長させることを特徴とする結晶形成方
法。
20. Non-nucleated surface (S NDS ) with low nucleation density
And a nucleation surface (S) having an area small enough for crystal growth than a single nucleus alone and having a nucleation density (ND L ) greater than the nucleation density (ND S ) of the non-nucleation surface (S NDS ) NDL ) and a plurality of reactive source gases are alternately supplied to a crystal formation processing space in which a substrate disposed adjacent to the substrate is disposed, and a crystal formation process is performed on the substrate by a gas phase method, A crystal forming method characterized in that a single crystal is selectively grown on a nucleation surface ( SNDL ) using a single nucleus as a starting point of crystal growth.
【請求項21】基体温度範囲が200℃乃至950℃である請
求項20に記載の結晶形成方法。
21. The method for forming a crystal according to claim 20, wherein the substrate temperature range is from 200 ° C. to 950 ° C.
【請求項22】原料ガスを異種の原料ガスに切り換える
際に排気される上記反応容器内の圧力範囲が10-2Torr乃
至10-5Torrである請求項20に記載の結晶形成方法。
22. The crystal forming method according to claim 20, wherein the pressure in the reaction vessel exhausted when the source gas is switched to a different source gas is 10 −2 Torr to 10 −5 Torr.
【請求項23】原料ガスの導入時の圧力範囲が10-1Torr
乃至10Torrである請求項20に記載の結晶形成方法。
23. The pressure range at the time of introduction of the source gas is 10 -1 Torr.
21. The crystal forming method according to claim 20, wherein the pressure is from 10 to 10 Torr.
【請求項24】原料ガスの導入を行う時間の範囲が5秒
間乃至1分間である請求項20に記載の結晶形成方法。
24. The crystal forming method according to claim 20, wherein the time for introducing the source gas is 5 seconds to 1 minute.
【請求項25】原料ガスの排気を行う時間の範囲が20秒
間乃至3分間である請求項20に記載の結晶形成方法。
25. The method of forming a crystal according to claim 20, wherein the time for exhausting the source gas is 20 seconds to 3 minutes.
【請求項26】基体温度範囲が200℃乃至950℃であっ
て、原料ガスを異種の原料ガスに切り換える際に排気さ
れる上記反応容器内の圧力範囲が10-2Torr乃至10-5Torr
である請求項20に記載の結晶形成方法。
26. A temperature range of the substrate is 200 ° C. to 950 ° C., and a pressure range in the reaction vessel exhausted when the source gas is switched to a different source gas is 10 −2 Torr to 10 −5 Torr.
21. The crystal forming method according to claim 20, wherein
【請求項27】基体温度範囲が200℃乃至950℃であっ
て、原料ガスの導入時の圧力範囲が10-1Torr乃至10Torr
である請求項20に記載の結晶形成方法。
27. The temperature range of the substrate is 200 ° C. to 950 ° C., and the pressure range at the time of introducing the source gas is 10 −1 Torr to 10 Torr.
21. The crystal forming method according to claim 20, wherein
【請求項28】基体温度範囲が200℃乃至950℃であっ
て、原料ガスの導入を行う時間の範囲が5秒間乃至1分
間である請求項20に記載の結晶形成方法。
28. The crystal forming method according to claim 20, wherein the temperature range of the substrate is 200 ° C. to 950 ° C., and the time period for introducing the source gas is 5 seconds to 1 minute.
【請求項29】基体温度範囲が200℃乃至950℃であっ
て、原料ガスの排気を行う時間の範囲が20秒間乃至3分
間である請求項20に記載の結晶形成方法。
29. The crystal forming method according to claim 20, wherein the substrate temperature range is from 200 ° C. to 950 ° C., and the time period for exhausting the source gas is from 20 seconds to 3 minutes.
【請求項30】原料ガスを他の原料ガスに切り換える際
に排気される上記反応容器内の圧力範囲が10-2Torr乃至
10-5Torrであり、原料ガスの導入時の圧力範囲が10-1To
rr乃至10Torrである請求項20に記載の結晶形成方法。
30. A pressure range in the reaction vessel exhausted when switching the source gas to another source gas is 10 −2 Torr to
10 -5 Torr, and the pressure range when the source gas is introduced is 10 -1 To
21. The method according to claim 20, wherein the pressure is rr to 10 Torr.
【請求項31】原料ガスを他の原料ガスに切り換える際
に排気される上記反応容器内の圧力範囲が10-2Torr乃至
10-5Torrであり、原料ガスの排気を行う時間の範囲が20
秒間乃至3分間である請求項20に記載の結晶形成方法。
31. A pressure range in the reaction vessel exhausted when switching the source gas to another source gas is 10 −2 Torr to
10 -5 Torr and the time range for exhausting the source gas is 20
21. The crystal forming method according to claim 20, wherein the time is from 2 seconds to 3 minutes.
【請求項32】原料ガスの導入時の圧力範囲が10-1Torr
乃至10Torrであり、原料ガスの導入を行う時間の範囲が
5秒間乃至1分間である請求項20に記載の結晶形成方
法。
32. A pressure range at the time of introduction of the source gas is 10 -1 Torr.
21. The crystal forming method according to claim 20, wherein the pressure is from 10 Torr to 10 Torr, and the time for introducing the source gas is from 5 seconds to 1 minute.
【請求項33】核形成面の面積は16μm2以下である請求
項20に記載の結晶形成方法。
33. The crystal forming method according to claim 20, wherein the area of the nucleation surface is 16 μm 2 or less.
【請求項34】原料ガスは第II族元素を含有する有機金
属化合物と第VI族元素を含有する有機金属化合物または
第VI族元素の水素化物とから選ばれる請求項20に記載の
結晶形成方法。
34. The crystal forming method according to claim 20, wherein the source gas is selected from an organometallic compound containing a Group II element and an organometallic compound containing a Group VI element or a hydride of a Group VI element. .
【請求項35】原料ガスは第III族元素を含有する有機
金属化合物と第V族元素を含有する有機金属化合物また
は第V族元素の水素化物とから選ばれる請求項20に記載
の結晶形成方法。
35. The crystal forming method according to claim 20, wherein the source gas is selected from an organometallic compound containing a Group III element and an organometallic compound containing a Group V element or a hydride of a Group V element. .
【請求項36】核形成面はイオン打込みによって形成さ
れ、かつイオンの打込み量が1×1015個/cm3以上である
請求項20に記載の結晶形成方法。
36. The crystal forming method according to claim 20, wherein the nucleation surface is formed by ion implantation and the amount of ion implantation is 1 × 10 15 / cm 3 or more.
【請求項37】核形成面はイオン打込みによって形成さ
れ、かつ打込まれるイオンを与える元素は第II族、第II
I族、第V族、第VI族より選択される元素である請求項2
0に記載の結晶形成方法。
37. The nucleation surface is formed by ion implantation, and the elements providing the implanted ions are group II, II
2. The element selected from Group I, Group V, and Group VI.
0. The crystal forming method according to 0.
【請求項38】核形成面を与える材料は非晶質である請
求項20に記載の結晶形成方法。
38. The crystal forming method according to claim 20, wherein the material providing the nucleation surface is amorphous.
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