JP2712687B2 - 薄膜製造方法 - Google Patents
薄膜製造方法Info
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- JP2712687B2 JP2712687B2 JP1344471A JP34447189A JP2712687B2 JP 2712687 B2 JP2712687 B2 JP 2712687B2 JP 1344471 A JP1344471 A JP 1344471A JP 34447189 A JP34447189 A JP 34447189A JP 2712687 B2 JP2712687 B2 JP 2712687B2
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- Japan
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- thin film
- film
- film manufacturing
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- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Physical Deposition Of Substances That Are Components Of Semiconductor Devices (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、基板上にGaAs等の薄膜を形成する方法に関
する。
する。
〈従来の技術〉 MBE法でSi（100）基板上にGaAs薄膜を形成する場合の
手順の例を、以下に説明する。
手順の例を、以下に説明する。
Si基板を真空チャンバ内に入れ、まずはSi基板を850
〜1000℃程度に加熱して基板表面のサーマルクリーニン
グを行う。これは、前処理工程において、基板表面に形
成された酸化膜等を取り除くために行われ、このクリー
ニングによりSi基板表面は清浄化され、その表面の再構
成（リコンストラクション）により（２×１）あるいは
（２×２）と称される構造となる。この基板表面をRHEE
D（反射高速電子線回折）により観察すると、前者の場
合は〔011〕方向で、バルクのストリークの間に一本の
ストリークが現れ、また、後者の場合では〔011〕およ
び〔０１〕方向ともバルクのストリークの間にそれぞ
れ一本のストリークが現れる。
〜1000℃程度に加熱して基板表面のサーマルクリーニン
グを行う。これは、前処理工程において、基板表面に形
成された酸化膜等を取り除くために行われ、このクリー
ニングによりSi基板表面は清浄化され、その表面の再構
成（リコンストラクション）により（２×１）あるいは
（２×２）と称される構造となる。この基板表面をRHEE
D（反射高速電子線回折）により観察すると、前者の場
合は〔011〕方向で、バルクのストリークの間に一本の
ストリークが現れ、また、後者の場合では〔011〕およ
び〔０１〕方向ともバルクのストリークの間にそれぞ
れ一本のストリークが現れる。
そして、以上のクリーニングが終了した後、基板表面
にGaおよびAsそれぞれの分子線を照射して、基板上にGa
As薄膜をエピタキシャル成長させる。
にGaおよびAsそれぞれの分子線を照射して、基板上にGa
As薄膜をエピタキシャル成長させる。
〈発明が解決しようとする課題〉 ところで、上述の従来の手順によれば、基板表面のク
リーニングを行う際に、基板が成膜時の温度よりも高い
温度に加熱されるため、基板に歪み、そり等の劣化が生
じる虞れがあった。
リーニングを行う際に、基板が成膜時の温度よりも高い
温度に加熱されるため、基板に歪み、そり等の劣化が生
じる虞れがあった。
本発明の目的は、基板の劣化等を招くことなく、良質
な薄膜を製造することのできる方法を提供することにあ
る。
な薄膜を製造することのできる方法を提供することにあ
る。
〈課題を解決するための手段〉 本発明の薄膜製造方法は、一種もしくは複数種の蒸着
材料を、真空雰囲気中で加熱することにより蒸発させ、
その蒸発粒子それぞれを基板表面に導くことによって、
その基板表面上に薄膜を形成する方法において、薄膜を
形成すべき基板表面に、真空雰囲気中で薄膜を形成する
蒸着材料のうちのいずれか一種の材料の蒸発粒子のイオ
ンをその基板表面をスパッタできるエネルギに加速して
照射した後、成膜を行うことを特徴としている。
材料を、真空雰囲気中で加熱することにより蒸発させ、
その蒸発粒子それぞれを基板表面に導くことによって、
その基板表面上に薄膜を形成する方法において、薄膜を
形成すべき基板表面に、真空雰囲気中で薄膜を形成する
蒸着材料のうちのいずれか一種の材料の蒸発粒子のイオ
ンをその基板表面をスパッタできるエネルギに加速して
照射した後、成膜を行うことを特徴としている。
〈作用〉 薄膜を形成する蒸着材料の蒸発粒子のイオンをキロボ
ルトオーダの電場で加速して基板表面に照射すると、基
板の表面層は蒸発粒子イオンによってスパッタされる。
これにより、基板表面上の酸化膜等を除去することが可
能になる。
ルトオーダの電場で加速して基板表面に照射すると、基
板の表面層は蒸発粒子イオンによってスパッタされる。
これにより、基板表面上の酸化膜等を除去することが可
能になる。
ここで、キロボルトオーダの電場で加速した蒸発粒子
イオンを基板表面に照射すると、その衝突エネルギによ
って基板はある程度加熱されるものの、その熱によって
基板の品質が劣化することはない。
イオンを基板表面に照射すると、その衝突エネルギによ
って基板はある程度加熱されるものの、その熱によって
基板の品質が劣化することはない。
〈実施例〉 本発明の実施例を、以下、図面に基づいて説明する。
第１図は、本発明方法の実施に使用する薄膜製造装置
の概略構成図である。
の概略構成図である。
真空チャンバ１内に、二つの蒸発源、As蒸発源２およ
びGa蒸発源３が配設されている。各蒸発源2,3は、内部
に蒸着材料AsまたはGaを収容し、かつ、上部壁体に噴射
孔21a,31aを備えたるつぼ21,31と、その各るつぼ21,31
の側方周辺を囲ってなる加熱用フィラメント22,32等を
備え、各るつぼ21,31をそれぞれ加熱用フィラメント22,
32により加熱することによって内部の蒸着材料を蒸気化
するよう構成されている。そして、蒸気化した材料は噴
射孔21a,31aから吹き出して分子線となって真空チャン
バ１内を進行し、その各分子線はともに同じ真空チャン
バ１内に設置された同一の基板Ｓに到達する。
びGa蒸発源３が配設されている。各蒸発源2,3は、内部
に蒸着材料AsまたはGaを収容し、かつ、上部壁体に噴射
孔21a,31aを備えたるつぼ21,31と、その各るつぼ21,31
の側方周辺を囲ってなる加熱用フィラメント22,32等を
備え、各るつぼ21,31をそれぞれ加熱用フィラメント22,
32により加熱することによって内部の蒸着材料を蒸気化
するよう構成されている。そして、蒸気化した材料は噴
射孔21a,31aから吹き出して分子線となって真空チャン
バ１内を進行し、その各分子線はともに同じ真空チャン
バ１内に設置された同一の基板Ｓに到達する。
また、各蒸着源2,3と基板Ｓ間の分子線進行路上に
は、それぞれシャッタ４および５が配設されており、こ
の各シャッタ4,5の操作により各蒸発源2,3からの分子線
の基板Ｓへの進行を選択的に遮断できるようになってい
る。
は、それぞれシャッタ４および５が配設されており、こ
の各シャッタ4,5の操作により各蒸発源2,3からの分子線
の基板Ｓへの進行を選択的に遮断できるようになってい
る。
さらに、As蒸発源２とシャッタ４間の分子線の進行路
上には、イオン化部６および加速電極７が順次配設され
ている。このイオン化部６は、イオン化フィラメント6a
およびグリッド6b等を備え、イオン化フィラメント6aに
通電することにより発生する熱電子を、グリッド6bによ
りAs蒸発源２からの分子線へと引き寄せて衝突させるこ
とによって、そのAs分子を陽イオン化するよう構成され
ている。ここで、加速電極７は接地電位に置かれ、ま
た、As蒸発源２にはlKV程度の高電圧を印加できるよう
に構成されており、この両者間に形成される電場によっ
て、イオン化部６においてイオン化されたAs分子は加速
され、イオンビームとなって基板Ｓ表面に衝突する。た
だし、成膜時には、このイオン化・加速は行わないもの
とする。
上には、イオン化部６および加速電極７が順次配設され
ている。このイオン化部６は、イオン化フィラメント6a
およびグリッド6b等を備え、イオン化フィラメント6aに
通電することにより発生する熱電子を、グリッド6bによ
りAs蒸発源２からの分子線へと引き寄せて衝突させるこ
とによって、そのAs分子を陽イオン化するよう構成され
ている。ここで、加速電極７は接地電位に置かれ、ま
た、As蒸発源２にはlKV程度の高電圧を印加できるよう
に構成されており、この両者間に形成される電場によっ
て、イオン化部６においてイオン化されたAs分子は加速
され、イオンビームとなって基板Ｓ表面に衝突する。た
だし、成膜時には、このイオン化・加速は行わないもの
とする。
なお、基板Ｓは、例えば加熱器および熱電対等を備え
たホルダ８によって、真空チャンバ１内の所定位置に保
持されるとともに、所定温度、例えば600℃程度を維持
される。
たホルダ８によって、真空チャンバ１内の所定位置に保
持されるとともに、所定温度、例えば600℃程度を維持
される。
以上説明した装置を使用して、Si（100）基板上にGaA
s薄膜を形成する場合の手順を説明する。
s薄膜を形成する場合の手順を説明する。
まず、前処理を施したSi基板Ｓを真空チャンバ１内の
ホルダ８に装着し、真空チャンバ１内の真空引きを行っ
た後、基板Ｓの温度を600℃程度の成膜に適した温度に
保つ。次いで、各蒸発源２および３を駆動し、かつ、イ
オン化部６を駆動した状態で、As蒸発源２側のシャッタ
４だけを開き、基板Ｓ表面に1KV程度の電場で加速され
たAsイオンを照射する。これにより、基板Ｓの表面はAs
イオンによってスパッタされ、数分間のAsイオンビーム
照射で基板Ｓ表面層は100Å程度エッチングされる。こ
こで、前工程において基板Ｓ表面に付着した酸化膜等の
層は、基板Ｓ表面から高々数10Å程度であり、Asイオン
ビーム照射により100Å程度エッチングされた基板Ｓ表
面は充分に洗浄されたことになる。
ホルダ８に装着し、真空チャンバ１内の真空引きを行っ
た後、基板Ｓの温度を600℃程度の成膜に適した温度に
保つ。次いで、各蒸発源２および３を駆動し、かつ、イ
オン化部６を駆動した状態で、As蒸発源２側のシャッタ
４だけを開き、基板Ｓ表面に1KV程度の電場で加速され
たAsイオンを照射する。これにより、基板Ｓの表面はAs
イオンによってスパッタされ、数分間のAsイオンビーム
照射で基板Ｓ表面層は100Å程度エッチングされる。こ
こで、前工程において基板Ｓ表面に付着した酸化膜等の
層は、基板Ｓ表面から高々数10Å程度であり、Asイオン
ビーム照射により100Å程度エッチングされた基板Ｓ表
面は充分に洗浄されたことになる。
以上の洗浄工程が終了した後、イオン化部６の駆動を
停止してAs蒸発源２からの分子線のイオン化・加速を停
止するとともに、Ga蒸発源３側のシャッタ５を開いて、
基板Ｓ表面にGaおよびAsの分子線を照射して、基板Ｓ表
面上にGaAs薄膜をエピタキシャル成長により形成する。
停止してAs蒸発源２からの分子線のイオン化・加速を停
止するとともに、Ga蒸発源３側のシャッタ５を開いて、
基板Ｓ表面にGaおよびAsの分子線を照射して、基板Ｓ表
面上にGaAs薄膜をエピタキシャル成長により形成する。
ここで、Asイオン照射によるクリーニング前後の基板
Ｓ表面のRHEED像を撮像したところ、Asイオン照射前で
は、第２図（ａ），（ｂ）に示すように、基板Ｓの〔01
1〕および〔０１〕方向ともバルクのストリークのみ
が現れていたのに対し、Asイオン照射後には、同図
（ｃ），（ｄ）に示すように、〔011〕および〔０
１〕方向のいずれにおいても、バルクのストリーク間に
ストリークが一本づつ現れていることが観察できた。す
なわちAsイオン照射によりSi基板Ｓ表面が（２×２）の
リコンストラクションとなることが判明した。従って、
本発明方法によりSi基板Ｓ表面のクリーニングを行った
後に成膜される薄膜は、従来のサーマルクリーニングを
施した後に成膜される薄膜に比して遜色のない良質な膜
となる。
Ｓ表面のRHEED像を撮像したところ、Asイオン照射前で
は、第２図（ａ），（ｂ）に示すように、基板Ｓの〔01
1〕および〔０１〕方向ともバルクのストリークのみ
が現れていたのに対し、Asイオン照射後には、同図
（ｃ），（ｄ）に示すように、〔011〕および〔０
１〕方向のいずれにおいても、バルクのストリーク間に
ストリークが一本づつ現れていることが観察できた。す
なわちAsイオン照射によりSi基板Ｓ表面が（２×２）の
リコンストラクションとなることが判明した。従って、
本発明方法によりSi基板Ｓ表面のクリーニングを行った
後に成膜される薄膜は、従来のサーマルクリーニングを
施した後に成膜される薄膜に比して遜色のない良質な膜
となる。
なお、以上は、MBE法に基づく薄膜製造装置を使用し
て本発明方法を実施した例について説明したが、これに
限られることなく、例えば、イオンビーム蒸着法あるい
はICB（イオン・クラスタ・ビーム）法等に基づく、他
の薄膜製造装置を使用しても実施できることは勿論であ
る。
て本発明方法を実施した例について説明したが、これに
限られることなく、例えば、イオンビーム蒸着法あるい
はICB（イオン・クラスタ・ビーム）法等に基づく、他
の薄膜製造装置を使用しても実施できることは勿論であ
る。
〈発明の効果〉 以上説明したように、本発明によれば、基板表面を、
真空雰囲気中で薄膜を形成する材料の蒸発粒子イオンに
よってスパッタクリーニングした後、成膜を行うので、
基板を成膜時の温度よりも高温に加熱することなく、基
板表面に付着した酸化物等の除去を行うことができる。
これにより、表面クリーニングによる基板の歪み、そり
等を従来よりも緩和できる。
真空雰囲気中で薄膜を形成する材料の蒸発粒子イオンに
よってスパッタクリーニングした後、成膜を行うので、
基板を成膜時の温度よりも高温に加熱することなく、基
板表面に付着した酸化物等の除去を行うことができる。
これにより、表面クリーニングによる基板の歪み、そり
等を従来よりも緩和できる。
第１図は本発明方法の実施に使用する装置の概略構成
図、第２図はAsイオン照射前後のSi基板表面のRHEED像
の写生図である。 １……真空チャンバ ２……As蒸発源 ３……Ga蒸発源 4,5……シャッタ ６……イオン化部 ７……加速電極 Ｓ……Si基板
図、第２図はAsイオン照射前後のSi基板表面のRHEED像
の写生図である。 １……真空チャンバ ２……As蒸発源 ３……Ga蒸発源 4,5……シャッタ ６……イオン化部 ７……加速電極 Ｓ……Si基板
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小河 潔 京都府京都市中京区西ノ京桑原町１番地 株式会社島津製作所三条工場内 (72)発明者 小林 裕 京都府京都市中京区西ノ京桑原町１番地 株式会社島津製作所三条工場内 (56)参考文献 特開 昭62−46993（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−269310（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】一種もしくは複数種の蒸着材料を、真空雰
囲気中で加熱することにより蒸発させ、その蒸発粒子そ
れぞれを基板表面に導くことによって、その基板表面に
薄膜を形成する方法において、薄膜を形成すべき基板表
面に、真空雰囲気中で上記蒸着材料のうちのいずれか一
種の材料の蒸発粒子のイオンをその基板表面をスパッタ
できるエネルギに加速して照射した後、成膜を行うこと
を特徴とする、薄膜製造方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1344471A JP2712687B2 (ja) | 1989-12-28 | 1989-12-28 | 薄膜製造方法 |
| EP19900314202 EP0435639A3 (en) | 1989-12-28 | 1990-12-21 | Method of thin film formation |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1344471A JP2712687B2 (ja) | 1989-12-28 | 1989-12-28 | 薄膜製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03205392A JPH03205392A (ja) | 1991-09-06 |
| JP2712687B2 true JP2712687B2 (ja) | 1998-02-16 |
Family
ID=18369525
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1344471A Expired - Fee Related JP2712687B2 (ja) | 1989-12-28 | 1989-12-28 | 薄膜製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2712687B2 (ja) |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6246993A (ja) * | 1985-08-23 | 1987-02-28 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 薄膜結晶成長装置 |
-
1989
- 1989-12-28 JP JP1344471A patent/JP2712687B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03205392A (ja) | 1991-09-06 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |