JP2821557B2 - 化合物半導体単結晶薄膜の成長方法 - Google Patents
化合物半導体単結晶薄膜の成長方法Info
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Description
【発明の詳細な説明】
［発明の技術分野］
本発明は化合物半導体の単結晶薄膜を単分子層の桁で
形成する分子層エピタキシャル成長法で、光を照射する
事により高品質に成長させる方法に関する。 ［先行技術とその問題点］ 従来から半導体の薄膜結晶を得るための気相エピタキ
シー技術として、有機金属気相成長法（以下、MO−CVD
法と呼ぶ）や分子線エピタキシー法（以下、MBE法と呼
ぶ）が知られている。しかし、MO−CVD法はソースとし
てIII族、Ｖ族元素を水素ガス等をキャリアとして、同
時に反応室へ導入し、熱分解によって成長させるため
の、成長層の品質が悪い。また、単分子層オーダーの制
御が困難である等の欠点がある。 一方、超高真空を利用した結晶成長法としてよく知ら
れるMBE法は、物理吸着を第一段階とするために、結晶
の品質は化学反応を利用した気相成長法に劣る。GaAsの
ようなIII−Ｖ族間の化合物半導体を成長する時には、I
II族、Ｖ族元素をソースとして用い、ソース源自体を成
長室の中に設置している。このため、ソース源を加熱し
て得られる放出ガスと蒸発量の制御、および、ソースの
補給が困難であり、成長速度を長時間一定に保つことが
困難である。また、蒸発物の排出など真空装置が複雑に
なる。更には、化合物半導体の化学量論的組成（ストイ
キオメトリー）を精密に制御することが困難で、結局、
高品質の結晶を得ることができない欠点がある。 このような点に鑑み本願発明者等は上記従来技術の欠
点を除いて、単分子層オーダーの成長膜層の制御性を有
する半導体結晶成長装置を先に開発した。これを第６図
を参照して説明する。 第６図において、１は成長槽で材質はステンレス等の
金属、２はゲートバルブ、３は１を超高真空に排気する
ための排気装置、4,5は例えばIII−Ｖ族化合物半導体の
III族、Ｖ族の成分元素のガス状の化合物を導入するノ
ズル、6,7はノズル4,5を開閉するバルブ、８はIII族の
成分元素を含むガス状の化合物、９はＶ族の成分元素を
含むガス状の化合物、10は基板加熱用のヒーターで石英
ガラスに封入したタングステン（Ｗ）線であり、電線等
は図示省略してある。11は測温用の熱電対、12は化合物
半導体の基板、13は成長槽内の真空度を測るための圧力
計である。 GaAsの分子層を一層ずつ基板12上にエピタキシャル成
長させる方法は、以下の通りである。即ち、ゲートバル
ブ２を開けて超高真空排気装置３により、成長槽１内を
10-7〜10-8Pascal（以下、Paと略す）程度に排気する。
次に、GaAs基板12を例えば300〜800℃程度ヒーター10に
より加熱し、Gaを含むガスとしてTMG（トリメチルガリ
ウム）８を成長槽１内の圧力が10-1〜10-7Paになる範囲
で、0.5〜10秒間バルブ６を開けて導入する。その後、
バルブ６を閉じて成長槽１内のガスを排気後、今度はAs
を含むガスとしてAsH3（アルシン）９を圧力が10-1〜10
-7Paになる範囲で２〜200秒間バルブ７を開けて導入す
る。これにより、基板12上にGaAsが少なくとも１分子層
成長できる。以上の操作を繰り返し、単分子層を次々と
成長させることにより、所望の厚さのGaAsのエピタキシ
ャル成長層を単分子層の精度で成長させることができ
る。 しかしながら上記化合物半導体単結晶成長法において
は、化学量論的組成を満たす高品質な結晶を得る事が困
難であった。 結晶成長のプロセスでは、表面における吸着過程と表
面反応を励起するのに必要なエネルギー、そして安定的
に固着するのに必要なエネルギーがそれぞれの過程で必
要である。従来これらのエネルギー源として熱エネルギ
ーが用いられてきたが結晶成長の温度を高くしていくと
空位や格子間原子などが存在するようになる。また、オ
ートドーピングなどにより不純物が取り込まれるように
なり、完全性の高い結晶を成長するうえから好ましくな
い。そのため温度を高くせず結晶成長の各過程の励起エ
ネルギーを与える必要があった。 ［発明の目的］ 本発明は、先に開発した分子層エピタキシャル成長層
を更に改良して、より高品質な化合物半導体単結晶薄膜
を単分子層の桁で成長させる方法を提供することを目的
とする。 ［発明の概要］ このため、本発明は超高真空に排気した成長槽内で基
板を加熱し、その基板上に成長させたい複数の成分を含
むガスのうち第１のガスを導入し単分子層吸着させ、次
に第２のガスを外部から導入することにより表面反応を
生じさせると共に、外部から基板にそれぞれの結晶成長
過程に有効な特定の波長の光を選び照射するため、２種
類以上の単色光を照射することあるいは特定の時間帯の
み周期的に照射するようにしたことを特徴としている。 ［発明の実施例］ 以下、本発明の実施例を説明する。 第１図は本発明の一実施例に係る分子層エピタキシャ
ル成長装置の構成図を示したものである。図中、第６図
と同一符号は同一または相当部分を示し、更に、加熱源
として赤外線ランプ30を用い、これを成長槽１外のラン
プハウス31内に設け、そのランプハウス31から出力する
赤外線を石英ガラス32を介して基板12に照射することに
より、サセプター33に保持させた基板12を加熱する。ま
た、成長槽１には光導入窓40及び42を取り付け、その外
部に水銀ランプ、重水素ランプ、Xeランプ、エキシマレ
ーザー、Arレーザー等の光源41及び43を設ける。ただ
し、水銀ランプ、重水素ランプ、Xeランプに関してはフ
ィルター等により特定波長の単色光を抽出して照射す
る。 第１図の装置を用い、Gaを含むガスとしてTMG（トリ
メチルガリウム）８を１×10-3Paの圧力で４秒間導入し
３秒間排気する。そしてAsを含むガスとしてAsH3（アル
シン）９を７×10-3Paの圧力で20秒間導入し３秒間排気
する。これにより基板12上にGaAsの単分子層が成長でき
る。以上の操作を繰り返し単分子層を次々と成長させる
ことにより、所望の厚さのGaAsの単結晶成長膜を単分子
層の精度で成長させることができる。 この際エキシマレーザー光を基板表面上に照射した。
基板温度が500℃の場合で、種々の波長のエキシマレー
ザー光を照射して成長させたところ、GaAs薄膜の表面は
光を照射しない時に比べ非常に平坦になっていた。その
上、成長膜層の面内分布が著しく改善され±２％以内に
なった。このことは超格子構造を有するデバイスで必要
となる。ヘテロエピタキシャル成長の界面が広い範囲に
わたり分子層の桁で平坦であり得る事を意味している。
従って、この光照射方式を併用すれば、例えばGaAsとAl
Asで成る何十層にも及びヘテロ構造で構成される光機能
素子の製作などが可能となる。 第２図は成長温度が500℃でガス導入条件を一定に保
ち、各種の波長のエキシマレーザー光を照射して成長さ
せたGaAs薄膜の不純物密度を示す。 222nmの波長成分を含む光を照射した時は、その近傍
の波長成分を照射した時に比べ１ケタ程不純物密度が改
善されている。一方308nm,350nmと波長が長くなるにつ
れて不純物密度が再び改善されておりこのことは短波長
側と異なる結晶成長の過程に有効である事を示してい
る。 以上の事から光を励起エネルギーに使用する事によっ
て温度を高くせずに結晶性を向上できるが全波長成分が
有効なのではなくある特定の波長成分のみ有効であり本
発明においては、結晶成長の各々の過程に於いて有効な
波長成分を２種類以上選び抜き同時に又は別々に光照射
する事を特徴としている。 一例としてGaAsの場合でTMG8とAsH3９をソースガスに
用いて第２図に示すように222nm近傍の波長成分を持つ
光と300nmより長い波長成分を含む光を２種類以上同時
に照射する事により大きく結晶性を改善する事ができ
た。この事はTMGとAsH3に限らず他のガスTEG,DMGaCl,As
Cl3等にも適用できることは勿論の事である。 第３図は本発明の他の実施例を示したものであり光源
41及び43と光導入窓40及び42の間に光照射の時間を制御
するシャッター51及び52とその駆動機構を備えている。
図中、シャッター部分以外は第１図と同一であり説明は
省略する。 吸着の過程には、ガス導入時にのみ吸着の過程に効く
光を照射する事が最も有効であろうし、一方、反応後の
安定的定着過程には排気時にのみ光を照射する事が最も
有効であろう。従って、シャッターの開閉時間をガス導
入及び排気時間に連動させる事によって個別の結晶成長
過程を選択的に特定の波長成分を含む光を照射すること
によって励起させることができ結晶の完全性を高くでき
る。図中、光源及びシャッターを２個ずつしか示してい
ないが２個以上の光源及びシャッター機構についても同
様に適用できることは勿論である。 TMG8とAsH3９をソースガスとしてガス導入及び排気時
に連動させて特定の波長成分を含む光λ1〜λ6を照射す
る場合、第４図に示すようなシーケンスを一例として用
いることができ、AsH3９の導入時に波長成分λ1及びλ2
を照射し、排気時にλ3を照射する。TMG8の導入時に波
長成分λ4及びλ5を、排気時にλ6を照射することを繰
り返せばよい。 第５図は本発明の別の実施例を示したものであり、不
純物添加をするためのものである。14,15は例えば不純
物添加に用いるガス状化合物を導入するノズル、16,17
はノズル14,15を開閉するバルブ、18はII族の成分元素
を含むガス状の化合物、19はVI族の成分元素を含むガス
状の化合物である。不純物を添加する以外の部分は第３
図の実施例と同一であるので説明は省略する。 この構成で、Ｐ型成長層を形成する場合は、導入ガス
としてTMG（トリメチルガリウム）8,AsH3（アルシン）
９と添加する不純物ガスとしてDMZn（ジメチル亜鉛）18
の３つのガスを循環式に導入する。また、別の方法とし
てはTMG8とDMZn18を同時にAsH3９とは交互に導入する
か、AsH3９とDMZn18を同時にTMG8とは交互に導入するこ
とによって不純物添加ができる。 尚、不純物ガスとしてはDMCd（ジメチルカドミウ
ム）、DMMg（ジメチルマグネシウム）、SiH4（モノシラ
ン）、GeH4（ゲルマン）などでもよい。 次に、ｎ型成長層の形成は、添加する不純物ガスとし
てDMSe（ジメチルセレン）19をTMG8、AsH3９と循環式に
導入する。別の方法としてはTMG8とDMSe19を同時にTMG8
とは交互に導入することによって不純物添加ができる。 尚、このときは不純物ガスとしてはDMS（ジメチル硫
黄）、H2S（硫化水素）、H2Se（セレン化水素）などを
用いることができる。 この場合、不純物ガスの導入流量をAsH3９、TMG8に比
べ、例えば10-3〜10-6程小さく取り、導入時間は0.5〜1
0秒程にすることにより、厚さ方向に所望の不純物濃度
分布を有する分子層エピタキシャル成長層が形成でき
る。また、添加する不純物ガスの量と時間を調整するこ
とにより、pn接合、不均一不純物密度分布、npn,npin,p
np,pnip等のバイポーラトランジスタ構造、n+in+，n+n-
n+等の電解効果トランジスタや静電誘導トランジスタ、
pnpnのサイリスタ構造等を実現できることは勿論であ
る。 ところで、以上述べてきた実施例において、結晶成長
に用いるガスは主にGaAsについて説明してきたが、InP,
AlP,GaP等他のIII−Ｖ族化合物に適用できることは勿論
である。Ga1-xAlxAs、Ga1-xAlxAs1-yPy等の混晶でも良
い。また、基板はGaAsに限らず他の化合物基板に成長さ
せるヘテロエピタキシャル成長等でも良い。 更に、上記実施例では化合物半導体を例に説明してき
たが、本発明はこれに限らず、半導体がIV族のような単
一元素から成る元素半導体であっても良好な結晶成長を
することができる。この場合、例えば元素半導体がSiの
場合は反応性のガスとしてSiCl4，SiHCl3，SiH2Cl2のよ
うな塩化物と、H2ガスの組み合せによって結晶成長を行
なうことができる。 ［発明の効果］ 以上のように本発明によれば、結晶成長の各過程に必
要な励起エネルギーを熱エネルギーではなく、特定の波
長成分を含む光を照射することにより供給するようにし
たので、低温のまま完全性の高い良質な結晶を一層ずつ
成長させることができる。また、不純物の添加を一層ず
つ行なうことができるので非常に急峻な不純物密度分布
を得ることができる。この結果、非常に高速なトランジ
スタ、集積回路、ダイオード、発行受光素子等の製作に
対して優れた作用効果を発揮する。
形成する分子層エピタキシャル成長法で、光を照射する
事により高品質に成長させる方法に関する。 ［先行技術とその問題点］ 従来から半導体の薄膜結晶を得るための気相エピタキ
シー技術として、有機金属気相成長法（以下、MO−CVD
法と呼ぶ）や分子線エピタキシー法（以下、MBE法と呼
ぶ）が知られている。しかし、MO−CVD法はソースとし
てIII族、Ｖ族元素を水素ガス等をキャリアとして、同
時に反応室へ導入し、熱分解によって成長させるため
の、成長層の品質が悪い。また、単分子層オーダーの制
御が困難である等の欠点がある。 一方、超高真空を利用した結晶成長法としてよく知ら
れるMBE法は、物理吸着を第一段階とするために、結晶
の品質は化学反応を利用した気相成長法に劣る。GaAsの
ようなIII−Ｖ族間の化合物半導体を成長する時には、I
II族、Ｖ族元素をソースとして用い、ソース源自体を成
長室の中に設置している。このため、ソース源を加熱し
て得られる放出ガスと蒸発量の制御、および、ソースの
補給が困難であり、成長速度を長時間一定に保つことが
困難である。また、蒸発物の排出など真空装置が複雑に
なる。更には、化合物半導体の化学量論的組成（ストイ
キオメトリー）を精密に制御することが困難で、結局、
高品質の結晶を得ることができない欠点がある。 このような点に鑑み本願発明者等は上記従来技術の欠
点を除いて、単分子層オーダーの成長膜層の制御性を有
する半導体結晶成長装置を先に開発した。これを第６図
を参照して説明する。 第６図において、１は成長槽で材質はステンレス等の
金属、２はゲートバルブ、３は１を超高真空に排気する
ための排気装置、4,5は例えばIII−Ｖ族化合物半導体の
III族、Ｖ族の成分元素のガス状の化合物を導入するノ
ズル、6,7はノズル4,5を開閉するバルブ、８はIII族の
成分元素を含むガス状の化合物、９はＶ族の成分元素を
含むガス状の化合物、10は基板加熱用のヒーターで石英
ガラスに封入したタングステン（Ｗ）線であり、電線等
は図示省略してある。11は測温用の熱電対、12は化合物
半導体の基板、13は成長槽内の真空度を測るための圧力
計である。 GaAsの分子層を一層ずつ基板12上にエピタキシャル成
長させる方法は、以下の通りである。即ち、ゲートバル
ブ２を開けて超高真空排気装置３により、成長槽１内を
10-7〜10-8Pascal（以下、Paと略す）程度に排気する。
次に、GaAs基板12を例えば300〜800℃程度ヒーター10に
より加熱し、Gaを含むガスとしてTMG（トリメチルガリ
ウム）８を成長槽１内の圧力が10-1〜10-7Paになる範囲
で、0.5〜10秒間バルブ６を開けて導入する。その後、
バルブ６を閉じて成長槽１内のガスを排気後、今度はAs
を含むガスとしてAsH3（アルシン）９を圧力が10-1〜10
-7Paになる範囲で２〜200秒間バルブ７を開けて導入す
る。これにより、基板12上にGaAsが少なくとも１分子層
成長できる。以上の操作を繰り返し、単分子層を次々と
成長させることにより、所望の厚さのGaAsのエピタキシ
ャル成長層を単分子層の精度で成長させることができ
る。 しかしながら上記化合物半導体単結晶成長法において
は、化学量論的組成を満たす高品質な結晶を得る事が困
難であった。 結晶成長のプロセスでは、表面における吸着過程と表
面反応を励起するのに必要なエネルギー、そして安定的
に固着するのに必要なエネルギーがそれぞれの過程で必
要である。従来これらのエネルギー源として熱エネルギ
ーが用いられてきたが結晶成長の温度を高くしていくと
空位や格子間原子などが存在するようになる。また、オ
ートドーピングなどにより不純物が取り込まれるように
なり、完全性の高い結晶を成長するうえから好ましくな
い。そのため温度を高くせず結晶成長の各過程の励起エ
ネルギーを与える必要があった。 ［発明の目的］ 本発明は、先に開発した分子層エピタキシャル成長層
を更に改良して、より高品質な化合物半導体単結晶薄膜
を単分子層の桁で成長させる方法を提供することを目的
とする。 ［発明の概要］ このため、本発明は超高真空に排気した成長槽内で基
板を加熱し、その基板上に成長させたい複数の成分を含
むガスのうち第１のガスを導入し単分子層吸着させ、次
に第２のガスを外部から導入することにより表面反応を
生じさせると共に、外部から基板にそれぞれの結晶成長
過程に有効な特定の波長の光を選び照射するため、２種
類以上の単色光を照射することあるいは特定の時間帯の
み周期的に照射するようにしたことを特徴としている。 ［発明の実施例］ 以下、本発明の実施例を説明する。 第１図は本発明の一実施例に係る分子層エピタキシャ
ル成長装置の構成図を示したものである。図中、第６図
と同一符号は同一または相当部分を示し、更に、加熱源
として赤外線ランプ30を用い、これを成長槽１外のラン
プハウス31内に設け、そのランプハウス31から出力する
赤外線を石英ガラス32を介して基板12に照射することに
より、サセプター33に保持させた基板12を加熱する。ま
た、成長槽１には光導入窓40及び42を取り付け、その外
部に水銀ランプ、重水素ランプ、Xeランプ、エキシマレ
ーザー、Arレーザー等の光源41及び43を設ける。ただ
し、水銀ランプ、重水素ランプ、Xeランプに関してはフ
ィルター等により特定波長の単色光を抽出して照射す
る。 第１図の装置を用い、Gaを含むガスとしてTMG（トリ
メチルガリウム）８を１×10-3Paの圧力で４秒間導入し
３秒間排気する。そしてAsを含むガスとしてAsH3（アル
シン）９を７×10-3Paの圧力で20秒間導入し３秒間排気
する。これにより基板12上にGaAsの単分子層が成長でき
る。以上の操作を繰り返し単分子層を次々と成長させる
ことにより、所望の厚さのGaAsの単結晶成長膜を単分子
層の精度で成長させることができる。 この際エキシマレーザー光を基板表面上に照射した。
基板温度が500℃の場合で、種々の波長のエキシマレー
ザー光を照射して成長させたところ、GaAs薄膜の表面は
光を照射しない時に比べ非常に平坦になっていた。その
上、成長膜層の面内分布が著しく改善され±２％以内に
なった。このことは超格子構造を有するデバイスで必要
となる。ヘテロエピタキシャル成長の界面が広い範囲に
わたり分子層の桁で平坦であり得る事を意味している。
従って、この光照射方式を併用すれば、例えばGaAsとAl
Asで成る何十層にも及びヘテロ構造で構成される光機能
素子の製作などが可能となる。 第２図は成長温度が500℃でガス導入条件を一定に保
ち、各種の波長のエキシマレーザー光を照射して成長さ
せたGaAs薄膜の不純物密度を示す。 222nmの波長成分を含む光を照射した時は、その近傍
の波長成分を照射した時に比べ１ケタ程不純物密度が改
善されている。一方308nm,350nmと波長が長くなるにつ
れて不純物密度が再び改善されておりこのことは短波長
側と異なる結晶成長の過程に有効である事を示してい
る。 以上の事から光を励起エネルギーに使用する事によっ
て温度を高くせずに結晶性を向上できるが全波長成分が
有効なのではなくある特定の波長成分のみ有効であり本
発明においては、結晶成長の各々の過程に於いて有効な
波長成分を２種類以上選び抜き同時に又は別々に光照射
する事を特徴としている。 一例としてGaAsの場合でTMG8とAsH3９をソースガスに
用いて第２図に示すように222nm近傍の波長成分を持つ
光と300nmより長い波長成分を含む光を２種類以上同時
に照射する事により大きく結晶性を改善する事ができ
た。この事はTMGとAsH3に限らず他のガスTEG,DMGaCl,As
Cl3等にも適用できることは勿論の事である。 第３図は本発明の他の実施例を示したものであり光源
41及び43と光導入窓40及び42の間に光照射の時間を制御
するシャッター51及び52とその駆動機構を備えている。
図中、シャッター部分以外は第１図と同一であり説明は
省略する。 吸着の過程には、ガス導入時にのみ吸着の過程に効く
光を照射する事が最も有効であろうし、一方、反応後の
安定的定着過程には排気時にのみ光を照射する事が最も
有効であろう。従って、シャッターの開閉時間をガス導
入及び排気時間に連動させる事によって個別の結晶成長
過程を選択的に特定の波長成分を含む光を照射すること
によって励起させることができ結晶の完全性を高くでき
る。図中、光源及びシャッターを２個ずつしか示してい
ないが２個以上の光源及びシャッター機構についても同
様に適用できることは勿論である。 TMG8とAsH3９をソースガスとしてガス導入及び排気時
に連動させて特定の波長成分を含む光λ1〜λ6を照射す
る場合、第４図に示すようなシーケンスを一例として用
いることができ、AsH3９の導入時に波長成分λ1及びλ2
を照射し、排気時にλ3を照射する。TMG8の導入時に波
長成分λ4及びλ5を、排気時にλ6を照射することを繰
り返せばよい。 第５図は本発明の別の実施例を示したものであり、不
純物添加をするためのものである。14,15は例えば不純
物添加に用いるガス状化合物を導入するノズル、16,17
はノズル14,15を開閉するバルブ、18はII族の成分元素
を含むガス状の化合物、19はVI族の成分元素を含むガス
状の化合物である。不純物を添加する以外の部分は第３
図の実施例と同一であるので説明は省略する。 この構成で、Ｐ型成長層を形成する場合は、導入ガス
としてTMG（トリメチルガリウム）8,AsH3（アルシン）
９と添加する不純物ガスとしてDMZn（ジメチル亜鉛）18
の３つのガスを循環式に導入する。また、別の方法とし
てはTMG8とDMZn18を同時にAsH3９とは交互に導入する
か、AsH3９とDMZn18を同時にTMG8とは交互に導入するこ
とによって不純物添加ができる。 尚、不純物ガスとしてはDMCd（ジメチルカドミウ
ム）、DMMg（ジメチルマグネシウム）、SiH4（モノシラ
ン）、GeH4（ゲルマン）などでもよい。 次に、ｎ型成長層の形成は、添加する不純物ガスとし
てDMSe（ジメチルセレン）19をTMG8、AsH3９と循環式に
導入する。別の方法としてはTMG8とDMSe19を同時にTMG8
とは交互に導入することによって不純物添加ができる。 尚、このときは不純物ガスとしてはDMS（ジメチル硫
黄）、H2S（硫化水素）、H2Se（セレン化水素）などを
用いることができる。 この場合、不純物ガスの導入流量をAsH3９、TMG8に比
べ、例えば10-3〜10-6程小さく取り、導入時間は0.5〜1
0秒程にすることにより、厚さ方向に所望の不純物濃度
分布を有する分子層エピタキシャル成長層が形成でき
る。また、添加する不純物ガスの量と時間を調整するこ
とにより、pn接合、不均一不純物密度分布、npn,npin,p
np,pnip等のバイポーラトランジスタ構造、n+in+，n+n-
n+等の電解効果トランジスタや静電誘導トランジスタ、
pnpnのサイリスタ構造等を実現できることは勿論であ
る。 ところで、以上述べてきた実施例において、結晶成長
に用いるガスは主にGaAsについて説明してきたが、InP,
AlP,GaP等他のIII−Ｖ族化合物に適用できることは勿論
である。Ga1-xAlxAs、Ga1-xAlxAs1-yPy等の混晶でも良
い。また、基板はGaAsに限らず他の化合物基板に成長さ
せるヘテロエピタキシャル成長等でも良い。 更に、上記実施例では化合物半導体を例に説明してき
たが、本発明はこれに限らず、半導体がIV族のような単
一元素から成る元素半導体であっても良好な結晶成長を
することができる。この場合、例えば元素半導体がSiの
場合は反応性のガスとしてSiCl4，SiHCl3，SiH2Cl2のよ
うな塩化物と、H2ガスの組み合せによって結晶成長を行
なうことができる。 ［発明の効果］ 以上のように本発明によれば、結晶成長の各過程に必
要な励起エネルギーを熱エネルギーではなく、特定の波
長成分を含む光を照射することにより供給するようにし
たので、低温のまま完全性の高い良質な結晶を一層ずつ
成長させることができる。また、不純物の添加を一層ず
つ行なうことができるので非常に急峻な不純物密度分布
を得ることができる。この結果、非常に高速なトランジ
スタ、集積回路、ダイオード、発行受光素子等の製作に
対して優れた作用効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
第１図、第３図、第５図及び第６図はそれぞれ本発明の
他の実施例に係る結晶成長装置の構成図、第２図は第１
図の結晶成長装置を用いて製作した結晶の不純物密度と
照射光の波長依存性を表わすグラフ図、第３図は本発明
の他の実施例に係る結晶成長装置の構成図、第４図は第
３図の装置を用いて結晶成長する場合ガス導入排気と特
定波長成分を含む光照射のシーケンス図、第５図は本発
明の更に別の実施例に係る結晶成長装置の構成図、第６
図は本願発明者等が先に提案した結晶成長装置の構成図
である。 １…成長槽、２…ゲートバルブ、３…排気装置、4,5,1
4,15…ノズル、6,7,16,17…バルブ、8,9,18,19…ガス状
化合物、10…ヒーター、11…熱電対、12…基板、13…圧
力計、30…赤外線ランプ、31…ランプハウス、32…石英
板、33…サセプター、40,42…光導入窓、41,43…光照射
源、51,52…シャッター。
他の実施例に係る結晶成長装置の構成図、第２図は第１
図の結晶成長装置を用いて製作した結晶の不純物密度と
照射光の波長依存性を表わすグラフ図、第３図は本発明
の他の実施例に係る結晶成長装置の構成図、第４図は第
３図の装置を用いて結晶成長する場合ガス導入排気と特
定波長成分を含む光照射のシーケンス図、第５図は本発
明の更に別の実施例に係る結晶成長装置の構成図、第６
図は本願発明者等が先に提案した結晶成長装置の構成図
である。 １…成長槽、２…ゲートバルブ、３…排気装置、4,5,1
4,15…ノズル、6,7,16,17…バルブ、8,9,18,19…ガス状
化合物、10…ヒーター、11…熱電対、12…基板、13…圧
力計、30…赤外線ランプ、31…ランプハウス、32…石英
板、33…サセプター、40,42…光導入窓、41,43…光照射
源、51,52…シャッター。
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フロントページの続き
(73)特許権者 999999999
西澤 潤一
宮城県仙台市青葉区米ケ袋１丁目６番16
号
(72)発明者 西澤 潤一
仙台市米ヶ袋１丁目６番16号
(72)発明者 阿部 仁志
仙台市緑ヶ丘１−22―11
(56)参考文献 特開 昭58−98917（ＪＰ，Ａ)
電子通信学会技術研究報告 ＳＳＤ84
−55（1984／８)
電子通信学会技術研究報告 ＳＳＤ84
−53（1984／８)
(58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名)
H01L 21/205
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 １．成長槽内を所定の圧力に排気する一方、基板を所定
の温度に加熱し、化合物半導体の成分元素を含む複数の
ガス状分子のうちの第１のガス状分子を前記成長槽に所
定の圧力で所定の時間導入し、排気後、前記化合物半導
体の別の成分元素を含む第２のガス状分子を前記成長槽
に所定の圧力で所定の時間導入することにより表面反応
を生じさせて少なくとも１分子層を成長させるサイクル
を少なくとも含み、更に以上のサイクルを繰り返すこと
により所望の厚さの単結晶薄膜を単分子層の精度で成長
させると共に、前記サイクルの異なるガス状分子の導入
時間あるいは排気時間のそれぞれに異なる波長の単一波
長光を照射することを特徴とする化合物半導体単結晶薄
膜の成長方法。 ２．特許請求の範囲第１項記載において、照射する波長
成分のうち少なくとも１つは222nmを中心に±10nmの範
囲の波長成分を含むことを特徴とする化合物半導体単結
晶薄膜の成長方法。 ３．特許請求の範囲第１項あるいは第２項記載におい
て、前記基板上には少なくとも２種類の化合物半導体の
単結晶薄膜を連続的に成長させる化合物半導体単結晶薄
膜の成長方法。 ４．特許請求の範囲第１項〜第３項記載において、前記
化合物半導体の不純物元素を含むガス状分子を前記化合
物半導体の成分元素を含むガス状分子の少なくとも一方
と同時または交互に導入することにより、厚さ方向に所
望の不純物濃度分布を有する化合物半導体の単結晶薄膜
を単分子層の精度で連続的に成長させる化合物半導体単
結晶薄膜の成長方法。 ５．特許請求の範囲第１項〜第４項記載において、所定
の繰り返しサイクル毎に少なくとも１回、前記化合物半
導体の成分元素を含むガス状分子の少なくとも一方と同
時に、不純物元素を含むガス状分子を導入することによ
り、不純物元素を含む分子層と不純物元素を含まない分
子層とを周期的に連続的に形成する化合物半導体単結晶
薄膜の成長方法。 ６．特許請求の範囲第４項あるいは第５項記載におい
て、少なくとも２種類以上の化合物半導体の不純物元素
を含むガス状分子を導入する化合物半導体単結晶薄膜の
成長方法。 ７．特許請求の範囲第４項あるいは第５項記載におい
て、少なくとも２種類以上の化合物半導体の不純物元素
を混合した化合物半導体の成分元素を含むガス状分子を
個別にそれぞれ異なったサイクルもしくは同じサイクル
で異なる時間導入することにより異なった分子層に異な
った不純物元素を含ませる化合物半導体単結晶薄膜の成
長方法。 ８．特許請求の範囲第１項〜第３項記載において、前記
化合物半導体が２つ以上の成分より成る化合物半導体単
結晶薄膜の成長法。 ９．特許請求の範囲第１項〜第２項記載において、前記
化合物半導体がGaAsである化合物半導体単結晶薄膜の成
長方法。 １０．特許請求の範囲第３項記載において、少なくとも
２種類の化合物半導体の一つがGaAsであり、他がGa1-xA
lxAsである化合物半導体単結晶薄膜の成長方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59244395A JP2821557B2 (ja) | 1984-11-21 | 1984-11-21 | 化合物半導体単結晶薄膜の成長方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59244395A JP2821557B2 (ja) | 1984-11-21 | 1984-11-21 | 化合物半導体単結晶薄膜の成長方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61124122A JPS61124122A (ja) | 1986-06-11 |
| JP2821557B2 true JP2821557B2 (ja) | 1998-11-05 |
Family
ID=17118033
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59244395A Expired - Fee Related JP2821557B2 (ja) | 1984-11-21 | 1984-11-21 | 化合物半導体単結晶薄膜の成長方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2821557B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2862005B2 (ja) * | 1987-12-23 | 1999-02-24 | 富士通株式会社 | 有機膜の作製方法 |
| JP2855330B2 (ja) * | 1988-05-18 | 1999-02-10 | 富士通株式会社 | 有機膜の作製方法 |
| JP2011057512A (ja) * | 2009-09-10 | 2011-03-24 | Univ Of Tokyo | 結晶成長方法及び装置 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5898917A (ja) * | 1981-12-09 | 1983-06-13 | Seiko Epson Corp | 原子層エビタキシヤル装置 |
-
1984
- 1984-11-21 JP JP59244395A patent/JP2821557B2/ja not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 電子通信学会技術研究報告 ＳＳＤ８４−５３（１９８４／８） |
| 電子通信学会技術研究報告 ＳＳＤ８４−５５（１９８４／８） |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61124122A (ja) | 1986-06-11 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |