JPH01150322A

JPH01150322A - 高速粒子線照射方法及びその装置

Info

Publication number: JPH01150322A
Application number: JP62310204A
Authority: JP
Inventors: Fumihiko Uesugi; 文彦上杉
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1987-12-07
Filing date: 1987-12-07
Publication date: 1989-06-13

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、互いに傾きの異なる複数の面が露出している
基板に対し、面の傾きのちがいを利用して特定の面にエ
ピタキシャル成長、ＣＶＤ、エツチングなどの各種プロ
セスを行なわせる方法に関するものである。

（従来の技術）従来の選択的なプロセスは、異なった材質が露出してい
る表面で、プロセス用ガス分子に対する各々の表面材質
との反応速度の差を利用することで行なわれていた。

例えば、エピタキシャル成長プロセスでは、ポジダニ（
Ｎ、　Ｖｏｄｊｄａｎｉ）らが、ジャーナル・オブ・ク
リスタル・グロース誌（Ｊ、　Ｃｒｙｓｔａｌ　Ｇｒｏ
ｗｔｈ）の第７１巻（１９８５）の１４１ページから１
４８ページに発表した論文において、ＧａＡｓ基板の一
部分を８１０２で覆い、ＧａＡｓが露出している・部分
にのみ、クロライドＶＰＥ法でＧａＡｓを成長させてい
た。また、ツァング（Ｗ、Ｔ。

Ｔｓａｎｇ）は、アプライド・フィツクス・レターズ誌
（Ａｐｐｌ、　Ｐｈｙｓ、　Ｌｅｔｔ、）の第４６巻（
１９８５）の７４２ページから７４４ページに発表した
論文では、ＧａＡｓ基板の一部をＳｉで覆い、ＧａＡｓ
が露出している部分にのみＭＯＭＢＥ法でＧａＡｓを成
長させていた。

このような薄膜成長に限らず、エツチングのプロセスに
おいても、ゲイス（Ｍ、　Ｗ、　Ｇｅ１ｓ）らが、ジャ
ーナル・オブ・バキューム・サイエンス・アンド・テク
ノロジー誌（Ｊ、　Ｖａｃ、　Ｓｃｉ、　Ｔｅｃｈｎｏ
ｌ、）の第１９巻（１９８１）の１３９０ページから１
３９３ベージに発表した論文において、ＧａＡｓ基板の
一部を高温ベークしたフォトレジストで覆い、ＧａＡｓ
が露出している部分のみをＣＩ□ガスでドライエツチン
グしていた。

（発明が解決しようとする問題点）従来技術では、上述のように、基板表面に露出している
材質の違いにより、プロセスの選択性を出すことはでき
る。しかしながら、同一材質で構成されている基板で、
異なった面方位をもつ面が露出している場合、特定の面
方位をもつ面だけに、選択的にプロセスを施すことはで
きない。

本発明の目的は、上述のような従来技術ではできない、
特定の面方位の面や互いに傾きの異る面に選択的にエピ
タキシャル成長やＣＶＤ、エツチング、ドーピングなど
のプロセスを行なわせ、基板ウェハ面に対して垂直な方
向だけでなく、ウェハ面内の水平な方向にデバイスを形
成できるプロセス方法を提供することにある。

（問題点を解決するための手段）本願第１の発明によれば互いに傾きの異る複数の面を有
する基板上に１種類以上の成分より成る粒子線を照射す
る方法において、粒子線の少くとも一つの構成成分の持
つ運動エネルギーで面に対して垂直方向の成分が、面を
構成する材料のバンドギャップ以上でかつ前記材料がス
パッタリングされるエネルギー以下となり、同時に粒子
線のすべての構成成分の運動エネルギーの垂直方向の成
分が前記材料のスパッタリングされるエネルギー以下で
あるように、基板に対する粒子線の入射方向を制御する
ことを特徴とする高速粒子線照射方法を提供できる。

また第２の発明は真空排気された成長室と前記成長室に
配置された基板保持具と、基板に粒子線を照射するよう
に配置された粒子線発生器から構成される装置において
、粒子線発生器内の粒子線出射口にノズルとノズルを加
熱する手段とを具備し、前記ノズルと前記基板保持具の
間にスキマーを配置し、前記基板保持具には、前記粒子
線の入射方向に対して任意の角度に設定できる回転機構
を具備することを特徴とする高速粒子線照射装置を提供
するものである。

第３の発明は真空排気された成長室と前記成長室に配置
された基板保持具と、基板に粒子線を照射するように配
置された粒子線発生器から構成される装置において、粒
子線発生器の粒子線出射口にフィラメントとグリッドと
引き出し電極とを具備し、前記基板保持具には、前記粒
子線−の入射方向に対して任意の角度に設定できる回転
機構を具備することを特徴とする高速粒子線照射装置を
提供するものである。

（作用）本発明の特徴は、互いに傾きの異なった面が表面に露出
している基板表面において、特定の面の表面に電子・正
孔対を生成させ、この電子の作用によって、気相分子の
上記表面での解離吸着を著しく促進させて、電子・正孔
対を生成しない表面よりも、解離吸着効率を著しく高め
ることにある。

エピタキシャル成長やＣＶＤ、エツチング、ドーピング
などのプロセス用ガス分子の運動エネルギーを、基板材
料のバンドギャップエネルギーよりも大きくし、かつ、
これら基板を構成する原子がスパッタリングされるエネ
ルギーよりも小さくすると、上記プロセス用ガス分子の
解離吸着を著しく促進できることは、本願の発明者によ
る特願昭６２−１６１８７２号（昭和６２年６月２９日
出願）及び特願昭６２−１５５７６１号（昭和６２年６
月２２日出願）において述べた通りである。

以下、第４図を用いて、プロセス用ガス分子ノ粒子線の
基板への入射角と方位角を制御することによって、特定
の面に電子・正孔対を生成させ、この表面上で上記分子
の解離吸着を促進する原理を述べる。

結晶性基板ウェハ面内にＸ−Ｙ平面をとり、これと直角
方向に２軸をとる。面Ａ、面Ｃは、Ｘ−Ｙ平面と平行で
同じ面方位を持つ。面Ｂは面Ａ、面Ｃとの間でメサ形状
の側壁を形成しており、面Ｂの法線は面Ａ、面Ｃの法線
に対して角度０傾いている。この面Ｂの面方位は面Ａ、
面Ｃと異なる。

このような異なる面方位の面が露出している基板表面に
、Ｚ軸に対し角度甲の傾きで、質量ｍ、速度Ｖのプロセ
ス用ガス分子の粒子線を照射する場合を考える。本願発
明者による先の発明特願昭６２−１６１８７２号及び特
願昭６２−１５５７６１号で述べたように、電子・正孔
対の生成には、表面に分子が衝突するときの表面に対す
る垂直方向の運動エネルギー成分が重要な値である。こ
の場合、面Ａと面Ｃには入射角甲で分子が衝突するので
、運動エネルギーの垂直成分はｍｖ２ｃｏｓ２ｖ／２で
ある。一方、面Ｂは、面Ａ１面Ｃに対して角度ｅだけ傾
いているので、面Ｂへは入射角Ｏ０ｖで分子が衝突する
ことになり、運動エネルギーの垂直成分はｍｖ２ｃｏｓ
２（ｅ−ＩＰ）／２である。分子が面Ａ、面Ｂ、面Ｃに
衝突したとき、これらの面を構成している物質の表面温
度ＴにおけるバンドギャップエネルギーをＥ。（Ｔ）と
すると、面Ｂにのみ電子、正孔対を生成してプロセスを
行ない、面Ａ、面Ｃにはプロセスを行なわないようにす
るには、プロセス用分子の粒子線の入射角甲及び運動エ
ネルギーｍｖ２／２がｍｖ２ＣＯ８２ｖ１２＜ＥＧ（Ｔ）＜ｍｖ２ＣＯ８２（
θ−甲）／２を満たすようにＷとＶとを制御すればよい
。例えば、典型例として甲＝θとなるように甲を選び、
更にＶを、ｍｖ２ＣＯ８２θ／２　＜　ＥＧ（Ｔ）　＜　ｒｎｖ２
／２となるように選ぶと、面Ａ、面Ｃでの運動エネルギ
ーの垂直成分はバンドギャップエネルギーＥｏ（Ｔ）よ
り小さくなり、逆に面Ｂでの運動エネルギーはＥ。（Ｔ
）より大きくなる。したがって面Ｂにのみ電子・正孔対
を生成できるので、プロセス用分子の解離吸着を促進で
き、面Ｂのみに選択的にプロセスを行なわせることがで
きる。

一方、面Ａ、面Ｃに電子・正孔対を生成してプロセスを
行ない、面Ｂにはプロセスを行なわないようにするには
、ｍｖ２ＣＯ５２（θ−’Ｆ）／２　＜　Ｅ（３（Ｔ）　
＜　ｍｖ２ｃｏｓ２甲１２を満足甲乙２うに甲とＶとを
制御すればよい。典型例として甲＝０と選ぶ。更にＶをｍｖ２ＣＯ５２θ／２　＜　ＥＧ（Ｔ）　＜　ｍｖ２／
２となるように選ぶと、面Ａ１面Ｃでの運動エネルギー
の垂直成分はＥ。（Ｔ）より大きくなり、逆に面Ｂでの
運動エネルギーの垂直成分は小さくなる。その結果、面
Ａ、面Ｃでのみプロセス分子の解離吸着が促進されるの
で、この面Ａ、面Ｃにのみプロセスを行なうことができ
る。

以上までは、面Ａ、面Ｃと面Ｂとの面方位によるプロセ
スの選択性を発現させる方法について述べてきた。しか
し、面Ａ、面Ｃでの運動エネルギー成分ｍｖ２ｃｏｓ２
ｖ／２及び面Ｂでの運動エネルギー成分ｍｖ２ｃｏｓ２
（ｅ−’Ｆ）／２が、同時に、ｍｖ２ｃｏｓ２ψ／２＞
Ｅｏ（Ｔ）、　ｍｖ２ｃｏｓ２（θ−１Ｆ）／２　＞　
Ｅｏ（Ｔ）を満足するように甲とＶとを選ぶと、面Ａ１
面Ｂ、面Ｃのすべてに電子・正孔対を生成でき、面方位
の違いに無関係にプロセス分子の解離吸着を促進できる
ので、全面にプロセスを行なわせることができる。例え
ば甲＝θ１２と選び、更に、いずれの面での運動エネル
ギーの垂直成分も、ｍｖ２ｃｏｓ”θ／２）／２　＞　Ｅｏ（Ｔ）となるよ
うにＶを選ぶと、面Ａ、面Ｂ、面Ｃのすべてにプロセス
を行なわせることができる。

本願においても、前出の特願昭６２−１６１８７２号及
び特願昭６２−１５５７６１号と同様、電子・正孔対の
生成に粒子線の運動エネルギーを用いている。

この電子・正孔対の生成のメカニズムは、粒子線中の分
子が表面に衝突したとき、表面の格子が大きく歪み、等
価的に表面温度が高くなって熱的に電子・正孔対が生成
されるものと考えられる。この等価的な表面温度をＴと
すると、バンドギャップエネルギーＥｏ（Ｔ）は、ｐを
物質固有の定数Ｅ。０をＯ’にでのバンドギャップエネ
ルギーとして、一般には°Ｅｏ（Ｔ）　＝　Ｅａｏ−１
３Ｔのように、Ｔが増大するにつれて、Ｅｏ（Ｔ）は減少す
る。したがって、粒子線の運動エネルギーを大きくする
につれて、表面温度Ｔが増大し、物質のバンドギャップ
エネルギーが減少するので、ますます電子・正孔対を生
成しやすくなり、プロセス用ガス分子の解離吸着を一層
促進できる。上述のように、表面に電子・正孔対が生成
されて電子的に励起されているだけでなく、格子振動も
励振された状態になっているので、プロセス用ガス分子
の表面での反応は更に促進される。

プロセス用ガス分子だけでなく、このプロセス用ガス分
子の質量と同程度の大きさでキャリヤガス分子よりは質
量の大きなＸｅなとの不活性ガスを混ぜて、このガスの
運動エネルギーを基板物質のバンドギャップより大きく
し、このガスの粒子線の入射方向を制御すると、上述と
同じ原理で、特定の面方位の面にのみ電子・正孔対を生
成でき、プロセスを行なうことができる。この場合、プ
ロセス用ガス分子による電子・正孔対の生成だけでなく
、このプロセスを促進する質量の大きな不活性ガスによ
っても電子・正孔対が生成されるので、プロセス用ガス
だけを用いる場合よりも、−層効果が高くなる。

また、プロセス用ガス分子の質量が、質量の大きな不活
性ガスよりも軽くて、基板に電子・正孔対を生成できる
程には運動エネルギーを大きくできない場合でも、質量
の大きな不活性ガスの運動エネルギーの垂直成分さえ、
バンドギャップエネルギーよりも大きくすることで電子
・正孔対を生成させれば、プロセス用ガス分子の解離吸
着が可能になる。したがって、プロセス用ガスの選択に
制限がなくなり、プロセスにとって、最適なガスを選択
できるようになる。

また、面方位によって、バンドギャップエネルギーの値
が変化したり、表面の弾性率が変化したりする場合でも
、これらを考慮して、粒子線の入射角甲及び速度Ｖを制
御することによって、これまで述べてきたような原理は
成り立つ。

以上述べてきたように、異なる面方位もしくは互いに傾
きの異る面で構成されている基板上に、これらのバンド
ギャップエネルギーよりも大きく、かつこれらの表面構
成原子がスパッタリングされるエネルギーよりも小さな
運動エネルギーで、プロセス用ガス分子若しくは、プロ
セス用ガス分子とプロセス促進用ガス原子、分子の混合
ガスの粒子線を特定の入射角で照射することによって、
特定の面方位の面にのみ選択的にプロセスを行なわせた
り、この選択性を失なわせて全面にプロセスを行なわせ
ることができる。その結果、従来にない、プロセスの面
方位選択性の任意な切り換え、制御が可能となり、側壁
エピタキシャル成長などの新規プロセスを実現できる。

（実施例１）以下、図面を参照しながら本願発明による装置および作
業方法を説明する。

第１図は本願の第１の発明による方法を、本願の第２の
発明による装置によって実現する装置構成例である。

成長室１１は１０”Ｔｏｒｒ台にまで排気されており、
プロセス中に、残留ガスによる影響を極力小さくなるよ
うな状態になっている。この成長室１１に、差動排気室
１９を介して、超音速分子線発生室１８が装着されてい
る。これは直径０．１ｍｍのピンホールの開いているタ
ングステン製のノズル１６と逆ホーン型の開口径０．６
５ｍｍのスキマー１７とノズル１６の先端部のみを最高
２０００°Ｃまで加熱するためのタングステン製のノズ
ル加熱ヒータ２３が巻まれでいる。

ノズル１６及びノズル加熱ヒータ２３はタングステン以
外にも高融点金属であれば何でもよい。また、ノズル１
６のピンホールの口径及びスキマー１７の開口径の値も
、上記の値に特定化される必要はないことも明らかであ
る。プロセス用ガス分子の質量に対するキャリヤガス分
子の質量の比を大きくする程、またノズル加熱ヒータ２
３によってノズル１６の温度を高くする程、プロセス用
ガス分子を加速でき、運動エネルギーを大きくできる。

超音速分子線発生室１８から出射された超音速分子線２
０に照射される位置に、Ｓｉの基板１２がホルダー１３
に装着されている。このホルダー１３には加熱用ヒータ
１４が具備されており、基板１２の温度を制御するよう
になっている。更にこのホルダー１３は、マニピュレー
タ１５によって、超音速分子線２０の基板１２への入射
方向を、オイラー角（Ｅｕｌｅｒｉａｎ　ａｎｇｌｅｓ
）で規定される３つの角度すべてを制御できる構成にな
っている。なお、差動排気室１９は成長室１１の真空度
を保つ目的などにより設けられたものであり、発明の必
須要件ではない。

この装置を用いて、受光部にＧｅｘＳｉｌ、／Ｓｉ超格
子を使用するアバランシェ・フォトダイオード（Ａｖａ
ｌａｎｃｈｅ　Ｐｈｏｔｏｄｉｏｄｅ）の面受光型のＧ
ｅｘＳｉｌ−ノＳｉ超格子受光部を製造する作業手順を
、以下に述べる。

Ｇｅの原料ガスにＧｅＨ４を使用する。このガスはＨ２
ベースのＧｅＨ４ボンベ２１から供給される。また、Ｓ
ｉの原料ガスに５ｉＨ２Ｃ１２を使用し、このガスはＨ
２ベースの５ｉＨ２ＣＩ□ボンベ２４から供給される。

これらＧｅＨ４とＨ２，５ｉＨ２Ｃ１□とＨ２は各々独
立にノズル１６とスキマー１７とを具備する超音速分子
線発生室１８へ供給され、差動排気室１９を通り、超音
速分子線２０となってＳｉの基板１２に達する。

ＧｅｘＳｉｌ−ノＳｉ超格子製作時において、ＧｅｘＳ
ｉｌ−ｘ超薄膜形成時は、混合調整バルブ２２によって
ＧｅＨ４と５ＩＨ２Ｃ１□を任意の比率で混合してベー
スガスのＨ２と共に超音速分子線２０を形成し、基板１
２へ供給する。またＳｉ超薄膜形成時には混合調整バル
ブ２２によって、５ＩＨ２Ｃ１□のみをＨ２と共に超音
速分子線２ｏにして基板１２へ供給する。このＧｅｘＳ
ｉｌ−ｘ１Ｓｉ超格子の製作に本願の発明の方法を適用
して製作する過程を第２図に示す。基板１２として使用
するＳｉ基板２５は、（００１）面のＳｉウェハを通常
のレジスト塗布及び露光を用い、エツチングによって（
００１）面と直交する（０１０）面を出したものである
。

第１層ＧｅＯ，６Ｓ１ｏ　４膜をＳｉ基板２５の（０１
０）面にのみ厚さ３０人成長させるために、ＧｅＨ４と
５ＩＨ２Ｃ１□とをベースガスのＨ２と共に超音速分子
線にし、これをＳｉ基板２５の（００１）面に入射角６
５°で照射する。ＧｅＨ４と５ｉＨ２Ｃ１２は共にこれ
らよりも軽いＨ２中に少量混合されているので、超音速
分子線中のＧｅＨ４，５ｉＨ２ＣＩ２の速度はＨ２の速
度に揃う。速度は同じであっても、ＧｅＨ４，５ｉＨ２
Ｃ１２の質量がＨ２よりも大きいので、ＧｅＨ４，５ｔ
Ｈ２ＣＩ□の運動エネルギーは大きくなる。

ＧｅＨ４，５ｉＨ２Ｃ１□の運動エネルギーを約５ｅＶ
にまで高めてやると、Ｓｉ基板２５の（００１）面への
垂直成分は約０．９ｅＶでＳｉの室温でのバンドギャッ
プエネルギー約１．０８ｅＶより小さく、逆に（０１０
）面への垂直成分は約４ｅＶと大きくなる。したがって
、（０１０）面にのみ電子・正孔対を生成できることに
なり、この面でのみＧｅＨ４と５ｉＨ２Ｃ１２の解離吸
着を生じさせることができる。その結果（００１）面と
（０１０）面の面方位依存性を生じさせることができ、
（０１０）面にのみＧｅＯ，６ｓｉＯ，４を成長させる
ことができる。この第１層Ｇｅｏ、６Ｓｌｏ。４膜を３
０人成長させた後に、この膜面にのみ第１層Ｓｉ膜を２
９ＯＡ成長させる為に、今度は５ＩＨ２Ｃ１□のみをベ
ースガスのＨ２と共に超音速分子線にし、５ｉＨ２ｃ１
□の運動エネルギーを約６ｅＶにまで高めて、前と同様
（００１）面に６５°の入射角で照射する。（００１）
面への運動エネルギーの垂直成分は約１ｅＶでＳｉのバ
ンドギャップエネルギーよりも小さく、逆にＧｅ０４Ｓ
ｌｏ、４膜への運動エネルギーの垂直成分は約５ｅＶで
ＧｅＯ，６ｓ”０．４のバンドギャップエネルギー約０
．９ｅＶよりも大きい。したがって、ＧｅＯ，６ＳｉＯ
，４膜にのみ電子・正孔対を生成できるので、この膜で
のみ５ｉＨ２Ｃ１２の解離吸着を生じさせることができ
る。その結果、ＳｉとＧｅｏ６ｓｉｏ、４の材質の違い
による選択性を生じさせることができ、Ｇｅｏ、６Ｓ１
ｏ４膜にのみＳｉを成長させることができる。この第１
層Ｓｉ膜を２９０人成長させた後、再びＧｅＨ４と５ｉ
Ｈ２Ｃ１２を用いて、上述と同様に第２層ＧｅＯ，６ｓ
ｉ０．４膜を成長させ、その後、５ｉＨ２Ｃ１２Ｑいて
、第２層８ｉ膜を成長させる。このようにして、Ｇｅｏ
、６Ｓｉｏ、４１Ｓｉ超格子を横方向に成長させること
ができる。

Ｇｅｏ、ａＳｉｏ、’４／Ｓｌを５０層成長させた後、
再びレジスト塗布及び露光によるプロセスを用いて、面
受光型のアバランシェ・フォトダイオードを作製できた
。

（実施例２）本実施例では、実施例１と同じ面受光型アバランシェ・
フォトダイオードの受光部ＧｅｘＳｉ１．ノＳｉ超格子
の作製に１１本願第１の発明の方法を本願第２の装置を
用いて実施する他の実施例について述べる。

本実施例が実施例１と異なるのは、Ｈ２ベースのＧｅＨ
４ボンベに替えてＨ２ベースのＧｅＨ４とＸｅの混合ガ
スホンベラ使用し、Ｈ２ベースの５ｉＨ２Ｃ１２ボンベ
に替えてＨ２ベースの５ｉＨ２Ｃ１２とＸｅの混合ガス
ボンベを使用することである。プロセス促進用のＸｅが
混合されていると、このＸｅはＧｅＨ４や５ｉＨ２Ｃ１
□と同程度の質量であり、しかもＨ２よりも質量が大き
いので運動エネルギーを大きくできる。その結果、Ｇｅ
Ｈ４や５ｉＨ２Ｃ１２がＳｉ基板やＧｅｏ、６Ｓｌ＋）
、４膜に衝突した時だけでなくＸｅが衝突した、時にも
電子・正孔対を生成できるので実施例１の場合よりも多
くの電子・正孔対を生成でき、ＧｅＨ４や５ｉＨ２Ｃ１
２の解離吸着を一層促進できる。更に、ＧｅＯ，６Ｓｉ
Ｏ，４膜やＳｉ膜の成長時に、Ｘｅの衝突によってＧｅ
やＳｉの原子の表面マイグレーションを促進でき、結晶
性の良いＧｅｏ、６Ｓｉｏ、、ａ／Ｓｉの超格子を成長
させることができる。本実施例では、１．４ｐｍの光で
１．３Ａ／Ｗの感度の面受光型アバランシェ・フォトダ
イオードを製作でき、実施例１で得られた１、ＩＡ／Ｗ
の感度を改善できた。

（実施例３）本実施例では、本願第１の発明の方法を第３の発明の装
置によって実現する例を、第３図を参照しつつ述べる。

本実施例においても、Ｇｅｏ、６Ｓｉ。、４／Ｓｉ超格
子を受光部とする面受光型のアバランシェ・フォトダイ
オードの製作を例にとって述べる。

第３図は、本実施例を実現するための装置構成図である
。実施例１と異なるのは、粒子線加速器が、フィラメン
ト３１、グリッド３２、引き出し電極３３、コントロー
ラ３５で構成されることである。

Ｇｅｏ、６Ｓｉｏ、４膜の成長時には、Ｈ２ベースのＧ
ｅＨ４ポンプ２１トＨ２ヘースの５ＩＨ２Ｃ１□ボンベ
２４から各々のガスを混合調整バルブ２２を通して、イ
オン化室３ｏへ供給する。イオン化室３０では、フィラ
メント３１、グリッド３２の方向から飛び出した電子が
上記のガス分子を電撃し、ＧｅＨ”、ＧｅＨ２＋ＧｅＨ
３＋や５ｉＨ２ｃｌ＋、５ｉＨＣ１２”、５ｔＣ１２”
、５ｉＨＣ１＋などのイオンが生成される。、これらの
イオンは、引き出し電極３３によって約５ｅＶの運動エ
ネルギーを持つように加速され、イオンビーム３４とな
って差動排気室１９を通って成長室１１内に設置されて
いる基板１２に照射される。

イオンを生成するためのフィラメント３１とグリッド３
２の間の電圧、及びこのイオンを加速する為に、引き出
し電極３３に印加する電圧は、コントローラ３５によっ
て制御する。また、Ｓｉ膜の成長時には、イオン化室へ
５ｉＨ２Ｃ１２のみをベースガスのＨ２と共に供給して
イオン化し、生成されたイオンを、基板１２へ照射する
。これらイオンビーム２ｏの基板１２への入射角を実施
例１、実施例２のようにマニピュレータ１５で６５°に
゛調整し、面受光型のアバランシェ、フォトダイオード
を製作できた。得られたフォトダイオードは、１．４ｐ
ｍの波長に対して、０．９Ａ／Ｗの感度であった。

以上、ＧｅｘＳｉｌ、ｘ／Ｓｉエピタキシャル成長を例
にとって説明したが、本発明はこの他のプロセスや他の
材料にも適用可能である。以下に簡単に説明する。Ｓｉ
基板の特定の方位を有する面に０２を解離吸着させて、
５１０２を選択的に成長させたり、０２に替えてＣＨ４
を用いて選択的にダイヤモンド状薄膜を成長させること
もできる。

また、ＧａＡｓの（１００）面と（１１０）面とが接し
ている基板では、各々の面でバンドギャップエネルギー
も、また粒子線の運動エネルギーを受は取る際の重要な
物理量である弾性定数も異なるが、本発明の方法を適用
すれば、（１１０）面にのみＧａＡｌＡｓを成長させる
こともできる。

また、太陽電池の受光部のａ−８ｉＣ／ａ−８ｉ超格子
を、ＣＨ４とＳｉＨ４とを原料ガスとして、本発明の方
法及び装置を用いて、ＣＶＤ的に成長できる。

さらに、Ｓｉの（１００）面と（１１０）面とが接して
いる基板に対し、Ｃ１□を用いて、このガスを（１１０
）面に垂直に近い角度で入射することで、（１００）面
はエツチングせず、（１１０）面のみをエツチングする
こともできる。

この他に、基板の特定の面方位の面でだけ、ドーピング
用ガスの解離吸着を生じさせ、この面にのみドーピング
を生じさせることも可能である。

以上、本発明は、種々の実施例により説明してきたよう
に、エピタキシャル成長やエツチングなどの種々の選択
的プロセスをＳｉやＩＩＩ　−Ｖ族化合物など様々な材
料について適用できる。さらには結晶性材料以外にも用
いることができる。

また、粒子線の入射方向、速度を所望の値に選ぶことに
よって、選択プロセスと非選択プロセスを交互に行なう
ことができ、より広い範囲への応用が可能である。

（発明の効果）本発明の方法を用いることによって、従来は不可能であ
った面方位依存性を制御したプロセスナなわち基板上の
面方位や面の傾きの違いによってしてプロセスを行うこ
とが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の方法を適用した装置の一実施例を示す
模式図、第２図は本発明の方法を適用して超格子を製作
する模式図、第３図は本発明の方法を適用した装置の他
の実施例を示す模式図、第４図は本発明の原理を示す模
式図である。１１・・・成長室　　　　　　１２・・・基板１３・・
・ホルダー　　　　　１４・・・加熱用ヒータ１５・・
・マニピュレータ　　１６・・・ノズル１７・・・スキ
マー　　　　　１８・・・超音速分子線発生室１９・・
・差動排気室　　　２０・・・超音速分子線２１・・・
Ｈ２ベースのＧｅＨ４ボンベ２２・・・混合調整バルブ２３・・・ノズル加熱ヒータ２４・・・Ｈ２ベースの５ｉＨ２Ｃ１□ボンベ２５・−
８ｉ基板　　　　　　２６・、第１層Ｇｅｏ、６Ｓｉｏ
４膜２７・・・第１層Ｓｉ膜　　　　　２８・・・第２
層ＧｅＯ，６ＳｉＯ，４膜２９・・・第２層Ｓｉ膜　　
　　　３０・・・イオン化室３１・・・フィラメント　
　　３２・・・グリッド３３・・・引き出し電極　　３
４・・・イオンビーム３５・・・コントローラ

Claims

【特許請求の範囲】

（１）互いに傾きの異る複数の面を有する基板上に１種
類以上の成分より成る粒子線を照射する方法において、
粒子線の少くとも一つの構成成分の持つ運動エネルギー
で面に対して垂直方向の成分が、面を構成する材料のバ
ンドギャップ以上でかつ前記材料がスパッタリングされ
るエネルギー以下となり同時に粒子線のすべての構成成
分の運動エネルギーの垂直方向の成分が前記材料のスパ
ッタリングされるエネルギー以下であるように、基板に
対する粒子線の入射方向を制御することを特徴とする高
速粒子線照射方法。
（２）真空排気された成長室と前記成長室に配置された
基板保持具と、基板に粒子線を照射するように配置され
た粒子線発生器から構成された装置において、粒子線発
生器内の粒子線出射口にノズルとノズルを加熱する手段
とを具備し、前記ノズルと前記基板保持具の間にスキマ
ーを配置し、前記基板保持具には、前記粒子線の入射方
向に対して任意の角度に設定できる回転機構を具備する
ことを特徴とする高速粒子線照射装置。
（３）真空排気された成長室と前記成長室に配置された
基板保持具と、基板に粒子線を照射するように配置され
た粒子線発生器から構成された装置において、粒子線発
生器の粒子線出射口にフィラメントとグリッドと引き出
し電極とを具備し、前記基板保持具には、前記粒子線の
入射方向に対して任意の角度に設定できる回転機構を具
備することを特徴とする高速粒子線照射装置。