JPH01154511A - 結晶成長方法 - Google Patents
結晶成長方法Info
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- JPH01154511A JPH01154511A JP31191587A JP31191587A JPH01154511A JP H01154511 A JPH01154511 A JP H01154511A JP 31191587 A JP31191587 A JP 31191587A JP 31191587 A JP31191587 A JP 31191587A JP H01154511 A JPH01154511 A JP H01154511A
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Landscapes
- Physical Deposition Of Substances That Are Components Of Semiconductor Devices (AREA)
- Recrystallisation Techniques (AREA)
- Semiconductor Lasers (AREA)
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。
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、結晶成長方法に関する。この方法は半導体レ
ーザ装置等のへテロ接合を用いた半導体装置に利用され
る。
ーザ装置等のへテロ接合を用いた半導体装置に利用され
る。
化合物半導体及びその混晶半導体の結晶構造は閃亜鉛鉱
型上ウルツ鉱型の２つがあるが実際に半導体デバイスに
用いられている結晶のほとんどが閃亜鉛鉱型である。一
方、ウルツ鉱型結晶は広いバンドギャップを持ったもの
が多く、可視光ンーザ等の材料として期待される。しか
し、それらの結晶構造を持つ材料を組み合せてデバイス
を設計しようとした場合、その構造の違いから積層欠陥
等のない良好なヘテロ接合を作製する事は、特に（１１
１）面取外の接合面では、不可能であシ非常に実現性の
低いものである。
型上ウルツ鉱型の２つがあるが実際に半導体デバイスに
用いられている結晶のほとんどが閃亜鉛鉱型である。一
方、ウルツ鉱型結晶は広いバンドギャップを持ったもの
が多く、可視光ンーザ等の材料として期待される。しか
し、それらの結晶構造を持つ材料を組み合せてデバイス
を設計しようとした場合、その構造の違いから積層欠陥
等のない良好なヘテロ接合を作製する事は、特に（１１
１）面取外の接合面では、不可能であシ非常に実現性の
低いものである。
こうした例は応用物理学会 ８２年春の予稿集。
ｐ７４８ 柊元宏に示されている。
閃亜鉛鉱及びウルツ鉱の結晶構造を第１図及び第２図に
示す。閃亜鉛鉱型結晶の（１００）面上にウルツ鉱型結
晶をヘテロ接合する場合を考えてみる、閃亜鉛鉱型結晶
の接合面は第３図に示す様な原子配置をとるが、ウルツ
鉱型結晶にはこの様な原子配置の面は存在せずコヒーレ
ントなヘテロ接合は出来なかった。
示す。閃亜鉛鉱型結晶の（１００）面上にウルツ鉱型結
晶をヘテロ接合する場合を考えてみる、閃亜鉛鉱型結晶
の接合面は第３図に示す様な原子配置をとるが、ウルツ
鉱型結晶にはこの様な原子配置の面は存在せずコヒーレ
ントなヘテロ接合は出来なかった。
本発明は、本来結晶構造の異なる物質量でのへテロ接合
を可能とすることにある。
を可能とすることにある。
上記目的は、アニオンとカチオンを時間的に交互に固相
の結晶成長界面に供給する事による１ｙＫ子層ずつ結晶
成長させる所謂原子層エピタキシャル成長方法（Ａｔｏ
ｍｉｃ Ｉ、ａｙｅｒ ｇｐｉｔａｘｙ ；以下ＡＬＥ
法と略す。）を用いる事により、エピタキシャル層の結
晶構造を基板の結晶構造と同じ物に変える事が可能とな
り、達成される。
の結晶成長界面に供給する事による１ｙＫ子層ずつ結晶
成長させる所謂原子層エピタキシャル成長方法（Ａｔｏ
ｍｉｃ Ｉ、ａｙｅｒ ｇｐｉｔａｘｙ ；以下ＡＬＥ
法と略す。）を用いる事により、エピタキシャル層の結
晶構造を基板の結晶構造と同じ物に変える事が可能とな
り、達成される。
〔作用〕
閃亜鉛鉱構造とウルツ鉱構造はともに正四面体配位をし
ていて、第４図に示す様にその違いは単に第２最近接原
子の位置が６０度回転しただけである。それぞれの構造
における自由エネルギーの差はあまシ大きくなくその安
定性に大きな違いはない。事実、ｚｎｓ、ＣｄＳ 、Ｂ
Ｎ等は両方の結晶構造をとる。また、エネルギー帝構造
も、主に最近接原子間の相互作用によって決定されるの
で両方の結晶構造に２いて大きな違いはない。ＺｎＳの
場合、閃亜鉛鉱型とウルツ鉱凰は共に直接遷移型であり
、バンドギャップはそれぞれ３．６ｅＶと３．８ｅＶで
ある。
ていて、第４図に示す様にその違いは単に第２最近接原
子の位置が６０度回転しただけである。それぞれの構造
における自由エネルギーの差はあまシ大きくなくその安
定性に大きな違いはない。事実、ｚｎｓ、ＣｄＳ 、Ｂ
Ｎ等は両方の結晶構造をとる。また、エネルギー帝構造
も、主に最近接原子間の相互作用によって決定されるの
で両方の結晶構造に２いて大きな違いはない。ＺｎＳの
場合、閃亜鉛鉱型とウルツ鉱凰は共に直接遷移型であり
、バンドギャップはそれぞれ３．６ｅＶと３．８ｅＶで
ある。
閃亜鉛鉱型結晶の（１００）面は第１図に示した様にア
ニオンとカチオンの単原子層が交互に積層されている。
ニオンとカチオンの単原子層が交互に積層されている。
仲、（１００）面の表面がアニオンによって形成されて
いる場合を考えるとこの面に本来ウルツ鉱型構造を持つ
材料のカチオンが到達してくるとウルツ鉱型構造をとる
ボンドは出ていないので閃亜鉛鉱構造のカチオンの格子
位置に取シ込まれる。この様にして、アニオンとカチオ
ンを時間的に交互に成長界面に供給する事により本来ウ
ルツ凰のものが基板の結晶構造である閃亜鉛鉱型に変わ
り良好なヘテロ接合が可能となる。
いる場合を考えるとこの面に本来ウルツ鉱型構造を持つ
材料のカチオンが到達してくるとウルツ鉱型構造をとる
ボンドは出ていないので閃亜鉛鉱構造のカチオンの格子
位置に取シ込まれる。この様にして、アニオンとカチオ
ンを時間的に交互に成長界面に供給する事により本来ウ
ルツ凰のものが基板の結晶構造である閃亜鉛鉱型に変わ
り良好なヘテロ接合が可能となる。
以下、本発明の実施例を第５図によシ説明する。
５１は閃亜鉛鉱型構造をとる（１００）ＧａＡｓ４板、
５２はＡＬＥ法によりヘテロ接合面がフェノ・全体で均
一なアニオン面（もしくはカチオン面）となる様に調整
したＱａＡｓバッファ層、５３はＧａＡＳと等しいボン
ド長を持つＣｄα５ａＺｎαｔｚｓｋＡＬＥ法によυ成
長させたエピタキシャル層である。５２及び５３は、基
本的には排気系を強化したＭＢＥ装置でめるＡＬＥ装置
により連続的に成長させた。そしてエピタキシャル層’
ｔＸ線回折により構造解析した結果、閃亜鉛鉱型荷造を
している事が明らかになった。本実施例ではエピタキシ
ャル層を■族原子を供給する際に混会してＣｄｏ、ｓｓ
ＺｎＬ４ｚＳ混晶半導体としたが、例えば（ＣｄＳ）
、（ＺｎＳ）、（ＣｄＳ）、（ＺｎＳ）、（ＣｄＳ）。
５２はＡＬＥ法によりヘテロ接合面がフェノ・全体で均
一なアニオン面（もしくはカチオン面）となる様に調整
したＱａＡｓバッファ層、５３はＧａＡＳと等しいボン
ド長を持つＣｄα５ａＺｎαｔｚｓｋＡＬＥ法によυ成
長させたエピタキシャル層である。５２及び５３は、基
本的には排気系を強化したＭＢＥ装置でめるＡＬＥ装置
により連続的に成長させた。そしてエピタキシャル層’
ｔＸ線回折により構造解析した結果、閃亜鉛鉱型荷造を
している事が明らかになった。本実施例ではエピタキシ
ャル層を■族原子を供給する際に混会してＣｄｏ、ｓｓ
ＺｎＬ４ｚＳ混晶半導体としたが、例えば（ＣｄＳ）
、（ＺｎＳ）、（ＣｄＳ）、（ＺｎＳ）、（ＣｄＳ）。
（ＺｎＳ）、（ＣｄＳ）、（ＣｄＳ）ｔ−１周期とする
様な超格子半導体で構成しても良い。
様な超格子半導体で構成しても良い。
第６図は、不発明を用いて結晶成長させたダブルへテロ
構造のウェハの断面図である。６１はＧａＡｓ基板、６
２はＧａＡ３３７７７層（０，１μｍ）、６３はＣｄ（
Ｌ５８ Ｚｎ（１４２Ｓクラッド層（１μｍ）、６４は
ＱａＡｓ活性層（０，１μｍ）である。このウェハを３
０Ｘ２５０μｍ２に骨間して５１４５人のアルゴンイオ
ンレーザで光励光する事によ、！７ＧａＡｓ活性層から
のレーザ光を観測する事が出来た。
構造のウェハの断面図である。６１はＧａＡｓ基板、６
２はＧａＡ３３７７７層（０，１μｍ）、６３はＣｄ（
Ｌ５８ Ｚｎ（１４２Ｓクラッド層（１μｍ）、６４は
ＱａＡｓ活性層（０，１μｍ）である。このウェハを３
０Ｘ２５０μｍ２に骨間して５１４５人のアルゴンイオ
ンレーザで光励光する事によ、！７ＧａＡｓ活性層から
のレーザ光を観測する事が出来た。
第１表に、本発明によってヘテロ接合が可能となる基板
とエピタキシャル層の組み合せ例を示す。
とエピタキシャル層の組み合せ例を示す。
本発明によれば、本来良好なヘテロ接合が得られない結
晶構造の異なる材料間でのへテロ接會が可能となシ、ヘ
テロ接合を用いた半導体装置を設計する際の制限の１つ
を取シ除く事が可能となる。
晶構造の異なる材料間でのへテロ接會が可能となシ、ヘ
テロ接合を用いた半導体装置を設計する際の制限の１つ
を取シ除く事が可能となる。
第１図及び第２図はそれぞれ閃亜鉛ｇ型及びウルツ鉱型
結晶構造図、第３図は閃亜鉛鉱を構造結晶の（ｉｏｏ）
面における原子配置図、第４図は閃亜鉛鉱型及びウルツ
鉱厖構造における第２最近接原子位置の関係を表す図、
第５図は実施例におけるヘテロ構造の断面図、第６図は
実施例における半導体レーザ用ダブルへテロウェハの断
面図である。 ５ｌ−＝（１００）ＧａＡｓ基板、５２ ・ＧａＡｌ！
バッファ層、５３・・・Ｃｄα５ａｚｎα４２Ｓ工ピタ
キシヤル層、６１・ＧａＡ３基板、６２−Ｇａｐｓバッ
ファ層、６３−Ｃｄ （Ｌ５１１Ｚｎ （Ｌ４２Ｓクラ
ッド層、６４−ＧａＡｓｇ ［Ｆ］ ＱＪ →ノ 」ユ ν） 一＋Ｎη Ｎへ１寸 偽 ｂも 喝鴇鴇＼心
結晶構造図、第３図は閃亜鉛鉱を構造結晶の（ｉｏｏ）
面における原子配置図、第４図は閃亜鉛鉱型及びウルツ
鉱厖構造における第２最近接原子位置の関係を表す図、
第５図は実施例におけるヘテロ構造の断面図、第６図は
実施例における半導体レーザ用ダブルへテロウェハの断
面図である。 ５ｌ−＝（１００）ＧａＡｓ基板、５２ ・ＧａＡｌ！
バッファ層、５３・・・Ｃｄα５ａｚｎα４２Ｓ工ピタ
キシヤル層、６１・ＧａＡ３基板、６２−Ｇａｐｓバッ
ファ層、６３−Ｃｄ （Ｌ５１１Ｚｎ （Ｌ４２Ｓクラ
ッド層、６４−ＧａＡｓｇ ［Ｆ］ ＱＪ →ノ 」ユ ν） 一＋Ｎη Ｎへ１寸 偽 ｂも 喝鴇鴇＼心
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、本来基板と異なる結晶構造を有する材料を、その物
質を構成するアニオンとカチオンを時間的に交互に結晶
成長界面に供給し成長させる事を特徴としている所謂原
子層エピタキシャル成長方法を用いる事により基板と同
じ結晶構造に変化させヘテロ接合を可能とする結晶成長
方法。 ２、前記基板が（１００）面方位を持つ閃亜鉛鉱型構造
をとる単結晶であることを特徴とする特許請求の範囲第
１項記載の結晶成長方法。 ３、前記基板がＧａＡｓであり、エピタキシャル層がＣ
ｄ＿１＿−＿ｘＺｎ＿ｘＳ系混晶半導体もしくは超格子
半導体であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
載の結晶成長方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62311915A JP2828979B2 (ja) | 1987-12-11 | 1987-12-11 | 結晶成長方法 |
| US08/063,054 US5300793A (en) | 1987-12-11 | 1993-05-19 | Hetero crystalline structure and semiconductor device using it |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62311915A JP2828979B2 (ja) | 1987-12-11 | 1987-12-11 | 結晶成長方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01154511A true JPH01154511A (ja) | 1989-06-16 |
| JP2828979B2 JP2828979B2 (ja) | 1998-11-25 |
Family
ID=18022951
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62311915A Expired - Lifetime JP2828979B2 (ja) | 1987-12-11 | 1987-12-11 | 結晶成長方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2828979B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9012334B2 (en) | 2001-02-02 | 2015-04-21 | Applied Materials, Inc. | Formation of a tantalum-nitride layer |
| US9587310B2 (en) | 2001-03-02 | 2017-03-07 | Applied Materials, Inc. | Lid assembly for a processing system to facilitate sequential deposition techniques |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58158912A (ja) * | 1982-03-16 | 1983-09-21 | Agency Of Ind Science & Technol | 高移動度半導体材料 |
| JPS59190295A (ja) * | 1983-04-06 | 1984-10-29 | Sanyo Electric Co Ltd | ＺｎＳ単結晶膜成長方法 |
| JPS6039820A (ja) * | 1983-08-12 | 1985-03-01 | Fujitsu Ltd | 半導体装置の製造方法 |
| JPS6445113A (en) * | 1987-08-13 | 1989-02-17 | Shigeo Shiotani | Semiconductor superlattice structure |
-
1987
- 1987-12-11 JP JP62311915A patent/JP2828979B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58158912A (ja) * | 1982-03-16 | 1983-09-21 | Agency Of Ind Science & Technol | 高移動度半導体材料 |
| JPS59190295A (ja) * | 1983-04-06 | 1984-10-29 | Sanyo Electric Co Ltd | ＺｎＳ単結晶膜成長方法 |
| JPS6039820A (ja) * | 1983-08-12 | 1985-03-01 | Fujitsu Ltd | 半導体装置の製造方法 |
| JPS6445113A (en) * | 1987-08-13 | 1989-02-17 | Shigeo Shiotani | Semiconductor superlattice structure |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9012334B2 (en) | 2001-02-02 | 2015-04-21 | Applied Materials, Inc. | Formation of a tantalum-nitride layer |
| US9587310B2 (en) | 2001-03-02 | 2017-03-07 | Applied Materials, Inc. | Lid assembly for a processing system to facilitate sequential deposition techniques |
| US10280509B2 (en) | 2001-07-16 | 2019-05-07 | Applied Materials, Inc. | Lid assembly for a processing system to facilitate sequential deposition techniques |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2828979B2 (ja) | 1998-11-25 |
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