JPH0127999B2 - - Google Patents

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JPH0127999B2
JPH0127999B2 JP53043779A JP4377978A JPH0127999B2 JP H0127999 B2 JPH0127999 B2 JP H0127999B2 JP 53043779 A JP53043779 A JP 53043779A JP 4377978 A JP4377978 A JP 4377978A JP H0127999 B2 JPH0127999 B2 JP H0127999B2
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JP
Japan
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artificial
defects
forming
defect
preferred orientation
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JP53043779A
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Japanese (ja)
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JPS54137486A (en
Inventor
Ai Sumisu Henrii
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Massachusetts Institute of Technology
Original Assignee
Massachusetts Institute of Technology
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Publication date
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  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
  • Physical Deposition Of Substances That Are Components Of Semiconductor Devices (AREA)
  • Recrystallisation Techniques (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は一般的には固体支持体の表面上に成長
される固体被膜の結晶質を改良することに関し、
詳細にはエピタキシー(以下エピ配置という)を
高めて、実用的方法により規則正しく配向された
比較的面積の大きい薄膜を提供することに関す
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates generally to improving the crystallinity of solid films grown on the surface of a solid support;
In particular, the present invention relates to enhancing epitaxy (hereinafter referred to as epi-positioning) to provide regularly oriented thin films of relatively large area by a practical method.

現代工学の多くでは固体支持体表面上に薄い固
体被膜を使用している。熱蒸発、DCスパツター、
rfスパツター、イオンビーム沈着、化学蒸着、メ
ツキ、分子ビーム沈着、液相からの沈着を含む多
数の方法を使用してかかる薄膜を付着させてい
る。
Much modern engineering uses thin solid coatings on the surface of solid supports. Thermal evaporation, DC sputtering,
A number of methods have been used to deposit such thin films, including RF sputtering, ion beam deposition, chemical vapor deposition, plating, molecular beam deposition, and deposition from the liquid phase.

薄膜の構造は非晶質(即ち、膜原子はいかなる
結晶秩序にも配置されていない)、多晶質(即ち、
膜は多数の小領域から構成され、各領域において
は原子は規則的な結晶秩序で配置されているが、
その結晶軸は相互に一致しない)、好適配向性
(即ち、膜は多数の小領域から構成され、各領域
においては原子は規則的な結晶秩序で配置されて
おり、該小領域の大多数の結晶軸の1ないしそれ
以上は平行である)又はエピ配置(即ち、膜は主
として単一の結晶配向性である)である。薄膜は
支持体と同一材料(即ち同一の元素又は化合物)
でよく、又支持体と化学組成が異なつてもよい。
膜がエピ配置であるならば前者は“ホモエピ配
置”と呼ばれ、後者は“ヘテロエピ配置”と呼ば
れる。
The structure of thin films can be amorphous (i.e., the film atoms are not arranged in any crystalline order), polycrystalline (i.e.,
A film is composed of many small regions, and in each region, atoms are arranged in a regular crystalline order.
(their crystal axes do not coincide with each other), preferred orientation (i.e., the film is composed of many small regions, in each region the atoms are arranged in a regular crystalline order, and the majority of the small regions one or more of the crystal axes are parallel) or epi-configured (ie, the film is primarily of a single crystal orientation). The thin film is made of the same material (i.e. the same element or compound) as the support.
or may have a different chemical composition from the support.
If the membrane has an epi configuration, the former is called a "homoepi configuration" and the latter is called a "hetero epi configuration."

一般に、高品質の非晶質膜、多晶質膜(特に金
属)を得る技術は十分に開発され、又十分に理解
されている。しかし、高品質のエピ配置膜と好適
配向膜を得る技術は少く、上層としての膜と基層
とのほんのわずかな組合せが成功しているにすぎ
ない。大部分の場合において膜は高度の結晶性欠
損を示す〔S.T.Picraux,G.T.Thomas著
“Correlation of ion channeling and electron
microscopy results in the evaluation of
heteroepitaxial silicon”J.Appl.Phys.vol44,
594〜602頁(1973)〕。幾つかの場合においてはエ
ピ配置又は好適配向性の達成に高温が必要とさ
れ、膜と支持体の熱膨張の差が原因となり、サン
プルを室温にまで冷却した時に応力が高まり、時
には裂ける。好適配向被膜、エピ配置被膜の使用
が好ましい多数の重要な場合(特に電子装置、音
響装置、光学装置において)が存在するが、2〜
3の特筆すべき例外を除いては、かかる膜は要件
を満たするに足る充分な品質を持たないか、充分
な数の組合せ(被膜と支持体との)、配向性が得
られていない。
In general, techniques for obtaining high quality amorphous and polycrystalline films (particularly metals) are well developed and well understood. However, there are few techniques for obtaining high quality epitaxially aligned films and suitable alignment films, and only a few combinations of films as top layers and base layers have been successful. In most cases, the membranes exhibit a high degree of crystallinity defects [STPicraux, GTThomas, “Correlation of ion channeling and electron
microscopy results in the evaluation of
heteroepitaxial silicon”J.Appl.Phys.vol44,
pp. 594-602 (1973)]. In some cases, high temperatures are required to achieve epitaxial placement or preferred orientation, and differences in thermal expansion of the membrane and support cause increased stress and sometimes tearing when the sample is cooled to room temperature. There are a number of important cases (particularly in electronic, acoustic, and optical devices) in which the use of alignment coatings, epitaxial alignment coatings, etc.
With three notable exceptions, such films are not of sufficient quality or do not have a sufficient number of combinations (coating and support) or orientation to meet the requirements.

好適配向被膜とエピ配置被膜を成長させるため
の現在の方法即ち常法は、支持体表面で顕微鏡レ
ベルで起きる核形成と成長の過程が所望の被膜配
向の成長にとり好ましいものとなる付着パラメー
ター(例えば支持体の組成と配向性、付着方法、
付着速度、温度、圧力)の組合せの選択に基く。
この方法の根本的な欠点は、被膜の核形成と成長
とに影響する因子の全てを制御し即ち再生するこ
とが常に可能であるとは限らないということであ
る。その上、この方法を適用できるエピ配置の組
合せと配向性の数には限りがある。
Current or conventional methods for growing well-oriented and epitaxially aligned films are based on deposition parameters (e.g. Composition and orientation of the support, attachment method,
based on the selection of combinations (deposition rate, temperature, pressure).
A fundamental drawback of this method is that it is not always possible to control or reproduce all of the factors that influence the nucleation and growth of the coating. Moreover, the number of epitaxial configuration combinations and orientations to which this method can be applied is limited.

本発明の重要な目的は、エピ配置被膜と好適配
向被膜を得るための常法の欠点を解消し、又、固
体表面での核形成、成長、被膜成長の配向に制御
可能な方法で直接に影響する技術を提供すること
である。
An important object of the present invention is to overcome the drawbacks of conventional methods for obtaining epitaxially aligned and well-oriented films, and to directly control the nucleation, growth, and orientation of film growth on solid surfaces in a controllable manner. The goal is to provide technology that has an impact.

本発明の第2の目的は、上記目的により固体表
面上に成長される薄膜の結晶配向性を制御するこ
とである。
A second object of the present invention is to control the crystal orientation of a thin film grown on a solid surface for the above purpose.

本発明の第3の目的は、固体表面上に成長され
る結晶性薄膜中の欠陥の数と大きさとを低下させ
ながら上記2目的のうちの1ないしそれ以上を達
成することである。
A third object of the present invention is to achieve one or more of the above two objects while reducing the number and size of defects in crystalline thin films grown on solid surfaces.

本発明の第4の目的は、緩和な温度でエピ配置
又は好適配向の被膜を得、これにより膜と支持体
との熱膨張の差により誘発される応力の発生を避
けながら上記3目的のうちの1ないしそれ以上を
達成することである。
A fourth object of the present invention is to obtain an epitaxially aligned or well-oriented coating at a moderate temperature, thereby avoiding the generation of stresses induced by differences in thermal expansion between the film and the support while achieving one of the above three objects. The goal is to achieve one or more of the following:

本発明は、固体表面での被膜形成における核形
成、成長、初期段階で生ずる結晶配向性の変化と
いう現象が表面レリーフ構造と点欠陥(point
defect)により影響され、制御されるという発見
に基く。結晶表面の段部又は点欠陥の様な天然欠
陥部分が被付着物質に対する核形成部位として機
能しうることは良く知られている。エピ配置膜で
の核形成、成長に対する点欠陥配列の効果の幾つ
かの例は、固体表面上の天然欠陥部分が核形成部
位として機能することを観察したDistler等の論
文〔G.I.Distler,“Epitaxy as a Matrix
Replicating Process”,Thin Solid Films,
vol32,157〜162頁(1976年);G.I.Distler,V.P.
Vlasor,V.M.Kaneosky,“Orientational and
Long Range Effects in Epitaxy”,Thin Solid
Films,vol33,287〜300頁(1976年)〕に見い出
すことができる。Distler等は更に、表面上の点
欠陥はほぼマトリツクス即ち格子の形で自然に生
ずること、一般的なエピ配置、結晶化における配
向効果は点欠陥格子の存在に起因することを提示
している。
The present invention proposes that the phenomena of nucleation, growth, and changes in crystal orientation that occur in the initial stages of film formation on a solid surface can be combined with a surface relief structure and a point defect (point defect).
based on the discovery that it is influenced and controlled by It is well known that natural defects such as steps or point defects on crystal surfaces can function as nucleation sites for deposited substances. Some examples of the effects of point defect arrays on nucleation and growth in epitaxially placed films include the paper by Distler et al. [GIDistler, “Epitaxy as a Matrix
“Replicating Process”, Thin Solid Films,
vol32, pages 157-162 (1976); GIDistler, VP
Vlasor, VM Kaneosky, “Orientational and
Long Range Effects in Epitaxy”,Thin Solid
Films, vol. 33, pp. 287-300 (1976)]. Distler et al. further suggest that point defects on a surface naturally occur approximately in the form of a matrix or lattice, and that general epitaxial placement and orientation effects in crystallization are due to the presence of the point defect lattice.

本発明により固体表面に表面レリーフ段部又は
点欠陥列が意図的に創造され、これにより被膜の
形成と成長の過程が所定通りに制御される。
According to the invention, surface relief steps or arrays of point defects are intentionally created on the solid surface, whereby the process of coating formation and growth is controlled in a controlled manner.

固体表面上に成長される薄い固体被膜の結晶質
を高めるために固体表面上に表面レリーフ段部又
は点欠陥の規則正しい配列を創造することは、薄
膜を成長させるための常法と正反対である。常法
では天然の表面レリーフ段階又は点欠陥を最大限
除去しようとする。
Creating a regular array of surface relief steps or point defects on a solid surface to enhance the crystallinity of a thin solid film grown on a solid surface is diametrically opposed to conventional methods for growing thin films. Conventional methods seek to eliminate as much natural surface relief steps or point defects as possible.

本発明には、固体表面上に表面レリーフ段部又
は点欠陥の様な欠陥部を配列させる方法、及び、
被付着物質の結晶配向性が表面レリーフ段部又は
点欠陥の配列により制御される方法で該物質を固
体表面上に付着させる方法が含まれる。
The present invention includes a method for arranging defects, such as surface relief steps or point defects, on a solid surface;
Included are methods in which the deposited material is deposited on a solid surface in such a way that the crystal orientation of the deposited material is controlled by an array of surface relief steps or point defects.

上層としての膜と支持体との一定の組合せと一
定の付着法とに対して有効な表面レリーフ構造又
は点欠陥の幾何学的パターンはその組合せと付着
法に対して適用可能な核形成と成長の正確な機構
に依存する。この幾何学的パターンは一般的には
1/2μmないしそれ未満(場合によつては1μmで十
分である)の距離離れた繰返し要素を有する単純
な格子である。表面レリーフ構造の深さは1nm未
満から約1μmまで変動しうる。好ましくは、各セ
ツトが、支持体表面に一般的に垂直であり、かつ
別のセツトを囲む平面に一般的に平行である平面
により囲まれた段部及び/又は点欠陥のセツトを
存在させる(交平面がなす角は30゜即ちπ/6ラ
ジアンの整数倍である)。本発明の多数の他の特
徴、目的、利点は本明細書の記載を添付図面と併
せて読むことにより明らかになるであろう。
For a given combination of membrane and support as an overlying layer and for a given deposition method, the surface relief structure or geometric pattern of point defects that is valid for the nucleation and growth that is applicable for that combination and deposition method. depends on the exact mechanism. This geometric pattern is generally a simple grid with repeating elements spaced apart by a distance of 1/2 μm or less (in some cases 1 μm is sufficient). The depth of the surface relief structures can vary from less than 1 nm to about 1 μm. Preferably, there are sets of steps and/or point defects, each set surrounded by a plane that is generally perpendicular to the support surface and generally parallel to a plane that surrounds another set. The angle formed by the intersecting planes is 30°, or an integer multiple of π/6 radians). Numerous other features, objects, and advantages of the invention will become apparent from this description when read in conjunction with the accompanying drawings.

第1図は、本発明の方法による薄膜で被覆され
た固体の一部断面図である。
FIG. 1 is a partial cross-sectional view of a solid body coated with a thin film according to the method of the invention.

第2図は、本発明により固体支持体に被制御レ
リーフパターンを形成するための軟かいX線の使
用を示す組合せブロツクの断面図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view of a combination block illustrating the use of soft x-rays to form controlled relief patterns on a solid support in accordance with the present invention.

第3図は、第2図に示される如くして形成され
たレリーフパターンの断面図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view of the relief pattern formed as shown in FIG. 2.

第4図は、エツチング後のレリーフ構造を示す
断面図である。
FIG. 4 is a sectional view showing the relief structure after etching.

第5図は、イオンビームスパツターを用いて固
体支持体上に薄層を付着させるための手段を示
す。
FIG. 5 shows a means for depositing thin layers onto a solid support using an ion beam sputter.

第6図は、エピ配置又は好適配向性の層を受け
入れるのに適した、本発明の方法による規則正し
い間隔で置かれた段部を有する固体支持体の拡大
透視図である。
FIG. 6 is an enlarged perspective view of a solid support having regularly spaced steps according to the method of the invention, suitable for receiving epitaxial or preferred orientation layers.

添付図面、特に第1〜4図には、本発明により
固体表面上にレリーフ構造を創造するための方法
が例示されている。第1図の一部断面図に見られ
る様に固体1は放射線感受性ポリマー膜2(一般
に“レジスト”と呼ばれる)で被覆されている。
かかる膜の材料の1例はポリメタクリル酸メチル
である。ついでこの膜を第2図に示される如くX
線平版印刷(1973年7月3日にH.I.Smith,D.L.
Spears,E.Sternに付与されたアメリカ特許
3743842号“X―ray Lithographic Apparatus
and Process”)により暴露できる。マスク3は
膜4(X線に対して比較的透過性である)と吸収
体5(格子の様な周期的ないし半周期的要素のパ
ターン中に形成されている)とから構成される。
源7からの軟かいX線6がマスク3を通過し、こ
れにより吸収体パターン5の陰が放射線感受性ポ
リマー2の表面に投影される。
The accompanying drawings, in particular Figures 1-4, illustrate a method for creating relief structures on solid surfaces according to the present invention. As seen in the partial cross-section of FIG. 1, a solid body 1 is coated with a radiation-sensitive polymer film 2 (commonly referred to as "resist").
One example of such a membrane material is polymethyl methacrylate. This film was then exposed to X as shown in Figure 2.
Line lithographic printing (HISmith, DL, July 3, 1973)
American patent granted to Spears, E. Stern
No. 3743842 “X-ray Lithographic Apparatus
The mask 3 consists of a membrane 4 (relatively transparent to X-rays) and an absorber 5 (formed in a pattern of periodic or semi-periodic elements such as a grating). ).
Soft x-rays 6 from a source 7 pass through a mask 3 so that the shadow of the absorber pattern 5 is projected onto the surface of the radiation-sensitive polymer 2.

暴露後、現像工程によりレリーフパターンが放
射線感受性ポリマー中に創造される。ポリメタク
リル酸メチルの場合に現像は例えば40%のジメチ
ルイソブチルケトンと60%のイソプロピルアルコ
ールの溶液中で達成でき、これにより軟かいX線
照射に直接に暴露されたポリマー領域が除去され
る。ポリマー2の吸収体パターン5のしやへいに
よりX線照射から保護された領域は溶解せずに残
り、それゆえ第3図に示される如くレリーフの浮
き部分となる。本発明の原理内において他の多数
の放射線感受性ポリマー、現像方法を使用でき
る。
After exposure, a relief pattern is created in the radiation-sensitive polymer by a development process. In the case of polymethyl methacrylate, development can be accomplished, for example, in a solution of 40% dimethyl isobutyl ketone and 60% isopropyl alcohol, which removes the areas of the polymer directly exposed to soft X-ray radiation. The areas protected from X-ray radiation by the shedding of the absorber pattern 5 of the polymer 2 remain undissolved and therefore become floating parts of the relief, as shown in FIG. Many other radiation sensitive polymers and development methods can be used within the principles of the present invention.

放射線感受性ポリマー膜のパターンは、写真平
板法、電子ビーム平板法、ホログラフ法(holo―
graphic method)を含む多数の他方法により暴
露できる。鋭い垂直側壁を有する1000Åないしそ
れ未満の線幅を有するパターンを暴露できるので
X線平板法が特に良く適している。44.7Åの波長
でカーボンK X線を使えばX線平板法で50Åの
分解が可能であると思われる。ポリマーレリーフ
構造は現場重合によつても創造できる。
Patterns on radiation-sensitive polymer films can be created using photolithography, electron beam lithography, and holographic methods.
It can be exposed by a number of other methods, including graphic methods. X-ray plate techniques are particularly well suited because they can expose patterns with linewidths of 1000 Å or less with sharp vertical sidewalls. Using carbon K X-rays with a wavelength of 44.7 Å, it seems possible to resolve 50 Å using the X-ray plate method. Polymer relief structures can also be created by in situ polymerization.

ポリマーレリーフ構造8の創造後に固体支持体
1をエツチングしてポリマーを除き、これによ
り、第4図に見られる如くレリーフ構造9を固体
の表面に残す。エツチングの方法は、固体の化学
特性と、様々なエツチング条件に対するポリマー
の耐性とに依存する。例えばPMMAをポリマー
レリーフパターン材料とすると、反応性イオンエ
ツチング法により鋭く垂直な側壁を有するレリー
フ構造をSiO2構造中にエツチングできる。
After the creation of the polymeric relief structure 8, the solid support 1 is etched to remove the polymer, thereby leaving the relief structure 9 on the surface of the solid, as seen in FIG. The method of etching depends on the chemical properties of the solid and the resistance of the polymer to various etching conditions. For example, if PMMA is used as the polymer relief pattern material, a relief structure with sharp vertical sidewalls can be etched into the SiO 2 structure by reactive ion etching.

急垂直側壁が好ましいが、本発明の原理は、ア
ンダーカツトにより形成されるものも含め、傾斜
側壁により形成される不連続部分にも適用でき
る。別法として、イオンビームエツチング、ウエ
ツトケミカルエツチング又はガスプラズマエツチ
ングをエツチング法として使用できる。SiO2
面にレリーフ構造を創造するための別法は、
SiO2又はSiO又は両者の混合物をポリマーレリー
フ構造上に付着させ、ついでポリマーを適当な有
機溶媒に溶解させることである。これにより
SiO2,SiO又は両者のレリーフ構造が表面上に残
される。このレリーフ構造を高品質SiO2にかえ
るためには支持体を1000℃ないしその近くの温度
の酸素オーブン内で焼成できる。
Although steep vertical sidewalls are preferred, the principles of the invention are also applicable to discontinuities formed by sloped sidewalls, including those formed by undercuts. Alternatively, ion beam etching, wet chemical etching or gas plasma etching can be used as the etching method. An alternative method to create relief structures on SiO2 surfaces is
The method is to deposit SiO 2 or SiO or a mixture of both onto the polymer relief structure and then dissolve the polymer in a suitable organic solvent. This results in
A relief structure of SiO 2 , SiO, or both is left on the surface. To convert this relief structure into high-quality SiO 2 , the support can be fired in an oxygen oven at temperatures at or near 1000°C.

点欠陥の列は支持体表面上に、支持体表面をあ
るパターンで放射線に暴露することにより創造で
きる。例えば、高エネルギー高集焦電子ビームを
サンプル表面上に適当なパターンで走査させて点
欠陥の線を創造できる。別法として、マスクを通
過してのイオンの攻撃を用いて点欠陥のパターン
を創造できる。高エネルギー光子も使用できる。
An array of point defects can be created on a support surface by exposing the support surface to radiation in a pattern. For example, a line of point defects can be created by scanning a high-energy, highly focused electron beam over a sample surface in a suitable pattern. Alternatively, a pattern of point defects can be created using ion bombardment through a mask. High-energy photons can also be used.

レリーフ構造又は点欠陥の列を固体表面上に創
造した後にその表面に物質を付着させて薄膜を形
成する。このレリーフ構造又は点欠陥の列は膜の
核形成、成長を制御する効果を持ち、そのため、
所定の結晶配向性と低点欠陥密度とを持つ被膜が
得られる。多数の方法を使用して薄膜材料を、表
面レリーフ構造又は点欠陥の列を持つ固体の表面
に付着できる。これら方法としては、蒸発、rfス
パツター、DCスパツター、イオンビームスパツ
ター、化学蒸着、分子ビーム沈着、メツキ、液相
からの沈着が該当する。第5図に示される如きイ
オンビームスパツターを使用し、又、SiO2支持
体上に付着された物質はゲルマニウムだつた。イ
オン源10がイオンビームを発し、これが被付着
物質の標的12に衝突する。標的12からスパツ
ターされる物質13が、表面レリーフ構造9を持
つ支持体1上に付着する。
After creating a relief structure or array of point defects on a solid surface, a substance is deposited on the surface to form a thin film. This relief structure or array of point defects has the effect of controlling the nucleation and growth of the film, so that
A film with a predetermined crystal orientation and low point defect density is obtained. A number of methods can be used to deposit thin film materials onto solid surfaces having surface relief structures or arrays of point defects. These methods include evaporation, RF sputtering, DC sputtering, ion beam sputtering, chemical vapor deposition, molecular beam deposition, plating, and deposition from the liquid phase. An ion beam sputter as shown in FIG. 5 was used and the material deposited on the SiO 2 support was germanium. An ion source 10 emits an ion beam that impinges on a target 12 of adherent material. A substance 13 sputtered from a target 12 is deposited on a support 1 having a surface relief structure 9 .

本発明は0〜3ミクロン厚の薄膜を有する装置
の製造に役立つが、それより大きな結晶の成長に
も役立つ。原薄膜は種子として機能でき、それよ
り大きな結晶が通常の結晶成長法を使つて成長さ
れる。
The present invention lends itself to the production of devices with thin films of 0 to 3 microns thick, but also lends itself to the growth of larger crystals. The raw film can serve as a seed from which larger crystals are grown using conventional crystal growth methods.

第6図には、エピ配置表面層を受容できる、本
発明により規則正しく段部を設けられた支持体の
大拡大透視図が示されている。各々が、他の段部
セツトを囲む平面に平行な平面により囲まれた段
部セツトが存在する。交わる包囲平面は90゜即ち
π/2ラジアル(30゜即ちπ/6ラジアルの整数
倍)で交わる。該平面は60゜即ちπ/3ラジアン
(これも又、30゜即ちπ/6ラジアンの整数倍であ
る)で交わつてもよい。隣接した平行包囲平面が
1ミクロン未満(第6図に示される如く典型的に
は500Å即ち1/20ミクロン)であることも好まし
い。段部又は点欠陥部の深さは1アトムから1/2
ミクロンの範囲内にあることが好ましい。
FIG. 6 shows a highly enlarged perspective view of a regularly stepped support according to the invention capable of receiving an epitaxially placed surface layer. There are sets of steps, each bounded by a plane parallel to the plane surrounding the other sets of steps. The intersecting enclosing planes intersect at 90° or π/2 radial (30° or an integer multiple of π/6 radial). The planes may intersect at 60° or π/3 radians (which is also an integer multiple of 30° or π/6 radians). It is also preferred that adjacent parallel surrounding planes be less than 1 micron (typically 500 Å or 1/20 micron as shown in Figure 6). The depth of the step or point defect is from 1 atom to 1/2
Preferably it is in the micron range.

比較的に面積の大きいエピ配置フイルムと好適
配向フイルムを経済的で実用的な反復可能の方法
で提供するための新規な構成と技術とを以上に記
載したが、当業者が本発明の概念から離れること
なく、本明細書に開示されている特定の構成、技
術から多数の変更、修正をなし得ることは明白で
ある。
Having thus described novel configurations and techniques for providing relatively large area epitaxial films and well-oriented films in an economical, practical and repeatable manner, those skilled in the art will appreciate the concepts of the present invention. Obviously, many changes and modifications may be made without departing from the specific arrangements and techniques disclosed herein.

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

第1図は、本発明の方法による薄膜で被覆され
た固体の一部断面図である。第2図は、本発明に
より固体支持体に被制御レリーフパターンを形成
するための軟かいX線の使用を示す組合せブロツ
クの断面図である。第3図は、第2図に示される
如くして形成されたレリーフパターンの断面図で
ある。第4図は、エツチング後のレリーフ構造を
示す断面図である。第5図は、イオンビームスパ
ツターを用いて固体支持体上に薄層を付着させる
ための手段を示す。第6図は、エピ配置又は好適
配向性の層を受け入れるのに適した、本発明によ
る規則正しい間隔で置かれた段部を有する固体支
持体の拡大透視図である。 1……固体支持体、2……ポリマー膜(レジス
ト)、3……マスク、5……吸収体、6……軟か
いX線、7……X線源、9……レリーフ構造、1
0……イオン源。
FIG. 1 is a partial cross-sectional view of a solid body coated with a thin film according to the method of the invention. FIG. 2 is a cross-sectional view of a combination block illustrating the use of soft x-rays to form controlled relief patterns on a solid support in accordance with the present invention. FIG. 3 is a cross-sectional view of the relief pattern formed as shown in FIG. 2. FIG. 4 is a sectional view showing the relief structure after etching. FIG. 5 shows a means for depositing thin layers onto a solid support using an ion beam sputter. FIG. 6 is an enlarged perspective view of a solid support with regularly spaced steps according to the present invention suitable for receiving layers of epitaxial placement or preferred orientation. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Solid support, 2... Polymer film (resist), 3... Mask, 5... Absorber, 6... Soft X-ray, 7... X-ray source, 9... Relief structure, 1
0...Ion source.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 固体基材の表面上の予め定められた位置に、
1)人工的点欠陥、および2)人工的表面レリー
フ構造からなる群から選択される予め定められた
幾何学的形状を有する複数の人工的欠陥を意図的
に形成し、その際、隣接する人工的欠陥間の分離
間隔は、隣接する対をなす人工的欠陥の両者が沈
着せしめるべき薄膜の結晶配向に十分影響を与え
るべく1μm以下と狭小にする工程;および ついで前記の表面上に薄膜を沈積させて実質的
にエピタキシヤルな又は好適配向性の層を前記の
薄膜内に形成する工程(その際、前記薄膜は、そ
の形成材料が前記の人工的欠陥と接触状態にある
間に互いに隣接する人工的欠陥の幾何学的配列に
よつて実質的に影響された結晶配向の層を有す
る); を含むエピタキシーおよび好適配向性を高める方
法。 2 人工的欠陥の列間分離間隔を実質的に等しく
維持する工程を更に含むことを特徴とする特許請
求の範囲第1項記載のエピタキシーおよび好適配
向性を高める方法。 3 前記の人工的欠陥を交叉列にする工程を更に
含むことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載
のエピタキシーおよび好適配向性を高める方法。 4 平行列間の分離間隔を実質的に等しく維持す
る工程を更に含むことを特徴とする特許請求の範
囲第3項記載のエピタキシーおよび好適配向性を
高める方法。 5 前記の人工的欠陥内に人工的点欠陥を形成す
る工程を更に含むことを特徴とする特許請求の範
囲第1項記載のエピタキシーおよび好適配向性を
高める方法。 6 前記の人工的欠陥内に人工的段部を形成する
工程を更に含むことを特徴とする特許請求の範囲
第1項記載のエピタキシーおよび好適配向性を高
める方法。 7 前記の人工的段部を実質的に等間隔に配置さ
せる工程を更に含むことを特徴とする特許請求の
範囲第6項記載のエピタキシーおよび好適配向性
を高める方法。 8 前記の人工的段部に実質的に直角な人工的段
部を形成する工程を更に含むことを特徴とする特
許請求の範囲第6項記載のエピタキシーおよび好
適配向性を高める方法。 9 基材表面に垂直な方向での各欠陥の寸法が、
1原子乃至1/2ミクロンの範囲内である前記の人
工的欠陥を形成する工程を更に含むことを特徴と
する特許請求の範囲第1項記載のエピタキシーお
よび好適配向性を高める方法。 10 前記の人工的欠陥を、π/6ラジアンの整
数倍の角度で交叉する列にする工程を更に包含す
ることを特徴とする特許請求の範囲第3項記載の
エピタキシーおよび好適配向性を高める方法。 11 前記の人工的欠陥内に、人工的点欠陥を形
成する工程を更に含むことを特徴とする特許請求
の範囲第3項記載のエピタキシーおよび好適配向
性を高める方法。 12 前記の人工的欠陥内に人工的段部を形成す
る工程を更に含むことを特徴とする特許請求の範
囲第3項記載のエピタキシーおよび好適配向性を
高める方法。 13 前記の人工的段部が実質的に垂直な壁を有
することを特徴とする特許請求の範囲第6項記載
のエピタキシーおよび好適配向性を高める方法。 14 前記の人工的段部が傾斜壁を有することを
特徴とする特許請求の範囲第6項記載のエピタキ
シーおよび好適配向性を高める方法。 15 前記の人工的表面レリーフ構造が、実質的
に水平な面で取り囲まれる予め選択された形状を
有する構造からなることを特徴とする特許請求の
範囲第1項記載の方法。
[Claims] 1. At a predetermined position on the surface of a solid base material,
intentionally forming a plurality of artificial defects having predetermined geometric shapes selected from the group consisting of: 1) artificial point defects; and 2) artificial surface relief structures, wherein the adjacent artificial the separation distance between artificial defects is narrowed to less than 1 μm so that both adjacent pairs of artificial defects can sufficiently influence the crystal orientation of the thin film to be deposited; and then the thin film is deposited on said surface. forming a substantially epitaxial or preferably oriented layer in said thin film by causing said thin film to be adjacent to each other while said forming material is in contact with said artificial defect; a layer of crystalline orientation substantially influenced by the geometry of artificial defects); 2. The method of claim 1, further comprising the step of maintaining substantially equal inter-row separation of the artificial defects. 3. The method of enhancing epitaxy and preferred orientation according to claim 1, further comprising the step of making the artificial defects into cross-arrays. 4. The method of claim 3, further comprising the step of maintaining substantially equal separation between parallel rows. 5. The method of enhancing epitaxy and preferred orientation according to claim 1, further comprising the step of forming an artificial point defect within the artificial defect. 6. The method of enhancing epitaxy and preferred orientation according to claim 1, further comprising the step of forming an artificial step within the artificial defect. 7. The method of claim 6, further comprising the step of arranging said artificial steps at substantially equal intervals. 8. The method of claim 6, further comprising the step of forming an artificial step substantially perpendicular to the artificial step. 9 The size of each defect in the direction perpendicular to the substrate surface is
The method of claim 1, further comprising the step of forming said artificial defects in the range of 1 atom to 1/2 micron. 10. The method of enhancing epitaxy and preferred orientation according to claim 3, further comprising the step of arranging the artificial defects in rows that intersect at an angle that is an integral multiple of π/6 radians. . 11. The method of enhancing epitaxy and preferred orientation according to claim 3, further comprising the step of forming an artificial point defect within the artificial defect. 12. The method of claim 3, further comprising the step of forming an artificial step within the artificial defect. 13. The method of claim 6, wherein said artificial step has substantially vertical walls. 14. The method of enhancing epitaxy and preferred orientation according to claim 6, wherein the artificial step has an inclined wall. 15. The method of claim 1, wherein said artificial surface relief structure comprises a structure having a preselected shape surrounded by substantially horizontal surfaces.
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