JPH02175688A - 化合物半導体薄膜の成長法 - Google Patents
化合物半導体薄膜の成長法Info
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- JPH02175688A JPH02175688A JP32900388A JP32900388A JPH02175688A JP H02175688 A JPH02175688 A JP H02175688A JP 32900388 A JP32900388 A JP 32900388A JP 32900388 A JP32900388 A JP 32900388A JP H02175688 A JPH02175688 A JP H02175688A
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Landscapes
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Physical Deposition Of Substances That Are Components Of Semiconductor Devices (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、基板上に薄膜を形成する化合物半導体薄膜の
成長法に関するものである。
成長法に関するものである。
〔従来の技術）
従来、真空中において、加熱した基板上に化合物半導体
の薄膜を成長する場合、通常第５図に示すように基板１
をＭｏ等のブロック３にＩｎ半田２等を用いて固定し、
Ｍｏ等のブロックをヒーター４によって加熱して熱伝導
により基板を加熱していた。
の薄膜を成長する場合、通常第５図に示すように基板１
をＭｏ等のブロック３にＩｎ半田２等を用いて固定し、
Ｍｏ等のブロックをヒーター４によって加熱して熱伝導
により基板を加熱していた。
しかし、これらの方法では基板の装着が煩雑になること
、Ｉｎ半田による基板の汚染があることなどの理由から
、近年、第６図に示すようなＩｎフリー法と呼ばれる輻
射加熱方式が主情になりつつある。
、Ｉｎ半田による基板の汚染があることなどの理由から
、近年、第６図に示すようなＩｎフリー法と呼ばれる輻
射加熱方式が主情になりつつある。
この輻射加熱法によると基板１は熱伝導ではなく、ヒー
ター４からの直接の輻射、あるいは均熱板の役割を果た
す裏板７からの輻射加熱によって加熱される。第６図に
おいて５はＩｎフリーボルダ−であり、６はスペーサー
である。
ター４からの直接の輻射、あるいは均熱板の役割を果た
す裏板７からの輻射加熱によって加熱される。第６図に
おいて５はＩｎフリーボルダ−であり、６はスペーサー
である。
このため基板として赤外線透過性の高い基板を用いて、
基板と異なった大きな赤外吸収を持つ化合物半導体薄膜
を形成した場合に、ヒーターの構造から生ずる輻射の不
均一が基板表面に成長する薄膜に直接影響し、そのため
に同一基板上に成長させた薄膜でも、基板上の位置によ
って特性の不均一性が大きいという欠点がある。この問
題は特に多数枚の基板を輻射加熱法を用いて同時に処理
した場合、成長した薄膜の特性の同一基板内および基板
間における不均一性について顕著であった。
基板と異なった大きな赤外吸収を持つ化合物半導体薄膜
を形成した場合に、ヒーターの構造から生ずる輻射の不
均一が基板表面に成長する薄膜に直接影響し、そのため
に同一基板上に成長させた薄膜でも、基板上の位置によ
って特性の不均一性が大きいという欠点がある。この問
題は特に多数枚の基板を輻射加熱法を用いて同時に処理
した場合、成長した薄膜の特性の同一基板内および基板
間における不均一性について顕著であった。
また、この方法では基板として赤外線透過性の高い基板
を用いて、基板と異なフた赤外吸収を持ち、成膜時の基
板温度に影響を与えつる化合物半導体薄膜、例えば基板
より赤外吸収の大きな化合物半導体薄膜を形成した場合
に、成膜と同時に基板自体の温度が大きく変化すること
から、結晶成長において最も重要な核形成段階の基板温
度、即ち結晶成長温度か制御てきないという欠点があっ
た。
を用いて、基板と異なフた赤外吸収を持ち、成膜時の基
板温度に影響を与えつる化合物半導体薄膜、例えば基板
より赤外吸収の大きな化合物半導体薄膜を形成した場合
に、成膜と同時に基板自体の温度が大きく変化すること
から、結晶成長において最も重要な核形成段階の基板温
度、即ち結晶成長温度か制御てきないという欠点があっ
た。
本発明は、この核形成段階の基板温度を安定して制御す
ることによって、結晶性の良好な化合物半導体薄膜を均
一に得ることができる化合物半導体薄膜の成長法を提供
することを目的とする。
ることによって、結晶性の良好な化合物半導体薄膜を均
一に得ることができる化合物半導体薄膜の成長法を提供
することを目的とする。
（課題を解決するための手段〕
本発明は赤外線透過性の高い表面平滑な基板の裏面に赤
外線吸収性の大きな膜を形成した後、基板の裏面側から
輻射によって基板の加熱を行いながら真空中において薄
膜の成長を行なうことを特徴とする。
外線吸収性の大きな膜を形成した後、基板の裏面側から
輻射によって基板の加熱を行いながら真空中において薄
膜の成長を行なうことを特徴とする。
本発明は基板の温度変化が結晶成長の初期に大きく現わ
れ、このため良質の薄膜結晶の成長がむすかしい場合に
適用できる化合物半導体薄膜の成長法である。
れ、このため良質の薄膜結晶の成長がむすかしい場合に
適用できる化合物半導体薄膜の成長法である。
すなわち、本発明の化合物半導体薄膜の成長法は、第１
図に示すように、赤外線透過性の高い表面平滑な基板１
上に真空中にて輻射加熱を行いながら、薄膜を成長させ
る場合に、予め表面平滑な基板１の裏面に赤外吸収性の
大きな薄膜８を形成し、ついで、通常行なわれている方
法、例えば、分子線エピタキシャル法やＭＯＣＶＤ法、
ＣＢＥ法等の方法により化合物半導体薄膜の成長を行な
う。第１図において４はヒーターであり、５はホルダー
である。
図に示すように、赤外線透過性の高い表面平滑な基板１
上に真空中にて輻射加熱を行いながら、薄膜を成長させ
る場合に、予め表面平滑な基板１の裏面に赤外吸収性の
大きな薄膜８を形成し、ついで、通常行なわれている方
法、例えば、分子線エピタキシャル法やＭＯＣＶＤ法、
ＣＢＥ法等の方法により化合物半導体薄膜の成長を行な
う。第１図において４はヒーターであり、５はホルダー
である。
また、本発明でいう薄膜はエピタキシャル成長あるいは
へテロエピタキシャル成長した薄膜の単結晶や超格子等
はもちろん、基板上に成長した良質の多結晶等をいう。
へテロエピタキシャル成長した薄膜の単結晶や超格子等
はもちろん、基板上に成長した良質の多結晶等をいう。
本発明でいう薄膜結晶成長に用いｂれる赤外線透過性の
高い表面平滑な基板は、通常エピタキシャル成長または
へテロエピタキシャル成長で用いられるものなら何でも
よく、特にＧａ八へ、Ｓｉ、ＧｅＩｎＰ、サファイヤ等
の単体または化合物の結晶性の基板が好ましく、ガラス
等を用いてもよい。
高い表面平滑な基板は、通常エピタキシャル成長または
へテロエピタキシャル成長で用いられるものなら何でも
よく、特にＧａ八へ、Ｓｉ、ＧｅＩｎＰ、サファイヤ等
の単体または化合物の結晶性の基板が好ましく、ガラス
等を用いてもよい。
基板の裏面は表面に比へて平滑性の劣るものが好ましい
。
。
本発明でいう赤外線吸収性の犬なる膜は、金属、半導体
等の材料から作られたものが用いられるが、基板表面に
形成する化合物半導体よりも赤外線吸収性の大きなもの
が好ましく、高温で安定で反応を生じにくいものがよい
。中でもへｕ、Ｐｔ等や高融点の金属、例えばＷ、Ｔａ
、Ｍｏ、Ｔｊやこれらの安定な化合物がより好ましいも
のである。
等の材料から作られたものが用いられるが、基板表面に
形成する化合物半導体よりも赤外線吸収性の大きなもの
が好ましく、高温で安定で反応を生じにくいものがよい
。中でもへｕ、Ｐｔ等や高融点の金属、例えばＷ、Ｔａ
、Ｍｏ、Ｔｊやこれらの安定な化合物がより好ましいも
のである。
基板表面に形成する化合物半導体と同一材料から成るも
のを用いることもよく行なわれる。
のを用いることもよく行なわれる。
実施例１
厚さ３００μｍ、直径２インチの半絶縁性Ｇａ八へ基板
（１００） ２” ＯＦＦ＜１１０＞の裏面に、予めス
パッタ法を用いてｗｒｓ、を５００人形成した後、Ｈ２
ＳＯ４−１（２０２−Ｈ２０＝４１１のエツチング液を
用いて基板表面の板表面のエツチングを１０秒間行ない
、約５０００人エツチングした上て流水洗、乾燥を行な
い、基板洗浄を行なった。
（１００） ２” ＯＦＦ＜１１０＞の裏面に、予めス
パッタ法を用いてｗｒｓ、を５００人形成した後、Ｈ２
ＳＯ４−１（２０２−Ｈ２０＝４１１のエツチング液を
用いて基板表面の板表面のエツチングを１０秒間行ない
、約５０００人エツチングした上て流水洗、乾燥を行な
い、基板洗浄を行なった。
次に分子線エピタキシャル法を用いて基板温度５００℃
、Ｉｎ分子線強度Ｊ１．−４Ｘ １０”ａｔｏｍ−ｃｍ
−”ｓ−’、Ｖ／Ｉｌｌ比＝１５の成長条件により、Ｉ
ｎＡｓ薄膜を１．０μｍ形成した。
、Ｉｎ分子線強度Ｊ１．−４Ｘ １０”ａｔｏｍ−ｃｍ
−”ｓ−’、Ｖ／Ｉｌｌ比＝１５の成長条件により、Ｉ
ｎＡｓ薄膜を１．０μｍ形成した。
ただし、本実施例においてはＩｎＡｓ膜成長前に厚さ１
０００人のＧａＡｓバッファー層を形成している。
０００人のＧａＡｓバッファー層を形成している。
この結果、モビリティμ＝ ９８ＱＱｃｍ２／Ｖ−ｓｅ
ｃ、キャリヤ濃度ｎ ＝ ２．２ Ｘ １０Ｉ６１０ｌ
６の鏡面単結晶薄膜が得られた。
ｃ、キャリヤ濃度ｎ ＝ ２．２ Ｘ １０Ｉ６１０ｌ
６の鏡面単結晶薄膜が得られた。
次に比較のためにＧａＡｓ基板の裏面にＷ膜を形成しな
かりたものについて、同一条件にてＩｎＡｓ薄膜成長を
行ない、膜厚１．０μｍ、モビリティμ−９０００ｃｍ
２／Ｖ−ｓｅｃ、キャリア濃度ｎ ＝ ３．０ Ｘ １
０１６ｃｍ−３の鏡面単結晶薄膜を得た。
かりたものについて、同一条件にてＩｎＡｓ薄膜成長を
行ない、膜厚１．０μｍ、モビリティμ−９０００ｃｍ
２／Ｖ−ｓｅｃ、キャリア濃度ｎ ＝ ３．０ Ｘ １
０１６ｃｍ−３の鏡面単結晶薄膜を得た。
これらの二つの試料についてＨ２ＳＯ４−Ｈ２Ｏ２−１
１２０＝１・１：１００のエツチング液を用いた５００
人刻みのステップエッヂング技術により、キャリヤ濃度
の深さ方向分布をファン デア ボウ法を用いて測定し
た。その結果を第２図に示す。
１２０＝１・１：１００のエツチング液を用いた５００
人刻みのステップエッヂング技術により、キャリヤ濃度
の深さ方向分布をファン デア ボウ法を用いて測定し
た。その結果を第２図に示す。
この結果は、ＧａＡｓ基板の裏面にＷ膜を形成したもの
は、しなかったものに比較して膜成長初期段階のモビリ
ティが高く、キャリヤ濃度が低いことから、成長初期よ
り良好な結晶成長が行なわれていることをボしている。
は、しなかったものに比較して膜成長初期段階のモビリ
ティが高く、キャリヤ濃度が低いことから、成長初期よ
り良好な結晶成長が行なわれていることをボしている。
実施例２
実施例１と同様に厚さ３００μｍ、直径２インチの半絶
縁性ＧａＡｓ基板（１（１０） ２°ＯＦＦ ＜１１
０ ＞ ４枚の裏面に、予めスパッタ法を用いてＷ膜を
５００人形成した後、Ｈ２Ｓ０４−）１２０□−Ｈ２０
＝４ ： １’ ： １のエツチング液を用いて基板表
面のエツチングを１０秒間行ない、約５０００人エツチ
ングした上で流水洗、乾燥を行ない基板洗浄を行なった
。
縁性ＧａＡｓ基板（１（１０） ２°ＯＦＦ ＜１１
０ ＞ ４枚の裏面に、予めスパッタ法を用いてＷ膜を
５００人形成した後、Ｈ２Ｓ０４−）１２０□−Ｈ２０
＝４ ： １’ ： １のエツチング液を用いて基板表
面のエツチングを１０秒間行ない、約５０００人エツチ
ングした上で流水洗、乾燥を行ない基板洗浄を行なった
。
次にＧａＡｓ基板４枚を、第３図に示すような多数枚同
時処理用ホルダーにセットし、分子線エピタキシャル法
を用いて基板温度５００℃、Ｉｎ分子線強強度、、 ＝
４ Ｘ １０”ａｔｏｍ−ｃｍ−２・ｓ−’、Ｖ／Ｉ
ＩＩ比＝１５の成長条件により、ＩｎＡｓ薄膜を１．０
μｍ形成した。第３図において５はＭｏ１ｉｊのホルダ
ーであり、９は直径２インチ基板用の落し込みの穴であ
る。
時処理用ホルダーにセットし、分子線エピタキシャル法
を用いて基板温度５００℃、Ｉｎ分子線強強度、、 ＝
４ Ｘ １０”ａｔｏｍ−ｃｍ−２・ｓ−’、Ｖ／Ｉ
ＩＩ比＝１５の成長条件により、ＩｎＡｓ薄膜を１．０
μｍ形成した。第３図において５はＭｏ１ｉｊのホルダ
ーであり、９は直径２インチ基板用の落し込みの穴であ
る。
本実施例においても、実施例１と同様にＩｎＡｓ膜成長
前に厚さ１０００人のＧａＡｓバッファー層を形成して
いる。
前に厚さ１０００人のＧａＡｓバッファー層を形成して
いる。
次に比較のためにＧａＡｓ基板の裏面にＷ膜を形成しな
かったものについて、同一条件にてＩｎＡｓ薄膜成長を
行ない、膜厚１．０μｍの鏡面単結晶薄膜を得た。
かったものについて、同一条件にてＩｎＡｓ薄膜成長を
行ない、膜厚１．０μｍの鏡面単結晶薄膜を得た。
これらの二種類の試料について基板表面全体に０．５ｍ
ｍ のホール素子を形成し、磁気特性を測定すること
によって、第３図のＡ−Ａ′線に沿ったモビリティの分
布を測定した。その結果を第４図に示す。
ｍ のホール素子を形成し、磁気特性を測定すること
によって、第３図のＡ−Ａ′線に沿ったモビリティの分
布を測定した。その結果を第４図に示す。
この結果は、ＧａＡｓ基板の裏面にＷ膜を形成したもの
は、しなかったものに比較して、ヒーターの構造から生
ずる輻射の不均一が膜特性の分布に与える影響が小さく
なるということをボしている。
は、しなかったものに比較して、ヒーターの構造から生
ずる輻射の不均一が膜特性の分布に与える影響が小さく
なるということをボしている。
さらにこの成長温度を、放射率をＧａＡｓ基板裏面の赤
外線吸収性の大きな膜の放射率に合わせた放射温度計を
用いて、ＧａＡｓ基板を通して、赤外線吸収性の大きな
膜の温度を測定することによって、正確かつ簡易に測定
することができる。
外線吸収性の大きな膜の放射率に合わせた放射温度計を
用いて、ＧａＡｓ基板を通して、赤外線吸収性の大きな
膜の温度を測定することによって、正確かつ簡易に測定
することができる。
多数枚の基板を輻射加熱法を用いて同時に処理する場合
に、ダミー基板として、ＧａＡｓ基板裏面の赤外線吸収
性の大きな膜と同様の赤外線吸収性を有する基板を用い
る事で、少ない枚数のＧａＡｓ基板で条件探索を行なう
事ができる。
に、ダミー基板として、ＧａＡｓ基板裏面の赤外線吸収
性の大きな膜と同様の赤外線吸収性を有する基板を用い
る事で、少ない枚数のＧａＡｓ基板で条件探索を行なう
事ができる。
以上説明したように、本発明の化合物半導体薄膜の成長
法によれは、表面平滑な基板の裏面に、赤外線吸収性の
大きな膜を形成しておくことにより、輻射を基板の裏面
で吸収させる。そのために基板温度は表面に形成される
薄膜とは無関係に決定されることから、成長と同時に基
板自体の温度が大きく変化することを防止でき、最適な
薄膜の成長温度を実現する事ができる。さらに、この成
長温度を、放射率をＧａＡｓ基板裏面の赤外線吸収性の
大きな膜の放射率に合わせた放射温度計な用い、Ｇａ八
へ基板を通してこの赤外線吸収性の大きな膜の温度を測
定することによって、正確かつ簡易に測定することがで
きる。
法によれは、表面平滑な基板の裏面に、赤外線吸収性の
大きな膜を形成しておくことにより、輻射を基板の裏面
で吸収させる。そのために基板温度は表面に形成される
薄膜とは無関係に決定されることから、成長と同時に基
板自体の温度が大きく変化することを防止でき、最適な
薄膜の成長温度を実現する事ができる。さらに、この成
長温度を、放射率をＧａＡｓ基板裏面の赤外線吸収性の
大きな膜の放射率に合わせた放射温度計な用い、Ｇａ八
へ基板を通してこの赤外線吸収性の大きな膜の温度を測
定することによって、正確かつ簡易に測定することがで
きる。
このように、薄膜形成の核形成段階に於ける基板温度を
精密に制御する事が出来ることから、結晶性の良好な化
合物半導体薄膜を種々の方法によってエピタキシャルま
たはへテロエピタキシャル成長させることができる。
精密に制御する事が出来ることから、結晶性の良好な化
合物半導体薄膜を種々の方法によってエピタキシャルま
たはへテロエピタキシャル成長させることができる。
また、本発明によれば、基板として赤外線透過性の高い
基板を用いて、基板と異なった大きな赤外吸収を持つ化
合物半導体薄膜を形成した場合に、ヒーターの構造より
生ずる輻射の不均一が基板表面に成長する薄膜に直接作
用することから、特に多数枚基板を輻射加熱法を用いて
同時に処理した場合に基板内、基板間の特性の分布が大
きいという従来の問題を、基板の裏面に赤外線吸収性の
犬なる膜を形成しておくことにより輻射を基板の裏面で
吸収させることで解決することができ、広い範囲にわた
り均一な特性の薄膜を成長させることかできる。
基板を用いて、基板と異なった大きな赤外吸収を持つ化
合物半導体薄膜を形成した場合に、ヒーターの構造より
生ずる輻射の不均一が基板表面に成長する薄膜に直接作
用することから、特に多数枚基板を輻射加熱法を用いて
同時に処理した場合に基板内、基板間の特性の分布が大
きいという従来の問題を、基板の裏面に赤外線吸収性の
犬なる膜を形成しておくことにより輻射を基板の裏面で
吸収させることで解決することができ、広い範囲にわた
り均一な特性の薄膜を成長させることかできる。
また、木兄明番ごよりは、多数枚の基板をＩｎフリー法
を用いて同時に処理する場合に、ダミー基板として、Ｇ
ａＡｓ基板裏面の赤外線吸収性の大きな膜と同様の赤外
線吸収性を有する基板を用いる事で、少ない枚数のＧａ
八へ基板て条件探索を行なう事ができる。
を用いて同時に処理する場合に、ダミー基板として、Ｇ
ａＡｓ基板裏面の赤外線吸収性の大きな膜と同様の赤外
線吸収性を有する基板を用いる事で、少ない枚数のＧａ
八へ基板て条件探索を行なう事ができる。
第１図は本発明の薄膜成長技術におりる基板加熱方法を
説明する断面図、 第２図はキャリヤ濃度およびモビリティの深さ方向分布
を比較して示す特性図、 第３図は直径２インチ４枚処理用ホルダーの平面図、 第４図はモビリティの分布を比較して示す特性図、 第５図および第６図は従来の薄膜成長技術における基板
加熱方法を説明する断面図である。 １・・・基板、 ２・・・Ｉｎ半田、 ３・・・Ｍｏブロック、 ４・・・ヒーター ５・・・ホルダー ６・・・スペーサー ７・・・裏板、 ８・・・Ｗ１摸。 ４ヒータ ネ光ロ月のヤシ矢を側乞明する止乍菫Ｈ力第１図
説明する断面図、 第２図はキャリヤ濃度およびモビリティの深さ方向分布
を比較して示す特性図、 第３図は直径２インチ４枚処理用ホルダーの平面図、 第４図はモビリティの分布を比較して示す特性図、 第５図および第６図は従来の薄膜成長技術における基板
加熱方法を説明する断面図である。 １・・・基板、 ２・・・Ｉｎ半田、 ３・・・Ｍｏブロック、 ４・・・ヒーター ５・・・ホルダー ６・・・スペーサー ７・・・裏板、 ８・・・Ｗ１摸。 ４ヒータ ネ光ロ月のヤシ矢を側乞明する止乍菫Ｈ力第１図
Claims (1)
- １）赤外線透過性の高い表面平滑な基板の裏面に赤外線
吸収性の大きな膜を形成した後、前記基板の裏面側から
輻射によって前記基板の加熱を行いながら真空中におい
て簿膜の成長を行なうことを特徴とする化合物半導体薄
膜の成長法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32900388A JPH02175688A (ja) | 1988-12-28 | 1988-12-28 | 化合物半導体薄膜の成長法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32900388A JPH02175688A (ja) | 1988-12-28 | 1988-12-28 | 化合物半導体薄膜の成長法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02175688A true JPH02175688A (ja) | 1990-07-06 |
Family
ID=18216520
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32900388A Pending JPH02175688A (ja) | 1988-12-28 | 1988-12-28 | 化合物半導体薄膜の成長法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02175688A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2009040337A1 (en) * | 2007-09-27 | 2009-04-02 | S.O.I.Tec Silicon On Insulator Technologies | Method of manufacturing a structure comprising a substrate and a layer deposited on one of its faces |
-
1988
- 1988-12-28 JP JP32900388A patent/JPH02175688A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2009040337A1 (en) * | 2007-09-27 | 2009-04-02 | S.O.I.Tec Silicon On Insulator Technologies | Method of manufacturing a structure comprising a substrate and a layer deposited on one of its faces |
| FR2921749A1 (fr) * | 2007-09-27 | 2009-04-03 | Soitec Silicon On Insulator | Procede de fabrication d'une structure comprenant un substrat et une couche deposee sur l'une de ses faces. |
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