JPH07226380A - 原子層結晶成長法 - Google Patents
原子層結晶成長法Info
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- JPH07226380A JPH07226380A JP3631494A JP3631494A JPH07226380A JP H07226380 A JPH07226380 A JP H07226380A JP 3631494 A JP3631494 A JP 3631494A JP 3631494 A JP3631494 A JP 3631494A JP H07226380 A JPH07226380 A JP H07226380A
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- Physical Deposition Of Substances That Are Components Of Semiconductor Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】 多種材料の原子層成長を広い基板温度範囲
（２００〜５００℃）で行うこと及び高純度の化合物半
導体結晶を得る。 【構成】 成長基板上に半導体薄膜用原料を交互に供給
することにより、基板上に化合物半導体結晶の原子層成
長を行う成長法において、１原子層以上の原子を前記基
板表面に吸着させた後に、エッチングガスを供給し、１
原子層を残した状態で２原子層以上の過剰に吸着した原
子を選択的に除くことにより、１原子層ごとの結晶を成
長させる原子層結晶成長法。
（２００〜５００℃）で行うこと及び高純度の化合物半
導体結晶を得る。 【構成】 成長基板上に半導体薄膜用原料を交互に供給
することにより、基板上に化合物半導体結晶の原子層成
長を行う成長法において、１原子層以上の原子を前記基
板表面に吸着させた後に、エッチングガスを供給し、１
原子層を残した状態で２原子層以上の過剰に吸着した原
子を選択的に除くことにより、１原子層ごとの結晶を成
長させる原子層結晶成長法。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、１原子層精度で膜厚制
御の可能な化合物半導体の結晶成長法に関する。換言す
れば、超高速動作が期待される微細電子デバイス構造を
成長する技術において、デバイス特性を左右するヘテロ
界面での組成、膜厚の均一性を原子層精度に向上するこ
とに利用できる。
御の可能な化合物半導体の結晶成長法に関する。換言す
れば、超高速動作が期待される微細電子デバイス構造を
成長する技術において、デバイス特性を左右するヘテロ
界面での組成、膜厚の均一性を原子層精度に向上するこ
とに利用できる。
【０００２】
【従来の技術】従来、化合物半導体の成長法として、固
体金属原料を蒸着して結晶を成長する分子線エピタキシ
ャル（ＭＢＥ）法と有機金属ガスを加熱した基板上で熱
分解して結晶を成長する有機金属化合物気相エピタキシ
ャル（ＭＯＣＶＤ）法が用いられる。しかし、これらの
成長法は、成長膜厚を原料の供給量と供給時間で制御す
る、いわゆるアナログ成長であるため、成長膜厚を原子
層精度で制御することはできない。また、成長膜厚を原
子層精度で制御する方法として原子層エピタキシ（ＡＬ
Ｅ）法が提案されている。例えばこの方法で、ＧａＡｓ
結晶を成長する場合、原料ガスとしてトリメチルガリウ
ム（ＴＭＧ）とアルシンを用い、これらの原料ガスを交
互に供給する。ＴＭＧを供給した時、ＴＭＧはＡｓ表面
で分解し、メチル基を一つ残したモノメチルガリウム
（ＭＭＧａ）となって吸着する。次に飛来してくるＴＭ
Ｇは、このメチル基のために表面分解できず、吸着が１
原子層で停止する（自己停止機構）。１原子層の吸着を
行った後、ＴＭＧの排気を行う。次にアルシンを供給す
るとＭＭＧａとアルシンが反応してＧａＡｓ結晶が成長
するとともにメチル基はメタンとなって放出される。Ａ
ｓは蒸気圧が高く、Ａｓ上にＡｓは吸着しないため、ア
ルシンの排気を行うと１分子層のＧａＡｓが成長する。
この成長シーケンスを繰り返すことで１原子層毎の結晶
成長を行うことが可能である。しかしながら、この原子
層成長が可能な基板温度範囲は狭く、一般的に数十℃程
度である。また、ＡＬＥ法では、自己停止特性を持つ原
料ガス、または蒸気圧の高い金属を用いて原子の多層吸
着を起こさせないことが必要であるため、成長できる材
料が制限される。例えば、Ｓｂ系化合物の成長例は無
い。さらに、自己停止にメチル基が必要なために結晶中
に高濃度の不純物炭素を含むという問題がある。
体金属原料を蒸着して結晶を成長する分子線エピタキシ
ャル（ＭＢＥ）法と有機金属ガスを加熱した基板上で熱
分解して結晶を成長する有機金属化合物気相エピタキシ
ャル（ＭＯＣＶＤ）法が用いられる。しかし、これらの
成長法は、成長膜厚を原料の供給量と供給時間で制御す
る、いわゆるアナログ成長であるため、成長膜厚を原子
層精度で制御することはできない。また、成長膜厚を原
子層精度で制御する方法として原子層エピタキシ（ＡＬ
Ｅ）法が提案されている。例えばこの方法で、ＧａＡｓ
結晶を成長する場合、原料ガスとしてトリメチルガリウ
ム（ＴＭＧ）とアルシンを用い、これらの原料ガスを交
互に供給する。ＴＭＧを供給した時、ＴＭＧはＡｓ表面
で分解し、メチル基を一つ残したモノメチルガリウム
（ＭＭＧａ）となって吸着する。次に飛来してくるＴＭ
Ｇは、このメチル基のために表面分解できず、吸着が１
原子層で停止する（自己停止機構）。１原子層の吸着を
行った後、ＴＭＧの排気を行う。次にアルシンを供給す
るとＭＭＧａとアルシンが反応してＧａＡｓ結晶が成長
するとともにメチル基はメタンとなって放出される。Ａ
ｓは蒸気圧が高く、Ａｓ上にＡｓは吸着しないため、ア
ルシンの排気を行うと１分子層のＧａＡｓが成長する。
この成長シーケンスを繰り返すことで１原子層毎の結晶
成長を行うことが可能である。しかしながら、この原子
層成長が可能な基板温度範囲は狭く、一般的に数十℃程
度である。また、ＡＬＥ法では、自己停止特性を持つ原
料ガス、または蒸気圧の高い金属を用いて原子の多層吸
着を起こさせないことが必要であるため、成長できる材
料が制限される。例えば、Ｓｂ系化合物の成長例は無
い。さらに、自己停止にメチル基が必要なために結晶中
に高濃度の不純物炭素を含むという問題がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の欠点
を改善するために提案されたもので、その目的は、多種
材料の原子層成長を広い基板温度範囲（例えば２００℃
〜５５０℃）で行うこと、および高純度の化合物半導体
結晶の成長を行うことにある。
を改善するために提案されたもので、その目的は、多種
材料の原子層成長を広い基板温度範囲（例えば２００℃
〜５５０℃）で行うこと、および高純度の化合物半導体
結晶の成長を行うことにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、基板上に原料を交互に供給することにより、化合物
半導体結晶の成長を行う成長法において、有機金属また
は金属を含む水素化物を金属に分解して供給する、ある
いは金属原料を直接供給することにより、１原子層以上
の原子を基板表面に吸着させた後に、エッチングガスと
して、ハロゲンまたはハロゲンを含む化合物を供給し
て、１原子層の原子は残した状態で、２原子層以上の過
剰に吸着した原子を選択的に除くことで、１原子層毎の
結晶を成長させることを特徴とする。従来の原子層エピ
タキシ法が、未分解の有機金属ガスの吸着や蒸気圧の高
い金属の１原子層吸着を利用していた点で異なる。
め、基板上に原料を交互に供給することにより、化合物
半導体結晶の成長を行う成長法において、有機金属また
は金属を含む水素化物を金属に分解して供給する、ある
いは金属原料を直接供給することにより、１原子層以上
の原子を基板表面に吸着させた後に、エッチングガスと
して、ハロゲンまたはハロゲンを含む化合物を供給し
て、１原子層の原子は残した状態で、２原子層以上の過
剰に吸着した原子を選択的に除くことで、１原子層毎の
結晶を成長させることを特徴とする。従来の原子層エピ
タキシ法が、未分解の有機金属ガスの吸着や蒸気圧の高
い金属の１原子層吸着を利用していた点で異なる。
【０００５】
【作用】本発明は、半導体原料を交互に薄膜成長用基板
上に供給することで、化合物半導体結晶の成長を行う成
長法において、１原子層以上の原子を基板表面に吸着さ
せた後、エッチングガスを供給し、１原子層を残した状
態で、２原子層以上の過剰に吸着した原子を選択的に除
くことにより、１原子層毎の結晶を成長することで、多
種の材料の原子層成長を広い供給温度範囲（例えば２０
０℃〜５５０℃）で行うとともに、高純度の結晶成長を
行う作用を有する。
上に供給することで、化合物半導体結晶の成長を行う成
長法において、１原子層以上の原子を基板表面に吸着さ
せた後、エッチングガスを供給し、１原子層を残した状
態で、２原子層以上の過剰に吸着した原子を選択的に除
くことにより、１原子層毎の結晶を成長することで、多
種の材料の原子層成長を広い供給温度範囲（例えば２０
０℃〜５５０℃）で行うとともに、高純度の結晶成長を
行う作用を有する。
【０００６】
【実施例】次に本発明の実施例について説明する。図１
は、本発明の実施例として、ＩＩＩ−Ｖ族半導体として
ＧａＳｂ、ＩＩ−ＶＩ族半導体としてＺｎＳの原子層成
長を行うための装置模式図である。図において１は基板
加熱用ヒータ、２は被成長用基板、３〜７は原料ガスの
供給を制御する止弁、８はＩＩ族原料の金属Ｚｎを供給
するためのセルとシャッター、９はＶＩ族原料ガスの硫
化水素、１０はＩＩＩ族原料ガスの水素化ガリウム・キ
ヌクリジン付加物、１１はＶ族原料ガスのトリスジメチ
ルアミノアンチモン、１２はエッチングガスＡの塩化水
素、１３はエッチングガスＢの塩素である。
は、本発明の実施例として、ＩＩＩ−Ｖ族半導体として
ＧａＳｂ、ＩＩ−ＶＩ族半導体としてＺｎＳの原子層成
長を行うための装置模式図である。図において１は基板
加熱用ヒータ、２は被成長用基板、３〜７は原料ガスの
供給を制御する止弁、８はＩＩ族原料の金属Ｚｎを供給
するためのセルとシャッター、９はＶＩ族原料ガスの硫
化水素、１０はＩＩＩ族原料ガスの水素化ガリウム・キ
ヌクリジン付加物、１１はＶ族原料ガスのトリスジメチ
ルアミノアンチモン、１２はエッチングガスＡの塩化水
素、１３はエッチングガスＢの塩素である。
【０００７】（実施例１）成長基板２としては、大きさ
５ｃｍ、厚さ０．４５ｍｍのＩｎＡｓ基板を用いた。成
長チャンバを１０-8Ｔｏｒｒまで排気し、２０℃に加熱
したボンベから原料ガスである水素化ガリウム・キヌク
リジン付加物を流量１．６×１０-6ｍｏｌｅ／ｓｅｃで
１秒間供給し、基板表面をＧａで被覆した後に、エッチ
ングガスＡの塩化水素ガスを室温のボンベから流量３×
１０-6ｍｏｌｅ／ｓｅｃで３秒間供給した。その後、ト
リスジメチルアミンアンチモンをボンベ温度２０℃、流
量６．８×１０-6ｍｏｌｅ／ｓｅｃで１秒間供給して成
長表面をＳｂで被覆し、再び塩化水素ガスを３秒間供給
した。図２に上記原料ガスの供給サイクルを示す。この
供給サイクルで１分子層のＧａＳｂが成長する。供給サ
イクルを繰り返すことで、ＧａＳｂの結晶成長を行っ
た。図３は、ＧａＳｂを成長した時の成長速度の基板温
度に対する変化を示している。実線がエッチングガスと
して塩化水素ガスを供給した場合、破線が塩化水素ガス
を供給しないで、排気のみを行った場合を示している。
水素化ガリウム・キヌクリジン付加物とトリスジメチル
アミンアンチモンの完全分解によるＧａとＳｂの多層吸
着のために、１サイクル当たりの成長速度が一原子層を
越えていた２００℃以上の基板温度での成長速度が、塩
化水素ガスの供給により、減少し、従来、２００℃のみ
で可能であった１分子層毎の成長が、２００℃から５５
０℃の広い基板温度範囲で可能となった。これは、以下
のような成長機構によって実現している。成長表面に１
層以上の原子を吸着させた後に、塩化水素を供給する
と、塩化水素は表面分解して、表面原子と塩素の結合が
できる。この時、２層目以上の原子と結合してできた塩
素化合物は、揮発性が高く、蒸発していくが、１層目の
原子と結合してできた塩素化合物は、１層目原子と基板
の結合が強いため、蒸発していかない。つまり、塩化水
素の供給後には、１原子層分の原子が除去されずに残
る。例えば、ガリウムを例にとると、１層目のＧａＣｌ
の吸着エネルギーは３８Ｋｃａｌ／ｍｏｌｅ、２層目の
吸着エネルギーは３２Ｋｃａｌ／ｍｏｌｅで、１層目の
方が大きい。このエネルギー差によって、１原子層毎の
成長が起こっている。つぎにＧａ層上にＳｂ層を被着さ
せ、つぎに塩化水素を用いてエッチングを行うと、Ｓｂ
層の第１層がＧａ層に対する吸着エネルギーは、Ｓｂ層
の第２層が第１層に対する吸着エネルギーよりも大きい
ため、第２層がエッチングされ、第１層のみが残る。つ
ぎにＧａＳｂ層の上にＧａ層を被着させた場合も、エッ
チングを行うことによって同様に１層のみが残される。
このようなプロセスを繰り返すことによってＧａＳｂの
原子層結晶が生成される。この時成長したＧａＳｂの不
純物をホール測定から求めた結果、キャリア濃度は１０
14ｃｍ-3台であり、高純度の結晶が得られた。
５ｃｍ、厚さ０．４５ｍｍのＩｎＡｓ基板を用いた。成
長チャンバを１０-8Ｔｏｒｒまで排気し、２０℃に加熱
したボンベから原料ガスである水素化ガリウム・キヌク
リジン付加物を流量１．６×１０-6ｍｏｌｅ／ｓｅｃで
１秒間供給し、基板表面をＧａで被覆した後に、エッチ
ングガスＡの塩化水素ガスを室温のボンベから流量３×
１０-6ｍｏｌｅ／ｓｅｃで３秒間供給した。その後、ト
リスジメチルアミンアンチモンをボンベ温度２０℃、流
量６．８×１０-6ｍｏｌｅ／ｓｅｃで１秒間供給して成
長表面をＳｂで被覆し、再び塩化水素ガスを３秒間供給
した。図２に上記原料ガスの供給サイクルを示す。この
供給サイクルで１分子層のＧａＳｂが成長する。供給サ
イクルを繰り返すことで、ＧａＳｂの結晶成長を行っ
た。図３は、ＧａＳｂを成長した時の成長速度の基板温
度に対する変化を示している。実線がエッチングガスと
して塩化水素ガスを供給した場合、破線が塩化水素ガス
を供給しないで、排気のみを行った場合を示している。
水素化ガリウム・キヌクリジン付加物とトリスジメチル
アミンアンチモンの完全分解によるＧａとＳｂの多層吸
着のために、１サイクル当たりの成長速度が一原子層を
越えていた２００℃以上の基板温度での成長速度が、塩
化水素ガスの供給により、減少し、従来、２００℃のみ
で可能であった１分子層毎の成長が、２００℃から５５
０℃の広い基板温度範囲で可能となった。これは、以下
のような成長機構によって実現している。成長表面に１
層以上の原子を吸着させた後に、塩化水素を供給する
と、塩化水素は表面分解して、表面原子と塩素の結合が
できる。この時、２層目以上の原子と結合してできた塩
素化合物は、揮発性が高く、蒸発していくが、１層目の
原子と結合してできた塩素化合物は、１層目原子と基板
の結合が強いため、蒸発していかない。つまり、塩化水
素の供給後には、１原子層分の原子が除去されずに残
る。例えば、ガリウムを例にとると、１層目のＧａＣｌ
の吸着エネルギーは３８Ｋｃａｌ／ｍｏｌｅ、２層目の
吸着エネルギーは３２Ｋｃａｌ／ｍｏｌｅで、１層目の
方が大きい。このエネルギー差によって、１原子層毎の
成長が起こっている。つぎにＧａ層上にＳｂ層を被着さ
せ、つぎに塩化水素を用いてエッチングを行うと、Ｓｂ
層の第１層がＧａ層に対する吸着エネルギーは、Ｓｂ層
の第２層が第１層に対する吸着エネルギーよりも大きい
ため、第２層がエッチングされ、第１層のみが残る。つ
ぎにＧａＳｂ層の上にＧａ層を被着させた場合も、エッ
チングを行うことによって同様に１層のみが残される。
このようなプロセスを繰り返すことによってＧａＳｂの
原子層結晶が生成される。この時成長したＧａＳｂの不
純物をホール測定から求めた結果、キャリア濃度は１０
14ｃｍ-3台であり、高純度の結晶が得られた。
【０００８】（実施例２）図４は、ＺｎＳを成長した時
の成長速度の基板温度に対する変化を示している。実線
がエッチングガスＢである塩素ガスを供給した場合、破
線が供給しないで排気のみを行った場合を示している。
成長基板として大きさ５ｃｍ、厚さ０．４５ｍｍのＧａ
Ａｓ基板を用い、あらかじめヒータ１によって、基板を
所定の温度（例えば１００°Ｃから６５０°Ｃ）まで加
熱しておき、金属Ｚｎの供給は２８０℃に加熱したセル
から出る金属Ｚｎの蒸気（２原子層／ｓｅｃ）をシャッ
タで制御し、１秒間送り、基板上にＺｎ層を形成し、つ
いでエッチングガスとして塩素を用いた。ついで硫化水
素を供給し、前記Ｚｎ層の上にＳ層を形成し、ついで塩
素を用いてエッチングを行った。硫化水素の供給は、室
温のボンベから流量６．８×１０-6ｍｏｌｅ／ｓｅｃで
１秒間行った。塩素は室温ボンベから流量６×１０-6ｍ
ｏｌｅ／ｓｅｃで３秒間供給している。エッチングガス
を供給しない場合には、金属Ｚｎの多層吸着のため４０
０℃以下の低温で、１サイクル当たりの成長速度が１分
子層を越えるが、エッチングガスを供給することで、実
施例１と同様の効果により、原子層吸着を実現すること
ができ、従来４００℃から５００℃で可能であった原子
層成長が２００℃から４００℃の広い基板温度範囲で可
能となった。また、この時のＺｎＳの不純物をホール測
定から求めた結果、キャリア濃度は１０14ｃｍ-3台であ
り、高純度の結晶が得られた。
の成長速度の基板温度に対する変化を示している。実線
がエッチングガスＢである塩素ガスを供給した場合、破
線が供給しないで排気のみを行った場合を示している。
成長基板として大きさ５ｃｍ、厚さ０．４５ｍｍのＧａ
Ａｓ基板を用い、あらかじめヒータ１によって、基板を
所定の温度（例えば１００°Ｃから６５０°Ｃ）まで加
熱しておき、金属Ｚｎの供給は２８０℃に加熱したセル
から出る金属Ｚｎの蒸気（２原子層／ｓｅｃ）をシャッ
タで制御し、１秒間送り、基板上にＺｎ層を形成し、つ
いでエッチングガスとして塩素を用いた。ついで硫化水
素を供給し、前記Ｚｎ層の上にＳ層を形成し、ついで塩
素を用いてエッチングを行った。硫化水素の供給は、室
温のボンベから流量６．８×１０-6ｍｏｌｅ／ｓｅｃで
１秒間行った。塩素は室温ボンベから流量６×１０-6ｍ
ｏｌｅ／ｓｅｃで３秒間供給している。エッチングガス
を供給しない場合には、金属Ｚｎの多層吸着のため４０
０℃以下の低温で、１サイクル当たりの成長速度が１分
子層を越えるが、エッチングガスを供給することで、実
施例１と同様の効果により、原子層吸着を実現すること
ができ、従来４００℃から５００℃で可能であった原子
層成長が２００℃から４００℃の広い基板温度範囲で可
能となった。また、この時のＺｎＳの不純物をホール測
定から求めた結果、キャリア濃度は１０14ｃｍ-3台であ
り、高純度の結晶が得られた。
【０００９】本発明において用いられる有機金属および
水素化物および金属は次のとおりである。 ＩＩＩ族 （有機金属）トリメチルガリウム、トリエチルガリウ
ム、トリメチルアルミニウム、トリエチルアルミニウ
ム、トリメチルインジウム、トリエチルインジウム （水素化物）ジメチルアミンガラン、トリメチルアミノ
ガラン、トリメチルアミンガラン、ジメチルエチルアラ
ン （金属）ガリウム、アルミニウム、インジウム Ｖ族 （有機金属）トリメチル砒素、トリエチル砒素、ターシ
ャリブチルアルシン、トリスジメチルアミノ砒素、トリ
メチルリン、トリエチルリン、ターシャリブチルホスヒ
ィン、トリメチルアンチモン、トリエチルアンチモン （水素化物）アルシン、ホスヒィン、スチビン （金属）砒素、リン、アンチモン ＩＩ族 （有機金属）ジメチル亜鉛、ジエチル亜鉛、ジメチルカ
ドミウム、ジエチルカドミウム （水素化物）該当原料なし （金属）亜鉛、カドミウム ＶＩ族 （有機金属）ジメチルイオウ、ジエチルイオウ、ジメチ
ルセレン、ジエチルセレン、ジメチルテルル、ジエチル
テルル （水素化物）硫化水素、セレン化水素 （金属）硫黄、セレン、カドミウム また成長基板としては次のものが用いられる。 ＧａＳｂ、ＩｎＳｂ、ＩｎＰ、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、Ｚｎ
Ｔｅ、ＣｄＳ、ＣｄＳｅ、ＣｄＴｅ
水素化物および金属は次のとおりである。 ＩＩＩ族 （有機金属）トリメチルガリウム、トリエチルガリウ
ム、トリメチルアルミニウム、トリエチルアルミニウ
ム、トリメチルインジウム、トリエチルインジウム （水素化物）ジメチルアミンガラン、トリメチルアミノ
ガラン、トリメチルアミンガラン、ジメチルエチルアラ
ン （金属）ガリウム、アルミニウム、インジウム Ｖ族 （有機金属）トリメチル砒素、トリエチル砒素、ターシ
ャリブチルアルシン、トリスジメチルアミノ砒素、トリ
メチルリン、トリエチルリン、ターシャリブチルホスヒ
ィン、トリメチルアンチモン、トリエチルアンチモン （水素化物）アルシン、ホスヒィン、スチビン （金属）砒素、リン、アンチモン ＩＩ族 （有機金属）ジメチル亜鉛、ジエチル亜鉛、ジメチルカ
ドミウム、ジエチルカドミウム （水素化物）該当原料なし （金属）亜鉛、カドミウム ＶＩ族 （有機金属）ジメチルイオウ、ジエチルイオウ、ジメチ
ルセレン、ジエチルセレン、ジメチルテルル、ジエチル
テルル （水素化物）硫化水素、セレン化水素 （金属）硫黄、セレン、カドミウム また成長基板としては次のものが用いられる。 ＧａＳｂ、ＩｎＳｂ、ＩｎＰ、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、Ｚｎ
Ｔｅ、ＣｄＳ、ＣｄＳｅ、ＣｄＴｅ
【００１０】ここでは、原料ガスの分解方法として基板
加熱を用いて、ＧａＳｂとＺｎＳの原子層成長を行った
例について示したが、プラズマ、紫外線、可視光線、レ
ーザ光、電子線等を用いた分解方法等でも可能であるこ
とは言うまでもない。なお、エッチングガスとしては、
この他に弗素ガス、弗化水素ガス、臭化水素ガスが用い
られる。以上説明したように、本方法は、エッチングガ
ス種と金属原子との化学反応により、ハロゲン化合物の
特徴と言える揮発性の高い化合物を形成し、金属原子と
その下方に位置する原子との結合エネルギーの差を利用
し、２層目以上の金属原子を選択的に蒸発させる方法で
あるため、従来、原子層成長が可能であった限られた材
料だけでなく、他のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体であるＧ
ａＡｓ，ＡｌＡｓ，ＩｎＡｓ，ＧａＰ，ＡｌＰ，Ｉｎ
Ｐ，ＡｌＳｂ，ＩｎＳｂ、ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体で
あるＺｎＳｅ，ＣｄＴｅ，ＣｄＳ，ＣｄＳｅ，ＣｄＴｅ
へ応用が可能である。
加熱を用いて、ＧａＳｂとＺｎＳの原子層成長を行った
例について示したが、プラズマ、紫外線、可視光線、レ
ーザ光、電子線等を用いた分解方法等でも可能であるこ
とは言うまでもない。なお、エッチングガスとしては、
この他に弗素ガス、弗化水素ガス、臭化水素ガスが用い
られる。以上説明したように、本方法は、エッチングガ
ス種と金属原子との化学反応により、ハロゲン化合物の
特徴と言える揮発性の高い化合物を形成し、金属原子と
その下方に位置する原子との結合エネルギーの差を利用
し、２層目以上の金属原子を選択的に蒸発させる方法で
あるため、従来、原子層成長が可能であった限られた材
料だけでなく、他のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体であるＧ
ａＡｓ，ＡｌＡｓ，ＩｎＡｓ，ＧａＰ，ＡｌＰ，Ｉｎ
Ｐ，ＡｌＳｂ，ＩｎＳｂ、ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体で
あるＺｎＳｅ，ＣｄＴｅ，ＣｄＳ，ＣｄＳｅ，ＣｄＴｅ
へ応用が可能である。
【００１１】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は、原料を
交互に供給して化合物半導体結晶を成長する結晶成長法
において、１原子層以上の原子を基板表面に供給した
後、エッチングガスを供給し、１原子層は残した状態
で、２原子層以上の過剰に吸着した原子を選択的に除去
するという非常に簡便な方法で、原子層成長法で問題で
あった、多種材料の成長を広い基板温度範囲で可能とす
るとともに、結晶中の不純物炭素濃度を低減でき、高純
度、高品質の結晶が成長できる。このことは、原子層成
長法の応用、実用化を著しく進歩させる。この外に本発
明の方法は、製造が容易で歩留りも高く、高品質の結晶
を廉価に製造し得る効果を有するものである。
交互に供給して化合物半導体結晶を成長する結晶成長法
において、１原子層以上の原子を基板表面に供給した
後、エッチングガスを供給し、１原子層は残した状態
で、２原子層以上の過剰に吸着した原子を選択的に除去
するという非常に簡便な方法で、原子層成長法で問題で
あった、多種材料の成長を広い基板温度範囲で可能とす
るとともに、結晶中の不純物炭素濃度を低減でき、高純
度、高品質の結晶が成長できる。このことは、原子層成
長法の応用、実用化を著しく進歩させる。この外に本発
明の方法は、製造が容易で歩留りも高く、高品質の結晶
を廉価に製造し得る効果を有するものである。
【図１】本発明方法において用いられる装置の概略図を
示す。
示す。
【図２】本発明方法における原料ガス及びエッチングガ
スの供給シーケンスを示す。
スの供給シーケンスを示す。
【図３】ＧａＳｂ成長速度の基板温度に対する変化を示
す。
す。
【図４】ＺｎＳ成長速度の基板温度に対する変化を示
す。
す。
１ ヒータ ２ 基板 ３ 止弁 ４ 止弁 ５ 止弁 ６ 止弁 ７ 止弁 ８ 金属Ｚｎを供給するためのセルとシャッター ９ ガスボンベ １０ ガスボンベ １１ ガスボンベ １２ ガスボンベ １３ ガスボンベ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 21/3065
Claims (10)
- 【請求項１】 成長基板上に半導体薄膜用原料を交互に
供給することにより、基板上に化合物半導体結晶の原子
層成長を行う成長法において、２原子層以上の原子を前
記基板表面に吸着させた後に、エッチングガスを供給
し、１原子層を残した状態で２原子層以上の過剰に吸着
した原子を選択的に除くことにより、１原子層ごとの結
晶を成長させることを特徴とする原子層結晶成長法。 - 【請求項２】 成長基板上に半導体薄膜用原料を交互に
供給することにより、基板上に化合物半導体結晶の原子
層成長を行う成長法において、２原子層以上の原子を前
記基板表面に吸着させた後に、エッチングガスを供給
し、１原子層を残した状態で２原子層以上の過剰に吸着
した原子を選択的に除くことにより、１原子層ごとの結
晶を成長させることを繰り返し行うことを特徴とする原
子層結晶成長法。 - 【請求項３】 成長基板上に半導体薄膜用原料ガスを交
互に供給することにより、基板上に化合物半導体結晶の
原子層成長を行う成長法において、２原子層以上の原子
を前記基板表面に吸着させた後に、エッチングガスを供
給し、１原子層を残した状態で２原子層以上の過剰に吸
着した原子を選択的に除くことにより、１原子層ごとの
結晶を成長させることを繰り返し行うことを特徴とする
原子層結晶成長法。 - 【請求項４】 前記結晶成長法において、原料としてＩ
ＩＩ族およびＶ族の元素の中から選ばれた１つの金属を
含む有機金属または水素化物が用いられることを特徴と
する請求項２記載の原子層結晶成長法。 - 【請求項５】 前記結晶成長法において、原料としてＩ
Ｉ族およびＶＩ族の元素の中から選ばれた１つの金属を
含む有機金属または水素化物が用いられることを特徴と
する請求項２記載の原子層結晶成長法。 - 【請求項６】 前記結晶成長法において、原料としてＩ
ＩＩ族およびＶ族の元素の中から選ばれた１つの金属を
セル中で加熱し、出てくる金属蒸気が用いられることを
特徴とする請求項２記載の原子層結晶成長法。 - 【請求項７】 前記結晶成長法において、原料としてＩ
Ｉ族およびＶＩ族の元素の中から選ばれた１つの金属を
セル中で加熱し、出てくる金属蒸気が用いられることを
特徴とする請求項２記載の原子層結晶成長法。 - 【請求項８】 前記結晶成長法において、エッチングガ
スとしてハロゲンガスまたはハロゲンを含むガスが用い
られることを特徴とする請求項２記載の原子層結晶成長
法。 - 【請求項９】 加熱した成長基板に水素化ガリウム・キ
ヌクリジン付加物を供給し、前記基板表面をＧａで被覆
した後、塩化水素ガスを供給し、ついでトリスジメチル
アミンアンチモンを供給し、前記成長表面をＳｂで被覆
する工程を繰り返し、ＧａＳｂの結晶成長を行うことを
特徴とする原子層結晶成長法。 - 【請求項１０】 加熱されたセル内に収容されたＺｎか
らのＺｎ蒸気をシャッタで制御して基板上にＺｎ層を被
覆し、ついで塩素を供給してエッチングを行い、ついで
硫化水素を供給し、ついで塩素によってエッチングを行
うプロセスを繰り返すことによってＺｎＳの原子層結晶
成長を行うことを特徴とする原子層結晶成長法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3631494A JPH07226380A (ja) | 1994-02-10 | 1994-02-10 | 原子層結晶成長法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3631494A JPH07226380A (ja) | 1994-02-10 | 1994-02-10 | 原子層結晶成長法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07226380A true JPH07226380A (ja) | 1995-08-22 |
Family
ID=12466382
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3631494A Pending JPH07226380A (ja) | 1994-02-10 | 1994-02-10 | 原子層結晶成長法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07226380A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100486637B1 (ko) * | 2002-08-07 | 2005-05-03 | 학교법인 포항공과대학교 | 원자층 화학증착법을 이용한 다성분 박막의 증착 |
| KR100496903B1 (ko) * | 2002-10-12 | 2005-06-28 | 주식회사 아이피에스 | Ａｌｄ 박막증착장치 및 그를 이용한 박막증착방법 |
| KR100496906B1 (ko) * | 2002-10-21 | 2005-06-28 | 주식회사 아이피에스 | Ａｌｄ 박막증착장치 |
| US9340873B2 (en) | 2010-06-04 | 2016-05-17 | Hitachi Kokusai Electric Inc. | Semiconductor device manufacturing method and substrate processing apparatus |
-
1994
- 1994-02-10 JP JP3631494A patent/JPH07226380A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100486637B1 (ko) * | 2002-08-07 | 2005-05-03 | 학교법인 포항공과대학교 | 원자층 화학증착법을 이용한 다성분 박막의 증착 |
| KR100496903B1 (ko) * | 2002-10-12 | 2005-06-28 | 주식회사 아이피에스 | Ａｌｄ 박막증착장치 및 그를 이용한 박막증착방법 |
| KR100496906B1 (ko) * | 2002-10-21 | 2005-06-28 | 주식회사 아이피에스 | Ａｌｄ 박막증착장치 |
| US9340873B2 (en) | 2010-06-04 | 2016-05-17 | Hitachi Kokusai Electric Inc. | Semiconductor device manufacturing method and substrate processing apparatus |
| US9416446B2 (en) | 2010-06-04 | 2016-08-16 | Hitachi Kokusai Electric Inc. | Semiconductor device manufacturing method and substrate processing apparatus |
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