JPH0834180B2 - 化合物半導体薄膜の成長方法 - Google Patents
化合物半導体薄膜の成長方法Info
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- JPH0834180B2 JPH0834180B2 JP61199281A JP19928186A JPH0834180B2 JP H0834180 B2 JPH0834180 B2 JP H0834180B2 JP 61199281 A JP61199281 A JP 61199281A JP 19928186 A JP19928186 A JP 19928186A JP H0834180 B2 JPH0834180 B2 JP H0834180B2
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Description
【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、化合物半導体の分子線エピタキシャル成長
方法に関する。
方法に関する。
[発明の概要] 化合物半導体の分子線エピタキシャル成長において第
1真空室で少なくとも第1分子線と蒸気圧の高い第2分
子線を照射して加熱された半導体基板上に少なくとも第
1分子(原子)と第2分子(原子)からなる化合物半導
体薄膜を成長した後、前記基板の温度を殆ど変化させず
に前記基板を第2真空室に移し少なくとも制御された蒸
気圧で第2分子の蒸気中で熱処理するものである。これ
を交互に繰り返すことや、照射すべき第2分子線の線量
を0または殆ど0にすることも可能である。その結果、
化学量論的組成の制御された化合物半導体薄膜を提供す
る。
1真空室で少なくとも第1分子線と蒸気圧の高い第2分
子線を照射して加熱された半導体基板上に少なくとも第
1分子(原子)と第2分子(原子)からなる化合物半導
体薄膜を成長した後、前記基板の温度を殆ど変化させず
に前記基板を第2真空室に移し少なくとも制御された蒸
気圧で第2分子の蒸気中で熱処理するものである。これ
を交互に繰り返すことや、照射すべき第2分子線の線量
を0または殆ど0にすることも可能である。その結果、
化学量論的組成の制御された化合物半導体薄膜を提供す
る。
[従来の技術] GaAsやInP,それらの混晶等化合物半導体の分子線エピ
タキシャル(MBE)成長は薄膜や組成制御性に優れFET、
HEMTなどの高速デバイス、レーザダイオード等の光デバ
イスの製造に用いられつつある。例えばIII−V化合物
半導体では一般的にV族分子が蒸気圧が高いためMBE成
長にあたってはV族分子線量を過剰にして化学量論的組
成(ストイキオメトリ)からのずれをなくそうとしてい
る。しかし熱平衡状態での結晶成長ではないためストイ
キオメトリの制御は充分とはいいがたい。一方、液層エ
ピタキシャル成長(LPE)においては例えば半導体研究
第23巻39頁もしくは85頁(1985年工業調査会)に記載の
ように蒸気圧制御温度差法によってストイキオメトリの
制御された完全結晶が得られている。しかし超薄膜化例
えば超格子への適用はしにくい問題ももっている。
タキシャル(MBE)成長は薄膜や組成制御性に優れFET、
HEMTなどの高速デバイス、レーザダイオード等の光デバ
イスの製造に用いられつつある。例えばIII−V化合物
半導体では一般的にV族分子が蒸気圧が高いためMBE成
長にあたってはV族分子線量を過剰にして化学量論的組
成(ストイキオメトリ)からのずれをなくそうとしてい
る。しかし熱平衡状態での結晶成長ではないためストイ
キオメトリの制御は充分とはいいがたい。一方、液層エ
ピタキシャル成長(LPE)においては例えば半導体研究
第23巻39頁もしくは85頁(1985年工業調査会)に記載の
ように蒸気圧制御温度差法によってストイキオメトリの
制御された完全結晶が得られている。しかし超薄膜化例
えば超格子への適用はしにくい問題ももっている。
[発明が解決しようとする問題点] 本発明は上記の従来の化合物半導体の分子線エピタキ
シャル(MBE)成長の問題点であるはストイキオメトリ
からのずれをなくそうとするものである。
シャル(MBE)成長の問題点であるはストイキオメトリ
からのずれをなくそうとするものである。
[問題点を解決するための手段] 本発明ではMBE成長にあたり第1真空室と第2真空室
を設けておき、第1真空室でIII族の第1分子線と蒸気
圧の高いV族の第2分子線を照射して加熱された半導体
基板上に化合物半導体薄膜を成長した後、前記基板の温
度を殆ど変化させずに前記基板を第2真空室に移し制御
された蒸気圧で第2分子の蒸気中で熱処理する。これを
交互に繰り返すことや、照射すべき第2分子線の線量を
0または殆ど0にすることも可能である。
を設けておき、第1真空室でIII族の第1分子線と蒸気
圧の高いV族の第2分子線を照射して加熱された半導体
基板上に化合物半導体薄膜を成長した後、前記基板の温
度を殆ど変化させずに前記基板を第2真空室に移し制御
された蒸気圧で第2分子の蒸気中で熱処理する。これを
交互に繰り返すことや、照射すべき第2分子線の線量を
0または殆ど0にすることも可能である。
[作用] 化合物半導体基板を制御されたV族蒸気圧中で熱処理
すると、ストイキオメトリからのずれを制御できること
は上記文献に示されている。これは第1真空室で設けた
エピタキシャル層にも適用され、第2真空室で最適V族
蒸気圧中で熱処理することによってストイキオメトリか
らのずれを制御できる。
すると、ストイキオメトリからのずれを制御できること
は上記文献に示されている。これは第1真空室で設けた
エピタキシャル層にも適用され、第2真空室で最適V族
蒸気圧中で熱処理することによってストイキオメトリか
らのずれを制御できる。
最適V族蒸気圧PaはGaAsの場合、 Pa=2.6×106exp(−1.05eV/kTs)Torr GaPの場合、 Pa=4.67×106exp(−1.01eV/kTs)Torr と実験的に示される。ここでkはボルツマン定数、Tsは
基板温度である。
基板温度である。
熱処理は成長層が充分薄いので短時間で済み従って成
長と熱処理を交互に繰り返せる。また、例えばGaAsの場
合、第1真空室でGaを数原子層以下と薄く堆積し第2真
空室でAs圧下で熱処理すれば、LPE的にGaAs層を数分子
層成長できる。
長と熱処理を交互に繰り返せる。また、例えばGaAsの場
合、第1真空室でGaを数原子層以下と薄く堆積し第2真
空室でAs圧下で熱処理すれば、LPE的にGaAs層を数分子
層成長できる。
[実施例] 第1図には本発明による成長方法を実施するための装
置例の概略図を示す。GaAsを例に述べる。本成長装置は
第1真空室(MBE室)100と第2真空室アニール室)200
の2室に分かれる。MBE室100は通常のMBE装置と同様でG
aセル101とAsセル102からそれぞれGaビーム111とAsビー
ム112をGaAs基板a11に向かって放射しGaAs成長層を所定
の厚みに形成する。その後、アニール室200に基板a11を
移しAs圧下でアニールする。この際基板a11の温度は変
化しないようにアニール室200および基板ホルダー210は
電気炉300で加熱されている。アニール室200にはAs蒸気
圧印加のためにキャピラリ230でつながったAs室220が付
置され、As222が最適蒸気圧Paになるよう電気炉300で加
熱されている。そのため、電気炉300は第2図に示すよ
うに基板温度TsとAs室温度Taの2ゾーンの温度分布をも
ち、基板a11のAs圧Psは Ps=P Asx(Ts/Ta)0.5,Ps=Pa となるように温度制御される。P AsはAs室220での蒸気
圧である。
置例の概略図を示す。GaAsを例に述べる。本成長装置は
第1真空室(MBE室)100と第2真空室アニール室)200
の2室に分かれる。MBE室100は通常のMBE装置と同様でG
aセル101とAsセル102からそれぞれGaビーム111とAsビー
ム112をGaAs基板a11に向かって放射しGaAs成長層を所定
の厚みに形成する。その後、アニール室200に基板a11を
移しAs圧下でアニールする。この際基板a11の温度は変
化しないようにアニール室200および基板ホルダー210は
電気炉300で加熱されている。アニール室200にはAs蒸気
圧印加のためにキャピラリ230でつながったAs室220が付
置され、As222が最適蒸気圧Paになるよう電気炉300で加
熱されている。そのため、電気炉300は第2図に示すよ
うに基板温度TsとAs室温度Taの2ゾーンの温度分布をも
ち、基板a11のAs圧Psは Ps=P Asx(Ts/Ta)0.5,Ps=Pa となるように温度制御される。P AsはAs室220での蒸気
圧である。
サンプルの作成を効率的に行うために基板ホルダー21
0には基板a11と基板b12の2枚が装着され、交互にMBE室
100とアニール室200で処理される。MBE室100とアニール
室200の間は密閉を保つ必要があるため、基板ホルダー2
10は台座240に固定されその摺動部分はB203等の液体で
シールする。基板ホルダー210の回転はやはりB203等の
シールをもった回転軸によって外部から制御される。必
要に応じアニール室200にも真空引きラインが設けられ
るが、図示はしていない。
0には基板a11と基板b12の2枚が装着され、交互にMBE室
100とアニール室200で処理される。MBE室100とアニール
室200の間は密閉を保つ必要があるため、基板ホルダー2
10は台座240に固定されその摺動部分はB203等の液体で
シールする。基板ホルダー210の回転はやはりB203等の
シールをもった回転軸によって外部から制御される。必
要に応じアニール室200にも真空引きラインが設けられ
るが、図示はしていない。
アニール室200では最適As蒸気圧でAsが供給されるの
で、MBE室100ではGaビーム111のみの照射でGaAsが成長
できる。その際はGaの堆積は数原子層以下に薄くする。
厚いとアニール室200での熱処理で多結晶が析出した
り、成長層が不均一になりやすい。
で、MBE室100ではGaビーム111のみの照射でGaAsが成長
できる。その際はGaの堆積は数原子層以下に薄くする。
厚いとアニール室200での熱処理で多結晶が析出した
り、成長層が不均一になりやすい。
[発明の効果] 蒸気のように本発明によればストイキオメトリ制御さ
れた化合物半導体薄膜がMBE成長によって得られる。そ
の結果、特性や信頼性の優れた高速デバイス、光デバイ
ス、超格子デバイス、それらの集積された集積回路が高
歩留まりで実現される。主にGaAsを例に本発明を述べて
きたが、勿論不純物添加できるとともに、InP,GaP等の
他のIII−V化合物、AlGaAs,InGaAsP等の混晶III−V化
合物、ZnSe,ZnS,HgTe等のII−VI化合物などの半導体薄
膜の成長に適用できる。さらにMBEに限らずMOMBE、MOCV
D、光利用エピタキシー等にも同様な思想で応用できる
ものである。
れた化合物半導体薄膜がMBE成長によって得られる。そ
の結果、特性や信頼性の優れた高速デバイス、光デバイ
ス、超格子デバイス、それらの集積された集積回路が高
歩留まりで実現される。主にGaAsを例に本発明を述べて
きたが、勿論不純物添加できるとともに、InP,GaP等の
他のIII−V化合物、AlGaAs,InGaAsP等の混晶III−V化
合物、ZnSe,ZnS,HgTe等のII−VI化合物などの半導体薄
膜の成長に適用できる。さらにMBEに限らずMOMBE、MOCV
D、光利用エピタキシー等にも同様な思想で応用できる
ものである。
第1図には本発明による成長方法を実施するための装置
の概略図、第2図には第1図を説明するための温度分布
図を示す。 100……第1真空室(MBE室)、101……Gaセル、111……
Gaビーム、102……Asセル、112……Asビーム、200……
第2真空室(アニール室)、210……基板ホルダー、220
……As室、222……固体As、230……キャピラリ、240…
…台座、11,12……基板
の概略図、第2図には第1図を説明するための温度分布
図を示す。 100……第1真空室(MBE室)、101……Gaセル、111……
Gaビーム、102……Asセル、112……Asビーム、200……
第2真空室(アニール室)、210……基板ホルダー、220
……As室、222……固体As、230……キャピラリ、240…
…台座、11,12……基板
Claims (3)
- 【請求項1】第1真空室で少なくとも第1分子線と蒸気
圧の高い第2分子線を照射して加熱された半導体基板上
に少なくとも第1分子(原子)と第2分子(原子)から
なる化合物半導体薄膜を成長した後、前記基板の温度を
殆ど変化させずに前記基板を第2真空室に移し少なくと
も制御された蒸気圧で第2分子の蒸気中で熱処理するこ
とを特徴とする化合物半導体薄膜の成長方法。 - 【請求項2】同一の前記基板に対して前記成長と前記熱
処理を交互に繰り返すことを特徴とする特許請求の範囲
第1項記載の化合物半導体薄膜の成長方法。 - 【請求項3】前記成長において照射すべき第2分子線の
線量を0または殆ど0にしたことを特徴とする特許請求
の範囲第1項または第2項記載の化合物半導体薄膜の成
長方法。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP61199281A JPH0834180B2 (ja) | 1986-08-26 | 1986-08-26 | 化合物半導体薄膜の成長方法 |
US07/088,948 US4960720A (en) | 1986-08-26 | 1987-08-24 | Method of growing compound semiconductor thin film using multichamber smoothing process |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP61199281A JPH0834180B2 (ja) | 1986-08-26 | 1986-08-26 | 化合物半導体薄膜の成長方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6355926A JPS6355926A (ja) | 1988-03-10 |
JPH0834180B2 true JPH0834180B2 (ja) | 1996-03-29 |
Family
ID=16405181
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP61199281A Expired - Lifetime JPH0834180B2 (ja) | 1986-08-26 | 1986-08-26 | 化合物半導体薄膜の成長方法 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4960720A (ja) |
JP (1) | JPH0834180B2 (ja) |
Families Citing this family (43)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2706369B2 (ja) * | 1990-11-26 | 1998-01-28 | シャープ株式会社 | 化合物半導体の成長方法及び半導体レーザの製造方法 |
JPH04292499A (ja) * | 1991-03-22 | 1992-10-16 | Sharp Corp | 炭化珪素単結晶の製造方法 |
US5306662A (en) * | 1991-11-08 | 1994-04-26 | Nichia Chemical Industries, Ltd. | Method of manufacturing P-type compound semiconductor |
US5510644A (en) * | 1992-03-23 | 1996-04-23 | Martin Marietta Corporation | CDTE x-ray detector for use at room temperature |
US5762706A (en) * | 1993-11-09 | 1998-06-09 | Fujitsu Limited | Method of forming compound semiconductor device |
US5451552A (en) * | 1994-05-13 | 1995-09-19 | Hughes Aircraft Company | Method for improvement of optical quality and reduction of background doping in gainSB/INAS superlattices |
US6996150B1 (en) | 1994-09-14 | 2006-02-07 | Rohm Co., Ltd. | Semiconductor light emitting device and manufacturing method therefor |
JPH09312267A (ja) * | 1996-05-23 | 1997-12-02 | Rohm Co Ltd | 半導体装置の製法およびその製造装置 |
JPH113861A (ja) * | 1997-06-12 | 1999-01-06 | Sony Corp | 半導体装置の製造方法及びその装置 |
US6620723B1 (en) | 2000-06-27 | 2003-09-16 | Applied Materials, Inc. | Formation of boride barrier layers using chemisorption techniques |
US7101795B1 (en) | 2000-06-28 | 2006-09-05 | Applied Materials, Inc. | Method and apparatus for depositing refractory metal layers employing sequential deposition techniques to form a nucleation layer |
US6551929B1 (en) | 2000-06-28 | 2003-04-22 | Applied Materials, Inc. | Bifurcated deposition process for depositing refractory metal layers employing atomic layer deposition and chemical vapor deposition techniques |
US7405158B2 (en) | 2000-06-28 | 2008-07-29 | Applied Materials, Inc. | Methods for depositing tungsten layers employing atomic layer deposition techniques |
US7964505B2 (en) | 2005-01-19 | 2011-06-21 | Applied Materials, Inc. | Atomic layer deposition of tungsten materials |
US7732327B2 (en) | 2000-06-28 | 2010-06-08 | Applied Materials, Inc. | Vapor deposition of tungsten materials |
US6825447B2 (en) | 2000-12-29 | 2004-11-30 | Applied Materials, Inc. | Apparatus and method for uniform substrate heating and contaminate collection |
US6765178B2 (en) * | 2000-12-29 | 2004-07-20 | Applied Materials, Inc. | Chamber for uniform substrate heating |
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US6951804B2 (en) | 2001-02-02 | 2005-10-04 | Applied Materials, Inc. | Formation of a tantalum-nitride layer |
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