JPH0888260A - 半導体結晶成長速度の測定法 - Google Patents
半導体結晶成長速度の測定法Info
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- JPH0888260A JPH0888260A JP22308294A JP22308294A JPH0888260A JP H0888260 A JPH0888260 A JP H0888260A JP 22308294 A JP22308294 A JP 22308294A JP 22308294 A JP22308294 A JP 22308294A JP H0888260 A JPH0888260 A JP H0888260A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 超高真空中およびガス中にも適用することが
可能であり、完全かつ操作が容易な半導体結晶成長速度
の測定法を提供する。 【構成】 結晶成長用反応容器内に半導体基板を装着
し、該半導体基板にｐ偏光した入射光をブリュースタ角
近傍で照射し、該半導体表面から反射して得られる反射
光を検出し、該反射光の反射率差を観測して半導体エピ
タキシャル成長状況表示情報を得る測定方法において、
化合物半導体の成長中に生じる二次元核密度の生成速度
に比例する結晶成長速度を、その二次元核密度の変化に
伴う表面誘電率の変化を前記反射光強度の振動として観
測し、その振動の周期から結晶成長速度を成長中にその
場測定する。
可能であり、完全かつ操作が容易な半導体結晶成長速度
の測定法を提供する。 【構成】 結晶成長用反応容器内に半導体基板を装着
し、該半導体基板にｐ偏光した入射光をブリュースタ角
近傍で照射し、該半導体表面から反射して得られる反射
光を検出し、該反射光の反射率差を観測して半導体エピ
タキシャル成長状況表示情報を得る測定方法において、
化合物半導体の成長中に生じる二次元核密度の生成速度
に比例する結晶成長速度を、その二次元核密度の変化に
伴う表面誘電率の変化を前記反射光強度の振動として観
測し、その振動の周期から結晶成長速度を成長中にその
場測定する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は化合物半導体の結晶成長
における成長速度の測定に関する。
における成長速度の測定に関する。
【０００２】
【従来の技術】人工的に原子レベルで制御された超格子
構造、量子細線、量子箱等のより微細な構造を作成する
ためには結晶成長技術の向上が不可欠である。その中で
成長速度を測定することは膜厚、構造を原子レベルで制
御する点から不可欠である。
構造、量子細線、量子箱等のより微細な構造を作成する
ためには結晶成長技術の向上が不可欠である。その中で
成長速度を測定することは膜厚、構造を原子レベルで制
御する点から不可欠である。
【０００３】化合物半導体の成長速度を成長中にその場
で測定する方法として、分子線エピタキシー（ＭＢＥ）
成長中における反射高速電子回折（ＲＨＥＥＤ）強度の
振動を用いた表面の観測が知られている。代表例として
は、Ｊ．Ｊ．Ｈａｒｒｉｅｓ，Ｂ．Ａ．Ｊｏｙｃｅ ａ
ｎｄ Ｐ．Ｊ．Ｄｏｂｓｏｎによる論文“Ｏｓｃｉｌｌ
ａｔｉｏｎｓ ｉｎ ｔｈｅ ｓｕｒｆａｃｅ ｓｔｒ
ｕｃｔｕｒｅ ｏｆＳｎ−ｄｏｐｅｄ ＧａＡｓ ｄｕ
ｒｉｎｇ ｇｒｏｗｔｈ ｂｙ ＭＢＥ”，Ｓｕｒｆａ
ｃｅ Ｓｃｉｅｎｃｅ １０３（１９８１）Ｌ９０に開
示されている。Ｊ．Ｊ．Ｈａｒｒｉｅｓらは、ある結晶
面が成長するとき、二次元核が形成され、次にそれが広
がりつつ合体し再び平坦な面となることを明らかにし、
そのとき、二次元核の形成およびその合体の過程におい
て、ＲＨＥＥＤ強度が振動することを見い出した。この
ＲＨＥＥＤ振動を用いることにより成長速度を成長中に
その場で求めることが可能であることを示し、現在では
広く用いられている。しかし、ＲＨＥＥＤは電子線を用
いるため、ＭＢＥ成長に代表される超高真空中でしか使
用することができず、ガス雰囲気で成長が行われる有機
金属気層エピタキシー（ＭＯＶＰＥ）成長ではＲＨＥＥ
Ｄを使用することができない。
で測定する方法として、分子線エピタキシー（ＭＢＥ）
成長中における反射高速電子回折（ＲＨＥＥＤ）強度の
振動を用いた表面の観測が知られている。代表例として
は、Ｊ．Ｊ．Ｈａｒｒｉｅｓ，Ｂ．Ａ．Ｊｏｙｃｅ ａ
ｎｄ Ｐ．Ｊ．Ｄｏｂｓｏｎによる論文“Ｏｓｃｉｌｌ
ａｔｉｏｎｓ ｉｎ ｔｈｅ ｓｕｒｆａｃｅ ｓｔｒ
ｕｃｔｕｒｅ ｏｆＳｎ−ｄｏｐｅｄ ＧａＡｓ ｄｕ
ｒｉｎｇ ｇｒｏｗｔｈ ｂｙ ＭＢＥ”，Ｓｕｒｆａ
ｃｅ Ｓｃｉｅｎｃｅ １０３（１９８１）Ｌ９０に開
示されている。Ｊ．Ｊ．Ｈａｒｒｉｅｓらは、ある結晶
面が成長するとき、二次元核が形成され、次にそれが広
がりつつ合体し再び平坦な面となることを明らかにし、
そのとき、二次元核の形成およびその合体の過程におい
て、ＲＨＥＥＤ強度が振動することを見い出した。この
ＲＨＥＥＤ振動を用いることにより成長速度を成長中に
その場で求めることが可能であることを示し、現在では
広く用いられている。しかし、ＲＨＥＥＤは電子線を用
いるため、ＭＢＥ成長に代表される超高真空中でしか使
用することができず、ガス雰囲気で成長が行われる有機
金属気層エピタキシー（ＭＯＶＰＥ）成長ではＲＨＥＥ
Ｄを使用することができない。
【０００４】ガス中において成長速度をその場で測定す
る方法としては、Ｘ線の散乱を用いる方法が知られてい
る。代表例としては、Ｄ．Ｗ．Ｋｉｓｋｅｒ，Ｇ．Ｂ．
Ｓｔｅｐｈｅｎｓｏｎ，Ｐ．Ｈ．Ｆｕｏｓｓ，Ｆ．Ｊ．
Ｌａｍｅｌａｓ，Ｓ．Ｂｒｅｎｎａｎ，ａｎｄ Ｐ．Ｉ
ｍｐｅｒａｔｏｒｉによる論文“Ａｔｏｍｉｃ ｓｃａ
ｌｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ｏｒ
ｇａｎｏｍｅｔａｌｌｉｃ ｖａｐｏｒ ｐｈａｓｅ
ｅｐｉｔａｘｉａｌ ｇｒｏｗｔｈ ｕｓｉｎｇ ｉｎ
−ｓｉｔｕ ｇｒａｚｉｎｇ ｉｎｃｉｄｅｎｃｅ Ｘ
−ｒａｙ ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ”，Ｊ．Ｃｒｙｓｔａ
ｌ Ｇｒｏｗｔｈ １２４（１９９２）１に開示されて
いる。しかし、シンクロトロン蓄積リングからのＸ線を
用いるために、高価であり、また操作が複雑であり、さ
らに安全上からの問題もある。
る方法としては、Ｘ線の散乱を用いる方法が知られてい
る。代表例としては、Ｄ．Ｗ．Ｋｉｓｋｅｒ，Ｇ．Ｂ．
Ｓｔｅｐｈｅｎｓｏｎ，Ｐ．Ｈ．Ｆｕｏｓｓ，Ｆ．Ｊ．
Ｌａｍｅｌａｓ，Ｓ．Ｂｒｅｎｎａｎ，ａｎｄ Ｐ．Ｉ
ｍｐｅｒａｔｏｒｉによる論文“Ａｔｏｍｉｃ ｓｃａ
ｌｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ｏｒ
ｇａｎｏｍｅｔａｌｌｉｃ ｖａｐｏｒ ｐｈａｓｅ
ｅｐｉｔａｘｉａｌ ｇｒｏｗｔｈ ｕｓｉｎｇ ｉｎ
−ｓｉｔｕ ｇｒａｚｉｎｇ ｉｎｃｉｄｅｎｃｅ Ｘ
−ｒａｙ ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ”，Ｊ．Ｃｒｙｓｔａ
ｌ Ｇｒｏｗｔｈ １２４（１９９２）１に開示されて
いる。しかし、シンクロトロン蓄積リングからのＸ線を
用いるために、高価であり、また操作が複雑であり、さ
らに安全上からの問題もある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】以上説明したように、
ＲＨＥＥＤを用いた成長速度のその場観察法は、ＭＢＥ
成長に代表される超高真空でしか適用することができな
い欠点があった。またＸ線の散乱を用いる方法はシンク
ロトロン蓄積リングを用いるため高価である等の問題が
あった。
ＲＨＥＥＤを用いた成長速度のその場観察法は、ＭＢＥ
成長に代表される超高真空でしか適用することができな
い欠点があった。またＸ線の散乱を用いる方法はシンク
ロトロン蓄積リングを用いるため高価である等の問題が
あった。
【０００６】一方、ＭＯＣＶＤ法での結晶成長中での成
長表面の観察方法としては、光の反射を利用するものと
して表面光吸収法（Ｓｕｒｆａｃｅ Ｐｈｏｔｏ Ａｂ
ｓｏｒｐｔｉｏｎ：略称ＳＰＡ法）がある。これは可視
光、紫外光をｐ偏光し、半導体基板表面にブリュースタ
ー角で入射し、その反射光を測定することにより、成長
表面の吸着原子あるいは分子に含まれる化学結合の電子
遷移に対応した反射率変化を観測するものである。そし
て、この反射率の変化から原料ガスの分解、脱離、表面
構造等の情報が、成長表面内の異方性の有無によらず、
高い感度で検出可能となる。
長表面の観察方法としては、光の反射を利用するものと
して表面光吸収法（Ｓｕｒｆａｃｅ Ｐｈｏｔｏ Ａｂ
ｓｏｒｐｔｉｏｎ：略称ＳＰＡ法）がある。これは可視
光、紫外光をｐ偏光し、半導体基板表面にブリュースタ
ー角で入射し、その反射光を測定することにより、成長
表面の吸着原子あるいは分子に含まれる化学結合の電子
遷移に対応した反射率変化を観測するものである。そし
て、この反射率の変化から原料ガスの分解、脱離、表面
構造等の情報が、成長表面内の異方性の有無によらず、
高い感度で検出可能となる。
【０００７】かかるＳＰＡ法では、半導体成長表面の吸
着原子あるいは分子に含まれる化学結合の電子遷移が反
射率変化として検出されるので、成長表面の異方性の有
無にかかわらず、結晶成長表面を原子オーダーで、しか
もリアルタイムで分析できる（特開平３−１７４７３９
号公報参照）。そして、ＭＯＣＶＤ法によりＧａＡｓの
結晶成長する際に原料を交互に導入しながらＳＰＡ法に
より表面を観測すると、一分子層の成長ごとに観測信号
が周期的に変化する。すなわち、ＲＨＥＥＤ信号と同様
に、成長最表面を原子オーダーで検出していることがわ
かっている。しかしながら、混合原料を導入しながら結
晶成長を行う通常の条件では、このような観測信号は観
測できない。
着原子あるいは分子に含まれる化学結合の電子遷移が反
射率変化として検出されるので、成長表面の異方性の有
無にかかわらず、結晶成長表面を原子オーダーで、しか
もリアルタイムで分析できる（特開平３−１７４７３９
号公報参照）。そして、ＭＯＣＶＤ法によりＧａＡｓの
結晶成長する際に原料を交互に導入しながらＳＰＡ法に
より表面を観測すると、一分子層の成長ごとに観測信号
が周期的に変化する。すなわち、ＲＨＥＥＤ信号と同様
に、成長最表面を原子オーダーで検出していることがわ
かっている。しかしながら、混合原料を導入しながら結
晶成長を行う通常の条件では、このような観測信号は観
測できない。
【０００８】本発明は、このような事情に鑑み、超高真
空中およびガス中にも適用することが可能であり、完全
かつ操作が容易な半導体結晶成長速度の測定法を提供す
ることを目的とする。
空中およびガス中にも適用することが可能であり、完全
かつ操作が容易な半導体結晶成長速度の測定法を提供す
ることを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成する本発
明は、結晶成長用反応容器内に半導体基板を装着し、該
半導体基板にｐ偏光した入射光をブリュースタ角近傍で
照射し、該半導体表面から反射して得られる反射光を検
出し、該反射光の反射率差を観測して半導体エピタキシ
ャル成長状況表示情報を得る測定方法において、化合物
半導体の成長を二次元核成長が生じる条件で行いつつ、
この二次元核密度の変化に伴う表面誘電率の変化を前記
反射光強度の振動として観測し、その振動の周期から結
晶成長速度を成長中にその場測定することを特徴とする
半導体結晶成長速度の測定法にある。
明は、結晶成長用反応容器内に半導体基板を装着し、該
半導体基板にｐ偏光した入射光をブリュースタ角近傍で
照射し、該半導体表面から反射して得られる反射光を検
出し、該反射光の反射率差を観測して半導体エピタキシ
ャル成長状況表示情報を得る測定方法において、化合物
半導体の成長を二次元核成長が生じる条件で行いつつ、
この二次元核密度の変化に伴う表面誘電率の変化を前記
反射光強度の振動として観測し、その振動の周期から結
晶成長速度を成長中にその場測定することを特徴とする
半導体結晶成長速度の測定法にある。
【００１０】すなわち、本発明は、単分子層形成中に二
次元核成長が生じる条件で結晶成長を行い、ＳＰＡ法に
より、その二次元核密度の変化に伴う表面誘電率の変化
を反射光強度の振動として観測し、その振動の周期から
成長速度を成長中にその場測定することを特徴とする測
定法である。
次元核成長が生じる条件で結晶成長を行い、ＳＰＡ法に
より、その二次元核密度の変化に伴う表面誘電率の変化
を反射光強度の振動として観測し、その振動の周期から
成長速度を成長中にその場測定することを特徴とする測
定法である。
【００１１】
【作用】III-V 族化合物半導体であるＧａＡｓを例にと
って本発明の作用を図１を用いて説明する。基板１とし
てはＧａＡｓ（００１）を用いる。基板温度５００℃、
ＡｓＨ3 分圧２０Ｐａでは、ｃ（４×４）構造２が表面
に形成されている。図１（ａ）は成長前のＧａＡｓ成長
表面、つまり二次元核の被覆率が０の時の成長表面とそ
のときの各層１および２における誘電率の構成を示す図
であり、図１（ｂ）はＧａＡｓ成長を開始した成長表面
でのＧａＡｓ二次元核の被覆率が０．５における成長表
面と誘電率の構成図であり、図１（ｃ）は単分子層のＧ
ａＡｓ成長が終了した場合で成長表面での二次元核の被
覆率が１．０の時の成長表面と誘電率の構成を示す図で
ある。また、図１（ａ），（ｂ），（ｃ）に対応する反
射光強度変化をそれぞれ図１（ｄ），（ｅ），（ｆ）に
示している。
って本発明の作用を図１を用いて説明する。基板１とし
てはＧａＡｓ（００１）を用いる。基板温度５００℃、
ＡｓＨ3 分圧２０Ｐａでは、ｃ（４×４）構造２が表面
に形成されている。図１（ａ）は成長前のＧａＡｓ成長
表面、つまり二次元核の被覆率が０の時の成長表面とそ
のときの各層１および２における誘電率の構成を示す図
であり、図１（ｂ）はＧａＡｓ成長を開始した成長表面
でのＧａＡｓ二次元核の被覆率が０．５における成長表
面と誘電率の構成図であり、図１（ｃ）は単分子層のＧ
ａＡｓ成長が終了した場合で成長表面での二次元核の被
覆率が１．０の時の成長表面と誘電率の構成を示す図で
ある。また、図１（ａ），（ｂ），（ｃ）に対応する反
射光強度変化をそれぞれ図１（ｄ），（ｅ），（ｆ）に
示している。
【００１２】図１（ａ），（ｂ），（ｃ）において、ε
a は空気の誘電率、
a は空気の誘電率、
【００１３】
【外１】
【００１４】まずＡｓＨ3 のみを供給している成長前の
ＧａＡｓ表面はｃ（４×４）構造２になっており、図１
（ａ）に示すように、誘電率εb を有する基板１表面は
誘電率ε(4・4) 構造２になっており、このとき図１
（ｄ）に示すように反射光強度は一定の値を示す。
ＧａＡｓ表面はｃ（４×４）構造２になっており、図１
（ａ）に示すように、誘電率εb を有する基板１表面は
誘電率ε(4・4) 構造２になっており、このとき図１
（ｄ）に示すように反射光強度は一定の値を示す。
【００１５】有機金属トリエチルガリウム（ＴＥＧ）を
供給し始めると、図１（ｂ）に示すように誘電率εb を
有する基板表面上の誘電率ε(4・4) の層３が形成され
（この層３が二次元核となっている）、形成された二次
元核の下地の部分は基板１の誘電率εb を有する層２Ａ
に変化する。このときの反射光強度は誘電率εb を有す
る基板１表面上の層の誘電率ε(4・4) の層２の割合の減
少により、光吸収が減少し、その結果反射光強度が減少
し、基板１上の層における誘電率ε(4・4) の部分２と誘
電率εb の部分２Ａとの割合が等しくなるとき、すなわ
ち、二次元核の被覆率が０．５になるとき、図１（ｅ）
に示すように反射光強度は最小となる。
供給し始めると、図１（ｂ）に示すように誘電率εb を
有する基板表面上の誘電率ε(4・4) の層３が形成され
（この層３が二次元核となっている）、形成された二次
元核の下地の部分は基板１の誘電率εb を有する層２Ａ
に変化する。このときの反射光強度は誘電率εb を有す
る基板１表面上の層の誘電率ε(4・4) の層２の割合の減
少により、光吸収が減少し、その結果反射光強度が減少
し、基板１上の層における誘電率ε(4・4) の部分２と誘
電率εb の部分２Ａとの割合が等しくなるとき、すなわ
ち、二次元核の被覆率が０．５になるとき、図１（ｅ）
に示すように反射光強度は最小となる。
【００１６】次に、ＴＥＧをそのまま供給し成長を続け
ると二次元核が合体していき、単分子層のＧａＡｓの形
成が完了した表面が形成され、二次元核の被覆率は１と
なる。このとき誘電率の構成は図１（ｃ）に示すよう
に、誘電率εb を有する基板１表面上の誘電率ε(4・4)
の層２はすべて誘電率εb を有する層２Ａになり、その
上に誘電率ε(4・4) の層３が形成されている。図１
（ｃ）の誘電率の構成は、成長開始前の構成である図１
（ａ）と同じであり、そのため図１（ｆ）の場合に示す
ように、誘電率ε(4・4) の層３の増加に伴う光吸収が増
加することにより反射光強度が増加し、二次元核被覆率
が１となるときに成長前の光信号強度まで増加する。
ると二次元核が合体していき、単分子層のＧａＡｓの形
成が完了した表面が形成され、二次元核の被覆率は１と
なる。このとき誘電率の構成は図１（ｃ）に示すよう
に、誘電率εb を有する基板１表面上の誘電率ε(4・4)
の層２はすべて誘電率εb を有する層２Ａになり、その
上に誘電率ε(4・4) の層３が形成されている。図１
（ｃ）の誘電率の構成は、成長開始前の構成である図１
（ａ）と同じであり、そのため図１（ｆ）の場合に示す
ように、誘電率ε(4・4) の層３の増加に伴う光吸収が増
加することにより反射光強度が増加し、二次元核被覆率
が１となるときに成長前の光信号強度まで増加する。
【００１７】このように二次元核被覆率の周期的な変化
に対応した成長表面の誘電率の変化により、光吸収の振
動が生じ、その結果反射光強度が振動する。この反射光
強度の周期は単分子層のＧａＡｓの成長に対応してお
り、その周期からＧａＡｓの成長率をその場で求めるこ
とが可能になる。
に対応した成長表面の誘電率の変化により、光吸収の振
動が生じ、その結果反射光強度が振動する。この反射光
強度の周期は単分子層のＧａＡｓの成長に対応してお
り、その周期からＧａＡｓの成長率をその場で求めるこ
とが可能になる。
【００１８】
【実施例】以下、本発明を実施例に基づいて詳細に説明
する。
する。
【００１９】（実施例１）本実施例では、ＧａＡｓを例
にとって説明する。
にとって説明する。
【００２０】図２に本発明を実施するための装置の一例
を示す。同図に示すように、反応炉１１には、III 族有
機金属ＴＥＧ１２を供給するための供給管１３と、水素
ガスおよびＶ族水素化物アルシン（ＡｓＨ3 ）のＶ族源
１４を供給するための供給管１５とが設けられており、
供給管１３にはＴＥＧ１２の供給を開始あるいは停止す
るためのバルブ１６が介装されている。反応炉１１内に
は、（００１）ＧａＡｓ基板１７および基板１７を支え
るサセプタ１８が載置されており、反応炉１１の周囲に
は、基板１７を加熱するためのＲＦコイル１９が設けら
れている。反応炉１１の外には可視、紫外光源２０が配
置されており、光源２０からの光は偏光子２１を介して
基板１７表面に照射されるようになっている。また、基
板１７表面からの反射光は光強度検出器２２で受光する
ようになっている。
を示す。同図に示すように、反応炉１１には、III 族有
機金属ＴＥＧ１２を供給するための供給管１３と、水素
ガスおよびＶ族水素化物アルシン（ＡｓＨ3 ）のＶ族源
１４を供給するための供給管１５とが設けられており、
供給管１３にはＴＥＧ１２の供給を開始あるいは停止す
るためのバルブ１６が介装されている。反応炉１１内に
は、（００１）ＧａＡｓ基板１７および基板１７を支え
るサセプタ１８が載置されており、反応炉１１の周囲に
は、基板１７を加熱するためのＲＦコイル１９が設けら
れている。反応炉１１の外には可視、紫外光源２０が配
置されており、光源２０からの光は偏光子２１を介して
基板１７表面に照射されるようになっている。また、基
板１７表面からの反射光は光強度検出器２２で受光する
ようになっている。
【００２１】かかる装置を用いて本発明を実施するに
は、まず、反応炉１１内に、ＧａＡｓ（００１）基板を
基板１７として、サセプタ１８の上に導入し、水素ガス
とＡｓＨ3 からなるＶ族源１４を導入しながら、ＲＦコ
イル１９により、基板１７を５００℃に加熱する。次い
で、可視、紫外光源２０から偏光子２１を通したｐ偏光
を基板１７表面に［１１０］方位から照射し、ＧａＡｓ
成長前の反射光強度を光強度検出器２２により測定す
る。次に、バルブ１６を開き、ＴＥＧ１２の供給を開始
した状態で、同様に、可視、紫外光源２０から偏光子２
１を通したｐ偏光を基板１７に照射し、光強度検出器２
２により反射光強度の時間変化を測定する。図３にＴＥ
Ｇ１２を供給したときの反射光強度の変化を示す。同図
から明らかなように、基板温度５００℃においてＡｓＨ
3 １４を導入している場合には、ＧａＡｓ（００１）表
面はｃ（４×４）構造が形成されており、ＴＥＧ１２を
供給する前は一定の反射光強度を示している。次に、Ｔ
ＥＧ１２の供給を開始すると表面がｃ（４×４）構造を
有する表面から二次元核が形成され、形成された二次元
核の表面ではＴＥＧ１２を供給する前の表面とは異なる
誘電率を有する表面が形成されて、光吸収が減少する。
このため、図３に示すように、ＴＥＧ１２の導入ととも
に反射光強度が低下し、二次元核の被覆率が０．５のと
き（すなわち二次元核が全表面積の半分を覆ったとき）
最小となる。二次元核の被覆率が１に近づくと（すなわ
ち図３においてＴＥＧ１２の供給を開始してから３秒
後）、再び表面はＴＥＧ１２を供給する前の表面構造に
なるため反射光強度は再び増加する。そして、結果とし
て反射強度の振動が観測される。図３においてはこの二
次元核密度の変化に対応する反射光強度の振動が３回程
観測されている。成長が進んでいくと反射光強度の光吸
収の位相のずれが大きくなるために振動を観測すること
が困難になる。
は、まず、反応炉１１内に、ＧａＡｓ（００１）基板を
基板１７として、サセプタ１８の上に導入し、水素ガス
とＡｓＨ3 からなるＶ族源１４を導入しながら、ＲＦコ
イル１９により、基板１７を５００℃に加熱する。次い
で、可視、紫外光源２０から偏光子２１を通したｐ偏光
を基板１７表面に［１１０］方位から照射し、ＧａＡｓ
成長前の反射光強度を光強度検出器２２により測定す
る。次に、バルブ１６を開き、ＴＥＧ１２の供給を開始
した状態で、同様に、可視、紫外光源２０から偏光子２
１を通したｐ偏光を基板１７に照射し、光強度検出器２
２により反射光強度の時間変化を測定する。図３にＴＥ
Ｇ１２を供給したときの反射光強度の変化を示す。同図
から明らかなように、基板温度５００℃においてＡｓＨ
3 １４を導入している場合には、ＧａＡｓ（００１）表
面はｃ（４×４）構造が形成されており、ＴＥＧ１２を
供給する前は一定の反射光強度を示している。次に、Ｔ
ＥＧ１２の供給を開始すると表面がｃ（４×４）構造を
有する表面から二次元核が形成され、形成された二次元
核の表面ではＴＥＧ１２を供給する前の表面とは異なる
誘電率を有する表面が形成されて、光吸収が減少する。
このため、図３に示すように、ＴＥＧ１２の導入ととも
に反射光強度が低下し、二次元核の被覆率が０．５のと
き（すなわち二次元核が全表面積の半分を覆ったとき）
最小となる。二次元核の被覆率が１に近づくと（すなわ
ち図３においてＴＥＧ１２の供給を開始してから３秒
後）、再び表面はＴＥＧ１２を供給する前の表面構造に
なるため反射光強度は再び増加する。そして、結果とし
て反射強度の振動が観測される。図３においてはこの二
次元核密度の変化に対応する反射光強度の振動が３回程
観測されている。成長が進んでいくと反射光強度の光吸
収の位相のずれが大きくなるために振動を観測すること
が困難になる。
【００２２】図４には、ＴＥＧの供給量と反射光強度の
信号の周期から得られた成長率（成長速度ＭＬ／ｓ）と
の関係を示す。ＴＥＧの供給量に比例して成長率は増加
しており、振動の周期から成長率がその場で求めること
が可能になることを示している。また、得られた成長率
は成長後に測定した膜厚と一致しており、振動の周期が
単分子層のＧａＡｓの成長に対応していることを示して
いる。
信号の周期から得られた成長率（成長速度ＭＬ／ｓ）と
の関係を示す。ＴＥＧの供給量に比例して成長率は増加
しており、振動の周期から成長率がその場で求めること
が可能になることを示している。また、得られた成長率
は成長後に測定した膜厚と一致しており、振動の周期が
単分子層のＧａＡｓの成長に対応していることを示して
いる。
【００２３】以上述べたように成長中に生じる単分子層
形成中の二次元核密度の変化に伴う表面誘電率の変化を
反射光強度の振動として観測することにより、その振動
の周期から成長速度を成長中にその場測定することが可
能になる。
形成中の二次元核密度の変化に伴う表面誘電率の変化を
反射光強度の振動として観測することにより、その振動
の周期から成長速度を成長中にその場測定することが可
能になる。
【００２４】なお、実施例においてはＧａＡｓを例とし
て本発明を詳細に説明したが、ＩｎＰや他のIII-V 族化
合物半導体においても本発明は有効である。
て本発明を詳細に説明したが、ＩｎＰや他のIII-V 族化
合物半導体においても本発明は有効である。
【００２５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明により成長
中に生じる単分子層形成中の二次元核密度の変化に伴う
表面誘電率の変化を反射光強度の振動として観測し、そ
の振動の周期から成長速度を成長中にその場測定するこ
とが可能になるため、人工的に原子レベルで制御された
超格子構造、量子細線、量子箱等のより微細な構造の作
成が可能になり、そのような構造を利用した光デバイ
ス、電子デバイスを実現できる。
中に生じる単分子層形成中の二次元核密度の変化に伴う
表面誘電率の変化を反射光強度の振動として観測し、そ
の振動の周期から成長速度を成長中にその場測定するこ
とが可能になるため、人工的に原子レベルで制御された
超格子構造、量子細線、量子箱等のより微細な構造の作
成が可能になり、そのような構造を利用した光デバイ
ス、電子デバイスを実現できる。
【図１】本発明の動作原理を説明する図である。
【図２】本発明を実施するための装置の一例の概要を示
す図である。
す図である。
【図３】ＴＥＧを供給した時の反射光強度の振動を示す
図である。
図である。
【図４】ＴＥＧの供給量と反射光強度の振動の周期から
得られた成長率との関係を示す図である。
得られた成長率との関係を示す図である。
１１ 反応管 １２ III 族有機金属ＴＥＧ １３，１５ 供給管 １４ Ｖ族源（水素ガスおよびＡｓＨ3 ） １６ バルブ １７ 基板 １８ サセプタ １９ ＲＦコイル ２０ 紫外または可視光源 ２１ 偏光子 ２２ 反射光強度検出器
Claims (1)
- 【請求項１】 結晶成長用反応容器内に半導体基板を装
着し、該半導体基板にｐ偏光した入射光をブリュースタ
角近傍で照射し、該半導体表面から反射して得られる反
射光を検出し、該反射光の反射率差を観測して半導体エ
ピタキシャル成長状況表示情報を得る測定方法におい
て、 化合物半導体の成長を二次元核成長が生じる条件で行い
つつ、この二次元核密度の変化に伴う表面誘電率の変化
を前記反射光強度の振動として観測し、その振動の周期
から結晶成長速度を成長中にその場測定することを特徴
とする半導体結晶成長速度の測定法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22308294A JPH0888260A (ja) | 1994-09-19 | 1994-09-19 | 半導体結晶成長速度の測定法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22308294A JPH0888260A (ja) | 1994-09-19 | 1994-09-19 | 半導体結晶成長速度の測定法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0888260A true JPH0888260A (ja) | 1996-04-02 |
Family
ID=16792564
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22308294A Pending JPH0888260A (ja) | 1994-09-19 | 1994-09-19 | 半導体結晶成長速度の測定法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0888260A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20150097022A (ko) * | 2014-02-17 | 2015-08-26 | 삼성전자주식회사 | 결정 품질 평가장치, 및 그것을 포함한 반도체 발광소자의 제조 장치 및 제조 방법 |
-
1994
- 1994-09-19 JP JP22308294A patent/JPH0888260A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20150097022A (ko) * | 2014-02-17 | 2015-08-26 | 삼성전자주식회사 | 결정 품질 평가장치, 및 그것을 포함한 반도체 발광소자의 제조 장치 및 제조 방법 |
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