JPS58190898A - 分子線結晶成長方法 - Google Patents
分子線結晶成長方法Info
- Publication number
- JPS58190898A JPS58190898A JP57072887A JP7288782A JPS58190898A JP S58190898 A JPS58190898 A JP S58190898A JP 57072887 A JP57072887 A JP 57072887A JP 7288782 A JP7288782 A JP 7288782A JP S58190898 A JPS58190898 A JP S58190898A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- molecular beam
- crystal
- chamber
- vacuum
- gas
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B23/00—Single-crystal growth by condensing evaporated or sublimed materials
- C30B23/002—Controlling or regulating
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】
（ａｌ 発明の技術分野
本発明は高品質なエピタキシャル結晶を得る分子線結晶
成長法に関する。
成長法に関する。
ｌｂ） 技術の背景
分子線結晶成長法は被処理単結晶基板に対して高真空の
もとて結晶を構成する元素からなる分子線をそれぞれの
分子線源より投射して化学吸着を起させ、結晶軸の揃っ
た結晶をエピタキシャル成長させる方法である。
もとて結晶を構成する元素からなる分子線をそれぞれの
分子線源より投射して化学吸着を起させ、結晶軸の揃っ
た結晶をエピタキシャル成長させる方法である。
第１図は分子線結晶成長装置の基本的な構成を示 −−
−すもので、従来の真空蒸着装置と異るところは高い真
空度で行われること、エピタキシャル成長が高効率で行
われるように被処理基板が適温に加熱されること、結晶
を構成する各成分元素の分子線を投射するだめの複数個
の分子線源を備えていること、各々分子線源が蒸発速度
分布をコントロール可能な機構を備えていることなどの
特徴が挙げられる。
−すもので、従来の真空蒸着装置と異るところは高い真
空度で行われること、エピタキシャル成長が高効率で行
われるように被処理基板が適温に加熱されること、結晶
を構成する各成分元素の分子線を投射するだめの複数個
の分子線源を備えていること、各々分子線源が蒸発速度
分布をコントロール可能な機構を備えていることなどの
特徴が挙げられる。
すなわち、第１図においてチャンバｌ内の真空度はＩＱ
−１°ｔｏｒｒ 程度の高真空に保たれて分子線源から
蒸発する分子の平均自由行程を充分大きくすると共に、
被処理基板２へ吸着するガス分子の影響を少くしている
。
−１°ｔｏｒｒ 程度の高真空に保たれて分子線源から
蒸発する分子の平均自由行程を充分大きくすると共に、
被処理基板２へ吸着するガス分子の影響を少くしている
。
また、エピタキシャル成長させる結晶成分および添加不
純物数に相当する複数個の分子線源３を備えてあり、そ
の加熱温度をコントロールすることにより分子線源３の
噴出口４より蒸発する分子線の蒸発速度を変え、一定の
組成比をもつ結晶の成長が行われるようになっており、
また被結晶基板２は裏面より結晶成長の適温に加熱され
るようになっている。
純物数に相当する複数個の分子線源３を備えてあり、そ
の加熱温度をコントロールすることにより分子線源３の
噴出口４より蒸発する分子線の蒸発速度を変え、一定の
組成比をもつ結晶の成長が行われるようになっており、
また被結晶基板２は裏面より結晶成長の適温に加熱され
るようになっている。
本発明はか＼る分子線結晶成長装置を用いて高品質のエ
ピタキシャル成長を行うための方法に関するものである
。
ピタキシャル成長を行うための方法に関するものである
。
ＦＣ＋ 従来技術と問題点
分子線結晶成長法を用いて得られる結晶の品質を向上さ
せる方法としては先に述べたようにチャンバ内の真空度
を上げることが行われていた。
せる方法としては先に述べたようにチャンバ内の真空度
を上げることが行われていた。
然し乍ら、発光ダイオードや半導体レーザの材料として
使用されるアルミニウム・ガリウム・砒素（ＡｔＧａ
Ａｓ ）のＮｔ原子のように極めて活性な金属元素を構
成成分とする化合物半導体結晶を分子線結晶成長法でエ
ピタキシャル成長させる場合、酸素（０）、炭素（０）
などの不純物元素が結晶の格子位置あるいは格子間位置
に吸着して半導体の電気的および光学的性質を顕著に劣
化せしめる。
使用されるアルミニウム・ガリウム・砒素（ＡｔＧａ
Ａｓ ）のＮｔ原子のように極めて活性な金属元素を構
成成分とする化合物半導体結晶を分子線結晶成長法でエ
ピタキシャル成長させる場合、酸素（０）、炭素（０）
などの不純物元素が結晶の格子位置あるいは格子間位置
に吸着して半導体の電気的および光学的性質を顕著に劣
化せしめる。
例えば、半導体レーザおよび発光ダイオードの材料とし
て用いられるＡｔＧａＡｓの場合、結晶内に取り込まれ
た０原子は発光強度を低下させることが判っている。
て用いられるＡｔＧａＡｓの場合、結晶内に取り込まれ
た０原子は発光強度を低下させることが判っている。
そこで、従来とられている対策としては分子線結晶成長
が行われるチャンバ内の真空度を１□−１０ｔｏｒｒ程
度の高真空に保って酸素ガス（０２）、−酸化炭素（０
０） 、二酸化炭Ｘ（００ｔ）などの残留ガスをできる
だけ減らすことが行われているが、Ａｔのように極めて
活性で容易に酸素と結合する元素を構成分とする結晶を
成長させる場合にはその効果は充分でない、１そこでチ
ャンバ内に水素ｚｚ、＜ｉ−ｉ、）を導入することによ
りＯｌや００などの不純物ガスの影響を減殺する方法が
とられていた。
が行われるチャンバ内の真空度を１□−１０ｔｏｒｒ程
度の高真空に保って酸素ガス（０２）、−酸化炭素（０
０） 、二酸化炭Ｘ（００ｔ）などの残留ガスをできる
だけ減らすことが行われているが、Ａｔのように極めて
活性で容易に酸素と結合する元素を構成分とする結晶を
成長させる場合にはその効果は充分でない、１そこでチ
ャンバ内に水素ｚｚ、＜ｉ−ｉ、）を導入することによ
りＯｌや００などの不純物ガスの影響を減殺する方法が
とられていた。
と＼でＨ，ガスは結晶中にとシ込まれても結晶の性質に
与える影響は少い。
与える影響は少い。
それで分子線結晶成長が行われるチャンバ内にｌ ｘ
ｌＯ’ 〜２ ｘ １Ｏ＝ｔｏｒｒのＨ，ガスを導入す
ルコとで結晶の品質向上がなされているが、それでもま
だ残留不純物ガスの影響除去は充分でない。
ｌＯ’ 〜２ ｘ １Ｏ＝ｔｏｒｒのＨ，ガスを導入す
ルコとで結晶の品質向上がなされているが、それでもま
だ残留不純物ガスの影響除去は充分でない。
こ＼で残留不純物ガスの影響を更に少くするにはＨ２ガ
ス導入Ｉを増せばよいがｔｌ、ガスは液化温度が−２５
２，９“′と窒素ガス（Ｎ、）よりも低いため、液体窒
素シーラウドに吸着されず、そのためチャンバの排気に
使用されているイオンポンプに負担ヲかけること、また
分子線源で基板加熱用ヒータに吸収されて劣化を促進す
るなどのだめ一定限度以上の導入は不可能である。
ス導入Ｉを増せばよいがｔｌ、ガスは液化温度が−２５
２，９“′と窒素ガス（Ｎ、）よりも低いため、液体窒
素シーラウドに吸着されず、そのためチャンバの排気に
使用されているイオンポンプに負担ヲかけること、また
分子線源で基板加熱用ヒータに吸収されて劣化を促進す
るなどのだめ一定限度以上の導入は不可能である。
そのため残留不純物ガスは充分に取りきれないで現在に
到っていた。
到っていた。
（ｄｌ 発明の目的
本発明はａｔ 、 Ｃｏ□、００などの残留ガスの影響
を除去して高品質のエピタキシャル結晶を得る分子線結
晶成長法を提供することを目的とする。
を除去して高品質のエピタキシャル結晶を得る分子線結
晶成長法を提供することを目的とする。
ｔｅｌ 発明の構成
本発明の目的は分子線結晶成長が行われるチャンバ内に
イオン化した水素、あるいは活性化された水素ガスを導
入することにより達成することができる。
イオン化した水素、あるいは活性化された水素ガスを導
入することにより達成することができる。
ｆｆ） 発明の実施例
本発明はイオン化した水素、あるいは活性化された水素
ガスは通常のＨ，ガスに較べて極めて活性であｆｉ、０
．、ｏＯ，ｏＯ，などと容易に反応して水利用して残留
ガスの影響を除くものである。。
ガスは通常のＨ，ガスに較べて極めて活性であｆｉ、０
．、ｏＯ，ｏＯ，などと容易に反応して水利用して残留
ガスの影響を除くものである。。
第２図は本発明を実施するために分子線結晶成長が行わ
れるチャンバｌに附属する水素ガスのイオン化装置の構
成を示す。同図において、イオン化室５には一対の放電
々極６があシ、また非磁性体材料で構成されているチャ
ンバ５の外には電磁石７が設けられている。
れるチャンバｌに附属する水素ガスのイオン化装置の構
成を示す。同図において、イオン化室５には一対の放電
々極６があシ、また非磁性体材料で構成されているチャ
ンバ５の外には電磁石７が設けられている。
と＼でイオン化室５はニードルパルプなどの細孔を通じ
てＨ２ガス８が供給され、一方、同様にニードルバルブ
９によυ分子線結晶成長が行われるチャンバｌに通路が
通じている。そしてチャンバｌ内はイオンポンプによＪ
） ２ ｘ ｌ Ｏ−’ ｔｏｒｒ の真空度に排気
されている。
てＨ２ガス８が供給され、一方、同様にニードルバルブ
９によυ分子線結晶成長が行われるチャンバｌに通路が
通じている。そしてチャンバｌ内はイオンポンプによＪ
） ２ ｘ ｌ Ｏ−’ ｔｏｒｒ の真空度に排気
されている。
こ＼でイオン室を約１０ ｔｏｒｒのＨ１ガス圧にな
るように弁操作によシ真空度を調節した状態で放電々極
６の間に高周波電界に加えてグロー放電を起させると共
に電磁石によりこれを直角方向に磁界を加え、プラズマ
を放電々極の近傍に閉じ込める。
るように弁操作によシ真空度を調節した状態で放電々極
６の間に高周波電界に加えてグロー放電を起させると共
に電磁石によりこれを直角方向に磁界を加え、プラズマ
を放電々極の近傍に閉じ込める。
すなわち放電によ多発生した電子は磁界によって電離す
る頻度が増しイオン密度が増加Ｌ７ている。
る頻度が増しイオン密度が増加Ｌ７ている。
次に、このように多数のＨイオンを含むガスは高真空に
保持されているチャンバ１内にニードルバルブ９を通じ
て供給されＨイオンは０２ 、 Ｑｏ２− ｏ。
保持されているチャンバ１内にニードルバルブ９を通じ
て供給されＨイオンは０２ 、 Ｑｏ２− ｏ。
などの残留ガスと反応して水蒸気、炭化水素を形成する
。この結果、結晶成長面へのＯ２０など不純物原子の吸
着が阻止される 次に、本発明に係る方法を使用してＡｔＧａＡｓ化合物
半導体をエピタキシャル成長させた実施例について電気
的特性への効果を述べると次のようになる。
。この結果、結晶成長面へのＯ２０など不純物原子の吸
着が阻止される 次に、本発明に係る方法を使用してＡｔＧａＡｓ化合物
半導体をエピタキシャル成長させた実施例について電気
的特性への効果を述べると次のようになる。
成分組成がＡ４Ｇａ□−ｘＡｓで表される化学式におい
てｘ＝０．３でシリコン（８ｉ）のドープ量が５ｘ１０
１７ｉ３の単結晶を従来の超高真空法（約１０−１０ｔ
ｏｒｒ）Ｈ、ガス導入法およびＨイオン導入法の３通り
の方法で製造し易動度を測定したところそれぞれ７００
ｃｄ／ｖ−ｓｅｃ 、 ８００ ｄ／ｖ−ｓｅｃおよび
９５０ ｍ／ｖ−ｓｅｃＯ値を示した。かか゛る結果よ
りＨイオンの導入により不純物ガスの結晶への取り込み
を阻止する効果が顕著であることが証明された。
てｘ＝０．３でシリコン（８ｉ）のドープ量が５ｘ１０
１７ｉ３の単結晶を従来の超高真空法（約１０−１０ｔ
ｏｒｒ）Ｈ、ガス導入法およびＨイオン導入法の３通り
の方法で製造し易動度を測定したところそれぞれ７００
ｃｄ／ｖ−ｓｅｃ 、 ８００ ｄ／ｖ−ｓｅｃおよび
９５０ ｍ／ｖ−ｓｅｃＯ値を示した。かか゛る結果よ
りＨイオンの導入により不純物ガスの結晶への取り込み
を阻止する効果が顕著であることが証明された。
（ｇｌ 発明の効果
以上述べ丸ように本発明の実施によりｆｉｌ等極めて活
性な元素を含む化合物半導体を分子線結晶成長法でエピ
タキシャル成長させる場合でも不純物ガスの影響を避け
ることが可能となった。１
性な元素を含む化合物半導体を分子線結晶成長法でエピ
タキシャル成長させる場合でも不純物ガスの影響を避け
ることが可能となった。１
第１図は分子線結晶成長法置の構成図、また第２図は本
発明に係る分子線結晶成長法を行うだめのチャンバとイ
オン化室の構成図である。 図において、ｌはチャンバ、２は被処理結晶基板、３は
分子線源、５はイオン化室、６は放電々極、７は電磁石
。
発明に係る分子線結晶成長法を行うだめのチャンバとイ
オン化室の構成図である。 図において、ｌはチャンバ、２は被処理結晶基板、３は
分子線源、５はイオン化室、６は放電々極、７は電磁石
。
Claims (1)
- 還元性ガスイオンあるいは活性な還元性ガスを含む真空
雰囲気中において、被処理基板に対して分子線源より結
晶を構成する成分分子を蒸発せしめ、前記被処理基板上
に薄膜結晶を成長させることを特徴とする分子線結晶成
長方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57072887A JPS58190898A (ja) | 1982-04-30 | 1982-04-30 | 分子線結晶成長方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57072887A JPS58190898A (ja) | 1982-04-30 | 1982-04-30 | 分子線結晶成長方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58190898A true JPS58190898A (ja) | 1983-11-07 |
Family
ID=13502295
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57072887A Pending JPS58190898A (ja) | 1982-04-30 | 1982-04-30 | 分子線結晶成長方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58190898A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6135510A (ja) * | 1984-07-27 | 1986-02-20 | Agency Of Ind Science & Technol | 分子線エピタキシ−成長法 |
| JPS63260035A (ja) * | 1986-11-18 | 1988-10-27 | Res Dev Corp Of Japan | 半導体製造装置 |
| US5900288A (en) * | 1994-01-03 | 1999-05-04 | Xerox Corporation | Method for improving substrate adhesion in fluoropolymer deposition processes |
-
1982
- 1982-04-30 JP JP57072887A patent/JPS58190898A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6135510A (ja) * | 1984-07-27 | 1986-02-20 | Agency Of Ind Science & Technol | 分子線エピタキシ−成長法 |
| JPH0137847B2 (ja) * | 1984-07-27 | 1989-08-09 | Kogyo Gijutsuin | |
| JPS63260035A (ja) * | 1986-11-18 | 1988-10-27 | Res Dev Corp Of Japan | 半導体製造装置 |
| US5900288A (en) * | 1994-01-03 | 1999-05-04 | Xerox Corporation | Method for improving substrate adhesion in fluoropolymer deposition processes |
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