JPS589795B2 - 分子線結晶成長方法 - Google Patents
分子線結晶成長方法Info
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- JPS589795B2 JPS589795B2 JP7479876A JP7479876A JPS589795B2 JP S589795 B2 JPS589795 B2 JP S589795B2 JP 7479876 A JP7479876 A JP 7479876A JP 7479876 A JP7479876 A JP 7479876A JP S589795 B2 JPS589795 B2 JP S589795B2
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Landscapes
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は分子線結晶成長方法に関する。
従来の気相成長や液相成長などのエピタキシヤル成長法
よりも、制御性の優れた分子線エピタキシャル成長法が
最近開発された。
よりも、制御性の優れた分子線エピタキシャル成長法が
最近開発された。
この分子線成長法では、１０Å程度の超薄膜結晶が得ら
れること多成分系の結晶膜が得られること、多層構造が
でき、これに周期性をもたせることができること、原子
的に平坦な成長面が得られること、あるいは低温で結晶
膜が得られることなど幾多の利点があり多くの実用化が
期待できる。
れること多成分系の結晶膜が得られること、多層構造が
でき、これに周期性をもたせることができること、原子
的に平坦な成長面が得られること、あるいは低温で結晶
膜が得られることなど幾多の利点があり多くの実用化が
期待できる。
しかしながら、かかる利点を有する反面、分子線成長方
法には結晶性が劣り、キャリア移動度が低いなど特性が
劣ること、残留ガスにより不純物濃度が下げられないこ
となどの問題が残されている。
法には結晶性が劣り、キャリア移動度が低いなど特性が
劣ること、残留ガスにより不純物濃度が下げられないこ
となどの問題が残されている。
特にＳｉやＧａＡｓなどでは結晶性の面で気相成長方法
、液相成長方法などの従来技術と比較した場合、はるか
に低品質となる不都合があった。
、液相成長方法などの従来技術と比較した場合、はるか
に低品質となる不都合があった。
したがって、いかにして結晶性のよいものを作るかが分
子線成長方法における重要な課題となっている。
子線成長方法における重要な課題となっている。
本発明は従来の分子線結晶成長方法の欠点を除去した新
しい方法を提供するもので、成長すべき結晶の原料の分
子線とともに還元性をもつ他の分子線を加えて成長をお
こなうことを特徴とする。
しい方法を提供するもので、成長すべき結晶の原料の分
子線とともに還元性をもつ他の分子線を加えて成長をお
こなうことを特徴とする。
従来の分子線成長方法は、一方での構成元素の蒸発や他
方での析出といういわゆる真空蒸着の方式であり、基板
上では飛来粒子の堆積がおこるにすぎない。
方での析出といういわゆる真空蒸着の方式であり、基板
上では飛来粒子の堆積がおこるにすぎない。
なお、分子線成長は高真空中で扱われるが、それでも分
子線および基板は残留ガスによる酸化や汚染をまぬがれ
ることができず、これが基板上で堆積する際の単結晶化
の妨げになる。
子線および基板は残留ガスによる酸化や汚染をまぬがれ
ることができず、これが基板上で堆積する際の単結晶化
の妨げになる。
すなわち、従来の分子線結晶成長方法においては成長の
過程が一方的であり、雰囲気の汚染を受けやすいために
、結晶性が悪い。
過程が一方的であり、雰囲気の汚染を受けやすいために
、結晶性が悪い。
本発明はかかる問題点を解決するためのもので、発生し
た分子線を汚染させることなく基板に到達させ、かつ清
浄な基板上で成長をおこさせるために、還元性のある分
子線を基板表面へ連続的、間欠的あるいは交互に加える
ものであって、分子線成長の膜厚制御性をそこなうこと
なく、結晶性の大幅な改善をはかることができる。
た分子線を汚染させることなく基板に到達させ、かつ清
浄な基板上で成長をおこさせるために、還元性のある分
子線を基板表面へ連続的、間欠的あるいは交互に加える
ものであって、分子線成長の膜厚制御性をそこなうこと
なく、結晶性の大幅な改善をはかることができる。
さらに、シリコンは酸化されやすいため、従来は実現さ
れていなかったシリコン結晶の成長をも可能にし、しか
も結晶の質も気相成長方法など他の方法とくらべて同等
またはそれ以上となる分子線結晶成長方法を提供するも
のである。
れていなかったシリコン結晶の成長をも可能にし、しか
も結晶の質も気相成長方法など他の方法とくらべて同等
またはそれ以上となる分子線結晶成長方法を提供するも
のである。
本発明の方法で用いられる還元性をもつ分子線源にはＨ
２が適している。
２が適している。
以下実施例によって本発明について説明する。
実施例 １
Ｓｉの成長
真空度が１０−９Ｔｏｒｒに保たれた分子線結晶成長装
置内のＳｉ基板を１１００℃に加熱し、この状態を１時
間にわたり保持したのち、Ｓｉ基板温度を９００℃に下
げ、Ｈ２の分子線を基板に１０１５／ｃｍ２・ｓｅｃの
到達速度で導入する。
置内のＳｉ基板を１１００℃に加熱し、この状態を１時
間にわたり保持したのち、Ｓｉ基板温度を９００℃に下
げ、Ｈ２の分子線を基板に１０１５／ｃｍ２・ｓｅｃの
到達速度で導入する。
次にＨ２分子線を導入しなからＳｉの分子線を１０１５
／ｃｍ２・ｓｅｃの速度で導入する。
／ｃｍ２・ｓｅｃの速度で導入する。
この方法によってＳｉの成長速度として約０．５Å／ｓ
ｅｃの成長速度が得られる。
ｅｃの成長速度が得られる。
なおＨ２分子線の濃度はＳｉの分子線のそれに対して１
／５０〜１／５００が適当である。
／５０〜１／５００が適当である。
Ｈ２分子線がこれより少ないと還元の効果が少なく、逆
に多すぎるとＳｉの成長速度が著しく小さくなる。
に多すぎるとＳｉの成長速度が著しく小さくなる。
不純物のドーブなしに本発明の方法で得られるｎ形Ｓｉ
のキャリア濃度は１０１５ｃｍ−３程度、またホール移
動度は室温で１５００ｃｍ２／Ｖ・ｓｅｃで通常の気相
エピタキシャル成長で得たものと同程度の高品質のもの
であった。
のキャリア濃度は１０１５ｃｍ−３程度、またホール移
動度は室温で１５００ｃｍ２／Ｖ・ｓｅｃで通常の気相
エピタキシャル成長で得たものと同程度の高品質のもの
であった。
なおＨ２の分子線の導入をシャツタを用いて間欠的にお
こなっても効果が得られた。
こなっても効果が得られた。
実施例 ２
ＧａＡｓ結晶の成長
１０−９Ｔｏｒｒ以上に保たれた分子線結晶成長装置内
のＧａＡｓ基板を５００〜７００℃に加熱したのち、こ
のＧａＡｓ基板上にＧａとＡｓ２の分子線を導入すると
ともに併せてＨ２分子線を基板上に衝突させる。
のＧａＡｓ基板を５００〜７００℃に加熱したのち、こ
のＧａＡｓ基板上にＧａとＡｓ２の分子線を導入すると
ともに併せてＨ２分子線を基板上に衝突させる。
Ｇａ、Ａｓ２、Ｈ２の分子線の到達速度をそれぞれ１０
１４／ｃｍ２・ｓｅｃ〜１０１２／ｃｍ２・ｓｅｃの間
で変化調節することにより、ＧａＡｓの成長速度は０．
１〜１０Å／ｓｅｃとなる。
１４／ｃｍ２・ｓｅｃ〜１０１２／ｃｍ２・ｓｅｃの間
で変化調節することにより、ＧａＡｓの成長速度は０．
１〜１０Å／ｓｅｃとなる。
Ｇａの濃度に対してＡｓは１０倍、Ｈ２は１／１００倍
程度が適当である。
程度が適当である。
結晶の電気的、光学的性質は液相成長のものより優れて
おり、不純物を添加しない場合の室温での不純物濃度は
１０１４〜１０１５ｃｍ−３でホール移動度は１０００
０〜２００００ｃｍ２／Ｖ・ｓｅｃであった。
おり、不純物を添加しない場合の室温での不純物濃度は
１０１４〜１０１５ｃｍ−３でホール移動度は１０００
０〜２００００ｃｍ２／Ｖ・ｓｅｃであった。
実施例 ３
ＣｕＧａＳ２結晶の成長
１０−９Ｔｏｒｒ以上に保たれた分子線結晶装置内に配
置したＣｕＧａＳ２結晶基板を７００℃に加熱したのち
、装置内にＣｕ，Ｇａ，Ｓ，Ｈ２の分子線を同時に導入
して、基板上にＣｕＧａＳ２結晶をエピタキシャル成長
させた。
置したＣｕＧａＳ２結晶基板を７００℃に加熱したのち
、装置内にＣｕ，Ｇａ，Ｓ，Ｈ２の分子線を同時に導入
して、基板上にＣｕＧａＳ２結晶をエピタキシャル成長
させた。
Ｃｕ，Ｇａ，Ｓ，Ｈ２Ｃ分子線の濃度はそれぞれ１０１
４／ｃｍ２・ｓｅｃ、１０１４／ｃｍ２・ｓｅｃ、１０
１５／ｃｍ２・ｓｅｃ、１０１２／ｃｍ２・ｓｅｃが好
適であり、また基板温度は６００〜９００℃が適当であ
った。
４／ｃｍ２・ｓｅｃ、１０１４／ｃｍ２・ｓｅｃ、１０
１５／ｃｍ２・ｓｅｃ、１０１２／ｃｍ２・ｓｅｃが好
適であり、また基板温度は６００〜９００℃が適当であ
った。
基板結晶の結晶面はＣ面または（１０１０）面のときが
結晶刊がよく表面の平滑度が優れていた。
結晶刊がよく表面の平滑度が優れていた。
以上の実施例からわかるように、還元性を有１る成分を
分子線成長に導入することにより、飛斜分子線の残留ガ
スによる酸化や汚染が防止でき、さらに基板表面も清浄
化されるので分子線成長グ結晶性を大幅に改善できた。
分子線成長に導入することにより、飛斜分子線の残留ガ
スによる酸化や汚染が防止でき、さらに基板表面も清浄
化されるので分子線成長グ結晶性を大幅に改善できた。
本発明は上記実施例で示した半導体結晶にかきらずＴｉ
，Ｗのような金属などの高融点結晶の戻長にも適用でき
る。
，Ｗのような金属などの高融点結晶の戻長にも適用でき
る。
もちろん■−■族や■−■族化合物半導体結晶のへテロ
接合を形成する結晶が長にも適用できる。
接合を形成する結晶が長にも適用できる。
以上説明したように本発明の分子線結晶成長方法は、還
元性のある分子線を基板表面へ連続的、間欠的あるいは
交互に加えるものであるため、成長すべき結晶の原料の
分子線を汚染させることなく基板に到達させ、かつ清浄
な基板上で成長をおこさせることができるので、分子線
成長の膜厚制御性を損なうことなく、結晶性やその質の
大幅な改善を図ることができ、更に従来実現されていな
かったシリコン結晶の成長をも可能にしたものである。
元性のある分子線を基板表面へ連続的、間欠的あるいは
交互に加えるものであるため、成長すべき結晶の原料の
分子線を汚染させることなく基板に到達させ、かつ清浄
な基板上で成長をおこさせることができるので、分子線
成長の膜厚制御性を損なうことなく、結晶性やその質の
大幅な改善を図ることができ、更に従来実現されていな
かったシリコン結晶の成長をも可能にしたものである。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 真空中で基板表面に成長すべき結晶の原料の分子線
を衝突させて結晶成長を行なう分子線結晶成長方法にお
いて、還元性を有する化学成分をもつ分子の分子線を、
前記基板表面に衝突させることを特徴とする分子線結晶
成長方法。 ２ 還元性を有する化学成分をもつ分子が水素分子より
なることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の分
子線結晶成長方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7479876A JPS589795B2 (ja) | 1976-06-23 | 1976-06-23 | 分子線結晶成長方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7479876A JPS589795B2 (ja) | 1976-06-23 | 1976-06-23 | 分子線結晶成長方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS52156781A JPS52156781A (en) | 1977-12-27 |
| JPS589795B2 true JPS589795B2 (ja) | 1983-02-22 |
Family
ID=13557674
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7479876A Expired JPS589795B2 (ja) | 1976-06-23 | 1976-06-23 | 分子線結晶成長方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS589795B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63154292U (ja) * | 1987-03-30 | 1988-10-11 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5895694A (ja) * | 1981-11-30 | 1983-06-07 | Fujitsu Ltd | 分子線結晶成長方法 |
-
1976
- 1976-06-23 JP JP7479876A patent/JPS589795B2/ja not_active Expired
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63154292U (ja) * | 1987-03-30 | 1988-10-11 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS52156781A (en) | 1977-12-27 |
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