JPS589796B2 - 分子線結晶成長方法 - Google Patents
分子線結晶成長方法Info
- Publication number
- JPS589796B2 JPS589796B2 JP7922576A JP7922576A JPS589796B2 JP S589796 B2 JPS589796 B2 JP S589796B2 JP 7922576 A JP7922576 A JP 7922576A JP 7922576 A JP7922576 A JP 7922576A JP S589796 B2 JPS589796 B2 JP S589796B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- molecular beam
- growth
- substrate
- crystal
- molecular
- 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.)
- Expired
Links
- 238000002109 crystal growth method Methods 0.000 title claims description 7
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims description 21
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 21
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims description 5
- 230000001603 reducing effect Effects 0.000 claims description 4
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 17
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 239000010408 film Substances 0.000 description 4
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 4
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 3
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 3
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 3
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 3
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 2
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 2
- 238000001947 vapour-phase growth Methods 0.000 description 2
- -1 and at the same time Substances 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 229910052736 halogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002367 halogens Chemical class 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 238000001771 vacuum deposition Methods 0.000 description 1
- 239000012808 vapor phase Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Physical Vapour Deposition (AREA)
- Physical Deposition Of Substances That Are Components Of Semiconductor Devices (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
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、薄膜結晶の成長方法には、液相成長方法や気相成
長方法があった。
長方法があった。
最近、これらよりも宙１御性の高い分子線結晶成長方法
（分子線エピタキシャル成長方法）が開発された。
（分子線エピタキシャル成長方法）が開発された。
この分子線の方法には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、多層構造を
容易に形成できること、低温で成長できることなどの利
点があり、実用化が期待されている。
ること、多成分系の結晶膜が得られること、多層構造を
容易に形成できること、低温で成長できることなどの利
点があり、実用化が期待されている。
しかしながら、この分子線成長法によるものは成長時の
残留ガスなどによる基板および成長膜の汚染を防止でき
ず、そのため不純物濃度を制御できなかった。
残留ガスなどによる基板および成長膜の汚染を防止でき
ず、そのため不純物濃度を制御できなかった。
さらには基板に結晶を成長させるのみであるので、部分
的な欠陥が結晶の成長に従って広がり、結晶性のよいも
のを得ることはできず、ホール移動度は低かった。
的な欠陥が結晶の成長に従って広がり、結晶性のよいも
のを得ることはできず、ホール移動度は低かった。
特にＳｉやＧａＡｓなどでは結晶性は気相および液相成
長方法などの従来技術と比較すると、極めて低品質のも
のしか得られなかった。
長方法などの従来技術と比較すると、極めて低品質のも
のしか得られなかった。
したがって、いかに結晶性の優れた結晶膜を得るかが問
題となっている。
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
子線に、この結晶に対し、エッチングの働きをもつ分子
線と還元性をもつ分子の分子線を加えて成長をおこなう
ことに特徴がある。
しい方法を提供するもので、成長すべき結晶の原料の分
子線に、この結晶に対し、エッチングの働きをもつ分子
線と還元性をもつ分子の分子線を加えて成長をおこなう
ことに特徴がある。
従来の分子線成長方法は、一方での結晶構成成分の蒸発
と他方での析出といういわゆる真空蒸着の方式であり、
基板上では粒子の堆積がおこるにすぎず、結晶欠陥があ
ってもそのままの状態で成長が行なわれる。
と他方での析出といういわゆる真空蒸着の方式であり、
基板上では粒子の堆積がおこるにすぎず、結晶欠陥があ
ってもそのままの状態で成長が行なわれる。
そのため、成長層は結晶性の劣るものとなる。
また、分子線成長は超高真空中で扱われるが、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、基板上に堆積し、単結晶化の防げになる。
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、基板上に堆積し、単結晶化の防げになる。
すなわち、分子線結晶成長法における問題は雰囲気によ
る汚染であり、成長過程の一方性によるものである。
る汚染であり、成長過程の一方性によるものである。
本発明はかかる問題点を考慮し、清浄な基板上で成長を
おこさせるために、成長すべき結晶の原料の分子線と結
晶に対してエッチング作用を有する分子線を基板表面に
連続的、間欠的あるいは交互に加えるものであって、分
子線成長方法の特徴である膜厚制御性をそこなうことな
く、結晶性の改善をはかることができる。
おこさせるために、成長すべき結晶の原料の分子線と結
晶に対してエッチング作用を有する分子線を基板表面に
連続的、間欠的あるいは交互に加えるものであって、分
子線成長方法の特徴である膜厚制御性をそこなうことな
く、結晶性の改善をはかることができる。
なお、残留ガスによる酸化を防止するのは還元性を有す
る分子線を基板に衝突させることにより可能となる。
る分子線を基板に衝突させることにより可能となる。
ところで、本発明の方法で用いられるエッチング作用を
有する分子線源としては、ＨＣｌ、ＳＦ６、Ｃｌ２、Ｉ
２などのハロゲンおよびその化合物が適しており、また
上記還元性を有する分子線としてはＨ２が適している。
有する分子線源としては、ＨＣｌ、ＳＦ６、Ｃｌ２、Ｉ
２などのハロゲンおよびその化合物が適しており、また
上記還元性を有する分子線としてはＨ２が適している。
以下実施例によって本発明の分子線成長方法について説
明する。
明する。
実施例 Ｉ
Ｓｉの場合
成長装置内を１０−９Ｔｏｒｒの高真空にした後、基板
Ｓｉを１１００℃に加熱し、約１時間保持する。
Ｓｉを１１００℃に加熱し、約１時間保持する。
次にＳｉ基板を９００℃に下げ、ＨＣｌおよびＨ２の分
子線を基板に１０１５／ｃｍ２・ｓｅｃの到達速度で導
入する。
子線を基板に１０１５／ｃｍ２・ｓｅｃの到達速度で導
入する。
次いでＨＣｌ、Ｈ２の分子線を導入しなからＳｉの分子
線を１０１５／ｃｍ・ｓｅｃの到達速度で導入する。
線を１０１５／ｃｍ・ｓｅｃの到達速度で導入する。
この方法によりＳｉの成長速度は約０．５Å／ｓｅｃが
得られる。
得られる。
なおＨＣｌ，Ｈ２分子線の密度はＳｉの分子線のそれに
対して１／５０〜１／５００が適当である。
対して１／５０〜１／５００が適当である。
ＨＣｌ，Ｈ２の分子線がこれより少ないとエッチングお
よび還元の効果は少なく、多すぎるとＳｉの成長速度は
著しく小さくなる。
よび還元の効果は少なく、多すぎるとＳｉの成長速度は
著しく小さくなる。
本発明の方法を用いて、不純物を添加しないで成長をお
こなったところキャリア濃度は１０１５ｃｍ−３程度で
、ホール移動度は室温で１５００ｃｍ２／Ｖ・ｓｅｃの
ものが得られ、通常の気相成長によるものと同程度の高
品質を示した。
こなったところキャリア濃度は１０１５ｃｍ−３程度で
、ホール移動度は室温で１５００ｃｍ２／Ｖ・ｓｅｃの
ものが得られ、通常の気相成長によるものと同程度の高
品質を示した。
実施例 ２
ＧａＡｓの場合
１０−９Ｔｏｒｒの高真空に保った結晶装置内のＧａＡ
ｓ基板を５００〜７００℃に加熱した後、このＧａＡｓ
基板上にＧａとＡｓ２分子線を導入するとともに併せて
ＨＣｌおよびＨ２分子線を基板上に衝突させる。
ｓ基板を５００〜７００℃に加熱した後、このＧａＡｓ
基板上にＧａとＡｓ２分子線を導入するとともに併せて
ＨＣｌおよびＨ２分子線を基板上に衝突させる。
Ｇａ、Ａｓ２の分子線の到達速度を１０１５／ｃｍ２・
ｓｅｃとして、ＨＣｌ、Ｈ２の分子線の到達速度を１０
１４／ｃｍ２・ｓｅｃ〜１０１２／ｃｍ２・ｓｅｃに調
整することにより、ＧａＡｓの成長速度は０．１〜１０
Å／ｓｅｃとなる。
ｓｅｃとして、ＨＣｌ、Ｈ２の分子線の到達速度を１０
１４／ｃｍ２・ｓｅｃ〜１０１２／ｃｍ２・ｓｅｃに調
整することにより、ＧａＡｓの成長速度は０．１〜１０
Å／ｓｅｃとなる。
Ｇａの濃度に対してＡｓは１０倍、ＨＣｌおよびＨ２は
１／１００倍程度が適当である。
１／１００倍程度が適当である。
結晶の電気的、光学的性質は液相成長のものよりすぐれ
ており、不純物を添加しない場合、室温での不純物濃度
は１０１４〜１０１５ｃｍ−３でホール移動度は１００
００〜２００００ｃｍ２／Ｖ・ｓｅｃであった。
ており、不純物を添加しない場合、室温での不純物濃度
は１０１４〜１０１５ｃｍ−３でホール移動度は１００
００〜２００００ｃｍ２／Ｖ・ｓｅｃであった。
なおＨＣｌおよびＨ２の分子線を１秒間隔で間欠的に加
えた場合も効果が得られた。
えた場合も効果が得られた。
ＧａのかわりにＧａ（ＣＨ３）３を、ＡｓのかわりにＡ
ｓＨ３を、ＨＣｌのかわりにＡｓＣｌ５を用い、すべて
ガス原料を用いても同様の好結果が得られた。
ｓＨ３を、ＨＣｌのかわりにＡｓＣｌ５を用い、すべて
ガス原料を用いても同様の好結果が得られた。
実施例 ３
ＣｕＧａＳ２の場合
１０−９Ｔｏｒｒの高真空に保たれた分子線結晶装置内
のＣｕＧａＳ２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。
のＣｕＧａＳ２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、Ｉ２、Ｈ２の分子線の濃度はそれぞれ
１０１４／ｃｍ２・ｓｅｃ、１０１４／ｃｍ２・ｓｅｃ
、１０１５／ｃｍ２・ｓｅｃ、１０１２／ｃｍ２・ｓｅ
ｃ、１０１２／ｃｍ２・ｓｅｃが好適であった。
１０１４／ｃｍ２・ｓｅｃ、１０１４／ｃｍ２・ｓｅｃ
、１０１５／ｃｍ２・ｓｅｃ、１０１２／ｃｍ２・ｓｅ
ｃ、１０１２／ｃｍ２・ｓｅｃが好適であった。
基板結晶の結晶面はＣ面または（１０１０）面のときが
結晶性がよく表面の平滑度もすぐれていた。
結晶性がよく表面の平滑度もすぐれていた。
以上の実施例からわかるように、成長すべき結晶に対し
てエッチング性を有する化学成分をもつ分子の分子線を
基板に衝突させることにより基板表面を常に清浄化でき
分子線成長の結晶性を大幅に改善できる。
てエッチング性を有する化学成分をもつ分子の分子線を
基板に衝突させることにより基板表面を常に清浄化でき
分子線成長の結晶性を大幅に改善できる。
更に、上記分子線の衝突に加え還元性を有する化学成分
をもつ分子の分子線を衝突させることにより残留ガスに
よる酸化および汚染を防止することもできる。
をもつ分子の分子線を衝突させることにより残留ガスに
よる酸化および汚染を防止することもできる。
本発明は実施例で示した半導体結晶にかぎらず、Ｔｉや
Ｗのような金属などの高融点結晶の成長にも適用できる
。
Ｗのような金属などの高融点結晶の成長にも適用できる
。
もちろん、ヘテロ接合を形成する結晶成長にも適用でき
る。
る。
Claims (1)
- 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台なう分子線結晶成長方法にお
いて、前記結晶に対してエッチング性を有する化学成分
をもつ分子の分子線および還元性をもつ分子の分子線を
前記基板に衝突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 |
|---|---|---|---|
| JP7922576A JPS589796B2 (ja) | 1976-07-02 | 1976-07-02 | 分子線結晶成長方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7922576A JPS589796B2 (ja) | 1976-07-02 | 1976-07-02 | 分子線結晶成長方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS534778A JPS534778A (en) | 1978-01-17 |
| JPS589796B2 true JPS589796B2 (ja) | 1983-02-22 |
Family
ID=13683956
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7922576A Expired JPS589796B2 (ja) | 1976-07-02 | 1976-07-02 | 分子線結晶成長方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS589796B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5624927A (en) * | 1979-08-06 | 1981-03-10 | Nec Corp | Method of vapor phase growth of 3-5 group compound semiconductor in periodic table |
| JPS57173933A (en) * | 1981-04-17 | 1982-10-26 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Growing method for molecular beam |
| JPS6057918A (ja) * | 1983-09-09 | 1985-04-03 | Matsushita Electronics Corp | 半導体結晶薄膜成長方法 |
| JPH067548B2 (ja) * | 1983-09-30 | 1994-01-26 | 株式会社日立製作所 | 薄膜形成方法 |
| KR102579291B1 (ko) * | 2018-02-07 | 2023-09-18 | 삼성전자주식회사 | 전력 변환 장치 및 교류 직류 변환 장치 |
-
1976
- 1976-07-02 JP JP7922576A patent/JPS589796B2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS534778A (en) | 1978-01-17 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4555301A (en) | Formation of heterostructures by pulsed melting of precursor material | |
| JPS5983997A (ja) | エピタキシヤル多成分材料を含むヘテロ構造の形成方法 | |
| JPH0360171B2 (ja) | ||
| JPS589796B2 (ja) | 分子線結晶成長方法 | |
| JP3007971B1 (ja) | 単結晶薄膜の形成方法 | |
| JPS589795B2 (ja) | 分子線結晶成長方法 | |
| JPS5841655B2 (ja) | ブンシセンケツシヨウセイチヨウホウホウ | |
| JPS61104611A (ja) | ３−５化合物単結晶薄膜をそなえたＳｉ基板およびその製造方法 | |
| JPS63155714A (ja) | 半導体膜の成形方法 | |
| Rosner et al. | Microstructure of thin layers of MBE-grown GaAs on Si substrates | |
| JPS62132312A (ja) | 半導体薄膜の製造方法 | |
| JPS62219614A (ja) | 化合物半導体の成長方法 | |
| JPS6229397B2 (ja) | ||
| JPH01161822A (ja) | 素子およびその製造法 | |
| JPH06310429A (ja) | 半導体単結晶膜の製造方法 | |
| JPS62296415A (ja) | ３−ｖ族化合物半導体の気相成長方法 | |
| Poppa et al. | Summary of in situ epitaxial nucleation and growth measurements | |
| JPS5952832A (ja) | 選択エピタキシヤル成長法 | |
| JPH10256164A (ja) | 結晶質膜の製造方法 | |
| SU1730218A1 (ru) | Способ получени монокристаллических пленок полупроводниковых материалов | |
| JP3167350B2 (ja) | 素子の製造法 | |
| JPS6057918A (ja) | 半導体結晶薄膜成長方法 | |
| Tavitian et al. | Epitaxial Growth of Thin Ge Films on [001] Gaas by Laser Photochemical Vapor Deposition from GeH4 | |
| JPS61203630A (ja) | 半導体ウェーハとその製造方法 | |
| JPH04299525A (ja) | 素子の製造法 |