JPS5992997A - 分子線エピタキシヤル成長法を用いた薄膜の形成方法 - Google Patents
分子線エピタキシヤル成長法を用いた薄膜の形成方法Info
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- JPS5992997A JPS5992997A JP20266182A JP20266182A JPS5992997A JP S5992997 A JPS5992997 A JP S5992997A JP 20266182 A JP20266182 A JP 20266182A JP 20266182 A JP20266182 A JP 20266182A JP S5992997 A JPS5992997 A JP S5992997A
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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
- C30B23/02—Epitaxial-layer growth
- C30B23/06—Heating of the deposition chamber, the substrate or the materials to be evaporated
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
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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】
本発明は、低温で高品質の薄膜を形成する分子線エピタ
キシャル成長方法に関する。
キシャル成長方法に関する。
分子線エピタキシャル成長は超高真空中で行われる口
このため、基板表°面には薄膜構成元素以外の吸着分子
は存在せず、したがって表面自由エネルギーが大きいと
いう特徴がある。したがって例えばシリコンＩＦＪｉＱ
を形成する場合等においては、他の成長法で見られない
低基板温度で良好な結晶性をもつ薄膜が形成されている
。しかしながら砒化ガリウム等の化合物半導体薄膜を形
成する場合には、■族元素と■族元素の化学的性質の違
いのため、低基板温度では深い不純物準位を形成する欠
陥が導入され、良好な品質の薄膜が得られていない。
は存在せず、したがって表面自由エネルギーが大きいと
いう特徴がある。したがって例えばシリコンＩＦＪｉＱ
を形成する場合等においては、他の成長法で見られない
低基板温度で良好な結晶性をもつ薄膜が形成されている
。しかしながら砒化ガリウム等の化合物半導体薄膜を形
成する場合には、■族元素と■族元素の化学的性質の違
いのため、低基板温度では深い不純物準位を形成する欠
陥が導入され、良好な品質の薄膜が得られていない。
このため、近年化合物牛導体薄膜の成長温度は除徐に高
められ、例えばカリウム・アルミニウム・砒素混晶の成
長温度は７８０℃という高温にまで高めることすら試み
られている。このような高基板温度では、ｎ ｆｆｌ
＊ ｐ Ｗのドーピングに用いる不純物元素が薄膜成長
中に拡散してしまうために、シャープな不純物プロファ
イルがそこなわれ１分子線エピタキシャル成長法の一つ
の特長が失われてしまう。
められ、例えばカリウム・アルミニウム・砒素混晶の成
長温度は７８０℃という高温にまで高めることすら試み
られている。このような高基板温度では、ｎ ｆｆｌ
＊ ｐ Ｗのドーピングに用いる不純物元素が薄膜成長
中に拡散してしまうために、シャープな不純物プロファ
イルがそこなわれ１分子線エピタキシャル成長法の一つ
の特長が失われてしまう。
本発明の目的はこのような欠点を除去し、低加速イオン
を基板表面に照射するこきにより、基板表面のみを励起
し、基板表面温度を実効的に高めて、分子線エピタキシ
ャル成長を行う方法を提供するところにある〇 表面温度を菖めるにはイオンを用いる以外に光照射や電
子ビーム照射等が考えられるが、いずれも侵入深さが深
いため、基板表面のるならず基板内部も昇温されるので
適当ではない。分子線エピタキシャル成長法においてイ
オンを用いる試みは、本発明以外に砒化ガリウム中への
ドーピング効率を高める目的でドーパントである亜鉛を
イオン化した試みや、硫化カドミウム成長において成長
速度を高める目的で構成元素をイオン化した試みが報普
されている。これ等はいずれも薄膜中にとり込まれる元
素をイオン化するものであって、照射イオン量と薄膜中
にとり込まれる元素量とを分離するには困離があった。
を基板表面に照射するこきにより、基板表面のみを励起
し、基板表面温度を実効的に高めて、分子線エピタキシ
ャル成長を行う方法を提供するところにある〇 表面温度を菖めるにはイオンを用いる以外に光照射や電
子ビーム照射等が考えられるが、いずれも侵入深さが深
いため、基板表面のるならず基板内部も昇温されるので
適当ではない。分子線エピタキシャル成長法においてイ
オンを用いる試みは、本発明以外に砒化ガリウム中への
ドーピング効率を高める目的でドーパントである亜鉛を
イオン化した試みや、硫化カドミウム成長において成長
速度を高める目的で構成元素をイオン化した試みが報普
されている。これ等はいずれも薄膜中にとり込まれる元
素をイオン化するものであって、照射イオン量と薄膜中
にとり込まれる元素量とを分離するには困離があった。
本発明の特徴は、水素。
ヘリウム、ネオン、アルゴン等の薄膜中にとり込まれ難
い元素をイオン化し、照射するもので、照射イオン量と
薄膜中にとり込まれる元素量が分離されている特長をも
ち、したがってイオン照射による効果を定量的に制御す
ることが容易である特長を有している口取下図面を用い
て本発明の実施例について説明する。
い元素をイオン化し、照射するもので、照射イオン量と
薄膜中にとり込まれる元素量が分離されている特長をも
ち、したがってイオン照射による効果を定量的に制御す
ることが容易である特長を有している口取下図面を用い
て本発明の実施例について説明する。
第１図は本発明の実施例に用いた分子線エピタキシャル
装置のａ％を示す。１１は１０ ”Ｔｏ ｒ ｒまでの
到達真空度を有するＸ堕容器であり、容器内に砒素分子
源１２．カリウム源１３．アルミニウム源１４゜シリコ
ン源１５および水素イオン源１６が設置されており、こ
れらはそれぞれ６００℃に加熱された砒化ガリウム基板
１７表面にビームが照射される位置に配置されている。
装置のａ％を示す。１１は１０ ”Ｔｏ ｒ ｒまでの
到達真空度を有するＸ堕容器であり、容器内に砒素分子
源１２．カリウム源１３．アルミニウム源１４゜シリコ
ン源１５および水素イオン源１６が設置されており、こ
れらはそれぞれ６００℃に加熱された砒化ガリウム基板
１７表面にビームが照射される位置に配置されている。
水素イオン源１６にはストップ弁を介して外部から水素
カスが供給される。砒化ガリウム基板１７は砒素ビーム
照射下で５７０℃に加熱して表面清浄化を行った後、６
００℃に昇温し、９６０℃に加熱されたカリウム源１３
からガリウムビームを照射して、砒化ガリウム層を１μ
ｍの厚さに成長した。このときの砒素源１２温度は３３
０℃である。続いて１２００℃に加熱されたアルミニウ
ム源１４および１１００℃に加熱されたシリコン源１５
からおのおのアルミニウムヒームおよびシリコンビーム
を照射し、同時に１０ ｅＶに加速された水素イオンを
水素イオン源１６から基板１７表面に照射し、アルミニ
ウム砒素モル比０．３のカリウム・アルミニウム・砒素
層も１μｍの厚さに成長した。
カスが供給される。砒化ガリウム基板１７は砒素ビーム
照射下で５７０℃に加熱して表面清浄化を行った後、６
００℃に昇温し、９６０℃に加熱されたカリウム源１３
からガリウムビームを照射して、砒化ガリウム層を１μ
ｍの厚さに成長した。このときの砒素源１２温度は３３
０℃である。続いて１２００℃に加熱されたアルミニウ
ム源１４および１１００℃に加熱されたシリコン源１５
からおのおのアルミニウムヒームおよびシリコンビーム
を照射し、同時に１０ ｅＶに加速された水素イオンを
水素イオン源１６から基板１７表面に照射し、アルミニ
ウム砒素モル比０．３のカリウム・アルミニウム・砒素
層も１μｍの厚さに成長した。
このときの成長速度は毎時１μｍであり、水素イオンの
照射量は毎秒１×１０１４ｃｍ′であった。上記成長に
おいてシリコンビームはガリウム・アルミニウム・砒素
中へのｎ型ドーピングを行うために用いたものであり、
成長層の電子濃度は３Ｘ１０”７ｍ−であった。
照射量は毎秒１×１０１４ｃｍ′であった。上記成長に
おいてシリコンビームはガリウム・アルミニウム・砒素
中へのｎ型ドーピングを行うために用いたものであり、
成長層の電子濃度は３Ｘ１０”７ｍ−であった。
このようにして成長したガリウム・アルミニウム拳砒素
層の電気的、光学的性質をＤＬＴ Ｓ法およびフナトル
ミネッセンス法で調べたが、深い準位密度は基板温度６
００℃で水素イオンを照射しない場合に較べ２ケタ以上
減少し、水素イオン照射しない場合の基板温度７８０℃
のものと較べてもさらに良質の薄膜が得られた。また二
次イオン質量分析法でガリウム−アルミニウム・砒素中
のシリコン濃度分布を求めたが、ガリウム砒素中−・の
拡散は認められなかった。
層の電気的、光学的性質をＤＬＴ Ｓ法およびフナトル
ミネッセンス法で調べたが、深い準位密度は基板温度６
００℃で水素イオンを照射しない場合に較べ２ケタ以上
減少し、水素イオン照射しない場合の基板温度７８０℃
のものと較べてもさらに良質の薄膜が得られた。また二
次イオン質量分析法でガリウム−アルミニウム・砒素中
のシリコン濃度分布を求めたが、ガリウム砒素中−・の
拡散は認められなかった。
このように本発明の成長方法では、イオン照射によって
表面温度が実効的ｌこ高められるため、低基板温度でも
良好な薄膜が成長するという特長を有する。イオン種と
しては、水素イオンの他、ヘリウム、ネオン、アルゴン
が薄膜中にとり込まれ難いため有効であった。またイオ
ン加速エネルギーは１００ｅＶより高めるとかえって薄
膜中の欠陥密度が上昇して良好な品質が得られない。
表面温度が実効的ｌこ高められるため、低基板温度でも
良好な薄膜が成長するという特長を有する。イオン種と
しては、水素イオンの他、ヘリウム、ネオン、アルゴン
が薄膜中にとり込まれ難いため有効であった。またイオ
ン加速エネルギーは１００ｅＶより高めるとかえって薄
膜中の欠陥密度が上昇して良好な品質が得られない。
本実施例では、薄膜としてカリウム・アルミニウム・砒
素を成長したが、他の種類の半導体薄膜。
素を成長したが、他の種類の半導体薄膜。
絶縁物薄膜、金属薄膜の成長にも本発明のイオンビーム
照射が有効であることは云うまでもない。
照射が有効であることは云うまでもない。
また薄膜を多層に形成する場合でも本発明のイオンビー
ム照射は有効である。
ム照射は有効である。
第１図は本発明の一実施例ｉこ用いた分子線エピタキシ
ャル装置の概要を示す図で、図中１１は真空容器１１２
は砒素分子源、１３はガリウム源、１４はアルミニウム
源、１５はシリコン源、１Ｇは水素イオン源、１７は砒
化ガリウム基板である。
ャル装置の概要を示す図で、図中１１は真空容器１１２
は砒素分子源、１３はガリウム源、１４はアルミニウム
源、１５はシリコン源、１Ｇは水素イオン源、１７は砒
化ガリウム基板である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 分子線エピタキシャル成長法を用いた薄膜の形成方法に
おいて、薄膜を形成すべき基板に該薄膜を構成する元素
のビームを照射すると同時に前記基板に１００ｅＶ以下
に加速された水素、ヘリウム。 ネオン、アルゴンから選ばれたｌ稙類以上のイオンビー
ムをも照射することを特徴とする分子線エピタキシャル
成長法を用いた薄膜の形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20266182A JPS5992997A (ja) | 1982-11-18 | 1982-11-18 | 分子線エピタキシヤル成長法を用いた薄膜の形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20266182A JPS5992997A (ja) | 1982-11-18 | 1982-11-18 | 分子線エピタキシヤル成長法を用いた薄膜の形成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5992997A true JPS5992997A (ja) | 1984-05-29 |
Family
ID=16461043
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20266182A Pending JPS5992997A (ja) | 1982-11-18 | 1982-11-18 | 分子線エピタキシヤル成長法を用いた薄膜の形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5992997A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6197191A (ja) * | 1984-10-16 | 1986-05-15 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | エピ単結晶薄膜の成長方法 |
| JPS61117193A (ja) * | 1984-11-08 | 1986-06-04 | Nec Corp | 結晶成長方法 |
| JPS61214511A (ja) * | 1985-03-20 | 1986-09-24 | Sharp Corp | 結晶成長方法 |
| JPS6385088A (ja) * | 1986-09-26 | 1988-04-15 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 半導体エピタキシヤル成長法 |
-
1982
- 1982-11-18 JP JP20266182A patent/JPS5992997A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6197191A (ja) * | 1984-10-16 | 1986-05-15 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | エピ単結晶薄膜の成長方法 |
| JPH0329757B2 (ja) * | 1984-10-16 | 1991-04-25 | ||
| JPS61117193A (ja) * | 1984-11-08 | 1986-06-04 | Nec Corp | 結晶成長方法 |
| JPS61214511A (ja) * | 1985-03-20 | 1986-09-24 | Sharp Corp | 結晶成長方法 |
| JPS6385088A (ja) * | 1986-09-26 | 1988-04-15 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 半導体エピタキシヤル成長法 |
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