JPS60112692A - 分子線エピタキシアル成長法 - Google Patents
分子線エピタキシアル成長法Info
- Publication number
- JPS60112692A JPS60112692A JP58219809A JP21980983A JPS60112692A JP S60112692 A JPS60112692 A JP S60112692A JP 58219809 A JP58219809 A JP 58219809A JP 21980983 A JP21980983 A JP 21980983A JP S60112692 A JPS60112692 A JP S60112692A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- molecular beam
- irradiating
- intensity
- epitaxial layer
- gaas
- Prior art date
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- Pending
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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
-
- 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
-
- 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
- C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
- C30B29/10—Inorganic compounds or compositions
- C30B29/40—AIIIBV compounds wherein A is B, Al, Ga, In or Tl and B is N, P, As, Sb or Bi
- C30B29/42—Gallium arsenide
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Physical Deposition Of Substances That Are Components Of Semiconductor Devices (AREA)
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】
産業上の利用分野
本発明は、分子線エピタキシアル成長法に関するもので
ある。
ある。
従来例の構成とその問題点
Ｇ ａ Ａ ｓの分子線エピタキシアル成長法（ＭＢＥ
）においては基板温度が５５０℃〜６００℃ であわ、
Ｇ ａ Ａ ｓ基板表面上に遊離ガリウムが存在しない
限り付着係数は０である。したがって、成長速度はガリ
ウム分子線強度のみに依存し、砒素分子線とガリウム分
子線との強度比Ｇａ／Ａｓは、基板からの脱離砒素を考
え、０．１程度あればＭＢＥ成長出来る。しかし、エピ
タキシアル層の品質を向上するにはフォトルミネセンス
測定によりストイキオメトリ−の制御が重要である事が
分かっている。
）においては基板温度が５５０℃〜６００℃ であわ、
Ｇ ａ Ａ ｓ基板表面上に遊離ガリウムが存在しない
限り付着係数は０である。したがって、成長速度はガリ
ウム分子線強度のみに依存し、砒素分子線とガリウム分
子線との強度比Ｇａ／Ａｓは、基板からの脱離砒素を考
え、０．１程度あればＭＢＥ成長出来る。しかし、エピ
タキシアル層の品質を向上するにはフォトルミネセンス
測定によりストイキオメトリ−の制御が重要である事が
分かっている。
特に、０．ら４■付近の深い準位はガリウムサイトに砒
素が入ったアンチサイト欠陥であると認識されつつあり
、ＭＢＥによる高品質エピタキシアル層を得るにはＧ
ａ ／Ａ ｓ比を上げる事が重要である。
素が入ったアンチサイト欠陥であると認識されつつあり
、ＭＢＥによる高品質エピタキシアル層を得るにはＧ
ａ ／Ａ ｓ比を上げる事が重要である。
これを実現するために従来は賀歌分析スペクトルの強度
比、又はＢ −Ａ （Ｂａｙａｒｄ −Ａｌｐｅｒｔ
）ゲージによって測定した圧力から算出した強度比によ
って成長中のＧ ａ／Ａ ｓ比を制御していた。しかし
砒素分子線は一般に金属砒素の昇華によって得られてい
るために不安定であり、特にＧ ａ／Ａ ｓを限界であ
る０、８〜１まで上げて成長する際は、この不安定性の
ためにストイキオメトリ−が乱れやすい。
比、又はＢ −Ａ （Ｂａｙａｒｄ −Ａｌｐｅｒｔ
）ゲージによって測定した圧力から算出した強度比によ
って成長中のＧ ａ／Ａ ｓ比を制御していた。しかし
砒素分子線は一般に金属砒素の昇華によって得られてい
るために不安定であり、特にＧ ａ／Ａ ｓを限界であ
る０、８〜１まで上げて成長する際は、この不安定性の
ためにストイキオメトリ−が乱れやすい。
発明の目的
本発明は前記従来の欠点に鑑み、実効的なＧ ａ ／Ａ
ｓを安定性良＜ ｎ；Ｕ ｍＩＬ、高品質エピタキシア
ル層を得ることのできる分子線エピタキシアル成長法を
提供するものである。
ｓを安定性良＜ ｎ；Ｕ ｍＩＬ、高品質エピタキシア
ル層を得ることのできる分子線エピタキシアル成長法を
提供するものである。
発明の構成
この目的を達成するために、本発明の分子線エピタキン
アル成長法は、ガリウム分子線と砒素分子線とを交互に
Ｇ ａ Ａ ｓ基板上に照射することから構成されてい
る。
アル成長法は、ガリウム分子線と砒素分子線とを交互に
Ｇ ａ Ａ ｓ基板上に照射することから構成されてい
る。
実施例の説明
以下、本発明の構成を実施例に基づき説明する先ず、Ｇ
ａ Ａ ｓ結晶基板を■再常のＭＢＥ用前処哩工程に
よって脱脂１表面エッチ、洗浄を行った後ＭＢＥ装置に
導入する。ＣＯＣ飢炭化水素・１ １１ Ｈ２Ｏ等の分圧が１０ Ｔｏｒｒ台である残留ガス組成
の良好な超高真空中で、砒素分子線を照射しつつ基板温
度を６１０〜６２０ｔｌ： まで上げる事により清浄表
面を得る。Ｇ ａ Ａ ｓの格子定数は室温で５．６５
３八であるから、熱膨張を無視して基板表面１ｄあたり
６．３ Ｘ １０ の吸着サイトがＧ ａ 、 Ａ ｓ
それぞれに対して存在する。つまりＧａ分子線強度とし
て６．３Ｘ１０ 個／ｃｒＩ−露を使用すると１秒でＧ
ａサイトは全て埋まる。この強度は通常の成長法では約
１μｍ ／ｈ ｒ の成長速度′を与えるから、成長速
度のデータからガリウム炉温を設定する。
ａ Ａ ｓ結晶基板を■再常のＭＢＥ用前処哩工程に
よって脱脂１表面エッチ、洗浄を行った後ＭＢＥ装置に
導入する。ＣＯＣ飢炭化水素・１ １１ Ｈ２Ｏ等の分圧が１０ Ｔｏｒｒ台である残留ガス組成
の良好な超高真空中で、砒素分子線を照射しつつ基板温
度を６１０〜６２０ｔｌ： まで上げる事により清浄表
面を得る。Ｇ ａ Ａ ｓの格子定数は室温で５．６５
３八であるから、熱膨張を無視して基板表面１ｄあたり
６．３ Ｘ １０ の吸着サイトがＧ ａ 、 Ａ ｓ
それぞれに対して存在する。つまりＧａ分子線強度とし
て６．３Ｘ１０ 個／ｃｒＩ−露を使用すると１秒でＧ
ａサイトは全て埋まる。この強度は通常の成長法では約
１μｍ ／ｈ ｒ の成長速度′を与えるから、成長速
度のデータからガリウム炉温を設定する。
砒素分子線は、Ｂ−Ａゲージによって測定した分圧から
強度を計算し、Ｇａ分子線強度の２倍にする。成長に際
しては基板温度を５８０℃に設定して、（１）清浄のた
めの加熱時から照射中の砒素分子線を止める。（２）こ
の基板温度で遊離Ａｓの表面滞在時間は１秒以下である
から１秒間この状態を保った後には、表面の過剰砒素は
完全に脱離したと見なせる。（３）次に、先に設定した
強度をもつガリウム分子線を１秒１１０照射する。精密
な照射時間はＲＨＥＥＤ像から決定出来る。（３）ガリ
ウム分子線を止めてから、砒素を２〜３秒間照射後、（
４）再び、１秒後にガリウムを照射するサイクルを続け
る。
強度を計算し、Ｇａ分子線強度の２倍にする。成長に際
しては基板温度を５８０℃に設定して、（１）清浄のた
めの加熱時から照射中の砒素分子線を止める。（２）こ
の基板温度で遊離Ａｓの表面滞在時間は１秒以下である
から１秒間この状態を保った後には、表面の過剰砒素は
完全に脱離したと見なせる。（３）次に、先に設定した
強度をもつガリウム分子線を１秒１１０照射する。精密
な照射時間はＲＨＥＥＤ像から決定出来る。（３）ガリ
ウム分子線を止めてから、砒素を２〜３秒間照射後、（
４）再び、１秒後にガリウムを照射するサイクルを続け
る。
この様な成長はマイコンによって分子線源のシャッター
開閉を制御すれば可能である。本実施例の成長のフロー
チャー１・を図に示す。本実施例によれば、砒素強度の
変動に影響されずに、成長中のＧ ａ Ａ ｓ比を精密
に制御出来る。この結果、アンチサイト欠陥を押えて容
易に実効的Ｇａ ／Ａ ｓ比を１にして高品質エピタキ
シアル層を容易に実現することができる。
開閉を制御すれば可能である。本実施例の成長のフロー
チャー１・を図に示す。本実施例によれば、砒素強度の
変動に影響されずに、成長中のＧ ａ Ａ ｓ比を精密
に制御出来る。この結果、アンチサイト欠陥を押えて容
易に実効的Ｇａ ／Ａ ｓ比を１にして高品質エピタキ
シアル層を容易に実現することができる。
発明の効果
以上のように、本発明はガリウム分子線と砒素分子線と
を交互にＱ ａ Ａ ｓ基板上に照射することにより、
高品質エピタキシアル層を得ることができ、その実用的
価値は犬なるものがある。
を交互にＱ ａ Ａ ｓ基板上に照射することにより、
高品質エピタキシアル層を得ることができ、その実用的
価値は犬なるものがある。
図は本発明の分子線エピクキ／アル成長法を示すフロー
チャート図である。
チャート図である。
Claims (1)
- Ｇ ａ Ａ ｓ結晶基板上にガリウム分子線と砒素分子
線を交互に照射して、エピタキシアル層を形成すること
を特徴とする分子線エピタキシアル成長法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58219809A JPS60112692A (ja) | 1983-11-22 | 1983-11-22 | 分子線エピタキシアル成長法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58219809A JPS60112692A (ja) | 1983-11-22 | 1983-11-22 | 分子線エピタキシアル成長法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60112692A true JPS60112692A (ja) | 1985-06-19 |
Family
ID=16741370
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58219809A Pending JPS60112692A (ja) | 1983-11-22 | 1983-11-22 | 分子線エピタキシアル成長法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60112692A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61251022A (ja) * | 1985-04-27 | 1986-11-08 | Junichi Nishizawa | 化合物半導体の液相エピタキシヤル成長法及び成長装置 |
| JPS62165909A (ja) * | 1986-01-17 | 1987-07-22 | Hokkaido Univ | 化合物半導体の超格子構造の薄膜成長の方法 |
| 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 |
| JPH01157406A (ja) * | 1987-08-24 | 1989-06-20 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 複合酸化物超電導体薄膜の製造方法 |
| JPH01249628A (ja) * | 1988-03-31 | 1989-10-04 | Seiko Epson Corp | 高温超電導体膜の製造方法 |
-
1983
- 1983-11-22 JP JP58219809A patent/JPS60112692A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61251022A (ja) * | 1985-04-27 | 1986-11-08 | Junichi Nishizawa | 化合物半導体の液相エピタキシヤル成長法及び成長装置 |
| JPH0564849B2 (ja) * | 1985-04-27 | 1993-09-16 | Junichi Nishizawa | |
| JPS62165909A (ja) * | 1986-01-17 | 1987-07-22 | Hokkaido Univ | 化合物半導体の超格子構造の薄膜成長の方法 |
| 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 |
| JPH01157406A (ja) * | 1987-08-24 | 1989-06-20 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 複合酸化物超電導体薄膜の製造方法 |
| JPH01249628A (ja) * | 1988-03-31 | 1989-10-04 | Seiko Epson Corp | 高温超電導体膜の製造方法 |
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