JPS6014430A - 選択エピタキシヤル結晶成長法 - Google Patents
選択エピタキシヤル結晶成長法Info
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- JPS6014430A JPS6014430A JP12150483A JP12150483A JPS6014430A JP S6014430 A JPS6014430 A JP S6014430A JP 12150483 A JP12150483 A JP 12150483A JP 12150483 A JP12150483 A JP 12150483A JP S6014430 A JPS6014430 A JP S6014430A
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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】
〔発明の属する技術分野〕
本発明は、半導体結晶のエピタキシャル成長において、
基板の指定位＠にのみ、単結晶をエピタキシャル成長さ
ぜ、その他の部分では非晶質または、多結晶体全成長さ
せる選択エピタキシャル結晶成長法に関する。
基板の指定位＠にのみ、単結晶をエピタキシャル成長さ
ぜ、その他の部分では非晶質または、多結晶体全成長さ
せる選択エピタキシャル結晶成長法に関する。
半導体物質は、単結晶状態とそうでない状態、すなわち
、非晶質または多結晶状態では、′肛気的、光学的性質
が異なり、この差異全積極的に半導体素子製作に利用す
ることができる。１；−＋］えは半導体素子のプレーナ
ー構造はその一例である。種々の′亀子および光学素子
の構造上、同一基板上で準結晶領域とそうでない領域と
全微細且つ高精度に２次元パターン化する必要がある場
合がある。このような２次元＜、ｊｆｊ造を得るために
は単結晶ｐ７５板上の指定位置にのみエビタギンヤルに
単結晶全成長させ、他の領域には非晶質または多結晶全
ｒＪｙ、長させる、いわゆるｉＪ択エピタキシャルｈｚ
長良法用いられる。
、非晶質または多結晶状態では、′肛気的、光学的性質
が異なり、この差異全積極的に半導体素子製作に利用す
ることができる。１；−＋］えは半導体素子のプレーナ
ー構造はその一例である。種々の′亀子および光学素子
の構造上、同一基板上で準結晶領域とそうでない領域と
全微細且つ高精度に２次元パターン化する必要がある場
合がある。このような２次元＜、ｊｆｊ造を得るために
は単結晶ｐ７５板上の指定位置にのみエビタギンヤルに
単結晶全成長させ、他の領域には非晶質または多結晶全
ｒＪｙ、長させる、いわゆるｉＪ択エピタキシャルｈｚ
長良法用いられる。
従来、単結晶基板、例えばＧ ａ Ａ Ｓ ｙ％仮の上
に５ｌｏｔなど全マスク拐として付着し、その後、ホト
リノグラフィによって窓全明け、その部分ＶｃＧ ａＡ
ｓ単結晶をエピタキシャル成長させ、他の部分に多結晶
ＧａＡｓ膜全成長させる方法がとられていた。この種の
方法は例えばＡ 、 Ｙ 、 Ｃｈｏ ａｎｄ Ｗ、Ｃ
。
に５ｌｏｔなど全マスク拐として付着し、その後、ホト
リノグラフィによって窓全明け、その部分ＶｃＧ ａＡ
ｓ単結晶をエピタキシャル成長させ、他の部分に多結晶
ＧａＡｓ膜全成長させる方法がとられていた。この種の
方法は例えばＡ 、 Ｙ 、 Ｃｈｏ ａｎｄ Ｗ、Ｃ
。
］３ａｌｌａｍｙによるＪ 、 Ａｐｌ）Ｉ Ｐｈｙｓ
、ＶｏＡ ４６ Ｎｏ 、２（１９７５）７８３頁に
記載されている。このようなホトリソグラフィを用いる
方法では、基板面上の位置を指定するプロセスとエピタ
キシャル成長のプロセスとは全（分離されているため、
工程が複離である。まだ、ホトリングラフィの工程は種
々の薬品を用いるため、基板材料の汚染の可能性がある
。
、ＶｏＡ ４６ Ｎｏ 、２（１９７５）７８３頁に
記載されている。このようなホトリソグラフィを用いる
方法では、基板面上の位置を指定するプロセスとエピタ
キシャル成長のプロセスとは全（分離されているため、
工程が複離である。まだ、ホトリングラフィの工程は種
々の薬品を用いるため、基板材料の汚染の可能性がある
。
さらにホトリングラフィではエツチングによる寸法精度
の限界かあ、す、０．５μｍ以下の精度のｔ？ζ造は困
難である。更に形態上からは、上記ホトリングラフィ全
用いる従来の方法では指定位１ｔｔと非指定位１ｆ：：
ｅとの間に段差ができ、その上にエピタキシャル成長法
を多層に積層することが困難である。
の限界かあ、す、０．５μｍ以下の精度のｔ？ζ造は困
難である。更に形態上からは、上記ホトリングラフィ全
用いる従来の方法では指定位１ｔｔと非指定位１ｆ：：
ｅとの間に段差ができ、その上にエピタキシャル成長法
を多層に積層することが困難である。
この発明は、上述した従来方法の欠点を改良したもので
、工程が単純化された、きわめて高精度且つ清浄で平坦
な成長膜′！ｆ−得ることができる選択エピタキシャル
１結晶成長法全提供することを目的とする。
、工程が単純化された、きわめて高精度且つ清浄で平坦
な成長膜′！ｆ−得ることができる選択エピタキシャル
１結晶成長法全提供することを目的とする。
本発明の方法は、半導体単結晶基板にそれと同一物質の
非晶質または多ｊ＋δ晶膜を付着し、真空中で基板上の
指定位置に′ト戒子線や元金照射して制御非晶質ずたは
多ギ８晶瞑を加熱・焼鈍し、エピタキシャルに単結晶化
し、その上へ第２の半導体物質ケエビタキシャル県度以
上で真空蒸着することにより、前記単結晶化した部分に
、甲、結晶全エビタギシャル成長させ、その他のｔ′４
６分では非晶・質または多結晶ｊｉσを成長させる方法
である。尚、第２の半導・体′物質は、浩板物質と同一
・物質でも異′吻質でも良い。
非晶質または多ｊ＋δ晶膜を付着し、真空中で基板上の
指定位置に′ト戒子線や元金照射して制御非晶質ずたは
多ギ８晶瞑を加熱・焼鈍し、エピタキシャルに単結晶化
し、その上へ第２の半導体物質ケエビタキシャル県度以
上で真空蒸着することにより、前記単結晶化した部分に
、甲、結晶全エビタギシャル成長させ、その他のｔ′４
６分では非晶・質または多結晶ｊｉσを成長させる方法
である。尚、第２の半導・体′物質は、浩板物質と同一
・物質でも異′吻質でも良い。
そして上述の乍結ａに・（板に付着させる非晶質または
多結晶体の薄膜は、エピタキシャル温［矩以丁で成長さ
せることにより得られ、その厚さは゛電子線や光の照射
によ、り容易に単結晶化させるために薄くする必要があ
るが数原子層程度以下では効果が得られないので物質に
依存する適切な膜厚の範囲が存在する。
多結晶体の薄膜は、エピタキシャル温［矩以丁で成長さ
せることにより得られ、その厚さは゛電子線や光の照射
によ、り容易に単結晶化させるために薄くする必要があ
るが数原子層程度以下では効果が得られないので物質に
依存する適切な膜厚の範囲が存在する。
本発明によれば非晶１（寸たは多結晶薄膜を付光゛した
半導体単結晶基板上に真空中で電子線または光を定食し
て狂態の指定位餘の前記薄ｊ良を熱的に焼鈍してエピタ
キシャルに単結晶化する。その単結晶化した部分ではそ
の後に、２ｇ２の半導体物質のエピタキシャル単結晶成
長が行なわれそれ以外の部分では非晶質または多結晶膜
が成長する。
半導体単結晶基板上に真空中で電子線または光を定食し
て狂態の指定位餘の前記薄ｊ良を熱的に焼鈍してエピタ
キシャルに単結晶化する。その単結晶化した部分ではそ
の後に、２ｇ２の半導体物質のエピタキシャル単結晶成
長が行なわれそれ以外の部分では非晶質または多結晶膜
が成長する。
上記プロセスは同一または、バルブを介した真空中です
べて完了することができるので非常に単純かつ清浄なプ
ロセスである。
べて完了することができるので非常に単純かつ清浄なプ
ロセスである。
また、電子線や光はｒ’）ｆｉの線径に絞ることができ
、任意に走査が可能である。従って、ホトリソグラフィ
の場合異なり、単結晶領域の最小線幅は１０００Ａ以下
も可能である。ま′に１単結晶領域と非単結晶領域とで
段差が生じないのでエピタキシャル層全積層する場合に
、いわゆる段切れ状態全土ずることがない。
、任意に走査が可能である。従って、ホトリソグラフィ
の場合異なり、単結晶領域の最小線幅は１０００Ａ以下
も可能である。ま′に１単結晶領域と非単結晶領域とで
段差が生じないのでエピタキシャル層全積層する場合に
、いわゆる段切れ状態全土ずることがない。
以下、上述した本発明の実施例全図面に基いて説明する
。第１図は本発明の真空蒸着による選択エピタキシャル
結晶成長装置の構成図である。ｌはイオンポンプおよび
チタンサブリメーシ３ンボンブ（南示せず）に」チ続さ
れているＩ Ｏ” ｉ’ｏｒｒ台に排気可能な超高真空
容器である。２ａ 、 ２ｂは８００℃まで昇温可能な
基板ホルダーである。３ａ。
。第１図は本発明の真空蒸着による選択エピタキシャル
結晶成長装置の構成図である。ｌはイオンポンプおよび
チタンサブリメーシ３ンボンブ（南示せず）に」チ続さ
れているＩ Ｏ” ｉ’ｏｒｒ台に排気可能な超高真空
容器である。２ａ 、 ２ｂは８００℃まで昇温可能な
基板ホルダーである。３ａ。
３ｂはそれらに固定された基板を示す。基板ホルダーは
４全中心に厄転して方向を変えることができる。すなわ
ち、蒸着の際は、■の位ｊｉ’、（、、電子線熱う」の
際は■の位置に回転し、固定される。５ａ。
４全中心に厄転して方向を変えることができる。すなわ
ち、蒸着の際は、■の位ｊｉ’、（、、電子線熱う」の
際は■の位置に回転し、固定される。５ａ。
５ｂはクヌードセン型蒸発源で１６００“′Ｃまで昇温
可能である。５ａ、５ｂは蒸発分子のためのンヤソター
である。７は静心偏向雪１１（転）全内蔵した＋；１．
．’を子銃でそれからの電子線は＄改表面の指定位Ｈｐ
−ｉに・＋ｒ＜＜射することができる。８は、Ｍ、子綜
照射ＶＣよる原板３ｂからの２次電子全検出し、ン梶子
線照射部の位置を確認するための２次１イ子増倍・庁で
メクイ）。
可能である。５ａ、５ｂは蒸発分子のためのンヤソター
である。７は静心偏向雪１１（転）全内蔵した＋；１．
．’を子銃でそれからの電子線は＄改表面の指定位Ｈｐ
−ｉに・＋ｒ＜＜射することができる。８は、Ｍ、子綜
照射ＶＣよる原板３ｂからの２次電子全検出し、ン梶子
線照射部の位置を確認するための２次１イ子増倍・庁で
メクイ）。
以上のような構成の装置ｖｃおいて、Ｃｒドープの半絶
縁ａＧａＡｓ（００１）面の指定位１’ｉｉ ＶＣＧ
ａ Ａ ｓ膜の選択エピタキシーを得る方法について説
明する。
縁ａＧａＡｓ（００１）面の指定位１’ｉｉ ＶＣＧ
ａ Ａ ｓ膜の選択エピタキシーを得る方法について説
明する。
Ｃｒがドープされた中絶Ｒｆ４ｔＧａＡｓ（００１）基
板をＨ２Ｓ ０４ ： 、［（２ｏｚ’ ： Ｈ２Ｏ＝
６ ： ｌ ： １溶液中で５０℃、２分間化学処理
した後、第１図に示す基板ホルダー２３に取ｎ付け、３
ａとした。前記クヌードセン型蒸発９５ ａＶＣＧ ａ
、’ ５ ｂにＡａをそれぞれチャージし、前記超高
真空排気容器１を約７０時間、２００℃で脱ガス後、ｌ
Ｏ” Ｔｏｒｒ台に排気した。その後、基板３ ａ
ｆ ７００℃、２０分間加熱し、表面酸化物を芦発させ
、清浄表面を得た。
板をＨ２Ｓ ０４ ： 、［（２ｏｚ’ ： Ｈ２Ｏ＝
６ ： ｌ ： １溶液中で５０℃、２分間化学処理
した後、第１図に示す基板ホルダー２３に取ｎ付け、３
ａとした。前記クヌードセン型蒸発９５ ａＶＣＧ ａ
、’ ５ ｂにＡａをそれぞれチャージし、前記超高
真空排気容器１を約７０時間、２００℃で脱ガス後、ｌ
Ｏ” Ｔｏｒｒ台に排気した。その後、基板３ ａ
ｆ ７００℃、２０分間加熱し、表面酸化物を芦発させ
、清浄表面を得た。
次に基板３ａの温度を２００℃に設定した。Ｇａ蒸発源
５ａ’１ｌｌＯＯ℃、Ａｓ蒸発源５ ｂ’ｉ３３０℃（
てそれぞれ昇温し、温度が安定したらシャッター６ａ、
６ｂ？開き、各々の蒸気を基板に照射し、ＧａＡｓ膜を
成長させたところ、第２図に示すように基板３の上に非
晶質膜３０を得た。その膜厚は２００Ａであった。
５ａ’１ｌｌＯＯ℃、Ａｓ蒸発源５ ｂ’ｉ３３０℃（
てそれぞれ昇温し、温度が安定したらシャッター６ａ、
６ｂ？開き、各々の蒸気を基板に照射し、ＧａＡｓ膜を
成長させたところ、第２図に示すように基板３の上に非
晶質膜３０を得た。その膜厚は２００Ａであった。
次に基板を３ｂの状態とし、基板温度を４００℃にして
電子銃７からの電子線４０（第３図！゛聯照）全照射し
なから所足の位置に走査し、Ｇａ Ａ Ｓ小品質膜３０
全単結晶化させた。その結果、Ｇ ａ Ａ ｓ ｇ６板
の断面は第３図のような構５青となった。用いた電子線
（すＩＣＯλ工屯に絞られ１．ＴＯＩぐｖｃＩｒ刀口〕
１仔された。このとき算囲気は５Ｘｌ ＯづＴｏｒｒの
Ａ ｓ ４７ｔｌ、気であった。
電子銃７からの電子線４０（第３図！゛聯照）全照射し
なから所足の位置に走査し、Ｇａ Ａ Ｓ小品質膜３０
全単結晶化させた。その結果、Ｇ ａ Ａ ｓ ｇ６板
の断面は第３図のような構５青となった。用いた電子線
（すＩＣＯλ工屯に絞られ１．ＴＯＩぐｖｃＩｒ刀口〕
１仔された。このとき算囲気は５Ｘｌ ＯづＴｏｒｒの
Ａ ｓ ４７ｔｌ、気であった。
電子線照射部の非晶質部が単結晶化したが否かは超高真
空容器ＩＫ取、り付けられた反射摂ｉ怖速電子線回折（
ＲＩ（ＥＥＤ）装＠（笛１図には省略しである）によっ
て確認した。
空容器ＩＫ取、り付けられた反射摂ｉ怖速電子線回折（
ＲＩ（ＥＥＤ）装＠（笛１図には省略しである）によっ
て確認した。
次に基板を３３の状態ｆもどし、基板温度を６３０ ”
Ｃに設定し、上述同様Ｋ Ｇ ａ蒸発源’、５ａ、Ａｓ
ｈ咽発源５ｂのシャッター６ ａ 、 ６ ｂ （ｒ７
各々開けてＧａおよびＡｓ基板に照射した。その結果、
第４は１に示すように単結晶化した部分３１では単結晶
ＧａＡＳ５Ｉが成長し、非晶質ＧａＡｓ３０の上では多
結晶ＧａＡｓ５０が成長した。このとき、Ｇ ａｌおよ
びＡＳ蒸発ｒｐ、温度は前記と同一とし、成長時間５時
間に対し、膜厚は５μｍ であった。
Ｃに設定し、上述同様Ｋ Ｇ ａ蒸発源’、５ａ、Ａｓ
ｈ咽発源５ｂのシャッター６ ａ 、 ６ ｂ （ｒ７
各々開けてＧａおよびＡｓ基板に照射した。その結果、
第４は１に示すように単結晶化した部分３１では単結晶
ＧａＡＳ５Ｉが成長し、非晶質ＧａＡｓ３０の上では多
結晶ＧａＡｓ５０が成長した。このとき、Ｇ ａｌおよ
びＡＳ蒸発ｒｐ、温度は前記と同一とし、成長時間５時
間に対し、膜厚は５μｍ であった。
なお、非晶つ′イ膜の厚さは１００λ以下ではその後の
ＧａＡｓ１着の際、比較的高温の基板温度では焼鈍され
てすべて単結晶化してしまうことがあるので好ましくな
（、また１ ０００ Ａ以上では電子線照射で十分単結
晶化するために長時間を要するため上記非晶質膜の厚さ
は１００〜１００ＯＡが適切である。
ＧａＡｓ１着の際、比較的高温の基板温度では焼鈍され
てすべて単結晶化してしまうことがあるので好ましくな
（、また１ ０００ Ａ以上では電子線照射で十分単結
晶化するために長時間を要するため上記非晶質膜の厚さ
は１００〜１００ＯＡが適切である。
す、上の説明で本発明の特徴が明程になったように、本
発明によれば、同一の蒸着装置ｆｆ内で選択エピタキシ
ーを完了することができ、電子線の径を選ぶことにより
高精度かつ、清浄で平たんな選択エピタキシ〜のプロセ
スが可能である。
発明によれば、同一の蒸着装置ｆｆ内で選択エピタキシ
ーを完了することができ、電子線の径を選ぶことにより
高精度かつ、清浄で平たんな選択エピタキシ〜のプロセ
スが可能である。
上記実施例では電子線照射の例を挙げて説明しだが、細
く絞った光、例えばレーザー光などを用いても同様な効
果が得られる。また、材料もＧａＡｓに限定することな
く、他の■−■族化合物半導体。
く絞った光、例えばレーザー光などを用いても同様な効
果が得られる。また、材料もＧａＡｓに限定することな
く、他の■−■族化合物半導体。
ＩＩ−Ｖｌ族化合物半導体、■族半導体およびそれらに
ドープされた半導体でも同様に有効である。
ドープされた半導体でも同様に有効である。
第１図は本発明による一実施例の結晶成長のための超高
真空容器の構成図、第２図〜第４図は本発明による選択
エピタキシーの工８を説明するだめの基板の断面図であ
る。 １・゛・超高真空排気容器、２ａ、２ｂ・・・基板ホル
ダー、３，３ａ、３ｂ・・・基板、４・・・塞板ボルダ
−の位置選択のだめの回転中心、５ａ、５ｂ・・・蒸発
源、６ａ、６ｂ・・・シャッター、７・・・電子銃、８
・・・２次電子の検出器、３０・・・非晶質膜、３１・
・・単結晶領域、４０・・・電子線、５ｏ・・・多結晶
膜、５１・・・単結晶膜。
真空容器の構成図、第２図〜第４図は本発明による選択
エピタキシーの工８を説明するだめの基板の断面図であ
る。 １・゛・超高真空排気容器、２ａ、２ｂ・・・基板ホル
ダー、３，３ａ、３ｂ・・・基板、４・・・塞板ボルダ
−の位置選択のだめの回転中心、５ａ、５ｂ・・・蒸発
源、６ａ、６ｂ・・・シャッター、７・・・電子銃、８
・・・２次電子の検出器、３０・・・非晶質膜、３１・
・・単結晶領域、４０・・・電子線、５ｏ・・・多結晶
膜、５１・・・単結晶膜。
Claims (2)
- （１）半導体単結晶基板上に同一物質からなる非晶質ま
たは多結晶膜を何戸し、真空中で基板上の指定位置全局
部的に加熱し、前記非晶質または多結晶膜をエピタキシ
ャルに単結晶化し、その上に第２の半導体物質をエピタ
キシャル成長温度以上で真空蒸着することにより、前記
単結晶化した部分のみに、第２の半導体単結晶膜をエピ
タキシャルに成長させ、その部分では非晶質または多結
晶体を成長させることを特徴とするＳ択エピタキシャル
結晶成長法。 - （２）基板上の指定位置全局部的に加熱する手段として
、電子線または光照射を用いることを特徴とする特許請
求の範囲第１項記載の選択エピタキシャル結晶成長法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12150483A JPS6014430A (ja) | 1983-07-06 | 1983-07-06 | 選択エピタキシヤル結晶成長法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12150483A JPS6014430A (ja) | 1983-07-06 | 1983-07-06 | 選択エピタキシヤル結晶成長法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6014430A true JPS6014430A (ja) | 1985-01-25 |
Family
ID=14812823
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12150483A Pending JPS6014430A (ja) | 1983-07-06 | 1983-07-06 | 選択エピタキシヤル結晶成長法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6014430A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0595087A (ja) * | 1991-10-01 | 1993-04-16 | Nec Corp | 半導体装置の製造方法 |
-
1983
- 1983-07-06 JP JP12150483A patent/JPS6014430A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0595087A (ja) * | 1991-10-01 | 1993-04-16 | Nec Corp | 半導体装置の製造方法 |
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