JPS60728A - 分子線エピタキシヤル成長法 - Google Patents
分子線エピタキシヤル成長法Info
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- JPS60728A JPS60728A JP58108582A JP10858283A JPS60728A JP S60728 A JPS60728 A JP S60728A JP 58108582 A JP58108582 A JP 58108582A JP 10858283 A JP10858283 A JP 10858283A JP S60728 A JPS60728 A JP S60728A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- electron beam
- gas
- ultrafine wire
- substrate
- single crystal
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- Pending
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-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10P14/00—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars
- H10P14/20—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of semiconductor materials
- H10P14/34—Deposited materials, e.g. layers
- H10P14/3402—Deposited materials, e.g. layers characterised by the chemical composition
- H10P14/3414—Deposited materials, e.g. layers characterised by the chemical composition being group IIIA-VIA materials
- H10P14/3421—Arsenides
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10P14/00—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars
- H10P14/20—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of semiconductor materials
- H10P14/22—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of semiconductor materials using physical deposition, e.g. vacuum deposition or sputtering
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10P14/00—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars
- H10P14/20—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of semiconductor materials
- H10P14/24—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of semiconductor materials using chemical vapour deposition [CVD]
Landscapes
- Semiconductor Lasers (AREA)
- Junction Field-Effect Transistors (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】
（イ）産業上の利用分野
本発明は、化合物半導体の単結晶Ｒｍを形成する分子線
エピタキシャル成長法に門下る。
エピタキシャル成長法に門下る。
（−従来技術
例えば、第１図に示す様な断面力ｌ−辺辺数十数数百の
長さをもつ超細線長周期構造を活性層とする量子井戸型
レーザダイオードが実現下れば、大幅にその特性を向上
させ得ることが理論的に予測されている。然し乍ら従来
のいかなる結晶成長法をもってしても、この様な構造を
実現下ることは不可能であった。また、現在研究が進め
られている超格子素子等数十〜数百χ程度の膜厚をもつ
超薄膜の多層構造からなる新機能素子を実用化する上で
、将来そのプレーナ集積化は当然望まれる所である。こ
れを実現Ｔる１こめには、薄膜層の膜厚方向の制御のみ
ならず、膜面での数十〜数百スのサイズの選択成長技術
もしくは選択ドーピング・エツチング技術が必要である
。
長さをもつ超細線長周期構造を活性層とする量子井戸型
レーザダイオードが実現下れば、大幅にその特性を向上
させ得ることが理論的に予測されている。然し乍ら従来
のいかなる結晶成長法をもってしても、この様な構造を
実現下ることは不可能であった。また、現在研究が進め
られている超格子素子等数十〜数百χ程度の膜厚をもつ
超薄膜の多層構造からなる新機能素子を実用化する上で
、将来そのプレーナ集積化は当然望まれる所である。こ
れを実現Ｔる１こめには、薄膜層の膜厚方向の制御のみ
ならず、膜面での数十〜数百スのサイズの選択成長技術
もしくは選択ドーピング・エツチング技術が必要である
。
一万、超薄膜多層ｍ造を有する半導体結晶の作成方法と
して、分子線エピタキシャル成長法（ＭＢｌｉｉと略称
Ｔ０）が研究されているが、これは加熱された分子線セ
ルからの蒸気を用いＴこ一種の蒸着であり、上述−した
ような構成を得るにはマスクを使う以外、原理的に不可
能である。ところが、数百〇Ａ以下の精度をもつマスク
を製作下る技術は、現在の所知られておらず、実質的に
は実現出来なかった。
して、分子線エピタキシャル成長法（ＭＢｌｉｉと略称
Ｔ０）が研究されているが、これは加熱された分子線セ
ルからの蒸気を用いＴこ一種の蒸着であり、上述−した
ような構成を得るにはマスクを使う以外、原理的に不可
能である。ところが、数百〇Ａ以下の精度をもつマスク
を製作下る技術は、現在の所知られておらず、実質的に
は実現出来なかった。
Ｈ発明の目的
本発明はこのよう’ｒ（点Ｃ゛二鑑て為されたもので１
．アって、■−ｖ族、ＩＴ−■族若しくはそれ等の混晶
を基板表面に数百ｘ以下の精度で選択的にエピタキシャ
ル成長させる方法を提供下る事を目的としている。
．アって、■−ｖ族、ＩＴ−■族若しくはそれ等の混晶
を基板表面に数百ｘ以下の精度で選択的にエピタキシャ
ル成長させる方法を提供下る事を目的としている。
に）発明の８５３２
本発明は、化合物半導体を構成Ｔる飼料の有機金属化合
物を分子流領域のガスの形）スいで基破表面に供＠下る
と同時に該基板表面を局部的に電子線照’ＩＴるところ
に特徴を有Ｔる。
物を分子流領域のガスの形）スいで基破表面に供＠下る
と同時に該基板表面を局部的に電子線照’ＩＴるところ
に特徴を有Ｔる。
（ホ）実施゛例
本発明は化合物半導体を’１１７ Ｋ Ｔるオ料の一部
、即ち■族とか■族元素、或いはそのげ料の全てとして
有機金属化合物な用いる事に依って、常温に於ても分子
線としてチェンバー内に導入出来る点に着目し、これ等
の有機金属化合物を超高真空中に置かれＴこ基板表面に
供給するど同時にその基板表面に局部的に電子線を照射
Ｔるものである。その時哉板温度は電子線照射を受ける
場所以外では成長開始温度又は有搬金屈分子の熱分解温
度以下に俸ｆこれている事が必要である。
、即ち■族とか■族元素、或いはそのげ料の全てとして
有機金属化合物な用いる事に依って、常温に於ても分子
線としてチェンバー内に導入出来る点に着目し、これ等
の有機金属化合物を超高真空中に置かれＴこ基板表面に
供給するど同時にその基板表面に局部的に電子線を照射
Ｔるものである。その時哉板温度は電子線照射を受ける
場所以外では成長開始温度又は有搬金屈分子の熱分解温
度以下に俸ｆこれている事が必要である。
第２肉は本発明成長法を実施下る際の成長装面を示して
おり砒化ガリウム（ＧａＡｓ）及び砒化アルミニウムガ
リウム（ＧａＡｚＡｓ）結晶に依って第１図に示した構
造を形成下る場合を例に挙げて説明Ｔる。
おり砒化ガリウム（ＧａＡｓ）及び砒化アルミニウムガ
リウム（ＧａＡｚＡｓ）結晶に依って第１図に示した構
造を形成下る場合を例に挙げて説明Ｔる。
この第２因に於て、（１）はチェンバーで、該チェンバ
ー１１１に成長結晶を構成Ｔるオ料、即ちガリウムとア
ルミニウムと砒素を夫々含む有機金属化合物、具体的に
はトリメチルガリウム（ＴＭＧ）、トリメチルアルミ−
ニウム（’ Ｔ Ｍ Ａ ／−）及びトリメチル砒素（
ＴＭＡｑ）のガスを導入Ｔるノズル１２１ｔ３１＋４１
が設けられている。（５１は単結晶を成長させる基板（
６）を保持下る基板ホルダー、（７）は基板ホルダー（
５；上の２ｉ（仮（６１表面を走査下る電子線を発射Ｔ
る電子銃で、電磁レンズ＋８１１８１＋８１にてその昂
、子線が偏向されて走査閑能を果Ｔ０尚、この電子銃は
電子加速電圧１〜３０ＫＶでビーム径１００５（である
。
ー１１１に成長結晶を構成Ｔるオ料、即ちガリウムとア
ルミニウムと砒素を夫々含む有機金属化合物、具体的に
はトリメチルガリウム（ＴＭＧ）、トリメチルアルミ−
ニウム（’ Ｔ Ｍ Ａ ／−）及びトリメチル砒素（
ＴＭＡｑ）のガスを導入Ｔるノズル１２１ｔ３１＋４１
が設けられている。（５１は単結晶を成長させる基板（
６）を保持下る基板ホルダー、（７）は基板ホルダー（
５；上の２ｉ（仮（６１表面を走査下る電子線を発射Ｔ
る電子銃で、電磁レンズ＋８１１８１＋８１にてその昂
、子線が偏向されて走査閑能を果Ｔ０尚、この電子銃は
電子加速電圧１〜３０ＫＶでビーム径１００５（である
。
；９１は質量分析計、 １１１１１はチェンバーの略全
周盗覆っている液体窒素冷却シュラウドである。
周盗覆っている液体窒素冷却シュラウドである。
而してチェンバー＋１＋内を成長開始前に於て５×１０
Ｔｏｒｒ以下の超高真空度とし、ＴＭＯ１ＴＭＡ７．
ＴＭＡＢ等のガスを導入する事に依ってその真空度は１
Ｑ −５−ＩＱ−６Ｔｏｒｒとなる。ＧａＡｓ成長時の
ＴＮＩＧ、ＴＭＡＢの１Ｈノ的な導入分子敬は、夫々１
０１４及び１０１５個／２、ｇであり、まＴこＧａＡｚ
Δ５成長時には、Ｔ０ｎ ＭＯとＴＭＡｚとの和が１０１４個／ ｃ、％、 ＳＦ
、度が好ましい。
Ｔｏｒｒ以下の超高真空度とし、ＴＭＯ１ＴＭＡ７．
ＴＭＡＢ等のガスを導入する事に依ってその真空度は１
Ｑ −５−ＩＱ−６Ｔｏｒｒとなる。ＧａＡｓ成長時の
ＴＮＩＧ、ＴＭＡＢの１Ｈノ的な導入分子敬は、夫々１
０１４及び１０１５個／２、ｇであり、まＴこＧａＡｚ
Δ５成長時には、Ｔ０ｎ ＭＯとＴＭＡｚとの和が１０１４個／ ｃ、％、 ＳＦ
、度が好ましい。
ノズル＋２１ｆ３＋１４１から導入されＴこ各ガス分子
は、成る仔限時間だけ基板（６）表面に留まっており、
その時間内に′ｉ！１ｊ°、子銃（７１から基板（６）
表面に電子線を照射Ｔると、その電子線の照的な受けｔ
こ箇所にあるガスは分解して基板（６１表面に局所的に
結晶成長が起る。
は、成る仔限時間だけ基板（６）表面に留まっており、
その時間内に′ｉ！１ｊ°、子銃（７１から基板（６）
表面に電子線を照射Ｔると、その電子線の照的な受けｔ
こ箇所にあるガスは分解して基板（６１表面に局所的に
結晶成長が起る。
従って第１図に示しｔこ構造の単結晶を得るには、先ず
チェンバー＋１＋内にＴＭＧ％ＴＭＡ７及びＴＭＡＢを
導入し、第５１ＤｔＡ＋に示すように基板（６１表面ｃ
巾１００ｃＡ、 間ｒｙ１ｏｏＨのａ、 Ａ、Ａ、の単
結晶から成る超細線ｆｉｌｌを局部的な電子線照射に依
って形成し、次にＴＭＡｔガスの導入を止めた後、電子
線の走査パターンを反転して第３図（Ｂｌに示す如く、
Ｇ ａＡ ｔＡ 、超細ｌ’ｌ ｆｌ １１の間隙間に
ＧａＡ。
チェンバー＋１＋内にＴＭＧ％ＴＭＡ７及びＴＭＡＢを
導入し、第５１ＤｔＡ＋に示すように基板（６１表面ｃ
巾１００ｃＡ、 間ｒｙ１ｏｏＨのａ、 Ａ、Ａ、の単
結晶から成る超細線ｆｉｌｌを局部的な電子線照射に依
って形成し、次にＴＭＡｔガスの導入を止めた後、電子
線の走査パターンを反転して第３図（Ｂｌに示す如く、
Ｇ ａＡ ｔＡ 、超細ｌ’ｌ ｆｌ １１の間隙間に
ＧａＡ。
超細′線ａ２１ヲ充＠Ｔ るｏ次ＣＴ Ｍ Ｇ、 Ｔ
Ｍ Ａ ８（１）ｌｆスを導入したままの状態で電子糸
仏の走査パターンを元の状態に戻し、Ｇ ａＡ ｔＡ
８超細線（１１１上にＧａＡ３超細線ａ３を積層する（
第３図、（Ｃ１参照）。
Ｍ Ａ ８（１）ｌｆスを導入したままの状態で電子糸
仏の走査パターンを元の状態に戻し、Ｇ ａＡ ｔＡ
８超細線（１１１上にＧａＡ３超細線ａ３を積層する（
第３図、（Ｃ１参照）。
以下同様に順次単結晶成長を繰り返丁事に依って第１図
に示した構造の単結晶が得られる。
に示した構造の単結晶が得られる。
尚、化合物単結晶の成長速度は、■族元素ｅ輸送律速、
即ち■族元素の付着係敷は１であり、０゜５〜１μｓ
／Ｈであった。そしてこのようにして得られた超細線の
断面の大きさは、縦約５０ス、横１００：であり、ヘテ
ル界面の急峻性は、縦方向、横方向とも単原子層で移り
変っていると考えられている。
即ち■族元素の付着係敷は１であり、０゜５〜１μｓ
／Ｈであった。そしてこのようにして得られた超細線の
断面の大きさは、縦約５０ス、横１００：であり、ヘテ
ル界面の急峻性は、縦方向、横方向とも単原子層で移り
変っていると考えられている。
Ｎ発明の効果
本発明は以上の説、明から明らかな如く、有機金属化合
物ガスを基板表面に供給下ると同時に電子線を局部的（
二供給しているので、従来技術に依って、は得る事の出
来なかっｔコ描造の化合物半導体結晶が原子サイズの、
精度で再現性よく得られる上に、単に薄膜成長法として
も従来のＭＢＥに比べて下記する数多くの特徴を備えて
いる。即ち、Ｉ）結晶素材は全てガスの形態でチェンバ
ー内に導入されるので、分子線セルにまつわる種々の問
題、例えばアルミニウムセルの耐久性の問題や液面の変
化等Ｃ依る分子線の不安定性の間囲が一切なく、まＴこ
結晶素材供給の為に真空を破る必要がなく、量産ｌ：向
■、 １１）蒸着に依る結晶１戊長ではすく、化学反応を利用
した結晶成長法であるので、成長層の結晶性が良く、欠
陥密度は低い、 １１）チェンバー内に基板を加熱Ｔる為の手段を必要と
しないので、その加熱に依る出ガスを原因と下る不純物
汚染の問題がない、 等を挙げる事か出来る。
物ガスを基板表面に供給下ると同時に電子線を局部的（
二供給しているので、従来技術に依って、は得る事の出
来なかっｔコ描造の化合物半導体結晶が原子サイズの、
精度で再現性よく得られる上に、単に薄膜成長法として
も従来のＭＢＥに比べて下記する数多くの特徴を備えて
いる。即ち、Ｉ）結晶素材は全てガスの形態でチェンバ
ー内に導入されるので、分子線セルにまつわる種々の問
題、例えばアルミニウムセルの耐久性の問題や液面の変
化等Ｃ依る分子線の不安定性の間囲が一切なく、まＴこ
結晶素材供給の為に真空を破る必要がなく、量産ｌ：向
■、 １１）蒸着に依る結晶１戊長ではすく、化学反応を利用
した結晶成長法であるので、成長層の結晶性が良く、欠
陥密度は低い、 １１）チェンバー内に基板を加熱Ｔる為の手段を必要と
しないので、その加熱に依る出ガスを原因と下る不純物
汚染の問題がない、 等を挙げる事か出来る。
第１図は超細線描造を有する単結晶の斜視図、第２図は
本発明成長法を実砲Ｔる際の成長装置の断面図２第３（
３）は本発明成長法の工程を示しＴこ断面図であって、 （１？はチェンバー、１２１１３１１４）はノズル、１
６）は基板。 （７）は電子銃、（１旧まＧ、ＡＬＡ８超細線、（１２
１（１３１はＧａＡ３超細線を夫々示している。 ］ 第３図 （Ｉ Ｉｔ
本発明成長法を実砲Ｔる際の成長装置の断面図２第３（
３）は本発明成長法の工程を示しＴこ断面図であって、 （１？はチェンバー、１２１１３１１４）はノズル、１
６）は基板。 （７）は電子銃、（１旧まＧ、ＡＬＡ８超細線、（１２
１（１３１はＧａＡ３超細線を夫々示している。 ］ 第３図 （Ｉ Ｉｔ
Claims (1)
- １）化合物半導体の単結晶薄膜を基板表面に形成Ｔる分
子線エピタキシャル成長法に於て、化合物半導体を構５
！Ｔる財料を有機金属化合物の形で用意し、その有機金
属化合物を分子流領域のガスの形態で基板表面に供給す
ると共に、該基板表面を局部的に電子線照射下る事ｊ二
依って、基板表面に選択的に化合物半導体の単結晶薄膜
を形成下る事を特徴とした分子線エピタキシャル成長法
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58108582A JPS60728A (ja) | 1983-06-16 | 1983-06-16 | 分子線エピタキシヤル成長法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58108582A JPS60728A (ja) | 1983-06-16 | 1983-06-16 | 分子線エピタキシヤル成長法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60728A true JPS60728A (ja) | 1985-01-05 |
Family
ID=14488460
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58108582A Pending JPS60728A (ja) | 1983-06-16 | 1983-06-16 | 分子線エピタキシヤル成長法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60728A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63232479A (ja) * | 1987-03-20 | 1988-09-28 | Nec Corp | 半導体超格子 |
| JPS6453410A (en) * | 1987-08-24 | 1989-03-01 | Nec Corp | Projection formation |
| US5409867A (en) * | 1993-06-16 | 1995-04-25 | Fuji Electric Co., Ltd. | Method of producing polycrystalline semiconductor thin film |
| JP2005057262A (ja) * | 2003-08-04 | 2005-03-03 | Samsung Electronics Co Ltd | 超格子構造の半導体層を有する半導体素子及びその製造方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS54866A (en) * | 1977-06-03 | 1979-01-06 | Nec Corp | Molecular beam crystal growing device |
| JPS59116192A (ja) * | 1982-12-21 | 1984-07-04 | Fujitsu Ltd | 分子線結晶成長方法 |
-
1983
- 1983-06-16 JP JP58108582A patent/JPS60728A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS54866A (en) * | 1977-06-03 | 1979-01-06 | Nec Corp | Molecular beam crystal growing device |
| JPS59116192A (ja) * | 1982-12-21 | 1984-07-04 | Fujitsu Ltd | 分子線結晶成長方法 |
Cited By (4)
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|---|---|---|---|---|
| JPS63232479A (ja) * | 1987-03-20 | 1988-09-28 | Nec Corp | 半導体超格子 |
| JPS6453410A (en) * | 1987-08-24 | 1989-03-01 | Nec Corp | Projection formation |
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| JP2005057262A (ja) * | 2003-08-04 | 2005-03-03 | Samsung Electronics Co Ltd | 超格子構造の半導体層を有する半導体素子及びその製造方法 |
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