JPS61124122A - 化合物半導体単結晶薄膜の成長方法 - Google Patents
化合物半導体単結晶薄膜の成長方法Info
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- JPS61124122A JPS61124122A JP24439584A JP24439584A JPS61124122A JP S61124122 A JPS61124122 A JP S61124122A JP 24439584 A JP24439584 A JP 24439584A JP 24439584 A JP24439584 A JP 24439584A JP S61124122 A JPS61124122 A JP S61124122A
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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】
［発明の技術分野］
本発明は化合物半導体の単結晶薄膜を単分子層の桁で形
成する分子層エピタキシャル成長法で、光を照射する事
により高品質に成長させる方法に関する。
成する分子層エピタキシャル成長法で、光を照射する事
により高品質に成長させる方法に関する。
［先行技術とその問題点コ
従来から半導体の薄膜結晶を得るための気相エピタキシ
ー技術として、有機金属気相成長法（以下、ＭＯ−ＣＶ
Ｄ法と呼ぶ）や分子線エピタキシー法（以下、ＭＢＥ法
と呼ぶ）が知られている。しかし、ＭＯ−ＣＶＤ法はソ
ースとして■族、■族元素を水素ガス等をキャリアとし
て、同時に反応室へ導入し、熱分解によって成長させる
ため、成長層の品質が悪い。また、単分子層オーダーの
制御が困難である等の欠点がある。
ー技術として、有機金属気相成長法（以下、ＭＯ−ＣＶ
Ｄ法と呼ぶ）や分子線エピタキシー法（以下、ＭＢＥ法
と呼ぶ）が知られている。しかし、ＭＯ−ＣＶＤ法はソ
ースとして■族、■族元素を水素ガス等をキャリアとし
て、同時に反応室へ導入し、熱分解によって成長させる
ため、成長層の品質が悪い。また、単分子層オーダーの
制御が困難である等の欠点がある。
一方、超高真空を利用した結晶成長法としてよく知られ
るＭＢＥ法は、物理吸着を第一段階とするために、結晶
の品質は化学反応を利用した気相成長法に劣る。ＧａＡ
ｓのような■−■族間の化合物半導体を成長する時には
、■族、Ｖ族元素をソースとして用い、ソース源自体を
成長室の中に設置している。このため、ソース源を加熱
して得られる放出ガスと蒸発量の制御、および、ソース
の補給が困難であり、成長速度を長時間一定に保つこと
が困難である。また、蒸発物の排出など真空装置が複雑
になる。更には、化合物半導体の化学量論的組成（スト
イキオメトリ−）を精密に制御することが困難で、結局
、高品質の結晶を得ることができない欠点がある。
るＭＢＥ法は、物理吸着を第一段階とするために、結晶
の品質は化学反応を利用した気相成長法に劣る。ＧａＡ
ｓのような■−■族間の化合物半導体を成長する時には
、■族、Ｖ族元素をソースとして用い、ソース源自体を
成長室の中に設置している。このため、ソース源を加熱
して得られる放出ガスと蒸発量の制御、および、ソース
の補給が困難であり、成長速度を長時間一定に保つこと
が困難である。また、蒸発物の排出など真空装置が複雑
になる。更には、化合物半導体の化学量論的組成（スト
イキオメトリ−）を精密に制御することが困難で、結局
、高品質の結晶を得ることができない欠点がある。
このような点に鑑み本願発明者等は上記従来波術の欠点
を除いて、単分子層オーダーの成長膜層の制御性を有す
る半導体結晶成長装置を先に開発した。これを第６図を
参照して説明する。
を除いて、単分子層オーダーの成長膜層の制御性を有す
る半導体結晶成長装置を先に開発した。これを第６図を
参照して説明する。
第６図において、１は成長槽で材質はステンレス等の金
属、２はゲートバルブ、３は１を超高真空に排気するた
めの排気装置、４，５は例えば■−■族化合物半導体の
■族、■族の成分元素のガス状の化合物を導入するノズ
ル、６，７はノズル４，５を開閉するバルブ、８は■族
の成分元素を含むガス状の化合物、９は■族の成分元素
を含むガス状の化合物、１０は基板加熱用のヒーターで
石英ガラスに封入したタングステン（す）線であり、電
線等は図示省略しである。１１は測温用の熱電対、１２
は化合物半導体の基板、 １３は成長槽内の真空度を測
るための圧力計である。
属、２はゲートバルブ、３は１を超高真空に排気するた
めの排気装置、４，５は例えば■−■族化合物半導体の
■族、■族の成分元素のガス状の化合物を導入するノズ
ル、６，７はノズル４，５を開閉するバルブ、８は■族
の成分元素を含むガス状の化合物、９は■族の成分元素
を含むガス状の化合物、１０は基板加熱用のヒーターで
石英ガラスに封入したタングステン（す）線であり、電
線等は図示省略しである。１１は測温用の熱電対、１２
は化合物半導体の基板、 １３は成長槽内の真空度を測
るための圧力計である。
ＧａＡｓの分子層を一層ずつ基板１２上にエピタキシャ
ル成長させる方法は、以下の通りである。即ち、ゲート
バルブ２を開けて超高真空排気装置３により、成長槽ｌ
内を１０−’ 〜１０−８Ｐａ ｓｅａ ｌ（以下、Ｐ
ａと略す）程度に排気する。次に、ＧａＡｓ基板１２を
例えば３００〜８００℃程度ヒーター１０により加熱し
、Ｇａを含むガスとしてＴＭＧ（トリメチルガリウム）
８を成長槽１内の圧力が、１０−’ 〜１０−’ Ｐａ
になる範囲で、０．５〜１０秒間バルブ６を開けて導入
する。その後、バルブ６を閉じて成長槽１内のガスを排
気後、今度はＡｓを含むガスとしてＡ１１ｌＨ３（アル
シン）９を圧力が１０−１〜１０”−１Ｐａになる範囲
で、２〜２００秒間バルブ７を開けて導入する。これに
より、基板１２上にＧａＡｓが少なくとも１分子層成長
できる。以上の操作を繰り返し、単分子層を次々と成長
させることにより、所望の厚さのＧａＡｓのエピタキシ
ャル成長層を単分子層の精度で成長させることができる
。
ル成長させる方法は、以下の通りである。即ち、ゲート
バルブ２を開けて超高真空排気装置３により、成長槽ｌ
内を１０−’ 〜１０−８Ｐａ ｓｅａ ｌ（以下、Ｐ
ａと略す）程度に排気する。次に、ＧａＡｓ基板１２を
例えば３００〜８００℃程度ヒーター１０により加熱し
、Ｇａを含むガスとしてＴＭＧ（トリメチルガリウム）
８を成長槽１内の圧力が、１０−’ 〜１０−’ Ｐａ
になる範囲で、０．５〜１０秒間バルブ６を開けて導入
する。その後、バルブ６を閉じて成長槽１内のガスを排
気後、今度はＡｓを含むガスとしてＡ１１ｌＨ３（アル
シン）９を圧力が１０−１〜１０”−１Ｐａになる範囲
で、２〜２００秒間バルブ７を開けて導入する。これに
より、基板１２上にＧａＡｓが少なくとも１分子層成長
できる。以上の操作を繰り返し、単分子層を次々と成長
させることにより、所望の厚さのＧａＡｓのエピタキシ
ャル成長層を単分子層の精度で成長させることができる
。
しかしながら上記化合物半導体単結晶成長法においては
、化学量論的組成を満たす高品質な結晶を得る事が困難
であった。
、化学量論的組成を満たす高品質な結晶を得る事が困難
であった。
結晶成長のプロセスでは１表面における吸着過程と表面
反応を励起するのに必要なエネルギー、そして安定的に
固着するのに必要なエネルギーがそれぞれの過程で必要
である。従来これらのエネルギー源として熱エネルギー
が用いられてきたが結晶成長の温度を高くしていくと空
位や格子間原子などが存在するようになる。また、オー
トドーピングなどにより不純物が取り込まれるようにな
り、完全性の高い結晶を成長するうえから好ましくない
。そのため温度を高くせず結晶成長の各過程の励起エネ
ルギーを与える必要があった。
反応を励起するのに必要なエネルギー、そして安定的に
固着するのに必要なエネルギーがそれぞれの過程で必要
である。従来これらのエネルギー源として熱エネルギー
が用いられてきたが結晶成長の温度を高くしていくと空
位や格子間原子などが存在するようになる。また、オー
トドーピングなどにより不純物が取り込まれるようにな
り、完全性の高い結晶を成長するうえから好ましくない
。そのため温度を高くせず結晶成長の各過程の励起エネ
ルギーを与える必要があった。
［発明の目的］
本発明は、先に開発した分子層エピタキシャル成長層を
更に改良して、より高品質な化合物半導体単結晶薄膜を
単分子層の桁で成長させる方法を提供することを目的と
する。
更に改良して、より高品質な化合物半導体単結晶薄膜を
単分子層の桁で成長させる方法を提供することを目的と
する。
［発明の概要］
このため、本発明は超高真空に排気した成長槽内で基板
を加熱し、その基板上に成長させたい成分を含むガスを
外部から導入すると共に、外部から基板にそれぞれの結
晶成長過程に有効な特定の波長の光を選び照射するため
、２種類以上の特定の波長成分を含む光を照射すること
あるいは特定の時間帯のみ周期的に照射するようにした
ことを特徴としている。
を加熱し、その基板上に成長させたい成分を含むガスを
外部から導入すると共に、外部から基板にそれぞれの結
晶成長過程に有効な特定の波長の光を選び照射するため
、２種類以上の特定の波長成分を含む光を照射すること
あるいは特定の時間帯のみ周期的に照射するようにした
ことを特徴としている。
一７＝
［発明の実施例］
以下、本発明の詳細な説明する。
第１図は本発明の一実施例に係る分子層エピタキシャル
成長装置の構成図を示したものである。
成長装置の構成図を示したものである。
図中、第６図と同一符号は同一または相当部分を示し、
更に、加熱源として赤外線ランプ３０を用い、これを成
長槽１外のランプハウス３１内に設け、そのランプハウ
ス３１から出力する赤外線を石英ガラス３２を介して基
板１２に照射することにより、サセプター３３に保持さ
せた基板１２を加熱する。また、成長槽１には光導入窓
４０及び４２を取り付け、その外部に水銀ランプ、重水
素ランプ、 Ｘｅランプ、エキシマレーザ−５Ａｒレー
ザー等の光源４１及び４３を設ける。
更に、加熱源として赤外線ランプ３０を用い、これを成
長槽１外のランプハウス３１内に設け、そのランプハウ
ス３１から出力する赤外線を石英ガラス３２を介して基
板１２に照射することにより、サセプター３３に保持さ
せた基板１２を加熱する。また、成長槽１には光導入窓
４０及び４２を取り付け、その外部に水銀ランプ、重水
素ランプ、 Ｘｅランプ、エキシマレーザ−５Ａｒレー
ザー等の光源４１及び４３を設ける。
第１図の装置を用い、Ｇａを含むガスとしてＴＭＧ（ト
リメチルガリウム）８をＩ Ｘ １０−”Ｐａの圧力で
４秒間導入し３秒間排気する。そしてＡ８を含むガスと
してＡＩＪＨ３（アルシン）９を７ Ｘ １Ｏ−３Ｐａ
の圧力で２０秒間導入し３秒間排気する。これにより基
板１２上にＧａＡＳの単分子層が成長できる。以上の操
作を繰り返し単分子層を次々と成長させることにより、
所望の厚さのＧａＡｓの単結晶成長膜を単分子層の精度
で成長させることができる。
リメチルガリウム）８をＩ Ｘ １０−”Ｐａの圧力で
４秒間導入し３秒間排気する。そしてＡ８を含むガスと
してＡＩＪＨ３（アルシン）９を７ Ｘ １Ｏ−３Ｐａ
の圧力で２０秒間導入し３秒間排気する。これにより基
板１２上にＧａＡＳの単分子層が成長できる。以上の操
作を繰り返し単分子層を次々と成長させることにより、
所望の厚さのＧａＡｓの単結晶成長膜を単分子層の精度
で成長させることができる。
この際エキシマレーザ−光を基板表面上に照射した。基
板温度が５００℃の場合で、種々の波長のエキシマレー
ザ−光を照射して成長させたところ。
板温度が５００℃の場合で、種々の波長のエキシマレー
ザ−光を照射して成長させたところ。
ＧａＡｓ薄膜の表面は光を照射しない時に比べ非常に平
坦になっていた。その上、成長膜層の面内分布が著しく
改善され±２％以内になった。このことは超格子構造を
有するデバイスで必要となるヘテロエピタキシャル成長
の界面が広い範囲にわたり分子層の桁で平坦であり得る
事を意味している。
坦になっていた。その上、成長膜層の面内分布が著しく
改善され±２％以内になった。このことは超格子構造を
有するデバイスで必要となるヘテロエピタキシャル成長
の界面が広い範囲にわたり分子層の桁で平坦であり得る
事を意味している。
従って、この光照射方式を併用すれば、例えばＧａＡｓ
とＡ Ｑ Ａｓで成る何十層にも及ぶペテロ構造で構成
される光機能素子の製作などが可能となる。
とＡ Ｑ Ａｓで成る何十層にも及ぶペテロ構造で構成
される光機能素子の製作などが可能となる。
第２図は成長温度が５００℃でガス導入条件髪一定に保
ち、各種の波長のエキシマレーザ−光を照射して成長さ
せたＧａＡｓ薄膜の不純物密度を示す。
ち、各種の波長のエキシマレーザ−光を照射して成長さ
せたＧａＡｓ薄膜の不純物密度を示す。
２２２ｎｍの波長成分を含む光を照射した時は、その近
傍の波長成分を照射した時に比べ１ケタ程不純物密度が
改善されている。一方３０８ｎｍ、３５０ｎｍと波長が
長くなるにつれて不純物密度が再び改善されておりこの
ことは短波長側と異なる結晶成長の過程に有効である事
を示している。
傍の波長成分を照射した時に比べ１ケタ程不純物密度が
改善されている。一方３０８ｎｍ、３５０ｎｍと波長が
長くなるにつれて不純物密度が再び改善されておりこの
ことは短波長側と異なる結晶成長の過程に有効である事
を示している。
以上の事から光を励起エネルギーに使用する事によって
温度を高くせずに結晶性を向上できるが全波長成分が有
効なのではなくある特定の波長成分のみ有効であり本発
明においては、結晶成長の各々の過程に於いて有効な波
長成分を２種類以上選び抜き同時に又は別々に光照射す
る事を特徴としている。
温度を高くせずに結晶性を向上できるが全波長成分が有
効なのではなくある特定の波長成分のみ有効であり本発
明においては、結晶成長の各々の過程に於いて有効な波
長成分を２種類以上選び抜き同時に又は別々に光照射す
る事を特徴としている。
一例としてＧａＡｓの場合でＴＭＧ８とＡ８Ｈ３９をソ
ースガスに用いて第２図に示すように２２２ｎｍ近傍の
波長成分を持つ光と３００ｎｍより長い波長成分を含む
光を２種類以上同時に照射する事により大きく結晶性を
改善する事ができた。この事はＴＭＧとＡｓＨｑに限ら
ず他のガスＴＥＧ、ＺＭＧａＣ１，ＡｓＣｌ３等にも適
用できることは勿論の事である。
ースガスに用いて第２図に示すように２２２ｎｍ近傍の
波長成分を持つ光と３００ｎｍより長い波長成分を含む
光を２種類以上同時に照射する事により大きく結晶性を
改善する事ができた。この事はＴＭＧとＡｓＨｑに限ら
ず他のガスＴＥＧ、ＺＭＧａＣ１，ＡｓＣｌ３等にも適
用できることは勿論の事である。
第３図は本発明の他の実施例を示したものであり光源４
１及び４３と光導入窓４０及び４２の間に光照射の時間
を制御するシャッター５１及び５２とその駆動機構を備
えている。図中、シャッタ一部分以外は第１図と同一で
あり説明は省略する。
１及び４３と光導入窓４０及び４２の間に光照射の時間
を制御するシャッター５１及び５２とその駆動機構を備
えている。図中、シャッタ一部分以外は第１図と同一で
あり説明は省略する。
吸着の過程には、ガス導入時にのみ吸着の過程に効く光
を照射する事が最も有効であろうし、一方、反応後の安
定的定着過程には排気時にのみ光を照射する事が最も有
効であろう。従って、シャッターの開閉時間をガス導入
及び排気時間に連動させる事によって個別の結晶成長過
程を選択的に特定の波長成分を含む光を照射することに
よって励起させることができ結晶の完全性を高くできる
。
を照射する事が最も有効であろうし、一方、反応後の安
定的定着過程には排気時にのみ光を照射する事が最も有
効であろう。従って、シャッターの開閉時間をガス導入
及び排気時間に連動させる事によって個別の結晶成長過
程を選択的に特定の波長成分を含む光を照射することに
よって励起させることができ結晶の完全性を高くできる
。
図中、光源及びシャッターを２個ずつしか示していない
が２個以上の光源及びシャッター機構についても同様に
適用できることは勿論である。
が２個以上の光源及びシャッター機構についても同様に
適用できることは勿論である。
ＴＭＧ８とＡ８Ｈ３９をソースガスとしてガス導入及び
排気時に連動させて特定の波長成分を含む光λ１〜λ６
を照射する場合、第４図に示すようなシーケンスを一例
として用いることができ、Ａ８Ｈ３９の導入時に波長成
分λ１及びλ２を照射し、排気時にλ３を照射する。Ｔ
ＭＧ８の導入時に波長成分λ４及びλ５を、排気時にλ
６を照射することを繰り返せばよい。
排気時に連動させて特定の波長成分を含む光λ１〜λ６
を照射する場合、第４図に示すようなシーケンスを一例
として用いることができ、Ａ８Ｈ３９の導入時に波長成
分λ１及びλ２を照射し、排気時にλ３を照射する。Ｔ
ＭＧ８の導入時に波長成分λ４及びλ５を、排気時にλ
６を照射することを繰り返せばよい。
第５図は本発明の別の実施例を示したものであり、不純
物添加をするためのものである。１４．１５は例えば不
純物添加に用いるガス状化合物を導入するノズル、１６
．１７はノズル１４．１５を開閉するバルブ、１８は■
族の成分元素を含むガス状の化合物、１９は■族の成分
元素を含むガス状の化合物である。
物添加をするためのものである。１４．１５は例えば不
純物添加に用いるガス状化合物を導入するノズル、１６
．１７はノズル１４．１５を開閉するバルブ、１８は■
族の成分元素を含むガス状の化合物、１９は■族の成分
元素を含むガス状の化合物である。
不純物を添加する以外の部分は第３図の実施例と同一で
あるので説明は省略する。
あるので説明は省略する。
この構成で、Ｐ型成長層を形成する場合は、導入ガスと
してＴＭＧ（トリメチルガリウム）８．Ａｓ）＋３（ア
ルシン）９と添加する不純物ガスとしてＺＭＺｎ （ジ
メチル亜鉛）１８の３つのガスを循環式に導入する。ま
た、別の方法としてはＴＭＧ８と２ＭＺｎ１８を同時に
Ａ８Ｈ］９とは交互に導入するか、Ａ８Ｈ３９と２ＭＺ
ｎ１８を同時にＴＭＧ８とは交互に導入することによっ
て不純物添加ができる。
してＴＭＧ（トリメチルガリウム）８．Ａｓ）＋３（ア
ルシン）９と添加する不純物ガスとしてＺＭＺｎ （ジ
メチル亜鉛）１８の３つのガスを循環式に導入する。ま
た、別の方法としてはＴＭＧ８と２ＭＺｎ１８を同時に
Ａ８Ｈ］９とは交互に導入するか、Ａ８Ｈ３９と２ＭＺ
ｎ１８を同時にＴＭＧ８とは交互に導入することによっ
て不純物添加ができる。
尚、不純物ガスとしてはＺＭＣｄ （ジメチルカドミウ
ム）、ＺＭＭｇ （ジメチルマグネシウム）、ＳｉＨ＊
（モノシラン）、Ｇｅ１１４（ゲルマン）などでもよ
い。
ム）、ＺＭＭｇ （ジメチルマグネシウム）、ＳｉＨ＊
（モノシラン）、Ｇｅ１１４（ゲルマン）などでもよ
い。
次に、ｎ型成長層の形成は、添加する不純物ガスとして
ＺＭＳｅ （ジメチルセレン）１９をＴＭＧ８、ＡｓＨ
３９と循環式に導入する。別の方法としてはＴＭＧ８と
２ＭＳｅ１９を同時にＴＭＧ８とは交互に導入すること
によって不純物添加ができる。
ＺＭＳｅ （ジメチルセレン）１９をＴＭＧ８、ＡｓＨ
３９と循環式に導入する。別の方法としてはＴＭＧ８と
２ＭＳｅ１９を同時にＴＭＧ８とは交互に導入すること
によって不純物添加ができる。
尚、このときの不純物ガスとしてはＸＭＳ （ジメチル
硫黄）、Ｈ２Ｓ（硫化水素）、Ｈ２Ｓｅ（セレン化水素
）などを用いることができる。
硫黄）、Ｈ２Ｓ（硫化水素）、Ｈ２Ｓｅ（セレン化水素
）などを用いることができる。
この場合、不純物ガスの導入流量をＡ８Ｈ３９、ＴＭＧ
８に比べ、例えば１０−３〜１０−６程小さく取り、導
入時間は０．５〜１０秒程にすることにより、厚さ方向
に所望の不純物濃度分布を有する分子層エピタキシャル
成長層が形成できる。また、添加する不純物ガスの量と
時間を調整することにより、ｐｎ接合、不均一不純物密
度分布、ｎＰｎ ＋ ｎＰｌｎ ＋ ＰｎＰ ＋ Ｐｎ
ｌＰ等のバイポーラトランジスタ構造、ｎ”ｉｎ”、ｎ
”ｎ”−ｎ＋等の電界効果トランジスタや静電誘導トラ
ンジスタ、ｐｎｐｎのサイリスタ構造等を実現できるこ
とは勿論である。
８に比べ、例えば１０−３〜１０−６程小さく取り、導
入時間は０．５〜１０秒程にすることにより、厚さ方向
に所望の不純物濃度分布を有する分子層エピタキシャル
成長層が形成できる。また、添加する不純物ガスの量と
時間を調整することにより、ｐｎ接合、不均一不純物密
度分布、ｎＰｎ ＋ ｎＰｌｎ ＋ ＰｎＰ ＋ Ｐｎ
ｌＰ等のバイポーラトランジスタ構造、ｎ”ｉｎ”、ｎ
”ｎ”−ｎ＋等の電界効果トランジスタや静電誘導トラ
ンジスタ、ｐｎｐｎのサイリスタ構造等を実現できるこ
とは勿論である。
ところで、以上述べてきた実施例において、結晶成長に
用いるガスは主にＧａＡｓについて説明してきたが、Ｉ
ｎＰ、Ａ Ｑ Ｐ、ＧａＰ等他のｍ−ｖ族化合物に適用
できることは勿論である。Ｑａｌ−１（Ａ Ｑ ｘＡｓ
、Ｇａ１−ｘＡ Ｑ ｘＡｓｔ−ｙＰｙ等の混晶でも良
い。また、基板はＧａＡｓに限らず他の化合物基板に成
長させるヘテロエピタキシャル成長等でも良い。
用いるガスは主にＧａＡｓについて説明してきたが、Ｉ
ｎＰ、Ａ Ｑ Ｐ、ＧａＰ等他のｍ−ｖ族化合物に適用
できることは勿論である。Ｑａｌ−１（Ａ Ｑ ｘＡｓ
、Ｇａ１−ｘＡ Ｑ ｘＡｓｔ−ｙＰｙ等の混晶でも良
い。また、基板はＧａＡｓに限らず他の化合物基板に成
長させるヘテロエピタキシャル成長等でも良い。
更に、上記実施例では化合物半導体を例に説明してきた
が、本発明はこれに限らず、半導体が■族のような単一
元素から成る元素半導体であっても良好な結晶成長をす
ることができる。この場合、例えば元素半導体がＳｉの
場合は反応性のガスとしてＳｉＣＱ ４，５ｉ）Ｉｃ
Ｑ ３，５ｉＨｚＣＱ ２のような塩化物と、Ｈ２ガス
の組み合せによって結晶成長を行なうことができる。
が、本発明はこれに限らず、半導体が■族のような単一
元素から成る元素半導体であっても良好な結晶成長をす
ることができる。この場合、例えば元素半導体がＳｉの
場合は反応性のガスとしてＳｉＣＱ ４，５ｉ）Ｉｃ
Ｑ ３，５ｉＨｚＣＱ ２のような塩化物と、Ｈ２ガス
の組み合せによって結晶成長を行なうことができる。
［発明の効果］
以上のように本発明によれば、結晶成長の各過程に必要
な励起エネルギーを熱エネルギーではなく、特定の波長
成分を含む光を照射することにより供給するようにした
ので、低温のまま完全性の高い良質な結晶を一層ずつ成
長させることができる。また、不純物の添加を一層ずつ
行なうことができるので非常に急峻な不純物密度分布を
得ることができる。この結果、非常に高速なトランジス
タ、集積回路、ダイオード、発光受光素子等の製作に対
して優れた作用効果を発揮する。
な励起エネルギーを熱エネルギーではなく、特定の波長
成分を含む光を照射することにより供給するようにした
ので、低温のまま完全性の高い良質な結晶を一層ずつ成
長させることができる。また、不純物の添加を一層ずつ
行なうことができるので非常に急峻な不純物密度分布を
得ることができる。この結果、非常に高速なトランジス
タ、集積回路、ダイオード、発光受光素子等の製作に対
して優れた作用効果を発揮する。
第１図、第３図、第５図及び第６図はそれぞれ本発明の
他の実施例に係る結晶成長装置の構成図、第２図は第１
図の結晶成長装置を用いて製作した結晶の不純物密度と
照射光の波長依存性を表わすグラフ図、第３図は本発明
の他の実施例に係る結晶成長装置の構成図、第４図は第
３図の装置を用いて結晶成長する場合ガス導入排気と特
定波長成分を含む光照射のシーケンス図、第５図は本発
明の更に別の実施例に係る結晶成長装置の構成図、第６
図は本願発明者等が先に提案した結晶成長装置の構成図
である。 １・・・成長槽、２・・・ゲートバルブ、３・・・排気
装置、４．５，１４，１５・・・ノズル、６，７，１６
，１７・・・バルブ、８，９．１８゜−１５＝ １９・・・ガス状化合物、１０・・・ヒーター、１１・
・・熱電対、１２・・・基板、１３・・・圧力計、３０
・・・赤外線ランプ、３１・・・ランプハウス、３２・
・・石英板、３３・・・サセプター、４０．４２・・・
光導入窓、４１．４３・・・光照射源、５１．５２・・
・シャッター口 １、−ｍ−゛〜 第１図 第２図 波長［ｎｍ］ 第３図 第４図 波長大。 第５図
他の実施例に係る結晶成長装置の構成図、第２図は第１
図の結晶成長装置を用いて製作した結晶の不純物密度と
照射光の波長依存性を表わすグラフ図、第３図は本発明
の他の実施例に係る結晶成長装置の構成図、第４図は第
３図の装置を用いて結晶成長する場合ガス導入排気と特
定波長成分を含む光照射のシーケンス図、第５図は本発
明の更に別の実施例に係る結晶成長装置の構成図、第６
図は本願発明者等が先に提案した結晶成長装置の構成図
である。 １・・・成長槽、２・・・ゲートバルブ、３・・・排気
装置、４．５，１４，１５・・・ノズル、６，７，１６
，１７・・・バルブ、８，９．１８゜−１５＝ １９・・・ガス状化合物、１０・・・ヒーター、１１・
・・熱電対、１２・・・基板、１３・・・圧力計、３０
・・・赤外線ランプ、３１・・・ランプハウス、３２・
・・石英板、３３・・・サセプター、４０．４２・・・
光導入窓、４１．４３・・・光照射源、５１．５２・・
・シャッター口 １、−ｍ−゛〜 第１図 第２図 波長［ｎｍ］ 第３図 第４図 波長大。 第５図
Claims (11)
- （１）成長槽内を所定の圧力に排気する一方、基板を所
定の温度に加熱し、化合物半導体の成分元素を含むガス
状分子を前記成長槽に所定の圧力で所定の時間導入し、
排気後、前記化合物半導体の別の成分元素を含むガス状
分子を前記成長槽に所定の圧力で所定の時間導入するこ
とによって少なくとも１分子層を成長させるサイクルを
少なくとも含み、更に以上のサイクルを繰り返すことに
より所望の厚さの単結晶薄膜を単分子層の精度で成長さ
せる成長法において、少なくとも１つのガス状分子の導
入時間のみ、あるいは、少なくとも１つのガス状分子の
排気時間のみ光を前記基板上に照射することを特徴とす
る化合物半導体単結晶薄膜の成長方法。 - （２）特許請求の範囲第１項記載において、異なるガス
状分子の導入時間あるいは排気時間には少なくとも１種
類似上の異なる波長成分を含む光を照射することを特徴
とする化合物半導体単結晶薄膜の成長方法。 - （３）特許請求の範囲第１項あるいは第２項記載におい
て、照射する波長成分のうち少なくとも１つは２２２ｎ
ｍを中心に±１０ｎｍの範囲の波長成分を含むことを特
徴とする化合物半導体単結晶薄膜の成長方法。 - （４）特許請求の範囲第１項〜第３項記載において、前
記基板上には少なくとも２種類の化合物半導体の単結晶
薄膜を連続的に成長させる化合物半導体単結晶薄膜の成
長方法。 - （５）特許請求の範囲第１項〜第４項記載において、前
記化合物半導体の不純物元素を含むガス状分子を前記化
合物半導体の成分元素を含むガス状分子の少なくとも一
方と同時または交互に導入することにより、厚さ方向に
所望の不純物濃度分布を有する化合物半導体の単結晶薄
膜を単分子層の精度で連続的に成長させる化合物半導体
単結晶薄膜の成長方法。 - （６）特許請求の範囲第１項〜第５項記載において、所
定の繰り返しサイクル毎に少なくとも１回、前記化合物
半導体の成分元素を含むガス状分子の少なくとも一方と
同時に、不純物元素を含むガス状分子を導入することに
より、不純物元素を含む分子層と不純物元素を含まない
分子層とを周期的に連続的に形成する化合物半導体単結
晶薄膜の成長方法。 - （７）特許請求の範囲第５項あるいは第６項記載におい
て、少なくとも２種類以上の化合物半導体の不純物元素
を含むガス状分子を導入する化合物半導体単結晶薄膜の
成長方法。 - （８）特許請求の範囲第５項あるいは第６項記載におい
て、少なくとも２種類以上の化合物半導体の不純物元素
を混合した化合物半導体の成分元素を含むガス状分子を
個別にそれぞれ異なったサイクルもしくは同じサイクル
で異なる時間導入することにより異なった分子層に異な
った不純物元素を含ませる化合物半導体単結晶薄膜の成
長方法。 - （９）特許請求の範囲第１項〜第４項記載において、前
記化合物半導体が２つ以上の成分より成る化合物半導体
単結晶薄膜の成長方法。 - （１０）特許請求の範囲第１項〜第３項記載において、
前記化合物半導体がＧａＡｓである化合物半導体単結晶
薄膜の成長方法。 - （１１）特許請求の範囲第４項記載におい、少なくとも
２種類の化合物半導体の一つがＧａＡｓであり、他がＧ
ａ＿１＿−＿ｘＡｌ＿ｘＡｓである化合物半導体単結晶
薄膜の成長方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59244395A JP2821557B2 (ja) | 1984-11-21 | 1984-11-21 | 化合物半導体単結晶薄膜の成長方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59244395A JP2821557B2 (ja) | 1984-11-21 | 1984-11-21 | 化合物半導体単結晶薄膜の成長方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61124122A true JPS61124122A (ja) | 1986-06-11 |
| JP2821557B2 JP2821557B2 (ja) | 1998-11-05 |
Family
ID=17118033
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59244395A Expired - Fee Related JP2821557B2 (ja) | 1984-11-21 | 1984-11-21 | 化合物半導体単結晶薄膜の成長方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2821557B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01166528A (ja) * | 1987-12-23 | 1989-06-30 | Fujitsu Ltd | 有機膜の作製方法 |
| JPH01291224A (ja) * | 1988-05-18 | 1989-11-22 | Fujitsu Ltd | 有機膜の作製方法 |
| JP2011057512A (ja) * | 2009-09-10 | 2011-03-24 | Univ Of Tokyo | 結晶成長方法及び装置 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5898917A (ja) * | 1981-12-09 | 1983-06-13 | Seiko Epson Corp | 原子層エビタキシヤル装置 |
-
1984
- 1984-11-21 JP JP59244395A patent/JP2821557B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5898917A (ja) * | 1981-12-09 | 1983-06-13 | Seiko Epson Corp | 原子層エビタキシヤル装置 |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01166528A (ja) * | 1987-12-23 | 1989-06-30 | Fujitsu Ltd | 有機膜の作製方法 |
| JPH01291224A (ja) * | 1988-05-18 | 1989-11-22 | Fujitsu Ltd | 有機膜の作製方法 |
| JP2011057512A (ja) * | 2009-09-10 | 2011-03-24 | Univ Of Tokyo | 結晶成長方法及び装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2821557B2 (ja) | 1998-11-05 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |