JPS61140132A - 半導体結晶成長法 - Google Patents
半導体結晶成長法Info
- Publication number
- JPS61140132A JPS61140132A JP26358484A JP26358484A JPS61140132A JP S61140132 A JPS61140132 A JP S61140132A JP 26358484 A JP26358484 A JP 26358484A JP 26358484 A JP26358484 A JP 26358484A JP S61140132 A JPS61140132 A JP S61140132A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- substrate
- distribution
- crystal
- molecular beam
- grown
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02104—Forming layers
- H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
- H01L21/02612—Formation types
- H01L21/02617—Deposition types
- H01L21/02631—Physical deposition at reduced pressure, e.g. MBE, sputtering, evaporation
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】
く技術分野〉
本発明は分子線エピタキシー法による半導体結晶成長法
に関するものである。
に関するものである。
く従来技術〉
近年、分子線エピタキシー法（ＭＢＥ法）や有機金属を
用いた気相成長法（ＭＯ−ＣＶＤ法）が、高電子移動度
トランジスタ（ＨＥＭＴ）などの高速デバイスあるいは
多重量子井戸レーザ（ＭＱＷレーザ）などの高性能な光
デバイスの製造法として注目を集めている。これらの新
技術は、従来の最も一殻的方法である液相成長法（ＬＰ
Ｅ法）に比べ、 。
用いた気相成長法（ＭＯ−ＣＶＤ法）が、高電子移動度
トランジスタ（ＨＥＭＴ）などの高速デバイスあるいは
多重量子井戸レーザ（ＭＱＷレーザ）などの高性能な光
デバイスの製造法として注目を集めている。これらの新
技術は、従来の最も一殻的方法である液相成長法（ＬＰ
Ｅ法）に比べ、 。
特に成長方向の膜厚の非常に高度な制御性を特徴として
おり、特に、ＭＢＥ法においては原子層オーダーでの制
御をも可能にしている。また、成長膜厚の面内分布も非
常に高い均一性が得ら九でおり、これらのすぐれた特性
を有する新技術により、半導体装置を作製した場合、非
常に優れた特性と高い歩留まりが期待できる。
おり、特に、ＭＢＥ法においては原子層オーダーでの制
御をも可能にしている。また、成長膜厚の面内分布も非
常に高い均一性が得ら九でおり、これらのすぐれた特性
を有する新技術により、半導体装置を作製した場合、非
常に優れた特性と高い歩留まりが期待できる。
しかし、これらの新技術においては良質の結晶を得るた
めには、非常に清浄な基板結晶表面が要求され、さらに
、ＭＢＥ法においては成長を中断して大気中にとり出し
、再度成長を行った場合に・中断部分での結晶の質が悪
化することが知られており、これらの理由により従来の
ＭＢＥ法を用いて半導体装置に必要な複雑な構造を作っ
た場合にその構造を作り込む段階で結晶の品質の悪化を
ま・ ねき素子特性の劣化を生じる可能性が大きい。
めには、非常に清浄な基板結晶表面が要求され、さらに
、ＭＢＥ法においては成長を中断して大気中にとり出し
、再度成長を行った場合に・中断部分での結晶の質が悪
化することが知られており、これらの理由により従来の
ＭＢＥ法を用いて半導体装置に必要な複雑な構造を作っ
た場合にその構造を作り込む段階で結晶の品質の悪化を
ま・ ねき素子特性の劣化を生じる可能性が大きい。
〈発明の目的〉
本発明は、上述の状況に鑑み、ＭＢＥ法による結晶成長
において結晶成長時に結晶の品質をそこなうことなく、
半導体装置に必要な構造を作り込む方法を提供すること
を目的としている。
において結晶成長時に結晶の品質をそこなうことなく、
半導体装置に必要な構造を作り込む方法を提供すること
を目的としている。
く問題点を解決するための手段〉
ＭＢＥ法により〃リウムヒ素（Ｇａ’Ａｓ）を成長した
場合、ガリウムとヒ素との分子線強度が一定のもとでは
成長レートは、基板温度が６００℃〜６４０℃の範囲で
は基板温度によらずほとんど一定であるのに対し、これ
以上の基板温度では基板表面からのガリウムの蒸発のた
め成長レートが急激に低下することが報告されており（
ＲｏＦｉｓｃｈｅｒｅＬ ａｌ、＋ Ｊ、＾ｐｐｌ Ｐ
ｈｙｓ、ｔｖｏｌ ５４ ＋ｐ２５０８−２５１０．１
９８３）、実際、我々の実験においても同様の結果が得
られている。また、Ｇ ａ Ａ Ｉ Ａ ｓを成長した
場合には前述のガリウムの蒸発により、６５０℃以上で
基板温度とともに成長レートが低下すると同時にＡβＡ
ｓ混晶比が大きくなろ。従来、これらの現象はデバイス
作製に際し、成長条件の厳密な制御を必要とするという
点で１つの弊害となっていた。本発明はこれらの現象を
逆に利用して、ＭＢＥ法による結晶成長時に、基板前面
よりその基板の限定された領域に光を照射して基板表面
に作製する半導体装置に対応した温度分布を生じさせる
ことにより、結晶の品質を低下させることなく、成長膜
厚に面内分布を持たせたり、成長層の組成に面内分布を
持たせたりして、半導体装置に必要な構造を作りつける
ことを可能とするものである。
場合、ガリウムとヒ素との分子線強度が一定のもとでは
成長レートは、基板温度が６００℃〜６４０℃の範囲で
は基板温度によらずほとんど一定であるのに対し、これ
以上の基板温度では基板表面からのガリウムの蒸発のた
め成長レートが急激に低下することが報告されており（
ＲｏＦｉｓｃｈｅｒｅＬ ａｌ、＋ Ｊ、＾ｐｐｌ Ｐ
ｈｙｓ、ｔｖｏｌ ５４ ＋ｐ２５０８−２５１０．１
９８３）、実際、我々の実験においても同様の結果が得
られている。また、Ｇ ａ Ａ Ｉ Ａ ｓを成長した
場合には前述のガリウムの蒸発により、６５０℃以上で
基板温度とともに成長レートが低下すると同時にＡβＡ
ｓ混晶比が大きくなろ。従来、これらの現象はデバイス
作製に際し、成長条件の厳密な制御を必要とするという
点で１つの弊害となっていた。本発明はこれらの現象を
逆に利用して、ＭＢＥ法による結晶成長時に、基板前面
よりその基板の限定された領域に光を照射して基板表面
に作製する半導体装置に対応した温度分布を生じさせる
ことにより、結晶の品質を低下させることなく、成長膜
厚に面内分布を持たせたり、成長層の組成に面内分布を
持たせたりして、半導体装置に必要な構造を作りつける
ことを可能とするものである。
〈実施例〉
ｖ＆１図は本発明を実施するに用いられる分子線エピタ
キシー装置（ＭＢＥ装置）の−例の主要部を模式的に示
したものである。
キシー装置（ＭＢＥ装置）の−例の主要部を模式的に示
したものである。
ＭＢＥ装置のメインチャンバー（１）の内部に液体窒素
シ１ラウド（２）が配せられ、前記メインチャンバー（
１）に付けられたボート（３）には、結晶成長に必要な
材料の数に応じて各材料の分子線源が配されており、実
施例においては、ガリウム分子線源（４）、アルミニウ
ム分子線ｍ（５）、ヒ素分子線源（６）を含む、前記分
子線源（４）、（５）、（６）の開口（２１）は、前記
フィンチャンバー（１）内に設置されたサンプルホルダ
− ている結晶基板（７）に向けられており、前記結晶基板
（７）はその裏面に備えられた加熱用ヒータ（８）によ
って全面が均一に加熱される。前記開口（２１）には分
子線源シャッター（１４）を設けている。前記メインチ
ャンバー（１）の基板正面の位置には、さらにビューイ
ングポート（９）が配せられており、加熱用の光（２３
）は前記ビューイングポート（９）を通して前記メイン
チャンバー（１）の外部より前記結晶基板（７）に照射
される。上記光（２３）は本実施例においてはアルゴン
レーザである加熱用光源（１０）から集束レンズ（１１
）、ミラー（１２）を介して、ビューイングポート（９
）に向けて送られる．前記集束レンズ（１１）を選ぶこ
とによって前記結晶基板（７）面上で適当な大きさのス
ポットサイズを得ることが可能となり、これによりその
スポット領域のみが前記結晶基板（７）の他の領域の温
度、より高い温度に加熱される。
シ１ラウド（２）が配せられ、前記メインチャンバー（
１）に付けられたボート（３）には、結晶成長に必要な
材料の数に応じて各材料の分子線源が配されており、実
施例においては、ガリウム分子線源（４）、アルミニウ
ム分子線ｍ（５）、ヒ素分子線源（６）を含む、前記分
子線源（４）、（５）、（６）の開口（２１）は、前記
フィンチャンバー（１）内に設置されたサンプルホルダ
− ている結晶基板（７）に向けられており、前記結晶基板
（７）はその裏面に備えられた加熱用ヒータ（８）によ
って全面が均一に加熱される。前記開口（２１）には分
子線源シャッター（１４）を設けている。前記メインチ
ャンバー（１）の基板正面の位置には、さらにビューイ
ングポート（９）が配せられており、加熱用の光（２３
）は前記ビューイングポート（９）を通して前記メイン
チャンバー（１）の外部より前記結晶基板（７）に照射
される。上記光（２３）は本実施例においてはアルゴン
レーザである加熱用光源（１０）から集束レンズ（１１
）、ミラー（１２）を介して、ビューイングポート（９
）に向けて送られる．前記集束レンズ（１１）を選ぶこ
とによって前記結晶基板（７）面上で適当な大きさのス
ポットサイズを得ることが可能となり、これによりその
スポット領域のみが前記結晶基板（７）の他の領域の温
度、より高い温度に加熱される。
第２図は・第１図に示されるＭＢＥ装置において、Ｇａ
Ａｓを成長した場合の結晶の断面の膜厚分布を示したも
のである。このとき裏面の加熱用ヒータ（８）での基板
加熱により基板（７）全面は６ ４ ０ ’Ｃに加熱し
てあり、前面上りレーザ光（２３）により約３００μｍ
φの円形領域を加熱した。
Ａｓを成長した場合の結晶の断面の膜厚分布を示したも
のである。このとき裏面の加熱用ヒータ（８）での基板
加熱により基板（７）全面は６ ４ ０ ’Ｃに加熱し
てあり、前面上りレーザ光（２３）により約３００μｍ
φの円形領域を加熱した。
１時間の成長により、第２図に示すように均一加熱領域
は、１μｍの成長膜厚が得られており、一方、レーザ光
（２３）が照射された領域は０． ６μＩの成長膜厚
が得られた。
は、１μｍの成長膜厚が得られており、一方、レーザ光
（２３）が照射された領域は０． ６μＩの成長膜厚
が得られた。
また、第３図はＧａＡｊ！Ａｓを成長した場合の成長断
面の膜厚分布を示したものである。均一加熱領域の基板
温度を６４０℃に設定し、その時の＾ｐＡｓ混晶比が０
．３となるように設定したところ、１時間の成長により
均一加熱領域では成長膜厚は１．４μｍが得られ、そこ
でのＡｌＡｓ混晶比は０．３であった。一方、レーザ光
（２３）が照射された領域の成長膜厚は１／７ｍで、Ａ
ｌＡｓ混晶比は０．４２であった。これらのレーザ光（
２３）が照射された領域において、成長膜厚が小さく、
また、ＡｌＡｓ混晶比が大きいのはレーザ光（２３）に
よりその照射領域が加熱されてＧａの蒸発が起こったた
めと身元られる。
面の膜厚分布を示したものである。均一加熱領域の基板
温度を６４０℃に設定し、その時の＾ｐＡｓ混晶比が０
．３となるように設定したところ、１時間の成長により
均一加熱領域では成長膜厚は１．４μｍが得られ、そこ
でのＡｌＡｓ混晶比は０．３であった。一方、レーザ光
（２３）が照射された領域の成長膜厚は１／７ｍで、Ａ
ｌＡｓ混晶比は０．４２であった。これらのレーザ光（
２３）が照射された領域において、成長膜厚が小さく、
また、ＡｌＡｓ混晶比が大きいのはレーザ光（２３）に
よりその照射領域が加熱されてＧａの蒸発が起こったた
めと身元られる。
なお、以上の実施例においては、ミラー（１２）は固定
されていたがこれに何らかの駆動系をつけることにより
結晶基板（７）面上に光をスキャンすることにより複雑
なパターンを形成することも可能である。また、実施例
においては、成長した材料は、ＧａＡｓ、ＧａＡＲＡｓ
であったが、材料としてはこれらに限るものではない。
されていたがこれに何らかの駆動系をつけることにより
結晶基板（７）面上に光をスキャンすることにより複雑
なパターンを形成することも可能である。また、実施例
においては、成長した材料は、ＧａＡｓ、ＧａＡＲＡｓ
であったが、材料としてはこれらに限るものではない。
〈発明の効果〉
以上述べたように、本発明によれば、ＭＢＥ法において
、基板前面より前記基板の限定された領域に光を照射し
て、基板面内に温度分布を生じさせ、成長膜厚に面内分
布を持たせたり、成長層の組成に面内分布を持たせたり
して、成長層表面に複雑な構造を形成することが可能と
なり、これを利用して、各種のデバイスの作製が容易に
行なえる。さらに、本発明では、選択成長時においても
マスク類のような付属設備をＭＢＥチャンバー内に設け
る必要がないため、装置が簡単となり、また結晶基板を
大気中にとり出すことなく複雑な構造の形成が可能とな
るため、デバイスの作製の際、時間の短縮に有効である
ばかりでなく、結晶表面が大気にふれることによる結晶
の劣化がないなど数多くのメリットを有する。
、基板前面より前記基板の限定された領域に光を照射し
て、基板面内に温度分布を生じさせ、成長膜厚に面内分
布を持たせたり、成長層の組成に面内分布を持たせたり
して、成長層表面に複雑な構造を形成することが可能と
なり、これを利用して、各種のデバイスの作製が容易に
行なえる。さらに、本発明では、選択成長時においても
マスク類のような付属設備をＭＢＥチャンバー内に設け
る必要がないため、装置が簡単となり、また結晶基板を
大気中にとり出すことなく複雑な構造の形成が可能とな
るため、デバイスの作製の際、時間の短縮に有効である
ばかりでなく、結晶表面が大気にふれることによる結晶
の劣化がないなど数多くのメリットを有する。
！＠１図は本発明を実施する分子線エピタキシー装置の
一例の模式図、第２図は本発明の方法により成長したＧ
ａ Ａ ｓ結晶の断面模式図、第３図は本発明の方法
により成長したＧ ａ Ａ Ｉ Ａ ｓ結晶の断０面模
式図である。 （１）・・・メインチャンバー、（２）・・・液体窒素
シュラウＶ、（３）・・・ボート、（４）・・・がリウ
ム分子線源、（５）・・・アルミニウム分子線源、（６
）・・・ヒ素分子線源、（７）・・・結晶基板、（８）
・・・基板加熱用ヒータ、（９）・・・ビエーイングボ
ート、（１０）・・・光源、（１１）・・・集束レンズ
、（１２）・・・ミラー、（１３）・・・サンプルホル
ダー、（１４）・・・分子線源シャッター。 特 許 出 願 人 シャープ株式会社代 理 人
弁理士 青白 葆 外２名畷１図
一例の模式図、第２図は本発明の方法により成長したＧ
ａ Ａ ｓ結晶の断面模式図、第３図は本発明の方法
により成長したＧ ａ Ａ Ｉ Ａ ｓ結晶の断０面模
式図である。 （１）・・・メインチャンバー、（２）・・・液体窒素
シュラウＶ、（３）・・・ボート、（４）・・・がリウ
ム分子線源、（５）・・・アルミニウム分子線源、（６
）・・・ヒ素分子線源、（７）・・・結晶基板、（８）
・・・基板加熱用ヒータ、（９）・・・ビエーイングボ
ート、（１０）・・・光源、（１１）・・・集束レンズ
、（１２）・・・ミラー、（１３）・・・サンプルホル
ダー、（１４）・・・分子線源シャッター。 特 許 出 願 人 シャープ株式会社代 理 人
弁理士 青白 葆 外２名畷１図
Claims (3)
- （１）分子線エピタキシー法において、分子線エピタキ
シー装置内の基板前面より前記基板の限定された領域に
光を照射することにより基板面内に温度分布を生じさせ
て、成長膜厚に面内分布を持たせたり、成長層の組成に
面内分布を持たせたりすることを特徴とする半導体結晶
成長法。 - （２）前記光としてレーザ光を用いたことを特徴とする
特許請求の範囲第１項に記載の半導体結晶成長法。 - （３）前記光の光源が分子線エピタキシー装置の外部に
設置されていることを特徴とする特許請求の範囲第１項
または第２項に記載の半導体結晶成長法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26358484A JPS61140132A (ja) | 1984-12-12 | 1984-12-12 | 半導体結晶成長法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26358484A JPS61140132A (ja) | 1984-12-12 | 1984-12-12 | 半導体結晶成長法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61140132A true JPS61140132A (ja) | 1986-06-27 |
Family
ID=17391580
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26358484A Pending JPS61140132A (ja) | 1984-12-12 | 1984-12-12 | 半導体結晶成長法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61140132A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5100832A (en) * | 1989-03-15 | 1992-03-31 | Sharp Kabushiki Kaisha | Process for preparing epitaxial compound semiconductor |
-
1984
- 1984-12-12 JP JP26358484A patent/JPS61140132A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5100832A (en) * | 1989-03-15 | 1992-03-31 | Sharp Kabushiki Kaisha | Process for preparing epitaxial compound semiconductor |
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