JPS6199326A - 超格子素子の製造方法 - Google Patents
超格子素子の製造方法Info
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- JPS6199326A JPS6199326A JP22087784A JP22087784A JPS6199326A JP S6199326 A JPS6199326 A JP S6199326A JP 22087784 A JP22087784 A JP 22087784A JP 22087784 A JP22087784 A JP 22087784A JP S6199326 A JPS6199326 A JP S6199326A
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- Japan
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- superlattice device
- mixed
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- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
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- 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
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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】
〔産業上の利用分野〕
本発明は製造時間を短縮できるとともに不純物混入を抑
制できる超格子素子の製造方法に関する。
制できる超格子素子の製造方法に関する。
一般に異なった光学的禁制帯幅（伝導帯と充満帯のエネ
ルギー差）を有する２種以上の半導体の薄膜を積層して
なる超格子素子はその量子井戸効果等によってキャリア
を高速に移動させることができる。こきょうな超格子素
子が結晶性半導体によって製造される場合には、各種半
導体の結晶携造が異なる為、異種半導体間で格子不整合
が生じ製品の寿命が短くなる等の問題が生じる。
ルギー差）を有する２種以上の半導体の薄膜を積層して
なる超格子素子はその量子井戸効果等によってキャリア
を高速に移動させることができる。こきょうな超格子素
子が結晶性半導体によって製造される場合には、各種半
導体の結晶携造が異なる為、異種半導体間で格子不整合
が生じ製品の寿命が短くなる等の問題が生じる。
一方非晶質半導体によって超格子素子を製造する場合に
は、非晶質半導体は構造上の自由度が大きいために異種
半導体間の格子不整合による上記問題は緩和されること
になる。
は、非晶質半導体は構造上の自由度が大きいために異種
半導体間の格子不整合による上記問題は緩和されること
になる。
従来このような非晶質半導体による超格子素子の製造方
法としては、例えば第３０回応用物理学関係連合講演会
予稿集Ｐ３７７の６Ｐ−８−１７に記載されているよう
な方法があった。これは原料ガスを反応室に充満さ一唐
、このガスにグロー放電によって分解反応をおこさせる
ことによりガラス基板上に半導体層を形成し、次に該反
応室の原料ガスを別の原料ガスと入れ換え、再びグロー
放電を行い前記半導体層の表面−ヒにさらに別の半導体
層を形成し、順次これを繰返すことによって超゛格子素
子を製造する方法である。
法としては、例えば第３０回応用物理学関係連合講演会
予稿集Ｐ３７７の６Ｐ−８−１７に記載されているよう
な方法があった。これは原料ガスを反応室に充満さ一唐
、このガスにグロー放電によって分解反応をおこさせる
ことによりガラス基板上に半導体層を形成し、次に該反
応室の原料ガスを別の原料ガスと入れ換え、再びグロー
放電を行い前記半導体層の表面−ヒにさらに別の半導体
層を形成し、順次これを繰返すことによって超゛格子素
子を製造する方法である。
しかしながら上述のような従来の方法では半導体各層を
形成する都度、反応室内の原料ガスを真空ポンプで吸引
排出し、さらに別の原料ガスに入れ換える必要があり、
しかもこの入れ換え時間は半導体層の形成時間以上とな
って超格子素子の生産効率が悪くなるという問題があっ
た。また従来法では反応室内の電極及び壁面に前のグロ
ー放電時に付着した半導体物質が別のグロー放電時に該
放電によって生じるプラズマによってたたき出され、こ
れが所望の半導体層に不純物として混入し、製造された
超格子素子の特性に悪影響を及ぼすという問題があった
。
形成する都度、反応室内の原料ガスを真空ポンプで吸引
排出し、さらに別の原料ガスに入れ換える必要があり、
しかもこの入れ換え時間は半導体層の形成時間以上とな
って超格子素子の生産効率が悪くなるという問題があっ
た。また従来法では反応室内の電極及び壁面に前のグロ
ー放電時に付着した半導体物質が別のグロー放電時に該
放電によって生じるプラズマによってたたき出され、こ
れが所望の半導体層に不純物として混入し、製造された
超格子素子の特性に悪影響を及ぼすという問題があった
。
Ｃ問題点を解決するための手段〕
本発明は以上のような従来の問題点を鑑みてなされたも
のであって超格子素子の各層を形成すべき原料ガスを反
応室内に一括混合し、この混合ガスに異なる波長帯域の
光を照射して光分解反応を生ぜしめて各波長帯域に対応
する非晶質半導体層を積層形成することにより原料ガス
の入れ換えを不要にして製造時間が短縮でき、またグロ
ー放電を行なわないことによって不純物の混入がない超
格子素子の製造方法を提供することを目的としている。
のであって超格子素子の各層を形成すべき原料ガスを反
応室内に一括混合し、この混合ガスに異なる波長帯域の
光を照射して光分解反応を生ぜしめて各波長帯域に対応
する非晶質半導体層を積層形成することにより原料ガス
の入れ換えを不要にして製造時間が短縮でき、またグロ
ー放電を行なわないことによって不純物の混入がない超
格子素子の製造方法を提供することを目的としている。
本発明による超格子素子の製造方法は異なった光学的禁
制帯幅を有する２種以上の非晶質半導体を２層以上積層
してなる超格子素子の製造方法において、各種非晶質半
導体を形成すべき原料ガスを混合して反応室内に充、満
させ、この混合ガスに各種非晶質半導体を光分解反応に
よって形成すべき波長帯域の光を照射し、各波長帯域に
対応する非晶質半導体層を順次積層形成することを特徴
とする。
制帯幅を有する２種以上の非晶質半導体を２層以上積層
してなる超格子素子の製造方法において、各種非晶質半
導体を形成すべき原料ガスを混合して反応室内に充、満
させ、この混合ガスに各種非晶質半導体を光分解反応に
よって形成すべき波長帯域の光を照射し、各波長帯域に
対応する非晶質半導体層を順次積層形成することを特徴
とする。
以下本発明をその実施差異を示す図面によって説明する
。第１図は本発明の製造方法によって製造された超格子
素子の構造及びエネルギーバンド （を略
示している。第１図（イ）は該超格子素子の断面構造を
示しており、絶縁性基板４の表面上に非晶質チッ化シリ
コンＪｔｉｆ４ａ及び非晶質シリコン層４ｂ（いずれも
水素を含有している）が交互に積層されて超格子素子が
形成されている。第１図（ロ）は上記各層に対応するエ
ネルギーバンドを示したものである。第１図（ロ）でＥ
。は充満帯のエネルギー値を示し、Ｅｌは非晶質シリコ
ン層４ｂの伝導帯のエネルギー値を示し、Ｅ２は非晶質
チッ化シリコン層４ａの伝導帯のエネルギー値を示して
おり、非晶質シリコン層４ｂ及び非晶質チフ化シリコン
層４ａの禁制帯幅は各々（Ｅｌ Ｅｏ）及び（Ｅ ２
Ｅｏ）となっている。そして第１図（ロ）で示されてい
るようにＥ、レベルとＥ２レベルによって量子井戸が形
成されており、キャリアが該井戸の深さくＥ２ Ｅｌ
）に対応した定在波のエネルギー値をとればキャリアが
高速に移動することになる。
。第１図は本発明の製造方法によって製造された超格子
素子の構造及びエネルギーバンド （を略
示している。第１図（イ）は該超格子素子の断面構造を
示しており、絶縁性基板４の表面上に非晶質チッ化シリ
コンＪｔｉｆ４ａ及び非晶質シリコン層４ｂ（いずれも
水素を含有している）が交互に積層されて超格子素子が
形成されている。第１図（ロ）は上記各層に対応するエ
ネルギーバンドを示したものである。第１図（ロ）でＥ
。は充満帯のエネルギー値を示し、Ｅｌは非晶質シリコ
ン層４ｂの伝導帯のエネルギー値を示し、Ｅ２は非晶質
チッ化シリコン層４ａの伝導帯のエネルギー値を示して
おり、非晶質シリコン層４ｂ及び非晶質チフ化シリコン
層４ａの禁制帯幅は各々（Ｅｌ Ｅｏ）及び（Ｅ ２
Ｅｏ）となっている。そして第１図（ロ）で示されてい
るようにＥ、レベルとＥ２レベルによって量子井戸が形
成されており、キャリアが該井戸の深さくＥ２ Ｅｌ
）に対応した定在波のエネルギー値をとればキャリアが
高速に移動することになる。
第２図は本発明による超格子素子の製造方法を実施する
ための装置の略示的断面図である。図において反応室１
は縦断面が略２等辺三角形状をした角筒形状となってお
り、該反応室１の底板２上の中央部には加熱装置３が設
けられており、該加熱装置３の上面には適宜の形状の絶
縁性基板４が＄ｉ置されている。そして上記反応室１の
略４５°の顯きををした斜面部のほぼ全域には透光性で
あり、合成石英製である窓５ａ、５ｂが設けられており
、その一方の窓５ａの面上には波長が０．２１μｍ以下
の紫外光を吸収して透過しない物質がコーティングされ
ている。しかし他方の窓５ｂにはこのようなコーティン
グはなされていない。そして上記窓５ａ＋５ｂ上にはほ
ぼこの全域に光が投射されるように出力がｌｏｍｅ／
ｃｒＡ 〜Ｉ Ｗ ／ ｃａｔの低圧水銀灯６ａ、６ｂ
が設けられており、該水銀灯６ａ、６ｂによる光が窓５
ａ。
ための装置の略示的断面図である。図において反応室１
は縦断面が略２等辺三角形状をした角筒形状となってお
り、該反応室１の底板２上の中央部には加熱装置３が設
けられており、該加熱装置３の上面には適宜の形状の絶
縁性基板４が＄ｉ置されている。そして上記反応室１の
略４５°の顯きををした斜面部のほぼ全域には透光性で
あり、合成石英製である窓５ａ、５ｂが設けられており
、その一方の窓５ａの面上には波長が０．２１μｍ以下
の紫外光を吸収して透過しない物質がコーティングされ
ている。しかし他方の窓５ｂにはこのようなコーティン
グはなされていない。そして上記窓５ａ＋５ｂ上にはほ
ぼこの全域に光が投射されるように出力がｌｏｍｅ／
ｃｒＡ 〜Ｉ Ｗ ／ ｃａｔの低圧水銀灯６ａ、６ｂ
が設けられており、該水銀灯６ａ、６ｂによる光が窓５
ａ。
５ｂを透過して反応室１内に照射されるようになってい
る。そして反応室底板２の一方の側端部の適宜場所には
該底Ｆｉ２を貫通して原料ガス導入ノズル２ａが設けら
れており、これは原料ガス供給装置（図示せず）に連通
されている。また底板２の他方の側端部の適宜場所には
原料ガス排気口２ｂが穿設されており、これはガス回収
装置（図示せず）に連通されている。
る。そして反応室底板２の一方の側端部の適宜場所には
該底Ｆｉ２を貫通して原料ガス導入ノズル２ａが設けら
れており、これは原料ガス供給装置（図示せず）に連通
されている。また底板２の他方の側端部の適宜場所には
原料ガス排気口２ｂが穿設されており、これはガス回収
装置（図示せず）に連通されている。
以上のように構成された装置において第１図（イ）で示
されているような構造の超格子素子を製造するには、ま
ずＳｉ２ Ｈ６、Ｓｉ３ ＨＢ 、 Ｎ１１３を 。
されているような構造の超格子素子を製造するには、ま
ずＳｉ２ Ｈ６、Ｓｉ３ ＨＢ 、 Ｎ１１３を 。
適宜の割合で混合した原料ガスを反応室１内にガス導入
ノズル２ａより流量１０〜５００５ＣＣＭで供給する。
ノズル２ａより流量１０〜５００５ＣＣＭで供給する。
そして反応室１内の圧力は１〜１０ｔｏｒｒとなるよう
にしておく。
にしておく。
なお、Ｓｉ２ Ｈ６、ＮＨ３は波長が０．２１ ｐ ｍ
以下の紫外光を吸収して分解がなされるが、５ｊ３ＨＢ
は波長が０．２３μＩ１１以下の紫外光を吸収して分解
がなされる。
以下の紫外光を吸収して分解がなされるが、５ｊ３ＨＢ
は波長が０．２３μＩ１１以下の紫外光を吸収して分解
がなされる。
さて、まず水銀灯６ａ、６ｂを点灯する。これによって
Ｓ＋２ Ｈ６＋ ５１３ ）（８＋ ＮＨ３の各ガスと
も分解され生成半導体の特性を最適に製造する等のため
加熱装置３によって５０〜４００℃に温度調整された絶
縁性基板４上に非晶質チフ化シリコン層４ａが形成され
る。次に水銀灯６ａのみを点灯する。この場合には、反
応室内に照射される紫外光は波長が０，２１μｍ以下の
ものが窓５ａにコーティングされた物質によって吸収さ
れ、波長が０．２１μｍ以上のものの゛みとなってしま
う為５ｉ３ＨＢのみが分解され、既に絶縁性基板４上に
形成されたチン化２９５２層４ａ上に非晶質シリコンＦ
ｆ４ｂが形成されることになる。次にまた水銀灯６ａ、
６ｂを点灯し上記シリコン屓４ｂ上に非晶質チノ化シリ
コン層４ａを形成させるといったように順次水銀灯６ａ
、５ｂの点灯及び水銀灯６ａのみの点灯を繰返すことに
よって反応室内の原料ガスの入れ換えを行わずに第１図
（イ）で示す超格子素子が得られる。この場合に製膜速
度は０．２〜２人／ｓｅｃとなる。
Ｓ＋２ Ｈ６＋ ５１３ ）（８＋ ＮＨ３の各ガスと
も分解され生成半導体の特性を最適に製造する等のため
加熱装置３によって５０〜４００℃に温度調整された絶
縁性基板４上に非晶質チフ化シリコン層４ａが形成され
る。次に水銀灯６ａのみを点灯する。この場合には、反
応室内に照射される紫外光は波長が０，２１μｍ以下の
ものが窓５ａにコーティングされた物質によって吸収さ
れ、波長が０．２１μｍ以上のものの゛みとなってしま
う為５ｉ３ＨＢのみが分解され、既に絶縁性基板４上に
形成されたチン化２９５２層４ａ上に非晶質シリコンＦ
ｆ４ｂが形成されることになる。次にまた水銀灯６ａ、
６ｂを点灯し上記シリコン屓４ｂ上に非晶質チノ化シリ
コン層４ａを形成させるといったように順次水銀灯６ａ
、５ｂの点灯及び水銀灯６ａのみの点灯を繰返すことに
よって反応室内の原料ガスの入れ換えを行わずに第１図
（イ）で示す超格子素子が得られる。この場合に製膜速
度は０．２〜２人／ｓｅｃとなる。
超格子素子の製造時間について従来のグロー放電による
方法で行う場合と本発明による方法で行う場合とを比較
してみる。ここで１層の膜厚を８０人とする。従来方法
の場合には、製膜速度が２人／ｓｅｃ程度となるので１
層の製膜に時間が４０秒かかり、−組（２Ｎ）の製膜時
間は８０秒となる。これに加えて原料ガスを交換する時
間が通常５分（３００秒）以上かかる為、結局−組の製
膜時間は３８０秒以上となる。
方法で行う場合と本発明による方法で行う場合とを比較
してみる。ここで１層の膜厚を８０人とする。従来方法
の場合には、製膜速度が２人／ｓｅｃ程度となるので１
層の製膜に時間が４０秒かかり、−組（２Ｎ）の製膜時
間は８０秒となる。これに加えて原料ガスを交換する時
間が通常５分（３００秒）以上かかる為、結局−組の製
膜時間は３８０秒以上となる。
一方本発明の方法による場合は製膜速度は１人／ｓｅｃ
程度と従来方法より遅くなるが、原料ガス交換が不要と
なる為、−組の製膜時間は６０秒と少なくてすむ。
程度と従来方法より遅くなるが、原料ガス交換が不要と
なる為、−組の製膜時間は６０秒と少なくてすむ。
以上のように本発明は超格子素子の各層を形成すべき原
料ガスを一括混合して反応室内に充満させ、この混合ガ
スに各種非晶質半導体層を光分解反応によって形成すべ
き波長帯域の光を所要の順序で照射し非晶質半導体層を
積層形成して超格子素子を製造するので該素子の製造時
間が大幅に短縮でき、きわめて効率的に超格子素子を製
造できるとともにグロー放電を行なわないので不純物の
混入が少ない超格子素子を製造できる効果がある。
料ガスを一括混合して反応室内に充満させ、この混合ガ
スに各種非晶質半導体層を光分解反応によって形成すべ
き波長帯域の光を所要の順序で照射し非晶質半導体層を
積層形成して超格子素子を製造するので該素子の製造時
間が大幅に短縮でき、きわめて効率的に超格子素子を製
造できるとともにグロー放電を行なわないので不純物の
混入が少ない超格子素子を製造できる効果がある。
第１図は本発明の一実施例による方法で製造された超格
子素子の断面構造及びエネルギーバンドを示す模式的な
図及びグラフ、第２図は本発明の実施に使用する装置の
略示断面図である。 １・・・反応室 ４・・・絶縁性基板 ４ａ、４ｂ・・
・超格子素子 ６ａ、６ｂ・・・水銀灯 代理人 弁理士 河 野 登 夫第 １ 図 第 ２（２１
子素子の断面構造及びエネルギーバンドを示す模式的な
図及びグラフ、第２図は本発明の実施に使用する装置の
略示断面図である。 １・・・反応室 ４・・・絶縁性基板 ４ａ、４ｂ・・
・超格子素子 ６ａ、６ｂ・・・水銀灯 代理人 弁理士 河 野 登 夫第 １ 図 第 ２（２１
Claims (1)
- １、異なった光学的禁制帯幅を有する２種以上の非晶質
半導体を２層以上積層してなる超格子素子の製造方法に
おいて、各種非晶質半導体を形成すべき原料ガスを混合
して反応室内に充満させ、この混合ガスに各種非晶質半
導体を光分解反応によって形成すべき波長帯域の光を照
射し、各波長帯域に対応する非晶質半導体層を順次積層
形成することを特徴とする超格子素子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22087784A JPS6199326A (ja) | 1984-10-19 | 1984-10-19 | 超格子素子の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22087784A JPS6199326A (ja) | 1984-10-19 | 1984-10-19 | 超格子素子の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6199326A true JPS6199326A (ja) | 1986-05-17 |
Family
ID=16757934
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22087784A Pending JPS6199326A (ja) | 1984-10-19 | 1984-10-19 | 超格子素子の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6199326A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6451988A (en) * | 1987-08-22 | 1989-02-28 | Kanegafuchi Chemical Ind | Optical memory, optical recording method and production of optical memory |
| JP2006179583A (ja) * | 2004-12-21 | 2006-07-06 | Ushio Inc | 閃光放射装置 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5833826A (ja) * | 1981-08-22 | 1983-02-28 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 気相エピタキシヤル成長法 |
| JPS60206019A (ja) * | 1984-02-27 | 1985-10-17 | シーメンス、アクチエンゲゼルシヤフト | 光分解析出による層形成方法および装置 |
-
1984
- 1984-10-19 JP JP22087784A patent/JPS6199326A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5833826A (ja) * | 1981-08-22 | 1983-02-28 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 気相エピタキシヤル成長法 |
| JPS60206019A (ja) * | 1984-02-27 | 1985-10-17 | シーメンス、アクチエンゲゼルシヤフト | 光分解析出による層形成方法および装置 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6451988A (en) * | 1987-08-22 | 1989-02-28 | Kanegafuchi Chemical Ind | Optical memory, optical recording method and production of optical memory |
| JP2006179583A (ja) * | 2004-12-21 | 2006-07-06 | Ushio Inc | 閃光放射装置 |
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