JPS6246993A - 薄膜結晶成長装置 - Google Patents
薄膜結晶成長装置Info
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- JPS6246993A JPS6246993A JP18391985A JP18391985A JPS6246993A JP S6246993 A JPS6246993 A JP S6246993A JP 18391985 A JP18391985 A JP 18391985A JP 18391985 A JP18391985 A JP 18391985A JP S6246993 A JPS6246993 A JP S6246993A
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- Japan
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- growth
- chamber
- ion
- thin film
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- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (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】
〔産業上の利用分野〕
未発１Ｊは、薄膜結晶成長に好適な装置に関するもので
ある。
ある。
５ｌｋＪ、ノ■族半導体あるいはＧａＡｓ、ＩｎＰ等の
■−Ｖ族半導体のエピタキシャル成長法として、近年、
分子線エピタキシ（ＭＢＥ）法が注目を集めている。
ＭＢＥ法では、ｆ＆長用原料の供給を精密に制御するこ
とができるため、急峻な組成分布、キャリアｃ変分布を
持つ結晶薄膜が実現できる。被成長基板およびＩ＆長薄
膜の材料としては、Ｓｉ基板りにＳｉ薄膜、もしくはＧ
ａＡＳ基板上にＡｌＧａＡｓのような混晶を含む■−ｖ
族半導体薄膜等が一般に用いられている。これらは、基
板と薄膜の材料がいずれも■族、もしくは■−Ｖ族であ
り、同族の組合せであるのに対し、最近ではＳｉ基板り
のＧａＡｓ成長に代表される異族材料の組合せによる成
長も行なわれている。これら異族材料の１＆長は、半導
体素子・集結回路の高性能化、高機能化をねらいとして
おり、将来形オプトエレクトロニクスシステムの基本技
術として重要である。
■−Ｖ族半導体のエピタキシャル成長法として、近年、
分子線エピタキシ（ＭＢＥ）法が注目を集めている。
ＭＢＥ法では、ｆ＆長用原料の供給を精密に制御するこ
とができるため、急峻な組成分布、キャリアｃ変分布を
持つ結晶薄膜が実現できる。被成長基板およびＩ＆長薄
膜の材料としては、Ｓｉ基板りにＳｉ薄膜、もしくはＧ
ａＡＳ基板上にＡｌＧａＡｓのような混晶を含む■−ｖ
族半導体薄膜等が一般に用いられている。これらは、基
板と薄膜の材料がいずれも■族、もしくは■−Ｖ族であ
り、同族の組合せであるのに対し、最近ではＳｉ基板り
のＧａＡｓ成長に代表される異族材料の組合せによる成
長も行なわれている。これら異族材料の１＆長は、半導
体素子・集結回路の高性能化、高機能化をねらいとして
おり、将来形オプトエレクトロニクスシステムの基本技
術として重要である。
同族材料の組合せによる成長と異なり、目的に応じた組
合せからなる異数材料間のエピタキシャル成長では、格
子不整、熱膨張差が大きい等が主たる理由となって一般
に良好な単結晶を得ることは困難である。さらに、単結
晶成長を妨げる他の要因として、基板表面に存在する異
物の影響が重要である。同族材料量成長と比較して、異
数材料間の成長では、基板と成長薄膜物質のイオン度の
相違等に起因して両物質の親和性が小さいため、単結晶
成長に必要な二次元層状の成長過程が異物質のわずかな
存在で著しく阻害される。従来のＭＢＥ Ｑ膜結晶成長
装置は、例えばＳｉ基板の表面から異物（炭素、もしく
はＳｉ酸化物）を除去する基板表面清浄化のために以下
のような構成を持っていた。すなわち、（１）基板加熱
（約１２００℃）部を有するもの、（２） Ｓｉ、Ｇａ
、ＡＩ等の分子線を基板表面に照射後、基板加熱（約８
５０℃）を行なうもの、（３）酸素雰囲気中でのタング
ステンフィラメンｉ・の加熱により原ｆ状酸素を形成し
、ノＳ板表面に作用させるもの、等があった。また、（
４）紫外線照射によって発生させたオゾン（０３）を基
板表面に作用させるものも提案されている。これらの構
成による装置では、（１）の１２００℃加熱および（３
）。
合せからなる異数材料間のエピタキシャル成長では、格
子不整、熱膨張差が大きい等が主たる理由となって一般
に良好な単結晶を得ることは困難である。さらに、単結
晶成長を妨げる他の要因として、基板表面に存在する異
物の影響が重要である。同族材料量成長と比較して、異
数材料間の成長では、基板と成長薄膜物質のイオン度の
相違等に起因して両物質の親和性が小さいため、単結晶
成長に必要な二次元層状の成長過程が異物質のわずかな
存在で著しく阻害される。従来のＭＢＥ Ｑ膜結晶成長
装置は、例えばＳｉ基板の表面から異物（炭素、もしく
はＳｉ酸化物）を除去する基板表面清浄化のために以下
のような構成を持っていた。すなわち、（１）基板加熱
（約１２００℃）部を有するもの、（２） Ｓｉ、Ｇａ
、ＡＩ等の分子線を基板表面に照射後、基板加熱（約８
５０℃）を行なうもの、（３）酸素雰囲気中でのタング
ステンフィラメンｉ・の加熱により原ｆ状酸素を形成し
、ノＳ板表面に作用させるもの、等があった。また、（
４）紫外線照射によって発生させたオゾン（０３）を基
板表面に作用させるものも提案されている。これらの構
成による装置では、（１）の１２００℃加熱および（３
）。
（０によりＣが除去されるが、Ｓｉ酸化膜の除去には、
いずれも８００〜９００℃の高温基板加熱を夛した。さ
らに、これらの構成をＭＢＥ成長装置に組込む場合、（
２）では照射用分子線源、（３）では基板に近接して設
置したタングステン等のフィラメント、（０では紫外線
光源等の高価、複雑な構成が必要である。また、基板表
面異物を除去する他の従来法として、 Ａｒ等の希ガス
スパッタリングにより基板表面層を所定の厚さにわたっ
て取除き、同時に異物を除去する方法が行なわれていた
。しかし、この方法では、スパッタリングにより基板表
面に損傷が起こり、良好なエピタキシャル成長は実現さ
れなかった０表面の結晶性を回復し、エピタキシャル成
長を可使にするには、高温のアニールが必要であり、前
述の（１）〜（４）と同様に、高温加熱に伴なう不純物
の拡散、分布のだれ、熱応力に起因する欠陥導入等の問
題を生じるという欠点があった。これらはＭＢＥ ＠、
長の特徴である低温成長、精密な組成・キャリア濃度分
布の形成、とは相反する欠点で、ＭＢＥ成長の特徴を活
かすことができないという問題があった。
いずれも８００〜９００℃の高温基板加熱を夛した。さ
らに、これらの構成をＭＢＥ成長装置に組込む場合、（
２）では照射用分子線源、（３）では基板に近接して設
置したタングステン等のフィラメント、（０では紫外線
光源等の高価、複雑な構成が必要である。また、基板表
面異物を除去する他の従来法として、 Ａｒ等の希ガス
スパッタリングにより基板表面層を所定の厚さにわたっ
て取除き、同時に異物を除去する方法が行なわれていた
。しかし、この方法では、スパッタリングにより基板表
面に損傷が起こり、良好なエピタキシャル成長は実現さ
れなかった０表面の結晶性を回復し、エピタキシャル成
長を可使にするには、高温のアニールが必要であり、前
述の（１）〜（４）と同様に、高温加熱に伴なう不純物
の拡散、分布のだれ、熱応力に起因する欠陥導入等の問
題を生じるという欠点があった。これらはＭＢＥ ＠、
長の特徴である低温成長、精密な組成・キャリア濃度分
布の形成、とは相反する欠点で、ＭＢＥ成長の特徴を活
かすことができないという問題があった。
一方、ＭＢＥ成長においてイオン線源を利用する従来の
装置では、イオンのエネルギを利用することにより、（
５）高効率で均一なドーピング、（６）低温成長、等が
行なわれてきた。（５）の例としては、Ｓｉ成艮におけ
るＳｂイオン化ドーピング、ＧａＡｓ成長におけるＺｎ
イオン化ドーピング等が実施された。（６）の例として
は、クラスタ状のＳｉビームのイオン化により ６２０
℃の低成長温度で良好なＳｉ巾結晶を得た例がある。ま
た、ＧａＡｓ成長では、Ｖ族元素のＡｓの供給を通常の
分子線源によらずに、イオン線源により行ない、■族元
素供給量に対してＶ族元素供給量が相対的に小さく、か
つ低Ｊ＆長温度（２２０〜５００℃）でも良質の結晶を
得た例がある０以上、イオン線源を用いたＭＢＥ成長の
例では、イオンのエネルギにより、成長物質の基板への
付着率、基板表面での移動度、等を実質的に大きくする
ことにより、（５） 、（８）の効果を実現してきた。
装置では、イオンのエネルギを利用することにより、（
５）高効率で均一なドーピング、（６）低温成長、等が
行なわれてきた。（５）の例としては、Ｓｉ成艮におけ
るＳｂイオン化ドーピング、ＧａＡｓ成長におけるＺｎ
イオン化ドーピング等が実施された。（６）の例として
は、クラスタ状のＳｉビームのイオン化により ６２０
℃の低成長温度で良好なＳｉ巾結晶を得た例がある。ま
た、ＧａＡｓ成長では、Ｖ族元素のＡｓの供給を通常の
分子線源によらずに、イオン線源により行ない、■族元
素供給量に対してＶ族元素供給量が相対的に小さく、か
つ低Ｊ＆長温度（２２０〜５００℃）でも良質の結晶を
得た例がある０以上、イオン線源を用いたＭＢＥ成長の
例では、イオンのエネルギにより、成長物質の基板への
付着率、基板表面での移動度、等を実質的に大きくする
ことにより、（５） 、（８）の効果を実現してきた。
しかしながら、これらの例における基板表面処理は、従
来より実施されている化学エツチングを主体とするもの
の他、前記（１）の方法もしくはＡｒ等の希ガススパッ
タリングによる方法によるもののみであった。 （５）
、（１３）の例のような同族間成長では、化学エツチン
グ処理後桟された異物は成長膜の品質の点で問題となら
なかったが、異数間成長では異物残留の影響が大きく良
質のドルｌ１２結品が得られなかった。また、基板表面
清浄化の従来法においては、高温加熱を必要とするため
、イオン線源を用いたＭＢＥ成長における（５） 、（
６）の特徴を充分発揮することができないという欠点が
あった。
来より実施されている化学エツチングを主体とするもの
の他、前記（１）の方法もしくはＡｒ等の希ガススパッ
タリングによる方法によるもののみであった。 （５）
、（１３）の例のような同族間成長では、化学エツチン
グ処理後桟された異物は成長膜の品質の点で問題となら
なかったが、異数間成長では異物残留の影響が大きく良
質のドルｌ１２結品が得られなかった。また、基板表面
清浄化の従来法においては、高温加熱を必要とするため
、イオン線源を用いたＭＢＥ成長における（５） 、（
６）の特徴を充分発揮することができないという欠点が
あった。
本発明の目的は、基板表面に存在する異物を比較的低温
において除去し、引続いて薄膜成長を行なうことにより
、高品質な半導体等の薄膜結晶を提供することにある。
において除去し、引続いて薄膜成長を行なうことにより
、高品質な半導体等の薄膜結晶を提供することにある。
また、従来形のＭＢＥ成長装ごとの一体化もしくは連結
が容易で簡単な構成を持つ、基板表面処理系とイオン線
源を有したＭＢＥ成長系から構成され、特に異数間成長
に適した半導体薄膜結晶ｒ＆長装置を提供することにあ
る。
が容易で簡単な構成を持つ、基板表面処理系とイオン線
源を有したＭＢＥ成長系から構成され、特に異数間成長
に適した半導体薄膜結晶ｒ＆長装置を提供することにあ
る。
本発明は、基板表面に存在する異物を比較的低温におい
て除去するための、イオン線を用いた基板表面清浄化機
構部を有するとともに、イオン線源を有した！ＩＩＢＥ
ｌｊｊ長部を持つ薄膜結晶装置を与えるもので、表面
清浄化機構部と成長部が一体化もしくは超高真空系を介
して連結されていることを最も主要な特徴とする。
て除去するための、イオン線を用いた基板表面清浄化機
構部を有するとともに、イオン線源を有した！ＩＩＢＥ
ｌｊｊ長部を持つ薄膜結晶装置を与えるもので、表面
清浄化機構部と成長部が一体化もしくは超高真空系を介
して連結されていることを最も主要な特徴とする。
［作 用］
従来のこの種成長装置では、成長のためのイオン源は右
しているものの基板表面清浄化のための機構部は特に構
成されていない例があり、さらに、基板表面清浄化機構
部を有している装置でも、例えばＳｉ基板表面の充分な
清浄化のためには８００℃程度以上の高温加熱を必要と
した。また、低温における清浄化が可能な機構部とイオ
ン源を伴なった成長部の両方を有した装置は例がなく、
特に、異数間成長において両者の有効性を充分発揮する
ことができなかった。一方、本発明の装置では簡単な構
成により、低温（典型的にはＳｉ基板の例で５００℃）
で清浄表面を実現できる基板処理系と、イオン源を用い
ることにより成長物質の基板への高付着率、基板上での
高移動度を達成する成長系が同一装置内に構成されてお
り、両者の相乗効果により高品質の異数間成長（例えば
Ｓｉ基板上のＧａＡｓ）が実現できる。
しているものの基板表面清浄化のための機構部は特に構
成されていない例があり、さらに、基板表面清浄化機構
部を有している装置でも、例えばＳｉ基板表面の充分な
清浄化のためには８００℃程度以上の高温加熱を必要と
した。また、低温における清浄化が可能な機構部とイオ
ン源を伴なった成長部の両方を有した装置は例がなく、
特に、異数間成長において両者の有効性を充分発揮する
ことができなかった。一方、本発明の装置では簡単な構
成により、低温（典型的にはＳｉ基板の例で５００℃）
で清浄表面を実現できる基板処理系と、イオン源を用い
ることにより成長物質の基板への高付着率、基板上での
高移動度を達成する成長系が同一装置内に構成されてお
り、両者の相乗効果により高品質の異数間成長（例えば
Ｓｉ基板上のＧａＡｓ）が実現できる。
以下１図面によって本発明の実施例を詳細に説明する。
実施例１
第１図は、本発明の第１の実施例を説明する図である。
薄膜結晶成長装置はゲートバルブｌによって隔てられた
基板表面処理室２と成長室３から構成される。基板表面
処理室２は、従来のＭＢＥ成長装冴における基板交換の
ための予備排気室の機構も兼ねている。本実施例では、
５ｉ（１００）基板８１ＦのＧａＡｓ？Ｊ′ｉ結晶薄膜
成長が行なわれた。所定の洗炸、化学エツチング処理を
経たＳｉ基板は表面処理室２に導入され、処理室２は排
気系２０によって５Ｘ １０ Ｔｏｒｒ以丁に排気さ
れた。排気系２０はターボ分子ポンプを主体として構成
されており、真空排気時の残留雰囲気中には炭化水素等
の基板表面を汚染する可能性のある物質は含まれていな
い。
基板表面処理室２と成長室３から構成される。基板表面
処理室２は、従来のＭＢＥ成長装冴における基板交換の
ための予備排気室の機構も兼ねている。本実施例では、
５ｉ（１００）基板８１ＦのＧａＡｓ？Ｊ′ｉ結晶薄膜
成長が行なわれた。所定の洗炸、化学エツチング処理を
経たＳｉ基板は表面処理室２に導入され、処理室２は排
気系２０によって５Ｘ １０ Ｔｏｒｒ以丁に排気さ
れた。排気系２０はターボ分子ポンプを主体として構成
されており、真空排気時の残留雰囲気中には炭化水素等
の基板表面を汚染する可能性のある物質は含まれていな
い。
次いで表面処理室２に連結されたプロトン（Ｈ”）イオ
ン源４１内にガス導入バルブ２１を通して高純度水素ガ
スが導入され、〜２Ｘ １０” １ｏｎｓ／ｃｒｒｆ＊
ｓｅｃのＨ＋イオン線（典型的なエネルギは５００ｅ
Ｖ）が基板に照射された。基板は４００℃に保持され、
照射時間は２０分であった。Ｈ＋の化学的活性により。
ン源４１内にガス導入バルブ２１を通して高純度水素ガ
スが導入され、〜２Ｘ １０” １ｏｎｓ／ｃｒｒｆ＊
ｓｅｃのＨ＋イオン線（典型的なエネルギは５００ｅ
Ｖ）が基板に照射された。基板は４００℃に保持され、
照射時間は２０分であった。Ｈ＋の化学的活性により。
Ｓｉ基板表面の異物元素であるＣは反応して主としてメ
タン（ＣＨ４）を生じ基板表面から港脱する。一方、他
の異物であるＳｉの酸化物もＨ＋により還元除去された
。本実施例の基板処理室にはさらにＡｓイオン線源４２
が連結されている。Ａｓ イオン線の照射により３Ｓ
ｉ０２ ＋ ４Ａｓ” →３Ｓｉ ＋ ２Ａ３２０Ｂの
反応が起こる。生成されたＡｇ０３は５００℃程度の加
熱により蒸発し、肴効にＳｉ酸化膜が除去された。この
ようにＳｉ酸化物の除去はＨイオン、 Ａｓ イオン
いずれの照射によっても可能であるが、成長すべき薄膜
の種類によって表面処理用イオン種、照射条件を適宜選
択することにより良質な薄膜成長が実現できる０例えば
、Ｓｉ基板上にＧａＡｓを成長させる場合の基板表面清
浄化には、Ｈイオン線によるＣ除去、次いで、Ａｓ
イオン線によるＳｉ酸化膜除去が最良であった。 Ａｓ
イオン線照射により、Ｓｉ酸化膜が除去されること
に加えて、ＳｉとＧａＡｓ界面の親和性が大きくなると
いう効果が認められた０以上のようにして清浄化された
Ｓｉ基板は、基板移動機構８２により、ゲートバルブ１
を介して成長室３に導入された。成長室３の構成は従来
のＭＢＥ装置と類似のものであるが、成長用原料の供給
源のひとつとしてＡｓイオン線源３１を有しているのが
特徴である。他の原料供給源としては、それぞれ、 Ｇ
ａ、Ａｓ、Ｓｉ （ドーパント）、Ｚｎ（ドーパント
）の分子線源３２．３３．３４．３５を装備している。
タン（ＣＨ４）を生じ基板表面から港脱する。一方、他
の異物であるＳｉの酸化物もＨ＋により還元除去された
。本実施例の基板処理室にはさらにＡｓイオン線源４２
が連結されている。Ａｓ イオン線の照射により３Ｓ
ｉ０２ ＋ ４Ａｓ” →３Ｓｉ ＋ ２Ａ３２０Ｂの
反応が起こる。生成されたＡｇ０３は５００℃程度の加
熱により蒸発し、肴効にＳｉ酸化膜が除去された。この
ようにＳｉ酸化物の除去はＨイオン、 Ａｓ イオン
いずれの照射によっても可能であるが、成長すべき薄膜
の種類によって表面処理用イオン種、照射条件を適宜選
択することにより良質な薄膜成長が実現できる０例えば
、Ｓｉ基板上にＧａＡｓを成長させる場合の基板表面清
浄化には、Ｈイオン線によるＣ除去、次いで、Ａｓ
イオン線によるＳｉ酸化膜除去が最良であった。 Ａｓ
イオン線照射により、Ｓｉ酸化膜が除去されること
に加えて、ＳｉとＧａＡｓ界面の親和性が大きくなると
いう効果が認められた０以上のようにして清浄化された
Ｓｉ基板は、基板移動機構８２により、ゲートバルブ１
を介して成長室３に導入された。成長室３の構成は従来
のＭＢＥ装置と類似のものであるが、成長用原料の供給
源のひとつとしてＡｓイオン線源３１を有しているのが
特徴である。他の原料供給源としては、それぞれ、 Ｇ
ａ、Ａｓ、Ｓｉ （ドーパント）、Ｚｎ（ドーパント
）の分子線源３２．３３．３４．３５を装備している。
成長室３はイオンポンプおよびクライオポンプによって
構成された排気系３０により所定の圧力に排気される。
構成された排気系３０により所定の圧力に排気される。
成長室３内の所定の位ｌに配置されたＳｉ基板８１に対
して、イオン線源３１２分子線源３２〜３５より適宜イ
オン線あるいは分子線が照射されＧａＡｓ成長が行なわ
れた。典型的な分子線強度はＧａが３Ｘ １０”ａｔｏ
ｍｓ／ｃｍ’ ・ｓｅｅ 、原子数換算テＡｓが８Ｘ
１０１０１４ａｔｏ／ｃゴａ ｓｅｃ 、 Ａｓ” イ
オン線強度は３Ｘ １０１３ｉｏｎｓ／ｃｒｎ’参Ｓｅ
ｃであった。ドーパント（Ｓｉ、 Ｚｎ）の分子線強度
は、形成する素子の構造に応じて適当に選択した。Ｖ族
元素であるＡｓと■族元素であるＧａの基板上到達原子
数比Ｐは、従来のＭＢＥ成長装置では良質の結晶を得る
ために通常１０程度以上（多くは２０〜４０）の値が選
ばれるのに対し、本実施例ではＰは分子線、イオン線双
方の強度を合わせてもほぼ２程度と小さいにもかかわら
ず良好な結晶が得られた。従来Ｐ≧ｌＯが必要であった
のは、Ｇａ原子の成長表面被着率がほぼｌであるのに対
し、Ａｓ分子（通常Ａｓ４の形で飛来する）の被着率は
著しく小さいためである。しかしながら、本実施例のよ
うに通常のＡｓ分子−線に加えてＡｓ＋イオン線を同時
に照射することによって。
して、イオン線源３１２分子線源３２〜３５より適宜イ
オン線あるいは分子線が照射されＧａＡｓ成長が行なわ
れた。典型的な分子線強度はＧａが３Ｘ １０”ａｔｏ
ｍｓ／ｃｍ’ ・ｓｅｅ 、原子数換算テＡｓが８Ｘ
１０１０１４ａｔｏ／ｃゴａ ｓｅｃ 、 Ａｓ” イ
オン線強度は３Ｘ １０１３ｉｏｎｓ／ｃｒｎ’参Ｓｅ
ｃであった。ドーパント（Ｓｉ、 Ｚｎ）の分子線強度
は、形成する素子の構造に応じて適当に選択した。Ｖ族
元素であるＡｓと■族元素であるＧａの基板上到達原子
数比Ｐは、従来のＭＢＥ成長装置では良質の結晶を得る
ために通常１０程度以上（多くは２０〜４０）の値が選
ばれるのに対し、本実施例ではＰは分子線、イオン線双
方の強度を合わせてもほぼ２程度と小さいにもかかわら
ず良好な結晶が得られた。従来Ｐ≧ｌＯが必要であった
のは、Ｇａ原子の成長表面被着率がほぼｌであるのに対
し、Ａｓ分子（通常Ａｓ４の形で飛来する）の被着率は
著しく小さいためである。しかしながら、本実施例のよ
うに通常のＡｓ分子−線に加えてＡｓ＋イオン線を同時
に照射することによって。
Ａｓ原子の被着率は増大し、Ｐ七２においても化学量論
的組成のエピタキシャル（１００）ＧａＡｓがＩ＆長し
た。さらに、成長温度も、従来のＭＢＥ成長装首では約
６００℃であったのに対し、本実施例では４００℃の低
温成長で良好な結晶が得られた。典型的な成長速度は０
．５ｗ厘／ｈｒであった。ドーピングを行なわずに厚さ
１．５ｐ層成長した結晶薄膜はｎ形で、室温におけるキ
ャリア濃度は５Ｘ １０Ｉ４ｃ＋ｗ−、３移動度は５０
００ｃｒｎ’／Ｖ−ｓｅｃであった。成長膜表面の欠陥
密度は７Ｘ１０５ｃｍ−”以丁と良質なＧａＡｓ結晶薄
膜を得た。
的組成のエピタキシャル（１００）ＧａＡｓがＩ＆長し
た。さらに、成長温度も、従来のＭＢＥ成長装首では約
６００℃であったのに対し、本実施例では４００℃の低
温成長で良好な結晶が得られた。典型的な成長速度は０
．５ｗ厘／ｈｒであった。ドーピングを行なわずに厚さ
１．５ｐ層成長した結晶薄膜はｎ形で、室温におけるキ
ャリア濃度は５Ｘ １０Ｉ４ｃ＋ｗ−、３移動度は５０
００ｃｒｎ’／Ｖ−ｓｅｃであった。成長膜表面の欠陥
密度は７Ｘ１０５ｃｍ−”以丁と良質なＧａＡｓ結晶薄
膜を得た。
実施例２
第２図は本発明の第２の実施例を説明する図であって、
基板交換のための予備排気室６と、基板表面処理室を兼
ねた成長室７はゲートバルブ５で隔てられている。予備
排気室６．成長室７はそれぞれ排気系６０．７０で排気
される。洗浄、化学エツチング処理を経たＳｉ基板８１
は、まず５Ｘ １Ｏ−８Ｔｏｒｒ以下に排気された予備
排気室６に納められ、次いで移動機構８２によって成長
室７に送られる。成長室はあらかじンめＬＸ １０＝
Ｔｏｒｒ以下に排気されている。基板８１の導入後、表
面清浄化のためにＨ＋イオン源７２よりＨイオン線が基
板８１に照射された。しかる後にＧａ、 Ｓｉ （ドー
パント）、Ｚ！Ｉ（ドーパント）の分子線源７３．７５
．７６およびＡｓイオン線源７４より適宜原料が供給さ
れ所望のＧａＡｓ成長膜を得た０本実施例のＡｓイオン
源は、ＡｓＨ３をガスソースとして導入バルブ７７より
供給しイオン化したものである。 ＧａＡｓ成長膜の移
動度、キャリア濃度、欠陥密度等は実施例１と同程度で
あり、良質の単結晶薄膜であることが確認された。
基板交換のための予備排気室６と、基板表面処理室を兼
ねた成長室７はゲートバルブ５で隔てられている。予備
排気室６．成長室７はそれぞれ排気系６０．７０で排気
される。洗浄、化学エツチング処理を経たＳｉ基板８１
は、まず５Ｘ １Ｏ−８Ｔｏｒｒ以下に排気された予備
排気室６に納められ、次いで移動機構８２によって成長
室７に送られる。成長室はあらかじンめＬＸ １０＝
Ｔｏｒｒ以下に排気されている。基板８１の導入後、表
面清浄化のためにＨ＋イオン源７２よりＨイオン線が基
板８１に照射された。しかる後にＧａ、 Ｓｉ （ドー
パント）、Ｚ！Ｉ（ドーパント）の分子線源７３．７５
．７６およびＡｓイオン線源７４より適宜原料が供給さ
れ所望のＧａＡｓ成長膜を得た０本実施例のＡｓイオン
源は、ＡｓＨ３をガスソースとして導入バルブ７７より
供給しイオン化したものである。 ＧａＡｓ成長膜の移
動度、キャリア濃度、欠陥密度等は実施例１と同程度で
あり、良質の単結晶薄膜であることが確認された。
実施例１では、Ｓｉ基板清浄化時およびＧａＡｓ成長時
にそれぞれ別個のＡｓイオン線源が用いられたが、これ
らは同一・の線源により行なうことも回旋であり、さら
に、Ｚｎ”９のドーパントにもイオン線源を用いれば高
効率で分布制御性の良いドーピングを行なうことができ
る。また、基板表面清浄化は、Ｈ＋イオン線あるいはＡ
ｓ＋イオン線照射によって行なわれたが、Ｓｉに限らず
一般的に基板の種類、あるいは除去すべき異物の種類に
応じてイオン種、照射条件を適宜選択できることは言う
までもない、一般に、高いエネルギ、重いイオンの照射
により基板の損傷を伴なう場合があるが、に記実施例１
および実施例２では照射エネルギ°は５００ｅＶ程度以
下と小さいため、基板の損傷は極めて小さく、低温（〜
５００℃）の熱処理もしくは、加熱しながら（同じく５
００℃程度以下）のイオン線照射により損傷の完全な回
復が行なわれた。
にそれぞれ別個のＡｓイオン線源が用いられたが、これ
らは同一・の線源により行なうことも回旋であり、さら
に、Ｚｎ”９のドーパントにもイオン線源を用いれば高
効率で分布制御性の良いドーピングを行なうことができ
る。また、基板表面清浄化は、Ｈ＋イオン線あるいはＡ
ｓ＋イオン線照射によって行なわれたが、Ｓｉに限らず
一般的に基板の種類、あるいは除去すべき異物の種類に
応じてイオン種、照射条件を適宜選択できることは言う
までもない、一般に、高いエネルギ、重いイオンの照射
により基板の損傷を伴なう場合があるが、に記実施例１
および実施例２では照射エネルギ°は５００ｅＶ程度以
下と小さいため、基板の損傷は極めて小さく、低温（〜
５００℃）の熱処理もしくは、加熱しながら（同じく５
００℃程度以下）のイオン線照射により損傷の完全な回
復が行なわれた。
以−１二説明したように、本発明は基板表面に存在する
異物を低温で除去することができるのに加えて、イオン
線源、分子線源を装備し低成長温度で高品質のｉ７ｊ膜
が得られる成長装置をゲえる。本発明の装ｄは、前述し
たような同族間もしくは異放間半導体エピタキシャル結
晶成長に好適であるのに留まらず、良質の多結晶、非晶
質を導体薄膜の成長も可能であり、特に、基板と成長薄
膜界面の異物に起因する界面特性の劣化のない良好な素
子を実現するにで有用である。
異物を低温で除去することができるのに加えて、イオン
線源、分子線源を装備し低成長温度で高品質のｉ７ｊ膜
が得られる成長装置をゲえる。本発明の装ｄは、前述し
たような同族間もしくは異放間半導体エピタキシャル結
晶成長に好適であるのに留まらず、良質の多結晶、非晶
質を導体薄膜の成長も可能であり、特に、基板と成長薄
膜界面の異物に起因する界面特性の劣化のない良好な素
子を実現するにで有用である。
また、基板、成長薄膜は半導体に限定されるものではな
く、金属、絶縁体にも適用でき、いずれも良好な界面特
性、膜特性を示す。
く、金属、絶縁体にも適用でき、いずれも良好な界面特
性、膜特性を示す。
本発明により、５ｉＪＪｉ板上ＧａＡ＋単結晶成長に代
表される異種基板上結晶Ｊ＆長は、それを基本技術とす
る高槻１七オプトエレクトロニクスへの応用が期待でき
る。
表される異種基板上結晶Ｊ＆長は、それを基本技術とす
る高槻１七オプトエレクトロニクスへの応用が期待でき
る。
第１図および第２図は、それぞれ本発明の薄膜結晶成長
装置の第１．第２の実施例を示す概略図である。 １．５・・・ゲートバルブ、 ２・・・基板表面処理室、 ３・・・成長室、 ４１・・・プロトンイオン線源、 ４２・・・Ａｓイオン線源、 ６・・・予備排気室。 ７・・・基板表面処理および成長室、 ２０．３０，８０．７０・・・排気系、２１．７１．７
７・・・ガス導入バルブ、３１・・・Ａｓイオン線源、 ７４・・・Ａｓイオン線源（ガスソース）、３２．３３
，３４．３５−・・それぞれＧａ、Ｊｋｓ、Ｓｉ、Ｚｎ
分子線源、 ７２・・・プロトンイオン線源、 ？３．７５．７８−・・それぞれＧａ、Ｓｉ 、Ｚｎ分
子線源。
装置の第１．第２の実施例を示す概略図である。 １．５・・・ゲートバルブ、 ２・・・基板表面処理室、 ３・・・成長室、 ４１・・・プロトンイオン線源、 ４２・・・Ａｓイオン線源、 ６・・・予備排気室。 ７・・・基板表面処理および成長室、 ２０．３０，８０．７０・・・排気系、２１．７１．７
７・・・ガス導入バルブ、３１・・・Ａｓイオン線源、 ７４・・・Ａｓイオン線源（ガスソース）、３２．３３
，３４．３５−・・それぞれＧａ、Ｊｋｓ、Ｓｉ、Ｚｎ
分子線源、 ７２・・・プロトンイオン線源、 ？３．７５．７８−・・それぞれＧａ、Ｓｉ 、Ｚｎ分
子線源。
Claims (1)
- イオン線を用いた被成長基板表面清浄化機構部と、イオ
ン線源および分子線源を有した薄膜成長機構部とを備え
ていることを特徴とする薄膜結晶成長装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18391985A JPS6246993A (ja) | 1985-08-23 | 1985-08-23 | 薄膜結晶成長装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18391985A JPS6246993A (ja) | 1985-08-23 | 1985-08-23 | 薄膜結晶成長装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6246993A true JPS6246993A (ja) | 1987-02-28 |
Family
ID=16144106
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18391985A Pending JPS6246993A (ja) | 1985-08-23 | 1985-08-23 | 薄膜結晶成長装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6246993A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03205392A (ja) * | 1989-12-28 | 1991-09-06 | Shimadzu Corp | 薄膜製造方法 |
| JP2005086041A (ja) * | 2003-09-09 | 2005-03-31 | Sumitomo Mitsubishi Silicon Corp | 半導体ウェーハのイオン注入方法 |
-
1985
- 1985-08-23 JP JP18391985A patent/JPS6246993A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03205392A (ja) * | 1989-12-28 | 1991-09-06 | Shimadzu Corp | 薄膜製造方法 |
| JP2005086041A (ja) * | 2003-09-09 | 2005-03-31 | Sumitomo Mitsubishi Silicon Corp | 半導体ウェーハのイオン注入方法 |
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