JPH01181413A - 光励起エピタキシャル成長装置 - Google Patents
光励起エピタキシャル成長装置Info
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- JPH01181413A JPH01181413A JP63002869A JP286988A JPH01181413A JP H01181413 A JPH01181413 A JP H01181413A JP 63002869 A JP63002869 A JP 63002869A JP 286988 A JP286988 A JP 286988A JP H01181413 A JPH01181413 A JP H01181413A
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- Japan
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- hologram
- epitaxial growth
- light
- exposed region
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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
本発明は化合物半導体等を基板上に薄膜状に結晶成長す
る場合に用いる光励起エピタキシャル成長装置に関する
ものである。
る場合に用いる光励起エピタキシャル成長装置に関する
ものである。
従来の技術
近年、ＩＩＩ−Ｖ族および■−■族化合物半導体のエピ
タキシャル成長技術に光励起プロセスを利用する、いわ
ゆる光励起エピタキシャル成長法が、極薄膜成長、選択
成長、低温成長等の点から注目を集め、各所で研究開発
が活発に行なわれている。
タキシャル成長技術に光励起プロセスを利用する、いわ
ゆる光励起エピタキシャル成長法が、極薄膜成長、選択
成長、低温成長等の点から注目を集め、各所で研究開発
が活発に行なわれている。
光励起エピタキシャル成長法とはエピタキシャル成長の
際に、基板の一部あるいは全部を光照射し、・原料材料
の光分解や、基板表面での光反応を利用する方法である
。この光励起エピタキシャル成長装置は、基本的に通常
のエピタキシャル成長装置と基板照射用光源とで構成さ
れている。
際に、基板の一部あるいは全部を光照射し、・原料材料
の光分解や、基板表面での光反応を利用する方法である
。この光励起エピタキシャル成長装置は、基本的に通常
のエピタキシャル成長装置と基板照射用光源とで構成さ
れている。
従来、この光励起エピタキシャル成長装置の結晶成長室
は例えば、特開昭６０−６５３０６号公報に示されてい
るように第４図のような構造になっていた。
は例えば、特開昭６０−６５３０６号公報に示されてい
るように第４図のような構造になっていた。
第４図は光励起有機金属熱分解法によるエピタキシャル
成長装置の結晶成長室の模式図であシ、１は結晶成長室
、２は■族あるいは■族原料ガス導入管、３は■族ある
いはＶ族原料ガス導入管、４は排出口、６は光入射窓ふ
きつけ用ガス、例えば水素あるいは窒素ガス導入管、６
はカーボン製サセプター、７は基板、８は光入射窓、９
は高周波コイル、１ｏはレーザ光、１１はマスク、１２
はレンズ系、１３はシャッターである。
成長装置の結晶成長室の模式図であシ、１は結晶成長室
、２は■族あるいは■族原料ガス導入管、３は■族ある
いはＶ族原料ガス導入管、４は排出口、６は光入射窓ふ
きつけ用ガス、例えば水素あるいは窒素ガス導入管、６
はカーボン製サセプター、７は基板、８は光入射窓、９
は高周波コイル、１ｏはレーザ光、１１はマスク、１２
はレンズ系、１３はシャッターである。
このように、従来、所望の光照射パターンを形成するに
は、所望のパターンのマスク、例えば金属に穴をあけた
ものとか、あるいはガラスにパターンを形成したフォト
マスク等を用い、さらにそのパターンを基板上に所望の
寸法で結像させるためにレンズ系を用いていた。
は、所望のパターンのマスク、例えば金属に穴をあけた
ものとか、あるいはガラスにパターンを形成したフォト
マスク等を用い、さらにそのパターンを基板上に所望の
寸法で結像させるためにレンズ系を用いていた。
発明が解決しようとする課題
しかしながら上記の様に、所望の光照射パターン形成に
、金属製あるいはフォトマスクを用いる方法は、第５図
に示すように光がマスク通過後、回折現象の為しみ出し
が生じ基板表面上で光照射部と非照射部との界面がぼけ
て、その境界がはっきりしないという問題点を有してい
た。特に、光がレーザ光の場合はコヒーレンシイが高い
ため、上記した光のしみ出しは顕著となる。この結果、
光励起エピタキシャル法によるエピタキシャル層の各種
デバイスへの応用が困難なものとなっていた。
、金属製あるいはフォトマスクを用いる方法は、第５図
に示すように光がマスク通過後、回折現象の為しみ出し
が生じ基板表面上で光照射部と非照射部との界面がぼけ
て、その境界がはっきりしないという問題点を有してい
た。特に、光がレーザ光の場合はコヒーレンシイが高い
ため、上記した光のしみ出しは顕著となる。この結果、
光励起エピタキシャル法によるエピタキシャル層の各種
デバイスへの応用が困難なものとなっていた。
まだレンズ結像光学系を用いた場合、光源波長が原料ガ
スの光分解に有効な紫外領域であると、レンズ自体での
光吸収が生じ、さらに、レンズ系および光入射窓によっ
て色収差が生じるという問題点を有していた。また、レ
ンズ結像光学系そのものも、フォトリソグラフィーに用
いるステッパー用石英レンズ系が必要なため、高価にな
ってしまうという問題点があった。
スの光分解に有効な紫外領域であると、レンズ自体での
光吸収が生じ、さらに、レンズ系および光入射窓によっ
て色収差が生じるという問題点を有していた。また、レ
ンズ結像光学系そのものも、フォトリソグラフィーに用
いるステッパー用石英レンズ系が必要なため、高価にな
ってしまうという問題点があった。
課題を解決するためめ手段
本発明は、上記した従来の課題を解消するため、所望の
光照射パターン形成のためにホログラムを用いたもので
ある。
光照射パターン形成のためにホログラムを用いたもので
ある。
作用
この技術的手段による作用は次のようになる。
すなわちホログラムを用いた場合、回折現象が無く解像
度が従来のマスクに比べて高くなるため、光の強度分布
が光照射部と非照射部との界面で急峻に変化する。
度が従来のマスクに比べて高くなるため、光の強度分布
が光照射部と非照射部との界面で急峻に変化する。
また、ホログラムの記録波長が光励起エピタキシャル成
長に必要な所望の光源波長と同一の場合、レンズ系なし
で、無収差の結像が可能となる。この結果、光照射され
る基板上の光照射部と非照射部と界面が、ぼけることな
く光照射部と非照射部との界面で組成、キャリア濃度、
伝導型および成長速度が急峻に変化したエピタキシャル
層が成長できる。
長に必要な所望の光源波長と同一の場合、レンズ系なし
で、無収差の結像が可能となる。この結果、光照射され
る基板上の光照射部と非照射部と界面が、ぼけることな
く光照射部と非照射部との界面で組成、キャリア濃度、
伝導型および成長速度が急峻に変化したエピタキシャル
層が成長できる。
実施例
本発明による光励起エピタキシャル成長装置の１つであ
る光励起有機金属気相成長装置の具体的な結晶成長室お
よび光照射パターン形成部分の概略を第１図に示す。図
に示すように、この場合光照射パターン形成にはホログ
ラム１２を、またホログラム再生レーザ光１ｏ用のシャ
ッター１３を用いた。なお第１図において、他の部分は
従来の光励起有機金属気相成長装置と同じである。この
場合、レンズ結像光学系は用いていない。
る光励起有機金属気相成長装置の具体的な結晶成長室お
よび光照射パターン形成部分の概略を第１図に示す。図
に示すように、この場合光照射パターン形成にはホログ
ラム１２を、またホログラム再生レーザ光１ｏ用のシャ
ッター１３を用いた。なお第１図において、他の部分は
従来の光励起有機金属気相成長装置と同じである。この
場合、レンズ結像光学系は用いていない。
この場合、用いたホログラムは第２図に示すような光学
系配置で、あらかじめ作成した。すなわち、実際のエピ
タキシャル成長の際の基板およびホログラム設置位置に
それぞれ所望パターンを有するマスク１６とフォトレジ
スト１５を塗布した５ｉ０２基板（スブラジル）１４を
設置し、マスク１６下部からの物体光１７と参照光１８
を照射してフォトレジスト１６を露光し、ホログラムを
作成した。なお、マスク１６を設置している結晶成長室
１は光入射窓の色収差をなくすため、エピタキシャル成
長の際に用いる結晶成長室と同一のものを用い、またホ
ログラム作成時に用いる物体光と参照先は、エピタキシ
ャル成長に用いるレーザ光と同一のもの、すなわちＡｒ
ｌ？エキシマレーザ光を用いた。
系配置で、あらかじめ作成した。すなわち、実際のエピ
タキシャル成長の際の基板およびホログラム設置位置に
それぞれ所望パターンを有するマスク１６とフォトレジ
スト１５を塗布した５ｉ０２基板（スブラジル）１４を
設置し、マスク１６下部からの物体光１７と参照光１８
を照射してフォトレジスト１６を露光し、ホログラムを
作成した。なお、マスク１６を設置している結晶成長室
１は光入射窓の色収差をなくすため、エピタキシャル成
長の際に用いる結晶成長室と同一のものを用い、またホ
ログラム作成時に用いる物体光と参照先は、エピタキシ
ャル成長に用いるレーザ光と同一のもの、すなわちＡｒ
ｌ？エキシマレーザ光を用いた。
この本発明による光励起エピタキシャル成長装置を用い
て、光照射による伝導型変化、すなわち選択的にｐ領域
のなかにストライプ状ｎ領域を形成し、面内にｐｎ接合
部を作成する場合について述べる。
て、光照射による伝導型変化、すなわち選択的にｐ領域
のなかにストライプ状ｎ領域を形成し、面内にｐｎ接合
部を作成する場合について述べる。
この場合、Ｇａ、ムＳのソース材料として、それぞれＧ
ａ（ＣＨ３）３ムｓＨ３を、またｎ型およびｐ型不純物
原料としてＳｉ （ＣＨ３）４ Ｚｎ （ＣＨ３）２を
、またキャリアガスとしてＨ２を用いた。基板照射用光
源、すなわちホログラム再生用光源として、ＡｒＦエキ
シマレーザ光（１９３ｎｍ）光１０を用いた０最初、結
晶成長室１内のカーボン製サセプター６上に設置された
ＧａＡＳ基板７の温度を成長温度７ｏｏ℃まで上昇させ
る。なおこの際、ＧａＡｓ基板表面のサーマルダメージ
を防ぐためにムｓＨ３を２０ｃｃ／ｌｌｌ１ｎ供給した
。そしてその後、下表に示す成長条件により成長を行な
った。
ａ（ＣＨ３）３ムｓＨ３を、またｎ型およびｐ型不純物
原料としてＳｉ （ＣＨ３）４ Ｚｎ （ＣＨ３）２を
、またキャリアガスとしてＨ２を用いた。基板照射用光
源、すなわちホログラム再生用光源として、ＡｒＦエキ
シマレーザ光（１９３ｎｍ）光１０を用いた０最初、結
晶成長室１内のカーボン製サセプター６上に設置された
ＧａＡＳ基板７の温度を成長温度７ｏｏ℃まで上昇させ
る。なおこの際、ＧａＡｓ基板表面のサーマルダメージ
を防ぐためにムｓＨ３を２０ｃｃ／ｌｌｌ１ｎ供給した
。そしてその後、下表に示す成長条件により成長を行な
った。
すなわち、成長温度に到達後、基板７のＡｒＦエキシマ
レーザ光の照射を開始し、その直後にＧａ（ＣＨ３）３
１５ｉ（ｃａ３）４１２ｎ（ＣＨｓ）２ノ供給を開始し
て成長を始めた。なおこの場合ＡｒＦエキシマレーザ光
の照射パターンはホログラム１２で形成され、幅１０μ
ｍのストライプ状とした。この結果、光照射部にはｎ型
、非照射部にはｐ型のＧａＡｓ層が成長した。
レーザ光の照射を開始し、その直後にＧａ（ＣＨ３）３
１５ｉ（ｃａ３）４１２ｎ（ＣＨｓ）２ノ供給を開始し
て成長を始めた。なおこの場合ＡｒＦエキシマレーザ光
の照射パターンはホログラム１２で形成され、幅１０μ
ｍのストライプ状とした。この結果、光照射部にはｎ型
、非照射部にはｐ型のＧａＡｓ層が成長した。
以上のような本実施例によれば、ホログラムによってス
トライプ状パターンを形成したため、基板表面上でのレ
ーザ光強度分布が、第３図に示すように矩形状となり、
光照射部と非照射部との界面が急峻となった。またホロ
グラムの基板材としてスブラジルを用いたため、基板照
射用ＡｒＦエキシマレーザ光がホログラム通過により減
衰することがなく、所望のレーザ光強度で基板上に光照
射が行なえた。その結果、エピタキシャル成長した光照
射部、すなわちｎ型領域と非照射部、すなわちｐ型領域
との電流電圧特性を測定したところ、ダイオード特性を
示した。
トライプ状パターンを形成したため、基板表面上でのレ
ーザ光強度分布が、第３図に示すように矩形状となり、
光照射部と非照射部との界面が急峻となった。またホロ
グラムの基板材としてスブラジルを用いたため、基板照
射用ＡｒＦエキシマレーザ光がホログラム通過により減
衰することがなく、所望のレーザ光強度で基板上に光照
射が行なえた。その結果、エピタキシャル成長した光照
射部、すなわちｎ型領域と非照射部、すなわちｐ型領域
との電流電圧特性を測定したところ、ダイオード特性を
示した。
以上述べた実施例においては、光励起有機金属気相成長
装置の場合について述べたが、本発明は光励起Ｍ Ｂ
Ｈ（Ｍｏ１ｅｃｕｌａｒ Ｂｅａｍ ＩＥｐｉｔａｘｙ
）装置、光励起Ｍ ＯＭ Ｂ ＩＣ（Ｍｅｔａｌ Ｏ
ｒｇａｎｉｃ ＭｏｌｅｃｕｌａｒＢａａｍ Ｋｐｉｔ
ａｘｙ）装置、光励起Ｖ Ｐ ＩＣ（ＶａｐｏｒＰｈａ
ｓｅ １：ｐｉｔａｘｙ ）装置にも適用可能である。
装置の場合について述べたが、本発明は光励起Ｍ Ｂ
Ｈ（Ｍｏ１ｅｃｕｌａｒ Ｂｅａｍ ＩＥｐｉｔａｘｙ
）装置、光励起Ｍ ＯＭ Ｂ ＩＣ（Ｍｅｔａｌ Ｏ
ｒｇａｎｉｃ ＭｏｌｅｃｕｌａｒＢａａｍ Ｋｐｉｔ
ａｘｙ）装置、光励起Ｖ Ｐ ＩＣ（ＶａｐｏｒＰｈａ
ｓｅ １：ｐｉｔａｘｙ ）装置にも適用可能である。
また以上述べた実施例においては、基板照射用レーザ光
として、ＡｒＦエキシマレーザを用いた場合について述
べたが、本発明は、Ａｒレーザ、ＣＯ２レーザ、Ｈａ−
Ｃｄｖ−ザ、 ＫｒＦやＸｅＦ等のＡｒＦ以外のエキシ
マレーザを用いた場合でも実現可能である。さらにＧ＆
ムＳ成長以外の化合物半導体結晶、例えばＩｎＰ 、
ＩｎＡｓ 、 ＺｎＳ 、 Ｚｎ５ａ 等、および化合
物半導体混晶あるいはまた例えばム１ＧａＡＳ。
として、ＡｒＦエキシマレーザを用いた場合について述
べたが、本発明は、Ａｒレーザ、ＣＯ２レーザ、Ｈａ−
Ｃｄｖ−ザ、 ＫｒＦやＸｅＦ等のＡｒＦ以外のエキシ
マレーザを用いた場合でも実現可能である。さらにＧ＆
ムＳ成長以外の化合物半導体結晶、例えばＩｎＰ 、
ＩｎＡｓ 、 ＺｎＳ 、 Ｚｎ５ａ 等、および化合
物半導体混晶あるいはまた例えばム１ＧａＡＳ。
ＩｎＧａＡｓＰ 、ム７！ＧａＩｎＰ 、 ＺｎＳＳｅ
等の光励起エピタキシャル成長の場合にも本発明は適
用可能である。
等の光励起エピタキシャル成長の場合にも本発明は適
用可能である。
なお実゛施例においては、レーザ照射部の伝導型が変化
する。いわゆる選択的物性制御を伴なった光励起エピタ
キシャル成長の場合について述べたが、本発明は、レー
ザ照射部の組成やキャリア濃度の変化を伴なった光励起
エピタキシャル成長や、レーザ照射部のみエピタキシャ
ル成長させるいわゆる選択成長の場合についても適用可
能である。
する。いわゆる選択的物性制御を伴なった光励起エピタ
キシャル成長の場合について述べたが、本発明は、レー
ザ照射部の組成やキャリア濃度の変化を伴なった光励起
エピタキシャル成長や、レーザ照射部のみエピタキシャ
ル成長させるいわゆる選択成長の場合についても適用可
能である。
また以上述べた実施例においては、ストライプ状パター
ンを再生するホログラムを用いた場合ニついて述べたが
、他のパターンを再生するホログラムを用いた場合にも
本発明は実現可能であることは言うまでもない。
ンを再生するホログラムを用いた場合ニついて述べたが
、他のパターンを再生するホログラムを用いた場合にも
本発明は実現可能であることは言うまでもない。
発明の効果
本発明にかかる光励起エピタキシャル成長装置は、光照
射パターンをホログラムを用いて形成することにより光
照射部と非照射部との界面で組成、キャリア濃度、伝導
型および成長速度が急峻に変化するエピタキシャル層が
得られる。この結果、充分デバイスへの適用が可能なエ
ピタキシャル構造の成長が可能となり、ひいては、デバ
イス製造土程の簡略化が実現できる。
射パターンをホログラムを用いて形成することにより光
照射部と非照射部との界面で組成、キャリア濃度、伝導
型および成長速度が急峻に変化するエピタキシャル層が
得られる。この結果、充分デバイスへの適用が可能なエ
ピタキシャル構造の成長が可能となり、ひいては、デバ
イス製造土程の簡略化が実現できる。
また、ホログラム作成時に用いるレーザ光の波長と再生
に用いるレーザ光の波長の組合せを変えることにより、
基板上での光照射パターン倍率を適当に変化させること
が容易であり、また無収差の極微細パターンの形成も可
能となるため、集積度の高いデバイスへの適用も充分可
能となる。
に用いるレーザ光の波長の組合せを変えることにより、
基板上での光照射パターン倍率を適当に変化させること
が容易であり、また無収差の極微細パターンの形成も可
能となるため、集積度の高いデバイスへの適用も充分可
能となる。
特に再生光としてエキシマレーザ光を用いる場合は、短
波長で光照射パターンの解像度が良く高強度であり、そ
の実用的効果は大きいものである。
波長で光照射パターンの解像度が良く高強度であり、そ
の実用的効果は大きいものである。
第１図、第２図は本発明の一実施例における光励起エピ
タキシャル成長装置の結晶成長室の模式断面図、第３図
は本発明の実施例における基板表面上での光強度分布を
示す説明図、第４図は従来の光励起エピタキシャル成長
装置の結晶成長室の模式断面図、第５図は従来の基板表
面上での光強度分布を示す説明図である。 １・・・・・・結晶成長室、７・・・・・・基板、８・
・・・・・光入射窓、１０・・・・・・レーザ光、１１
・・・・・・マスク、１２・・・・・・ホログラム、１
４・・・・・・５ｉ０２基板、１６・・・・・・フォト
レジスト、１６・・・・・・マスク、１７・・・・・・
物体光、１８・・・・・・参照光、１９・・・・・・再
生光。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名！４
°−δｉ０２基板 ｔ５−−−フＸ￥にシスト １−・−カーごシｔｅ７°グー ＩＬ−１−ザ光 ！ｌ−・−マスク ｔ２−・−レジλ゛爪
タキシャル成長装置の結晶成長室の模式断面図、第３図
は本発明の実施例における基板表面上での光強度分布を
示す説明図、第４図は従来の光励起エピタキシャル成長
装置の結晶成長室の模式断面図、第５図は従来の基板表
面上での光強度分布を示す説明図である。 １・・・・・・結晶成長室、７・・・・・・基板、８・
・・・・・光入射窓、１０・・・・・・レーザ光、１１
・・・・・・マスク、１２・・・・・・ホログラム、１
４・・・・・・５ｉ０２基板、１６・・・・・・フォト
レジスト、１６・・・・・・マスク、１７・・・・・・
物体光、１８・・・・・・参照光、１９・・・・・・再
生光。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名！４
°−δｉ０２基板 ｔ５−−−フＸ￥にシスト １−・−カーごシｔｅ７°グー ＩＬ−１−ザ光 ！ｌ−・−マスク ｔ２−・−レジλ゛爪
Claims (5)
- （１）基板表面を照射する所定の光源および所望の光学
パターンを形成するためのホログラムならびに光シャッ
ターを備えてなる光励起エピタキシャル成長装置。 - （２）エピタキシャル成長装置が、有機金属熱分解気相
成長装置、あるいはハライド気相成長装置あるいはハイ
ドライド気相成長装置、あるいはガスソース分子線エピ
タキシー装置、あるいは分子線エピタキシー装置である
特許請求の範囲第１項に記載の光励起エピタキシャル成
長装置。 - （３）光照射に用いる光源がエキシマレーザ、Ａｒレー
ザ、ＣＯ＿２レーザ、Ｈｅ−Ｃｄレーザ、紫外線ランプ
である特許請求の範囲第１項に記載の光励起エピタキシ
ャル成長装置。 - （４）所望の光学パターンをあらかじめ記録したホログ
ラムの作成波長が光励起エピタキシャル成長に必要な所
望の光源波長と同一である特許請求の範囲第１項に記載
の光励起エピタキシャル成長装置。 - （５）ホログラム記録過程のパターン（物体）光光学系
がホログラムからの像再生過程のパターン光通過光学系
と等価になるごとく、結晶成長室の光入射窓、基板等を
構成・配置した特許請求範囲第１項に記載の光励起エピ
タキシャル成長装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63002869A JPH01181413A (ja) | 1988-01-08 | 1988-01-08 | 光励起エピタキシャル成長装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63002869A JPH01181413A (ja) | 1988-01-08 | 1988-01-08 | 光励起エピタキシャル成長装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01181413A true JPH01181413A (ja) | 1989-07-19 |
Family
ID=11541363
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63002869A Pending JPH01181413A (ja) | 1988-01-08 | 1988-01-08 | 光励起エピタキシャル成長装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01181413A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2010125821A1 (ja) * | 2009-05-01 | 2010-11-04 | 国立大学法人東京大学 | 化合物半導体の堆積方法及び装置 |
-
1988
- 1988-01-08 JP JP63002869A patent/JPH01181413A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2010125821A1 (ja) * | 2009-05-01 | 2010-11-04 | 国立大学法人東京大学 | 化合物半導体の堆積方法及び装置 |
| JP5564639B2 (ja) * | 2009-05-01 | 2014-07-30 | 国立大学法人 東京大学 | 化合物半導体の堆積方法及び装置 |
| US8912079B2 (en) | 2009-05-01 | 2014-12-16 | The University Of Tokyo | Compound semiconductor deposition method and apparatus |
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