JPH0263115A - 薄膜の選択成長方法 - Google Patents
薄膜の選択成長方法Info
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- JPH0263115A JPH0263115A JP21553588A JP21553588A JPH0263115A JP H0263115 A JPH0263115 A JP H0263115A JP 21553588 A JP21553588 A JP 21553588A JP 21553588 A JP21553588 A JP 21553588A JP H0263115 A JPH0263115 A JP H0263115A
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Landscapes
- Recrystallisation Techniques (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）
この発明は格子欠陥密度の低い薄膜の選択成長方法に関
するものである。
するものである。
（従来の技術）
これまで基板と格子定数の大きく異なるエピタキシャル
薄膜、たとえばＳｉ基板上のＧａＡｓ薄膜の成長は主に
有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ）、分子線エピタキシ
ャル成長法（ＭＢＥ）を用い、２段階成長法と呼ばれて
いる方法によって行なわれていた。この方法では、まず
低温の成長温度で薄いバッファ層を成長する。このバッ
ファ層と基板との界面にはミスフィツト転位が導入され
、エピタキシャル層と基板との格子定数の相異による応
力は緩和され、バッファ層の格子は本来の格子にもどる
。
薄膜、たとえばＳｉ基板上のＧａＡｓ薄膜の成長は主に
有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ）、分子線エピタキシ
ャル成長法（ＭＢＥ）を用い、２段階成長法と呼ばれて
いる方法によって行なわれていた。この方法では、まず
低温の成長温度で薄いバッファ層を成長する。このバッ
ファ層と基板との界面にはミスフィツト転位が導入され
、エピタキシャル層と基板との格子定数の相異による応
力は緩和され、バッファ層の格子は本来の格子にもどる
。
よってこのバッファ層の上に高温成長時に容易にエピタ
キシャル層を成長することができる。
キシャル層を成長することができる。
（発明が解決しようとしている問題点）しかし、このよ
うに成長したエピタキシャル薄膜の転位密度は１０９〜
１０８ｃｍ−２と非常に多い。この転位の一部はミスフ
ィツト転位の端部であり、その他は成長中において局所
的な応力の集中によって生じたものである。
うに成長したエピタキシャル薄膜の転位密度は１０９〜
１０８ｃｍ−２と非常に多い。この転位の一部はミスフ
ィツト転位の端部であり、その他は成長中において局所
的な応力の集中によって生じたものである。
このエピタキシャル層中の転位密度を低減するために、
エピタキシャル層成長中に歪超格子を加えることや、成
長後に熱処理をすることなどが試みられている。しかし
ながら、このような処理をほどこしても、エピタキシャ
ル層中の転位密度はたかだか１０’ｃｍ−２程度までし
か減少しない。また、歪超格子を加えたり、熱処理をほ
どこすことは、エピタキシャル層の製造方法が非常に煩
雑になる。
エピタキシャル層成長中に歪超格子を加えることや、成
長後に熱処理をすることなどが試みられている。しかし
ながら、このような処理をほどこしても、エピタキシャ
ル層中の転位密度はたかだか１０’ｃｍ−２程度までし
か減少しない。また、歪超格子を加えたり、熱処理をほ
どこすことは、エピタキシャル層の製造方法が非常に煩
雑になる。
本発明の目的はこの問題を解決した簡便な低転位密度の
エピタキシャル薄膜の製造方法を提供することにある。
エピタキシャル薄膜の製造方法を提供することにある。
（問題点を解決するための手段）
この発明の要旨とするところは溝部分への（１１１Ｊ面
を転位のすべり面として有する薄膜の選択成長において
溝の高さｈと幅Ｗの比をｈ＞ｗｔａｎθを満たすように
大きくとることにより（θは（１１１）面と基板表面の
法線のなす角）、格子欠陥の薄膜の上方への伝播を抑制
することにある。
を転位のすべり面として有する薄膜の選択成長において
溝の高さｈと幅Ｗの比をｈ＞ｗｔａｎθを満たすように
大きくとることにより（θは（１１１）面と基板表面の
法線のなす角）、格子欠陥の薄膜の上方への伝播を抑制
することにある。
（作用）
一般にヘテロエピタキシャル層中の格子欠陥は、その多
くは界面近傍で発生し、上方に伝播する。格子欠陥は界
面に発生するミスフィツト転位の端部や、局所的な応力
の集中によって生じるすべり転位や、積層欠陥などがあ
る。ジンクブレンド型の結晶において、転位のすべり面
は（１１１）面であり、転位線の方向は＜１１０＞方向
を向く傾向がある。従って多くの場合、転位はエピタキ
シャル膜中において（１１１）面上の＜１１０＞方向を
斜め上方に進み、基板の法線方向平行に上方に伝播する
ことは稀である。また、積層欠陥は常に（１１１）面上
にある。
くは界面近傍で発生し、上方に伝播する。格子欠陥は界
面に発生するミスフィツト転位の端部や、局所的な応力
の集中によって生じるすべり転位や、積層欠陥などがあ
る。ジンクブレンド型の結晶において、転位のすべり面
は（１１１）面であり、転位線の方向は＜１１０＞方向
を向く傾向がある。従って多くの場合、転位はエピタキ
シャル膜中において（１１１）面上の＜１１０＞方向を
斜め上方に進み、基板の法線方向平行に上方に伝播する
ことは稀である。また、積層欠陥は常に（１１１）面上
にある。
ここでマスク開口部または溝の高さを５１幅をＷとし、
基板表面と（１１１）面の法線のなす角をθとする。上
にのべたことより、選択成長において、マスク開口部の
高さと幅がｈ＞ｗｔａｎθの条件をみたするように高さ
を大きくとれば、界面近傍で発生した格子欠陥の多くは
（１１１）面上を斜め上方に伝播し、マスク材の側面に
到達し、そこで消滅する。
基板表面と（１１１）面の法線のなす角をθとする。上
にのべたことより、選択成長において、マスク開口部の
高さと幅がｈ＞ｗｔａｎθの条件をみたするように高さ
を大きくとれば、界面近傍で発生した格子欠陥の多くは
（１１１）面上を斜め上方に伝播し、マスク材の側面に
到達し、そこで消滅する。
よって、選択エピタキシャル成長層上方の格子欠陥密度
を大幅に低減することができる。
を大幅に低減することができる。
本発明は原理的に（１１１）面を転位のすべり面とする
ような結晶であれば有効であり、ジンクブレンド型、ダ
イヤモンド型、面心立方構造の各種結晶に応用可能であ
る。
ような結晶であれば有効であり、ジンクブレンド型、ダ
イヤモンド型、面心立方構造の各種結晶に応用可能であ
る。
（実施例）
以下、図示の実施例により、選択へテロエピタキシャル
薄膜の製造方法を説明する。
薄膜の製造方法を説明する。
（１）第１図はこの発明に係る製造方法の一実施例を説
明するための試料要部断面図である。（１００）Ｓｉの
基板１１に熱酸化により膜厚りが４ｐｍのＳｉＯ□１２
を成長した。次にドライエツチングによりＳｉＯ２マス
ク材中に＜１１０＞方向を一辺とする長さＷが２．５ｐ
ｍの正方形ウィンド部を形成し、ｈ＞ｗｔａｎθとなる
ようにした。この基板を減圧ＭＯＣＶＤ装置に装着し、
９００°Ｃで２分間Ｈ２で希釈したＡｓＨ３中でウィン
ド部の底部に露出しているＳｉ表面を清浄化した。次に
ジエチルガリウムクロライド（ＤＥＧａＣｌ）とＡｓＨ
ａを原料として原子層成長モードでＧａＡｓ１３をウィ
ンド部に選択成長した。基板温度は６００°Ｃである。
明するための試料要部断面図である。（１００）Ｓｉの
基板１１に熱酸化により膜厚りが４ｐｍのＳｉＯ□１２
を成長した。次にドライエツチングによりＳｉＯ２マス
ク材中に＜１１０＞方向を一辺とする長さＷが２．５ｐ
ｍの正方形ウィンド部を形成し、ｈ＞ｗｔａｎθとなる
ようにした。この基板を減圧ＭＯＣＶＤ装置に装着し、
９００°Ｃで２分間Ｈ２で希釈したＡｓＨ３中でウィン
ド部の底部に露出しているＳｉ表面を清浄化した。次に
ジエチルガリウムクロライド（ＤＥＧａＣｌ）とＡｓＨ
ａを原料として原子層成長モードでＧａＡｓ１３をウィ
ンド部に選択成長した。基板温度は６００°Ｃである。
（２）第２図は他の実施例を説明するための試料要部断
面図である。本実施例はＧａＡｓの成長方法は実施例（
１）と同じであるが基板の形成方法が異なる。まずＳｉ
上２１に一辺が＜１１０＞方向にある正方形の幅４ｐｍ
１深さ７ｐｍのトレンチをドライエツチングにより形成
する。次に熱酸化により０．４ｐｍの５ｔ０２膜２２を
成長し、さらにトレンチ底部のＳｉＯ２膜のみをドライ
エツチングにより除去する。このトレンチ内に実施例（
１）と同じ方法でＧａＡｓ２３を成長した。
面図である。本実施例はＧａＡｓの成長方法は実施例（
１）と同じであるが基板の形成方法が異なる。まずＳｉ
上２１に一辺が＜１１０＞方向にある正方形の幅４ｐｍ
１深さ７ｐｍのトレンチをドライエツチングにより形成
する。次に熱酸化により０．４ｐｍの５ｔ０２膜２２を
成長し、さらにトレンチ底部のＳｉＯ２膜のみをドライ
エツチングにより除去する。このトレンチ内に実施例（
１）と同じ方法でＧａＡｓ２３を成長した。
第３図は以上により作製した本発明の薄膜と従来例との
カソードルミネッセンスを比較して示す図である。すな
わち７７°Ｋにおけるカソードルミネッセンスによる選
択成長部のＧａＡｓの発光強度３１を通常のＳｉ基板上
に全面ＧａＡｓをした場合３２と比較して示しである。
カソードルミネッセンスを比較して示す図である。すな
わち７７°Ｋにおけるカソードルミネッセンスによる選
択成長部のＧａＡｓの発光強度３１を通常のＳｉ基板上
に全面ＧａＡｓをした場合３２と比較して示しである。
実施例（１）と（２）の場合、発光強度は同程度であり
その強度は全面に成長した場合に較らべて約３倍強度が
強かった。
その強度は全面に成長した場合に較らべて約３倍強度が
強かった。
以上の実施例においてはＧａＡｓを用いたが、ＧａＡｓ
以外の他のジンクブレンド型結晶例えばＩｎＰＡＩＧａ
Ａｓダイヤモンド型結晶のＳｉなど及び面心立方構造の
Ａｔ Ａｇなどにも適用可能である。またマスク材はＳ
ｉＯ□膜に限らすＳｉＮｘ膜や半導体材料や金属材料で
も、構わない。成長方法は原子層エピタキシャル成長方
法に限らずガスソース分子線エピタキシャル成長方法、
スパッタ法など各種成長方法に応用できる。
以外の他のジンクブレンド型結晶例えばＩｎＰＡＩＧａ
Ａｓダイヤモンド型結晶のＳｉなど及び面心立方構造の
Ａｔ Ａｇなどにも適用可能である。またマスク材はＳ
ｉＯ□膜に限らすＳｉＮｘ膜や半導体材料や金属材料で
も、構わない。成長方法は原子層エピタキシャル成長方
法に限らずガスソース分子線エピタキシャル成長方法、
スパッタ法など各種成長方法に応用できる。
（発明の効果）
このように本方法により選択的に成長したエピタキシャ
ル薄膜は発光強度が増大しており、このことは格子欠陥
が大幅に減少していることを示している。従って本発明
によれば極めて良質のへテロエピタキシャル膜を成長で
きることを示している。
ル薄膜は発光強度が増大しており、このことは格子欠陥
が大幅に減少していることを示している。従って本発明
によれば極めて良質のへテロエピタキシャル膜を成長で
きることを示している。
またこのように選択成長したエピタキシャル層を種とし
てＳｉＯ２膜上に横方向にエピタキシャル膜を成長する
ことも可能であり、この場合には格子欠陥密度の低い、
半導体ｌ絶縁膜の構造のエピタキシャル膜を形成するこ
とができる。
てＳｉＯ２膜上に横方向にエピタキシャル膜を成長する
ことも可能であり、この場合には格子欠陥密度の低い、
半導体ｌ絶縁膜の構造のエピタキシャル膜を形成するこ
とができる。
第１図と第２図はこの発明に係る成長方法の実施例を説
明するための選択へテロエピタキシャル薄膜の構造を示
す図、第３図はこの発明の効果を示すためのカソードル
ミネッセンスの結果を示す図である。 １１、２１・・・Ｓｉ基板、１２，２２・・・ＳｉＯ２
膜、１３，２３・・・ＧａＡ４゜
明するための選択へテロエピタキシャル薄膜の構造を示
す図、第３図はこの発明の効果を示すためのカソードル
ミネッセンスの結果を示す図である。 １１、２１・・・Ｓｉ基板、１２，２２・・・ＳｉＯ２
膜、１３，２３・・・ＧａＡ４゜
Claims (1)
- 基板上に設けられた溝部分に｛１１１｝面を転位のすべ
り面として有する薄膜を選択的に成長させる方法におい
て、溝部分の幅をｗ、高さをｈ、基板表面と｛１１１｝
面の法線のなす角をθとすると、ｈ＞ｗｔａｎθである
ことを特徴とする薄膜の選択成長方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21553588A JPH0263115A (ja) | 1988-08-29 | 1988-08-29 | 薄膜の選択成長方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21553588A JPH0263115A (ja) | 1988-08-29 | 1988-08-29 | 薄膜の選択成長方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0263115A true JPH0263115A (ja) | 1990-03-02 |
Family
ID=16674037
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21553588A Pending JPH0263115A (ja) | 1988-08-29 | 1988-08-29 | 薄膜の選択成長方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0263115A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008546181A (ja) * | 2005-05-17 | 2008-12-18 | アンバーウェーブ システムズ コーポレイション | 転位欠陥密度の低い格子不整合半導体構造およびこれに関連するデバイス製造方法 |
| US7732325B2 (en) | 2002-01-26 | 2010-06-08 | Applied Materials, Inc. | Plasma-enhanced cyclic layer deposition process for barrier layers |
| US7781326B2 (en) | 2001-02-02 | 2010-08-24 | Applied Materials, Inc. | Formation of a tantalum-nitride layer |
| US10280509B2 (en) | 2001-07-16 | 2019-05-07 | Applied Materials, Inc. | Lid assembly for a processing system to facilitate sequential deposition techniques |
-
1988
- 1988-08-29 JP JP21553588A patent/JPH0263115A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7781326B2 (en) | 2001-02-02 | 2010-08-24 | Applied Materials, Inc. | Formation of a tantalum-nitride layer |
| US10280509B2 (en) | 2001-07-16 | 2019-05-07 | Applied Materials, Inc. | Lid assembly for a processing system to facilitate sequential deposition techniques |
| US7732325B2 (en) | 2002-01-26 | 2010-06-08 | Applied Materials, Inc. | Plasma-enhanced cyclic layer deposition process for barrier layers |
| JP2008546181A (ja) * | 2005-05-17 | 2008-12-18 | アンバーウェーブ システムズ コーポレイション | 転位欠陥密度の低い格子不整合半導体構造およびこれに関連するデバイス製造方法 |
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