JPH026386A - 化合物半導体結晶薄膜の形成方法 - Google Patents
化合物半導体結晶薄膜の形成方法Info
- Publication number
- JPH026386A JPH026386A JP15691988A JP15691988A JPH026386A JP H026386 A JPH026386 A JP H026386A JP 15691988 A JP15691988 A JP 15691988A JP 15691988 A JP15691988 A JP 15691988A JP H026386 A JPH026386 A JP H026386A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- thin film
- compound semiconductor
- semiconductor crystal
- substrate
- crystal thin
- 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
Links
Landscapes
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Physical Deposition Of Substances That Are Components Of Semiconductor Devices (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〕
本発明は、マイクロ波電子サイクロトロン共鳴プラズマ
を利用した化合物半導体結晶薄膜の形成方法に関するも
のである。
を利用した化合物半導体結晶薄膜の形成方法に関するも
のである。
従来、元素半導体結晶基板上への化合物半導体結晶薄膜
の気相成長においては、ＭＯＣＶ’Ｄ法やＭＢＥ法が用
いられていた。成長温度は、ＭＯＣＶＤ法の場合７００
℃前後、ＭＢＥ法の場合５５０℃〜６５０℃テある。こ
れらの方法では成長前の基板表面の清浄化が不可欠であ
り、そのために、ＭＯＣＶＤ法では水素雰囲気中で、Ｍ
ＢＥ法では真空中で、基板を８００ ’Ｃ〜１０００
’ＣＫ加熱するという方法が採られていた。
の気相成長においては、ＭＯＣＶ’Ｄ法やＭＢＥ法が用
いられていた。成長温度は、ＭＯＣＶＤ法の場合７００
℃前後、ＭＢＥ法の場合５５０℃〜６５０℃テある。こ
れらの方法では成長前の基板表面の清浄化が不可欠であ
り、そのために、ＭＯＣＶＤ法では水素雰囲気中で、Ｍ
ＢＥ法では真空中で、基板を８００ ’Ｃ〜１０００
’ＣＫ加熱するという方法が採られていた。
しかしながら従来の化合物半導体結晶薄膜の形成方法は
、薄膜の成長およびそれに先立つ基板清浄化に必要なエ
ネルギを熱エネルギの形で供給しているため、必然的に
基板温度を高くせざるを得なかった。その結果、成長温
度から室温に冷却する際に、薄膜と基板との熱膨張率差
のために基板および成長薄膜に応力がかがシ、基板が湾
曲する。
、薄膜の成長およびそれに先立つ基板清浄化に必要なエ
ネルギを熱エネルギの形で供給しているため、必然的に
基板温度を高くせざるを得なかった。その結果、成長温
度から室温に冷却する際に、薄膜と基板との熱膨張率差
のために基板および成長薄膜に応力がかがシ、基板が湾
曲する。
あるいは薄膜にクラックが発生するといった問題が生じ
ていた。また、不純物が添加されている基板や、すでに
構造が形成された基板の場合には、これらの問題に加え
、薄膜の成長時およびそれに先立つ基板清浄時の不純物
の熱拡散や既製構造の変形という問題が生じていた。こ
れらの現象は、成長した薄膜を用いたデバイスの特性劣
化を招き、低温での薄膜成長およびそれに先立つ基板清
浄化が望まれていた。
ていた。また、不純物が添加されている基板や、すでに
構造が形成された基板の場合には、これらの問題に加え
、薄膜の成長時およびそれに先立つ基板清浄時の不純物
の熱拡散や既製構造の変形という問題が生じていた。こ
れらの現象は、成長した薄膜を用いたデバイスの特性劣
化を招き、低温での薄膜成長およびそれに先立つ基板清
浄化が望まれていた。
本発明は上記の欠点を解決するために提案されたもので
、元素半導体結晶基板上への化合物半導体結晶薄膜の成
長とそれに先立つ基板清浄化とを低温で行なう方法を提
供することを目的とする。
、元素半導体結晶基板上への化合物半導体結晶薄膜の成
長とそれに先立つ基板清浄化とを低温で行なう方法を提
供することを目的とする。
〔課題を解決するための手段〕
本発明に係る化合物半導体結晶薄膜の形成方法は、気相
状態に有る化合物半導体の元素をマイクロ波電子サイク
ロトロン共鳴プラズマで励起させ、この元素を発散磁界
により元素手導体結晶基板上に輸送して、この基板上に
化合物半導体結晶薄膜を形成している。
状態に有る化合物半導体の元素をマイクロ波電子サイク
ロトロン共鳴プラズマで励起させ、この元素を発散磁界
により元素手導体結晶基板上に輸送して、この基板上に
化合物半導体結晶薄膜を形成している。
また、化合物半導体結晶薄膜を構成する元素のうち、非
金属元素の原料には水素化合物もしくは有機化合物を、
金属元素の原料には単体固体もしくは有機化合物を用い
ている。
金属元素の原料には水素化合物もしくは有機化合物を、
金属元素の原料には単体固体もしくは有機化合物を用い
ている。
また、化合物半導体結晶薄膜の形成前に、水素ガスをマ
イクロ波電子サイクロトロン共鳴プラズマにより励起し
て元素半導体結晶基板に照射している。
イクロ波電子サイクロトロン共鳴プラズマにより励起し
て元素半導体結晶基板に照射している。
マイクロ波電子サイクロトロン共鳴プラズマによって励
起された化合物半導体の元素は、低温の成長温度で元素
半導体結晶基板上に化合物半導体結晶＃Ｍを形成する。
起された化合物半導体の元素は、低温の成長温度で元素
半導体結晶基板上に化合物半導体結晶＃Ｍを形成する。
また、マイクロ波電子サイクロトロン共鳴プラズマによ
って励起された水素ガスは、元素半導体結晶基板表面を
清浄化する。
って励起された水素ガスは、元素半導体結晶基板表面を
清浄化する。
以下、本発明に係る実施例を図に従って説明する。第１
図は本発明に係る一実施例を示したマイクロ波電子サイ
クロトロン共鳴プラズマ発生装置を示した構造図である
。図において、１はガスの導入口、２はマイクロ波導波
管、３は石英窓、４は空洞共振器形プラズマ生成室、５
は発散磁界を発生するマグネット、６は生成されたプラ
ズマ、Ｔは（１００）面を有する２インチシリコンウエ
ノ１．８は固体ガリウムセル、９は成長室、１０は排気
口である。
図は本発明に係る一実施例を示したマイクロ波電子サイ
クロトロン共鳴プラズマ発生装置を示した構造図である
。図において、１はガスの導入口、２はマイクロ波導波
管、３は石英窓、４は空洞共振器形プラズマ生成室、５
は発散磁界を発生するマグネット、６は生成されたプラ
ズマ、Ｔは（１００）面を有する２インチシリコンウエ
ノ１．８は固体ガリウムセル、９は成長室、１０は排気
口である。
次に、上記の装置を用いてシリコンウェハ７上にガリウ
ム砒素を形成する方法を説明する。まず、水素ガスを導
入口１から注入し、マイクロ波を導波管２及び石英窓３
全通して空洞共振器形プラズマ生成室４に導入すると共
に、マグネット５により所定の磁場を印加し、プラズマ
生成室４に水素のマイクロ波電子サイクロトロン共鳴プ
ラズマ６を生成する。次に、とのプラズマ６を例えば４
００℃〜６３０℃に加熱したシリコンウェハＴに照射し
、ウェハＴの表面の清浄化を行なう。このとき、導入口
１における水素ガスの供給速度を１０１０５ｃ。
ム砒素を形成する方法を説明する。まず、水素ガスを導
入口１から注入し、マイクロ波を導波管２及び石英窓３
全通して空洞共振器形プラズマ生成室４に導入すると共
に、マグネット５により所定の磁場を印加し、プラズマ
生成室４に水素のマイクロ波電子サイクロトロン共鳴プ
ラズマ６を生成する。次に、とのプラズマ６を例えば４
００℃〜６３０℃に加熱したシリコンウェハＴに照射し
、ウェハＴの表面の清浄化を行なう。このとき、導入口
１における水素ガスの供給速度を１０１０５ｃ。
マイク０波電力を４５０ Ｗ 、及びウェハ７へのプラ
ズマ照射時間を２０分とする。この清浄化後−旦水素ガ
スを排気口１０よυ排気する。次に、砒素（非金属元素
）の原料となるアルシンを供給速度１０１０５ｅで導入
口１に注入する。そして、前述した水素ガスと同様にプ
ラズマ６を生成すると共に、固体ガリウム（金属元素）
をセル８よシ加熱蒸発させ、シリコンウェハ７上にガリ
ウム砒素（ＧａＡｓ）薄膜を形成する。このとき、シリ
コンウェハ７の加熱温度を５００℃、固体ガリウムセル
の加熱蒸発温度を９００℃、及びマイクロ波電力を１０
０Ｗとする。この状態で１〜１０時間成長させると、ウ
ェハ７表面にガリウム砒素薄膜が膜厚０．８〜８μｍ形
成される。なお、マイクロ波周波数は、ウェハγの清浄
時及びガリウム砒素形成時のいずれの場合も２．４５
ＧＨｚとする。
ズマ照射時間を２０分とする。この清浄化後−旦水素ガ
スを排気口１０よυ排気する。次に、砒素（非金属元素
）の原料となるアルシンを供給速度１０１０５ｅで導入
口１に注入する。そして、前述した水素ガスと同様にプ
ラズマ６を生成すると共に、固体ガリウム（金属元素）
をセル８よシ加熱蒸発させ、シリコンウェハ７上にガリ
ウム砒素（ＧａＡｓ）薄膜を形成する。このとき、シリ
コンウェハ７の加熱温度を５００℃、固体ガリウムセル
の加熱蒸発温度を９００℃、及びマイクロ波電力を１０
０Ｗとする。この状態で１〜１０時間成長させると、ウ
ェハ７表面にガリウム砒素薄膜が膜厚０．８〜８μｍ形
成される。なお、マイクロ波周波数は、ウェハγの清浄
時及びガリウム砒素形成時のいずれの場合も２．４５
ＧＨｚとする。
さて、上記の水素のプラズマ６による清浄化前後でシリ
コンウェハγの反射高速電子線回折（ＲＨＥＥＤ ）像
を観察したところ、清浄化前にはウェハ７上に自然酸化
膜の存在を示すハローパターンがみられたが、清浄後に
は上記のウェハ加熱温度範囲全域において（２Ｘ２）の
超周期構造がみられ、ウェハ加熱温度４００℃という低
温においても基板の清浄化をすることが証明された。こ
のように本実施例におけるウエノ・７の清浄方法は、加
熱するのみの従来方法に比ベウエハ加熱温度を４００℃
〜６００°Ｃ低くすることができる。
コンウェハγの反射高速電子線回折（ＲＨＥＥＤ ）像
を観察したところ、清浄化前にはウェハ７上に自然酸化
膜の存在を示すハローパターンがみられたが、清浄後に
は上記のウェハ加熱温度範囲全域において（２Ｘ２）の
超周期構造がみられ、ウェハ加熱温度４００℃という低
温においても基板の清浄化をすることが証明された。こ
のように本実施例におけるウエノ・７の清浄方法は、加
熱するのみの従来方法に比ベウエハ加熱温度を４００℃
〜６００°Ｃ低くすることができる。
次に、上記の条件で形成されたガリウム砒素のＲＨＥＥ
Ｄ ｍを観察したところ、（０１１）入射で４倍、（０
１１）入射で２倍の超周期構造を示し、シングルドメイ
ンの単結晶が成長したことが証明された。
Ｄ ｍを観察したところ、（０１１）入射で４倍、（０
１１）入射で２倍の超周期構造を示し、シングルドメイ
ンの単結晶が成長したことが証明された。
また、第２図はこの成長層厚さとウエノ・７のそりの関
係を示した特性図である。図において、記号Ａは本実施
例による特性、記号Ｂは成長温度約７００℃でＭＯＣＶ
Ｄ法で成長した場合の特性（日経マイクロデバイス１９
８６年１月号＋ｐ、１１３）である。
係を示した特性図である。図において、記号Ａは本実施
例による特性、記号Ｂは成長温度約７００℃でＭＯＣＶ
Ｄ法で成長した場合の特性（日経マイクロデバイス１９
８６年１月号＋ｐ、１１３）である。
このように、本実施例におけるガリウム砒素の形成方法
は成長温度を低温化したことにより、ウェハ７のそり、
即ちウェハ７およびガリウム砒素薄膜にかかる応力を大
幅に低減することができる。
は成長温度を低温化したことにより、ウェハ７のそり、
即ちウェハ７およびガリウム砒素薄膜にかかる応力を大
幅に低減することができる。
また、従来のＭＯＣ■法やＭＢＥ法では、この応力のた
め、膜厚が４μｍ越えるとガリウム砒素薄膜にクラック
が発生するという問題があったが、本実施例では膜厚８
μｍでも薄膜にクラックが発生するととがない。
め、膜厚が４μｍ越えるとガリウム砒素薄膜にクラック
が発生するという問題があったが、本実施例では膜厚８
μｍでも薄膜にクラックが発生するととがない。
なお、上記実施例においてガリウム砒素薄膜の形成時に
おけるウェハ７の加熱温度を５００℃として説明したが
、加熱温度４００℃以上であればよい。
おけるウェハ７の加熱温度を５００℃として説明したが
、加熱温度４００℃以上であればよい。
寸た、ウェハ７の清浄時とガリウム砒素薄膜形成時でプ
ラズマのパワーが異なるときには、マイクロ波電力をそ
れぞれの最適値に設定すればよい。
ラズマのパワーが異なるときには、マイクロ波電力をそ
れぞれの最適値に設定すればよい。
基板温度についても同様である。
さらに、砒素及びガリウムの原料のどちらかあるいは両
方に有機化合物を用いた場合には、適当なマイクロ波電
力を印加してプラズマ状態にしてウェハ７に照射すれば
よい。
方に有機化合物を用いた場合には、適当なマイクロ波電
力を印加してプラズマ状態にしてウェハ７に照射すれば
よい。
以上説明のように本発明は、マイクロ波電子サイクロト
ロン共鳴プラズマによって励起された化合物半導体の元
素によ）、元素半導体結晶基板上に化合物半導体結晶薄
膜を形成するため、従来方法に比べ低い成長温度で薄膜
を形成することができる。これＫよシ、不純物が添加さ
れている基板や、すでに構造が形成された基板の場合に
も、不純物の熱拡散や既製構造の変形という問題が生じ
ることがなく、また基板および薄膜にかかる応力を犬＠
に低減できるという顕著な効果を有する。
ロン共鳴プラズマによって励起された化合物半導体の元
素によ）、元素半導体結晶基板上に化合物半導体結晶薄
膜を形成するため、従来方法に比べ低い成長温度で薄膜
を形成することができる。これＫよシ、不純物が添加さ
れている基板や、すでに構造が形成された基板の場合に
も、不純物の熱拡散や既製構造の変形という問題が生じ
ることがなく、また基板および薄膜にかかる応力を犬＠
に低減できるという顕著な効果を有する。
また、マイクロ波電子サイクロトロン共鳴プラズマによ
って励起された水素ガスにより、元素半導体結晶基板上
を清浄化するため、従来方法に比べ低い温度で基板上を
清浄化することができる。
って励起された水素ガスにより、元素半導体結晶基板上
を清浄化するため、従来方法に比べ低い温度で基板上を
清浄化することができる。
第１図は本発明に係る一実施例を示したマイクロ波電子
サイクロトロン共鳴プラズマ発生装置を示した構造図、
第２図は成長膜厚とウェハのそシの関係を示した特性図
である。 １・・・・ガス導入口、２−・・・マイクロ波導波管、
３・・・・石英窓、４・・・・空洞共振器形プラズマ生
成室、５番・番・マグネット、６・・・・プラズマ、Ｔ
・・・・基板、８会・・・固体ガリウムセル、９・・・
・成長室、１０・・書・排気口。
サイクロトロン共鳴プラズマ発生装置を示した構造図、
第２図は成長膜厚とウェハのそシの関係を示した特性図
である。 １・・・・ガス導入口、２−・・・マイクロ波導波管、
３・・・・石英窓、４・・・・空洞共振器形プラズマ生
成室、５番・番・マグネット、６・・・・プラズマ、Ｔ
・・・・基板、８会・・・固体ガリウムセル、９・・・
・成長室、１０・・書・排気口。
Claims (3)
- （１）気相状態に有る化合物半導体の元素をマイクロ波
電子サイクロトロン共鳴プラズマで励起させ、この元素
を発散磁界により元素半導体結晶基板上に輸送して、こ
の基板上に化合物半導体結晶薄膜を形成することを特徴
とする化合物半導体結晶薄膜の形成方法。 - （２）請求項１において、化合物半導体結晶薄膜を構成
する元素のうち、非金属元素の原料には水素化合物もし
くは有機化合物を、金属元素の原料には単体固体もしく
は有機化合物を用いることを特徴とする化合物半導体結
晶薄膜の形成方法。 - （３）請求項１において、化合物半導体結晶薄膜の形成
前に、水素ガスをマイクロ波電子サイクロトロン共鳴プ
ラズマにより励起して、元素半導体結晶基板に照射する
ことを特徴とする化合物半導体結晶薄膜の形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15691988A JPH026386A (ja) | 1988-06-27 | 1988-06-27 | 化合物半導体結晶薄膜の形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15691988A JPH026386A (ja) | 1988-06-27 | 1988-06-27 | 化合物半導体結晶薄膜の形成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH026386A true JPH026386A (ja) | 1990-01-10 |
Family
ID=15638243
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15691988A Pending JPH026386A (ja) | 1988-06-27 | 1988-06-27 | 化合物半導体結晶薄膜の形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH026386A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03197382A (ja) * | 1989-12-26 | 1991-08-28 | Nec Corp | 結晶成長方法 |
-
1988
- 1988-06-27 JP JP15691988A patent/JPH026386A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03197382A (ja) * | 1989-12-26 | 1991-08-28 | Nec Corp | 結晶成長方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JPH05234899A (ja) | 原子層エピタキシー装置 | |
| CN108111142B (zh) | 一种基于碳化硅衬底/氧化锌或掺杂氧化锌薄膜的声表面波器件及其制备方法 | |
| CN114717660B (zh) | 氮化铝单晶复合衬底及其制法、应用、应力和/或极化控制方法 | |
| KR20020047192A (ko) | 하이드라이드 기상 에피택시와 레이저빔을 이용한 질화물단결정 기판 제조 장치 및 방법 | |
| JPS6153719A (ja) | 半導体結晶性膜製造装置 | |
| CN110791805A (zh) | 一种衬底、外延片及其生长方法 | |
| JP2003332234A (ja) | 窒化層を有するサファイア基板およびその製造方法 | |
| JP3577974B2 (ja) | 半導体発光素子、およびその製造方法 | |
| JPH026386A (ja) | 化合物半導体結晶薄膜の形成方法 | |
| JPH05136111A (ja) | 半導体基板の前処理方法とその機能を具備する装置 | |
| JP2000281499A (ja) | ＧａＮ単結晶の作製方法 | |
| JPH09256139A (ja) | 酸化亜鉛膜の製造方法 | |
| JPH0236060B2 (ja) | ||
| JPH04346218A (ja) | 窒化物系化合物半導体膜の成長装置 | |
| JP3000143B2 (ja) | 化合物半導体の製膜方法 | |
| JP2004099405A (ja) | 窒化物半導体積層体及びその成長方法 | |
| JPS6348817A (ja) | エピタキシヤル成長方法 | |
| JPS62172714A (ja) | 化合物半導体薄膜の製造方法 | |
| JPH10242053A (ja) | ＧａＮ系半導体装置および、ＧａＮ系半導体装置の製造方法 | |
| JP2001217193A (ja) | ＡｌＮバッファ層の作成方法、ＡｌＮバッファ層、ＧａＮ単結晶膜の作成方法およびＧａＮ単結晶膜 | |
| JPH09309795A (ja) | 立方晶窒化アルミニウム薄膜およびその合成方法 | |
| JPH03150841A (ja) | 半導体薄膜結晶の製造方法 | |
| JPH0519518B2 (ja) | ||
| JPH0380188A (ja) | 気相成長方法 | |
| WO2025203255A1 (ja) | 複合基板、半導体素子および複合基板の製造方法 |