JPH03295225A - 薄膜の形成方法 - Google Patents
薄膜の形成方法Info
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- JPH03295225A JPH03295225A JP9737290A JP9737290A JPH03295225A JP H03295225 A JPH03295225 A JP H03295225A JP 9737290 A JP9737290 A JP 9737290A JP 9737290 A JP9737290 A JP 9737290A JP H03295225 A JPH03295225 A JP H03295225A
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Landscapes
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Chemical Vapour Deposition (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】
〔発明の技術分野）
本Ｒ明は、厚みが精度良くかつ結晶品質が良好な薄膜を
形成することに関する。
形成することに関する。
（先行技術とその問題点〕
結晶成長法において、液相成長法は、気相成長法にくら
べて品質の良い結晶が得られるが、膜厚制御性に関して
は気相成長法に劣っている。膜厚制御性に関しては西澤
により、光励起分子層エピタキシャル成長法が発明され
、分子単位の半導体結晶がＳ ｉ 、 Ｑａ Ａ Ｓ
、 ＡＡｚ Ｑａｌ−７△Ｓ等が得られ、実用化が始ま
っている。
べて品質の良い結晶が得られるが、膜厚制御性に関して
は気相成長法に劣っている。膜厚制御性に関しては西澤
により、光励起分子層エピタキシャル成長法が発明され
、分子単位の半導体結晶がＳ ｉ 、 Ｑａ Ａ Ｓ
、 ＡＡｚ Ｑａｌ−７△Ｓ等が得られ、実用化が始ま
っている。
光励起分子層エピタキシャル成長法では、結晶成長中に
紫外線を照射することにより結晶性改善が図られている
。
紫外線を照射することにより結晶性改善が図られている
。
本発明は更に結晶性の改善をするために、液相成長にお
ける利点である融液を用いる点を用いた新規な薄膜形成
方法を提供することを目的とする。
ける利点である融液を用いる点を用いた新規な薄膜形成
方法を提供することを目的とする。
このため本発明は絶縁体や半導体基板上に金属等の異性
材料を均一に薄くつけ、その状態でＷｊＷＩＡを形成す
ることを特徴としている。発明者の研究によれば、例え
ば低融点金属を含む有機金属（ＴＥＧ等）は、数分子層
まではボールアップしないで均一にＱａ Ａｓ基板上に
付着することを見出し、このＱａ層へＱａ 、ＡＳを供
給することによりＱａ ＡＳ単結晶Ｓ膜を得ることがで
きた。又本発明によれば、このような状態を光により精
密に観測し制御することにより、膜厚制御性の良好な新
たな薄膜形成方法を実現することができた。
材料を均一に薄くつけ、その状態でＷｊＷＩＡを形成す
ることを特徴としている。発明者の研究によれば、例え
ば低融点金属を含む有機金属（ＴＥＧ等）は、数分子層
まではボールアップしないで均一にＱａ Ａｓ基板上に
付着することを見出し、このＱａ層へＱａ 、ＡＳを供
給することによりＱａ ＡＳ単結晶Ｓ膜を得ることがで
きた。又本発明によれば、このような状態を光により精
密に観測し制御することにより、膜厚制御性の良好な新
たな薄膜形成方法を実現することができた。
以下、その実施例を基板として化合物半導体のＱａ Ａ
Ｓを使用した場合を例にとり図面を参照して説明する。
Ｓを使用した場合を例にとり図面を参照して説明する。
第１図は本発明に用いたＷｊ躾影形成ための装置である
。１は超高真空チャンバ、２はゲートバールブ、３は真
空排気装置、４は基板加熱用の赤外線ランプ、５は基板
を保持する石英等よりなるサセプタ、６はＧａ ＡＳ基
板、７は測温用の熱電対、８は真空チャンバ内の圧力を
測定するための圧力計、９ａはＱａを含む有機金属ガス
の圧力調節及び導入を制御するオン・オフバルブ等を含
むガス導入系、９ｂは９ａからのガスを基板に噴出させ
るガスノズル、１０ａは△ＳＨ３の圧力調節及び導入を
制御するオン・オフバルブ等を含むガス導入系、１０ｂ
は１０ａからのガスを基板に噴出させるガスノズル、２
０は基板に光照射するレーザ、２１は２０のレーザ光を
断続するチョッパー ２２はミラ等により基板６ヘレー
ザ光２０を導入する光学系、２３は基板より反射してき
た光の強度を計測するフォトダイオード、アンプ等より
なる反射光強度の計測システム、１１は超高真空チャン
バ１に設けられた前記光源２０を基板に照射するための
窓部、１２は基板よりの反射光を前記光強度検出系２３
へ導く窓部、２５はガス導入系９ａ、１０ａ及び反射光
強度をモニタしながらｉＪ膜形成を行なうだめの制御シ
ステムである。
。１は超高真空チャンバ、２はゲートバールブ、３は真
空排気装置、４は基板加熱用の赤外線ランプ、５は基板
を保持する石英等よりなるサセプタ、６はＧａ ＡＳ基
板、７は測温用の熱電対、８は真空チャンバ内の圧力を
測定するための圧力計、９ａはＱａを含む有機金属ガス
の圧力調節及び導入を制御するオン・オフバルブ等を含
むガス導入系、９ｂは９ａからのガスを基板に噴出させ
るガスノズル、１０ａは△ＳＨ３の圧力調節及び導入を
制御するオン・オフバルブ等を含むガス導入系、１０ｂ
は１０ａからのガスを基板に噴出させるガスノズル、２
０は基板に光照射するレーザ、２１は２０のレーザ光を
断続するチョッパー ２２はミラ等により基板６ヘレー
ザ光２０を導入する光学系、２３は基板より反射してき
た光の強度を計測するフォトダイオード、アンプ等より
なる反射光強度の計測システム、１１は超高真空チャン
バ１に設けられた前記光源２０を基板に照射するための
窓部、１２は基板よりの反射光を前記光強度検出系２３
へ導く窓部、２５はガス導入系９ａ、１０ａ及び反射光
強度をモニタしながらｉＪ膜形成を行なうだめの制御シ
ステムである。
最初従来のＭＬＥ法により約２００ＡのＧａＡＳ成長を
行ない、次にＴＥＧを導入し、約４層・分導入し、次に
再びＴＥＧ、Ａｓ Ｈ，を交互に真空槽に導入し成長を
行なった。赤外線ランプにより基板を約４００℃に加熱
し、約８０ＯＡの（３ａ ＡＳ薄膜（ＬＰＥ膜）を得る
ことができた。膜厚の関係を第２図に示す。このときの
成長の様子は第３図の様に考えられる。約数分子層のＧ
ａが均一にＱａ Ａｓ基板上に付着し、次におおよそ１
分子層の量のＴＥＧ、△ｓＨ。
行ない、次にＴＥＧを導入し、約４層・分導入し、次に
再びＴＥＧ、Ａｓ Ｈ，を交互に真空槽に導入し成長を
行なった。赤外線ランプにより基板を約４００℃に加熱
し、約８０ＯＡの（３ａ ＡＳ薄膜（ＬＰＥ膜）を得る
ことができた。膜厚の関係を第２図に示す。このときの
成長の様子は第３図の様に考えられる。約数分子層のＧ
ａが均一にＱａ Ａｓ基板上に付着し、次におおよそ１
分子層の量のＴＥＧ、△ｓＨ。
ガスが交互に導入されることにより、数分子層のＧａ
（液体）を介して成長が進行するのである。成長時に
基板表面に導入したＨｅ−Ｎｅレーザの反射光強度変化
の時間変化を第４図に承り。
（液体）を介して成長が進行するのである。成長時に
基板表面に導入したＨｅ−Ｎｅレーザの反射光強度変化
の時間変化を第４図に承り。
領域■はＱａ Ａｓ基板上への従来のＭＬＥ成良による
反射光強度の変化を示し、領域■はＧａを含むＴＥＧの
単独導入によるＱａ Ａｓ基板上へのＱａ層形成による
反射光による光強度の増大を示し、領域■は約４分子層
のＱａ層形成後の本実施例によるＧａ ＡＳ薄膜形成過
程のＧａＡｓ基板上からの反射光強度の変化である。
反射光強度の変化を示し、領域■はＧａを含むＴＥＧの
単独導入によるＱａ Ａｓ基板上へのＱａ層形成による
反射光による光強度の増大を示し、領域■は約４分子層
のＱａ層形成後の本実施例によるＧａ ＡＳ薄膜形成過
程のＧａＡｓ基板上からの反射光強度の変化である。
前記ガスの導入量の制御は、圧力等をモニタしながら実
施できるが、このように光を基板に照射し、その反射強
度を測定することにより、充分にモニタしながら単分子
膜の制御可能なことを小している。
施できるが、このように光を基板に照射し、その反射強
度を測定することにより、充分にモニタしながら単分子
膜の制御可能なことを小している。
ＴＥＧの導入圧力は一分千円分の導入量を制御できるも
のであれば数Ｔ ｏｒｒから１０ Ｔｏｒｒまでの広
範囲にわたってよい。基板湿度は数分子層のＧａでもボ
ールアップしない５００℃以下でよい。しかしながら光
照射などによりボ−ルアツブを抑制すれば、この温度は
問題とならない。さらにＡｓ Ｈ３の導入圧力、導入時
間、排気時間も反射光による光強度を観測しながら成長
を行なうために、１分子層程度の成長を制御できるので
あればよい。この実施例におい３−ｓ ではＡＳ Ｈ３の圧力が１０〜１０ ＴＯｒｒで行なっ
た。
のであれば数Ｔ ｏｒｒから１０ Ｔｏｒｒまでの広
範囲にわたってよい。基板湿度は数分子層のＧａでもボ
ールアップしない５００℃以下でよい。しかしながら光
照射などによりボ−ルアツブを抑制すれば、この温度は
問題とならない。さらにＡｓ Ｈ３の導入圧力、導入時
間、排気時間も反射光による光強度を観測しながら成長
を行なうために、１分子層程度の成長を制御できるので
あればよい。この実施例におい３−ｓ ではＡＳ Ｈ３の圧力が１０〜１０ ＴＯｒｒで行なっ
た。
最初に付着させた数分子層のＱａへのＱａとＡＳの供給
は、ＧａとＡＳを含むガス、あるいはＱａ 、ＡＳを蒸
着等により同時に供給しても良い。その閤はＱａ数分子
層よりも少ない供給量として、Ｇａの液相が常になくな
らないように制御することにより結晶成長がされる量を
補う量であれば良い。
は、ＧａとＡＳを含むガス、あるいはＱａ 、ＡＳを蒸
着等により同時に供給しても良い。その閤はＱａ数分子
層よりも少ない供給量として、Ｇａの液相が常になくな
らないように制御することにより結晶成長がされる量を
補う量であれば良い。
このようなＧａ及びＡＳの供給は、ＭＬＥ、ＰＭＬＥ、
ＭＢＥ、ＭＯＣＶＤ、ガスソースによるＭＯ−ＭＢＥ、
ＧａとＡｓ （７）ソースヲ有する蒸＠装置等を用いる
ことかできる。
ＭＢＥ、ＭＯＣＶＤ、ガスソースによるＭＯ−ＭＢＥ、
ＧａとＡｓ （７）ソースヲ有する蒸＠装置等を用いる
ことかできる。
第５図は本発明の別の実施例のために用いる堆積装置の
概略図である。この実施例は堆積材料を蒸着させること
によってｉＩ躾を形成させることができる。３０は超高
真空チャンバ、３１は真空排気装置、３２は基板加熱用
ヒータを含むサセプタ、３３はＧａ Ａｓ基板、３４は
Ｑａ用の蒸着用ヒータ乃至はクヌーセンセル、３５は３
４のシャッタ、３６はＡＳ用の蒸着用ヒータ乃至はクヌ
ーセンセル、３７は３６のシャッタ、３８．３９は計測
用の光を通す窓部、４０はＨｅ−Ｊｌｅ等のレーザ、４
１はチョッパー４２はフォトダイオード等の光検出器、
４３は光信号の増幅回路、４４はチョッパーの回転周波
数を増幅回路に出力する結線、５１．５２はそれぞれ増
幅回路の出力をモニタするデイスプレーと出力を打出す
レコーダ乃至はプリンタ、５０は堆積装置を制御するた
めの制！［Ｉ装置である。図示はしていないが、この制
御系により前記蒸着源の加熱状態、シャッタ等の制御及
び前記４０．４１．４３．４４．４５．５１．５２より
なる基板への光照射による反射光強度を上２りする計測
系の出力をモニタしながら薄膜の堆積過程を総合的に制
御している。
概略図である。この実施例は堆積材料を蒸着させること
によってｉＩ躾を形成させることができる。３０は超高
真空チャンバ、３１は真空排気装置、３２は基板加熱用
ヒータを含むサセプタ、３３はＧａ Ａｓ基板、３４は
Ｑａ用の蒸着用ヒータ乃至はクヌーセンセル、３５は３
４のシャッタ、３６はＡＳ用の蒸着用ヒータ乃至はクヌ
ーセンセル、３７は３６のシャッタ、３８．３９は計測
用の光を通す窓部、４０はＨｅ−Ｊｌｅ等のレーザ、４
１はチョッパー４２はフォトダイオード等の光検出器、
４３は光信号の増幅回路、４４はチョッパーの回転周波
数を増幅回路に出力する結線、５１．５２はそれぞれ増
幅回路の出力をモニタするデイスプレーと出力を打出す
レコーダ乃至はプリンタ、５０は堆積装置を制御するた
めの制！［Ｉ装置である。図示はしていないが、この制
御系により前記蒸着源の加熱状態、シャッタ等の制御及
び前記４０．４１．４３．４４．４５．５１．５２より
なる基板への光照射による反射光強度を上２りする計測
系の出力をモニタしながら薄膜の堆積過程を総合的に制
御している。
Ｇａ Ａｓの薄膜堆積は、充分に真空度を高めた後（１
０〜１０ Ｔｏｒｒ以下）に最初にＧａＡｓ基板にＧａ
を数分千円蒸着し、次にＧａとＡＳを同時に蒸着するこ
とによりＧａＡｓ１ｌｉＩ膜を得ることができた。又最
初に前記Ｇａ薄層を付着させた後にＧａとＡｓを交互に
蒸着することによってもＱａ Ａｓを得ることができた
。
０〜１０ Ｔｏｒｒ以下）に最初にＧａＡｓ基板にＧａ
を数分千円蒸着し、次にＧａとＡＳを同時に蒸着するこ
とによりＧａＡｓ１ｌｉＩ膜を得ることができた。又最
初に前記Ｇａ薄層を付着させた後にＧａとＡｓを交互に
蒸着することによってもＱａ Ａｓを得ることができた
。
前記の実施例では、低融点金属であるＧａを含むガス＜
ＴＥＧ）を最初にＱａ ＡＳ基板上に数分子腎導入し、
次にＱａ融液層を介して成長させることを説明したが、
本発明は、本発明の薄膜成長法の原理により他の物質の
薄膜形成法に適用できることはいうまでもない。
ＴＥＧ）を最初にＱａ ＡＳ基板上に数分子腎導入し、
次にＱａ融液層を介して成長させることを説明したが、
本発明は、本発明の薄膜成長法の原理により他の物質の
薄膜形成法に適用できることはいうまでもない。
以下その具体的な実施例について述べる。
■低融点金属であるＧａ、Ｉｎ等を含むガスにより最初
にボールアップしない程度の数分子層のＧａ、Ｉｎ層を
形成した後のガスとしてＡＳ、Ａ、？、、Ｐを含むガス
を交互導入することによりＡＩ−、Ｇａ、、Ａｓ 、Ｇ
ａ Ａｓ Ｐ、Ｉｎ Ｐ、Ａ−ｇ、Ｇａ 、、Ａｓ、Ｐ
、、Ｊ（７）ＩＩＨ７）Ｉ［ｌ−Ｖ隙間化合物半導体及
びその混晶薄膜を形成できる。
にボールアップしない程度の数分子層のＧａ、Ｉｎ層を
形成した後のガスとしてＡＳ、Ａ、？、、Ｐを含むガス
を交互導入することによりＡＩ−、Ｇａ、、Ａｓ 、Ｇ
ａ Ａｓ Ｐ、Ｉｎ Ｐ、Ａ−ｇ、Ｇａ 、、Ａｓ、Ｐ
、、Ｊ（７）ＩＩＨ７）Ｉ［ｌ−Ｖ隙間化合物半導体及
びその混晶薄膜を形成できる。
■Ｇａ （融点３０℃）、ビスマス（融点２７１４℃
）、Ｐｂ（融点３２７．５℃）等の金属薄模の形成の後
に、ＳｉやＱｅの蒸着により又３ｉ、Ｇｅを含むガス及
びそれらと反応するＨ２等のガスの交互導入又は同時導
入により■族の半導体のＩＩＩ（ｌを形成できる。
）、Ｐｂ（融点３２７．５℃）等の金属薄模の形成の後
に、ＳｉやＱｅの蒸着により又３ｉ、Ｇｅを含むガス及
びそれらと反応するＨ２等のガスの交互導入又は同時導
入により■族の半導体のＩＩＩ（ｌを形成できる。
■Ｑａ、ｌｎ等の低融点金属層の数分千円付着後に、Ｚ
ｎやＳｅのような■、■を含むガスの交ｎｓ人によりｎ
−ｖｒ族の半導体の薄膜が形成できる。
ｎやＳｅのような■、■を含むガスの交ｎｓ人によりｎ
−ｖｒ族の半導体の薄膜が形成できる。
−）
τ 又Ｚｎ 、Ｃｄ 、Ｈｇ等の■族元素を含むガスに
より最初にボールアップしない程度の数分子層のＺｎ
、Ｃｄ 、Ｈ（］層を形成した後、５１Ｓｅ 、Ｔｅ等
のｖｌ族元素を含むガスと同時または交互に導入づるこ
とにより、Ｚｎ Ｓｅ 、 ＺｎＳ、Ｈｇ下ｅ 、Ｃｄ
Ｓｅ 、Ｃｄ Ｔｅもしくはそれらの混晶薄膜を形成
できる。
より最初にボールアップしない程度の数分子層のＺｎ
、Ｃｄ 、Ｈ（］層を形成した後、５１Ｓｅ 、Ｔｅ等
のｖｌ族元素を含むガスと同時または交互に導入づるこ
とにより、Ｚｎ Ｓｅ 、 ＺｎＳ、Ｈｇ下ｅ 、Ｃｄ
Ｓｅ 、Ｃｄ Ｔｅもしくはそれらの混晶薄膜を形成
できる。
■上記■、■、■のｍ−ｖ族、■族、ＩＩ−ＶＩ族の半
導体の不純物である■、■族、■、Ｖ族、■族等の添加
を精度良く行なうことができる。
導体の不純物である■、■族、■、Ｖ族、■族等の添加
を精度良く行なうことができる。
■最初に述べた実施例及び上記■乃至■の基板として半
導体だけでなく、３ｉ ０ｚ、Ａ、ｇ、０３（サファイ
ア）等の基板も使用できるので、集積回路の素子分離、
寄生容量の低減及び格子歪補償が容易に実現できる。
導体だけでなく、３ｉ ０ｚ、Ａ、ｇ、０３（サファイ
ア）等の基板も使用できるので、集積回路の素子分離、
寄生容量の低減及び格子歪補償が容易に実現できる。
以上、説明してきたように本発明の＊ｉ形成法によれば
、成長初期に絶縁物あるいは半導体の基板上にボールア
ップしない程度の均一な液相状態のｉ［を介して成長を
行なうことにより、膜厚制御性が良く、かつ結晶品質の
良い薄膜を得ることができ、工業的価値の高いものであ
る。
、成長初期に絶縁物あるいは半導体の基板上にボールア
ップしない程度の均一な液相状態のｉ［を介して成長を
行なうことにより、膜厚制御性が良く、かつ結晶品質の
良い薄膜を得ることができ、工業的価値の高いものであ
る。
第１図は本発明の薄膜堆積法に用いる装置の一実施例、
第２図は得られたＧａＡ３層の断面図、第３図は本発明
の薄膜堆積法の原理を示す模式図、第４図はｉｉｌ膜形
成時に基板へ照射した光の反射光強度を示す図、第５図
は本発明の薄膜堆積法に用いる装置の別の実施例である
。
第２図は得られたＧａＡ３層の断面図、第３図は本発明
の薄膜堆積法の原理を示す模式図、第４図はｉｉｌ膜形
成時に基板へ照射した光の反射光強度を示す図、第５図
は本発明の薄膜堆積法に用いる装置の別の実施例である
。
Claims (4)
- （１）絶縁体ならびに半導体表面等の基板上に主に金属
などの異性材料の薄膜が堆積する場合に、最初に付着さ
せる金属がボールアップする前の十層をこえざる数層は
平坦につくことを利用してその上から異分子や異材料を
付着せしめて基板上に１分子乃至数分子層以上の膜を形
成することを特徴とする薄膜形成方法。 - （２）前記薄膜の構成元素の１つ以上が金属等である化
合物半導体基板上にその構成元素を均一に形成すること
を特徴とする前記特許請求の範囲第１項記載の薄膜形成
方法。 - （３）前記基板の表面上に常に構成元素の１つである金
属の薄膜を形成した状態で、他方の元素を供給すること
により、金属の薄膜を介して薄膜形成を行なうことを特
徴とする前記特許請求の範囲第１項記載の薄膜形成方法
。 - （４）前記の金属等が均一に形成されるに従って、光反
射強度が増加することを利用して膜厚を測定しながら均
一な薄膜を形成させることを特徴とする前記特許請求の
範囲第１項乃至第３項のいずれか一項に記載の薄膜形成
方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2097372A JP2759298B2 (ja) | 1990-04-12 | 1990-04-12 | 薄膜の形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2097372A JP2759298B2 (ja) | 1990-04-12 | 1990-04-12 | 薄膜の形成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03295225A true JPH03295225A (ja) | 1991-12-26 |
| JP2759298B2 JP2759298B2 (ja) | 1998-05-28 |
Family
ID=14190681
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2097372A Expired - Lifetime JP2759298B2 (ja) | 1990-04-12 | 1990-04-12 | 薄膜の形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2759298B2 (ja) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63296335A (ja) * | 1987-05-28 | 1988-12-02 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 気相成長装置 |
| JPH0290644A (ja) * | 1988-09-28 | 1990-03-30 | Nec Corp | 半導体装置の製造方法 |
| JPH02129913A (ja) * | 1988-11-09 | 1990-05-18 | Fujitsu Ltd | 半導体装置の製造方法 |
| JPH02248034A (ja) * | 1989-03-22 | 1990-10-03 | Nec Corp | エピタキシャル成長方法 |
| JPH02248035A (ja) * | 1989-03-22 | 1990-10-03 | Nec Corp | エピタキシャル成長方法 |
-
1990
- 1990-04-12 JP JP2097372A patent/JP2759298B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63296335A (ja) * | 1987-05-28 | 1988-12-02 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 気相成長装置 |
| JPH0290644A (ja) * | 1988-09-28 | 1990-03-30 | Nec Corp | 半導体装置の製造方法 |
| JPH02129913A (ja) * | 1988-11-09 | 1990-05-18 | Fujitsu Ltd | 半導体装置の製造方法 |
| JPH02248034A (ja) * | 1989-03-22 | 1990-10-03 | Nec Corp | エピタキシャル成長方法 |
| JPH02248035A (ja) * | 1989-03-22 | 1990-10-03 | Nec Corp | エピタキシャル成長方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2759298B2 (ja) | 1998-05-28 |
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