JPH04221815A - 半導体薄膜成長方法 - Google Patents
半導体薄膜成長方法Info
- Publication number
- JPH04221815A JPH04221815A JP41780390A JP41780390A JPH04221815A JP H04221815 A JPH04221815 A JP H04221815A JP 41780390 A JP41780390 A JP 41780390A JP 41780390 A JP41780390 A JP 41780390A JP H04221815 A JPH04221815 A JP H04221815A
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- JP
- Japan
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- thin film
- composition
- semiconductor thin
- scanning
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- Pending
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- 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
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体薄膜を成長させ
る際に基板上にレーザー光を照射し、薄膜成長反応を促
進または抑制することにより、基板上の任意の場所に他
と異なる厚さもしくは組成の異なる半導体薄膜を形成す
る方法に関するものである。
る際に基板上にレーザー光を照射し、薄膜成長反応を促
進または抑制することにより、基板上の任意の場所に他
と異なる厚さもしくは組成の異なる半導体薄膜を形成す
る方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】オプトエレクトロニクス用をはじめとし
た半導体素子の高度化、高機能化にともない、その作製
プロセスは複雑化の一途をたどっている。そのプロセス
の簡易化のため、素子構造の提案のみならず半導体薄膜
製造プロセスの提案もなされている。たとえばアプライ
ドフィジクスレターズ（ＡｐｐｌｉｅｄＰｈｙｓｉｃｓ
Ｌｅｔｔｅｒｓ）５４巻４号（１９８９年）３３５頁
にあるように、半導体薄膜を形成する際に、有機金属分
子線エピタシキー（ＭＯＭＢＥ）装置内の半導体基板上
に部分的に光を照射することにより、半導体基板上の一
部に選択的に半導体薄膜を形成もしくは組成を制御する
技術が開発されている。 この薄膜成長方法で選択的に厚さが異なるもしくは組成
の異なる薄膜を形成する際に、その差異を小さくした場
合、選択的に成長した部位と周辺との段差や反射率、屈
折率の差は小さく、薄膜成長後に選択的に成長した部位
を特定することは困難であった。
た半導体素子の高度化、高機能化にともない、その作製
プロセスは複雑化の一途をたどっている。そのプロセス
の簡易化のため、素子構造の提案のみならず半導体薄膜
製造プロセスの提案もなされている。たとえばアプライ
ドフィジクスレターズ（ＡｐｐｌｉｅｄＰｈｙｓｉｃｓ
Ｌｅｔｔｅｒｓ）５４巻４号（１９８９年）３３５頁
にあるように、半導体薄膜を形成する際に、有機金属分
子線エピタシキー（ＭＯＭＢＥ）装置内の半導体基板上
に部分的に光を照射することにより、半導体基板上の一
部に選択的に半導体薄膜を形成もしくは組成を制御する
技術が開発されている。 この薄膜成長方法で選択的に厚さが異なるもしくは組成
の異なる薄膜を形成する際に、その差異を小さくした場
合、選択的に成長した部位と周辺との段差や反射率、屈
折率の差は小さく、薄膜成長後に選択的に成長した部位
を特定することは困難であった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記の欠点を
改善するために提案されたもので、その目的は、半導体
基板に光を照射しながら半導体薄膜を選択的に成長もし
くは組成制御するにおいて、基板に部分的に成長もしく
は組成制御された結晶の部位を正確に把握することにあ
る。
改善するために提案されたもので、その目的は、半導体
基板に光を照射しながら半導体薄膜を選択的に成長もし
くは組成制御するにおいて、基板に部分的に成長もしく
は組成制御された結晶の部位を正確に把握することにあ
る。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め本発明は、有機金属エピタキシ法を用いて、基板上の
一部にレーザー光を照射しながら走査することにより単
結晶基板上にＩＩＩ−Ｖ族半導体薄膜を成長させる際に
、前記レーザー光を走査するにおいて、走査する線の両
端の走査速度を両端を除く走査領域より遅くすることを
特徴とする半導体薄膜成長方法を発明の特徴とするもの
である。
め本発明は、有機金属エピタキシ法を用いて、基板上の
一部にレーザー光を照射しながら走査することにより単
結晶基板上にＩＩＩ−Ｖ族半導体薄膜を成長させる際に
、前記レーザー光を走査するにおいて、走査する線の両
端の走査速度を両端を除く走査領域より遅くすることを
特徴とする半導体薄膜成長方法を発明の特徴とするもの
である。
【０００５】
【作用】本発明は有機金属分子線エピタキシ法を用いて
、光を照射しながら単結晶基板上に半導体薄膜を成長さ
せる方法において、光を走査する速度を変化させること
によって、基板上の所望な場所に、他の場所とは異なっ
た組成、厚さの半導体薄膜を形成でき、かつその位置を
特定できるので、マスクとの位置合わせを容易に行いう
るものである。
、光を照射しながら単結晶基板上に半導体薄膜を成長さ
せる方法において、光を走査する速度を変化させること
によって、基板上の所望な場所に、他の場所とは異なっ
た組成、厚さの半導体薄膜を形成でき、かつその位置を
特定できるので、マスクとの位置合わせを容易に行いう
るものである。
【０００６】本発明はＩｎＰ膜やＧａＡｓ膜の成長にお
いて、一定の成長温度条件下で光照射することにより膜
の成長速度が部分的に増加すること、およびＩｎＧａＡ
ｓ膜やＩｎＧａＡｓＰ膜の成長において、膜の成長速度
が基板温度の上昇に伴って一定もしくは減少する成長条
件下において、基板面上の一部に光照射して、基板温度
を部分的に増加させることにより、光照射部の成長速度
とＧａ組成および四元系の場合にはＰ組成は、ともに非
照射部に比べ減少することを見いだしたことによる。
いて、一定の成長温度条件下で光照射することにより膜
の成長速度が部分的に増加すること、およびＩｎＧａＡ
ｓ膜やＩｎＧａＡｓＰ膜の成長において、膜の成長速度
が基板温度の上昇に伴って一定もしくは減少する成長条
件下において、基板面上の一部に光照射して、基板温度
を部分的に増加させることにより、光照射部の成長速度
とＧａ組成および四元系の場合にはＰ組成は、ともに非
照射部に比べ減少することを見いだしたことによる。
【０００７】ここに膜の成長速度が基板温度の上昇に伴
って一定もしくは減少する成長条件とは次のことを意味
する。有機金属分子線エピタキシャル装置を用いて、例
えばＩｎＰ基板上にＩｎＧａＡｓ薄膜を成長させた時の
成長速度とＩｎＧａＡｓ中のＧａ組成の基板温度依存性
を図３及び図４に示す。
って一定もしくは減少する成長条件とは次のことを意味
する。有機金属分子線エピタキシャル装置を用いて、例
えばＩｎＰ基板上にＩｎＧａＡｓ薄膜を成長させた時の
成長速度とＩｎＧａＡｓ中のＧａ組成の基板温度依存性
を図３及び図４に示す。
【０００８】図３は横軸に基板温度、縦軸にＩｎＧａＡ
ｓの成長速度をとり、図４は横軸に基板温度、縦軸には
Ｉｎ１−ｘ ＧａＸ Ａｓ中のＧａの組成ｘを示してい
る。原料にはトリメチルインジウム、トリエチルガリウ
ムとアルシンを用いた。基板温度以外の成長条件は一定
とした。図３と図４より、基板温度５００℃から５５０
℃で成長速度とＧａ組成はほぼ一定である。５５０℃以
上で成長速度とＧａ組成はともに減少し始め、６００℃
以上で成長速度とＧａ組成はともに一定となる。この結
果は、他の成長条件を一定とし、基板温度のみを適当な
値までに変化させることで成長速度、組成が制御可能で
あることを示す。ゆえに、基板温度が５００℃以上で６
００℃未満の範囲では、基板面内の一部に光照射し、基
板温度を部分的に６００℃以上に増加させると光照射部
の成長速度とＧａ組成はともに非照射部に比べ減少する
ので、パターン形成とＧａ組成の変化が可能となる。
ｓの成長速度をとり、図４は横軸に基板温度、縦軸には
Ｉｎ１−ｘ ＧａＸ Ａｓ中のＧａの組成ｘを示してい
る。原料にはトリメチルインジウム、トリエチルガリウ
ムとアルシンを用いた。基板温度以外の成長条件は一定
とした。図３と図４より、基板温度５００℃から５５０
℃で成長速度とＧａ組成はほぼ一定である。５５０℃以
上で成長速度とＧａ組成はともに減少し始め、６００℃
以上で成長速度とＧａ組成はともに一定となる。この結
果は、他の成長条件を一定とし、基板温度のみを適当な
値までに変化させることで成長速度、組成が制御可能で
あることを示す。ゆえに、基板温度が５００℃以上で６
００℃未満の範囲では、基板面内の一部に光照射し、基
板温度を部分的に６００℃以上に増加させると光照射部
の成長速度とＧａ組成はともに非照射部に比べ減少する
ので、パターン形成とＧａ組成の変化が可能となる。
【０００９】図１にはＧａＡｓ膜成長時にレーザー光を
照射した部分と照射しない部分の成長速度の差のレーザ
ー走査速度への依存性を示す。レーザーの走査速度を大
きくするに従い差が小さくなることがわかる。たとえば
多重量子井戸（ＭＱＷ）や単量子井戸（以下ＳＱＷと記
す）を成長する場合照射部と照射しない部分との差は小
さい。たとえばレーザーを一定の速度で走査し、レーザ
ー照射部の厚さを１００オングストロームのＳＱＷを成
長した場合には、レーザーを照射しない部位との厚さの
差は１００オングストローム以下であり、その部位を特
定するのは困難である。そこで、レーザー走査において
走査の始点と終点で短時間走査を止めることによりその
部分の厚さを厚くし、位置の特定に用いることができる
。ＩｎＰの場合においても同様である
照射した部分と照射しない部分の成長速度の差のレーザ
ー走査速度への依存性を示す。レーザーの走査速度を大
きくするに従い差が小さくなることがわかる。たとえば
多重量子井戸（ＭＱＷ）や単量子井戸（以下ＳＱＷと記
す）を成長する場合照射部と照射しない部分との差は小
さい。たとえばレーザーを一定の速度で走査し、レーザ
ー照射部の厚さを１００オングストロームのＳＱＷを成
長した場合には、レーザーを照射しない部位との厚さの
差は１００オングストローム以下であり、その部位を特
定するのは困難である。そこで、レーザー走査において
走査の始点と終点で短時間走査を止めることによりその
部分の厚さを厚くし、位置の特定に用いることができる
。ＩｎＰの場合においても同様である
【００１０】図２
にはＩｎＧａＡｓ膜成長時にレーザー光を照射した部分
と、しない部分の成長速度の差のレーザー走査速度への
依存性を示す。レーザーの走査速度を大きくするに従い
差が小さくなることがわかる。たとえばレーザーを一定
の速度で走査しレーザー照射部の厚さを１００オングス
トロームのＳＱＷを成長した場合にはレーザーを照射し
ない部位との厚さの差は１００オングストローム以下で
あり、その部位を特定するのは困難である。そこで、レ
ーザー走査において走査の始点と終点で短時間走査を止
めることによりその部分の厚さを薄くし、位置の特定に
用いることができる。ＩｎＧａＡｓＰの場合においても
同様である。次に具体的な例で説明する。
にはＩｎＧａＡｓ膜成長時にレーザー光を照射した部分
と、しない部分の成長速度の差のレーザー走査速度への
依存性を示す。レーザーの走査速度を大きくするに従い
差が小さくなることがわかる。たとえばレーザーを一定
の速度で走査しレーザー照射部の厚さを１００オングス
トロームのＳＱＷを成長した場合にはレーザーを照射し
ない部位との厚さの差は１００オングストローム以下で
あり、その部位を特定するのは困難である。そこで、レ
ーザー走査において走査の始点と終点で短時間走査を止
めることによりその部分の厚さを薄くし、位置の特定に
用いることができる。ＩｎＧａＡｓＰの場合においても
同様である。次に具体的な例で説明する。
【００１１】
【実施例】次に本発明の実施例について説明する。なお
実施例は一つの例示であって、本発明の精神を逸脱しな
い範囲で、種々の変更あるいは改良を行いうることは云
うまでもない。
実施例は一つの例示であって、本発明の精神を逸脱しな
い範囲で、種々の変更あるいは改良を行いうることは云
うまでもない。
【００１２】（実施例１）有機金属分子線エピタキシャ
ル装置を用いて、１Ｗのアルゴンレーザー光（５１４．
５ｎｍ）を１ｃｍの区間を１０Ｈｚの周期で走査し、両
端で１０ｍｓｅｃ停止する方法で照射しながら、基板温
度４００℃でＧａＡｓを成長した。両端はレーザー照射
部と照射しない部分との差は約１０００オングストロー
ムあり、顕微鏡を用いずとも位置を特定することができ
た。しかし、両端を除く部位では光学顕微鏡を用いても
見ることはできなかった。そこで、両端を結ぶ線上につ
いて膜厚分布を測定したところレーザー走査部を特定で
き、周囲との差は約１５０オングストロームであること
がわかった。
ル装置を用いて、１Ｗのアルゴンレーザー光（５１４．
５ｎｍ）を１ｃｍの区間を１０Ｈｚの周期で走査し、両
端で１０ｍｓｅｃ停止する方法で照射しながら、基板温
度４００℃でＧａＡｓを成長した。両端はレーザー照射
部と照射しない部分との差は約１０００オングストロー
ムあり、顕微鏡を用いずとも位置を特定することができ
た。しかし、両端を除く部位では光学顕微鏡を用いても
見ることはできなかった。そこで、両端を結ぶ線上につ
いて膜厚分布を測定したところレーザー走査部を特定で
き、周囲との差は約１５０オングストロームであること
がわかった。
【００１３】（実施例２）有機金属分子線エピタキシャ
ル装置を用いて、０．５Ｗのアルゴンレーザー光（５１
４．５ｎｍ）を０．５ｃｍの区間を１０Ｈｚの周期で走
査し両端の０．０５ｃｍの間では中央部の１／１０の速
度で走査する方法で照射しながら、基板温度４００℃で
ＩｎＰを成長した。両端ではレーザー照射部と照射しな
い部分との差は約１３００オングストロームあり顕微鏡
を用いずとも位置を特定することができた。しかし、両
端を除く部位では光学顕微鏡を用いても見ることはでき
なかった。そこで、両端を結ぶ線上について膜厚分布を
測定したところレーザー走査部を特定でき、周囲との差
は約１１０オングストロームであることがわかった。
ル装置を用いて、０．５Ｗのアルゴンレーザー光（５１
４．５ｎｍ）を０．５ｃｍの区間を１０Ｈｚの周期で走
査し両端の０．０５ｃｍの間では中央部の１／１０の速
度で走査する方法で照射しながら、基板温度４００℃で
ＩｎＰを成長した。両端ではレーザー照射部と照射しな
い部分との差は約１３００オングストロームあり顕微鏡
を用いずとも位置を特定することができた。しかし、両
端を除く部位では光学顕微鏡を用いても見ることはでき
なかった。そこで、両端を結ぶ線上について膜厚分布を
測定したところレーザー走査部を特定でき、周囲との差
は約１１０オングストロームであることがわかった。
【００１４】（実施例３）有機金属分子線エピタキシャ
ル装置を用いて、２Ｗのアルゴンレーザー光（５１４．
５ｎｍ）を０．８ｃｍの区間を１０Ｈｚの周期で走査し
両端の０．０５ｃｍでは徐々に速度を遅くして両端では
停止する方法で照射しながら、基板温度５６０℃でＩｎ
ＧａＡｓを成長した。両端ではレーザー照射部は照射し
ない部分に比べ約８００オングストローム薄く、顕微鏡
を用いずとも位置を特定することができた。しかし、両
端を除く部位では光学顕微鏡を用いても見ることはでき
なかった。そこで、両端を結ぶ線上について膜厚分布を
測定したところレーザー走査部を特定でき、周囲より約
１００オングストローム薄いことがわかった。
ル装置を用いて、２Ｗのアルゴンレーザー光（５１４．
５ｎｍ）を０．８ｃｍの区間を１０Ｈｚの周期で走査し
両端の０．０５ｃｍでは徐々に速度を遅くして両端では
停止する方法で照射しながら、基板温度５６０℃でＩｎ
ＧａＡｓを成長した。両端ではレーザー照射部は照射し
ない部分に比べ約８００オングストローム薄く、顕微鏡
を用いずとも位置を特定することができた。しかし、両
端を除く部位では光学顕微鏡を用いても見ることはでき
なかった。そこで、両端を結ぶ線上について膜厚分布を
測定したところレーザー走査部を特定でき、周囲より約
１００オングストローム薄いことがわかった。
【００１５】（実施例４）有機金属分子線エピタキシャ
ル装置を用いて、２．２Ｗのアルゴンレーザー光（５１
４．５ｎｍ）を１．５ｃｍの区間を１０Ｈｚの周期で走
査し両端で１５ｍｓｅｃ停止する方法で照射しながら、
基板温度５６０℃でＩｎＧａＡｓＰを成長した。両端で
はレーザー照射部は照射しない部分に比べ約１２００オ
ングストローム薄く、顕微鏡を用いずとも位置を特定す
ることができた。しかし、両端を除く部位では光学顕微
鏡を用いても見ることができなかった。そこで、両端を
結ぶ線上について膜厚分布を測定したところレーザー走
査部を特定でき、周囲より約１５０オングストローム薄
いことがわかった。
ル装置を用いて、２．２Ｗのアルゴンレーザー光（５１
４．５ｎｍ）を１．５ｃｍの区間を１０Ｈｚの周期で走
査し両端で１５ｍｓｅｃ停止する方法で照射しながら、
基板温度５６０℃でＩｎＧａＡｓＰを成長した。両端で
はレーザー照射部は照射しない部分に比べ約１２００オ
ングストローム薄く、顕微鏡を用いずとも位置を特定す
ることができた。しかし、両端を除く部位では光学顕微
鏡を用いても見ることができなかった。そこで、両端を
結ぶ線上について膜厚分布を測定したところレーザー走
査部を特定でき、周囲より約１５０オングストローム薄
いことがわかった。
【００１６】
【発明の効果】叙上のように本発明の成長方法を用いれ
ば、基板上の所望な場所に他の場所とは異なった組成、
厚さの半導体薄膜を形成でき、かつその位置を特定でき
る。そのため本薄膜を成長後フォトリソグラフィを用い
てパターニングする際にマスクとの位置合わせが容易に
可能であり、将来のキーデバイスとして期待されている
多波長レーザーをはじめとした光素子や光・電子集積回
路（ＯＥＩＣ）の形成に有用である。
ば、基板上の所望な場所に他の場所とは異なった組成、
厚さの半導体薄膜を形成でき、かつその位置を特定でき
る。そのため本薄膜を成長後フォトリソグラフィを用い
てパターニングする際にマスクとの位置合わせが容易に
可能であり、将来のキーデバイスとして期待されている
多波長レーザーをはじめとした光素子や光・電子集積回
路（ＯＥＩＣ）の形成に有用である。
【図１】ＧａＡｓやＩｎＰにおけるレーザー走査速度と
非照射部に対する照射部の成長速度の関係である。
非照射部に対する照射部の成長速度の関係である。
【図２】ＩｎＧａＡｓやＩｎＧａＡｓＰにおけるレーザ
ー走査速度と光非照射部に対する照射部の成長速度の関
係である。
ー走査速度と光非照射部に対する照射部の成長速度の関
係である。
【図３】ＩｎＧａＡｓ膜の成長速度と基板温度との関係
である。
である。
【図４】図３で示したＩｎＧａＡｓ膜中のＧａ組成であ
る。
る。
Claims (1)
- 【請求項１】 有機金属エピタキシ法を用いて、基板
上の一部にレーザー光を照射しながら走査することによ
り単結晶基板上にＩＩＩ−Ｖ族半導体薄膜を成長させる
際に、前記レーザー光を走査するにおいて、走査する線
の両端の走査速度を両端を除く走査領域より遅くするこ
とを特徴とする半導体薄膜成長方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP41780390A JPH04221815A (ja) | 1990-12-21 | 1990-12-21 | 半導体薄膜成長方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP41780390A JPH04221815A (ja) | 1990-12-21 | 1990-12-21 | 半導体薄膜成長方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04221815A true JPH04221815A (ja) | 1992-08-12 |
Family
ID=18525842
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP41780390A Pending JPH04221815A (ja) | 1990-12-21 | 1990-12-21 | 半導体薄膜成長方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04221815A (ja) |
-
1990
- 1990-12-21 JP JP41780390A patent/JPH04221815A/ja active Pending
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