JPH06244108A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
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- JPH06244108A JPH06244108A JP2505393A JP2505393A JPH06244108A JP H06244108 A JPH06244108 A JP H06244108A JP 2505393 A JP2505393 A JP 2505393A JP 2505393 A JP2505393 A JP 2505393A JP H06244108 A JPH06244108 A JP H06244108A
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- Japan
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- thin film
- compound semiconductor
- iii
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- Physical Deposition Of Substances That Are Components Of Semiconductor Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【構成】硫黄、セレンの少なくとも一方を含む雰囲気中
で砒素系III−Ｖ族化合物半導体からなる基板または薄
膜の熱処理を行い（工程２）、次に、上記基板または薄
膜上にIII族原子の液滴を形成し（工程３）、次に、ア
ンチモン原子を含む雰囲気中で上記基板または薄膜を所
定の温度で熱処理して、上記基板または薄膜上に所定の
アンチモン系III−Ｖ族化合物半導体微結晶を形成する
（工程４）構成。 【効果】従来困難であったＡｓ系III−Ｖ族化合物半導
体基板または薄膜上にＳｂ系III−Ｖ族化合物半導体微
結晶を形成する際のＳｂ原子の上記基板または薄膜表面
への付着を防止できるので、Ａｓ系III−Ｖ族化合物半
導体基板または薄膜上にＳｂ系III−Ｖ族化合物半導体
の微結晶を３次元的に成長することが可能になり、Ｉｎ
Ｓｂ微結晶を用いた量子箱電子デバイスや量子箱光デバ
イスを実現できる。
で砒素系III−Ｖ族化合物半導体からなる基板または薄
膜の熱処理を行い（工程２）、次に、上記基板または薄
膜上にIII族原子の液滴を形成し（工程３）、次に、ア
ンチモン原子を含む雰囲気中で上記基板または薄膜を所
定の温度で熱処理して、上記基板または薄膜上に所定の
アンチモン系III−Ｖ族化合物半導体微結晶を形成する
（工程４）構成。 【効果】従来困難であったＡｓ系III−Ｖ族化合物半導
体基板または薄膜上にＳｂ系III−Ｖ族化合物半導体微
結晶を形成する際のＳｂ原子の上記基板または薄膜表面
への付着を防止できるので、Ａｓ系III−Ｖ族化合物半
導体基板または薄膜上にＳｂ系III−Ｖ族化合物半導体
の微結晶を３次元的に成長することが可能になり、Ｉｎ
Ｓｂ微結晶を用いた量子箱電子デバイスや量子箱光デバ
イスを実現できる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、III−Ｖ族化合物半導
体基板または薄膜を用いて電子デバイスや光デバイス等
の半導体装置を製造する方法に関する。
体基板または薄膜を用いて電子デバイスや光デバイス等
の半導体装置を製造する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、ＧａＡｓ等の砒素（Ａｓ）系III
−Ｖ族化合物半導体基板または薄膜上にＩｎＳｂ等のア
ンチモン（Ｓｂ）系III−Ｖ族化合物半導体微結晶を形
成する場合、III族原子の液滴を上記基板または薄膜上
に形成した後、アンチモン雰囲気中で熱処理すると、ア
ンチモン原子の一部は上記基板または薄膜表面の原子と
結合するため、アンチモン系III−Ｖ族化合物半導体の
微結晶を３次元的に成長することが困難であった。
−Ｖ族化合物半導体基板または薄膜上にＩｎＳｂ等のア
ンチモン（Ｓｂ）系III−Ｖ族化合物半導体微結晶を形
成する場合、III族原子の液滴を上記基板または薄膜上
に形成した後、アンチモン雰囲気中で熱処理すると、ア
ンチモン原子の一部は上記基板または薄膜表面の原子と
結合するため、アンチモン系III−Ｖ族化合物半導体の
微結晶を３次元的に成長することが困難であった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】そのため、上記砒素系
III−Ｖ族化合物半導体基板または薄膜表面をアンチモ
ン原子に対して不活性にする方法が必要であった。
III−Ｖ族化合物半導体基板または薄膜表面をアンチモ
ン原子に対して不活性にする方法が必要であった。
【０００４】本発明の目的は、砒素系III−Ｖ族化合物
半導体基板または薄膜表面をアンチモン原子に対して不
活性にすることを可能にし、上記基板または薄膜上にア
ンチモン系III−Ｖ族化合物半導体の微結晶を形成する
ことを可能にする半導体装置の製造方法を提供すること
にある。
半導体基板または薄膜表面をアンチモン原子に対して不
活性にすることを可能にし、上記基板または薄膜上にア
ンチモン系III−Ｖ族化合物半導体の微結晶を形成する
ことを可能にする半導体装置の製造方法を提供すること
にある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、砒素系III−Ｖ族化合物半導体からなる
基板または薄膜を用いて半導体装置を製造する方法にお
いて、硫黄、セレンの少なくとも一方を含む雰囲気中で
上記基板または薄膜の熱処理を行い、次に、上記基板ま
たは薄膜上にIII族原子の液滴を形成し、次に、アンチ
モン原子を含む雰囲気中で上記基板または薄膜を所定の
温度で熱処理して、上記基板または薄膜上に所定のアン
チモン系III−Ｖ族化合物半導体微結晶を形成する半導
体装置の製造方法を提供する。
に、本発明は、砒素系III−Ｖ族化合物半導体からなる
基板または薄膜を用いて半導体装置を製造する方法にお
いて、硫黄、セレンの少なくとも一方を含む雰囲気中で
上記基板または薄膜の熱処理を行い、次に、上記基板ま
たは薄膜上にIII族原子の液滴を形成し、次に、アンチ
モン原子を含む雰囲気中で上記基板または薄膜を所定の
温度で熱処理して、上記基板または薄膜上に所定のアン
チモン系III−Ｖ族化合物半導体微結晶を形成する半導
体装置の製造方法を提供する。
【０００６】本発明の対象となる砒素系III−Ｖ族化合
物半導体およびアンチモン系III−Ｖ族化合物半導体は
第III族元素が、アルミニウム（Ａｌ）、ガリウム（Ｇ
ａ）、インジウム（Ｉｎ）等からなる元素周期律表にお
ける第III族の元素からなるものがある。
物半導体およびアンチモン系III−Ｖ族化合物半導体は
第III族元素が、アルミニウム（Ａｌ）、ガリウム（Ｇ
ａ）、インジウム（Ｉｎ）等からなる元素周期律表にお
ける第III族の元素からなるものがある。
【０００７】
【作用】本発明では、あらかじめ、硫黄、セレンの少な
くとも一方を含む雰囲気中で上記基板または薄膜の熱処
理を行うことで上記基板または薄膜の表面の安定化・不
活性化を図り、次に、III族原子の液滴を形成し、さら
に、アンチモン原子を含む雰囲気中で上記基板または薄
膜を所定の温度で熱処理することにより、アンチモン系
III−Ｖ族化合物半導体微結晶を上記基板または薄膜上
に３次元的に成長することが可能となる。
くとも一方を含む雰囲気中で上記基板または薄膜の熱処
理を行うことで上記基板または薄膜の表面の安定化・不
活性化を図り、次に、III族原子の液滴を形成し、さら
に、アンチモン原子を含む雰囲気中で上記基板または薄
膜を所定の温度で熱処理することにより、アンチモン系
III−Ｖ族化合物半導体微結晶を上記基板または薄膜上
に３次元的に成長することが可能となる。
【０００８】
【実施例】本発明の方法を具体的に説明するため、砒素
（Ａｓ）系III−Ｖ族化合物半導体基板をＧａＡｓ、熱
処理雰囲気をセレン（Ｓｅ）、アンチモン（Ｓｂ）系Ｉ
ＩＩ−Ｖ族化合物半導体微結晶をＩｎＳｂとして、Ｇａ
Ａｓ基板上にＩｎＳｂ微結晶を成長することを例にして
説明するが、前記他の元素の組合せの場合も同様であ
る。
（Ａｓ）系III−Ｖ族化合物半導体基板をＧａＡｓ、熱
処理雰囲気をセレン（Ｓｅ）、アンチモン（Ｓｂ）系Ｉ
ＩＩ−Ｖ族化合物半導体微結晶をＩｎＳｂとして、Ｇａ
Ａｓ基板上にＩｎＳｂ微結晶を成長することを例にして
説明するが、前記他の元素の組合せの場合も同様であ
る。
【０００９】図１は本発明の半導体装置の製造方法の一
実施例を示すもので、各工程１、２、３、４における時
間と温度との関係を示した図である。
実施例を示すもので、各工程１、２、３、４における時
間と温度との関係を示した図である。
【００１０】まず、工程１では、ＧａＡｓ基板を超高真
空蒸着装置（図示せず）の成長室内に装填し、分子線源
としてのＡｓを加熱してＡｓの分子線を発生させ、Ａｓ
分子線をＧａＡｓ基板表面に照射することにより、Ａｓ
雰囲気中で熱処理（基板温度：６５０℃、２０分間）す
ることにより、ＧａＡ基板表面の自然酸化膜を除去し、
ＧａＡｓ基板表面の清浄化を行った。
空蒸着装置（図示せず）の成長室内に装填し、分子線源
としてのＡｓを加熱してＡｓの分子線を発生させ、Ａｓ
分子線をＧａＡｓ基板表面に照射することにより、Ａｓ
雰囲気中で熱処理（基板温度：６５０℃、２０分間）す
ることにより、ＧａＡ基板表面の自然酸化膜を除去し、
ＧａＡｓ基板表面の清浄化を行った。
【００１１】次に、工程２では、Ｓｅ分子線源を用い
て、Ｓｅ分子線のシャッタを開いて、Ｓｅ分子線照射下
で一定時間熱処理（基板温度：４５０℃、５分間）を行
って、ＧａＡｓ基板表面を安定化かつ不活性化するため
のＳｅ原子を含む薄膜表面層を形成した。
て、Ｓｅ分子線のシャッタを開いて、Ｓｅ分子線照射下
で一定時間熱処理（基板温度：４５０℃、５分間）を行
って、ＧａＡｓ基板表面を安定化かつ不活性化するため
のＳｅ原子を含む薄膜表面層を形成した。
【００１２】さらに、工程３では、ＧａＡｓ基板温度を
２００℃まで降温し、インジウム（Ｉｎ）の分子線を該
基板に１０秒間照射した後、４００℃まで昇温すること
で、Ｉｎの液滴を形成した。
２００℃まで降温し、インジウム（Ｉｎ）の分子線を該
基板に１０秒間照射した後、４００℃まで昇温すること
で、Ｉｎの液滴を形成した。
【００１３】最後に、工程４では、Ｓｂの分子線を４０
０℃に加熱した該基板に照射することにより、ＩｎＳｂ
微結晶を３次元的に成長させた。
０℃に加熱した該基板に照射することにより、ＩｎＳｂ
微結晶を３次元的に成長させた。
【００１４】図２はＳｅ雰囲気中での熱処理をしない場
合と、該熱処理をした場合のそれぞれのＧａＡｓ基板表
面に対して、Ｓｂ分子線を照射したときの放射光光電子
スペクトルを示している。５はＳｅ雰囲気中での熱処理
をしない場合の放射光光電子スペクトル、６はＳｅ雰囲
気中での熱処理をした場合の放射光光電子スペクトルを
示す。
合と、該熱処理をした場合のそれぞれのＧａＡｓ基板表
面に対して、Ｓｂ分子線を照射したときの放射光光電子
スペクトルを示している。５はＳｅ雰囲気中での熱処理
をしない場合の放射光光電子スペクトル、６はＳｅ雰囲
気中での熱処理をした場合の放射光光電子スペクトルを
示す。
【００１５】図から明らかなように、Ｓｅ雰囲気熱処理
をしない場合にはＳｂ４ｄピークが観測されるのに対し
て、Ｓｅ雰囲気熱処理をした場合にはＳｂ４ｄピークが
観測されない。したがって、Ｓｅ雰囲気熱処理をしない
場合にはＳｂ原子がＧａＡｓ基板表面に付着するのに対
して、Ｓｅ雰囲気熱処理により、Ｓｂ原子はＧａＡｓ基
板表面に付着しなくなることが分かる。
をしない場合にはＳｂ４ｄピークが観測されるのに対し
て、Ｓｅ雰囲気熱処理をした場合にはＳｂ４ｄピークが
観測されない。したがって、Ｓｅ雰囲気熱処理をしない
場合にはＳｂ原子がＧａＡｓ基板表面に付着するのに対
して、Ｓｅ雰囲気熱処理により、Ｓｂ原子はＧａＡｓ基
板表面に付着しなくなることが分かる。
【００１６】また、図３は上記実施例による手順でＩｎ
Ｓｂ微結晶を形成した場合の放射光光電子スペクトル推
移を示した結果である。すなわち、７はＧａＡｓ基板表
面清浄化後、Ｓｅ分子線照射下で一定時間時間熱処理
（基板温度：４５０℃、５分間）を行った後の放射光光
電子スペクトル、８はＧａＡｓ基板温度を２００℃まで
降温し、Ｉｎ分子線を該基板に１０秒間照射した後、４
００℃まで昇温した後の放射光光電子スペクトル、９は
Ｓｂ分子線を４００℃に加熱した該基板に照射した後の
放射光光電子スペクトルを示す。
Ｓｂ微結晶を形成した場合の放射光光電子スペクトル推
移を示した結果である。すなわち、７はＧａＡｓ基板表
面清浄化後、Ｓｅ分子線照射下で一定時間時間熱処理
（基板温度：４５０℃、５分間）を行った後の放射光光
電子スペクトル、８はＧａＡｓ基板温度を２００℃まで
降温し、Ｉｎ分子線を該基板に１０秒間照射した後、４
００℃まで昇温した後の放射光光電子スペクトル、９は
Ｓｂ分子線を４００℃に加熱した該基板に照射した後の
放射光光電子スペクトルを示す。
【００１７】図から、Ｓｅ雰囲気中での熱処理により、
表面にＳｅ原子を含む薄膜表面層が形成されることが分
かる。また、本手順にしたがって、Ｉｎ照射およびＳｂ
照射をすることで、Ｉｎ４ｄピークおよびＳｂ４ｄピー
クが観測されることからＩｎＳｂ結晶が形成されている
ことが分かる。また、ＩｎＳｂ結晶は、反射高速電子線
回折および高分解能走査型電子顕微鏡により、３次元的
に成長したＩｎＳｂ微結晶であることが分かった（図示
せず）。
表面にＳｅ原子を含む薄膜表面層が形成されることが分
かる。また、本手順にしたがって、Ｉｎ照射およびＳｂ
照射をすることで、Ｉｎ４ｄピークおよびＳｂ４ｄピー
クが観測されることからＩｎＳｂ結晶が形成されている
ことが分かる。また、ＩｎＳｂ結晶は、反射高速電子線
回折および高分解能走査型電子顕微鏡により、３次元的
に成長したＩｎＳｂ微結晶であることが分かった（図示
せず）。
【００１８】このように、図２、図３は、本発明による
上記実施例の方法を用いれば、Ｓｂ原子をＧａＡｓ基板
上に付着することなしに、ＩｎＳｂ微結晶をＧａＡ基板
表面上に形成することができることを示している。
上記実施例の方法を用いれば、Ｓｂ原子をＧａＡｓ基板
上に付着することなしに、ＩｎＳｂ微結晶をＧａＡ基板
表面上に形成することができることを示している。
【００１９】なお、上記実施例では、Ｓｅ分子線照射に
よる熱処理法を用いたが、硫黄雰囲気での熱処理法を用
いた場合においても同様の効果が得られた。また、上記
実施例では、Ａｓ系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体基板とし
て、ＧａＡｓを用いたが、ＡｌＧａＡｓ、ＩｎＧａＡｓ
系等の化合物半導体を用いる場合も、同様の効果が得ら
れ、本発明は有効である。また、基板に限らず、Ａｓ系
III−Ｖ族化合物半導体薄膜上にＳｂ系III−Ｖ族化合物
半導体微結晶を形成する場合も、同様の効果が得られ、
本発明は有効である。さらに、上記実施例では、Ｓｂ系
III−Ｖ族化合物半導体微結晶としてＩｎＳｂ微結晶を
成長させたが、他の材料、例えば、ＧａＳｂ、ＡｌＳｂ
等を形成する場合も、同様の効果が得られ、本発明は有
効である。
よる熱処理法を用いたが、硫黄雰囲気での熱処理法を用
いた場合においても同様の効果が得られた。また、上記
実施例では、Ａｓ系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体基板とし
て、ＧａＡｓを用いたが、ＡｌＧａＡｓ、ＩｎＧａＡｓ
系等の化合物半導体を用いる場合も、同様の効果が得ら
れ、本発明は有効である。また、基板に限らず、Ａｓ系
III−Ｖ族化合物半導体薄膜上にＳｂ系III−Ｖ族化合物
半導体微結晶を形成する場合も、同様の効果が得られ、
本発明は有効である。さらに、上記実施例では、Ｓｂ系
III−Ｖ族化合物半導体微結晶としてＩｎＳｂ微結晶を
成長させたが、他の材料、例えば、ＧａＳｂ、ＡｌＳｂ
等を形成する場合も、同様の効果が得られ、本発明は有
効である。
【００２０】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の半導体装
置の製造方法によれば、従来困難であったＡｓ系III−
Ｖ族化合物半導体基板または薄膜上にＳｂ系III−Ｖ族
化合物半導体微結晶を形成する際のＳｂ原子の上記基板
または薄膜表面への付着を防止できるので、Ａｓ系III
−Ｖ族化合物半導体基板または薄膜上にＳｂ系III−Ｖ
族化合物半導体の微結晶を３次元的に成長することが可
能になり、ＩｎＳｂ微結晶を用いた量子箱電子デバイス
や量子箱光デバイスを実現できる。
置の製造方法によれば、従来困難であったＡｓ系III−
Ｖ族化合物半導体基板または薄膜上にＳｂ系III−Ｖ族
化合物半導体微結晶を形成する際のＳｂ原子の上記基板
または薄膜表面への付着を防止できるので、Ａｓ系III
−Ｖ族化合物半導体基板または薄膜上にＳｂ系III−Ｖ
族化合物半導体の微結晶を３次元的に成長することが可
能になり、ＩｎＳｂ微結晶を用いた量子箱電子デバイス
や量子箱光デバイスを実現できる。
【図１】本発明の半導体装置の製造方法の一実施例を示
すもので、各工程１、２、３、４における時間と温度と
の関係を示す図である。
すもので、各工程１、２、３、４における時間と温度と
の関係を示す図である。
【図２】Ｓｅ雰囲気中での熱処理をしない場合とした場
合のそれぞれのＧａＡｓ基板表面に対して、Ｓｂ分子線
を照射したときの放射光光電子スペクトルを示す図であ
る。
合のそれぞれのＧａＡｓ基板表面に対して、Ｓｂ分子線
を照射したときの放射光光電子スペクトルを示す図であ
る。
【図３】本発明による手順でＩｎＳｂ微結晶を形成した
場合の放射光光電子スペクトルの推移を示す図である。
場合の放射光光電子スペクトルの推移を示す図である。
１…ＧａＡｓ基板表面の清浄化工程、２…Ｓｅ雰囲気中
でのＧａＡｓ基板表面の熱処理工程、３…Ｉｎ液滴の形
成工程、４…ＩｎＳｂ微結晶の形成工程、５…Ｓｅ雰囲
気中での熱処理をしない場合の放射光光電子スペクト
ル、６…Ｓｅ雰囲気中での熱処理をした場合の放射光光
電子スペクトル、７…Ｓｅ雰囲気中でのＧａＡｓ基板表
面の熱処理工程後の放射光光電子スペクトル、８…Ｉｎ
液滴の形成工程後の放射光光電子スペクトル、９…Ｉｎ
Ｓｂ微結晶の形成工程後の放射光光電子スペクトル。
でのＧａＡｓ基板表面の熱処理工程、３…Ｉｎ液滴の形
成工程、４…ＩｎＳｂ微結晶の形成工程、５…Ｓｅ雰囲
気中での熱処理をしない場合の放射光光電子スペクト
ル、６…Ｓｅ雰囲気中での熱処理をした場合の放射光光
電子スペクトル、７…Ｓｅ雰囲気中でのＧａＡｓ基板表
面の熱処理工程後の放射光光電子スペクトル、８…Ｉｎ
液滴の形成工程後の放射光光電子スペクトル、９…Ｉｎ
Ｓｂ微結晶の形成工程後の放射光光電子スペクトル。
フロントページの続き (72)発明者 尾嶋 正治 東京都千代田区内幸町一丁目１番６号 日 本電信電話株式会社内
Claims (1)
- 【請求項１】砒素系III−Ｖ族化合物半導体からなる基
板または薄膜を用いて半導体装置を製造する方法におい
て、硫黄、セレンの少なくとも一方を含む雰囲気中で上
記基板または薄膜の熱処理を行い、次に、上記基板また
は薄膜上にIII族原子の液滴を形成し、次に、アンチモ
ン原子を含む雰囲気中で上記基板または薄膜を所定の温
度で熱処理して、上記基板または薄膜上に所定のアンチ
モン系III−Ｖ族化合物半導体微結晶を形成することを
特徴とする半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2505393A JPH06244108A (ja) | 1993-02-15 | 1993-02-15 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2505393A JPH06244108A (ja) | 1993-02-15 | 1993-02-15 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06244108A true JPH06244108A (ja) | 1994-09-02 |
Family
ID=12155183
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2505393A Pending JPH06244108A (ja) | 1993-02-15 | 1993-02-15 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06244108A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116555917A (zh) * | 2023-05-16 | 2023-08-08 | 广东先导微电子科技有限公司 | 改善锑化镓晶片内部缺陷的退火工艺 |
| CN116555919A (zh) * | 2023-05-16 | 2023-08-08 | 广东先导微电子科技有限公司 | 锑化铟晶片的退火工艺 |
-
1993
- 1993-02-15 JP JP2505393A patent/JPH06244108A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116555917A (zh) * | 2023-05-16 | 2023-08-08 | 广东先导微电子科技有限公司 | 改善锑化镓晶片内部缺陷的退火工艺 |
| CN116555919A (zh) * | 2023-05-16 | 2023-08-08 | 广东先导微电子科技有限公司 | 锑化铟晶片的退火工艺 |
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