JPS59116192A - 分子線結晶成長方法 - Google Patents
分子線結晶成長方法Info
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- JPS59116192A JPS59116192A JP22454782A JP22454782A JPS59116192A JP S59116192 A JPS59116192 A JP S59116192A JP 22454782 A JP22454782 A JP 22454782A JP 22454782 A JP22454782 A JP 22454782A JP S59116192 A JPS59116192 A JP S59116192A
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-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B23/00—Single-crystal growth by condensing evaporated or sublimed materials
- C30B23/02—Epitaxial-layer growth
- C30B23/04—Pattern deposit, e.g. by using masks
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- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Physical Deposition Of Substances That Are Components Of Semiconductor Devices (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (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】
（ａ＞ 発明の技術分野
不発明は分子緑ηｉ晶ｌ狡長刀法、特に半導体結晶領域
と高抵抗多結晶領域とが選択的に配役された結晶成長を
最も膚浄な状っで実力することができる製造方法に関す
る。
と高抵抗多結晶領域とが選択的に配役された結晶成長を
最も膚浄な状っで実力することができる製造方法に関す
る。
（ｂ） 板前の背景
半纒俸摸、有、特に化合吻半導体装置においては所要の
半導体結晶層を半４体基板結晶に格子整合して成長させ
るエピタキシャル成長が広く行なわれている。すなわち
エピタキシャル成長される半導体結晶は例えば禁制帯幅
、導電型及びキャリア濃度並びにその厚さなどを選択す
る自由度が大きく、かつ結晶欠陥が基板結晶に比較して
改善されるために、エピタキシャル成長による半導体結
晶層にその半導体装置の動作領域を形成することが一般
に行なわれている。
半導体結晶層を半４体基板結晶に格子整合して成長させ
るエピタキシャル成長が広く行なわれている。すなわち
エピタキシャル成長される半導体結晶は例えば禁制帯幅
、導電型及びキャリア濃度並びにその厚さなどを選択す
る自由度が大きく、かつ結晶欠陥が基板結晶に比較して
改善されるために、エピタキシャル成長による半導体結
晶層にその半導体装置の動作領域を形成することが一般
に行なわれている。
このエピタキシャル成長の実施方法と［７ては、液相成
長方法、気相成長方法、有、磯金楓熱分解気相成長方法
及び分子線結晶成長方法（以下ＭＢＥ法と略称する）等
が知られており、目的に応じて選択されている。
長方法、気相成長方法、有、磯金楓熱分解気相成長方法
及び分子線結晶成長方法（以下ＭＢＥ法と略称する）等
が知られており、目的に応じて選択されている。
ＭＢＥ法は他のエピタキシャル成長方法に比べて、結晶
の組成比、不純物のドープ酸あるいは結晶の成長速度な
どを正確に制御することができ、結晶界面を急峻に形成
することが可能で、更に液相成長方法では不可能な化学
平衡からずれた結晶成長が可能であるなどの特徴を有し
て、超格子構造なト結晶層のｊ皇愼≠１羊で蒲ど 赤う
会帳−ＸＷ面さエピタキシャル成長方法とされている。
の組成比、不純物のドープ酸あるいは結晶の成長速度な
どを正確に制御することができ、結晶界面を急峻に形成
することが可能で、更に液相成長方法では不可能な化学
平衡からずれた結晶成長が可能であるなどの特徴を有し
て、超格子構造なト結晶層のｊ皇愼≠１羊で蒲ど 赤う
会帳−ＸＷ面さエピタキシャル成長方法とされている。
（ｃ） 従来技術と問題点
例えば半２、す８体集積回路装置等においては、各素子
の動作領域の相互干渉を遮断する素子分離が必要である
。この素子分離領域を先に述べたエピタキシャル成長に
際して動作領域と同時に形成することなどを目的とする
選択的エピタキシャル成長が既に知られている。
の動作領域の相互干渉を遮断する素子分離が必要である
。この素子分離領域を先に述べたエピタキシャル成長に
際して動作領域と同時に形成することなどを目的とする
選択的エピタキシャル成長が既に知られている。
従来例えばガリウム・砒素化合物（ＧａＡｓ）結晶基板
上にζＩ＋＋作領域作業域Ｇ ａ Ａ ｓエピタキシャ
ル成長層と、・１シ１１作領域相互間を分離する高抵抗
領域とを選択成陽する方法として次に述べる２方法があ
る。
上にζＩ＋＋作領域作業域Ｇ ａ Ａ ｓエピタキシャ
ル成長層と、・１シ１１作領域相互間を分離する高抵抗
領域とを選択成陽する方法として次に述べる２方法があ
る。
その一つはＧａＡｓ基板上に例えば二酸化シリコン（Ｓ
ｉＯｙ）等の皮膜を化学気相成長方法などによって形成
してＧａＡｓ結晶のエピタキシャル成長を意図する領域
の前記皮膜を選択的に除去し、しかる後にＧａＡｓ結晶
成長を行なう方法であって、ＧａＡａ基板結晶が表出す
る領域には格子整合する学績形成される。
ｉＯｙ）等の皮膜を化学気相成長方法などによって形成
してＧａＡｓ結晶のエピタキシャル成長を意図する領域
の前記皮膜を選択的に除去し、しかる後にＧａＡｓ結晶
成長を行なう方法であって、ＧａＡａ基板結晶が表出す
る領域には格子整合する学績形成される。
また今一つの方法は、ＧａＡｓ基板を酸素雰囲気中で高
温に加熱することによって基板表面にＧａＡｓの酸化膜
を形成し２、前記方法と同様にこの酸化膜を選択的に除
去１〜だ後にＧ ａ Ａ ｓ結晶成長を行なう方法であ
って、液化膜が除去された領域にはＧａＡｓ単結晶が成
長し、酸化膜上にはＧａＡｓ多結晶膜が形成される。
温に加熱することによって基板表面にＧａＡｓの酸化膜
を形成し２、前記方法と同様にこの酸化膜を選択的に除
去１〜だ後にＧ ａ Ａ ｓ結晶成長を行なう方法であ
って、液化膜が除去された領域にはＧａＡｓ単結晶が成
長し、酸化膜上にはＧａＡｓ多結晶膜が形成される。
以上贈御」シた方法においては、選択の手段とするマス
クの形成のために多くの工捏を必要とし非常に繁雑であ
るばかりでなく、ＧａＡｓ結晶をエピタキシャル成長す
るＧ ａ Ａ ｓ基板結晶表面のＳｔ又はＧａ等の酸化
物除去後の清浄化も容易ではなく、選択成長方法の改善
が９望されている、（ｄ） 発明の目的 本発明は半導体Ｑ（結晶基板又はエピタキシャル成長層
上に、該単結晶に格子整合する単結晶と高抵抗の非学結
晶膜とを選択的に形成する、前記問題点が改善された製
造方法をづ）１供することを目的３− とする。
クの形成のために多くの工捏を必要とし非常に繁雑であ
るばかりでなく、ＧａＡｓ結晶をエピタキシャル成長す
るＧ ａ Ａ ｓ基板結晶表面のＳｔ又はＧａ等の酸化
物除去後の清浄化も容易ではなく、選択成長方法の改善
が９望されている、（ｄ） 発明の目的 本発明は半導体Ｑ（結晶基板又はエピタキシャル成長層
上に、該単結晶に格子整合する単結晶と高抵抗の非学結
晶膜とを選択的に形成する、前記問題点が改善された製
造方法をづ）１供することを目的３− とする。
（ｅ） 発明の構成
本発明の＋１ｆｌ記目的は、半導体単結晶面に電子線を
照射することによって該半導体単結晶面に雰囲気ガス成
分を含む皮膜を選択的に形成し、次いで該半碍体単結晶
を大気に触れきせることなく、表出する該半導体単結晶
面上に該単結晶に格子整合する皓結晶を成長し７、前記
皮膜上に非曝結晶膜を形成する分子線結晶成長方法によ
り達成される。
照射することによって該半導体単結晶面に雰囲気ガス成
分を含む皮膜を選択的に形成し、次いで該半碍体単結晶
を大気に触れきせることなく、表出する該半導体単結晶
面上に該単結晶に格子整合する皓結晶を成長し７、前記
皮膜上に非曝結晶膜を形成する分子線結晶成長方法によ
り達成される。
（ｆ） 発明の実ｈｉｌｔ例
以下本発明を実施例により図面を参照して具体的に説明
する。
する。
図は本発明の実施に適する製造装置ｉｅの一例を示す模
式断面図である。図において１はＭＢＥ成長室、２は皮
＋＋ｒａ形成室、３はゲートパルプ、４は単結晶基板、
５は基板ホルダー、６はトランスファロッドであって、
単結晶基板４を保持する基板ホルダー５をトランスファ
ロッド６によってＭＢＥ成長室１と皮膜形成室２との所
定の位置に置くことができる。壕だＭＢＥ成長室１には
分子線を発４− 生するセルフなどが設けられ、皮膜形成室にも電子線を
発生し選択的に照射する電子銃及び電子光学系８並びに
ＭＢＥ成長室１におけると同様なセル９などが設けられ
ている。
式断面図である。図において１はＭＢＥ成長室、２は皮
＋＋ｒａ形成室、３はゲートパルプ、４は単結晶基板、
５は基板ホルダー、６はトランスファロッドであって、
単結晶基板４を保持する基板ホルダー５をトランスファ
ロッド６によってＭＢＥ成長室１と皮膜形成室２との所
定の位置に置くことができる。壕だＭＢＥ成長室１には
分子線を発４− 生するセルフなどが設けられ、皮膜形成室にも電子線を
発生し選択的に照射する電子銃及び電子光学系８並びに
ＭＢＥ成長室１におけると同様なセル９などが設けられ
ている。
本発明を適用してＧａＡｓ＄ｍ晶基板上に晶析板上Ｇ
ａ Ａ ｓエピタキシャル成長領域と、高抵抗のＧａＡ
ｓ多結晶領域とを形成する実施例について述べる。
ａ Ａ ｓエピタキシャル成長領域と、高抵抗のＧａＡ
ｓ多結晶領域とを形成する実施例について述べる。
ＧａＡｓ単結晶基板４は基板ホルダー５に保持されてま
ず皮膜形成室２の所定の位置に置かれる。
ず皮膜形成室２の所定の位置に置かれる。
皮膜形成室２内を１０−７［Ｔｏｒｒ ］以下の真空状
態として基板４を温度５８０ ［℃：］程度以上に数分
間加熱して表面に大気中において自然に形成されている
酸化層を分解し清浄化する。この際にセル９よりＡｓ分
子線を基板４面に照射することによって、基板４からＡ
ｓが蒸発］２てＧａＡｓ単結晶基板４の表面近傍におい
てその組成が化学ｆａｔ ＡＭｆ比からずれることを防
止する。
態として基板４を温度５８０ ［℃：］程度以上に数分
間加熱して表面に大気中において自然に形成されている
酸化層を分解し清浄化する。この際にセル９よりＡｓ分
子線を基板４面に照射することによって、基板４からＡ
ｓが蒸発］２てＧａＡｓ単結晶基板４の表面近傍におい
てその組成が化学ｆａｔ ＡＭｆ比からずれることを防
止する。
次いで高抵抗のＧａＡｓ多結晶膜の形成を意図する領域
に対して選択的亀子線照射を行なって、この領域のＧａ
Ａｓ単結晶の表向に酸化膜を形成する。
に対して選択的亀子線照射を行なって、この領域のＧａ
Ａｓ単結晶の表向に酸化膜を形成する。
Ｃ（１） ’に−１−外銀１１（ｔ 、１イ（Ｖｔ、
Ｆ、ｉし１ Ｕ ａ Ａ ｓ甲鯖晶Ｍ＆ ４ ヘノＴｉ
ｔ荷蓄積が防市される程度の導′ｒｔｔ性を得るために
、その温ぼＶが室温乃至５００〔℃〕程度の範囲で選択
される。皮Ｉｌｌ″Ｉ＋、’ ＩＦｇ成室２内に残留す
るガスは通常水蒸気（Ｈ２Ｏ）７６び一酸化炭素（ＣＯ
）が犬Ｍｌ（分であって、これらの残留ガスはＧ ａ
Ａ、 ｓ単結晶基板４の電子線が照射された表面部分を
酸化する働きを有するが、先に述べた如く選択されるＧ
ａ Ａ ｓ単結晶基板４の温度及びパターン描画速度
の条件等によって雰囲気ガスＩＡｊ分及び圧力が選択さ
れ、必要な場合には例えば酸γ（０２）等のガスを皮膜
形成室２内に導入する。
Ｆ、ｉし１ Ｕ ａ Ａ ｓ甲鯖晶Ｍ＆ ４ ヘノＴｉ
ｔ荷蓄積が防市される程度の導′ｒｔｔ性を得るために
、その温ぼＶが室温乃至５００〔℃〕程度の範囲で選択
される。皮Ｉｌｌ″Ｉ＋、’ ＩＦｇ成室２内に残留す
るガスは通常水蒸気（Ｈ２Ｏ）７６び一酸化炭素（ＣＯ
）が犬Ｍｌ（分であって、これらの残留ガスはＧ ａ
Ａ、 ｓ単結晶基板４の電子線が照射された表面部分を
酸化する働きを有するが、先に述べた如く選択されるＧ
ａ Ａ ｓ単結晶基板４の温度及びパターン描画速度
の条件等によって雰囲気ガスＩＡｊ分及び圧力が選択さ
れ、必要な場合には例えば酸γ（０２）等のガスを皮膜
形成室２内に導入する。
次いでＧａＡ８ＱＬ結晶基板４をＭＢＥ成長室１の斯学
の位％ｆに移動し、基板４の表面温度を４００乃至５０
０〔℃〕として、Ｇａ、Ａｓ及びｎ型ドーパントである
錫（Ｓ ｎ ）ビームを基板４に照射して厚さ約１〔μ
ｍ〕にＧ ａ Ａ ｓ結晶を成長する。
の位％ｆに移動し、基板４の表面温度を４００乃至５０
０〔℃〕として、Ｇａ、Ａｓ及びｎ型ドーパントである
錫（Ｓ ｎ ）ビームを基板４に照射して厚さ約１〔μ
ｍ〕にＧ ａ Ａ ｓ結晶を成長する。
ただしここで成長しだＧａＡｓ結晶は、先に酸化膜を形
成しなかった清浄なＧａＡｓ単結晶上においてはこれに
格子整合する単結晶であって、Ｓｎのドープ破約Ｉ Ｘ
１０” ［ｍ−ゝ〕のときその比抵抗は約２×１０−
３〔Ω・ｍ〕である。これに対して先に形成した酸化嘆
上においては、ここで形成をれたＧａＡｓ結晶は多結晶
状態であってその比抵抗は２Ｘ１０’〔Ω・ｍ〕である
。
成しなかった清浄なＧａＡｓ単結晶上においてはこれに
格子整合する単結晶であって、Ｓｎのドープ破約Ｉ Ｘ
１０” ［ｍ−ゝ〕のときその比抵抗は約２×１０−
３〔Ω・ｍ〕である。これに対して先に形成した酸化嘆
上においては、ここで形成をれたＧａＡｓ結晶は多結晶
状態であってその比抵抗は２Ｘ１０’〔Ω・ｍ〕である
。
以上説明した実施例においてはＧａＡｓ１結晶基板４の
而−トにＧａＡｓの酸化膜を形成しているが、′ｄイ子
線の選択的照射に際して皮＋＋ａ形成室２の雰囲気とし
て例えばプロパン（ＣＨｓ ＣＨ２ＣＨ３’）の如き炭
化水素ガスを導入するならば単結晶基板４の面上に非晶
質の炭素系皮膜を選択的に形成することが可能である。
而−トにＧａＡｓの酸化膜を形成しているが、′ｄイ子
線の選択的照射に際して皮＋＋ａ形成室２の雰囲気とし
て例えばプロパン（ＣＨｓ ＣＨ２ＣＨ３’）の如き炭
化水素ガスを導入するならば単結晶基板４の面上に非晶
質の炭素系皮膜を選択的に形成することが可能である。
この皮膜を設けた単結晶基板４について前記実施例と同
様にＭＢＥ成長法を適用することによって、単結晶のエ
ピタキシャル成長を選択的に行なうことができる。
様にＭＢＥ成長法を適用することによって、単結晶のエ
ピタキシャル成長を選択的に行なうことができる。
また本発明の選択的牟結晶成長は、基板面上のみならず
エピタキシャル成長によって形成された単結晶面上にも
同様に適用できることは明らかであって、この場合にお
いては最初のエピタキシャル成長１選択的皮膜形成及び
選択的エビタキシャ７− ル成長を連続して実施することによって、最も清浄な単
結晶の選択的成長を実現することができる。
エピタキシャル成長によって形成された単結晶面上にも
同様に適用できることは明らかであって、この場合にお
いては最初のエピタキシャル成長１選択的皮膜形成及び
選択的エビタキシャ７− ル成長を連続して実施することによって、最も清浄な単
結晶の選択的成長を実現することができる。
（ｇ） 発明の詳細
な説明１７た如く本発明によれば、分子線結晶成長方法
と１゛へ択的Ｉ′４１結晶成長のためのマスクとする皮
膜形成方法とを連結された真空系内で連続して実施する
ことが可能となって、最も清浄な半導体単結晶領域と高
抵抗多結晶領域とを意図する壕まに選択形成することが
でき、半導体装置特に化合物半導体乗積回路装ｆ４の特
性、集積密度等の進展に大きい効果を与える。
と１゛へ択的Ｉ′４１結晶成長のためのマスクとする皮
膜形成方法とを連結された真空系内で連続して実施する
ことが可能となって、最も清浄な半導体単結晶領域と高
抵抗多結晶領域とを意図する壕まに選択形成することが
でき、半導体装置特に化合物半導体乗積回路装ｆ４の特
性、集積密度等の進展に大きい効果を与える。
図は本発明の実施に滴する幌布装置の一例を示す模式断
面［゛ン１である。 図において、１はＭＢＥ成長室、 ２は皮膜形成室、４
は１４ｉ結晶基板、７は分子線発生セル、８は電子銃及
び電子光学系、９はセルを示す。 ８− ／ ２
面［゛ン１である。 図において、１はＭＢＥ成長室、 ２は皮膜形成室、４
は１４ｉ結晶基板、７は分子線発生セル、８は電子銃及
び電子光学系、９はセルを示す。 ８− ／ ２
Claims (1)
- 半導体単結晶面に戚子線を照射することによって該半導
体域結晶面に雰囲気ガス成分を含む皮膜を選択的に形成
し、次いで該半導体結晶層大気に触れさせることなく、
表出する該半導体単結晶面上に該―結晶に格子整合する
単結晶を成長し、前記皮嘆上に非拳結晶膜を形成するこ
とを特徴とする分子線精品５成長方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22454782A JPS59116192A (ja) | 1982-12-21 | 1982-12-21 | 分子線結晶成長方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22454782A JPS59116192A (ja) | 1982-12-21 | 1982-12-21 | 分子線結晶成長方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59116192A true JPS59116192A (ja) | 1984-07-04 |
| JPH0310595B2 JPH0310595B2 (ja) | 1991-02-14 |
Family
ID=16815498
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22454782A Granted JPS59116192A (ja) | 1982-12-21 | 1982-12-21 | 分子線結晶成長方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59116192A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60728A (ja) * | 1983-06-16 | 1985-01-05 | Sanyo Electric Co Ltd | 分子線エピタキシヤル成長法 |
| JPS61131526A (ja) * | 1984-11-30 | 1986-06-19 | Fujitsu Ltd | 半導体装置の製造方法 |
| JPS61225817A (ja) * | 1985-03-29 | 1986-10-07 | Sharp Corp | 分子線エピタキシヤル装置 |
| JPS62269310A (ja) * | 1986-05-19 | 1987-11-21 | Fujitsu Ltd | 分子線結晶成長方法 |
| JPS6394614A (ja) * | 1986-10-09 | 1988-04-25 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 分子線結晶成長装置 |
| JP2010050467A (ja) * | 2009-10-01 | 2010-03-04 | Asahi Kasei Electronics Co Ltd | 半導体薄膜素子の製造方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS54122697A (en) * | 1978-03-16 | 1979-09-22 | Nec Corp | Method and apparatus for forming silicon oxide ion |
| JPS5552220A (en) * | 1978-10-13 | 1980-04-16 | Fujitsu Ltd | Manufacturing of semiconductor intergrated circuit |
-
1982
- 1982-12-21 JP JP22454782A patent/JPS59116192A/ja active Granted
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS54122697A (en) * | 1978-03-16 | 1979-09-22 | Nec Corp | Method and apparatus for forming silicon oxide ion |
| JPS5552220A (en) * | 1978-10-13 | 1980-04-16 | Fujitsu Ltd | Manufacturing of semiconductor intergrated circuit |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60728A (ja) * | 1983-06-16 | 1985-01-05 | Sanyo Electric Co Ltd | 分子線エピタキシヤル成長法 |
| JPS61131526A (ja) * | 1984-11-30 | 1986-06-19 | Fujitsu Ltd | 半導体装置の製造方法 |
| JPS61225817A (ja) * | 1985-03-29 | 1986-10-07 | Sharp Corp | 分子線エピタキシヤル装置 |
| JPS62269310A (ja) * | 1986-05-19 | 1987-11-21 | Fujitsu Ltd | 分子線結晶成長方法 |
| JPS6394614A (ja) * | 1986-10-09 | 1988-04-25 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 分子線結晶成長装置 |
| JP2010050467A (ja) * | 2009-10-01 | 2010-03-04 | Asahi Kasei Electronics Co Ltd | 半導体薄膜素子の製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0310595B2 (ja) | 1991-02-14 |
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