JPS627692A - 半導体の選択成長法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は半導体の選択成長法１％に気相エピタキシャル
結晶成長法の改良に関する。

（従来の技術） 半導体の選択成長法としては従来１選択マスクを利用し
た成長法が知られている。その−例はジャーナルーオブ
・クリスタル・グロース（Ｊ、Ｃｒｙｓｔａｌ　Ｇｒｏ
ｗｔｈ　）　５５巻１９８４年、　２０６〜２１３ペー
ジに見られる。この例においては、ＧａＡｓ基板上に選
択成長を望む場所を除く部分に二酸化シリコン（８ｉ０
ｚ）漢ｔ：フォトレジスト工程等を用りて選択的に成長
したあと、有機金属熱分解気相成長法によってトリメチ
ルアルミニウム。

トリメチルガリウム、アルシン等のガスを加熱されたＧ
　ａ　Ａ　ｓ基板上に流すことによって、Ａ４ＧａＡｓ
単結晶をＳ　Ａ０２の被覆されていないＧ　ａ　Ａ　ｓ
表面に成長させる。しかるのち８ｉ０２ｔ−除去するこ
とによって、　　ＧａＡｓ基板上に選択的にＡ　Ｉｔ　
Ｇ　ａ　Ａ　ｓ結晶を成長させることができる。

（従来技術の問題点） 従来技術によって半導体の選択成長を行うことは、上記
のように可能ではあるが、この技術には、選択マスク（
上述の例では８ｉ０２）を基板結晶上に被覆させ、また
１選択的に剥離する工程を含む念め、プロセスが複雑と
なる。また１選択成長のパターン精度は被覆膜のパター
ン精度により重要な影響を受け、これがしばしば選択成
長パターン精度を決定しており、微細なパターン形成の
障碍となっている。

（発明の目的） 本発明の目的は、上述した従来技術の欠陥、就中、被覆
膜の形成プロセスの必要としない半導体の選択成長性を
提供することである。

（発明の構成とその詳細な説明） 本発明は次のように構成される。即ち、気相エピタキシ
ャル結晶成長法において、電子ビーム。

イオンビーム、光子ビームが基板結晶表面に照射されて
いない状態では、基板結晶上に気相結晶成長あるいは結
晶構成元素の堆積が生起し得る温度より低い温度Ｔｌに
基板結晶を保持し、気相成長用ガスを流しかつ上記諸ビ
ームのうち少くとも一つを含むビームを基板表面に照射
して、照射部分に結晶または結晶構成元素堆積物を堆積
せしめる第１の工程と、上記温度Ｔ１よりも高い温度で
。

結晶構成元素を少くも一つ含むガス雰囲気中にて第１の
工程で堆積された結晶または堆積物を焼鈍する第２の工
程を含み、かつ両工程を連続して行うことを構成要素と
して有する。つぎに１以上の構成についての説明を行う
。例を有機金属熱分解気相成長法（以下ＭＯＣＶＤと略
記する）にとって説明する。光を励起源に用いてＭＯＣ
ＶＤｇ長する試みは既に存在している。その−例はジャ
ーナル・オブ・クリスタル・グロース（Ｊ　、　Ｃｒｙ
ｓｔａｌＧｒｏｗｔｈ　）第６８巻１９８４年、　　１
９４〜１９９ページに見ることができる。そこにおいて
は、ＧａＡｓ上のＧａＡｓ成長が論じられており、成長
中に光を照射することによって、質のよいＧ　ａ　Ａ　
ｓ結晶が気相成長可能となることが示されている。成長
温度は８７３にである。この方法を選択成長に適用する
九めに単に光ビームを集光し１選択成長を欲する部分に
集中することによって、選択成長が可能であるかに見え
る。しかし、上記文献中にも明記されている如く、上記
の成長温度（８７３Ｋ）においては、光の非照射部分に
おＡてもＧ　ａ　Ａ　ｓ結晶もしくは非晶質Ｇ　ａ　Ａ
　ｓが堆積する九め、選択成長性が完全でなく、仮に光
ビーム照射部分と非照射部分との結晶性に差異が存在す
るとして、その差異を利用して最終的に選択的成長層を
得ても、その工程は複雑であり有効な選択成長を行う上
で効率的な方法と見做すことはできない。本方法はむし
ろ、電子ビームやイオンビームあるいは光ビームなどの
励起用ビームの存在しない条件下では原料ガスの熱分解
がおこらず、従って、成長すべき結晶の構成元素が基板
結晶上に堆積し得ない程度の温度Ｔ１において先ず、成
長すべき結晶の原料元素を基板結晶上に堆積せしめる。

しかし、一般に１これは相当な低温度に相当する几め、
結晶表面における原子の可動性が低く、良好な結晶が成
長し得ないという欠点がある。従って、この欠点を除く
ため、第２の工程を導入する。第２の工程は。

基板結晶の温度がＴｌよυ高い温度Ｔ２において、成長
結晶構成元素を少くも一つ以上含む気相雰囲気のもとで
、第１の工程において堆積せしめた堆積物を焼鈍する工
程である。この工程にシいては堆積し九原子の可動性を
高め堆積物を不完全な結晶ないし非晶質から高い完全性
を有する結晶にするため堆積温度Ｔｌより高い温度Ｔ２
にて成長させること、および、温度Ｔ２での焼鈍中に、
構成元素の一部が飛散し焼鈍される結晶の化学量論的　
　　　　　　。

組成をくずすことがないように、更には、堆積せしめた
物質の化学量論的組成の所望の組成からのずれを補正す
る友めに、少くとも結晶構成元素の　　　　　　　ニ一
種以上を含む雰囲気ガス中において焼鈍すると　　　　
　　　□８゜２ＡｉＥｇ４　ｙ　）　、！：　ｆｚう。

　　　　　　　　　１（実施例） 実施例について図面を参照しながら説明する。

図は、本発明を実施する念めの装置の一例である。

反応管１の上部には光ビーム７、特に、紫外線に対し有
効な集光性を有するレンズ６、例えば石英製レンズが装
着されている。反応管１の中には基板結晶であるＧ　ａ
　Ａ　ｓ基板５がサセプタボルダ３に保持されたサセプ
タ２上に置かれており、基板温度は熱電対４によって測
定される。反応管１には適尚な組成の堆積用および焼鈍
用のガス８が導入される。Ｇ　ａ　Ａ　ｓ基板５の温度
はサセプタ２の温度を高周波加熱法あるいは抵抗加熱法
によって調整される。

選択成長の一例は次のようにしてなされる。Ｇａ　Ａ　
Ｓ基板５をまず５５０Ｋまで昇温する。反応管にトリメ
チルガリウム（ＴＭＧ）、アルシン（ＡｓＨ３）、水素
（Ｈ２）の混合ガス８を導入する。ＴＭＧとＡ　Ｓ　Ｈ
３のモル比は約１＝１０に調節して導入する。コリメー
トされた低圧水銀ランプの光ビーム７ｔ−レンズ６を通
してＧａＡｓ基板５の表面に集光する。選択成長せしめ
念い部分の上をすべて照射し終わったら、ガス８の成分
のうちＴＭＧの供給を止め、ＧａＡｓ基板５の温度ｔ−
９００Ｋ”＊で上昇させる。このとき、ＧａＡｓ基板５
はＡ　ｓ　Ｈ３とＨ２の雰囲気にさらされながら焼鈍さ
れる。こうして。

光を照射した部分のみ良質のＧａＡｓ結晶が選択成長さ
れる。温度５５０にでの第１の工程ではＡｓＨ３もＴＭ
Ｇも熱分解されぬためＧ　ａ　Ａ　ｓ基板５上にはＧ　
ａ　Ａ　ｓの堆積はなく、光が照射された部分のみ選択
的に非晶質Ｇ　ａ　Ａ　ｓが堆積される。第２の工程で
非晶質ＧａＡｓはＡｓ雰囲気中で焼鈍され、高い結晶性
を有する選択的に成長されたＧ　ａ　Ａ　ｓが形成され
る。

なお、上記実施例ではＧ　ａ　Ａ　ｓ結晶の選択成長の
場合について述べたが、他の結晶成長にも本発明が適用
できることは明らかである。ま九、成長用ガスを熱分解
するのに光ビームを用いたが、電子ビームやイオンビー
ムを用いることもできる。

（発明の効果） 以上述べ念ように本発明によれば、選択成長用マスクパ
ターンを用いないで、良質の半導体の選択成長が可能と
なる。光の波長を短かくするか又は、集束性のよい電子
ビーム或はイオンビームを用いることにより百オングス
トロームあるいは十オングストロームの分解能で選択成
長全行うことも可能である。

【図面の簡単な説明】

図は本発明を実施する際に用いることのできる選択結晶
成長装置の一例である。１・・・・・・反応管。 ２・・・・・・サセプタ、３・・・・・・サセプタホル
ダ、４・・・・・・熱電対、５・・・・・・Ｇ　ａ　Ａ
　ｓ基板、６・・・・・・レンズ、７・・・・・・光ヒ
ーム、８・・・・・・ガス。 代理人　弁理士　　内　原　　　晋 ゛１１． １反応鷺

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 反応管内に保持した基板結晶上に成長用ガスを導入し、
   集束性電子ビーム、イオンビームあるいは光ビームを照
   射して半導体結晶を成長させる方法において、基板結晶
   を前記ビームを照射しない状態では結晶成長の生じない
   温度Ｉ＿１にしておき、基板結晶表面に前記ビームのい
   ずれかを照射して結晶構成元素を堆積する工程と、上記
   温度Ｔ＿１よりも高い温度Ｔ＿２で結晶構成元素の少な
   くとも１つを含む分子よりなる気相雰囲気中で焼鈍する
   工程とを含み、両工程を連続して行うことを特徴とする
   半導体の選択成長法。