JPH01176293A - バッファ層を形成するヘテロ・エピタキシャル成長方法及び該方法に使用する装置 - 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、ヘテロ中エピタキシャル成長方法及び該方法
に使用する装置に係り、更に詳記すればバッファ層形１
＆後大気にふれることなく基板を移動し、高周波加熱な
どにより気相成長を行ない良質の結晶が得られるように
したヘテロ・エピタキシャル成長方法及び該方法に使用
する装置に関するものである。

「従来技術及びその問題点」 サファイア、スピネルなどの絶縁性基板の上にシリコン
などの単結晶膜を成長させるヘテロ中エピタキシャル成
長法は、化合物半導体薄膜の成長法として広く用いられ
ている。しかしてこの方法は、基板と成長膜との結晶構
造や格子定数の相違によって、或いは、基板と成長膜と
の反応による生成物が成長膜に導入されるなどの理由か
ら、成長膜に格子欠陥が発生しやすい、このような欠点
を解消するため本出願人は、基板上に単結晶膜と同じ物
質の多結晶または非晶質のバッファ１Ｆ！（厚さ１００
　Ａ程度）を、スパッタ法、プラズマＣＶＤ法などで予
め付着させ、気相成長の初期過程で起こっていた基板と
成長膜との反応を抑える方法を開発し、先に特許出願し
たが、このものには次のような欠点があった。

（１）バッファ層形成後、同一装置により引きつづき結
晶成長を行なうことは、スパッタ法では困難であり、ま
たプラズマＣＶＤ法、分子線エピタキシャル法などでは
成長速度が遅く、生産用としては現実的でない。

（２）熱エネルギーを利用する別の一般的なＣｖＤ装置
に移して成長させた場合、バッファ層が大気゛にふれ、
表面状態が変化し、これが単結晶成長に悪影響を与える
。

本発明は、このような従来技術の問題点を一挙に解決し
、良質のへテロ・エピタキシャル結晶成長を行なえる方
法及び装置を提供することを目的としている。

ｒ問題点を解決するための手段」 即ち、本発明は、超高真空雰囲気での気相成長装置内で
、基板に数百Ａ以下のバッファ層の成長を行ない、つい
で基板を高真空下に気相成長室内に移動させ、気相成長
を行なうことを特徴とするまた本発明は、基板に数百Ａ
以下のバッファ層の成長を行なう光ＣＶ［ｌ　、　ＭＢ
Ｅなど比較的高温且つ超高真空雰囲気での気相成長装置
と、バッファ層形成後基板に引き続き気相成長を行なう
高周波或いはランプ加熱などによる気相成長装置と、バ
ッファ層形成後前記基板を超高真空下で後者の気相成長
装置に移す手段とを具備したことを特徴とする。

「実施例」 以下に、この発明の望ましい実施例を図面を参照しなが
ら説明する。

第１図は本発明の実施例を示す概略図である。

光ＣＶＤ装置ｌｌ内は、ターボモレキュラーポンプとチ
タンサブリメーションポンプとで超高真空に保タレテイ
ル、光ｃｖｎ装置ｌｌ内ニ５ｉ２Ｈ，トＮ２０ガスとを
、バリアプルリークバルブ２を通して封入し、　ＡｒＦ
エキシマレーザにより、ガスを光励起。

解離し、サファイア基板３上に１〜２原子暦のバッファ
層を形成させる０反応の経了は、四重極買畢分析器（Ｑ
ＭＳ）　１２によりモニターした。

反応終了後ゲートパルプ４．５を開き、基板３をトラン
スファーロッド６上に乗せて、ターボモレキュラーポン
プで高真空にした通路７中を通過して、第２の気相成長
装置８に移動させる。

気相成長装置８内に移動した基板３は、サセプターｌＯ
上に移し変え、サセプター１０を上昇させることによっ
て気相成長装置８内を上昇させ、高周波コイル１１でサ
セプター１０の温度を約１０００℃に上昇させ、通常の
方法によりガスを導入して気相成長させ、Ｓｉの単結晶
膜を得る。尚、上記実施例に於いては、窒素を第２の気
相成長装置ｌＢ内に導入し、常圧に戻して気相成長を行
なったが、ロータリーポンプ（Ｒ，Ｐ）で減圧状態にし
て気相成長させても勿論差し仕えない。

上記方法により、光ｃｖｎ装置１内を、ｔｘｔｏ−９ト
ルの超高真空とし、５ｉ２Ｈ，を０．０１　）ル封入し
、サセプターの温度を約１０００℃とする実験条件によ
り、サファイア基板上にＳｉの単結晶膜を成長させ、約
３０００λの平坦なＳｉの単結晶膜を得た。

このようにして得られた単結晶膜を電子線回折法により
評価すると、プリデポジションしない場合と比べて本発
明のプリデポジションをしたもの（バッファ層を形成し
たもの）は、結晶性が良くなることが判明した。

また、上記方法によって得た単結晶膜を用いてＭＯＳ５
ＦＥＴを作成し、Ｖｃ−１ｎ特性を測定し、第２図に示
す結果を得た。これより、本発明のようなプリデポジシ
ョンを行なった場合は、ブリデポジシ１ンを行なわない
通常の方法と比べて、実効移動度が約１．５倍となり、
結晶性が向上したことがわかる。

「発明の効果」 以上述べた如く本発明によるときは、超高真空気相成長
装置で３７７７層形成後、基板を高真空内で第２の気相
成長装置に移動させ、気相成長を行なうものであるから
、バッファ層が変化することなく、基板と成長膜との反
応を抑えることができるので、結晶性の極めて良い単結
晶膜を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の実施例を示す概略図、第２図は、本
発明の方法により得た半導体のＶａ−Ｉｎ特性を示すグ
ラフである。 図中、 １・・・光ｃｖｎ装置、３・・・基板、８・・・第２の
気相成長装置。 特許出願人　　東横化学株式会社 第１図 第２図 ゲート電圧Ｖｃ（Ｖ）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）超高真空雰囲気での気相成長装置内で、基板に数
   百Å以下のバッファ層の成長を行ない、ついで基板を高
   真空下に気相成長室内に移動させ、気相成長を行なうこ
   とを特徴とするヘテロ、エピタキシャル気相成長方法。
2. （２）基板に数百Å以下のバッファ層の成長を行なう光
   ＣＶＤ、ＭＢＥなど比較的低温且つ超高真空雰囲気での
   気相成長装置と、バッファ層形成後基板に引き続き気相
   成長を行なう高周波或いはランプ加熱などによる気相成
   長装置と、バッファ層形成後前記基板を超高真空下に後
   者の気相成長装置に移す手段とを具備したことを特徴と
   する気相成長装置。