JPH04131368A - Formation of thin germanium film - Google Patents
Formation of thin germanium filmInfo
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- JPH04131368A JPH04131368A JP25014090A JP25014090A JPH04131368A JP H04131368 A JPH04131368 A JP H04131368A JP 25014090 A JP25014090 A JP 25014090A JP 25014090 A JP25014090 A JP 25014090A JP H04131368 A JPH04131368 A JP H04131368A
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
[産業上の利用分野]
本発明は、珪素(Sl)表面上にゲルマニウム(Ge)
薄膜を形成する方法に関する。本発明の方法は、例えば
半導体材料として有用な珪素/ゲルマニウム(Sf/G
e)系薄膜の製造に用いることのできるものである。[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention provides germanium (Ge) on a silicon (Sl) surface.
The present invention relates to a method of forming a thin film. The method of the present invention can be applied to silicon/germanium (Sf/G), which is useful as a semiconductor material, for example.
e) It can be used in the production of thin films.
現在、半導体材料の中心は珪素(Sl)が主であるが、
近年の半導体工業の発展に伴い、半導体材料にも、従来
にない高度な特性を持つものが要求されるようになり、
新しい材料について精力的に研究されている。そのよう
な材料の一種にSt、/Ge系薄膜がある。Si/Ge
系薄膜は、Si単独では得られない電気的、光学的性質
を示し、SL+−x Get /st sSt/Ge超
格子デバイスとして注目されている他、次世代の半導体
材料と目されているGaAs膜の基板材料としても有望
な材料である。Currently, silicon (Sl) is the main semiconductor material, but
With the development of the semiconductor industry in recent years, semiconductor materials are now required to have advanced properties that were not previously available.
New materials are being actively researched. One type of such material is a St,/Ge based thin film. Si/Ge
Thin films of this type exhibit electrical and optical properties that cannot be obtained with Si alone, and are attracting attention as SL+-x Get /st sSt/Ge superlattice devices, as well as GaAs films, which are considered as next-generation semiconductor materials. It is also a promising material as a substrate material.
ところで、St表面上に通常の方法、例えば分子線エピ
タキシー(MBE)法でGe薄膜を形成した場合、通常
ある膜厚(6原子層程度と言われている)までは平滑な
表面をもつ層が順次形成される(いわゆる1ayer
by 1ayer) o しかしながら、StとGe
には4%の格子不整合があるため、上記方法によってG
e薄膜をこれ以上の原子層まで積層して形成した場合、
Ge薄膜は良好なヘテロエピタキシャルを得る上で不都
合であるとされている平滑でない島状となって形成して
しまうという問題があった。By the way, when a Ge thin film is formed on a St surface by a conventional method, such as molecular beam epitaxy (MBE), the layer has a smooth surface up to a certain thickness (approximately 6 atomic layers). Formed sequentially (so-called 1ayer)
by 1ayer) o However, St and Ge
Since there is a 4% lattice mismatch in G
When e-thin films are formed by stacking up to more atomic layers,
There is a problem in that the Ge thin film is formed in the form of islands that are not smooth, which is considered to be inconvenient in obtaining a good heteroepitaxial structure.
[発明が解決しようとする課@]
本発明の目的は、S1表面上に多原子層のGe薄膜を形
成しても、その表面が平滑であるGe薄膜を形成する方
法を提供することにある。[Challenges to be solved by the invention @] An object of the present invention is to provide a method for forming a Ge thin film with a smooth surface even when a polyatomic layer of Ge thin film is formed on the S1 surface. .
[課題を解決するための手段]
本発明者は上記課題を解決するために鋭意研究を行った
結果、81表面上にあらかじめテルル(Te)及び/又
はセレン(Se)層を形成した後、Ge薄膜を形成する
ことにより、Ge薄膜は、例えば上記した6原子層以上
まで形成しても、平滑な表面をもっことを見出だし本発
明を完成した。すなわち本発明は、81表面上にGe薄
膜を形成する方法において、Te及び/又はSe層を介
してこれを行なうことを特徴とするGe薄膜の形成方法
である。[Means for Solving the Problems] As a result of intensive research in order to solve the above problems, the present inventors found that after forming a tellurium (Te) and/or selenium (Se) layer on the surface of 81, Ge By forming a thin film, the present invention was completed by discovering that a Ge thin film can have a smooth surface even if it is formed to, for example, six atomic layers or more as described above. That is, the present invention is a method for forming a Ge thin film on the surface of 81, which is characterized in that the Ge thin film is formed via a Te and/or Se layer.
次に本発明を更に詳細に説明する。Next, the present invention will be explained in more detail.
本発明の方法では、Sj表面上にTe及び/又はSe層
を設け、このTe及び/又はSe層を介してGe薄膜を
形成する。この際のTe及び/又はSe層については特
に限定されないが、Te及び/又はSe層の厚さを厚く
した場合、得られるGe薄膜の表面が凹凸構造を呈する
おそれがあるので、1原子層以下の層として形成するこ
とか好ましい。また、この層の形成は、Te及び/又は
Se層が再蒸発しない基板温度で、他の元素が吸着しな
い高真空下で行なうことが好ましい。更に、Te及び/
又はSe層を介して形成するGe薄膜は、従来知られて
いる方法などにより形成することかでき、例えば高真空
下で基板温度を室温以上700°C以下の条件下でのM
B2法などにより形成することかできる。In the method of the present invention, a Te and/or Se layer is provided on the Sj surface, and a Ge thin film is formed via this Te and/or Se layer. The Te and/or Se layer at this time is not particularly limited, but if the thickness of the Te and/or Se layer is increased, the surface of the resulting Ge thin film may exhibit an uneven structure, so it is less than one atomic layer. It is preferable to form it as a layer. Further, the formation of this layer is preferably carried out at a substrate temperature at which the Te and/or Se layer does not re-evaporate and under high vacuum where other elements are not adsorbed. Furthermore, Te and/
Alternatively, the Ge thin film formed via the Se layer can be formed by a conventionally known method. For example, the Ge thin film can be formed by a method known in the art.
It can be formed by the B2 method or the like.
以上述べたとおり、本発明においてTe及び/又はSe
層を介して84表面上にGe薄膜を形成することは、少
なくとも84表面上にTe及び/又はSeが存在する状
態でGe薄膜を形成することであるが、更に後述するよ
うに、84表面上に存在するTe及び/又はSe層から
Te及び/又はSeが、形成したGe薄膜表面に移動し
、該Ge薄膜表面上に更にGe薄膜を積層することも含
む。すなわち、本発明者の観察によれば、81表面上に
Te及び/又はSe層を介してGe薄膜を形成する場合
、Te及び/又はSeは常にGe薄膜の表面に移動して
いることが明らかとなった。この移動したTe及び/又
はSeが、前述したよう一〇〇薄膜を島状でない平滑な
表面を持つ薄膜として形成あるいは積層するための“触
媒”として作用をしていることが推測される。As described above, in the present invention, Te and/or Se
Forming a Ge thin film on the 84 surface via a layer means forming a Ge thin film in the presence of Te and/or Se at least on the 84 surface. It also includes moving Te and/or Se from the Te and/or Se layer present on the surface of the formed Ge thin film, and further laminating a Ge thin film on the surface of the Ge thin film. That is, according to the observations of the present inventor, it is clear that when a Ge thin film is formed on the 81 surface via a Te and/or Se layer, Te and/or Se always migrate to the surface of the Ge thin film. It became. It is presumed that this transferred Te and/or Se acts as a "catalyst" to form or stack the 100 thin film as a thin film with a smooth surface without an island shape, as described above.
なお、本発明の方法により得られたGe薄膜は低速電子
回折(LEED)の観察から高結晶性単結晶膜であるこ
とが確認され、5ilGe系のへテロエピタキシャル膜
として有用なものとなる。Note that the Ge thin film obtained by the method of the present invention was confirmed to be a highly crystalline single-crystalline film by observation of low-energy electron diffraction (LEED), and is useful as a 5ilGe-based heteroepitaxial film.
[発明の効果]
本発明の方法は、従来得られなかったSt基板上への高
結晶Ge薄膜の積層を可能にするものである。[Effects of the Invention] The method of the present invention makes it possible to deposit a highly crystalline Ge thin film on a St substrate, which has not been possible in the past.
[実施例]
次に実施例で本発明を更に詳述するが、本発明はこれに
限定されない。[Example] Next, the present invention will be explained in more detail with reference to Examples, but the present invention is not limited thereto.
実施例、比較例
S1基板を用い、これににセルを用いたMB2法により
Teの蒸着を行ない、1原子層のTe層を形成し、その
後Te層の上にGeを蒸着してGe薄膜を形成した。Examples and Comparative Examples Using the S1 substrate, Te was vapor-deposited on it by the MB2 method using a cell to form a one-atomic layer of Te, and then Ge was vapor-deposited on the Te layer to form a Ge thin film. Formed.
又、比較のため、Te層を介さず直接Sj基板上にGe
を蒸着してGe薄膜を形成した例も併せて示す。蒸着の
条件は次のとおりである。For comparison, we also deposited Ge directly on the Sj substrate without using the Te layer.
An example in which a Ge thin film was formed by vapor deposition is also shown. The conditions for vapor deposition are as follows.
・到達真空度 : 1.OxlO−’ Pa、基板
:p型5i(001)・基板温度 =2
70℃
・蒸着速度 : IA/mjn(Te)、 4A/
1ljn(Ge)・膜厚測定 :水晶振動子法
なお、Geの蒸着はGe薄膜が30人の厚さとなるまで
行なった。・Ultimate vacuum level: 1. OxlO-' Pa, substrate: p-type 5i (001), substrate temperature = 2
70℃ ・Vapor deposition rate: IA/mjn(Te), 4A/
1ljn(Ge)・Film thickness measurement: Quartz crystal oscillator method Note that Ge deposition was performed until the Ge thin film had a thickness of 30 mm.
以上のように得られたGe薄膜の表面の構造を走査型電
子顕微鏡(加速電圧: 20kV、100,000倍)
により観察したところ、実施例により得られたGe薄膜
の表面は第1図の写真に示すように平滑な表面を有して
いた。一方、比較例により得られたGe薄膜の表面は第
2図の写真に示すように凹凸を有するものであった。The surface structure of the Ge thin film obtained as described above was examined using a scanning electron microscope (acceleration voltage: 20 kV, 100,000 times).
When observed, the surface of the Ge thin film obtained in the example had a smooth surface as shown in the photograph of FIG. On the other hand, the surface of the Ge thin film obtained in the comparative example had irregularities as shown in the photograph of FIG.
更に、次に示した測定法により、本発明の方法で得られ
た種々の膜厚を持つGe薄膜の分析を行なった。測定条
件は以下のとおりである。Furthermore, Ge thin films having various thicknesses obtained by the method of the present invention were analyzed using the measurement method shown below. The measurement conditions are as follows.
反射高速電子回折(RHEED)
・使用装W :ULVACP1社製 RHG−01
・加速電圧 : 20kV
低速電子回折(LHHD)
・使用装置 : LILVACP1社製 15−12
0オージェ電子分光分析(AES)
・使用装置 二日本電子(株)製JAMP−30・電
子線加速電圧 : 3kV
・イオン銃加速電圧: LkV
上記分析の結果
RHEED結果から、5i(001)表面上に直接形成
した厚さ30人のGe薄膜のRHE E Dパターンは
、回折線がスポット状になり、島状構造に対応したパタ
ーンとなった。一方、Teを介して形成した厚さ30A
のGe薄膜のRHEEDパターンは、回折線がストリー
クとなり、このことがらGe薄膜は原子層ステップを含
む2次元成長をしていることが判った。Reflection high-speed electron diffraction (RHEED) Equipment used: RHG-01 manufactured by ULVACP1
・Accelerating voltage: 20kV Low-speed electron diffraction (LHHD) ・Equipment used: 15-12 manufactured by LILVACP1
0 Auger electron spectroscopy (AES) ・Equipment used 2 JAMP-30 manufactured by JEOL Ltd. ・Electron beam acceleration voltage: 3kV ・Ion gun acceleration voltage: LkV As a result of the above analysis, from the RHEED results, it was found that on the 5i (001) surface In the RHE ED pattern of the directly formed Ge thin film with a thickness of 30 nm, the diffraction lines were spot-like, and the pattern corresponded to an island-like structure. On the other hand, a thickness of 30A formed through Te
In the RHEED pattern of the Ge thin film, the diffraction lines were streaks, and this revealed that the Ge thin film was grown two-dimensionally, including atomic layer steps.
LEED結果から、Teを介して形成したGe薄膜のス
ポットは明確であり、結晶性が良好であることが判った
。From the LEED results, it was found that the spots of the Ge thin film formed through Te were clear and the crystallinity was good.
又前述のように、走査型電子顕微鏡像から、Si表面上
に直接形成したGe薄膜の表面には凹凸構造が明確に観
察されるのに対して、Teを介して形成したGe薄膜の
表面にはこれら凹凸構造が観察されない。このことは8
1基板上に直接形成したGe薄膜は島状(3次元)に結
晶が成長し、Teを介して形成したGe薄膜は2次元に
結晶が成長すると、したRHEEDの結果とよく一致し
ている。Furthermore, as mentioned above, scanning electron microscopy images clearly show that the surface of the Ge thin film formed directly on the Si surface has an uneven structure, whereas the surface of the Ge thin film formed via Te has a rough structure. These uneven structures are not observed. This is 8
In the Ge thin film formed directly on one substrate, the crystals grow in an island shape (three dimensions), and in the Ge thin film formed via Te, the crystals grow in two dimensions, which is in good agreement with the RHEED results obtained.
更に、St基板上にTeを介して厚さ200人で形成し
たGe薄膜のAESによる深さ方向分析の結果から、T
eはSt基板とGe薄膜の界面ではなく、Ge薄膜の表
面に存在していることが判った。また、Ge薄膜の膜厚
を変化させた場合でも同様の結果が得られ、このことか
ら、TeはGe薄膜表面に移動して作用することが推測
された。Furthermore, from the results of depth direction analysis by AES of a Ge thin film formed with a thickness of 200 mm on a St substrate via Te, it was found that T
It was found that e exists not at the interface between the St substrate and the Ge thin film, but on the surface of the Ge thin film. Furthermore, similar results were obtained even when the thickness of the Ge thin film was changed, and from this it was inferred that Te moved to the surface of the Ge thin film and acted on it.
第1図は本発明の実施例において形成したGe薄膜の表
面の粒子構造を示す走査型電子顕微鏡写真である。
第2図は比較例において形成したGe薄膜の表面の粒子
構造を示す走査型電子顕微鏡写真である。FIG. 1 is a scanning electron micrograph showing the grain structure of the surface of a Ge thin film formed in an example of the present invention. FIG. 2 is a scanning electron micrograph showing the grain structure of the surface of the Ge thin film formed in the comparative example.
Claims (1)
て、テルル及び/又はセレン層を介してこれを行なうこ
とを特徴とするゲルマニウム薄膜の形成方法。A method for forming a germanium thin film on a silicon surface, the method comprising forming a germanium thin film through a tellurium and/or selenium layer.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP25014090A JPH04131368A (en) | 1990-09-21 | 1990-09-21 | Formation of thin germanium film |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP25014090A JPH04131368A (en) | 1990-09-21 | 1990-09-21 | Formation of thin germanium film |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04131368A true JPH04131368A (en) | 1992-05-06 |
Family
ID=17203417
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP25014090A Pending JPH04131368A (en) | 1990-09-21 | 1990-09-21 | Formation of thin germanium film |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH04131368A (en) |
-
1990
- 1990-09-21 JP JP25014090A patent/JPH04131368A/en active Pending
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