JPH0359571B2 - - Google Patents
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- JPH0359571B2 JPH0359571B2 JP57116542A JP11654282A JPH0359571B2 JP H0359571 B2 JPH0359571 B2 JP H0359571B2 JP 57116542 A JP57116542 A JP 57116542A JP 11654282 A JP11654282 A JP 11654282A JP H0359571 B2 JPH0359571 B2 JP H0359571B2
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- Japan
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- substrate temperature
- mobility
- temperature
- vapor deposition
- thin film
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-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10P14/00—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars
- H10P14/20—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of semiconductor materials
- H10P14/34—Deposited materials, e.g. layers
- H10P14/3402—Deposited materials, e.g. layers characterised by the chemical composition
- H10P14/3414—Deposited materials, e.g. layers characterised by the chemical composition being group IIIA-VIA materials
- H10P14/3422—Antimonides
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10P14/00—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars
- H10P14/20—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of semiconductor materials
- H10P14/22—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of semiconductor materials using physical deposition, e.g. vacuum deposition or sputtering
Landscapes
- Physical Vapour Deposition (AREA)
- Hall/Mr Elements (AREA)
- Physical Deposition Of Substances That Are Components Of Semiconductor Devices (AREA)
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、優れた移動度を有するインジウム−
アンチモン（InSb）系複合結晶薄膜の製造方法
に関するものである。
アンチモン（InSb）系複合結晶薄膜の製造方法
に関するものである。
一般にInSbの薄膜は、InSbの移動度が常温で
78000cm2／Vsと大きいために、ホール素子や磁気
抵抗素子の素材として優れていることが知られて
いる。そして最近のダイレクトドライブモーター
用の位置検出素子としてのホール素子や、無接点
ポテンシヨメーターとしての磁気抵抗素子等の発
展にはめざましいものがある。
78000cm2／Vsと大きいために、ホール素子や磁気
抵抗素子の素材として優れていることが知られて
いる。そして最近のダイレクトドライブモーター
用の位置検出素子としてのホール素子や、無接点
ポテンシヨメーターとしての磁気抵抗素子等の発
展にはめざましいものがある。
本発明者らは先に、ホール素子や磁気抵抗素子
等の素材として大変優れた、新規なInSb系複合
結晶半導体、及びその製造方法を提案した。
等の素材として大変優れた、新規なInSb系複合
結晶半導体、及びその製造方法を提案した。
本発明はこれらのInSb系複合結晶半導体薄膜
の製造方法をさらに改善したものであり、大幅に
向上した移動度を有する薄膜の効果的製造方法を
提供するものである。
の製造方法をさらに改善したものであり、大幅に
向上した移動度を有する薄膜の効果的製造方法を
提供するものである。
InSbは−族化合物半導体としてよく知ら
れた物質であり、ホール素子や磁気抵抗素子とし
て利用するには、インジウム元素（In）のアンチ
モン元素（Sb）に対する原子比が1.00の結晶であ
ることが必要不可欠の条件で、かかる条件の場合
にその特性が高度に発揮されうると考えられてき
たため、この考えを前提として多くの研究がなさ
れてきた。
れた物質であり、ホール素子や磁気抵抗素子とし
て利用するには、インジウム元素（In）のアンチ
モン元素（Sb）に対する原子比が1.00の結晶であ
ることが必要不可欠の条件で、かかる条件の場合
にその特性が高度に発揮されうると考えられてき
たため、この考えを前提として多くの研究がなさ
れてきた。
しかし、本発明者らは、先にInとSbの原子比
が厳密に１対１に制御された場合のみ優れた薄膜
が得られるのではなく、Inが過剰の場合にも、特
にInのSbに対する原子比が1.1〜1.7の範囲にある
ならば結晶性に優れ、しかも高い移動度を示す複
合結晶が得られるという従来の技術概念からはと
うてい予測し得ない新事実を見出した。
が厳密に１対１に制御された場合のみ優れた薄膜
が得られるのではなく、Inが過剰の場合にも、特
にInのSbに対する原子比が1.1〜1.7の範囲にある
ならば結晶性に優れ、しかも高い移動度を示す複
合結晶が得られるという従来の技術概念からはと
うてい予測し得ない新事実を見出した。
かかる新しい知見に基く優れたInSb系複合結
晶薄膜は、InとSbとをSb原子に対するIn原子の
到達速度比（アライバル・レート・レーシヨ、以
下AIn／Asbと略記する）を1.10〜1.70の条件下
で基板上に蒸着させることによつて製造すること
ができ、さらに蒸着初期の基板温度を、式 １／Ｔ＝9.98×10-4−5.66×10-5logP 〔ここに、Ｔは極限の基板温度（絶対温度）Ｐは
蒸着中の真空度（Torr）である〕 で与えられる極限の基板温度よりも低い温度に設
定することにより、電気特性を向上させることが
できるという知見も得られた。
晶薄膜は、InとSbとをSb原子に対するIn原子の
到達速度比（アライバル・レート・レーシヨ、以
下AIn／Asbと略記する）を1.10〜1.70の条件下
で基板上に蒸着させることによつて製造すること
ができ、さらに蒸着初期の基板温度を、式 １／Ｔ＝9.98×10-4−5.66×10-5logP 〔ここに、Ｔは極限の基板温度（絶対温度）Ｐは
蒸着中の真空度（Torr）である〕 で与えられる極限の基板温度よりも低い温度に設
定することにより、電気特性を向上させることが
できるという知見も得られた。
この方法により得られる薄膜の移動度は24000
cm2／Ｖ・ｓと高く、さらに高い移動度を望む場合
には、蒸着を窒素雰囲気下で実施することにより
容易に達成できる。
cm2／Ｖ・ｓと高く、さらに高い移動度を望む場合
には、蒸着を窒素雰囲気下で実施することにより
容易に達成できる。
しかし、この窒素雰囲気下の蒸着法においても
得られる薄膜の移動度は、FIo／FSb（全インジウ
ムのアンチモンに対する原子比）が1.4のとき
30000cm2／Ｖ・ｓ程であつて、バルクのInSbの４
割程度の値にすぎないものであつた。
得られる薄膜の移動度は、FIo／FSb（全インジウ
ムのアンチモンに対する原子比）が1.4のとき
30000cm2／Ｖ・ｓ程であつて、バルクのInSbの４
割程度の値にすぎないものであつた。
本発明者らは、磁気抵抗素子やホールヘツドの
素材として、特に有用な高移動度のInSb薄膜結
晶を得る方法について多くの実験検討を行い、そ
の過程において、InSb複合結晶の形成は、結晶
核形成過程と結晶粒成長過程に大別できること、
及びInSbの特性は前段階の結晶核形成過程に大
きく影響されることを知つた。
素材として、特に有用な高移動度のInSb薄膜結
晶を得る方法について多くの実験検討を行い、そ
の過程において、InSb複合結晶の形成は、結晶
核形成過程と結晶粒成長過程に大別できること、
及びInSbの特性は前段階の結晶核形成過程に大
きく影響されることを知つた。
そこで、本発明者らは、特に蒸着初期の蒸着条
件について鋭意研究を続けた結果、蒸着初期にお
けるAIo／ASbと基板温度とが重要な相関関係を有
し、それぞれの特定の範囲条件を組み合わせると
き、極めて効果的に高移動度のInSb複合結晶薄
膜を製造しうることを見出し、かかる知見に基づ
いて本発明をなすに至つた。
件について鋭意研究を続けた結果、蒸着初期にお
けるAIo／ASbと基板温度とが重要な相関関係を有
し、それぞれの特定の範囲条件を組み合わせると
き、極めて効果的に高移動度のInSb複合結晶薄
膜を製造しうることを見出し、かかる知見に基づ
いて本発明をなすに至つた。
すなわち本発明は、蒸着初期におけるSb原子
に対するIn原子の到達速度比を1.0以下、かつ基
板温度（絶対温度）Ｔを、式 １／Tc＝1.29×10-3−3.84×10-5logP
……（） 〔ここに、Tcは境界の基板温度（絶対温度）、Ｐ
は蒸着中の真空度（Torr）である。〕 で与えられる境界の基板温度Tcとしたとき、 Tc≦Ｔ≦Tc＋30 ……（） の範囲内になるように選択した条件下でインジウ
ムとアンチモンとを基板上に蒸着させることを特
徴とする高移動度のInSb系複合結晶薄膜の製造
方法を提供するものである。
に対するIn原子の到達速度比を1.0以下、かつ基
板温度（絶対温度）Ｔを、式 １／Tc＝1.29×10-3−3.84×10-5logP
……（） 〔ここに、Tcは境界の基板温度（絶対温度）、Ｐ
は蒸着中の真空度（Torr）である。〕 で与えられる境界の基板温度Tcとしたとき、 Tc≦Ｔ≦Tc＋30 ……（） の範囲内になるように選択した条件下でインジウ
ムとアンチモンとを基板上に蒸着させることを特
徴とする高移動度のInSb系複合結晶薄膜の製造
方法を提供するものである。
本発明において、蒸着初期とは、上記結晶核形
成過程を行い、蒸着開始から膜厚が約500〜3000
Å程度になるまでの初期の結晶核形成段階をいう
が、最終的に所望する膜厚や初期の蒸着条件及び
全体の蒸着時間等により、蒸着初期に形成される
膜厚やその時間は明確に規定することは困難であ
る。
成過程を行い、蒸着開始から膜厚が約500〜3000
Å程度になるまでの初期の結晶核形成段階をいう
が、最終的に所望する膜厚や初期の蒸着条件及び
全体の蒸着時間等により、蒸着初期に形成される
膜厚やその時間は明確に規定することは困難であ
る。
前記式（）及び（）は、極めて高い移動度
の薄膜が得られる場合の初期設定温度と真空度と
の関係を示す実験式である。式（）は真空度が
特に10-6〜10-3Torrの領域におけるSb4の平衡蒸
発温度（Tv）に対応するものである。事実、こ
の範囲の温度に基板温度を設定する限り、Sbを
蒸着により基板上に付着させることはできなかつ
た。このことはストル氏らの熱データ〔サーモダ
イナミツク・プロパテイーズ・オブ・ザ・エレメ
ンツ（Thermodynamic Properties of the
Elements Ａ（S'56）〕による値ともほぼ対応して
いることから容易に理解できる。
の薄膜が得られる場合の初期設定温度と真空度と
の関係を示す実験式である。式（）は真空度が
特に10-6〜10-3Torrの領域におけるSb4の平衡蒸
発温度（Tv）に対応するものである。事実、こ
の範囲の温度に基板温度を設定する限り、Sbを
蒸着により基板上に付着させることはできなかつ
た。このことはストル氏らの熱データ〔サーモダ
イナミツク・プロパテイーズ・オブ・ザ・エレメ
ンツ（Thermodynamic Properties of the
Elements Ａ（S'56）〕による値ともほぼ対応して
いることから容易に理解できる。
また、式（）において初期の設定基板温度が
幅をもつているのは、基板温度や真空度のモニタ
ーの位置や蒸着のレート等の要因により、最適な
設定温度が変化するためである。
幅をもつているのは、基板温度や真空度のモニタ
ーの位置や蒸着のレート等の要因により、最適な
設定温度が変化するためである。
この温度設定と関連して、蒸着初期のAIo／ASb
は1.0以下にすることが重要である。本発明者ら
は数多くの実験を行い、極めて高移動度の薄膜が
得られる際のInとSbのボートのコントロール条
件について、特に蒸着初期の数分間で蒸着を中止
し、その時点までの原子到達速度比AIo／ASbを測
定する実験を繰り返したところ、AIo／ASbは1.0
以下であることが重要であるとの結論が得られ
た。極端な場合にはAIo／ASbが0.5よりも小さく
なつていた。しかし、AIo／ASbが1.0以下でなけ
ればならないのは、蒸着初期の結晶核形成過程の
時間だけであつて、それ以降の結晶粒成長過程の
時間も1.0以下のAIo／ASbで蒸着を行なうときは、
結晶性が悪く移動度の低い薄膜か、あるいはぼろ
ぼろの膜しか得られなかつた。すなわち蒸着時間
のうち結晶粒成長過程に当る時間帯においては、
AIo／ASbを1.1〜1.7の範囲として蒸着するとき好
結果が得られた。特に、AIo／ASbを1.1〜1.5とし
て蒸着すれば極めてピンホールの少ない薄膜が得
られた。
は1.0以下にすることが重要である。本発明者ら
は数多くの実験を行い、極めて高移動度の薄膜が
得られる際のInとSbのボートのコントロール条
件について、特に蒸着初期の数分間で蒸着を中止
し、その時点までの原子到達速度比AIo／ASbを測
定する実験を繰り返したところ、AIo／ASbは1.0
以下であることが重要であるとの結論が得られ
た。極端な場合にはAIo／ASbが0.5よりも小さく
なつていた。しかし、AIo／ASbが1.0以下でなけ
ればならないのは、蒸着初期の結晶核形成過程の
時間だけであつて、それ以降の結晶粒成長過程の
時間も1.0以下のAIo／ASbで蒸着を行なうときは、
結晶性が悪く移動度の低い薄膜か、あるいはぼろ
ぼろの膜しか得られなかつた。すなわち蒸着時間
のうち結晶粒成長過程に当る時間帯においては、
AIo／ASbを1.1〜1.7の範囲として蒸着するとき好
結果が得られた。特に、AIo／ASbを1.1〜1.5とし
て蒸着すれば極めてピンホールの少ない薄膜が得
られた。
前記の蒸着初期における基板温度とAIo／ASbの
二つの条件が同時に満たされた時、製造される
InSb系複合結晶薄膜は、その結晶が肉眼でも観
察されるほど大きく成長し高移動度特性を有する
ものとなる。蒸着初期の基板温度が境界の基板温
度より低い場合には、大きな結晶はもはや成長し
ないか、青白い膜となり、その移動度は25000
cm2／Ｖ・ｓ程度、多くは15000cm2／Ｖ・ｓ以下で
ある。初期の基板温度が式（）の範囲より高い
場合には、大きな結晶が観察される場合もある
が、多くはピホールの多い透明に見える膜か、白
い膜であり、それらの移動度は、はなはだ低い。
また、大きな結晶の観察される場合も、バツチ内
及び膜内での膜厚及び移動度のばらつきが大き
く、工業的に採用しがたい。
二つの条件が同時に満たされた時、製造される
InSb系複合結晶薄膜は、その結晶が肉眼でも観
察されるほど大きく成長し高移動度特性を有する
ものとなる。蒸着初期の基板温度が境界の基板温
度より低い場合には、大きな結晶はもはや成長し
ないか、青白い膜となり、その移動度は25000
cm2／Ｖ・ｓ程度、多くは15000cm2／Ｖ・ｓ以下で
ある。初期の基板温度が式（）の範囲より高い
場合には、大きな結晶が観察される場合もある
が、多くはピホールの多い透明に見える膜か、白
い膜であり、それらの移動度は、はなはだ低い。
また、大きな結晶の観察される場合も、バツチ内
及び膜内での膜厚及び移動度のばらつきが大き
く、工業的に採用しがたい。
本発明の方法における蒸着初期の結晶核形成過
程においては、真空系を窒素の雰囲気下に保つこ
とが好ましい。窒素の存在は、よりよい結晶核の
形成に効果があるばかりでなく、また窒素の導入
量の制御により式（）の境界の基板の温度を調
整することもできるからである。
程においては、真空系を窒素の雰囲気下に保つこ
とが好ましい。窒素の存在は、よりよい結晶核の
形成に効果があるばかりでなく、また窒素の導入
量の制御により式（）の境界の基板の温度を調
整することもできるからである。
また、結晶粒成長過程においては、基板温度を
上昇させながら蒸着する方が好ましい。結晶の最
もよく成長する温度は、境界の基板温度よりも高
いため、基板温度を上昇させた方が結晶の成長に
とつて好都合である。
上昇させながら蒸着する方が好ましい。結晶の最
もよく成長する温度は、境界の基板温度よりも高
いため、基板温度を上昇させた方が結晶の成長に
とつて好都合である。
本発明の方法においては、蒸着の全時間帯にわ
たる平均したAIo／ASbとFIo／FSbは、AIo／ASbが
1.0以上であつてもすべての点において必ずしも
一致するものではなく、一般的には実験誤差内で AIo／ASbFIo／FSb という関係が成り立つ。これは境界の温度以上で
はSbが単独では基板に付着しないことに原因が
あると考えられる。
たる平均したAIo／ASbとFIo／FSbは、AIo／ASbが
1.0以上であつてもすべての点において必ずしも
一致するものではなく、一般的には実験誤差内で AIo／ASbFIo／FSb という関係が成り立つ。これは境界の温度以上で
はSbが単独では基板に付着しないことに原因が
あると考えられる。
しかし、極めて高い移動度を有する薄膜におい
ても、その複合結晶はInSb化合物結晶と単体In
結晶とから成り、薄膜全体における平均の原子比
FIo／FSbが1.1〜1.7の範囲にあるということは、
ｘ線や原子吸光により確認されており、それらの
要件に関する限り何ら変わりのないものであつ
た。
ても、その複合結晶はInSb化合物結晶と単体In
結晶とから成り、薄膜全体における平均の原子比
FIo／FSbが1.1〜1.7の範囲にあるということは、
ｘ線や原子吸光により確認されており、それらの
要件に関する限り何ら変わりのないものであつ
た。
本発明の方法において用いられる基板は、特に
素材に関しては何ら限定されないが、絶縁性を有
しかつ結晶質であることが好ましい。かかる物質
としてはサフアイア、CaF2、NaClや雲母等があ
り、これらは本発明の方法における基板として好
都合に使用できる。しかして基板としては汚染や
欠陥の少ないへき開面を出す必要があること及び
該面を出すための研摩やエツチング等のはん雑な
作業をな考慮すれば雲母が特に好ましく、工業的
にも極めて有利である。
素材に関しては何ら限定されないが、絶縁性を有
しかつ結晶質であることが好ましい。かかる物質
としてはサフアイア、CaF2、NaClや雲母等があ
り、これらは本発明の方法における基板として好
都合に使用できる。しかして基板としては汚染や
欠陥の少ないへき開面を出す必要があること及び
該面を出すための研摩やエツチング等のはん雑な
作業をな考慮すれば雲母が特に好ましく、工業的
にも極めて有利である。
また、蒸着させる蒸発源としては単体のInと
Sbを用いるのが極めて好ましいが、飛量の比に
対応するAIo／ASbを例えばボートへのパワーを制
御することにより、単体以外のものも使用でき
る。従つて、例えばSb源としてSb含有化合物例
えばInSbやGaSb等を使用することもできる。ま
たInやGaはSbに比べて蒸気圧が極めて小さいか
ら、これらの化合物をSb源として充分利用する
ことができる。
Sbを用いるのが極めて好ましいが、飛量の比に
対応するAIo／ASbを例えばボートへのパワーを制
御することにより、単体以外のものも使用でき
る。従つて、例えばSb源としてSb含有化合物例
えばInSbやGaSb等を使用することもできる。ま
たInやGaはSbに比べて蒸気圧が極めて小さいか
ら、これらの化合物をSb源として充分利用する
ことができる。
本発明の方法を実施する手段は、本発明の要旨
を逸脱しない限り如何なる方法を用いることもで
き、例えば通常の蒸着法（ヒーター加熱、EB加
熱、フラツシユ蒸着等）、スパツタ、MBE、イオ
ンビーム法等が有利に利用できる。また薄膜形成
速度は、例えば0.1〜1000Å／secの広範囲にわた
つて適用できるが、AIo／ASbの制御のし易さ及び
製品の品質を含む工業的価値を考慮するときは１
〜10Å／secが特に好ましい。
を逸脱しない限り如何なる方法を用いることもで
き、例えば通常の蒸着法（ヒーター加熱、EB加
熱、フラツシユ蒸着等）、スパツタ、MBE、イオ
ンビーム法等が有利に利用できる。また薄膜形成
速度は、例えば0.1〜1000Å／secの広範囲にわた
つて適用できるが、AIo／ASbの制御のし易さ及び
製品の品質を含む工業的価値を考慮するときは１
〜10Å／secが特に好ましい。
このようにして製造される薄膜の膜厚は、通常
1000Å〜10μであるが、特性や作業性を考慮する
と、5000Å〜5μの範囲のものが好ましい。厚す
ぎると感度が低下するし、薄すぎると移動度が低
下するので好ましくない。
1000Å〜10μであるが、特性や作業性を考慮する
と、5000Å〜5μの範囲のものが好ましい。厚す
ぎると感度が低下するし、薄すぎると移動度が低
下するので好ましくない。
本発明の方法によれば、例えば40000〜60000
cm2／Ｖ・ｓの極めて高い移動度を有するInSb系
複合結晶薄膜が容易に得られる。このような高移
動度の薄膜は、特に磁電変換素子用素材として優
れたものであり、ホール素子はもとより、磁気抵
抗素子やホールヘツド用の素材として広く用いる
ことができる。
cm2／Ｖ・ｓの極めて高い移動度を有するInSb系
複合結晶薄膜が容易に得られる。このような高移
動度の薄膜は、特に磁電変換素子用素材として優
れたものであり、ホール素子はもとより、磁気抵
抗素子やホールヘツド用の素材として広く用いる
ことができる。
本発明の方法は、特に蒸着初期の結晶核形成段
階で特定の組合せ条件を満足させればよく、その
操作は簡単で、工業的に有利、かつ実用性の優れ
たものである。
階で特定の組合せ条件を満足させればよく、その
操作は簡単で、工業的に有利、かつ実用性の優れ
たものである。
以下に実施例を挙げて本発明を更に詳細に説明
する。
する。
なお、各実施例中の薄膜の電気特性は、パウ法
によつて、入力電圧1V、印加磁場500Gaussの条
件下で測定した。
によつて、入力電圧1V、印加磁場500Gaussの条
件下で測定した。
また、薄膜のFIo／FSbは、原子吸光による湿式
分析法に従い、薄膜の所定量を希硝酸に溶解し、
その溶液を原子吸光装置（島津製作所製AA−
646）を用いてIn及びSbの吸光度を測定すること
により求めたものである。
分析法に従い、薄膜の所定量を希硝酸に溶解し、
その溶液を原子吸光装置（島津製作所製AA−
646）を用いてIn及びSbの吸光度を測定すること
により求めたものである。
実施例 １
装置として６枚のウエハーが設置でき、同心円
周上に回転する基板ホルダーと、２つのボートを
有する真空蒸着装置を使用した。基板温度はウエ
ハー上方10mmの位置に、３箇所にPt−Rdサーモ
カツプルを設け、各表示温度の最大値と最小値の
差が５℃以内になるようにコントロールした。真
空度はベルジヤーから排気系へ至るパイプの途
中、本引バルブの直後においてＢ−Ａゲージを用
いて測定した。
周上に回転する基板ホルダーと、２つのボートを
有する真空蒸着装置を使用した。基板温度はウエ
ハー上方10mmの位置に、３箇所にPt−Rdサーモ
カツプルを設け、各表示温度の最大値と最小値の
差が５℃以内になるようにコントロールした。真
空度はベルジヤーから排気系へ至るパイプの途
中、本引バルブの直後においてＢ−Ａゲージを用
いて測定した。
基板としては雲母を、原料としてはフルウチ化
学社製の半導体用６−ＮのInとSbとを用いた。
学社製の半導体用６−ＮのInとSbとを用いた。
まず、真空度を1.5×10-6Torr（境界の基板温度
Tcは387.7℃）とし、基板温度を395℃に設定し
た。次にAIo／ASbが最初の８分間だけ0.9に、残
りの時間は1.40となるようにInとSbのボートのパ
ワーをそれぞれコントロールし、基板温度を上昇
させながら膜厚が1.2μｍになるまで40分間蒸着さ
せた。この場合の最後の基板温度は500℃であつ
た。蒸着後、InとSbの飛量から、蒸着の全時間
帯にわたる平均のAIo／ASbを計算したところ、
1.37であつた。
Tcは387.7℃）とし、基板温度を395℃に設定し
た。次にAIo／ASbが最初の８分間だけ0.9に、残
りの時間は1.40となるようにInとSbのボートのパ
ワーをそれぞれコントロールし、基板温度を上昇
させながら膜厚が1.2μｍになるまで40分間蒸着さ
せた。この場合の最後の基板温度は500℃であつ
た。蒸着後、InとSbの飛量から、蒸着の全時間
帯にわたる平均のAIo／ASbを計算したところ、
1.37であつた。
６枚のウエハーの特性を測定したところ、電気
伝導度は150〜160Ω-1cm-1、ホール係数330〜390
cm3／Ｃ、移動度49200〜55700cm2／V.sであつた。
伝導度は150〜160Ω-1cm-1、ホール係数330〜390
cm3／Ｃ、移動度49200〜55700cm2／V.sであつた。
この膜は白味を帯びた銀光沢を有し、表面に数
十μの島状の粒子が数多く見られ、また光沢の異
方性から肉眼でも結晶が確認された。
十μの島状の粒子が数多く見られ、また光沢の異
方性から肉眼でも結晶が確認された。
さらに、この膜を原子吸光により分析したとこ
ろ、FIo／FSbは1.36〜1.42であり、またｘ線回析
によると、薄膜はInSb結晶とIn結晶とから成り
立つていた。
ろ、FIo／FSbは1.36〜1.42であり、またｘ線回析
によると、薄膜はInSb結晶とIn結晶とから成り
立つていた。
比較例 １
蒸着時間の全領域においてAIo／ASbが1.30とな
るようにボートのパワーをコントロールする以外
は実施例１と同様にした。得られた薄膜には大き
な結晶は見られず、移動度は19700〜22000cm2／
V.sであつた。また、この膜を原子吸光分析した
ところ、FIo／FSbは1.27〜1.34であつた。
るようにボートのパワーをコントロールする以外
は実施例１と同様にした。得られた薄膜には大き
な結晶は見られず、移動度は19700〜22000cm2／
V.sであつた。また、この膜を原子吸光分析した
ところ、FIo／FSbは1.27〜1.34であつた。
比較例 ２
蒸着初期の基板温度を境界の基板温度より低い
380℃とする以外は、実施例１と同様にした。平
均のAIo／ASbは1.31であり、原子吸光分析による
FIo／FSbは1.25〜1.34であつた。この膜はやや青
みがかつていて、移動度は14800〜16200cm2／V.s
であつた。
380℃とする以外は、実施例１と同様にした。平
均のAIo／ASbは1.31であり、原子吸光分析による
FIo／FSbは1.25〜1.34であつた。この膜はやや青
みがかつていて、移動度は14800〜16200cm2／V.s
であつた。
実施例 ２
基板、原料、装置は実施例１と同様のものを用
いた。まず真空度を２×10-6Torrとし、次いで
ニードルバルブにより４−Ｎの窒素を導入して５
×10-5Torr（Tcは414℃）とし、ニードルバルブ
を固定した。次に基板温度を420℃に設定し、
AIo／ASbが最初の６分間は1.0以下となるように、
残りの時間は1.30となるように２つのボートのパ
ワーコントロールを行つて基板温度を上昇させな
がら30分間で1.0μｍの膜厚になるまで蒸着した。
最終の基板温度は510℃であつた。また平均の
AIo／ASbは1.23であつた。
いた。まず真空度を２×10-6Torrとし、次いで
ニードルバルブにより４−Ｎの窒素を導入して５
×10-5Torr（Tcは414℃）とし、ニードルバルブ
を固定した。次に基板温度を420℃に設定し、
AIo／ASbが最初の６分間は1.0以下となるように、
残りの時間は1.30となるように２つのボートのパ
ワーコントロールを行つて基板温度を上昇させな
がら30分間で1.0μｍの膜厚になるまで蒸着した。
最終の基板温度は510℃であつた。また平均の
AIo／ASbは1.23であつた。
１枚のウエハーにつき４つの部分の電気特性を
測定し、計24点のデータをまとめたところ、ホー
ル係数は420±40cm3／Ｃ、移動度は57500±3000
cm2／Vsであつた。
測定し、計24点のデータをまとめたところ、ホー
ル係数は420±40cm3／Ｃ、移動度は57500±3000
cm2／Vsであつた。
この膜は白銀光沢の部分と銀光沢の部分から成
り、結晶は肉眼でも観察される程に成長してい
た。また、ｘ線回折を行つたところ、InSb（111）
とIn（101）の強い回折線が見られ、ラウエパター
ンは大変シンプルであつた。さらに、原子吸光分
析によりFIo／FSbを求めたところ、1.24〜1.33で
あつた。
り、結晶は肉眼でも観察される程に成長してい
た。また、ｘ線回折を行つたところ、InSb（111）
とIn（101）の強い回折線が見られ、ラウエパター
ンは大変シンプルであつた。さらに、原子吸光分
析によりFIo／FSbを求めたところ、1.24〜1.33で
あつた。
実施例 ３
AIo／ASbが最初の６分間は0.5、次の４分間は
1.0、残りの20分間は1.25となるようにコントロ
ールする以外は実施例２と同様にした。実際の
InSbの飛量から平均のAIo／ASbを計算したとこ
ろ、0.85であつた。
1.0、残りの20分間は1.25となるようにコントロ
ールする以外は実施例２と同様にした。実際の
InSbの飛量から平均のAIo／ASbを計算したとこ
ろ、0.85であつた。
これらの膜には結晶が見られ、その特性はホー
ル係数340〜420cm3／Ｃ、移動度38500〜44700cm2／
V.sであつた。
ル係数340〜420cm3／Ｃ、移動度38500〜44700cm2／
V.sであつた。
さらに、FIo／FSbを測定したところ、1.24〜
1.36であり、平均のAIo／ASbよりはるかに大きか
つた。
1.36であり、平均のAIo／ASbよりはるかに大きか
つた。
比較例 ３
初期の基板温度を400℃とする他は実施例３と
同様にした。平均のAIo／ASbは0.88であり、でき
た膜は青つぽい色をしていた。
同様にした。平均のAIo／ASbは0.88であり、でき
た膜は青つぽい色をしていた。
この膜のFIo／FSbと、移動度を測定したとこ
ろ、それぞれ1.00〜1.02，4500〜7200cm2／V.sで
あつた。
ろ、それぞれ1.00〜1.02，4500〜7200cm2／V.sで
あつた。
比較例 ４
初期の基板温度を445℃とする以外は実施例３
と同様の蒸着を行つた。平均のAIo／ASbは0.82で
あつたが、できた膜には結晶の部分と透明な部分
があつた。また結晶の部分もピンホールが多く、
膜厚も10％以上ばらついていた。
と同様の蒸着を行つた。平均のAIo／ASbは0.82で
あつたが、できた膜には結晶の部分と透明な部分
があつた。また結晶の部分もピンホールが多く、
膜厚も10％以上ばらついていた。
この膜の結晶部分のFIo／FSbと移動度を測定し
たところ、それぞれ1.43〜1.59，18000〜33600
cm2／V.sであり、ばらつきが大きかつた。
たところ、それぞれ1.43〜1.59，18000〜33600
cm2／V.sであり、ばらつきが大きかつた。
実施例 ４
基板、原料、装置は実施例１と同様とし、４−
Ｎの窒素を用いて真空度を８×10-5Torr（Tcは
418℃）とした。次に基板温度を425℃とし、
AIo／ASbが最初の５分間は1.0以下、残りの時間
は1.45となるようにボートのパワーをコントロー
ルして、基板温度を上昇させながら30分間で0.9μ
ｍになるまで蒸着した。最終の基板温度は510℃、
平均のAIo／ASbは1.38であつた。
Ｎの窒素を用いて真空度を８×10-5Torr（Tcは
418℃）とした。次に基板温度を425℃とし、
AIo／ASbが最初の５分間は1.0以下、残りの時間
は1.45となるようにボートのパワーをコントロー
ルして、基板温度を上昇させながら30分間で0.9μ
ｍになるまで蒸着した。最終の基板温度は510℃、
平均のAIo／ASbは1.38であつた。
６枚のウエハーは、大変均一に結晶ができてい
て、そのFIo／FSbは1.36〜1.46であつた。その電
気特性は、電気伝導度130〜140Ω-1cm-1、ホール
係数350〜430cm3／Ｃ、移動度48700〜56600cm2／
V.sであつた。
て、そのFIo／FSbは1.36〜1.46であつた。その電
気特性は、電気伝導度130〜140Ω-1cm-1、ホール
係数350〜430cm3／Ｃ、移動度48700〜56600cm2／
V.sであつた。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 蒸着初期におけるアンチモン原子に対するイ
ンジウム原子の到達速度比を1.0以下、かつ基板
温度（絶対温度）Ｔを、式 １／Tc＝1.29×10-3−3.84×10-5logP 〔ここに、Tcは境界の基板温度（絶対温度）、Ｐ
は蒸着中の真空度（Torr）である〕 で与えられる境界の基板温度Tcとしたとき、 Tc≦Ｔ≦Tc＋30 の範囲内になるように選択した条件下でインジウ
ムとアンチモンとを基板上に蒸着させることを特
徴とする高移動度のインジウム−アンチモン系複
合結晶薄膜の製造方法。 ２ アンチモン原子に対するインジウム原子の結
晶薄膜全体における平均原子比を1.1〜1.7の範囲
に蒸着させる特許請求の範囲第１項記載の方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57116542A JPS596527A (ja) | 1982-07-05 | 1982-07-05 | 高移動度のインジウム−アンチモン系複合結晶薄膜の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57116542A JPS596527A (ja) | 1982-07-05 | 1982-07-05 | 高移動度のインジウム−アンチモン系複合結晶薄膜の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS596527A JPS596527A (ja) | 1984-01-13 |
| JPH0359571B2 true JPH0359571B2 (ja) | 1991-09-11 |
Family
ID=14689691
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57116542A Granted JPS596527A (ja) | 1982-07-05 | 1982-07-05 | 高移動度のインジウム−アンチモン系複合結晶薄膜の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS596527A (ja) |
-
1982
- 1982-07-05 JP JP57116542A patent/JPS596527A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS596527A (ja) | 1984-01-13 |
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