半導体結晶の液相エピタキシャル成長のその場観察

半導体には固有のバンドキャップがあり、このエネルギ-より小さな光に対しては透明になる。従って、この性質を利用すれば半導体の融液及び融液成長過程が観察できるものと考えられる。本研究ではこのような観点から近赤外〜赤外を観察光とした反射型顕微鏡システムを試作し、GaPのGaの中への溶解、P飽和Gaからの成長過程のその場観察に適用し、以下の様な結論を得た。(1)基板結晶の底部側から透過させ、Gaとの界面で反射させるシステムにより、界面形態の変化を〜1umの分解態で捉えることができた(2)溶解過程は、転位を中心としたピットの形成、拡大という形で進行し溶解時にも明確な(マクロ)ステップが形成される。(3)成長過程では溶解時のピット中心は必ずしも、ヒルロックの中心にならず、(111)基板ではむしろステップのバンチングからマクロステップへの移行という界面の不安定化が極めて生じ易いことが認められた。(4)界面の不安定化は、ステップ冷却法よりも徐冷法において著しく拡散律速に基いた成長速度ではステップ冷却法は徐冷法の数倍の速度でも不安定化は明瞭ではなかった。(5)マクロステップは、上記のように溶解過程においても明確に認められるところから、この問題は不純物、介在物の取り込みではなく、ファセット生成傾向の強い結晶の界面形態の安定性に関わる問題と考えられる。(6)GaP上へのGaAsPの結晶の成長に対しても、本手法による観察は可能であった。

半導体には固有のバンドキャップがあり、このエネルギ-より小さな光に対しては透明になる。従って、この性質を利用すれば半導体の融液及び融液成長過程が観察できるものと考えられる。本研究ではこのような観点から近赤外〜赤外を観察光とした反射型顕微鏡システムを試作し、GaPのGaの中への溶解、P飽和Gaからの成長過程のその場観察に適用し、以下の様な結論を得た。(1)基板結晶の底部側から透過させ、Gaとの界面で反射させるシステムにより、界面形態の変化を〜1umの分解態で捉えることができた(2)溶解過程は、転位を中心としたピットの形成、拡大という形で進行し溶解時にも明確な(マクロ)ステップが形成される。(3)成長過程では溶解時のピット中心は必ずしも、ヒルロックの中心にならず、(111)基板ではむしろステップのバンチングからマクロステップへの移行という界面の不安定化が極めて生じ易いことが認められた。(4)界面の不安定化は、ステップ冷却法よりも徐冷法において著しく拡散律速に基いた成長速度ではステップ冷却法は徐冷法の数倍の速度でも不安定化は明瞭ではなかった。(5)マクロステップは、上記のように溶解過程においても明確に認められるところから、この問題は不純物、介在物の取り込みではなく、ファセット生成傾向の強い結晶の界面形態の安定性に関わる問題と考えられる。(6)GaP上へのGaAsPの結晶の成長に対しても、本手法による観察は可能であった。