JPH0535719B2 - - Google Patents
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- JPH0535719B2 JPH0535719B2 JP61228605A JP22860586A JPH0535719B2 JP H0535719 B2 JPH0535719 B2 JP H0535719B2 JP 61228605 A JP61228605 A JP 61228605A JP 22860586 A JP22860586 A JP 22860586A JP H0535719 B2 JPH0535719 B2 JP H0535719B2
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Landscapes
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は−族化合物半導体の気相成長方法
による係るものであり、特に大面積高均一の−
族化合物半導体およびその混晶の極薄膜を形成
する−族化合物半導体気相成長技術に関する
ものである。
による係るものであり、特に大面積高均一の−
族化合物半導体およびその混晶の極薄膜を形成
する−族化合物半導体気相成長技術に関する
ものである。
（従来の技術）
−族化合物半導体のエピタキシヤル成長層
は発光ダイオード、レーザーダイオードなどの光
デバイスや、FETなどの高速デバイス等に広く
応用されている。さらに最近では、デバイス性能
を向上させるために数〜数十Åの薄膜半導体を積
み重ねた構造が要求されている。例えば、量子井
戸構造を持つレーザダイオードでは駆動電流の低
減や温度特性の向上、また発振波長の短波長化が
可能である。また二次元電子ガスを利用した
FETなどは、高速低雑音デバイスとして期待さ
れている。
は発光ダイオード、レーザーダイオードなどの光
デバイスや、FETなどの高速デバイス等に広く
応用されている。さらに最近では、デバイス性能
を向上させるために数〜数十Åの薄膜半導体を積
み重ねた構造が要求されている。例えば、量子井
戸構造を持つレーザダイオードでは駆動電流の低
減や温度特性の向上、また発振波長の短波長化が
可能である。また二次元電子ガスを利用した
FETなどは、高速低雑音デバイスとして期待さ
れている。
これらの薄膜エピタキシヤル成長法として従来
は、有機金属気相成長法（MOCVD法）やハロ
ゲン輸送法などのガスを用いる気相成長法
（VPE法）が知られ、供給ガスの量、成長温度お
よび成長時間等の精密な制御により膜厚をコント
ロールしていた。また高真空中での元素のビーム
を飛ばして成長を行う分子線エピタキシヤル成長
法（MBE法）は比較的厚さ制御が容易な成長法
として知られているが、やはり分子線強度や成長
温度、時間等の精密な制御が必要であつた。
は、有機金属気相成長法（MOCVD法）やハロ
ゲン輸送法などのガスを用いる気相成長法
（VPE法）が知られ、供給ガスの量、成長温度お
よび成長時間等の精密な制御により膜厚をコント
ロールしていた。また高真空中での元素のビーム
を飛ばして成長を行う分子線エピタキシヤル成長
法（MBE法）は比較的厚さ制御が容易な成長法
として知られているが、やはり分子線強度や成長
温度、時間等の精密な制御が必要であつた。
これを改良したのが近年、スントラ（T.
Suntola）らによつて報告された原子層エピタキ
シヤル法（ALE法）で、第16回固体素子・材料
コンフアレンス予稿集（T.Suntola，Extended
Abstract of the 16th Conference on Solid
State Device and Materials，Kobe，1984，pp
−647−650）に説明されているように、化合物半
導体の構成元素、あるいはその元素を含むガスを
交互に供給して１原子層あるいは１分子層分ずつ
吸着させまた反応させ全体として所望の厚さの化
合物半導体を成長させる方法である。彼らはこの
方法を−族化合物半導体の成長に適用し、真
空中で構成元素を交互に供給しCdTe等の成長に
成功している。また、ZnCl2とH2Sを交互に導入
しての成長を試みているが、得られたZnS膜は多
結晶であり、理論から予想されるよりも薄い膜厚
しか得られていない。
Suntola）らによつて報告された原子層エピタキ
シヤル法（ALE法）で、第16回固体素子・材料
コンフアレンス予稿集（T.Suntola，Extended
Abstract of the 16th Conference on Solid
State Device and Materials，Kobe，1984，pp
−647−650）に説明されているように、化合物半
導体の構成元素、あるいはその元素を含むガスを
交互に供給して１原子層あるいは１分子層分ずつ
吸着させまた反応させ全体として所望の厚さの化
合物半導体を成長させる方法である。彼らはこの
方法を−族化合物半導体の成長に適用し、真
空中で構成元素を交互に供給しCdTe等の成長に
成功している。また、ZnCl2とH2Sを交互に導入
しての成長を試みているが、得られたZnS膜は多
結晶であり、理論から予想されるよりも薄い膜厚
しか得られていない。
西澤らはこの方法をデバイス応用上重要な−
族化合物半導体に適用した。雑誌「ジヤーナ
ル・オブ・ジ・エレクトロケミカル・ソサイアテ
イ（Journal of the Electrochemical Society）」
第132巻第３号（1985年３月）の第1197−1200頁
に説明されているように、トリメチルガリウム
（TMG）とアルシン（AsH3）を真空中で交互に
GaAs基板上に導入することによつて、ある条件
下では１回の繰り返しサイクル当りほぼGaAsの
単分子層分の成長が可能であることを確かめた。
族化合物半導体に適用した。雑誌「ジヤーナ
ル・オブ・ジ・エレクトロケミカル・ソサイアテ
イ（Journal of the Electrochemical Society）」
第132巻第３号（1985年３月）の第1197−1200頁
に説明されているように、トリメチルガリウム
（TMG）とアルシン（AsH3）を真空中で交互に
GaAs基板上に導入することによつて、ある条件
下では１回の繰り返しサイクル当りほぼGaAsの
単分子層分の成長が可能であることを確かめた。
また碓井らはGaClとAs4（AsH3）を用いた多成
長室ハロゲ輸送法でGaAs基板をGaCl中とAs4中
に交互に移動することによつてGaAs単分子層ご
との成長を行つた。（雑誌「ジヤパニーズ・ジヤ
ーナル・オブ・アプライド・フイジクス
（Japnese Journal of Applied Physics）」第25
巻第３号（1986年３月）の第L212−214頁に記
載。） （発明が解決しようとする問題点） −族化合物半導体の構成元素を含むガスを
交互に供給することによる−族化合物半導体
の結晶成長方法において、上記の従来技術の問題
点を考えて見る。
長室ハロゲ輸送法でGaAs基板をGaCl中とAs4中
に交互に移動することによつてGaAs単分子層ご
との成長を行つた。（雑誌「ジヤパニーズ・ジヤ
ーナル・オブ・アプライド・フイジクス
（Japnese Journal of Applied Physics）」第25
巻第３号（1986年３月）の第L212−214頁に記
載。） （発明が解決しようとする問題点） −族化合物半導体の構成元素を含むガスを
交互に供給することによる−族化合物半導体
の結晶成長方法において、上記の従来技術の問題
点を考えて見る。
前記西澤らの報告によると、真空中でTMG等
のアルキル基を３つもつ族有機金属化合物と
AsH3を基板結晶上に交互に導入する方法によつ
て、原料の流量にほぼよらずGaAsの単分子層／
１サイクルの成長を実現するためには、数十度以
内の狭い範囲に成長温度を制御する必要がある。
またアルキル基としてエチル基をもつ化合物で
は、この温度範囲はさらに狭くなる。H2をキヤ
リアガスとして常圧または減圧下での気相法で同
様の成長を行えば量産的に有利と思われるが、本
発明者の実験によると上記温度範囲は真空中より
も狭くなるかまたはなくなつてしまう。
のアルキル基を３つもつ族有機金属化合物と
AsH3を基板結晶上に交互に導入する方法によつ
て、原料の流量にほぼよらずGaAsの単分子層／
１サイクルの成長を実現するためには、数十度以
内の狭い範囲に成長温度を制御する必要がある。
またアルキル基としてエチル基をもつ化合物で
は、この温度範囲はさらに狭くなる。H2をキヤ
リアガスとして常圧または減圧下での気相法で同
様の成長を行えば量産的に有利と思われるが、本
発明者の実験によると上記温度範囲は真空中より
も狭くなるかまたはなくなつてしまう。
一方前記碓井らの報告によると、GaClとAs4
（AsH3）を交互に基板結晶上に供給するハロゲ
ン輸送法では数百度以上の極めて広い温度範囲に
おいて単分子層以上の原料供給で供給量にも依存
せずほぼ完全な単分子層／サイクルの成長が実現
できる。しかし、この方法は族元素金属のハロ
ゲン化水素と反応させ輸送するため、高温中に
族元素金属と結晶基板を別に置き勾配のある温度
分布、あるいは均一な温度分布が要求されるた
め、例えば高周波誘導加熱による局所加熱方式が
用いられず量産的に不利である。また、この方法
は石英反応管を用いるホツトウオール法であるた
めAl金属と石英との反応が問題となりAl元素を
含む化合物の成長には石英表面を例えばカーボン
等でコーテイングするなど工夫が必要となる。
（AsH3）を交互に基板結晶上に供給するハロゲ
ン輸送法では数百度以上の極めて広い温度範囲に
おいて単分子層以上の原料供給で供給量にも依存
せずほぼ完全な単分子層／サイクルの成長が実現
できる。しかし、この方法は族元素金属のハロ
ゲン化水素と反応させ輸送するため、高温中に
族元素金属と結晶基板を別に置き勾配のある温度
分布、あるいは均一な温度分布が要求されるた
め、例えば高周波誘導加熱による局所加熱方式が
用いられず量産的に不利である。また、この方法
は石英反応管を用いるホツトウオール法であるた
めAl金属と石英との反応が問題となりAl元素を
含む化合物の成長には石英表面を例えばカーボン
等でコーテイングするなど工夫が必要となる。
上記２例の他、例えばGaCl3等、族元素金属
のハロゲン化物とAsH3等、族元素の水素化物
を用いれば、すべてガスの状態で原料の供給が可
能である。しかし、ルバンスタイン
（Rrbenstein）らがジヤーナル・オブ・ジ・エレ
クトロケミカル・ソサイアテイ（Journal of the
Electrochemical Society）第113巻第４号（1966
年４月）の第365−367頁GaCl3とAs4を用いたH2
中での気相成長法において説明しているように、
基板上流でGaCl3を１且800〜850℃程度以上に加
熱し、GaClに変換してやる必要があり、これよ
り低温での加熱ではほとんど、またはまつたく成
長が起こらない。したがつてこの方法をホツトウ
オールで行うことはさけられず量産には不利であ
る。
のハロゲン化物とAsH3等、族元素の水素化物
を用いれば、すべてガスの状態で原料の供給が可
能である。しかし、ルバンスタイン
（Rrbenstein）らがジヤーナル・オブ・ジ・エレ
クトロケミカル・ソサイアテイ（Journal of the
Electrochemical Society）第113巻第４号（1966
年４月）の第365−367頁GaCl3とAs4を用いたH2
中での気相成長法において説明しているように、
基板上流でGaCl3を１且800〜850℃程度以上に加
熱し、GaClに変換してやる必要があり、これよ
り低温での加熱ではほとんど、またはまつたく成
長が起こらない。したがつてこの方法をホツトウ
オールで行うことはさけられず量産には不利であ
る。
本発明の目的はこのような従来技術の欠点を克
服し、量産に適した原子層エピタキシヤル過程に
よる超高均一なGaAsをはじめとする−族化
合物半導体の極薄膜を形成する−族化合物半
導体気相成長方法を提供することにある。
服し、量産に適した原子層エピタキシヤル過程に
よる超高均一なGaAsをはじめとする−族化
合物半導体の極薄膜を形成する−族化合物半
導体気相成長方法を提供することにある。
（問題点を解決するための手段）
本発明によれば族元素の有機揮発性化合物と
して族元素とハロゲン元素の結合を少なくとも
１つ持つ化合物と族元素の揮発性化合物を交互
に基板結晶上に供給し、その繰り返しによつて
−族化合物半導体およびその混晶の薄膜を形成
することを特徴とする−族化合物半導体の気
相成長方法が得られる。
して族元素とハロゲン元素の結合を少なくとも
１つ持つ化合物と族元素の揮発性化合物を交互
に基板結晶上に供給し、その繰り返しによつて
−族化合物半導体およびその混晶の薄膜を形成
することを特徴とする−族化合物半導体の気
相成長方法が得られる。
（作 用）
族元素の有機揮発性化合物として族元素と
ハロゲン元素の結合を１つだけ持つ化合物を好ま
しい原料として特定する本発明は、有機金属の気
相および半導体結晶表面での分解過程等を考察す
ることによつて得られた。３つのアルキル基をも
つ族有機金属化合物を用いた原子層エピタキシ
ヤル法では、この有機金属原料が気相中もしくは
基板結晶表面で一部または完全に分解し、この分
解種の族原子が基板表面の族原子と結合を作
り化学吸着するとの認識が得られている。一方、
例えばGa金属とHClの反応で生じるGaCl等のモ
ノハロゲン化金属を用いた方法では族原子がハ
ロゲン原子と結合した状態のまま基板表面の族
原子と結合を作り化学吸着すると考えることがで
きる。そして、吸着種が有機金属の分解種の場合
でもCaClである場合でも族原子と族原子の
間の結合は強く、いずれも充分に大きな吸着エネ
ルギーをもつため、600℃程度以下の温度ではほ
とんど脱離しない。次に吸着種上への多層吸着の
可能性を考えてみる。雑誌「ジヤーナル・オブ・
ジ・エレクトロケミカル・ソサイアテイ
（Journal of the Electrochemical Society）第
132巻第３号（1985年３月）の第677−679頁によ
ると、トリエチルガリウム（TEG）は300℃程度
の低温でも分解が十分に進むこと、またトリメチ
ルガリウム（TMG）もこれより高い温度ではあ
るが分解が進むことが示されている。このような
アルキル基を３つもつ有機金属化合物は非常に不
安定であり高温において非可逆的に分解が進み金
属原子単体となる。したがつてこのような化合物
の分解種を吸着種として用いた場合、高温ではよ
り分解が進んだ形で吸着種として働くであろう
し、吸着種上での分解多層吸着が容易に起こるよ
うになる。これに対して例えばCaClのようなモ
ノハロゲン化金属は安定であり、H2気流中での GaCl＋〓H2Ga＋HCl の平衡は大きく左に片寄つている。これは基板結
晶上へ化学吸着した状態でも同様で、高温でもハ
ロゲン原子は族金属原子から脱離しないと考え
ることができる。そして、このような電気陰性度
の大きいハロゲン原子との結合をもつ族原子上
への多層吸着は起こりにくい。
ハロゲン元素の結合を１つだけ持つ化合物を好ま
しい原料として特定する本発明は、有機金属の気
相および半導体結晶表面での分解過程等を考察す
ることによつて得られた。３つのアルキル基をも
つ族有機金属化合物を用いた原子層エピタキシ
ヤル法では、この有機金属原料が気相中もしくは
基板結晶表面で一部または完全に分解し、この分
解種の族原子が基板表面の族原子と結合を作
り化学吸着するとの認識が得られている。一方、
例えばGa金属とHClの反応で生じるGaCl等のモ
ノハロゲン化金属を用いた方法では族原子がハ
ロゲン原子と結合した状態のまま基板表面の族
原子と結合を作り化学吸着すると考えることがで
きる。そして、吸着種が有機金属の分解種の場合
でもCaClである場合でも族原子と族原子の
間の結合は強く、いずれも充分に大きな吸着エネ
ルギーをもつため、600℃程度以下の温度ではほ
とんど脱離しない。次に吸着種上への多層吸着の
可能性を考えてみる。雑誌「ジヤーナル・オブ・
ジ・エレクトロケミカル・ソサイアテイ
（Journal of the Electrochemical Society）第
132巻第３号（1985年３月）の第677−679頁によ
ると、トリエチルガリウム（TEG）は300℃程度
の低温でも分解が十分に進むこと、またトリメチ
ルガリウム（TMG）もこれより高い温度ではあ
るが分解が進むことが示されている。このような
アルキル基を３つもつ有機金属化合物は非常に不
安定であり高温において非可逆的に分解が進み金
属原子単体となる。したがつてこのような化合物
の分解種を吸着種として用いた場合、高温ではよ
り分解が進んだ形で吸着種として働くであろう
し、吸着種上での分解多層吸着が容易に起こるよ
うになる。これに対して例えばCaClのようなモ
ノハロゲン化金属は安定であり、H2気流中での GaCl＋〓H2Ga＋HCl の平衡は大きく左に片寄つている。これは基板結
晶上へ化学吸着した状態でも同様で、高温でもハ
ロゲン原子は族金属原子から脱離しないと考え
ることができる。そして、このような電気陰性度
の大きいハロゲン原子との結合をもつ族原子上
への多層吸着は起こりにくい。
以上の考察に基づき得られたのが本発明の族
元素の有機揮発性化合物として族元素とハロゲ
ン元素の結合を少なくとも１つ持つ化合物を用い
る方法である。このような化合物はある程度の高
温で容易に分解して２つのアルキル基が脱離す
る。したがつてこのような反応が気相中、または
基板結晶上で起こることによつてモノハロゲン化
金属が生成し、安定な吸着種となりうる。ガス状
の化合物原料であるため例えば高周波誘導加熱に
よる局所加熱方式を用いることができ、この族
化合物原料と族元素の揮発性化合物を交互に基
板結晶上に供給することにより量産に適した原子
層エピタキシヤル過程による超高均一な−族
化合物半導体の極薄膜を形成する気相成長方法が
実現できる。
元素の有機揮発性化合物として族元素とハロゲ
ン元素の結合を少なくとも１つ持つ化合物を用い
る方法である。このような化合物はある程度の高
温で容易に分解して２つのアルキル基が脱離す
る。したがつてこのような反応が気相中、または
基板結晶上で起こることによつてモノハロゲン化
金属が生成し、安定な吸着種となりうる。ガス状
の化合物原料であるため例えば高周波誘導加熱に
よる局所加熱方式を用いることができ、この族
化合物原料と族元素の揮発性化合物を交互に基
板結晶上に供給することにより量産に適した原子
層エピタキシヤル過程による超高均一な−族
化合物半導体の極薄膜を形成する気相成長方法が
実現できる。
（実施例）
以下に族有機金属化合物の持つハロゲン元素
が塩素（Cl）である場合における本発明の実施例
について、図面を参照して詳細に説明する。ハロ
ゲン元素として他の同じく電気陰性度の大きい
Ｆ，Br，Ｉなどの元素を持つ原料を用いた場合
についても本発明が有効であることは明らかであ
る。
が塩素（Cl）である場合における本発明の実施例
について、図面を参照して詳細に説明する。ハロ
ゲン元素として他の同じく電気陰性度の大きい
Ｆ，Br，Ｉなどの元素を持つ原料を用いた場合
についても本発明が有効であることは明らかであ
る。
（実施例 １）
第１図に示した横型減圧MOCVD装置によつ
てGaAs（100）基板上へのGaAs成長を行つた。
てGaAs（100）基板上へのGaAs成長を行つた。
反応容器１の中にカーボンサセプタ２があり、
これはサセプタホルダ４で支持されている。基板
結晶３はサセプタ２上に置く。サセプタ２を加熱
するために反応容器１の外側に高周波コイルが巻
かれている。また５〜７がガスを排気する系統で
あり、５がフイルタ、６が排気装置、７が排気管
である。また９〜１４がガス導入系統で、９，１
０，１１が原料ガスを発生するそれぞれAsH3ガ
スボンベ、DEGaClバブラ、DEAlClバブラであ
り、１２がキヤリアとなるH2ガスである。それ
ぞれのガスは流量制御装置１３とバルブ１４によ
つて流量が制御される。
これはサセプタホルダ４で支持されている。基板
結晶３はサセプタ２上に置く。サセプタ２を加熱
するために反応容器１の外側に高周波コイルが巻
かれている。また５〜７がガスを排気する系統で
あり、５がフイルタ、６が排気装置、７が排気管
である。また９〜１４がガス導入系統で、９，１
０，１１が原料ガスを発生するそれぞれAsH3ガ
スボンベ、DEGaClバブラ、DEAlClバブラであ
り、１２がキヤリアとなるH2ガスである。それ
ぞれのガスは流量制御装置１３とバルブ１４によ
つて流量が制御される。
成長させる際に、選択成長の可否も同時に調べ
るため、GaAs基板３の表面の一部にSiO2マスク
部分を設けておいた。キヤリアガスとしてH2を
９／min流し、反応管内圧力100torrとして高
周波加熱によつてカーボンサセプタ２上のGaAs
基板３を400℃〜600℃に加熱した。このとき反応
管内に1.1×10-1torrの分圧のAsH3を供給してお
いた。しかる後にAsH3を停止し、２秒経過後１
×10-3〜３×10-2torrの分圧のジエチルガリウム
クロライド（DEGaCl）を３秒間供給した。この
あと原料無供給時間を２秒間とり、そのあと1.1
×10-1torrの分圧のAsH3を４秒間供給した。原
料無供給時間の２秒間というのは本実施例の反応
管内から原料が排除されるのに十分な時間であ
る。この11秒間の操作を1000回繰り返した。第２
図ａは成長温度500℃でDEGaClの分圧を変化さ
せたときの１回の繰り返しサイクル当たりに換算
した膜厚を示したものである。DEGaClの分圧が
約６×10-3torr以上ではGaAs（100）でのGaAsl
分子層の厚み2.38Åに非常に良く一致した。また
第２図ｂはDEGaClの分圧を1.2×10-2torrに固定
して成長温度を400〜600℃に変化させたときの１
サイクル当たりの膜厚で、温度によらずGaAsl分
子層の厚み2.83Åに非常に良く一致した。さらに
上記のいずれの条件で成長した場合も、SiO2マ
スク部分にはGaAsの析出は認められず選択成長
が可能であつた。
るため、GaAs基板３の表面の一部にSiO2マスク
部分を設けておいた。キヤリアガスとしてH2を
９／min流し、反応管内圧力100torrとして高
周波加熱によつてカーボンサセプタ２上のGaAs
基板３を400℃〜600℃に加熱した。このとき反応
管内に1.1×10-1torrの分圧のAsH3を供給してお
いた。しかる後にAsH3を停止し、２秒経過後１
×10-3〜３×10-2torrの分圧のジエチルガリウム
クロライド（DEGaCl）を３秒間供給した。この
あと原料無供給時間を２秒間とり、そのあと1.1
×10-1torrの分圧のAsH3を４秒間供給した。原
料無供給時間の２秒間というのは本実施例の反応
管内から原料が排除されるのに十分な時間であ
る。この11秒間の操作を1000回繰り返した。第２
図ａは成長温度500℃でDEGaClの分圧を変化さ
せたときの１回の繰り返しサイクル当たりに換算
した膜厚を示したものである。DEGaClの分圧が
約６×10-3torr以上ではGaAs（100）でのGaAsl
分子層の厚み2.38Åに非常に良く一致した。また
第２図ｂはDEGaClの分圧を1.2×10-2torrに固定
して成長温度を400〜600℃に変化させたときの１
サイクル当たりの膜厚で、温度によらずGaAsl分
子層の厚み2.83Åに非常に良く一致した。さらに
上記のいずれの条件で成長した場合も、SiO2マ
スク部分にはGaAsの析出は認められず選択成長
が可能であつた。
さて、比較のため、DEGaClのかわりに通常
の、ハロゲン元素を持たない有機金属原料である
TMGを用いた同様の実験も行つた。第３図がそ
の結果で、減圧下での気相成長法では特に成長温
度500℃以下の低温でTMG分圧に対してGaAs膜
圧は強い飽和傾向を示した。しかし、分圧に対し
て膜圧は常に増加する傾向にあり、GaAs単分子
層／サイクルの成長を実現するにはあるTMG分
圧に条件を固定する必要がある。また、GaAs膜
厚のTMG分圧にに対する飽和傾向は高温になる
につれて急激に弱くなり、ついにはTMG分圧に
比例した成長速度となる。成長温度500℃での単
分子層／サイクルとなる成長条件で、SiO2マス
ク部分を設けた基板上への成長を試みたがSiO2
上にもGaAs膜が析出し選択性は得られなかつ
た。
の、ハロゲン元素を持たない有機金属原料である
TMGを用いた同様の実験も行つた。第３図がそ
の結果で、減圧下での気相成長法では特に成長温
度500℃以下の低温でTMG分圧に対してGaAs膜
圧は強い飽和傾向を示した。しかし、分圧に対し
て膜圧は常に増加する傾向にあり、GaAs単分子
層／サイクルの成長を実現するにはあるTMG分
圧に条件を固定する必要がある。また、GaAs膜
厚のTMG分圧にに対する飽和傾向は高温になる
につれて急激に弱くなり、ついにはTMG分圧に
比例した成長速度となる。成長温度500℃での単
分子層／サイクルとなる成長条件で、SiO2マス
ク部分を設けた基板上への成長を試みたがSiO2
上にもGaAs膜が析出し選択性は得られなかつ
た。
以上のように、DEGaClを族有機金属原料と
して用いることによつて極めて広い温度および
DEGaClの供給分圧の範囲で理想的な原子層エピ
タキシヤル成長が実現でき、選択成長も可能であ
ることが示された。また、１サイクルで１分子層
の成長をするためには原料の供給量と供給時間の
積が一定値以上であればよく、原料供給量を増や
すことで１サイクルに要する時間をさらに短縮す
ることができる。気相成長装置としては減圧装置
を用いた常圧でも同じ結果が得られる。さらに同
様の結果はDEAlClとAsH3を用いたAlAsの成長
や、DMInClとPH3を用いたInPの成長などでも
得られ、これらの例に限らず混晶も含み広く−
族化合物半導体の成長に本発明を適用すること
ができる。族有機金属化合物を構成するアルキ
ル基としては分解脱離が容易であれば基本的に他
のアルキル基でもよい。
して用いることによつて極めて広い温度および
DEGaClの供給分圧の範囲で理想的な原子層エピ
タキシヤル成長が実現でき、選択成長も可能であ
ることが示された。また、１サイクルで１分子層
の成長をするためには原料の供給量と供給時間の
積が一定値以上であればよく、原料供給量を増や
すことで１サイクルに要する時間をさらに短縮す
ることができる。気相成長装置としては減圧装置
を用いた常圧でも同じ結果が得られる。さらに同
様の結果はDEAlClとAsH3を用いたAlAsの成長
や、DMInClとPH3を用いたInPの成長などでも
得られ、これらの例に限らず混晶も含み広く−
族化合物半導体の成長に本発明を適用すること
ができる。族有機金属化合物を構成するアルキ
ル基としては分解脱離が容易であれば基本的に他
のアルキル基でもよい。
（実施例 ２）
同じく第１図の装置を用いて３インチGaAs基
板上へのAlAs／GaAs多重量子井戸構造の成長を
行つた。キヤリアガスとしてH2を９／min流
し、管内圧力100torrで基板温度を525℃に保つ
た。このとき反応管内に1.1×10-1torrの分圧の
AsH3を供給しておいた。DEGaClまたはDEAlCl
とAsH3を交互に供給する実施例１に説明した方
法で１回の繰り返しサイクル当たり単分子層の
GaAsまたはAlAsを成長した。第４図ａに示すよ
うにGaAs基板２０の上にまず、50分子層（141.5
Å）のAlAs２１を成長後、20分子層（56.5Å）
のGaAs井戸層２２を、続いて20分子層（56.5Å）
のAlAsバリア層２３を成長した。この順で総計
GaAs井戸層２２を５層、AlAsバリア層２３の４
層成長し、第５のGaAs井戸層２２を成長後50分
子層（141.5Å）のAlAs２１を成長した。最後に
キヤツプ層２４として（AlAs）1（GaAs）1超格子
を175周期（350分子層、990.5Å）成長した。第
４図ｂへ原料ガスの流れ方向72mmにわたつて成長
層のホトルミネツセンス測定を行つた結果であ
る。測定は液体窒素温度（77k）でアルゴンイオ
ンレーザの5145Åの発振線を励起光源として行つ
た。第４図ｂのように作製したAlAs／GaAs多重
量子井戸構造の発光ピーク波長は上流から下流の
72mmにわたつて±1nm以内の範囲で一定であり、
極薄膜のヘテロ多層エピタキシヤル成長において
も極めて高均一な成長層が本発明によつて得られ
ることが示された。同様の結果がInやＰ，Sbな
どを含む−族化合物半導体の薄膜多層成長で
も得られる。
板上へのAlAs／GaAs多重量子井戸構造の成長を
行つた。キヤリアガスとしてH2を９／min流
し、管内圧力100torrで基板温度を525℃に保つ
た。このとき反応管内に1.1×10-1torrの分圧の
AsH3を供給しておいた。DEGaClまたはDEAlCl
とAsH3を交互に供給する実施例１に説明した方
法で１回の繰り返しサイクル当たり単分子層の
GaAsまたはAlAsを成長した。第４図ａに示すよ
うにGaAs基板２０の上にまず、50分子層（141.5
Å）のAlAs２１を成長後、20分子層（56.5Å）
のGaAs井戸層２２を、続いて20分子層（56.5Å）
のAlAsバリア層２３を成長した。この順で総計
GaAs井戸層２２を５層、AlAsバリア層２３の４
層成長し、第５のGaAs井戸層２２を成長後50分
子層（141.5Å）のAlAs２１を成長した。最後に
キヤツプ層２４として（AlAs）1（GaAs）1超格子
を175周期（350分子層、990.5Å）成長した。第
４図ｂへ原料ガスの流れ方向72mmにわたつて成長
層のホトルミネツセンス測定を行つた結果であ
る。測定は液体窒素温度（77k）でアルゴンイオ
ンレーザの5145Åの発振線を励起光源として行つ
た。第４図ｂのように作製したAlAs／GaAs多重
量子井戸構造の発光ピーク波長は上流から下流の
72mmにわたつて±1nm以内の範囲で一定であり、
極薄膜のヘテロ多層エピタキシヤル成長において
も極めて高均一な成長層が本発明によつて得られ
ることが示された。同様の結果がInやＰ，Sbな
どを含む−族化合物半導体の薄膜多層成長で
も得られる。
（発明の効果）
以上のように本発明によれば、ガス状の化合物
原料を用いる局所加熱方式の気相成長方法で理想
的な原子層エピタキシヤル成長が可能であるた
め、量産に適した超高均一な−族化合物半導
体の極薄膜を形成する気相成長方法が実現でき、
発明の効果が示された。
原料を用いる局所加熱方式の気相成長方法で理想
的な原子層エピタキシヤル成長が可能であるた
め、量産に適した超高均一な−族化合物半導
体の極薄膜を形成する気相成長方法が実現でき、
発明の効果が示された。
第１図は本発明の実施例に係る一例としての気
相成長装置の概略図、第２図ａは実施例１におけ
る１サイクル当たりのDEGaCl供給分圧と成長膜
厚との関係を示す図、第２図ｂは実施例１におけ
る１サイクル当たりの成長温度と成長膜厚との関
係を示す図、第３図は実施例１で比較のために示
した従来技術に係る図で、１サイクル当たりの
TMG供給分圧または成長温度と成長膜厚との関
係を示す図、第４図ａは実施例２における多重量
子井戸構造の断面構造図、第４図ｂは同図ａの構
造の成長層の原料ガス流れ方向発光波長分布を示
す図である。 １…反応容器、２…カーボンサセプタ、３…基
板結晶、４…サセプタホルダ、５…フイルタ、６
…排気装置、７…排気管、８…高周波誘導コイ
ル、９…AsH3ガス、１０…DEGaClバブラ、１
１…DEAlClバブラ、１２…H2ガス、１３…流量
制御装置、１４…バルブ、２０…GaAs基板、２
１…AlAs層（50分子層）、２２…GaAs井戸層
（20分子層）、２３…AlAsバリア層（20分子層）、
２４…（AlAs）1（GaAs）1175周期超格子層。
相成長装置の概略図、第２図ａは実施例１におけ
る１サイクル当たりのDEGaCl供給分圧と成長膜
厚との関係を示す図、第２図ｂは実施例１におけ
る１サイクル当たりの成長温度と成長膜厚との関
係を示す図、第３図は実施例１で比較のために示
した従来技術に係る図で、１サイクル当たりの
TMG供給分圧または成長温度と成長膜厚との関
係を示す図、第４図ａは実施例２における多重量
子井戸構造の断面構造図、第４図ｂは同図ａの構
造の成長層の原料ガス流れ方向発光波長分布を示
す図である。 １…反応容器、２…カーボンサセプタ、３…基
板結晶、４…サセプタホルダ、５…フイルタ、６
…排気装置、７…排気管、８…高周波誘導コイ
ル、９…AsH3ガス、１０…DEGaClバブラ、１
１…DEAlClバブラ、１２…H2ガス、１３…流量
制御装置、１４…バルブ、２０…GaAs基板、２
１…AlAs層（50分子層）、２２…GaAs井戸層
（20分子層）、２３…AlAsバリア層（20分子層）、
２４…（AlAs）1（GaAs）1175周期超格子層。
Claims (1)
- １ 族元素の有機揮発性化合物と族元素の揮
発性化合物を交互に基板結晶上に供給することに
よる−族化合物半導体のエピタキシヤル成長
方法であり、前記族元素の有機揮発性化合物と
して族元素とハロゲン元素の結合を少なくとも
１つ持つ有機化合物を用いることを特徴とする
−族化合物半導体の気相成長方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22860586A JPS6385098A (ja) | 1986-09-26 | 1986-09-26 | ３−５族化合物半導体の気相成長方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22860586A JPS6385098A (ja) | 1986-09-26 | 1986-09-26 | ３−５族化合物半導体の気相成長方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6385098A JPS6385098A (ja) | 1988-04-15 |
| JPH0535719B2 true JPH0535719B2 (ja) | 1993-05-27 |
Family
ID=16878968
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22860586A Granted JPS6385098A (ja) | 1986-09-26 | 1986-09-26 | ３−５族化合物半導体の気相成長方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6385098A (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6951804B2 (en) | 2001-02-02 | 2005-10-04 | Applied Materials, Inc. | Formation of a tantalum-nitride layer |
| US6878206B2 (en) | 2001-07-16 | 2005-04-12 | Applied Materials, Inc. | Lid assembly for a processing system to facilitate sequential deposition techniques |
| JP2009081192A (ja) * | 2007-09-25 | 2009-04-16 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 半導体光素子を作製する方法、及びｉｉｉ−ｖ化合物半導体結晶を成長する方法 |
| JP2010251458A (ja) * | 2009-04-14 | 2010-11-04 | Sony Corp | 半導体層およびその製造方法ならびに半導体レーザおよびその製造方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS53123072A (en) * | 1977-04-01 | 1978-10-27 | Nec Corp | Vapor phase growth method of gaas |
-
1986
- 1986-09-26 JP JP22860586A patent/JPS6385098A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS53123072A (en) * | 1977-04-01 | 1978-10-27 | Nec Corp | Vapor phase growth method of gaas |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6385098A (ja) | 1988-04-15 |
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