JP2587624B2 - Epitaxial crystal growth method for compound semiconductor - Google Patents

Epitaxial crystal growth method for compound semiconductor

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潤一 西澤
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、単分子層から数オングストロームの膜厚制
御性を有する化合物半導体の高純度な単結晶薄膜を成長
させる化合物半導体のエピタキシャル結晶成長方法に関
する。
Description: FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a method for growing a compound semiconductor epitaxial crystal from a monolayer to a high-purity single crystal thin film of a compound semiconductor having a thickness controllability of several angstroms. About.

(従来の技術) たとえば、GaAsとAlxGa1-xAsの薄膜のヘテロ接合,二
次元電子ガスを利用してHEMT構造、超格子構造などのヘ
テロ接合を利用した半導体デバイスの提案が数多くされ
ている。これらの半導体デバイスの提案と共に、化合物
半導体の優れた薄膜結晶育成技術の開発が急がれてい
る。GaAsやAlxGa-1As等の半導体や薄膜形成技術として
は、分子線エピタキシィ(MBE)、有機金属気相エピタ
キシャル成長法(MO−CVD)、分子層エピタキシィ(ML
E)などが提案されている。
(Prior Art) For example, there have been many proposals for a semiconductor device using a heterojunction of a thin film of GaAs and AlxGa1 - xAs, or a heterojunction such as a HEMT structure or a superlattice structure using a two-dimensional electron gas. Along with the proposal of these semiconductor devices, development of an excellent technique for growing a thin film crystal of a compound semiconductor is urgent. Semiconductor and thin film forming technologies such as GaAs and AlxGa -1 As include molecular beam epitaxy (MBE), metal-organic vapor phase epitaxy (MO-CVD), and molecular layer epitaxy (ML).
E) has been proposed.

MO−CVDは装置の簡易性および量産性の良さなどの理
由で広く用いられているが、単分子層オーダの薄膜制御
性は有していない。従って、HEMT構造や超格子構造の作
製に対しては必ずしも適していない。
Although MO-CVD is widely used because of its simplicity and good mass productivity, it does not have the controllability of a thin film on the order of a monolayer. Therefore, it is not necessarily suitable for the fabrication of a HEMT structure or a superlattice structure.

MBEは原料を加熱し、その蒸気を基板結晶上に蒸着す
る方法を用いており成長速度を非常に小さくすることが
できるため、成長膜厚制御性はMO−CVDに比べ優れてい
る。しかし、単分子層オーダの精度の膜厚制御は容易で
ない。RHEEDによるモニタを用いこの問題がようやく解
決されつつある。また、MBEで良質の結晶を得るために
は、成長温度を500〜600℃といった高温に設定する必要
がある。GaAsでは550〜600℃、AlxGa1-xAsでは結晶性を
良くするため通常600℃以上としている。Alは高温では
より酸化しやすくなりAlxGa1-xAsの結晶は平坦性が悪い
といった重大な欠点がある。急峻な不純物プロファイル
を実現しようとする場合、高い成長温度による不純物プ
ロファイルの再分布が問題となる。また、蒸着法に基づ
いているため、成長膜の化学量論的組成からの逸脱やオ
ーバル欠陥といった結晶欠陥の嵌入などの問題が生じ
る。
MBE uses a method of heating a raw material and vapor-depositing the vapor on a substrate crystal. Since the growth rate can be extremely reduced, the growth film thickness controllability is superior to that of MO-CVD. However, it is not easy to control the film thickness with a precision of the order of a monolayer. This problem is finally being solved using a monitor with RHEED. Also, in order to obtain good quality crystals by MBE, the growth temperature must be set to a high temperature of 500 to 600 ° C. Usually, the temperature is set to 550 to 600 ° C. for GaAs and to 600 ° C. or higher for AlxGa 1 -xAs to improve the crystallinity. Al has a serious drawback such that Al is more easily oxidized at high temperature and AlxGa 1 -xAs crystals have poor flatness. When trying to realize a steep impurity profile, redistribution of the impurity profile due to a high growth temperature becomes a problem. In addition, since it is based on the vapor deposition method, problems such as deviation from the stoichiometric composition of the grown film and insertion of crystal defects such as oval defects occur.

分子量エピタキシィはIII−V族化合物の結晶成長に
おいては、III族化合物ガスとV族化合物ガスを交互に
基板結晶上に導入し、結晶を単分子層ずつ成長させる方
法である(たとえば、西澤潤一他の論文[J.Nishizawa,
H.Abe and T.Kurabayashi;J.Electrochem.Soc.132(198
5)1197〜1200]参照)。この方法は化合物ガスの吸着
および表面反応を利用し、たとえばIII−V族結晶の場
合、III族化合物ガスとV族化合物ガスの1回ずつの導
入で単分子膜成長層を得る。この方法は化合物ガスの単
分子層吸着を利用しているため、導入ガスの圧力が変化
してもある圧力範囲で常に単分子層ずつの成長が起こ
る。この方法はGaAsの結晶成長において、アルキルガリ
ウムであるトリメチルガリウム(TMG)およびヒ素の水
素化合物であるアルシン(AsH3)を用いていたが、TMG
のかわりに、アルキルガリウムであるトリエチルガリウ
ム(TEG)を用いることで高純度GaAs成長層をより低温
成長で得ることができる(たとえば、西澤潤一他の論文
[J.Nishizawa,H.Abe,T.Kurabayashi and N.Sakurai;T.
Vac.Sci.Technol.A4(3),(1986)706〜710]参
照)。
Molecular weight epitaxy is a method for growing a group III-V compound crystal by introducing a group III compound gas and a group V compound gas alternately onto a substrate crystal and growing the crystal in monomolecular layers (for example, Junichi Nishizawa et al.). Paper [J. Nishizawa,
H. Abe and T. Kurabayashi; J. Electrochem. Soc. 132 (198
5) 1197-1200]). This method utilizes the adsorption and surface reaction of a compound gas. For example, in the case of a group III-V crystal, a monomolecular film growth layer is obtained by introducing a group III compound gas and a group V compound gas once each. Since this method utilizes the monolayer adsorption of the compound gas, the monolayers always grow in a certain pressure range even when the pressure of the introduced gas changes. This method used trimethylgallium (TMG), an alkyl gallium, and arsine (AsH 3 ), a hydrogen compound of arsenic, in growing GaAs crystals.
Instead of using gallium triethylgallium (TEG), a high-purity GaAs growth layer can be obtained at a lower temperature (for example, see J. Nishizawa, H. Abe, T. et al. Kurabayashi and N. Sakurai; T.
Vac. Sci. Technol. A4 (3), (1986) 706-710]).

(発明が解決しようとする問題点) しかしながら、上記従来の分子層エピタキシィにおい
ては、アルキル金属を用いて結晶成長を行なわせると、
成長膜中に炭素が混入して高純度の薄膜が得られなくな
る問題点があった。
(Problems to be Solved by the Invention) However, in the above-mentioned conventional molecular layer epitaxy, when crystal growth is performed using an alkyl metal,
There was a problem that carbon was mixed in the grown film and a high-purity thin film could not be obtained.

そこで、本発明はこの点を改良して成長膜中に混入す
る炭素の量を抑制して、より高純度の結晶成長薄膜が得
られる化合物半導体のエピタキシャル結晶成長方法を提
供することを目的とする。
Accordingly, an object of the present invention is to improve this point and to suppress the amount of carbon mixed into the grown film, and to provide a method of epitaxially growing a compound semiconductor capable of obtaining a crystal growth thin film with higher purity. .

(問題点を解決するための手段) このため本発明は、化合物半導体の各元素成分を個別
に含むガスと水素を基板結晶上に交互に導入するように
したものである。更に具体的には、アルキルガリウムと
してTMGやTEGに代わってトリイソプロピルガリウム(TI
PG)およびトリイソブチルガリウム(TIBG)、アルキル
アルミニウムとしてトリイソプロピルアルミニウム(TI
PA)およびトリイソブチルアルミニウム(TIBA)を用
い、これらの組み合わせにより、従来法による分子層エ
ピタキシィに比べ、より高純度のGaAsおよびAlxGa1-xAs
エピタキシャル層を得ようとする方法である。
(Means for Solving the Problems) For this reason, the present invention is to alternately introduce a gas containing each elemental component of a compound semiconductor and hydrogen onto a substrate crystal alternately. More specifically, instead of TMG and TEG, triisopropylgallium (TI
PG) and triisobutyl gallium (TIBG), and triisopropyl aluminum (TI
PA) and triisobutylaluminum (TIBA), which combine to provide higher purity GaAs and AlxGa1 - xAs compared to conventional molecular layer epitaxy.
This is a method for obtaining an epitaxial layer.

(作用) アルキルアルミニウムやアルキルガリウムを、真空中
で加熱された基板上に導入すると、ある温度領では半ば
分解しながら、アルミニウム化合物やガリウム化合物が
吸着し、さらに高温領域では、これらが完全に分解し、
アルミニウムやガリウムが基板表面に析出する。アルキ
ルアルミニウムおよびアルキルガリウムの導入後、AsH3
を基板表面上に導入すると表面反応によりGaAsやAlxGa
1-xAsエピタキシャル成長層が形成される。材料として
用いるガスがトリメチルアルミニウム(TMA)、トリエ
チルアルミニウム(TEA)、トリメチルガリウム(TMG)
およびトリエチルガリウム(TEG)の場合、成長膜に炭
素が取り込まれる割合が多く、成長膜はキャリア密度の
高いp形の結晶になる。しかし、成長時のある時間だ
け、例えばAsH3導入時に同期させて水素分子か水素原子
または水素イオンを導入することで炭素の混入を顕著に
減らすことができる。また、更に原料ガスにトリイソプ
ロピルアルミニウム(TIPA),トリイソブチルアルミニ
ウム(TIBA),トリイソプロピルガリウム(TIPG)もし
くはトリイソブチルガリウム(TIBG)といったイソプロ
ピル基もしくはイソブチル基を持つ原料を選ぶことで炭
素の混入をより顕著に減らすことが可能となる。
(Action) When alkylaluminum and alkylgallium are introduced onto a substrate heated in a vacuum, aluminum compounds and gallium compounds are adsorbed while being partially decomposed in a certain temperature range, and are completely decomposed in a high temperature region. And
Aluminum and gallium precipitate on the substrate surface. After the introduction of alkyl aluminum and alkyl gallium, AsH 3
When GaAs and AlxGa are introduced on the substrate surface by surface reaction
A 1- xAs epitaxial growth layer is formed. Gas used as material is trimethylaluminum (TMA), triethylaluminum (TEA), trimethylgallium (TMG)
In the case of triethylgallium (TEG), a large proportion of carbon is taken into the grown film, and the grown film becomes a p-type crystal having a high carrier density. However, by introducing a hydrogen molecule, a hydrogen atom, or a hydrogen ion only for a certain time during the growth, for example, in synchronization with the introduction of AsH 3 , carbon contamination can be significantly reduced. Further, by selecting a raw material having an isopropyl group or an isobutyl group such as triisopropylaluminum (TIPA), triisobutylaluminum (TIBA), triisopropylgallium (TIPG) or triisobutylgallium (TIBG) as a raw material gas, carbon contamination is prevented. It is possible to reduce it more significantly.

(実施例) 以下、本発明の実施例を図面を参照して詳細に説明す
る。
(Example) Hereinafter, an example of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

第1図は水素導入を取り入れた本発明の一実施例に係
るエピタキシャル結晶成長装置の概略構成図を示したも
のである。この図において、1はアルキルアルミニウム
の導入口、2はアルキルガリウムの導入口、3はAsH3
導入口、4はアルキルアルミニウムの導入量制御システ
ム、5はアルキルガリウムの導入量制御システム、6は
AsH3の導入量制御システム、7はGaAs基板結晶、8は石
英サセプタ、9はランプ室、10は赤外線ランプ、11は結
晶成長室、12はゲートバルブ、13は真空排気システム、
14はガス導入モード制御システム、15は水素(水素分
子,水素原子あるいは水素イオン)の導入口、16は水素
の導入制御システムである。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an epitaxial crystal growth apparatus according to one embodiment of the present invention that incorporates hydrogen. In this figure, 1 is an alkyl aluminum inlet, 2 is an alkyl gallium inlet, 3 is an AsH 3 inlet, 4 is an alkyl aluminum introduction control system, 5 is an alkyl gallium introduction control system, and 6 is an alkyl gallium introduction control system.
AsH 3 introduction amount control system, 7 GaAs substrate crystal, 8 quartz susceptor, 9 lamp chamber, the 10 infrared lamp, 11 the crystal growth chamber, 12 is a gate valve, 13 a vacuum evacuation system,
14 is a gas introduction mode control system, 15 is a hydrogen (hydrogen molecule, hydrogen atom or hydrogen ion) inlet, and 16 is a hydrogen introduction control system.

この結晶成長装置を用いて、GaAsまたはAlxGa1-xAs単
結晶薄膜の成長は以下の手順で行なわれる。まず、結晶
成長室11内にGaAs基板結晶7をセットし、真空排気シス
テム13により10-9〜10-19Torr程度の真空度になるまで
真空排気する。この真空排気システム13はクライオポン
プ,ターボ分子ポンプ等の真空ポンプにより構成され
る。この真空排気システム13はクライオポンプ,ターボ
分子ポンプ等の真空ポンプにより構成される。
Using this crystal growth apparatus, a GaAs or AlxGa1 - xAs single crystal thin film is grown in the following procedure. First, the GaAs substrate crystal 7 is set in the crystal growth chamber 11 and evacuated by the vacuum evacuation system 13 until the degree of vacuum becomes about 10 -9 to 10 -19 Torr. The evacuation system 13 is constituted by a vacuum pump such as a cryopump or a turbo molecular pump. The evacuation system 13 is constituted by a vacuum pump such as a cryopump or a turbo molecular pump.

赤外線ランプ10によりGaAs基板結晶7を結晶成長温度
(300〜500℃)に加熱し一定温度にセットする。次に、
アルキルアルミニウム,アルキルガリウム,AsH3および
水素をそれぞれの導入量制御システム4,5,6および16に
より制御された所定のガス導入圧力でガスを個別に導入
し、GaAsまたはAlxGa1-xAs成長層を得る。用いる水素
は、水素分子,水素原子および水素イオンである。水素
原子または水素イオンは、水素分子に光照射やプラズマ
放電を施し作り出す。
The GaAs substrate crystal 7 is heated to a crystal growth temperature (300 to 500 ° C.) by an infrared lamp 10 and set at a constant temperature. next,
Alkylaluminum, alkyl gallium, introducing a gas separate AsH 3 and hydrogen in predetermined gas introduction pressure controlled by the respective introduction amount control system 4, 5, 6 and 16, a GaAs or Al x Ga 1-xAs grown layer obtain. The hydrogen used is a hydrogen molecule, a hydrogen atom and a hydrogen ion. Hydrogen atoms or ions are generated by applying light irradiation or plasma discharge to hydrogen molecules.

第2図はGaAsを成長させる場合のガス導入モードの例
を示したものである。このガス導入モードは、ガス導入
モード制御システム14で制御する。同図でGaを含むガス
はアルキルガリウム、Asを含むガスはAsH3である。モー
ドIはASH3とアルキルガリウムの排気時間に同期して水
素を導入するモードである。モードIIはアルキルガリウ
ムに同期して水素を導入するモードである。モードIII
はアルキルガリウムとAsH3の排気時間に同期して水素を
導入するモードである。モードIVはAsH3の導入時間に同
期して水素を導入するモードである。
FIG. 2 shows an example of a gas introduction mode when GaAs is grown. This gas introduction mode is controlled by the gas introduction mode control system 14. In the figure, the gas containing Ga is alkyl gallium, and the gas containing As is AsH 3 . Mode I is a mode in which hydrogen is introduced in synchronization with the evacuation time of ASH 3 and alkyl gallium. Mode II is a mode in which hydrogen is introduced in synchronization with alkyl gallium. Mode III
Is a mode in which hydrogen is introduced in synchronization with the evacuation time of alkyl gallium and AsH 3 . Mode IV is a mode of introducing hydrogen in synchronism with the introduction time of AsH 3.

AlxGa1-xAsを成長させる場合は、第2図に示すモード
I〜IVの他にアルキルアルミニウムの導入に同期して水
素を導入するモードかアルキルアルミニウムの排気時間
に同期して水素を導入するモードが加わることになる。
When growing AlxGa 1- xAs, in addition to modes I to IV shown in FIG. 2, a mode in which hydrogen is introduced in synchronization with the introduction of alkyl aluminum or a mode in which hydrogen is introduced in synchronization with the evacuation time of alkyl aluminum Will be added.

このように、アルキル金属を含む各種ガスと共に、所
定のタイミングで結晶成長室11内に水素を導入すること
により、アルキル金属の導入後、基板表面に残るアルキ
ル基をその水素と表面反応させて安定な炭化水素として
基板表面から離脱させることができ、成長膜中に混入す
る炭素の量を抑制し、純度の高い単結晶薄膜を成長させ
ることができるようになる。
As described above, by introducing hydrogen into the crystal growth chamber 11 at a predetermined timing together with various gases containing an alkyl metal, the alkyl group remaining on the substrate surface is surface-reacted with the hydrogen after the introduction of the alkyl metal, thereby stably. Hydrocarbons can be separated from the substrate surface as a stable hydrocarbon, the amount of carbon mixed into the grown film can be suppressed, and a single crystal thin film with high purity can be grown.

この場合、結晶成長室11内に所定のタイミングで水素
を導入すると共に、結晶成長成分元素を含むガスとして
アルキルインジウム,アルキルガリウム,AsH3およびPH3
等のガスの組み合わせを選び結晶成長室11内に導入する
ことにより、高抵抗GaP,InP,InGaPおよびInGaAsP等のII
I−族化合物半導体の単結晶薄膜の成長が可能となる。
In this case, hydrogen is introduced into the crystal growth chamber 11 at a predetermined timing, and alkyl indium, alkyl gallium, AsH 3 and PH 3 are used as a gas containing a crystal growth component element.
By selecting a combination of gases such as GaP, InP, InGaP and InGaAsP, a high-resistance II
A single crystal thin film of an I-group compound semiconductor can be grown.

また、DMZn(ジメチル亜鉛),H2Se(水素化セレン)
およびDMTe(ジメチルテルル)の組み合わせや、DMHg
(ジメチル水銀),DMCd(ジメチルカドミウム)およびD
MTeの組み合わせを選び、水素導入を併入した成長を行
なうことによりZnSe1-xTexやHgxCd1-xTe等のII〜VI族化
合物半導体の高純度単結晶薄膜を得られることとなる。
In addition, DMZn (dimethyl zinc), H 2 Se (hydrogenated selenium)
And DMTe (dimethyl tellurium), DMHg
(Dimethylmercury), DMCd (dimethylcadmium) and D
By selecting a combination of MTe and performing growth with the introduction of hydrogen, a high-purity single crystal thin film of a II-VI group compound semiconductor such as ZnSe 1- xTex or HgxCd 1- xTe can be obtained.

また、従来法で用いていたTMGやTEGに代わりTIPGやTI
BGを用いることで高抵抗GaAsエピタキシャル層を形成で
きる。III〜V族二元,三元および四元系の混晶につい
てもイソプロピル基やイソブチル基を持つ有機金属材料
を用いることで高抵抗のAlxGa1-xAs,GaP,InP,InxGa1-x
P,InGaAsP,AlGaAsP等の高抵抗単結晶薄膜の形成が可能
となる。また、II族およびVI族の元素を含む有機金属お
よび水素化物を用いることでII−VI族化合物半導体の高
抵抗単結晶薄膜の形成が可能となる。
In addition, instead of TMG and TEG used in the conventional method,
By using BG, a high-resistance GaAs epitaxial layer can be formed. For III-V binary, ternary and quaternary mixed crystals, the use of an organometallic material having an isopropyl group or an isobutyl group enables high resistance AlxGa1 - xAs, GaP, InP, InxGa1 - x.
It becomes possible to form a high-resistance single-crystal thin film of P, InGaAsP, AlGaAsP or the like. In addition, the use of an organic metal and a hydride containing a group II and group VI element enables formation of a high-resistance single crystal thin film of a group II-VI compound semiconductor.

第3図は不純物添加によりp形およびn形のGaAsとAl
xGa1-xAsのエピタキシャル結晶成長装置の概略構成図を
示したものである。図中、第1図と同一符号は同一また
は相当部分を示し、更に、20はn形ドーパントの化合物
ガスの導入口、21はp形ドーパントの化合物ガスの導入
口である。22および23はそれぞれのガス導入量制御シス
テムである。24および25は光照射用窓である。26および
27は照射光である。
FIG. 3 shows p-type and n-type GaAs and Al
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an xGa 1 -xAs epitaxial crystal growth apparatus. In the figure, the same reference numerals as those in FIG. 1 indicate the same or corresponding parts, and further, reference numeral 20 denotes an inlet for a compound gas of an n-type dopant, and reference numeral 21 denotes an inlet for a compound gas of a p-type dopant. 22 and 23 are respective gas introduction amount control systems. Reference numerals 24 and 25 are light irradiation windows. 26 and
27 is irradiation light.

この結晶成長装置を用いてn形のGaAsまたはAlxGa1-x
Asを得る場合は、導入口20より、Si2H6,SiH4,H2Se,H2S
またはDMTe等の化合物ガスを導入する。また、p形のGa
AsまたはAlxGa1-xAsを得る場合は導入口21よりDMCd,DMZ
n,DEZn等の化合物ガスを導入する。さらに、成長中のあ
る時間だけ光照射用窓24および25より照射光26および27
を周期的に基板表面に照射する。照射光源としてはエキ
シマレーザ光,水銀ランプ光,キセノンランプ光および
アルゴンイオンレーザ光等を用いる。この光照射によ
り、成長温度が低くても高純度の単結晶薄膜の形成が可
能となる。
Using this crystal growth apparatus, n-type GaAs or AlxGa1 - x
When As is obtained, Si 2 H 6 , SiH 4 , H 2 Se, H 2 S
Alternatively, a compound gas such as DMTe is introduced. In addition, p-type Ga
To obtain As or AlxGa1 - xAs, DMCd, DMZ from inlet 21
Compound gas such as n and DEZn is introduced. Further, the irradiation light 26 and 27 from the light irradiation windows 24 and 25 for a certain time during the growth.
Is periodically applied to the substrate surface. As an irradiation light source, an excimer laser beam, a mercury lamp beam, a xenon lamp beam, an argon ion laser beam or the like is used. By this light irradiation, a high-purity single crystal thin film can be formed even at a low growth temperature.

このように不純物添加する場合にも水素を所定のタイ
ミングで結晶成長室11内に導入することにより、所望の
導電度を有する領域が精度良く形成できるようになり、
高品質の半導体が形成できるようになる。
As described above, even when impurities are added, by introducing hydrogen into the crystal growth chamber 11 at a predetermined timing, a region having a desired conductivity can be accurately formed,
High quality semiconductors can be formed.

(発明の効果) 以上説明してきたように本発明によれば、水素を原料
ガスのモードの中のある時間に同期させて導入するよう
にしたので、成長膜中の炭素の混入を減らし、高純度化
を実現することができる。また、有機金属材料としてイ
ソプロピル基もしくはイソブチル基を持つ原料を選ぶこ
とで、炭素の混入を減らすことができ、GaAs,GaP,InP,I
nGaP,InGaAsP等の化合物半導体の高純度単結晶薄膜を得
ることができる。
(Effects of the Invention) As described above, according to the present invention, since hydrogen is introduced in synchronization with a certain time in the mode of the source gas, the incorporation of carbon into the grown film is reduced, and Purification can be realized. In addition, by selecting a raw material having an isopropyl group or an isobutyl group as the organometallic material, carbon contamination can be reduced, and GaAs, GaP, InP, I
A high-purity single crystal thin film of a compound semiconductor such as nGaP or InGaAsP can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は本発明によるGaAsおよびAlxGa1-xAsのエピタキ
シャル成長装置の概略構成図、第2図は結晶成長時のガ
ス導入モードの一例を示すタイミングチャートである。
第3図は不純物添加並びに光照射を行なう場合のGaAsお
よびAlxGa1-xAsのエピタキシャル成長装置の概略構成図
である。 1……アルキルアルミニウムの導入口、2……アルキル
ガリウムの導入口、3……AsH3の導入口、4……アルキ
ルアルミニウムの導入量制御システム、5……アルキル
ガリウムの導入量制御システム、6……AsH3の導入量制
御システム、7……GaAs基板結晶、8……石英サセプ
タ、9……ランプ室、10……赤外線ランプ、11……結晶
成長室、12……ゲートバルブ13は真空排気システム、14
……ガス導入モード制御システム、15……水素(水素分
子,水素原子あるいは水素イオン)の導入口、16……水
素の導入制御システム、20……n形ドーパントの化合物
ガスの導入口、21……p形ドーパントの化合物ガスの導
入口、22,23……ガス導入量制御システム、24,25……光
照射用窓、26,27……照射光。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an apparatus for epitaxially growing GaAs and AlxGa1 - xAs according to the present invention, and FIG. 2 is a timing chart showing an example of a gas introduction mode during crystal growth.
FIG. 3 is a schematic configuration diagram of an epitaxial growth apparatus for GaAs and AlxGa1 - xAs when adding impurities and irradiating light. 1 ...... alkylaluminum inlet, 2 ...... inlet alkyl gallium, 3 ...... inlet AsH 3, 4 ...... alkylaluminum introduction amount control system, 5 ...... alkyl gallium introduction amount control system, 6 ... AsH 3 introduction amount control system, 7 ... GaAs substrate crystal, 8 ... Quartz susceptor, 9 ... Lamp chamber, 10 ... Infrared lamp, 11 ... Crystal growth chamber, 12 ... Gate valve 13 is vacuum Exhaust system, 14
... gas introduction mode control system, 15 ... hydrogen (hydrogen molecule, hydrogen atom or hydrogen ion) inlet, 16 ... hydrogen introduction control system, 20 ... compound gas inlet for n-type dopant, 21 ... ... p-type dopant compound gas inlet, 22, 23 ... gas introduction amount control system, 24, 25 ... light irradiation window, 26, 27 ... irradiation light.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 倉林 徹 仙台市八木山香澄町7−25 姉帯アパー ト2A (56)参考文献 特開 昭61−34928(JP,A) 特開 昭59−3099(JP,A) ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (72) Inventor Toru Kurabayashi 7-25 Kasumi-cho, Yagiyama, Sendai City 2nd-Apartment Apartment 2A (56) References JP-A-61-34928 (JP, A) JP-A-59-3099 (JP, A)

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】結晶基板が設置される結晶成長室内を真空
排気した上、III族のアルキル化物ガスとV族の金属水
素化物ガスの2種類のガスを決して同時には導入するこ
となく各所定の圧力と時間で交互に導入、排気する操作
を繰り返すことにより、前記結晶基板上に単分子層ずつ
III−V族化合物半導体をエピタキシャル結晶成長させ
る方法であって、前記結晶成長室内への前記2種類のガ
スの導入、排気操作のタイミングのうちの1つのタイミ
ングに同期させて所定の時間水素を導入することを特徴
とする化合物半導体のエピタキシャル結晶成長方法。
A vacuum chamber is evacuated to a crystal growth chamber in which a crystal substrate is installed, and a predetermined gas is introduced without simultaneously introducing two kinds of gases, a group III alkylated gas and a group V metal hydride gas. By repeating the operation of alternately introducing and evacuating with pressure and time, a monolayer is formed on the crystal substrate.
A method for epitaxially growing a group III-V compound semiconductor, wherein hydrogen is introduced for a predetermined time in synchronization with one of timings of introducing and exhausting the two gases into the crystal growth chamber. A method of epitaxially growing a compound semiconductor.
【請求項2】特許請求の範囲第1項記載において、前記
水素として水素分子、水素原子および水素イオンの少な
くともいずれか1つを用いることを特徴とする化合物半
導体のエピタキシャル結晶成長方法。
2. A method according to claim 1, wherein at least one of a hydrogen molecule, a hydrogen atom and a hydrogen ion is used as said hydrogen.
【請求項3】特許請求の範囲第1項記載において、III
族のアルキル化物ガスとしてイソプロピル化物およびイ
ソブチル化物を用いることを特徴とする化合物半導体の
エピタキシャル結晶成長方法。
3. The method according to claim 1, wherein
A method for epitaxially growing a compound semiconductor, comprising using an isopropylated compound and an isobutylated compound as a group alkylating gas.
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