JP2003115455A - Method of manufacturing iii-v compound semiconductor crystal containing antimony - Google Patents

Method of manufacturing iii-v compound semiconductor crystal containing antimony

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JP2003115455A
JP2003115455A JP2001309654A JP2001309654A JP2003115455A JP 2003115455 A JP2003115455 A JP 2003115455A JP 2001309654 A JP2001309654 A JP 2001309654A JP 2001309654 A JP2001309654 A JP 2001309654A JP 2003115455 A JP2003115455 A JP 2003115455A
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antimony
group
compound semiconductor
iii
source gas
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Yasuhiro Oda
康裕 小田
Noriyuki Watanabe
則之 渡邉
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method of manufacturing a III-V compound semiconductor crystal containing antimony for upgrading the quality of a compound semiconductor crystal containing antimony grown by using a metal-organic vapor- phase growth method. SOLUTION: This method is to manufacture a III-V compound semiconductor crystal containing antimony, which contains at least two kinds or more of group-V components, one of which is antimony, by alternately and periodically repeating a first process of simultaneously supplying a source gas for a group-III component and a source gas for antimony, and a second process of simultaneously supplying the source gas for the group-III component and source gases for group-V components other than antimony.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、有機金属気相成長
法を用いてアンチモン系化合物半導体を作製する、アン
チモン含有III−V族化合物半導体結晶の製造方法に関
するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for producing an antimony-containing III-V group compound semiconductor crystal for producing an antimony compound semiconductor by using a metal organic chemical vapor deposition method.

【0002】[0002]

【従来の技術】アンチモン系化合物半導体はV族原料と
してアンチモンを含有し、この化合物半導体には各種の
用途がある。たとえば、アンチモンを含有する化合物半
導体は、超高速デバイスの特性を向上させるために、高
電子移動度トランジスタ(HighElectron Mobility Tran
sistor:HEMT)やヘテロ接合バイポーラトランジス
タ(Heterostructure Bipolar Transistor:HBT)の
バンド構造プロファイルに、化合物半導体のへテロ構造
で一般的なtype-1構造のほかにtype-2構造を一部に導
入するために用いられている。このtype-1構造が図6
(a)に示され、type-2構造が図6(b)に示されてい
る。図6(c)はtype-3構造を示す。また、アンチモン
を含有する化合物半導体は、他材料との屈折率差を利用
した半導体レーザーの反射鏡、長波長領域の発光・受光
素子などへの応用が期待されている。
2. Description of the Related Art Antimony-based compound semiconductors contain antimony as a group V raw material, and these compound semiconductors have various uses. For example, compound semiconductors containing antimony are used in high electron mobility transistors (High Electron Mobility Transistors) to improve the characteristics of ultra-high speed devices.
cistor: HEMT) or heterojunction bipolar transistor (HBT) band structure profile, in order to introduce a type-2 structure in addition to the type-1 structure that is generally used for the heterostructure of compound semiconductors. Is used for. This type-1 structure is shown in Fig. 6.
It is shown in (a) and the type-2 structure is shown in FIG. 6 (b). FIG. 6C shows a type-3 structure. Further, compound semiconductors containing antimony are expected to be applied to semiconductor laser reflecting mirrors utilizing the difference in refractive index from other materials, light emitting / receiving elements in the long wavelength region, and the like.

【0003】たとえば、HBTをInP上に作製する場合
にはGaAsSbが組み合わされ、HEMTを作製する場合に
はAlAsSbが組み合わされ、発光素子にはInAsSbなどが他
の化合物半導体と組み合わされて検討が行われている。
For example, when HBT is formed on InP, GaAsSb is combined, when HEMT is formed, AlAsSb is combined, and InAsSb or the like is combined with other compound semiconductor in the light emitting element. It is being appreciated.

【0004】これらの素子を作製するにあたって、アン
チモンを含有する化合物半導体の結晶品質が素子の性能
・信頼性に与える影響が非常に大きく、高い結晶品質が
要求される。
In manufacturing these elements, the crystal quality of the compound semiconductor containing antimony has a great influence on the performance and reliability of the element, and high crystal quality is required.

【0005】化合物半導体の結晶成長法として、量産向
きである有機金属気相成長法(MOCVD)がある。こ
の有機金属気相成長法を用いて、アンチモンを含有する
化合物半導体を成長した場合、従来は混晶を作製するの
に必要な原料ガスを、全て同時に反応管に供給してい
た。この様子を、図7に示す。図7によれば、一般的な
有機金属気相成長法のガス供給フローにより、アンチモ
ン含有化合物半導体が作製される。このアンチモン含有
化合物半導体には、V族元素が2種類以上含まれてい
る。V族元素を2種類以上含む場合、その組成を原料ガ
スの流量比で制御するのが一般的であった。
As a crystal growth method for compound semiconductors, there is metal organic chemical vapor deposition (MOCVD) which is suitable for mass production. When a compound semiconductor containing antimony is grown by using this metalorganic vapor phase epitaxy method, conventionally, all the raw material gases necessary for producing a mixed crystal are simultaneously supplied to the reaction tube. This state is shown in FIG. According to FIG. 7, an antimony-containing compound semiconductor is manufactured by a gas supply flow of a general metal organic chemical vapor deposition method. This antimony-containing compound semiconductor contains two or more kinds of Group V elements. When two or more group V elements are included, their composition is generally controlled by the flow rate ratio of the source gas.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の結晶成
長法には次のような問題点がある。つまり、この結晶成
長法では、アンチモンを含有する化合物半導体の作製お
よび高品質化が、以下の(1)〜(3)の理由によって
困難であった。
However, the conventional crystal growth method has the following problems. That is, with this crystal growth method, it was difficult to produce a compound semiconductor containing antimony and to improve the quality thereof for the following reasons (1) to (3).

【0007】(1)ガリウムやアルミニウムなどのIII
族元素とアンチモンとの結合力は、ヒ素やリンなどのV
族元素との結合力に比べて弱い。このため、それぞれの
原料ガスを同時に供給すると(図7)、たとえば、Al-A
sやGa-Asの方が優先的に形成される。したがって、通
常、数十〜数百の値をとるV族原料とIII族原料との流
量比(以下、V/III比という)を1前後の低い値にし
ないと、アンチモンが結晶中に取り込まれない。しか
し、V/III比を低くすると、特に、アルミニウムを含
む結晶の場合に、高濃度の酸素や炭素の混入を招き、結
晶品質を劣化させてしまう。
(1) III such as gallium and aluminum
The binding force between group elements and antimony is V for arsenic and phosphorus.
Weaker than the bond strength with group elements. Therefore, if each source gas is supplied simultaneously (Fig. 7), for example, Al-A
s and Ga-As are preferentially formed. Therefore, unless the flow rate ratio between the group V raw material and the group III raw material (hereinafter referred to as V / III ratio), which normally takes a value of several tens to several hundreds, is set to a low value of around 1, antimony is taken into the crystal. Absent. However, when the V / III ratio is lowered, particularly in the case of a crystal containing aluminum, high concentration of oxygen and carbon are mixed and the crystal quality is deteriorated.

【0008】一方、V/III比を増大させると、アンチ
モンの取り込みが他のV族元素により阻害されると共
に、成長表面が荒れやすくなってしまう。また、0.1程
度のV/III比のわずかな変動にも、こうした結晶品質
や表面モホロジーが敏感に影響を受けてしまう。
On the other hand, when the V / III ratio is increased, the incorporation of antimony is hindered by other V group elements and the growth surface is apt to be roughened. Further, even a slight fluctuation of V / III ratio of about 0.1 sensitively affects such crystal quality and surface morphology.

【0009】(2)化合物半導体を用いてデバイスを作
製する際、意図したデバイス特性を得るには、設計した
バンド構造を正確に実現することが重要である。アンチ
モンを含有する化合物半導体についても同様である。そ
のためには、アンチモン組成を精密に制御する必要があ
る。しかし、先に述べた他材料との競合反応により、組
成制御が難しい。
(2) When manufacturing a device using a compound semiconductor, it is important to realize the designed band structure accurately in order to obtain the intended device characteristics. The same applies to compound semiconductors containing antimony. For that purpose, it is necessary to precisely control the antimony composition. However, it is difficult to control the composition due to the competitive reaction with other materials described above.

【0010】(3)アンチモンの蒸気圧(600[℃]
で、Sb:6×10-2[torr])は、他のV族の蒸気圧(600
[℃]で、P4:2×104[torr]、As4:4×102[tor
r])に比べると4桁以上低い。このために、低温で成
長した場合、過剰なアンチモンが凝縮しやすい。また、
アンチモン系化合物の融点(InSb:525[℃]、GaSb:7
12[℃])は、他の化合物の融点(GaAs:1240[℃]、
AlAs:1740[℃])に比べて一般に低い。不純物混入を
防ぐと共に、アンチモンの凝縮を防ぐために、成長温度
を上げると、アンチモン系化合物の低融点によって、表
面・界面が荒れてしまう。
(3) Vapor pressure of antimony (600 [° C]
And Sb: 6 × 10 -2 [torr]) is the vapor pressure of other V group (600
At [℃], P 4 : 2 × 10 4 [torr], As 4 : 4 × 10 2 [tor
r)) more than 4 digits lower. Therefore, when grown at a low temperature, excess antimony is likely to be condensed. Also,
Melting point of antimony compounds (InSb: 525 [℃], GaSb: 7
12 [℃]) is the melting point of other compounds (GaAs: 1240 [℃],
Generally lower than AlAs: 1740 [° C]). If the growth temperature is raised in order to prevent the mixing of impurities and the condensation of antimony, the low melting point of the antimony compound causes the surface / interface to become rough.

【0011】以上の理由から、たとえば、InP基板上に
格子整合したAlAs0.56Sb0.44を成長しようとした場合、
AlAs成長に適した流量比でヒ素原料を供給すると、アン
チモン原料をアンチモン単体の析出限界まで供給して
も、ヒ素の方がアンチモンよりも圧倒的にアルミニウム
と結合しやすい。このために、AlAsに非常に近い組成比
の結晶しか得られない。また、ヒ素とアンチモンとの競
合を抑えるために、ヒ素原料の供給量を低減すると、酸
素や炭素などの不純物濃度が高くなるなど、結晶品質が
劣化してしまう。
For the above reasons, for example, when trying to grow lattice-matched AlAs 0.56 Sb 0.44 on an InP substrate,
When the arsenic raw material is supplied at a flow rate ratio suitable for AlAs growth, even if the antimony raw material is supplied up to the precipitation limit of antimony simple substance, arsenic is much more easily bonded to aluminum than antimony. Therefore, only crystals with a composition ratio very close to that of AlAs can be obtained. Further, if the supply amount of the arsenic raw material is reduced in order to suppress the competition between arsenic and antimony, the concentration of impurities such as oxygen and carbon will increase and the crystal quality will deteriorate.

【0012】このように、V族を2種類以上含み、その
うちの一つがアンチモンである化合物半導体を、有機金
属気相成長法により形成する場合、アンチモンとそれ以
外のV族元素との競合反応により、結晶の高品質化を図
ることがきわめて困難であった。
As described above, when a compound semiconductor containing two or more kinds of group V, one of which is antimony, is formed by the metal organic chemical vapor deposition method, the competitive reaction between antimony and the other group V elements causes It was extremely difficult to improve the quality of crystals.

【0013】本発明は、前記の課題を解消し、有機金属
気相成長法を用いて成長したアンチモンを含有する化合
物半導体の結晶を高品質化する、アンチモン含有III−
V族化合物半導体結晶の製造方法を提供することを目的
とする。
The present invention solves the above problems and improves the quality of a compound semiconductor crystal containing antimony grown by metalorganic vapor phase epitaxy.
It is an object of the present invention to provide a method for producing a Group V compound semiconductor crystal.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、請求項1の発明は、V族原料を少なくとも2種類以
上含み、そのうち一つがアンチモンである、アンチモン
含有III−V族化合物半導体結晶の製造方法において、I
II族原料ガスとアンチモン原料ガスとを同時に供給する
第1の工程と、前記III族原料ガスと前記アンチモン以
外のV族元素の原料ガスとを同時に供給する第2の工程
とを、交互にかつ周期的に繰り返すことを特徴とするア
ンチモン含有III−V族化合物半導体結晶の製造方法で
ある。
In order to solve the above-mentioned problems, the invention according to claim 1 contains at least two kinds of group V raw materials, one of which is antimony, and an antimony-containing III-V group compound semiconductor crystal. In the manufacturing method of
Alternately, a first step of simultaneously supplying a group II source gas and an antimony source gas and a second step of simultaneously supplying the group III source gas and a source gas of a group V element other than antimony and A method for producing an antimony-containing III-V group compound semiconductor crystal, which is characterized by repeating periodically.

【0015】本発明では、III族原料を供給しながら、
V族原料のアンチモン原料とそれ以外のV族原料とを交
互に供給することで、結晶成長を行う。これにより、V
族元素同士の競合を避けて、それぞれの層に適合した成
長条件を選択することを可能にし、結晶の高品質化を図
ることができる。また、第1の工程と第2の工程とを交
互にかつ周期的に繰り返すので、それぞれのV族原料の
供給時間の比によって、結晶の組成を決定することがで
きる。このため、精密な組成制御が可能となる。
In the present invention, while supplying the group III raw material,
Crystal growth is performed by alternately supplying the antimony raw material of the V group raw material and the other V group raw material. This gives V
It is possible to avoid the competition between the group elements and to select the growth conditions suitable for each layer, and to improve the quality of the crystal. Further, since the first step and the second step are alternately and periodically repeated, the composition of the crystal can be determined by the ratio of the supply times of the respective group V raw materials. Therefore, precise composition control is possible.

【0016】請求項2の発明は、請求項1記載のアンチ
モン含有III−V族化合物半導体結晶の製造方法におい
て、前記第1の工程と前記第2の工程とを有機金属気相
成長法によって行うことを特徴とする。請求項3の発明
は、請求項1または2に記載のアンチモン含有III−V
族化合物半導体結晶の製造方法において、前記第1の工
程と前記第2の工程との間に、前記III族原料ガスのみ
を供給する第3の工程を含むことを特徴とする。請求項
4の発明は、請求項3に記載のアンチモン含有III−V
族化合物半導体結晶の製造方法において、前記第3の工
程を有機金属気相成長法によって行うことを特徴とす
る。
According to a second aspect of the invention, in the method for producing an antimony-containing III-V compound semiconductor crystal according to the first aspect, the first step and the second step are performed by a metal organic chemical vapor deposition method. It is characterized by The invention of claim 3 is the antimony-containing III-V according to claim 1 or 2.
The method for producing a group compound semiconductor crystal is characterized by including a third step of supplying only the group III source gas between the first step and the second step. The invention of claim 4 is the antimony-containing III-V according to claim 3.
In the method for producing a group compound semiconductor crystal, the third step is performed by a metal organic chemical vapor deposition method.

【発明の実施の形態】つぎに、本発明の実施の形態1、
2について、図面を参照して詳しく説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Next, the first embodiment of the present invention,
2 will be described in detail with reference to the drawings.

【0017】[実施の形態1]この実施の形態によるア
ンチモン含有III−V族化合物半導体結晶の製造方法を
図1に示す。この実施の形態では、Sb系V族原料である
アンチモンの原材料ガスと、その他のV族原料ガスとを
交互に供給し、有機金属気相成長法による結晶の成長を
行う。
[First Embodiment] FIG. 1 shows a method of manufacturing an antimony-containing III-V group compound semiconductor crystal according to this embodiment. In this embodiment, a raw material gas of antimony, which is a Sb-based group V source material, and another group V source material gas are alternately supplied to grow a crystal by a metal organic chemical vapor deposition method.

【0018】つまり、この実施の形態では、III族原料
ガスの供給を開始すると同時に、供給時間t11の間に
その他のV族原料ガスを供給する(第1の工程)。続い
て、供給時間t21の間にアンチモンの原材料ガスを供
給する(第2の工程)。この後、同じようにして、供給
時間t12の間にその他のV族原料ガスを供給し、供給
時間t22の間にアンチモンの原材料ガスを供給し、供
給時間t13の間にその他のV族原料ガスを供給し、供
給時間t23の間にアンチモンの原材料ガスを供給す
る。
That is, in this embodiment, at the same time when the supply of the group III source gas is started, another group V source gas is supplied during the supply time t11 (first step). Subsequently, the raw material gas of antimony is supplied during the supply time t21 (second step). Thereafter, in the same manner, the other group V source gas is supplied during the supply time t12, the antimony source material gas is supplied during the supply time t22, and the other group V source gas is supplied during the supply time t13. And the raw material gas of antimony is supplied during the supply time t23.

【0019】各ガスの供給時間は、アンチモン含有層お
よびアンチモン非含有層がそれぞれ基板との格子不整合
を内包できる膜厚(臨界膜厚)以下になるようにする。
かつ、必要とする混晶の組成比と等しい膜厚比にする。
The supply time of each gas is set such that the antimony-containing layer and the antimony-free layer each have a film thickness (critical film thickness) or less that can include lattice mismatch with the substrate.
Further, the film thickness ratio is made equal to the required composition ratio of the mixed crystal.

【0020】交互供給に当たっては、アンチモン含有層
およびアンチモン非含有層について、結晶品質を上げる
ために、それぞれのV族原料の最適なV/III比に設定
する。また、供給時間t11〜t13と供給時間t21
〜t23とによって、結晶の組成を制御する。つまり、
この実施の形態によれば、アンチモン含有層およびアン
チモン非含有層について最適なV/III比になるよう
に、ガスフローを設定することができるため、高品質な
結晶を作製することができる。
In alternate supply, the antimony-containing layer and the antimony-free layer are set to the optimum V / III ratio of each group V raw material in order to improve the crystal quality. Further, the supply times t11 to t13 and the supply time t21
The composition of the crystal is controlled by ~ t23. That is,
According to this embodiment, since the gas flow can be set so that the V / III ratio is optimum for the antimony-containing layer and the antimony-free layer, high quality crystals can be produced.

【0021】[実施の形態2]この実施の形態によるア
ンチモン含有III−V族化合物半導体結晶の製造方法を
図2に示す。この実施の形態では、Sb系V族原料である
アンチモンの原材料ガスと、その他のV族原料ガスとを
交互に供給し、有機金属気相成長法による結晶の成長を
行う。このとき、各V族原料が供給されるフローとフロ
ーの間に、III族原料ガスのみを供給して、V族原料ガ
スを供給しないパージング時間を挿入する。
[Second Embodiment] FIG. 2 shows a method of manufacturing an antimony-containing III-V group compound semiconductor crystal according to this embodiment. In this embodiment, a raw material gas of antimony, which is a Sb-based group V source material, and another group V source material gas are alternately supplied to grow a crystal by a metal organic chemical vapor deposition method. At this time, a purging time in which only the group III source gas is supplied and the group V source gas is not supplied is inserted between the flows in which the group V source materials are supplied.

【0022】つまり、この実施の形態では、III族原料
ガスの供給を開始すると同時に、供給時間t11の間に
その他のV族原料ガスを供給する(第1の工程)。続い
て、パージング時間t31の間に、アンチモンの原材料
ガスおよびその他のV族原料ガスの供給を停止し、III
族原料ガスだけを供給する(第3の工程)。続いて、供
給時間t21の間にアンチモンの原材料ガスを供給する
(第2の工程)。続いて、パージング時間t32の間
に、アンチモンの原材料ガスおよびその他のV族原料ガ
スの供給を停止し、III族原料ガスだけを供給する(第
3の工程)。この後、同じようにして、供給時間t12
の間にその他のV族原料ガスを供給し、パージング時間
t33の間にIII族原料ガスだけを供給し、供給時間t
22の間にアンチモンの原材料ガスを供給する。
That is, in this embodiment, at the same time when the supply of the group III source gas is started, another group V source gas is supplied during the supply time t11 (first step). Subsequently, during the purging time t31, the supply of the raw material gas of antimony and other group V source gas is stopped, and III
Only the group source gas is supplied (third step). Subsequently, the raw material gas of antimony is supplied during the supply time t21 (second step). Subsequently, during the purging time t32, the supply of the raw material gas of antimony and the other group V source gas is stopped, and only the group III source gas is supplied (third step). After this, in the same manner, the supply time t12
During the purging time t33, only the group III source gas is supplied during the purging time t33.
During 22, the raw material gas of antimony is supplied.

【0023】この実施の形態によれば、反応管内に残留
している、先に流したV族原料ガスの影響を、パージン
グ時間t31〜t33によって除去することができる。
しかも、次のV族原料ガスが供給される成長表面がIII
族原子に覆われているために、V族原子の置換を抑制す
ることができ、界面特性を向上させることが可能とな
る。
According to this embodiment, the influence of the group V source gas previously flowed, which remains in the reaction tube, can be removed by the purging times t31 to t33.
Moreover, the growth surface to which the next group V source gas is supplied is III
Since it is covered with the group atoms, the substitution of the group V atoms can be suppressed and the interface characteristics can be improved.

【0024】[0024]

【実施例】つぎに、実施例1〜3について説明する。EXAMPLES Next, Examples 1 to 3 will be described.

【0025】[実施例1]この実施例を図3に示す。こ
の実施例は、InP基板上に格子整合したAlAs0.56Sb0.44
を成長する例を示したものである。AlAs0.56Sb0.44の成
長には、III族原料としてTMAl(分圧:5.5×10-4[tor
r])、V族原料にAsH3(分圧:4.75×10-3[tor
r])、アンチモン原料としてTMSb(分圧:5.5×10
-4[torr])を使用する。V/III比は、AsH3/TMAl=
8.2、TMSb/TMAl=1.0である。AsH3とTMSbとの供給時間
t11〜t13、t21〜t23(図1)は、それぞれ
2[sec]、4.7[sec]である。
[Embodiment 1] This embodiment is shown in FIG. This example shows AlAs 0.56 Sb 0.44 lattice-matched on an InP substrate.
It shows an example of growing. For the growth of AlAs 0.56 Sb 0.44 , TMAl (partial pressure: 5.5 × 10 -4 [tor
r]), AsH 3 (partial pressure: 4.75 × 10 -3 [tor
r]), TMSb as an antimony raw material (partial pressure: 5.5 × 10
-4 [torr]) is used. The V / III ratio is AsH 3 / TMAl =
8.2, TMSb / TMAl = 1.0. Supply times t11 to t13 and t21 to t23 (FIG. 1) of AsH 3 and TMSb are 2 [sec] and 4.7 [sec], respectively.

【0026】最初にAlAs0.56Sb0.44を成長するための下
地を形成する。まず、成長を行うInP基板31を成長室
(図示を省略)内へ搬送する。つぎに、成長室にキャリ
アガスとなる水素を供給しつつ昇温し、300[℃]に達
した時点でPH3を供給し、さらに、640[℃]まで昇温し
て、サーマルクリーニングを行う。クリーニング完了
後、成長温度である600[℃]まで降温し、TMInを供給
してInPバッファー層32を形成する。
First, a base for growing AlAs 0.56 Sb 0.44 is formed. First, the InP substrate 31 to be grown is transferred into a growth chamber (not shown). Next, the temperature is raised while supplying hydrogen as a carrier gas to the growth chamber, PH 3 is supplied when the temperature reaches 300 [° C], and further the temperature is raised to 640 [° C] to perform thermal cleaning. . After the cleaning is completed, the temperature is lowered to the growth temperature of 600 [° C.] and TMIn is supplied to form the InP buffer layer 32.

【0027】InPバッファー層32の形成が終了したと
ころで、TMInとPH3との供給を停止し、そのまま連続的
にAlAs0.56Sb0.44を成長する。まず、TMAlとAsH3とを2
秒間同時に供給する。これによって、AlAs層33を成長
する。つぎに、TMAlを供給したままAsH3の供給を停止し
て、TMSbを供給し、4.7秒間同時に供給する。これによ
って、AlSb層34を成長する。以上を1サイクルとし、
必要な膜厚に達するnサイクルまで繰り返す。
When the formation of the InP buffer layer 32 is completed, the supply of TMIn and PH 3 is stopped, and AlAs 0.56 Sb 0.44 is continuously grown as it is. First, TMAl and AsH 3
Supply simultaneously for seconds. Thereby, the AlAs layer 33 is grown. Next, the supply of AsH 3 is stopped while TMAl is supplied, and TMSb is supplied for 4.7 seconds at the same time. Thereby, the AlSb layer 34 is grown. The above is one cycle,
Repeat until n cycles to reach the required film thickness.

【0028】[実施例2]この実施例を図4に示す。こ
の実施例は、InP基板上に格子整合したAlAs0.56Sb0.44
を成長するときのV族原料切り替え時に、パージング時
間を挿入した例を示したものである。AlAs0.56Sb0.44
成長には、III族原料としてTMAl(分圧:5.5×10-4[to
rr])、V族原料にAsH3(分圧:4.75×10-3[tor
r])、アンチモン原料としてTMSb(分圧:5.5×10
-4[torr])を使用する。V/III比は、AsH3/TMAl=
8.2、TMSb/TMAl=1.0である。AsH3の供給時間とTMSbの
供給時間t11〜t13、t21〜t23(図2)と
は、それぞれ2[sec]、4.7[sec]であり、AsH3からTM
Sbに切り替えるときのパージング時間t31、t33
(図2)と、TMSbからAsH3に切り替えるときのパージン
グ時間t32(図2)とは、いずれも1.0[sec]であ
る。
[Embodiment 2] This embodiment is shown in FIG. This example shows AlAs 0.56 Sb 0.44 lattice-matched on an InP substrate.
This is an example in which a purging time is inserted at the time of switching the group V raw material when growing the. To grow AlAs 0.56 Sb 0.44 , TMAl (partial pressure: 5.5 × 10 -4 [to
rr]), AsH 3 (partial pressure: 4.75 × 10 -3 [tor
r]), TMSb as an antimony raw material (partial pressure: 5.5 × 10
-4 [torr]) is used. The V / III ratio is AsH 3 / TMAl =
8.2, TMSb / TMAl = 1.0. AsH 3 supply time and TMSb supply time t11 to t13, t21 to t23 (FIG. 2) are 2 [sec] and 4.7 [sec], respectively, and AsH 3 to TM
Purging times t31 and t33 when switching to Sb
(FIG. 2) and the purging time t32 (FIG. 2) when switching from TMSb to AsH 3 are both 1.0 [sec].

【0029】最初にAlAs0.56Sb0.44を成長するための下
地を形成する。まず、成長を行うInP基板41を成長室
内へ搬送する。次に、成長室にキャリアガスとなる水素
を供給しつつ昇温し、300[℃]に達した時点でPH3を供
給、さらに640[℃]まで昇温してサーマルクリーニン
グを行う。クリーニング完了後、成長温度である600
[℃]まで降温し、TMInを供給してInPバッファー層4
2を形成する。
First, an underlayer for growing AlAs 0.56 Sb 0.44 is formed. First, the InP substrate 41 to be grown is transferred into the growth chamber. Next, the temperature is raised while supplying hydrogen as a carrier gas to the growth chamber, PH 3 is supplied when the temperature reaches 300 [° C.], and the temperature is further raised to 640 [° C.] to perform thermal cleaning. After cleaning, the growth temperature is 600
The temperature is lowered to [° C] and TMIn is supplied to supply the InP buffer layer 4
Form 2.

【0030】バッファー層42の形成が終了したところ
で、TMInとPH3の供給を停止し、そのまま連続的にAlAs
0.56Sb0.44を成長する。まず、TMAlとAsH3を2秒間同時
に供給する。これによって、AlAs層43を成長する。つ
ぎに、TMAlを供給したままAsH3の供給を停止し、1秒間
パージする。このとき、AlAs層43の成長表面はIII族
原子のAl原子層45で覆われている。つぎに、TMAlを供
給したままTMSbを供給し、4.7秒間同時に供給する。こ
れによって、AlSb層44を成長する。つぎに、TMAlを供
給したままTMSbの供給を停止し、1秒間パージする。こ
のとき、AlSb層44の成長表面はAl原子層45で覆われ
ている。以上を1サイクルとし、必要な膜厚に達するn
サイクルまで繰り返す。
When the formation of the buffer layer 42 is completed, the supply of TMIn and PH 3 is stopped, and AlAs is continuously supplied.
It grows 0.56 Sb 0.44 . First, TMAl and AsH 3 are simultaneously supplied for 2 seconds. Thereby, the AlAs layer 43 is grown. Next, the supply of AsH 3 is stopped while TMAl is supplied, and the purge is performed for 1 second. At this time, the growth surface of the AlAs layer 43 is covered with the Al atom layer 45 of group III atoms. Next, TMSb is supplied while TMAl is being supplied, and is simultaneously supplied for 4.7 seconds. Thereby, the AlSb layer 44 is grown. Next, the supply of TMSb is stopped while TMAl is being supplied, and the purge is performed for 1 second. At this time, the growth surface of the AlSb layer 44 is covered with the Al atomic layer 45. The above is set as one cycle, and the required film thickness is reached n
Repeat until cycle.

【0031】[実施例3]この実施例を図5に示す。こ
の実施例は、InP基板上に格子整合したGaAs0.51Sb0.49
を成長する例を示したものである。GaAs0.51Sb0.49の成
長には、III族原料としてTEGa(分圧:5.5×10-4[tor
r])、V族原料にAsH3(分圧:4.75×10-3[tor
r])、アンチモン原料としてTMSb(分圧:5.5×10
-4[torr])を使用する。V/III比は、AsH3/TEGa=
8.2、TMSb/TEGa=1.0である。AsH3の供給時間t11〜
t13(図1)とTMSbの供給時間t21〜t23(図
1)とは、それぞれ2.9[sec]、4.3[sec]である。
[Embodiment 3] This embodiment is shown in FIG. In this example, GaAs 0.51 Sb 0.49 lattice-matched on an InP substrate is used.
It shows an example of growing. For the growth of GaAs 0.51 Sb 0.49 , TEGa (partial pressure: 5.5 × 10 -4 [tor
r]), AsH 3 (partial pressure: 4.75 × 10 -3 [tor
r]), TMSb as an antimony raw material (partial pressure: 5.5 × 10
-4 [torr]) is used. The V / III ratio is AsH 3 / TEGa =
8.2, TMSb / TEGa = 1.0. AsH 3 supply time t11 ~
t13 (FIG. 1) and TMSb supply times t21 to t23 (FIG. 1) are 2.9 [sec] and 4.3 [sec], respectively.

【0032】最初に、GaAs0.51Sb0.49を成長するための
下地を形成する。まず、成長を行うInP基板51を成長
室内へ搬送する。つぎに、成長室にキャリアガスとなる
水素を供給しつつ昇温し、300[℃]に達した時点でPH3
を供給し、さらに、640[℃]まで昇温してサーマルク
リーニングを行う。クリーニング完了後、600[℃]ま
で降温し、TMInを供給してInPバッファー層52を形成
する。形成終了後、成長温度である550[℃]まで降温
する。
First, a base for growing GaAs 0.51 Sb 0.49 is formed. First, the InP substrate 51 to be grown is transferred into the growth chamber. Next, the temperature was raised while supplying hydrogen as a carrier gas to the growth chamber, and when the temperature reached 300 [° C], PH 3
Is further supplied, and the temperature is further raised to 640 [° C.] to perform thermal cleaning. After the cleaning is completed, the temperature is lowered to 600 [° C.] and TMIn is supplied to form the InP buffer layer 52. After the formation, the temperature is lowered to the growth temperature of 550 [° C].

【0033】成長温度に達したところで、そのまま連続
的にGaAs0.51Sb0.49を成長する。まず、TEGaとAsH3とを
2.9秒間同時に供給する。これによって、GaAs層53を
形成する。つぎに、TEGaを供給したままAsH3の供給を停
止し、TMSbを供給し、4.3秒間同時に供給する。これに
よって、GaSb層54を形成する。以上を1サイクルと
し、必要な膜厚に達するnサイクルまで繰り返す。
When the growth temperature is reached, GaAs 0.51 Sb 0.49 is continuously grown as it is. First, TEGa and AsH 3
Supply at the same time for 2.9 seconds. Thereby, the GaAs layer 53 is formed. Next, the supply of AsH 3 is stopped while the TEGa is being supplied, and TMSb is supplied for 4.3 seconds at the same time. Thereby, the GaSb layer 54 is formed. The above is set as one cycle, and is repeated until n cycles to reach the required film thickness.

【0034】以上、この発明の実施の形態1、2と実施
例1〜3とを詳述してきたが、具体的な構成はこれらに
限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範
囲の設計の変更等があってもこの発明に含まれる。
Although the first and second embodiments and the first to third embodiments of the present invention have been described above in detail, the specific configuration is not limited to these, and is within a range not departing from the gist of the present invention. Even if the design is changed, it is included in the present invention.

【0035】[0035]

【発明の効果】以上、説明したように、本発明は、III
族原料を供給しながら、アンチモン原料とそれ以外のV
族原料とを交互に供給することにより、結晶成長を行
い、V族同士の競合を避けて、それぞれの層に適合した
成長条件を選択可能にする。さらに、不安定になりやす
い供給原料の分圧ではなく、精度よく制御可能な組成制
御、つまり、アンチモン原料とそれ以外のV族原料の、
それぞれの供給時間による組成制御を可能とする。
As described above, according to the present invention, III
While supplying group materials, antimony materials and other V
By alternately supplying group raw materials, crystal growth is performed, competition between group V groups is avoided, and growth conditions suitable for each layer can be selected. Further, it is not the partial pressure of the feedstock that tends to become unstable, but the composition control that can be controlled with high precision, that is, the antimony raw material and the other V group raw materials,
It enables composition control by each supply time.

【0036】これによって、V族を2種類以上含む三元
系以上のアンチモンを含有する化合物半導体の有機金属
気相成長において、従来の問題、つまり、アンチモンと
それ以外の原料との競合反応により、結晶の高品質化を
図ることがきわめて困難であるという問題を回避するこ
とができ、有機金属気相成長法を用いて成長したアンチ
モンを含有する化合物半導体の結晶を高品質化すること
が可能となる。
Thus, in the metalorganic chemical vapor deposition of a compound semiconductor containing ternary or more antimony containing two or more kinds of group V, a conventional problem, that is, a competitive reaction between antimony and other raw materials, It is possible to avoid the problem that it is extremely difficult to improve the quality of the crystal, and it is possible to improve the quality of the compound semiconductor crystal containing antimony grown by using the metal organic chemical vapor deposition method. Become.

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

【図1】本発明のV族交互供給法によりアンチモン含有
化合物半導体を作成する場合を示す供給フロー図であ
る。
FIG. 1 is a supply flow chart showing a case of producing an antimony-containing compound semiconductor by a group V alternate supply method of the present invention.

【図2】V族交互供給法にパージング時間を挿入してア
ンチモン含有化合物半導体を作成する場合を示す供給フ
ロー図である。
FIG. 2 is a supply flow chart showing a case where an antimony-containing compound semiconductor is produced by inserting a purging time into a group V alternate supply method.

【図3】実施例1によるAlAs0.56Sb0.44の成長例を説明
するための説明図である。
3 is an explanatory diagram for explaining an example of growth of AlAs 0.56 Sb 0.44 according to Example 1. FIG.

【図4】原料供給サイクルにパージング時間を挿入した
AlAs0.56Sb0.44の成長例を説明するための説明図であ
る。
FIG. 4 Inserting a purging time in the raw material supply cycle
FIG. 3 is an explanatory diagram for explaining an example of growth of AlAs 0.56 Sb 0.44 .

【図5】実施例3によるGaAs0.51Sb0.49の成長例を説明
するための説明図である。
5 is an explanatory diagram for explaining an example of growth of GaAs 0.51 Sb 0.49 according to Example 3. FIG.

【図6】type-1構造、type-2構造およびtype-3構造を表
すバンドラインナップ概略図である。
FIG. 6 is a band lineup schematic diagram showing a type-1 structure, a type-2 structure, and a type-3 structure.

【図7】一般的なMOCVDのガス供給フローにより、
アンチモン含有化合物半導体を作製する場合を示す供給
フロー図である。
FIG. 7 shows a general MOCVD gas supply flow.
It is a supply flow diagram showing a case of producing an antimony-containing compound semiconductor.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

31、41、51 InP基板 32、42、52 InPバッファー層 33、43 AlAs層 34、44 AlSb層 45 Al原子層 53 GaAs層 54 GaSb層 31, 41, 51 InP substrate 32, 42, 52 InP buffer layer 33, 43 AlAs layer 34,44 AlSb layer 45 Al atomic layer 53 GaAs layer 54 GaSb layer

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 5F045 AA04 AB12 AB17 AC01 AC08 AD09 AD10 AF04 CA02 DA53 EB15 5F052 DA04 KA01 KA05    ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    F-term (reference) 5F045 AA04 AB12 AB17 AC01 AC08                       AD09 AD10 AF04 CA02 DA53                       EB15                 5F052 DA04 KA01 KA05

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 V族原料を少なくとも2種類以上含み、
そのうち一つがアンチモンである、アンチモン含有III
−V族化合物半導体結晶の製造方法において、 III族原料ガスとアンチモン原料ガスとを同時に供給す
る第1の工程と、前記III族原料ガスと前記アンチモン
以外のV族元素の原料ガスとを同時に供給する第2の工
程とを、交互にかつ周期的に繰り返すことを特徴とする
アンチモン含有III−V族化合物半導体結晶の製造方
法。
1. At least two kinds of group V raw materials are included,
Antimony-containing III, one of which is antimony
In the method for producing a group V compound semiconductor crystal, a first step of simultaneously supplying a group III source gas and an antimony source gas, and simultaneously supplying the group III source gas and the source gas of a group V element other than antimony The second step is performed alternately and periodically to produce an antimony-containing III-V group compound semiconductor crystal.
【請求項2】 前記第1の工程と前記第2の工程とを有
機金属気相成長法によって行うことを特徴とする請求項
1記載のアンチモン含有III−V族化合物半導体結晶の
製造方法。
2. The method for producing an antimony-containing III-V group compound semiconductor crystal according to claim 1, wherein the first step and the second step are performed by a metal organic chemical vapor deposition method.
【請求項3】 前記第1の工程と前記第2の工程との間
に、前記III族原料ガスのみを供給する第3の工程を含
むことを特徴とする請求項1または2に記載のアンチモ
ン含有III−V族化合物半導体結晶の製造方法。
3. The antimony according to claim 1, further comprising a third step of supplying only the group III source gas between the first step and the second step. Method for producing contained III-V compound semiconductor crystal.
【請求項4】 前記第3の工程を有機金属気相成長法に
よって行うことを特徴とする請求項3に記載のアンチモ
ン含有III−V族化合物半導体結晶の製造方法。
4. The method for producing an antimony-containing III-V group compound semiconductor crystal according to claim 3, wherein the third step is performed by a metal organic chemical vapor deposition method.
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