JP2651751B2 - 化合物半導体の結晶成長方法 - Google Patents
化合物半導体の結晶成長方法Info
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- JP2651751B2 JP2651751B2 JP9991A JP9991A JP2651751B2 JP 2651751 B2 JP2651751 B2 JP 2651751B2 JP 9991 A JP9991 A JP 9991A JP 9991 A JP9991 A JP 9991A JP 2651751 B2 JP2651751 B2 JP 2651751B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、化合物半導体の結晶成
長方法に関し、特に、半導体基板の特定の面方位を有す
る領域にのみ選択的にエピタキシャル薄膜を成長させる
結晶成長方法に関する。
長方法に関し、特に、半導体基板の特定の面方位を有す
る領域にのみ選択的にエピタキシャル薄膜を成長させる
結晶成長方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】化合物半導体を用いた各種デバイス、例
えば、半導体発光素子やヘテロ接合デバイスを作成する
にあたって、表面に凹凸が形成された半導体基板上に、
化合物半導体薄膜をエピタキシャル成長させることがし
ばしば行われている。これは凹凸を構成する面の面方位
の違いによりエピタキシャル層の成長速度が異なること
を利用して、所望のデバイス構造を実現しようとするも
のである。例えば、分子線エピタキシー（ＭＢＥ）法を
用いて、第３図に示すような（１１１）Ｂ面３１と（１
００）面３２とを有する半導体基板３３上に、エピタキ
シャル薄膜を成長させると、（１１１）Ｂ面３１への結
晶成長速度は（１００）面３２への結晶成長速度に比べ
て低く、（１００）面３２上のエピタキシャル薄膜が厚
くなる。また、有機金属気相成長法でも、面方位の異な
る面への成長速度が原料供給条件、基板温度などによっ
て変わることを利用して新規な構造を製作する技術が報
告されている。
えば、半導体発光素子やヘテロ接合デバイスを作成する
にあたって、表面に凹凸が形成された半導体基板上に、
化合物半導体薄膜をエピタキシャル成長させることがし
ばしば行われている。これは凹凸を構成する面の面方位
の違いによりエピタキシャル層の成長速度が異なること
を利用して、所望のデバイス構造を実現しようとするも
のである。例えば、分子線エピタキシー（ＭＢＥ）法を
用いて、第３図に示すような（１１１）Ｂ面３１と（１
００）面３２とを有する半導体基板３３上に、エピタキ
シャル薄膜を成長させると、（１１１）Ｂ面３１への結
晶成長速度は（１００）面３２への結晶成長速度に比べ
て低く、（１００）面３２上のエピタキシャル薄膜が厚
くなる。また、有機金属気相成長法でも、面方位の異な
る面への成長速度が原料供給条件、基板温度などによっ
て変わることを利用して新規な構造を製作する技術が報
告されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
方法を用いて方位面の異なる面にエピタキシャル薄膜を
成長させると、第３図に示すように、方位面の異なる面
同士の境界において最も成長速度が高く、境界から遠い
ところに比べて膜厚が厚くなり、均一の厚さのエピタキ
シャル層が得られないという問題点がある。これは、成
長速度の低い（１１１）Ｂ面に供給された原料が拡散に
より移動して隣接する（１００）面上に達し、安定（結
晶）化するためである。即ち、境界の成長速度が高い面
側では見掛上多くの原料が供給されていることになるか
らである。本願発明は、特定の面方位を有する面にのみ
結晶を成長させ、均一な厚さのエピタキシャル薄膜を得
る方法を提供することを目的とする。
方法を用いて方位面の異なる面にエピタキシャル薄膜を
成長させると、第３図に示すように、方位面の異なる面
同士の境界において最も成長速度が高く、境界から遠い
ところに比べて膜厚が厚くなり、均一の厚さのエピタキ
シャル層が得られないという問題点がある。これは、成
長速度の低い（１１１）Ｂ面に供給された原料が拡散に
より移動して隣接する（１００）面上に達し、安定（結
晶）化するためである。即ち、境界の成長速度が高い面
側では見掛上多くの原料が供給されていることになるか
らである。本願発明は、特定の面方位を有する面にのみ
結晶を成長させ、均一な厚さのエピタキシャル薄膜を得
る方法を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、有機金
属分子線エピタキシー法を用いた化合物半導体の結晶成
長方法において、面方位の異なる複数の面で構成された
表面を有する基板に対して、 III族元素の原料を予め定
められた量だけ供給する工程と、Ｖ族元素を前記表面を
覆うのに十分な量だけ供給する工程とを交互に繰り返す
工程を含むことを特徴とする化合物半導体の結晶成長方
法が得られる。
属分子線エピタキシー法を用いた化合物半導体の結晶成
長方法において、面方位の異なる複数の面で構成された
表面を有する基板に対して、 III族元素の原料を予め定
められた量だけ供給する工程と、Ｖ族元素を前記表面を
覆うのに十分な量だけ供給する工程とを交互に繰り返す
工程を含むことを特徴とする化合物半導体の結晶成長方
法が得られる。
【０００５】
【作用】４００−５５０℃に加熱され、表面がＶ族元素
で覆われた半導体基板に対し、III族元素の原料である
III族元素のアルキル化合物を供給する。半導体基板の
表面が（１１１）Ｂ面であればアルキル化合物の熱分解
は非常に遅い。半導体基板の表面が（１００）面であれ
ばアルキル化合物の熱分解が促進され、エピタキシャル
成長する。ここで、アルキル化合物の供給量を制限する
と（１００）面上にのみエピタキシャル成長が起こる。
で覆われた半導体基板に対し、III族元素の原料である
III族元素のアルキル化合物を供給する。半導体基板の
表面が（１１１）Ｂ面であればアルキル化合物の熱分解
は非常に遅い。半導体基板の表面が（１００）面であれ
ばアルキル化合物の熱分解が促進され、エピタキシャル
成長する。ここで、アルキル化合物の供給量を制限する
と（１００）面上にのみエピタキシャル成長が起こる。
【０００６】
【実施例】以下に図面を参照して本発明の実施例を説明
する。初めに、図１を参照して第１の実施例について説
明する。本実施例では図１（ａ）に示す断面を有する
（１００）ひ化ガリウム（ＧａＡｓ）結晶基板１１を用
いる。即ち、その表面は（１００）面１２である。この
結晶基板１１をエッチングすることにより、側面を（１
１１）Ｂ面１３として、（１００）面１２を頂面とする
台形のテラスを形成した。この基板１１の（１００）面
１２にひ化ガリウムを以下のようにしてエピタキシャル
成長させる。まず、結晶基板１１をモリブデデン製の基
板ホルダー（図示せず）にインジウムを用いて貼付け、
有機金属分子線エピタキシー装置（図示せず）に導入し
た。そして、基板１１の温度を４５０℃とし、十分な量
のひ素を供給した。これにより、基板１１の表面はひ素
で覆われた。ここで、ひ素の供給は、基板に向けられた
加熱可能なセル（蒸発源セル）で固体ひ素を加熱蒸発さ
せ、セル直前におかれたシャッターを開することにより
行った。次に、シャッターを閉じてひ素の供給を停止
し、トリエチルガリウム（Ｇａ（Ｃ2 Ｈ5 ）3 ：ＴＥ
Ｇ）を供給する。ＴＥＧは、恒温層により一定温度に保
たれたステンレスボンベに収められており、バルブを開
することにより供給した。ＴＥＧの供給量は、（１０
０）面１２上で１／２原子層に相当する量とした。以
後、表面を覆うに十分なひ素の供給と、１／２原子層に
相当する量のＴＥＧの供給を交互に繰り返して成長を行
った。このようにして結晶成長を行うと、図１（ｂ）に
示すように（１００）面１２のみにひ化ガリウムエピタ
キシャル層１４が成長し、（１１１）Ｂ面１３には成長
しなかった。また、（１００）面１２と（１１１）Ｂ面
１３との境界近傍に異常な成長は見られず、平坦な表面
が得られた。なお、ＴＥＧの供給量を（１００）面１２
上で１原子層に相当する量とした場合には、（１１１）
Ｂ面１３にわずかながらエピタキシャル層が成長してい
ることが確認された。
する。初めに、図１を参照して第１の実施例について説
明する。本実施例では図１（ａ）に示す断面を有する
（１００）ひ化ガリウム（ＧａＡｓ）結晶基板１１を用
いる。即ち、その表面は（１００）面１２である。この
結晶基板１１をエッチングすることにより、側面を（１
１１）Ｂ面１３として、（１００）面１２を頂面とする
台形のテラスを形成した。この基板１１の（１００）面
１２にひ化ガリウムを以下のようにしてエピタキシャル
成長させる。まず、結晶基板１１をモリブデデン製の基
板ホルダー（図示せず）にインジウムを用いて貼付け、
有機金属分子線エピタキシー装置（図示せず）に導入し
た。そして、基板１１の温度を４５０℃とし、十分な量
のひ素を供給した。これにより、基板１１の表面はひ素
で覆われた。ここで、ひ素の供給は、基板に向けられた
加熱可能なセル（蒸発源セル）で固体ひ素を加熱蒸発さ
せ、セル直前におかれたシャッターを開することにより
行った。次に、シャッターを閉じてひ素の供給を停止
し、トリエチルガリウム（Ｇａ（Ｃ2 Ｈ5 ）3 ：ＴＥ
Ｇ）を供給する。ＴＥＧは、恒温層により一定温度に保
たれたステンレスボンベに収められており、バルブを開
することにより供給した。ＴＥＧの供給量は、（１０
０）面１２上で１／２原子層に相当する量とした。以
後、表面を覆うに十分なひ素の供給と、１／２原子層に
相当する量のＴＥＧの供給を交互に繰り返して成長を行
った。このようにして結晶成長を行うと、図１（ｂ）に
示すように（１００）面１２のみにひ化ガリウムエピタ
キシャル層１４が成長し、（１１１）Ｂ面１３には成長
しなかった。また、（１００）面１２と（１１１）Ｂ面
１３との境界近傍に異常な成長は見られず、平坦な表面
が得られた。なお、ＴＥＧの供給量を（１００）面１２
上で１原子層に相当する量とした場合には、（１１１）
Ｂ面１３にわずかながらエピタキシャル層が成長してい
ることが確認された。
【０００７】次に第２の実施例について図２を参照して
説明する。第１の実施例と同様にしてひ化ガリウムn-型
基板２１の（１００）面２２に選択的にp-型ひ化ガリウ
ム２３を成長させる。その後、ＴＥＧ、ひ素、及びシラ
ン（ＳｉＨ4 ）を同時に供給して、n-型ひ化ガリウム２
４を成長させた。このように、 III族元素とＶ続元素と
を同時に供給した場合は、（１１１）Ｂ面にも成長が起
こりp-型ひ化ガリウム２３を埋め込むことができた。な
お、Ｖ続元素の供給量は III族元素の供給量に比べ十分
に多くなければならない。
説明する。第１の実施例と同様にしてひ化ガリウムn-型
基板２１の（１００）面２２に選択的にp-型ひ化ガリウ
ム２３を成長させる。その後、ＴＥＧ、ひ素、及びシラ
ン（ＳｉＨ4 ）を同時に供給して、n-型ひ化ガリウム２
４を成長させた。このように、 III族元素とＶ続元素と
を同時に供給した場合は、（１１１）Ｂ面にも成長が起
こりp-型ひ化ガリウム２３を埋め込むことができた。な
お、Ｖ続元素の供給量は III族元素の供給量に比べ十分
に多くなければならない。
【０００８】なお、本発明は上記実施例に限るものでは
なく、以下のような場合にも適用できる。 （１）トリエチルガリウムに代えてトリメチルガリウム
（ＴＭＧ；（ＣＨ3）3 ）を用い、ひ化ガリウムを成長
させる場合。 （２）トリエチルガリウムに代えてトリメチルガリウム
及びトリメチルインジウム（ＴＭＩ；Ｉｎ（Ｃ
Ｈ3 ）3 ）を用い、ひ化インジウムガリウムを成長させ
る場合。 （３） III族元素の供給が１／２層相当量以外の場合
（ただし、（複数の元素を供給する場合はその合計が）
１層相当量以下）。
なく、以下のような場合にも適用できる。 （１）トリエチルガリウムに代えてトリメチルガリウム
（ＴＭＧ；（ＣＨ3）3 ）を用い、ひ化ガリウムを成長
させる場合。 （２）トリエチルガリウムに代えてトリメチルガリウム
及びトリメチルインジウム（ＴＭＩ；Ｉｎ（Ｃ
Ｈ3 ）3 ）を用い、ひ化インジウムガリウムを成長させ
る場合。 （３） III族元素の供給が１／２層相当量以外の場合
（ただし、（複数の元素を供給する場合はその合計が）
１層相当量以下）。
【０００９】
【発明の効果】本発明によれば、有機金属分子線エピタ
キシー法を用いた結晶成長方法において、異なる面方位
を有する基板に対して、 III族元素の原料を予め定めら
れた量だけ供給する工程と、Ｖ族元素を基板の表面を覆
うのに十分な量だけ供給する工程とを交互に繰り返すよ
うにしたことで、特定の面方位を有する面にのみ結晶を
成長させることができる。また、特定の面方位を有する
面にのみ成長した結晶層は、通常の有機金属エピタキシ
ー法により埋め込むことができる。
キシー法を用いた結晶成長方法において、異なる面方位
を有する基板に対して、 III族元素の原料を予め定めら
れた量だけ供給する工程と、Ｖ族元素を基板の表面を覆
うのに十分な量だけ供給する工程とを交互に繰り返すよ
うにしたことで、特定の面方位を有する面にのみ結晶を
成長させることができる。また、特定の面方位を有する
面にのみ成長した結晶層は、通常の有機金属エピタキシ
ー法により埋め込むことができる。
【図１】本発明の第１の実施例を説明するための摸式断
面図。
面図。
【図２】本発明の第２の実施例を説明するための摸式断
面図。
面図。
【図３】従来の結晶成長方法を用いて異なる面方位を有
する２つの面に成長させたエピタキシャル層の断面図
する２つの面に成長させたエピタキシャル層の断面図
１１ ひ化ガリウム結晶基板 １２ （１００）面 １３ （１１１）Ｂ面 １４ ひ化ガリウムエピタキシャル層 ２１ ひ化ガリウムn-型基板 ２２ （１００）面 ２３ p-型ひ化ガリウム ２４ n-型ひ化ガリウム ３１ （１１１）Ｂ面 ３２ （１００）面 ３３ 半導体基板
Claims (3)
- 【請求項１】 有機金属分子線エピタキシー法を用いた
化合物半導体の結晶成長方法において、面方位の異なる
複数の面で構成された表面を有する基板に対して、 III
族元素の原料を予め定められた量だけ供給する工程と、
Ｖ族元素を前記表面を覆うのに十分な量だけ供給する工
程とを交互に繰り返す工程を含むことを特徴とする化合
物半導体の結晶成長方法。 - 【請求項２】 前記面方位の異なる複数の面が（１１
１）Ｂ面と（１００）面とであることを特徴とする請求
項１の化合物半導体の結晶成長方法。 - 【請求項３】 III族元素の原料を所定の供給速度で供
給すると同時に、Ｖ族元素を III族元素の原料に比べて
十分多く供給する工程を含むことを特徴とする請求項１
または請求項２の化合物半導体の結晶成長方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9991A JP2651751B2 (ja) | 1991-01-04 | 1991-01-04 | 化合物半導体の結晶成長方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9991A JP2651751B2 (ja) | 1991-01-04 | 1991-01-04 | 化合物半導体の結晶成長方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04238889A JPH04238889A (ja) | 1992-08-26 |
| JP2651751B2 true JP2651751B2 (ja) | 1997-09-10 |
Family
ID=11464656
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9991A Expired - Lifetime JP2651751B2 (ja) | 1991-01-04 | 1991-01-04 | 化合物半導体の結晶成長方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2651751B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4942028B2 (ja) * | 2006-10-26 | 2012-05-30 | 京セラキンセキ株式会社 | 水晶振動板及びその製造方法 |
| JP4960060B2 (ja) * | 2006-10-26 | 2012-06-27 | 京セラクリスタルデバイス株式会社 | 水晶振動板及びその製造方法 |
-
1991
- 1991-01-04 JP JP9991A patent/JP2651751B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04238889A (ja) | 1992-08-26 |
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