JP3074846B2 - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
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- JP3074846B2 JP3074846B2 JP03260720A JP26072091A JP3074846B2 JP 3074846 B2 JP3074846 B2 JP 3074846B2 JP 03260720 A JP03260720 A JP 03260720A JP 26072091 A JP26072091 A JP 26072091A JP 3074846 B2 JP3074846 B2 JP 3074846B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は表面にヒロック（Hilloc
k)を含まないInＰ／InGaAsＰ／InＰエピタキシャル半導
体層の製造方法に関する。
k)を含まないInＰ／InGaAsＰ／InＰエピタキシャル半導
体層の製造方法に関する。
【０００２】InＰ／InGaAsＰ／InＰエピタキシャル半導
体層はレーザダイオードやフォトダイオードなどの光半
導体デバイスの基本構造であり、ＭＯＶＰＥ法( 有機金
属気相成長法) を用いて形成されている。
体層はレーザダイオードやフォトダイオードなどの光半
導体デバイスの基本構造であり、ＭＯＶＰＥ法( 有機金
属気相成長法) を用いて形成されている。
【０００３】こゝで、Ｖ族元素であるAsとＰの供給源と
して従来よりアルシン（AsＨ3)やホスフィン（ＰＨ3)な
どの無機化合物が使用されてきた。然し、これらのガス
は毒性が強く、また、高圧状態で保管されているために
取扱に大きな危険を伴っている。
して従来よりアルシン（AsＨ3)やホスフィン（ＰＨ3)な
どの無機化合物が使用されてきた。然し、これらのガス
は毒性が強く、また、高圧状態で保管されているために
取扱に大きな危険を伴っている。
【０００４】この問題を解決するため、発明者はAsＨ3
の代わりにターシャリブチルアルシン（略称ＴＢＡ）
を、またＰＨ3 の代わりにターシャリブチルホスフィン
（略称ＴＢＰ）を用いて上記のInＰ／InGaAsＰ／InＰエ
ピタキシャル半導体層の成長方法について研究を行っ
た。
の代わりにターシャリブチルアルシン（略称ＴＢＡ）
を、またＰＨ3 の代わりにターシャリブチルホスフィン
（略称ＴＢＰ）を用いて上記のInＰ／InGaAsＰ／InＰエ
ピタキシャル半導体層の成長方法について研究を行っ
た。
【０００５】
【従来の技術】ＭＯＶＰＥ法によるInＰ層やInGaAsＰ層
の形成において、III 族元素であるInとGaの供給源とし
て従来よりトリメチルインジウム（略称ＴＭＩ）とトリ
エチルガリウム（略称ＴＥＧ）が使用されている。
の形成において、III 族元素であるInとGaの供給源とし
て従来よりトリメチルインジウム（略称ＴＭＩ）とトリ
エチルガリウム（略称ＴＥＧ）が使用されている。
【０００６】そして、InＰバッファ層を備えたInＰ基板
上に図２に示すようなタイムチャートでInGaAsＰ／InＰ
のＭＯＶＰＥが行われている。すなわち、III 族元素の
供給源であるＴＭＩとＴＥＧとＶ族の供給源であるAsＨ
3 とＰＨ3 を所定の流量で成長装置に供給してInＰバッ
フア層の上に所定の厚さのInGaAsＰ層を成長した後、Ｖ
族のガスであるAsＨ3 とＰＨ3 をｔ1 の時間だけ供給
し、成長装置内にあるIII 族のガスであるＴＭＩとＴＥ
Ｇを除去する。
上に図２に示すようなタイムチャートでInGaAsＰ／InＰ
のＭＯＶＰＥが行われている。すなわち、III 族元素の
供給源であるＴＭＩとＴＥＧとＶ族の供給源であるAsＨ
3 とＰＨ3 を所定の流量で成長装置に供給してInＰバッ
フア層の上に所定の厚さのInGaAsＰ層を成長した後、Ｖ
族のガスであるAsＨ3 とＰＨ3 をｔ1 の時間だけ供給
し、成長装置内にあるIII 族のガスであるＴＭＩとＴＥ
Ｇを除去する。
【０００７】次に、AsＨ3 の供給を止め、ＰＨ3 のみを
ｔ2 の時間だけ供給して成長装置内にあるAsＨ3 を除い
た後、このＰＨ3 に加えてＴＭＩを供給することにより
InGaAsＰ層の上にInＰのエピタキシャル成長が行われ
る。
ｔ2 の時間だけ供給して成長装置内にあるAsＨ3 を除い
た後、このＰＨ3 に加えてＴＭＩを供給することにより
InGaAsＰ層の上にInＰのエピタキシャル成長が行われ
る。
【０００８】そして、所定の膜厚にInＰ層を成長させた
後はＴＭＩを供給を止め、ＰＨ3 のみを供給しながら降
温することによりInGaAsＰ／InＰのエピタキシャル層の
成長が終わっている。
後はＴＭＩを供給を止め、ＰＨ3 のみを供給しながら降
温することによりInGaAsＰ／InＰのエピタキシャル層の
成長が終わっている。
【０００９】こゝで、同図の成長中断領域において示し
たｔ1 とｔ2 はそれぞれ30秒と１秒程度の値がとられて
おり、このような方法でＭＯＣＶＤを行うことにより良
好なダブルヘテロ構造が得られていた。
たｔ1 とｔ2 はそれぞれ30秒と１秒程度の値がとられて
おり、このような方法でＭＯＣＶＤを行うことにより良
好なダブルヘテロ構造が得られていた。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】図２に示したようなタ
イムチャートを用い、Ｖ族元素の供給源をＴＢＡとＴＢ
Ｐに変え、ｔ1 を30秒またｔ2 を１秒程度として従来と
同様な方法でＭＯＣＶＤを行うと上層のInＰ層の上に高
さが100 Å程度で長さが50μm 程度で細長いヒロック(H
illock) を多数生じ、品質が低下する。
イムチャートを用い、Ｖ族元素の供給源をＴＢＡとＴＢ
Ｐに変え、ｔ1 を30秒またｔ2 を１秒程度として従来と
同様な方法でＭＯＣＶＤを行うと上層のInＰ層の上に高
さが100 Å程度で長さが50μm 程度で細長いヒロック(H
illock) を多数生じ、品質が低下する。
【００１１】発明者はエピタキシャル成長層の選択エッ
チングと顕微鏡観察を行った結果、ヒロックはInＰバッ
ファ層／InGaAsＰ層／InＰ層を構成するInＰバッファ層
やInGaAsＰ層の上には生じておらず、上層のInＰ層の上
に形成されており、研究の結果、InGaAsＰ／InＰの界面
での欠陥の発生によることが明らかとなった。
チングと顕微鏡観察を行った結果、ヒロックはInＰバッ
ファ層／InGaAsＰ層／InＰ層を構成するInＰバッファ層
やInGaAsＰ層の上には生じておらず、上層のInＰ層の上
に形成されており、研究の結果、InGaAsＰ／InＰの界面
での欠陥の発生によることが明らかとなった。
【００１２】そこで、ヒロックのないInGaAsＰ／InＰダ
ブルヘテロ構造（略称ＤＨ構造）の形成が課題である。
ブルヘテロ構造（略称ＤＨ構造）の形成が課題である。
【００１３】
【課題を解決するための手段】上記の課題はInＰバッフ
ァ層を備えたInＰ基板上にInとGaをそれぞれ含む有機金
属化合物ガスとAsとＰをそれぞれ含む有機金属化合物ガ
スとを同時に供給して気相反応を行わしめ、InＰ基板上
に必要とする厚さのInGaAsＰ層を成長させた後、AsとＰ
をそれぞれ含む有機金属化合物ガスを供給する第１の処
理時間と、Ｐを含む有機金属化合物ガスのみを供給する
第２の処理時間とよりなる半導体層成長中断時間を経
て、引続き前記InGaAsＰ層上にInとＰをそれぞれ含む有
機金属化合物ガスを供給してInＰ層を成長させるInＰ／
InGaAsＰ／InＰ層の形成工程において、第２の処理時間
を10〜35秒とすることを特徴として半導体装置の製造方
法をを構成することにより解決することができる。
ァ層を備えたInＰ基板上にInとGaをそれぞれ含む有機金
属化合物ガスとAsとＰをそれぞれ含む有機金属化合物ガ
スとを同時に供給して気相反応を行わしめ、InＰ基板上
に必要とする厚さのInGaAsＰ層を成長させた後、AsとＰ
をそれぞれ含む有機金属化合物ガスを供給する第１の処
理時間と、Ｐを含む有機金属化合物ガスのみを供給する
第２の処理時間とよりなる半導体層成長中断時間を経
て、引続き前記InGaAsＰ層上にInとＰをそれぞれ含む有
機金属化合物ガスを供給してInＰ層を成長させるInＰ／
InGaAsＰ／InＰ層の形成工程において、第２の処理時間
を10〜35秒とすることを特徴として半導体装置の製造方
法をを構成することにより解決することができる。
【００１４】
【作用】先に記したように上層のInＰ層に多数のヒロッ
クが発生する原因はInGaAsＰ／InＰの界面での欠陥によ
ることから、発明者はＶ価の元素を含む有機金属化合物
ガス（ＴＢＡとＴＢＰ）の供給時間であるｔ1 とｔ2 と
ヒロック発生との関係を調べた。
クが発生する原因はInGaAsＰ／InＰの界面での欠陥によ
ることから、発明者はＶ価の元素を含む有機金属化合物
ガス（ＴＢＡとＴＢＰ）の供給時間であるｔ1 とｔ2 と
ヒロック発生との関係を調べた。
【００１５】図１はＶ価の元素の供給源をＴＢＡとＴＢ
Ｐに変えただげで、タイムチャート自体は図２と同様で
ある。発明者は研究の結果、ｔ1 は１〜30秒と供給時間
を変えてもヒロックの発生の対する影響は認められ無か
ったが、ｔ2 に対しては大きな影響が認められた。
Ｐに変えただげで、タイムチャート自体は図２と同様で
ある。発明者は研究の結果、ｔ1 は１〜30秒と供給時間
を変えてもヒロックの発生の対する影響は認められ無か
ったが、ｔ2 に対しては大きな影響が認められた。
【００１６】図３はこの結果であって、ＴＢＰの流量を
20 sccm とする場合、ＴＢＰの供給時間を１〜45秒と変
えるとヒロックの数は当初５×104 cm-2であったもの
が、時間の増加と共に漸減し、10〜30秒では２×103 cm
-2以下になりが、時間が40秒を超えると１×105 cm-2以
上にまで増加している。
20 sccm とする場合、ＴＢＰの供給時間を１〜45秒と変
えるとヒロックの数は当初５×104 cm-2であったもの
が、時間の増加と共に漸減し、10〜30秒では２×103 cm
-2以下になりが、時間が40秒を超えると１×105 cm-2以
上にまで増加している。
【００１７】このことはAs原子がInGaAsＰ層形成後にお
いてもこの層の上に残存しており、InＰ層の成長中に欠
陥の形成に働いていることを示している。そこで、図１
においてｔ2 を従来の約１秒よりも延長し、５〜35秒と
して余剰のAs原子を除くことことによりヒロックの発生
を抑制することができる。
いてもこの層の上に残存しており、InＰ層の成長中に欠
陥の形成に働いていることを示している。そこで、図１
においてｔ2 を従来の約１秒よりも延長し、５〜35秒と
して余剰のAs原子を除くことことによりヒロックの発生
を抑制することができる。
【００１８】なお、ｔ2 を40秒以上にまで増加するとヒ
ロックが再び増加する理由はInGaAsＰ層よりAs原子が抜
け過ぎて欠陥を生じ、この上に成長するInＰ層にヒロッ
クを形成すると思われる。
ロックが再び増加する理由はInGaAsＰ層よりAs原子が抜
け過ぎて欠陥を生じ、この上に成長するInＰ層にヒロッ
クを形成すると思われる。
【００１９】
【実施例】ＣＶＤ装置におけるInＰ基板の温度を600 ℃
とし、装置内の成長圧力は排気系により20torrに保っ
た。
とし、装置内の成長圧力は排気系により20torrに保っ
た。
【００２０】また、キャリアガスとしてＨ2 を用い、装
置内に流れるガスの流量を毎分６リットルになるように
調整した。こゝで、III 価およびＶ価の有機金属化合物
は恒温槽中で次のような一定温度に保ち、バブリングに
より反応管に供給し、ＭＯＶＰＥを行った。 ＴＭＩ（16℃), ＴＥＧ（-10 ℃), ＴＢＡ（２℃），
ＴＢＰ（８℃） 先ず、InＰ基板からの脱燐（Ｐ）を防ぐため、ＴＢＰを
60cc／分の流量で供給しながら昇温し、600 ℃に達した
らＴＭＩを155 cc／分の流量で供給してInＰ基板上に0.
9 μm ／時の成長速度でInＰバッファ層を成長させた。
置内に流れるガスの流量を毎分６リットルになるように
調整した。こゝで、III 価およびＶ価の有機金属化合物
は恒温槽中で次のような一定温度に保ち、バブリングに
より反応管に供給し、ＭＯＶＰＥを行った。 ＴＭＩ（16℃), ＴＥＧ（-10 ℃), ＴＢＡ（２℃），
ＴＢＰ（８℃） 先ず、InＰ基板からの脱燐（Ｐ）を防ぐため、ＴＢＰを
60cc／分の流量で供給しながら昇温し、600 ℃に達した
らＴＭＩを155 cc／分の流量で供給してInＰ基板上に0.
9 μm ／時の成長速度でInＰバッファ層を成長させた。
【００２１】次に、ＴＭＩを止め、30秒間に亙ってＴＢ
Ｐのみを供給し、次に、ＴＢＰを止め、ＴＢＰを115 cc
／分, ＴＢＡを６cc／分，ＴＭＩを113 cc／分, ＴＥＧ
を86cc／分の流量で供給してInGaAsＰを1.1 μm ／時の
成長速度で成長させた。
Ｐのみを供給し、次に、ＴＢＰを止め、ＴＢＰを115 cc
／分, ＴＢＡを６cc／分，ＴＭＩを113 cc／分, ＴＥＧ
を86cc／分の流量で供給してInGaAsＰを1.1 μm ／時の
成長速度で成長させた。
【００２２】次に、ＴＭＩとＴＥＧを止め、そのまゝＴ
ＢＡとＴＢＰを30秒間供給した後、ＴＢＡとＴＢＰを止
め、ＴＢＰを60cc／分の流量で25秒間供給した。次に、
ＴＭＩを115 cc／分の流量で供給しInＰの成長を行い、
所定の時間InＰの成長を行った後はＴＭＩを止めて成長
を停止し、ＴＰＢのみを流しながら降温した。
ＢＡとＴＢＰを30秒間供給した後、ＴＢＡとＴＢＰを止
め、ＴＢＰを60cc／分の流量で25秒間供給した。次に、
ＴＭＩを115 cc／分の流量で供給しInＰの成長を行い、
所定の時間InＰの成長を行った後はＴＭＩを止めて成長
を停止し、ＴＰＢのみを流しながら降温した。
【００２３】このような処理工程をとることにより表面
にヒロックの発生のないInＰ／InGaAsＰ／InＰエピタキ
シャル層を成長することができた。
にヒロックの発生のないInＰ／InGaAsＰ／InＰエピタキ
シャル層を成長することができた。
【００２４】
【発明の効果】本発明の実施によりＶ族元素の供給源と
してＴＢＡとＴＢＰを用いた場合に表面にヒロックの発
生のないＤＨ構造の成長が可能となる。
してＴＢＡとＴＢＰを用いた場合に表面にヒロックの発
生のないＤＨ構造の成長が可能となる。
【図１】本発明に係るＭＯＣＶＤ処理タイムチャートで
ある。
ある。
【図２】従来のＭＯＣＶＤ処理タイムチャートである。
【図３】ＴＢＰの供給時間と欠陥密度との関係図であ
る。
る。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平３−60115（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−83928（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−83326（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−260386（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−338635（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−67576（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−186525（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−29521（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−250437（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 21/205 H01L 21/31 H01S 3/18
Claims (3)
- 【請求項１】 InＰバッファ層を備えたInＰ基板上にIn
とGaをそれぞれ含む有機金属化合物ガスとAsとＰをそれ
ぞれ含む有機金属化合物ガスとを同時に供給して気相反
応を行わしめ、前記基板上に必要とする厚さのInGaAsＰ
層を成長させた後、AsとＰをそれぞれ含む有機金属化合
物ガスを供給する第１の処理時間と、Ｐを含む有機金属
化合物ガスのみを供給する第２の処理時間とよりなる半
導体層成長中断時間を経て、引続き前記InGaAsＰ層上に
InとＰをそれぞれ含む有機金属化合物ガスを供給してIn
Ｐ層を成長させるInＰ／InGaAsＰ／InＰ層の形成工程に
おいて、前記第２の処理時間を該InＰ層における欠陥の
発生を抑制し得る時間とすることを特徴とする半導体装
置の製造方法。 - 【請求項２】 前記第２の処理時間が５〜35秒であるこ
とを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項３】 前記AsとＰをそれぞれ含む有機金属化合
物がターシャリブチルアルシンとターシャリブチルホス
フィンであることを特徴とする請求項１記載の半導体装
置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03260720A JP3074846B2 (ja) | 1991-10-08 | 1991-10-08 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03260720A JP3074846B2 (ja) | 1991-10-08 | 1991-10-08 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05102039A JPH05102039A (ja) | 1993-04-23 |
| JP3074846B2 true JP3074846B2 (ja) | 2000-08-07 |
Family
ID=17351825
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP03260720A Expired - Fee Related JP3074846B2 (ja) | 1991-10-08 | 1991-10-08 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3074846B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2991074B2 (ja) * | 1995-03-15 | 1999-12-20 | 日本電気株式会社 | 有機金属気相成長方法 |
-
1991
- 1991-10-08 JP JP03260720A patent/JP3074846B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05102039A (ja) | 1993-04-23 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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