JP3213551B2 - Ｉｉｉ−ｖ族化合物半導体の気相成長方法及びその装置 - Google Patents
Ｉｉｉ−ｖ族化合物半導体の気相成長方法及びその装置Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体レーザ、Ｌ
ＥＤ、ＨＢＴ、ＨＥＭＴ等の製造に用いられるIII−Ｖ
族化合物半導体の気相成長方法及びその装置に関する。
ＥＤ、ＨＢＴ、ＨＥＭＴ等の製造に用いられるIII−Ｖ
族化合物半導体の気相成長方法及びその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】化合物半導体の気相成長法としては、有
機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ法）が量産性に優れ、し
かも超薄膜結晶の成長が可能であることからもっとも将
来期待されている。その典型的な気相成長装置は、図６
に示すようにｎ型ドーパントとしてセレン化水素（Ｈ2
Ｓｅ）を供給するｎ型ドーパント供給ライン１０と、Ｖ
族元素を含む原料化合物としてアルシン（ＡｓＨ3）を
供給するＶ族原料供給ライン２と、III族元素を含む原
料化合物としてトリメチルガリウム（ＴＭＧａ）及びト
リメチルアルミニウム（ＴＭＡｌ）及びｐ型ドーパント
としてジエチルジンク（ＤＥＺｎ）を供給するIII族原
料供給ライン３が設けられている。ｎ型ドーパント供給
ライン１０とＶ族原料供給ライン２とは、反応室直前ま
で分離されており、ｎ型ドーパント供給ライン１０には
水素又は窒素などの不活性ガスとセレン化水素（Ｈ2Ｓ
ｅ）等のｎ型ドーパントを供給することができるように
なっている。
機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ法）が量産性に優れ、し
かも超薄膜結晶の成長が可能であることからもっとも将
来期待されている。その典型的な気相成長装置は、図６
に示すようにｎ型ドーパントとしてセレン化水素（Ｈ2
Ｓｅ）を供給するｎ型ドーパント供給ライン１０と、Ｖ
族元素を含む原料化合物としてアルシン（ＡｓＨ3）を
供給するＶ族原料供給ライン２と、III族元素を含む原
料化合物としてトリメチルガリウム（ＴＭＧａ）及びト
リメチルアルミニウム（ＴＭＡｌ）及びｐ型ドーパント
としてジエチルジンク（ＤＥＺｎ）を供給するIII族原
料供給ライン３が設けられている。ｎ型ドーパント供給
ライン１０とＶ族原料供給ライン２とは、反応室直前ま
で分離されており、ｎ型ドーパント供給ライン１０には
水素又は窒素などの不活性ガスとセレン化水素（Ｈ2Ｓ
ｅ）等のｎ型ドーパントを供給することができるように
なっている。
【０００３】上述の気相成長装置を用いて、III−Ｖ族
化合物半導体を結晶成長させる場合、III族原料化合
物、Ｖ族原料化合物、ｎ型ドーパント原料化合物を反応
室直前まで混合しないように３本のＶ族原料供給ライン
２、III族原料供給ライン３、ｎ型ドーパント供給ライ
ン１０の配管を用いて反応室に供給し、III−Ｖ族化合
物半導体結晶層を成長する。具体的には、ｎ型ＧａＡｓ
層を成長する場合には、III族元素を含む原料化合物と
してトリエチルガリウム（ＴＥＧａ）又はトリメチルガ
リウム（ＴＭＧａ）、Ｖ族元素を含む原料化合物として
アルシン（ＡｓＨ3）、ｎ型ドーパントとしてセレン化
水素（Ｈ2Ｓｅ）を用い、反応室直前まで混合しないよ
うに３本のＶ族原料供給ライン２、III族原料供給ライ
ン３、ｎ型ドーパント供給ライン１０の配管を用いて反
応室に供給し、ｎ型ＧａＡｓ層を成長する。ｎ型層を成
長しない時は、水素などの不活性ガスをｎ型ドーパント
供給ライン１０に供給する。
化合物半導体を結晶成長させる場合、III族原料化合
物、Ｖ族原料化合物、ｎ型ドーパント原料化合物を反応
室直前まで混合しないように３本のＶ族原料供給ライン
２、III族原料供給ライン３、ｎ型ドーパント供給ライ
ン１０の配管を用いて反応室に供給し、III−Ｖ族化合
物半導体結晶層を成長する。具体的には、ｎ型ＧａＡｓ
層を成長する場合には、III族元素を含む原料化合物と
してトリエチルガリウム（ＴＥＧａ）又はトリメチルガ
リウム（ＴＭＧａ）、Ｖ族元素を含む原料化合物として
アルシン（ＡｓＨ3）、ｎ型ドーパントとしてセレン化
水素（Ｈ2Ｓｅ）を用い、反応室直前まで混合しないよ
うに３本のＶ族原料供給ライン２、III族原料供給ライ
ン３、ｎ型ドーパント供給ライン１０の配管を用いて反
応室に供給し、ｎ型ＧａＡｓ層を成長する。ｎ型層を成
長しない時は、水素などの不活性ガスをｎ型ドーパント
供給ライン１０に供給する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、ｎ型ドーパン
トは配管でのメモリー効果が非常に大きいため、つま
り、配管内壁にｎ型ドーパントが付着して取れにくいた
め、ｎ型ドーパントを反応室に供給しない場合において
も、ｎ型ドーパントが反応室にしみでてくる現象が生じ
る。したがって、ｐ型層などの気相成長時にも、ｎ型ド
ーパントが反応室に存在してしまうので、そのｎ型ドー
パントが不純物として気相成長膜界面及び気相成長膜中
に取り込まれ、その結晶性に悪影響を及ぼすという問題
があった。
トは配管でのメモリー効果が非常に大きいため、つま
り、配管内壁にｎ型ドーパントが付着して取れにくいた
め、ｎ型ドーパントを反応室に供給しない場合において
も、ｎ型ドーパントが反応室にしみでてくる現象が生じ
る。したがって、ｐ型層などの気相成長時にも、ｎ型ド
ーパントが反応室に存在してしまうので、そのｎ型ドー
パントが不純物として気相成長膜界面及び気相成長膜中
に取り込まれ、その結晶性に悪影響を及ぼすという問題
があった。
【０００５】気相成長装置で通常用いられる水素や窒素
などの不活性ガスによる配管パージだけでは配管内の残
留しているｎ型ドーパントを完全に除去することはでき
なかった。
などの不活性ガスによる配管パージだけでは配管内の残
留しているｎ型ドーパントを完全に除去することはでき
なかった。
【０００６】そこで本発明では、気相成長前及び気相成
長中断中に、ｎ型ドーパント供給ラインを清浄化するこ
とで、結晶性のよい気相成長膜を形成できる気相成長方
法及びその装置を提供することを目的とする。
長中断中に、ｎ型ドーパント供給ラインを清浄化するこ
とで、結晶性のよい気相成長膜を形成できる気相成長方
法及びその装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明のIII−Ｖ族化合
物半導体の気相成長方法は、少なくともIII族元素を含
む原料化合物とＶ族元素を含む原料化合物を供給してII
I−Ｖ族化合物半導体を気相成長させる方法であって、
気相成長前にＶ族元素を含む原料化合物をｎ型ドーパン
ト供給ラインに流すことによって、ｎ型ドーパント供給
ラインの清浄化を行う。また、結晶成長中断中に同様の
清浄化を行うことを特徴とする。
物半導体の気相成長方法は、少なくともIII族元素を含
む原料化合物とＶ族元素を含む原料化合物を供給してII
I−Ｖ族化合物半導体を気相成長させる方法であって、
気相成長前にＶ族元素を含む原料化合物をｎ型ドーパン
ト供給ラインに流すことによって、ｎ型ドーパント供給
ラインの清浄化を行う。また、結晶成長中断中に同様の
清浄化を行うことを特徴とする。
【０００８】また、前記ｎ型ドーパントがセレン化水
素、シラン、ジシランのいずれかである時に効果的であ
る。
素、シラン、ジシランのいずれかである時に効果的であ
る。
【０００９】また、前記Ｖ族元素を含む原料化合物がア
ルシン、ターシャルブチルアルシン、ホスフィン、ター
シャルブチルホスフィンのいずれかである時に有効であ
る。
ルシン、ターシャルブチルアルシン、ホスフィン、ター
シャルブチルホスフィンのいずれかである時に有効であ
る。
【００１０】少なくともIII族元素を含む原料化合物を
供給するラインとＶ族元素を含む原料化合物を供給する
ラインとｎ型ドーパントを供給するラインとを有するII
I−Ｖ族化合物半導体を気相成長させる装置は、Ｖ族元
素を含む原料化合物をｎ型ドーパント供給ラインに供給
することを特徴とする。
供給するラインとＶ族元素を含む原料化合物を供給する
ラインとｎ型ドーパントを供給するラインとを有するII
I−Ｖ族化合物半導体を気相成長させる装置は、Ｖ族元
素を含む原料化合物をｎ型ドーパント供給ラインに供給
することを特徴とする。
【００１１】
【実施の形態】本発明で用いた気相成長装置を図１に示
す。図１に示すように従来の装置とほぼ同様で、ｎ型ド
ーパントとしてセレン化水素（Ｈ2Ｓｅ）を供給するｎ
型ドーパント供給ライン１と、Ｖ族元素を含む原料化合
物としてアルシン（ＡｓＨ3）を供給するＶ族原料供給
ライン２と、III族元素を含む原料化合物としてトリメ
チルガリウム（ＴＭＧａ）及びトリメチルアルミニウム
（ＴＭＡｌ）及びｐ型ドーパントとしてジエチルジンク
（ＤＥＺｎ）を供給するIII族原料供給ライン３が設け
られている。従来の気相成長装置と異なる点は、Ｖ族元
素を含む原料化合物をｎ型ドーパント供給ライン１に供
給することができる配管構造にしていることである。こ
の気相成長装置を用いて、気相成長させる前にｎ型ドー
パント供給ライン１にＶ族元素を含む原料化合物を供給
した後、ＧａＡｓやＡｌＧａＡｓなどのIII―Ｖ族化合
物半導体の気相成長を行った。
す。図１に示すように従来の装置とほぼ同様で、ｎ型ド
ーパントとしてセレン化水素（Ｈ2Ｓｅ）を供給するｎ
型ドーパント供給ライン１と、Ｖ族元素を含む原料化合
物としてアルシン（ＡｓＨ3）を供給するＶ族原料供給
ライン２と、III族元素を含む原料化合物としてトリメ
チルガリウム（ＴＭＧａ）及びトリメチルアルミニウム
（ＴＭＡｌ）及びｐ型ドーパントとしてジエチルジンク
（ＤＥＺｎ）を供給するIII族原料供給ライン３が設け
られている。従来の気相成長装置と異なる点は、Ｖ族元
素を含む原料化合物をｎ型ドーパント供給ライン１に供
給することができる配管構造にしていることである。こ
の気相成長装置を用いて、気相成長させる前にｎ型ドー
パント供給ライン１にＶ族元素を含む原料化合物を供給
した後、ＧａＡｓやＡｌＧａＡｓなどのIII―Ｖ族化合
物半導体の気相成長を行った。
【００１２】また、ｎ型成長層を成長後、ｐ型成長層を
成長する場合、ｐ型成長層の成長開始前において、ｎ型
ドーパント供給ライン１にＶ族元素を含む原料化合物を
ある―定時間供給した後、ＧａＡｓやＡｌＧａＡｓなど
のIII−Ｖ族化合物半導体結晶を気相成長を行った。
成長する場合、ｐ型成長層の成長開始前において、ｎ型
ドーパント供給ライン１にＶ族元素を含む原料化合物を
ある―定時間供給した後、ＧａＡｓやＡｌＧａＡｓなど
のIII−Ｖ族化合物半導体結晶を気相成長を行った。
【００１３】このように、III−Ｖ族化合物半導体の気
相成長に先立ち、Ｖ族元素を含む原料化合物でｎ型ドー
パント供給ライン１にＶ族元素を含む原料化合物を供給
することによってｎ型ドーパントとＶ族元素を含む原料
化合物が反応して配管内を清浄化を行うことことができ
る。また、ｎ型ドーパント供給ライン１内に残留してい
たセレンやシリコン等が反応室内に入るが、成長開始ま
での間にセレンやシリコンが酸素や水などと反応して気
相中に除去されるため、その後、気相成長を行っても反
応室中に存在した酸素や水も成長膜及び成長膜界面に取
り込まれず、良好な結晶性を有するIII―Ｖ族化合物半
導体結晶を気相成長できる。
相成長に先立ち、Ｖ族元素を含む原料化合物でｎ型ドー
パント供給ライン１にＶ族元素を含む原料化合物を供給
することによってｎ型ドーパントとＶ族元素を含む原料
化合物が反応して配管内を清浄化を行うことことができ
る。また、ｎ型ドーパント供給ライン１内に残留してい
たセレンやシリコン等が反応室内に入るが、成長開始ま
での間にセレンやシリコンが酸素や水などと反応して気
相中に除去されるため、その後、気相成長を行っても反
応室中に存在した酸素や水も成長膜及び成長膜界面に取
り込まれず、良好な結晶性を有するIII―Ｖ族化合物半
導体結晶を気相成長できる。
【００１４】さらに、詳しい実施の形態について以下に
述べる。
述べる。
【００１５】（実施の形態１）ＧａＡｓ基板上にノンド
ープＧａＡｓ薄膜を成長するのにIII族原料化合物とし
てトリメチルガリウム（ＴＭＧａ）、Ｖ族原料化合物と
してＨ2で１０％に希釈したアルシン（ＡｓＨ3）を使用
した。
ープＧａＡｓ薄膜を成長するのにIII族原料化合物とし
てトリメチルガリウム（ＴＭＧａ）、Ｖ族原料化合物と
してＨ2で１０％に希釈したアルシン（ＡｓＨ3）を使用
した。
【００１６】ｎ型ドーパント供給ライン１、Ｖ族原料供
給ライン２、III族原料供給ライン３を持つ気相成長装
置は、ｎ型ドーパント供給ライン１でアルシンを常時供
給した。
給ライン２、III族原料供給ライン３を持つ気相成長装
置は、ｎ型ドーパント供給ライン１でアルシンを常時供
給した。
【００１７】本実施の形態ではｎドーパント供給ライン
１にｎ型ドーパントが残留したままの状態から気相成長
を開始している。
１にｎ型ドーパントが残留したままの状態から気相成長
を開始している。
【００１８】まず、気相成長前に、炉内圧力は７６Ｔｏ
ｒｒとし、成長開始までの間、即ち昇温を始めて基板温
度が安定になるまでの１０分間、ｎ型ドーパント供給ラ
インにＡｓＨ3流量２．０×１０-3ｍｏｌ／ｍｉｎ、前
記原料ガスとキャリアガスの全流量９リットル／ｍｉｎ
を供給した。
ｒｒとし、成長開始までの間、即ち昇温を始めて基板温
度が安定になるまでの１０分間、ｎ型ドーパント供給ラ
インにＡｓＨ3流量２．０×１０-3ｍｏｌ／ｍｉｎ、前
記原料ガスとキャリアガスの全流量９リットル／ｍｉｎ
を供給した。
【００１９】次に、気相成長の条件として、基板温度７
５０℃に安定した後、ＴＭＧａ流量１．８×１０-5ｍｏ
ｌ／ｍｉｎ、ＡｓＨ3流量２．０×１０-3ｍｏｌ／ｍｉ
ｎ、前記原料ガスとキャリアガスとの全流量９リットル
／ｍｉｎで、これらの条件を一定に保ちながらＧａＡｓ
薄膜を成長させた。成長時間は９０ｍｉｎとすることで
２μｍの厚さを有するＧａＡｓ薄膜が得られた。
５０℃に安定した後、ＴＭＧａ流量１．８×１０-5ｍｏ
ｌ／ｍｉｎ、ＡｓＨ3流量２．０×１０-3ｍｏｌ／ｍｉ
ｎ、前記原料ガスとキャリアガスとの全流量９リットル
／ｍｉｎで、これらの条件を一定に保ちながらＧａＡｓ
薄膜を成長させた。成長時間は９０ｍｉｎとすることで
２μｍの厚さを有するＧａＡｓ薄膜が得られた。
【００２０】また、比較例として、図６に示す従来の気
相成長装置で同じ成長条件にてＧａＡｓ薄膜を作製し
た。但し、ＡｓＨ3はＶ族原料供給ライン２から反応室
に供給している。
相成長装置で同じ成長条件にてＧａＡｓ薄膜を作製し
た。但し、ＡｓＨ3はＶ族原料供給ライン２から反応室
に供給している。
【００２１】従来の気相成長装置で成長させたＧａＡｓ
薄膜の不純物分析を２次イオン質量分析（ＳＩＭＳ）装
置で測定し、得られた結果を図２に示す。また、本発明
の気相成長装置で成長させたＧａＡｓ薄膜の不純物分析
を２次イオン質量分析（ＳＩＭＳ）装置で測定し、得ら
れた結果を図３に示す。
薄膜の不純物分析を２次イオン質量分析（ＳＩＭＳ）装
置で測定し、得られた結果を図２に示す。また、本発明
の気相成長装置で成長させたＧａＡｓ薄膜の不純物分析
を２次イオン質量分析（ＳＩＭＳ）装置で測定し、得ら
れた結果を図３に示す。
【００２２】図２、３において、横軸は成長膜深さを表
し、縦軸は不純物（Ｓｅ）の濃度を表す。図２と図３に
おいて、本実施形態ではＳｅのドーピングは行っていな
いにもかからわず、ｎ型ドーパント供給ライン１に残留
したＳｅの影響が現れており、ＧａＡｓ基板とＧａＡｓ
成長膜の界面及びＧａＡｓ成長膜中での不純物であるＳ
ｅ濃度を比較すると、明らかに本発明のｎ型ドーパント
供給ライン１にＡｓＨ3を供給して成長させた方が、Ｇ
ａＡｓ基板とＧａＡｓ成長膜の界面及びＧａＡｓ成長膜
中でのセレン濃度が減少しており、清浄な成長膜界面及
び成長膜が得られていることが分かる。
し、縦軸は不純物（Ｓｅ）の濃度を表す。図２と図３に
おいて、本実施形態ではＳｅのドーピングは行っていな
いにもかからわず、ｎ型ドーパント供給ライン１に残留
したＳｅの影響が現れており、ＧａＡｓ基板とＧａＡｓ
成長膜の界面及びＧａＡｓ成長膜中での不純物であるＳ
ｅ濃度を比較すると、明らかに本発明のｎ型ドーパント
供給ライン１にＡｓＨ3を供給して成長させた方が、Ｇ
ａＡｓ基板とＧａＡｓ成長膜の界面及びＧａＡｓ成長膜
中でのセレン濃度が減少しており、清浄な成長膜界面及
び成長膜が得られていることが分かる。
【００２３】（実施の形態２）ＧａＡｓ基板上にｎ型Ａ
ｌＧａＡｓ薄膜を成長し、その上にｐ型ＡｌＧａＡｓ薄
膜を成長するのに、III族原料化合物としてトリメチル
ガリウム（ＴＭＧａ）、トリメチルアルミニウム（ＴＭ
Ａｌ）、ｐ型ドーパントとしてジエチルジンク（ＤＥＺ
ｎ）、Ｖ族原料化合物としてＨ2で１０％に希釈したア
ルシン（ＡｓＨ3）、ｎ型ドーパントとしてＨ2でｌ００
ｐｐｍに希釈したシラン（ＳｉＨ4）を使用した。
ｌＧａＡｓ薄膜を成長し、その上にｐ型ＡｌＧａＡｓ薄
膜を成長するのに、III族原料化合物としてトリメチル
ガリウム（ＴＭＧａ）、トリメチルアルミニウム（ＴＭ
Ａｌ）、ｐ型ドーパントとしてジエチルジンク（ＤＥＺ
ｎ）、Ｖ族原料化合物としてＨ2で１０％に希釈したア
ルシン（ＡｓＨ3）、ｎ型ドーパントとしてＨ2でｌ００
ｐｐｍに希釈したシラン（ＳｉＨ4）を使用した。
【００２４】まず、気相成長前に、炉内圧力は７６Ｔｏ
ｒｒ、成長開始までの間すなわち昇温を始めて基板温度
が安定になるまでの１０分間、ｎ型ドーパント供給ライ
ン１にＡｓＨ3流量２．０×１０-3ｍｏｌ／ｍｉｎ、前
記原料ガスとキャリアガスの全流量９リットル／ｍｉｎ
でこれらの条件は一定に保ちながら昇温させた。
ｒｒ、成長開始までの間すなわち昇温を始めて基板温度
が安定になるまでの１０分間、ｎ型ドーパント供給ライ
ン１にＡｓＨ3流量２．０×１０-3ｍｏｌ／ｍｉｎ、前
記原料ガスとキャリアガスの全流量９リットル／ｍｉｎ
でこれらの条件は一定に保ちながら昇温させた。
【００２５】次に、気相成長条件として、基板温度７５
０℃に安定した後、ＴＭＧａ流量７．２×１０-6ｍｏｌ
／ｍｉｎ、ＴＭＡｌ流量１．０×１０-5ｍｏｌ／ｍｉ
ｎ、ＡｓＨ3流量２．０×１０-3ｍｏｌ／ｍｉｎ、Ｓｉ
Ｈ4流量８．９２×１０-8ｍｏｌ／ｍｉｎ、前記原料ガ
スとキャリアガスの全流量９リットル／ｍｉｎで、これ
らの条件は一定に保ちながらｎ−ＡｌＧａＡｓ薄膜を成
長させた後、５秒間の成長中断を行った。成長中断中は
ＡｓＨ3流量２．０×１０-3ｍｏｌ／ｍｉｎ、前記原料
ガスとキャリアガスの全流量９リットル／ｍｉｎでこれ
らの条件は一定に保ち、 その後、ＴＭＧａ流量７．２
×１０-6ｍｏｌ／ｍｉｎ、ＴＭＡｌ流量１．０×１０-5
ｍｏｌ／ｍｉｎ、ＡｓＨ3流量２．０×１０-3ｍｏｌ／
ｍｉｎ、ＤＥＺｎ流量２．６×１０-5ｍｏｌ／ｍｉｎ、
前記原料ガスとキャリアガスの全流量９リットル／ｍｉ
ｎで、これらの条件は一定に保ちながらｐ−ＡｌＧａＡ
ｓ薄膜を成長させた。
０℃に安定した後、ＴＭＧａ流量７．２×１０-6ｍｏｌ
／ｍｉｎ、ＴＭＡｌ流量１．０×１０-5ｍｏｌ／ｍｉ
ｎ、ＡｓＨ3流量２．０×１０-3ｍｏｌ／ｍｉｎ、Ｓｉ
Ｈ4流量８．９２×１０-8ｍｏｌ／ｍｉｎ、前記原料ガ
スとキャリアガスの全流量９リットル／ｍｉｎで、これ
らの条件は一定に保ちながらｎ−ＡｌＧａＡｓ薄膜を成
長させた後、５秒間の成長中断を行った。成長中断中は
ＡｓＨ3流量２．０×１０-3ｍｏｌ／ｍｉｎ、前記原料
ガスとキャリアガスの全流量９リットル／ｍｉｎでこれ
らの条件は一定に保ち、 その後、ＴＭＧａ流量７．２
×１０-6ｍｏｌ／ｍｉｎ、ＴＭＡｌ流量１．０×１０-5
ｍｏｌ／ｍｉｎ、ＡｓＨ3流量２．０×１０-3ｍｏｌ／
ｍｉｎ、ＤＥＺｎ流量２．６×１０-5ｍｏｌ／ｍｉｎ、
前記原料ガスとキャリアガスの全流量９リットル／ｍｉ
ｎで、これらの条件は一定に保ちながらｐ−ＡｌＧａＡ
ｓ薄膜を成長させた。
【００２６】成長開始までの間と成長中断中は、ｎ型ド
ーパント供給ライン１でＡｓＨ3を供給し、気相成長中
は、Ｖ族原料供給ライン２でＡｓＨ3を供給した。
ーパント供給ライン１でＡｓＨ3を供給し、気相成長中
は、Ｖ族原料供給ライン２でＡｓＨ3を供給した。
【００２７】成長時間は９０ｍｉｎで２μｍの厚さを有
するｎ及びｐ−ＡｌＧａＡｓ薄膜が得られた。
するｎ及びｐ−ＡｌＧａＡｓ薄膜が得られた。
【００２８】また、比較例として、従来の気相成長装置
で、同様の成長条件で、ｎ及びｐ−ＡｌＧａＡｓ薄膜を
作製する。ただし、成長開始までの間と気相成長中断中
及び気相成長中はＶ族原料供給ライン２で、ＡｓＨ3を
供給した。
で、同様の成長条件で、ｎ及びｐ−ＡｌＧａＡｓ薄膜を
作製する。ただし、成長開始までの間と気相成長中断中
及び気相成長中はＶ族原料供給ライン２で、ＡｓＨ3を
供給した。
【００２９】従来の気相成長装置で成長したＧａＡｓ薄
膜の不純物分析を２次イオン質量分析（ＳＩＭＳ）装置
で測定し、得られた結果を図４に示し、本発明の気相成
長装置で成長したＧａＡｓ薄膜の不純物分析を２次イオ
ン質量分析（ＳＩＭＳ）装置で測定し、得られた結果を
図５に示す。
膜の不純物分析を２次イオン質量分析（ＳＩＭＳ）装置
で測定し、得られた結果を図４に示し、本発明の気相成
長装置で成長したＧａＡｓ薄膜の不純物分析を２次イオ
ン質量分析（ＳＩＭＳ）装置で測定し、得られた結果を
図５に示す。
【００３０】図４、５において横軸は成長膜深さを表
し、縦軸は不純物（Ｓｉ）濃度を表す。図４と図５にお
いてｎ−ＡｌＧａＡｓとｐ−ＡｌＧａＡｓ成長膜の成長
界面及びｐ−ＡｌＧａＡｓ成長膜中での不純物であるシ
リコン濃度を比較すると、明らかにｎ型ドーパント供給
ラインからＡｓＨ3を供給して成長した方が再成長界面
でのシリコン濃度が急激に減少しており、清浄な成長膜
界面が得られていることが分かる。
し、縦軸は不純物（Ｓｉ）濃度を表す。図４と図５にお
いてｎ−ＡｌＧａＡｓとｐ−ＡｌＧａＡｓ成長膜の成長
界面及びｐ−ＡｌＧａＡｓ成長膜中での不純物であるシ
リコン濃度を比較すると、明らかにｎ型ドーパント供給
ラインからＡｓＨ3を供給して成長した方が再成長界面
でのシリコン濃度が急激に減少しており、清浄な成長膜
界面が得られていることが分かる。
【００３１】また、気相成長前及び気相成長中断中に、
Ｖ族元素をｎ型ドーパント供給ライン１から気相成長装
置内に導入することによって、ｎ型ドーパント供給ライ
ン１の清浄化とともに、III−Ｖ族化合物半導体結晶の
表面から脱離するＶ族元素の抜けた格子位置に供給され
たＶ族元素が入り、格子欠陥が生じるのを防止すること
もできる。
Ｖ族元素をｎ型ドーパント供給ライン１から気相成長装
置内に導入することによって、ｎ型ドーパント供給ライ
ン１の清浄化とともに、III−Ｖ族化合物半導体結晶の
表面から脱離するＶ族元素の抜けた格子位置に供給され
たＶ族元素が入り、格子欠陥が生じるのを防止すること
もできる。
【００３２】（実施の形態３）実施の形態２で使用した
シランをＨ2で１００ｐｐｍに希釈したジシラン（Ｓｉ2
Ｈ6）に変えて、同様の成長及びＳＩＭＳ測定を行っ
た。
シランをＨ2で１００ｐｐｍに希釈したジシラン（Ｓｉ2
Ｈ6）に変えて、同様の成長及びＳＩＭＳ測定を行っ
た。
【００３３】従来の気相成長装置で作製した成長膜と本
発明の気相成長装置で得られた成長膜との測定結果は、
再成長界面での不純物であるシリコン濃度を比較する
と、明らかにｎ型ドーパント供給ライン１にＡｓＨ3を
供給して成長した方が成長界面及び成長膜でのシリコン
濃度が急激に減少し、清浄な成長膜界面が得られた。
発明の気相成長装置で得られた成長膜との測定結果は、
再成長界面での不純物であるシリコン濃度を比較する
と、明らかにｎ型ドーパント供給ライン１にＡｓＨ3を
供給して成長した方が成長界面及び成長膜でのシリコン
濃度が急激に減少し、清浄な成長膜界面が得られた。
【００３４】（実施の形態４）上記実施の形態２で使用
したＡｓＨ3をターシャルブチルアルシン（ＴＢＡｓ）
に変えて、同様の成長及びＳＩＭＳ測定を行った。
したＡｓＨ3をターシャルブチルアルシン（ＴＢＡｓ）
に変えて、同様の成長及びＳＩＭＳ測定を行った。
【００３５】同様に、得られた成長膜の測定結果を再成
長界面での不純物であるシリコン濃度で比較すると、明
らかにｎ型ドーパント供給ライン１にＴＢＡｓを供給し
て成長した方が成長界面及び成長膜でのシリコン濃度が
急激に減少し、清浄な成長膜界面が得られた。
長界面での不純物であるシリコン濃度で比較すると、明
らかにｎ型ドーパント供給ライン１にＴＢＡｓを供給し
て成長した方が成長界面及び成長膜でのシリコン濃度が
急激に減少し、清浄な成長膜界面が得られた。
【００３６】（実施の形態５）ＧａＡｓ基板上にｎ型Ａ
ｌＩｎＰ薄膜を成長し、その上にｐ型ＡｌＩｎＰ薄膜を
成長するのに、III族原料化合物としてトリメチルアル
ミニウム（ＴＭＡｌ）、トリメチルインジウム（ＴＭＩ
ｎ）、ｐ型ドーパント原料化合物としてジエチルジンク
（ＤＥＺｎ）、Ｖ族原料化合物としてＨ2で１０％に希
釈したホスフィン（ＰＨ3）、ｎ型ドーパント原料化合
物としてＨ2で１００ｐｐｍに希釈したシラン（Ｓｉ
Ｈ4）を使用した。
ｌＩｎＰ薄膜を成長し、その上にｐ型ＡｌＩｎＰ薄膜を
成長するのに、III族原料化合物としてトリメチルアル
ミニウム（ＴＭＡｌ）、トリメチルインジウム（ＴＭＩ
ｎ）、ｐ型ドーパント原料化合物としてジエチルジンク
（ＤＥＺｎ）、Ｖ族原料化合物としてＨ2で１０％に希
釈したホスフィン（ＰＨ3）、ｎ型ドーパント原料化合
物としてＨ2で１００ｐｐｍに希釈したシラン（Ｓｉ
Ｈ4）を使用した。
【００３７】炉内圧力は７６Ｔｏｒｒ、基板温度７５０
℃に安定した後、ｎ−ＡｌＩｎＰ、ｐ−ＡｌＩｎＰ薄膜
を成長させた。成長時間は８０ｍｉｎで２μｍの厚さを
有するｎ及びｐ−ＡｌＩｎＰ薄膜が得られた。
℃に安定した後、ｎ−ＡｌＩｎＰ、ｐ−ＡｌＩｎＰ薄膜
を成長させた。成長時間は８０ｍｉｎで２μｍの厚さを
有するｎ及びｐ−ＡｌＩｎＰ薄膜が得られた。
【００３８】得られた成長膜のＳＩＭＳ測定結果は再成
長界面での不純物であるシリコン濃度を比較すると、明
らかにｎ型ドーパント供給ライン１にＰＨ3を供給して
成長した方が成長界面及び成長膜でのシリコン濃度が急
激に減少し、清浄な成長膜界面が得られた。
長界面での不純物であるシリコン濃度を比較すると、明
らかにｎ型ドーパント供給ライン１にＰＨ3を供給して
成長した方が成長界面及び成長膜でのシリコン濃度が急
激に減少し、清浄な成長膜界面が得られた。
【００３９】（実施の形態６）上記実施の形態５で使用
したホスフィンをターシャルブチルホスフィン（ＴＢ
Ｐ）に変えて、同様の成長及びＳＩＭＳ測定を行った。
したホスフィンをターシャルブチルホスフィン（ＴＢ
Ｐ）に変えて、同様の成長及びＳＩＭＳ測定を行った。
【００４０】得られた成長膜測定結果は再成長界面での
不純物であるシリコン濃度を比較すると、明らかにｎ型
ドーパント供給ライン１にＴＢＰを供給して成長した方
が成長界面及び成長膜でのシリコン濃度が急激に減少
し、清浄な成長膜界面が得られた。
不純物であるシリコン濃度を比較すると、明らかにｎ型
ドーパント供給ライン１にＴＢＰを供給して成長した方
が成長界面及び成長膜でのシリコン濃度が急激に減少
し、清浄な成長膜界面が得られた。
【００４１】本実施の形態では、ＧａＡｓ基板にＧａＡ
ｓ膜やＡｌＩｎＰ膜を形成したが、他にもＩｎＧａＡ
ｓ、ＧａＩｎＰ、ＩｎＧａＡｓＰ等のIII−Ｖ族化合物
半導体結晶膜を形成する方法においても同様な効果があ
る。
ｓ膜やＡｌＩｎＰ膜を形成したが、他にもＩｎＧａＡ
ｓ、ＧａＩｎＰ、ＩｎＧａＡｓＰ等のIII−Ｖ族化合物
半導体結晶膜を形成する方法においても同様な効果があ
る。
【００４２】
【発明の効果】本発明に係るIII−Ｖ族化合物半導体気
相成長方法及びその装置によって、III−Ｖ族化合物半
導体の気相成長に先立ち、Ｖ族元素を含む原料化合物を
ｎ型ドーパント供給ラインに供給することにより、ｎ型
ドーパント供給ライン内に残留するセレンやシリコン等
のｎ型ドーパントが除去され、ｎ型ドーパント供給ライ
ンが清浄化されるため、その後気相成長を行っても不純
物としてのｎ型ドーパントは成長膜及び成長膜界面に取
り込まれず、良好な結晶性を有するIII−Ｖ族化合物半
導体結晶を気相成長することができ、半導体レーザ、Ｌ
ＥＤ、ＨＢＴ、ＨＥＭＴ等の半導体装置の特性向上に寄
与するところが大きい。
相成長方法及びその装置によって、III−Ｖ族化合物半
導体の気相成長に先立ち、Ｖ族元素を含む原料化合物を
ｎ型ドーパント供給ラインに供給することにより、ｎ型
ドーパント供給ライン内に残留するセレンやシリコン等
のｎ型ドーパントが除去され、ｎ型ドーパント供給ライ
ンが清浄化されるため、その後気相成長を行っても不純
物としてのｎ型ドーパントは成長膜及び成長膜界面に取
り込まれず、良好な結晶性を有するIII−Ｖ族化合物半
導体結晶を気相成長することができ、半導体レーザ、Ｌ
ＥＤ、ＨＢＴ、ＨＥＭＴ等の半導体装置の特性向上に寄
与するところが大きい。
【図１】本発明の気相成長装置を示す図である。
【図２】従来の気相成長装置で成長させたＧａＡｓ薄膜
の不純物分析結果を示す。
の不純物分析結果を示す。
【図３】本発明の気相成長装置で成長したＧａＡｓ薄膜
の不純物分析結果を示す。
の不純物分析結果を示す。
【図４】従来の気相成長装置で成長した成長薄膜の不純
物分析結果を示す。
物分析結果を示す。
【図５】本発明の気相成長装置で成長した成長薄膜の不
純物分析結果を示す。
純物分析結果を示す。
【図６】従来の気相成長装置を示す図である。
１ ｎ型ドーパント供給ライン ２ Ｖ族原料供給ライン ３ ＩＩＩ族原料供給ライン １０ ｎ型ドーパント供給ライン
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 21/205
Claims (7)
- 【請求項１】 少なくともIII族元素を含む原料化合物
とＶ族元素を含む原料化合物を供給してIII−Ｖ族化合
物半導体を気相成長させる方法であって、 気相成長前にＶ族元素を含む原料化合物をｎ型ドーパン
ト供給ラインに流すことによって、ｎ型ドーパント供給
ラインの清浄化を行うことを特徴とするIII−Ｖ族化合
物半導体の気相成長方法。 - 【請求項２】 少なくともIII族元素を含む原料化合物
とＶ族元素を含む原料化合物を供給してIII−Ｖ族化合
物半導体を気相成長させる方法であって、 気相成長中断中にＶ族元素を含む原料化合物をｎ型ドー
パント供給ラインに流すことによって、ｎ型ドーパント
供給ラインの清浄化を行うことを特徴とするIII−Ｖ族
化合物半導体の気相成長方法。 - 【請求項３】 前記ｎ型ドーパントがセレン化水素、シ
ラン、ジシランのいずれかであることを特徴とする請求
項１乃至２に記載のIII−Ｖ族化合物半導体の気相成長
方法。 - 【請求項４】 前記Ｖ族元素を含む原料化合物がアルシ
ン、ターシャルブチルアルシン、ホスフィン、ターシャ
ルブチルホスフィンのいずれかであることを特徴とする
請求項１乃至３に記載のIII−Ｖ族化合物半導体の気相
成長方法。 - 【請求項５】 少なくともIII族元素を含む原料化合物
を供給するラインと、Ｖ族元素を含む原料化合物を供給
するラインと、ｎ型ドーパントを供給するラインとを有
するIII−Ｖ族化合物半導体の気相成長装置であって、 Ｖ族元素を含む原料化合物をｎ型ドーパント供給ライン
に供給することを特徴とするIII−Ｖ族化合物半導体の
気相成長装置。 - 【請求項６】 前記ｎ型ドーパントがセレン化水素、シ
ラン、ジシランのいずれかであることを特徴とする請求
項５に記載のIII−Ｖ族化合物半導体の気相成長装置。 - 【請求項７】 前記Ｖ族元素を含む原料化合物がアルシ
ン、ターシャルブチルアルシン、ホスフィン、ターシャ
ルブチルホスフィンのいずれかであることを特徴とする
請求項５乃至６に記載のIII−Ｖ族化合物半導体の気相
成長装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25211796A JP3213551B2 (ja) | 1996-09-25 | 1996-09-25 | Ｉｉｉ−ｖ族化合物半導体の気相成長方法及びその装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25211796A JP3213551B2 (ja) | 1996-09-25 | 1996-09-25 | Ｉｉｉ−ｖ族化合物半導体の気相成長方法及びその装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1097996A JPH1097996A (ja) | 1998-04-14 |
| JP3213551B2 true JP3213551B2 (ja) | 2001-10-02 |
Family
ID=17232718
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25211796A Expired - Fee Related JP3213551B2 (ja) | 1996-09-25 | 1996-09-25 | Ｉｉｉ−ｖ族化合物半導体の気相成長方法及びその装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3213551B2 (ja) |
-
1996
- 1996-09-25 JP JP25211796A patent/JP3213551B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH1097996A (ja) | 1998-04-14 |
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