JP3242571B2 - 気相成長方法 - Google Patents
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- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
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- C30B25/02—Epitaxial-layer growth
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
- C30B29/10—Inorganic compounds or compositions
- C30B29/40—AIIIBV compounds wherein A is B, Al, Ga, In or Tl and B is N, P, As, Sb or Bi
-
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、たとえば半導体レ
ーザやＬＥＤなどに用いられるIII−Ｖ族化合物半導体
を結晶成長させる気相成長方法に関する。
ーザやＬＥＤなどに用いられるIII−Ｖ族化合物半導体
を結晶成長させる気相成長方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】上述したIII−Ｖ族化合物半導体を結晶
成長させる方法として、有機金属を用いる気相成長方法
が知られている。この気相成長方法は、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
も将来的に期待されている。
成長させる方法として、有機金属を用いる気相成長方法
が知られている。この気相成長方法は、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
も将来的に期待されている。
【０００３】このような気相成長方法としての典型的な
方法は、以下の３つの方法が知られている。第１の方法
は、ＭＯＣＶＤ（ｍｅｔａｌ ｏｒｇａｎｉｃ ｃｈｅ
ｍｉｃａｌ ｖａｐｏｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：有機
金属気相成長法）である。第２の方法は、ＭＯＭＢＥ
（ｍｅｔａｌ ｏｒｇａｎｉｃ ｍｏｌｅｃｕｌａｒｂ
ｅａｍ ｅｐｉｔａｘｙ：有機金属分子線エピタキシャ
ル法）であり、第３の方法はＣＢＥ（ｃｈｅｍｉｃａｌ
ｂｅａｍ ｅｐｉｔａｘｙ：ケミカルビームエピタキ
シャル法）である。
方法は、以下の３つの方法が知られている。第１の方法
は、ＭＯＣＶＤ（ｍｅｔａｌ ｏｒｇａｎｉｃ ｃｈｅ
ｍｉｃａｌ ｖａｐｏｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：有機
金属気相成長法）である。第２の方法は、ＭＯＭＢＥ
（ｍｅｔａｌ ｏｒｇａｎｉｃ ｍｏｌｅｃｕｌａｒｂ
ｅａｍ ｅｐｉｔａｘｙ：有機金属分子線エピタキシャ
ル法）であり、第３の方法はＣＢＥ（ｃｈｅｍｉｃａｌ
ｂｅａｍ ｅｐｉｔａｘｙ：ケミカルビームエピタキ
シャル法）である。
【０００４】それらの方法における成長は、結晶基板の
昇降温中と成長中断中とに、Ｖ族元素であるヒ素（Ａ
ｓ）が結晶表面から熱脱離するのを防ぐために、Ｖ族元
素原料を結晶表面上に供給し、その後、結晶表面上にII
I族元素原料とＶ族元素原料とを同時に供給してIII−Ｖ
族化合物半導体の結晶成長を行っている。
昇降温中と成長中断中とに、Ｖ族元素であるヒ素（Ａ
ｓ）が結晶表面から熱脱離するのを防ぐために、Ｖ族元
素原料を結晶表面上に供給し、その後、結晶表面上にII
I族元素原料とＶ族元素原料とを同時に供給してIII−Ｖ
族化合物半導体の結晶成長を行っている。
【０００５】以下に、ＭＯＣＶＤ法を用いてIII−Ｖ族
化合物半導体を気相成長させる場合を例に挙げて具体的
に説明する。ＧａＡｓを成長させる場合には、原料とし
て、III族元素を含む原料化合物であり有機金属化合物
であるトリエチルガリウム（ＴＥＧａ）又はトリメチル
ガリウム（ＴＭＧａ）と、Ｖ族元素を含む原料化合物で
あるアルシン（ＡｓＨ3）とを用いる。その原料のう
ち、昇降温中と成長中断中とは、Ａｓ抜けを抑制する目
的でアルシンを気相成長装置の気相成長室内に供給し、
その後、ＴＥＧａ又はＴＭＧａとＡｓＨ3とを気相成長
室内に供給してＧａＡｓ結晶成長を行う。また、ＡｌＧ
ａＡｓを成長させる場合には、原料として、III族元素
を含む原料化合物であり有機化合物であるトリエチルガ
リウム（ＴＥＧａ）又はトリメチルガリウム（ＴＭＧ
ａ）と、トリエチルアルミニウム（ＴＥＡｌ）又はトリ
メチルアルミニウム（ＴＭＡｌ）と、Ｖ族元素を含む原
料化合物であるアルシンとを用いる。その原料のうち、
昇降温中と成長中断中とは、Ａｓ抜けを抑制する目的で
アルシンを気相成長室内に供給し、その後、ＴＥＧａ又
はＴＭＧａと、ＴＥＡｌ又はＴＭＡｌと、ＡｓＨ3とを
気相成長室内に供給してＧａＡｌＡｓ結晶成長を行って
いる。
化合物半導体を気相成長させる場合を例に挙げて具体的
に説明する。ＧａＡｓを成長させる場合には、原料とし
て、III族元素を含む原料化合物であり有機金属化合物
であるトリエチルガリウム（ＴＥＧａ）又はトリメチル
ガリウム（ＴＭＧａ）と、Ｖ族元素を含む原料化合物で
あるアルシン（ＡｓＨ3）とを用いる。その原料のう
ち、昇降温中と成長中断中とは、Ａｓ抜けを抑制する目
的でアルシンを気相成長装置の気相成長室内に供給し、
その後、ＴＥＧａ又はＴＭＧａとＡｓＨ3とを気相成長
室内に供給してＧａＡｓ結晶成長を行う。また、ＡｌＧ
ａＡｓを成長させる場合には、原料として、III族元素
を含む原料化合物であり有機化合物であるトリエチルガ
リウム（ＴＥＧａ）又はトリメチルガリウム（ＴＭＧ
ａ）と、トリエチルアルミニウム（ＴＥＡｌ）又はトリ
メチルアルミニウム（ＴＭＡｌ）と、Ｖ族元素を含む原
料化合物であるアルシンとを用いる。その原料のうち、
昇降温中と成長中断中とは、Ａｓ抜けを抑制する目的で
アルシンを気相成長室内に供給し、その後、ＴＥＧａ又
はＴＭＧａと、ＴＥＡｌ又はＴＭＡｌと、ＡｓＨ3とを
気相成長室内に供給してＧａＡｌＡｓ結晶成長を行って
いる。
【０００６】また、成長膜の高品質化を行うべく、成長
中に微量のＡｌを添加した原料ガスを気相成長室内に供
給して、気相成長室内の酸素をゲッタリングする方法も
提案されている（特開昭６０−２１５１８号）。
中に微量のＡｌを添加した原料ガスを気相成長室内に供
給して、気相成長室内の酸素をゲッタリングする方法も
提案されている（特開昭６０−２１５１８号）。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】上記有機金属化合物
は、一般に、酸素及び水（Ｈ2Ｏ）との反応性が極めて
強い。このため、気相成長室内が水素又は窒素などの不
活性ガス雰囲気となっていても、気相成長室内に残留す
る微量な酸素及び水分が有機金属化合物と反応し、Ｇａ
やＡｌ等の酸化物からなる微粉末を形成し、気相成長膜
及び気相成長膜界面の品質向上が妨げられている。ま
た、有機金属化合物と反応しなかった酸素及び水分につ
いては、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、その結晶学的特性、例えば結晶の不完全
性や結晶品質が反映される電気的、光学的特性などに悪
影響を及ぼしている。
は、一般に、酸素及び水（Ｈ2Ｏ）との反応性が極めて
強い。このため、気相成長室内が水素又は窒素などの不
活性ガス雰囲気となっていても、気相成長室内に残留す
る微量な酸素及び水分が有機金属化合物と反応し、Ｇａ
やＡｌ等の酸化物からなる微粉末を形成し、気相成長膜
及び気相成長膜界面の品質向上が妨げられている。ま
た、有機金属化合物と反応しなかった酸素及び水分につ
いては、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、その結晶学的特性、例えば結晶の不完全
性や結晶品質が反映される電気的、光学的特性などに悪
影響を及ぼしている。
【０００８】また、基板搬送時において、酸素及び水分
等の不純物を持ち込むことを完全に防ぐことはできない
し、基板加熱による基板表面からの酸素及び水分等の離
脱による気相成長室内の汚染を完全に抑えることはでき
ない。
等の不純物を持ち込むことを完全に防ぐことはできない
し、基板加熱による基板表面からの酸素及び水分等の離
脱による気相成長室内の汚染を完全に抑えることはでき
ない。
【０００９】このため、上述した従来のどの気相成長方
法でも、良好な品質の気相成長膜及び気相成長膜界面を
得ることが困難であった。また、特開昭６０−２１５１
８号で提案された、成長中に微量のＡｌを添加した原料
ガスを気相成長室内に供給する従来技術の場合は、Ａｌ
を含む気相成長膜を成長させるときには、成分調整がで
きないので使えない。また、成長を行っていない時にも
使えない。何故なら、成長を行っていない時は、Ｖ族原
料化合物を供給しているため、Ａｌを流すと、ＡｌＡｓ
膜が結晶成長してしまうからである。
法でも、良好な品質の気相成長膜及び気相成長膜界面を
得ることが困難であった。また、特開昭６０−２１５１
８号で提案された、成長中に微量のＡｌを添加した原料
ガスを気相成長室内に供給する従来技術の場合は、Ａｌ
を含む気相成長膜を成長させるときには、成分調整がで
きないので使えない。また、成長を行っていない時にも
使えない。何故なら、成長を行っていない時は、Ｖ族原
料化合物を供給しているため、Ａｌを流すと、ＡｌＡｓ
膜が結晶成長してしまうからである。
【００１０】本発明は、このような従来技術の課題を解
決すべくなされたものであり、良好な品質の気相成長膜
及び気相成長膜界面を得ることができる気相成長方法お
よび気相成長装置を提供することを目的とする。
決すべくなされたものであり、良好な品質の気相成長膜
及び気相成長膜界面を得ることができる気相成長方法お
よび気相成長装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明の気相成長方法
は、少なくともＶ族化合物を含む半導体からなる結晶基
板または少なくともＶ族化合物を含む半導体結晶層を表
面に有する結晶基板の上に、III−Ｖ族化合物半導体結
晶層を結晶成長させる気相成長方法であって、該III−
Ｖ族化合物半導体の非結晶成長過程に、ｎ型ドーパント
とＶ族元素を含む原料化合物とを該結晶基板上に供給
し、そのことにより上記目的が達成される。
は、少なくともＶ族化合物を含む半導体からなる結晶基
板または少なくともＶ族化合物を含む半導体結晶層を表
面に有する結晶基板の上に、III−Ｖ族化合物半導体結
晶層を結晶成長させる気相成長方法であって、該III−
Ｖ族化合物半導体の非結晶成長過程に、ｎ型ドーパント
とＶ族元素を含む原料化合物とを該結晶基板上に供給
し、そのことにより上記目的が達成される。
【００１２】本発明の気相成長方法において、前記非結
晶成長過程が、前記結晶基板の温度を調整する過程、ま
たは、前記結晶基板の昇温開始後から結晶成長開始まで
の過程、または、結晶成長中断中の過程である場合があ
る。
晶成長過程が、前記結晶基板の温度を調整する過程、ま
たは、前記結晶基板の昇温開始後から結晶成長開始まで
の過程、または、結晶成長中断中の過程である場合があ
る。
【００１３】本発明の気相成長方法において、前記非結
晶成長過程が、前記結晶基板の温度を調整する過程、前
記結晶基板の昇温開始後から結晶成長開始までの過程お
よび結晶成長中断中の過程の少なくとも２つを含み、複
数層の前記III−Ｖ族化合物半導体結晶層を結晶成長さ
せる場合がある。
晶成長過程が、前記結晶基板の温度を調整する過程、前
記結晶基板の昇温開始後から結晶成長開始までの過程お
よび結晶成長中断中の過程の少なくとも２つを含み、複
数層の前記III−Ｖ族化合物半導体結晶層を結晶成長さ
せる場合がある。
【００１４】本発明の気相成長方法において、前記III
−Ｖ族化合物半導体結晶層を結晶成長させる際に、ｎ型
ドーパントとＶ族元素を含む原料化合物とIII族元素を
含む原料化合物とを前記結晶基板上に供給する場合があ
る。
−Ｖ族化合物半導体結晶層を結晶成長させる際に、ｎ型
ドーパントとＶ族元素を含む原料化合物とIII族元素を
含む原料化合物とを前記結晶基板上に供給する場合があ
る。
【００１５】本発明の気相成長方法において、前記ｎ型
ドーパントにシランや、ジシランを使用するのが好まし
い。
ドーパントにシランや、ジシランを使用するのが好まし
い。
【００１６】また、本発明の気相成長方法は、少なくと
もＶ族化合物を含み、ｎ型導電性またはｐ型導電性であ
る半導体結晶層を表面に有する結晶基板の上に、ｎ型導
電性またはｐ型導電性であるIII−Ｖ族化合物半導体結
晶層を結晶成長させる気相成長方法であって、該III−
Ｖ族化合物半導体の結晶成長中断中の過程に、ｎ型ドー
パントとＶ族元素を含む原料化合物とを該結晶基板上に
供給することを特徴とする。
もＶ族化合物を含み、ｎ型導電性またはｐ型導電性であ
る半導体結晶層を表面に有する結晶基板の上に、ｎ型導
電性またはｐ型導電性であるIII−Ｖ族化合物半導体結
晶層を結晶成長させる気相成長方法であって、該III−
Ｖ族化合物半導体の結晶成長中断中の過程に、ｎ型ドー
パントとＶ族元素を含む原料化合物とを該結晶基板上に
供給することを特徴とする。
【００１７】以下に、本発明の作用につき説明する。
【００１８】本発明にあっては、気相成長させる前に、
予め少なくともｎ型ドーパントとＶ族元素を含む原料化
合物とを結晶基板上に供給する。これにより、Ａｓ抜け
を抑制でき、また、気相成長室内に残留する酸素や水分
をゲッタリングできる。つまり、気相成長室内に残留す
る微量な酸素及び水分とｎ型ドーパントとが反応し、気
相成長装置外に排出される。また、気相成長室に供給さ
れるガス中に含有されている酸素や水分もゲッタリング
され、気相成長装置外に排出される。このため、気相成
長室内に残留している酸素や水分の濃度が減少する。こ
れにより、気相成長をさせるべく、III族元素を含む原
料化合物をＶ族元素を含む原料化合物と共に気相成長室
に供給した場合でも、気相成長膜及び気相成長膜界面に
酸化物からなる微粉末が形成されないため、結晶基板表
面に結晶欠陥が発生することはない。このIII族元素を
含む原料化合物をＶ族元素を含む原料化合物と共に気相
成長室に供給するときも、ｎ型ドーパントを供給するの
がよい。このようにすると、気相成長用に気相成長室内
に供給されてきた原料化合物（有機金属化合物）と反応
しないで気相成長室内に残留する微量な酸素とｎ型ドー
パントとが反応し、気相成長装置外に除去できるからで
ある。よって、良好な結晶性を有するIII−Ｖ族化合物
半導体結晶を結晶成長させることが可能となる。
予め少なくともｎ型ドーパントとＶ族元素を含む原料化
合物とを結晶基板上に供給する。これにより、Ａｓ抜け
を抑制でき、また、気相成長室内に残留する酸素や水分
をゲッタリングできる。つまり、気相成長室内に残留す
る微量な酸素及び水分とｎ型ドーパントとが反応し、気
相成長装置外に排出される。また、気相成長室に供給さ
れるガス中に含有されている酸素や水分もゲッタリング
され、気相成長装置外に排出される。このため、気相成
長室内に残留している酸素や水分の濃度が減少する。こ
れにより、気相成長をさせるべく、III族元素を含む原
料化合物をＶ族元素を含む原料化合物と共に気相成長室
に供給した場合でも、気相成長膜及び気相成長膜界面に
酸化物からなる微粉末が形成されないため、結晶基板表
面に結晶欠陥が発生することはない。このIII族元素を
含む原料化合物をＶ族元素を含む原料化合物と共に気相
成長室に供給するときも、ｎ型ドーパントを供給するの
がよい。このようにすると、気相成長用に気相成長室内
に供給されてきた原料化合物（有機金属化合物）と反応
しないで気相成長室内に残留する微量な酸素とｎ型ドー
パントとが反応し、気相成長装置外に除去できるからで
ある。よって、良好な結晶性を有するIII−Ｖ族化合物
半導体結晶を結晶成長させることが可能となる。
【００１９】ｎ型ドーパントとＶ族元素を含む原料化合
物とを供給する時期としては、具体的には、以下の３つ
である。第１時期は、III−Ｖ族化合物半導体結晶層が
表面に形成されている結晶基板の温度を所定の温度に調
整するときである。第２時期は、III−Ｖ族化合物半導
体結晶層が表面に形成されている結晶基板を昇温開始し
た後から結晶成長を開始するまでの間である。これら第
１、第２時期の後の結晶成長開始後は、Ｖ族元素を含む
原料化合物と、III族元素を含む原料化合物と、ｎ型ド
ーパントとを結晶表面上に供給し、III−Ｖ族化合物半
導体結晶を結晶成長する。
物とを供給する時期としては、具体的には、以下の３つ
である。第１時期は、III−Ｖ族化合物半導体結晶層が
表面に形成されている結晶基板の温度を所定の温度に調
整するときである。第２時期は、III−Ｖ族化合物半導
体結晶層が表面に形成されている結晶基板を昇温開始し
た後から結晶成長を開始するまでの間である。これら第
１、第２時期の後の結晶成長開始後は、Ｖ族元素を含む
原料化合物と、III族元素を含む原料化合物と、ｎ型ド
ーパントとを結晶表面上に供給し、III−Ｖ族化合物半
導体結晶を結晶成長する。
【００２０】第３時期は、成長中断中である。第３時期
の後の成長中断後は、Ｖ族元素を含む原料化合物とIII
族元素を含む原料化合物とを結晶表面上に供給し、III
−Ｖ族化合物半導体結晶層を結晶成長する。
の後の成長中断後は、Ｖ族元素を含む原料化合物とIII
族元素を含む原料化合物とを結晶表面上に供給し、III
−Ｖ族化合物半導体結晶層を結晶成長する。
【００２１】但し、複数のIII−Ｖ族化合物半導体結晶
層を結晶成長させる場合は、上記３つの時期を組み合わ
せた状態とする。
層を結晶成長させる場合は、上記３つの時期を組み合わ
せた状態とする。
【００２２】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施形態を詳細
に説明する。
に説明する。
【００２３】（実施形態１）本実施形態は、ＭＯＣＶＤ
法を採用すると共に、基板温度を昇降しているときにｎ
型ドーパントであるシランガスを用いる場合である。
法を採用すると共に、基板温度を昇降しているときにｎ
型ドーパントであるシランガスを用いる場合である。
【００２４】本実施形態で用いる気相成長装置は、図１
に示す減圧横型高周波加熱炉である。この減圧横型高周
波加熱炉は、反応室（気相成長室）１０を備える。この
反応室１０の外側には加熱用のＲＦコイル１１が設けら
れ、反応室１０の内部には基板１２が設けられる。ま
た、反応室１０の内部には、ｎ型ドーパント供給ライン
１３を介してｎ型ドーパント貯蔵タンク１７に貯蔵され
たｎ型ドーパントが供給され、Ｖ族供給ライン１４を介
してＶ族貯蔵タンク１６に貯蔵されたＶ族元素を含む原
料化合物、この例ではアルシン（ＡｓＨ3）が供給され
る。また、反応室１０の内部には、III族・ｐ型ドーパ
ント供給ライン１５を介してIII族貯蔵タンク１８、１
９に貯蔵されたIII族元素を含む原料化合物と、ｐ型ド
ーパント貯蔵タンク２０に貯蔵されたｐ型ドーパントと
の１または２以上が選択的に供給される。この例では、
III族貯蔵タンク１８にはトリメチルガリウム（ＴＭＧ
ａ）が貯蔵され、III族貯蔵タンク１９にはトリメチル
アルミニウム（ＴＭＡｌ）が貯蔵され、ｐ型ドーパント
貯蔵タンク２０にはジエチルジンク（ＤＥＺｎ）が貯蔵
されている。各タンク１６〜２０からの原料供給は、三
方バルブ２１による切り替えにより、結晶成長させるべ
きIII−Ｖ族化合物半導体結晶の種類に応じて適宜選択
して行われ、供給量の調整はマスフローコントローラＭ
ＦＣにより行われる。また、各ライン１３〜１５、およ
び各タンク１６〜２０には、水素が三方バルブ２１を介
して供給される。なお、この図示例では、結晶成長をし
ていない過程でのみ使用するｎ型ドーパント供給ライン
１３を独立して設けているのは、他の原料ガスの供給量
によりｎ型ドーパントの供給量が影響を受けないように
するためである。また、図示例では、ｎ型ドーパント供
給ライン１３は１つとしているが、２以上としてもよ
い。
に示す減圧横型高周波加熱炉である。この減圧横型高周
波加熱炉は、反応室（気相成長室）１０を備える。この
反応室１０の外側には加熱用のＲＦコイル１１が設けら
れ、反応室１０の内部には基板１２が設けられる。ま
た、反応室１０の内部には、ｎ型ドーパント供給ライン
１３を介してｎ型ドーパント貯蔵タンク１７に貯蔵され
たｎ型ドーパントが供給され、Ｖ族供給ライン１４を介
してＶ族貯蔵タンク１６に貯蔵されたＶ族元素を含む原
料化合物、この例ではアルシン（ＡｓＨ3）が供給され
る。また、反応室１０の内部には、III族・ｐ型ドーパ
ント供給ライン１５を介してIII族貯蔵タンク１８、１
９に貯蔵されたIII族元素を含む原料化合物と、ｐ型ド
ーパント貯蔵タンク２０に貯蔵されたｐ型ドーパントと
の１または２以上が選択的に供給される。この例では、
III族貯蔵タンク１８にはトリメチルガリウム（ＴＭＧ
ａ）が貯蔵され、III族貯蔵タンク１９にはトリメチル
アルミニウム（ＴＭＡｌ）が貯蔵され、ｐ型ドーパント
貯蔵タンク２０にはジエチルジンク（ＤＥＺｎ）が貯蔵
されている。各タンク１６〜２０からの原料供給は、三
方バルブ２１による切り替えにより、結晶成長させるべ
きIII−Ｖ族化合物半導体結晶の種類に応じて適宜選択
して行われ、供給量の調整はマスフローコントローラＭ
ＦＣにより行われる。また、各ライン１３〜１５、およ
び各タンク１６〜２０には、水素が三方バルブ２１を介
して供給される。なお、この図示例では、結晶成長をし
ていない過程でのみ使用するｎ型ドーパント供給ライン
１３を独立して設けているのは、他の原料ガスの供給量
によりｎ型ドーパントの供給量が影響を受けないように
するためである。また、図示例では、ｎ型ドーパント供
給ライン１３は１つとしているが、２以上としてもよ
い。
【００２５】かかる気相成長装置を用いて、本実施形態
では、ＧａＡｓ基板上にＧａＡｓ薄膜を成長させた。使
用する原料は、トリメチルガリウム（ＴＭＧａ）と、Ｈ
2で１０％に希釈したアルシン（ＡｓＨ3）と、Ｈ2で１
００ｐｐｍに希釈したシラン（ＳｉＨ4）とである。
では、ＧａＡｓ基板上にＧａＡｓ薄膜を成長させた。使
用する原料は、トリメチルガリウム（ＴＭＧａ）と、Ｈ
2で１０％に希釈したアルシン（ＡｓＨ3）と、Ｈ2で１
００ｐｐｍに希釈したシラン（ＳｉＨ4）とである。
【００２６】まず、炉内圧力は７６Ｔｏｒｒとした。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、アルシン流量を２．０×１０-3
ｍｏｌ／ｍｉｎにし、原料ガスとキャリアガスの全流量
を９リットル／ｍｉｎにした。これらの条件を一定に保
ちながら、シラン流量を０〜４．５×１０-7ｍｏｌ／ｍ
ｉｎと変化させた。
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、アルシン流量を２．０×１０-3
ｍｏｌ／ｍｉｎにし、原料ガスとキャリアガスの全流量
を９リットル／ｍｉｎにした。これらの条件を一定に保
ちながら、シラン流量を０〜４．５×１０-7ｍｏｌ／ｍ
ｉｎと変化させた。
【００２７】次に、基板温度が７５０℃で安定した後、
トリメチルガリウム流量を１．８×１０-5ｍｏｌ／ｍｉ
ｎ、アルシン流量を２．０×１０-3ｍｏｌ／ｍｉｎ、原
料ガスとキャリアガスの流量和を９リットル／ｍｉｎに
した。これらの条件は一定に保ちながら、シラン流量を
上記と同じようにしてＧａＡｓ薄膜を成長させた。成長
時間は９０ｍｉｎで２μｍの厚さを有するＧａＡｓ薄膜
が得られた。
トリメチルガリウム流量を１．８×１０-5ｍｏｌ／ｍｉ
ｎ、アルシン流量を２．０×１０-3ｍｏｌ／ｍｉｎ、原
料ガスとキャリアガスの流量和を９リットル／ｍｉｎに
した。これらの条件は一定に保ちながら、シラン流量を
上記と同じようにしてＧａＡｓ薄膜を成長させた。成長
時間は９０ｍｉｎで２μｍの厚さを有するＧａＡｓ薄膜
が得られた。
【００２８】図２は、昇温を始めて成長終了になるまで
の間にアルシンと共に供給したシラン流量と、得られた
成長層の結晶性との関係を、２結晶Ｘ線回折ロッキング
カーブの半値幅で評価した結果を示す。図２において、
横軸はシラン（ＳｉＨ4）流量（ｍｏｌ／ｍｉｎ）を表
し、縦軸は２結晶Ｘ線回折ロッキングカーブの半値幅
（秒）を表す。
の間にアルシンと共に供給したシラン流量と、得られた
成長層の結晶性との関係を、２結晶Ｘ線回折ロッキング
カーブの半値幅で評価した結果を示す。図２において、
横軸はシラン（ＳｉＨ4）流量（ｍｏｌ／ｍｉｎ）を表
し、縦軸は２結晶Ｘ線回折ロッキングカーブの半値幅
（秒）を表す。
【００２９】この図２からわかるように、シランを適量
供給した方が２結晶Ｘ線回折ロッキングカーブの半値幅
は小さくなり、供給しない場合より、得られる成長層の
結晶性が向上している。また、成長後の表面欠陥密度
も、シラン流量を０、４．５×１０-8ｍｏｌ／ｍｉｎ、
９．０×１０-8ｍｏｌ／ｍｉｎと変化させた時、各々９
００／ｃｍ2、１００／ｃｍ2、７０／ｃｍ2となり、シ
ランを適量供給した方が供給しない場合より改善した。
供給した方が２結晶Ｘ線回折ロッキングカーブの半値幅
は小さくなり、供給しない場合より、得られる成長層の
結晶性が向上している。また、成長後の表面欠陥密度
も、シラン流量を０、４．５×１０-8ｍｏｌ／ｍｉｎ、
９．０×１０-8ｍｏｌ／ｍｉｎと変化させた時、各々９
００／ｃｍ2、１００／ｃｍ2、７０／ｃｍ2となり、シ
ランを適量供給した方が供給しない場合より改善した。
【００３０】（実施形態２）本実施形態は、実施形態１
による膜成長の途中で中断した場合の例である。
による膜成長の途中で中断した場合の例である。
【００３１】本実施形態は、ＧａＡｓ基板上にＧａＡｓ
成長膜を成長し、その膜上にＧａＡｌＡｓを成長させ
た。また、使用する原料は、トリメチルガリウム（ＴＭ
Ｇａ）とトリメチルアルミニウム（ＴＭＡｌ）とＨ2で
１０％に希釈したアルシン（ＡｓＨ3）とＨ2で１００ｐ
ｐｍに希釈したシラン（ＳｉＨ4）とである。また、用
いた気相成長装置は、前記実施形態１の場合と同じであ
る。
成長膜を成長し、その膜上にＧａＡｌＡｓを成長させ
た。また、使用する原料は、トリメチルガリウム（ＴＭ
Ｇａ）とトリメチルアルミニウム（ＴＭＡｌ）とＨ2で
１０％に希釈したアルシン（ＡｓＨ3）とＨ2で１００ｐ
ｐｍに希釈したシラン（ＳｉＨ4）とである。また、用
いた気相成長装置は、前記実施形態１の場合と同じであ
る。
【００３２】まず、炉内圧力は７６Ｔｏｒｒにした。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、アルシン流量を２．０×１０-3
ｍｏｌ／ｍｉｎ、シラン流量を９．０×１０-8ｍｏｌ／
ｍｉｎ、原料ガスとキャリアガスの流量和を９リットル
／ｍｉｎとした。これらの条件は一定に保ちながら昇温
させた。
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、アルシン流量を２．０×１０-3
ｍｏｌ／ｍｉｎ、シラン流量を９．０×１０-8ｍｏｌ／
ｍｉｎ、原料ガスとキャリアガスの流量和を９リットル
／ｍｉｎとした。これらの条件は一定に保ちながら昇温
させた。
【００３３】次に、基板温度が７５０℃に安定した後、
トリメチルガリウム流量を１．８×１０-5ｍｏｌ／ｍｉ
ｎ、アルシン流量を２．０×１０-3ｍｏｌ／ｍｉｎ、原
料ガスとキャリアガスの流量和を９リットル／ｍｉｎに
した。これらの条件は一定に保ちながらＧａＡｓ薄膜を
成長させた。
トリメチルガリウム流量を１．８×１０-5ｍｏｌ／ｍｉ
ｎ、アルシン流量を２．０×１０-3ｍｏｌ／ｍｉｎ、原
料ガスとキャリアガスの流量和を９リットル／ｍｉｎに
した。これらの条件は一定に保ちながらＧａＡｓ薄膜を
成長させた。
【００３４】その後、５秒間の成長中断を行った。成長
中断中は、アルシン（１０％）流量を２．０×１０-3ｍ
ｏｌ／ｍｉｎ、シラン流量を９．０×１０-8ｍｏｌ／ｍ
ｉｎ、原料ガスとキャリアガスの流量和を９リットル／
ｍｉｎにした。これらの条件は一定に保持した。
中断中は、アルシン（１０％）流量を２．０×１０-3ｍ
ｏｌ／ｍｉｎ、シラン流量を９．０×１０-8ｍｏｌ／ｍ
ｉｎ、原料ガスとキャリアガスの流量和を９リットル／
ｍｉｎにした。これらの条件は一定に保持した。
【００３５】次に、トリメチルガリウム流量を７．２×
１０-6ｍｏｌ／ｍｉｎ、トリメチルアルミニウム流量を
１．０６×１０-5ｍｏｌ／ｍｉｎ、アルシン（１０％）
流量を２．０×１０-3ｍｏｌ／ｍｉｎ、原料ガスとキャ
リアガスの流量和を９リットル／ｍｉｎにし、これらの
条件は一定に保ちながらＧａＡｌＡｓ薄膜を成長させ
た。
１０-6ｍｏｌ／ｍｉｎ、トリメチルアルミニウム流量を
１．０６×１０-5ｍｏｌ／ｍｉｎ、アルシン（１０％）
流量を２．０×１０-3ｍｏｌ／ｍｉｎ、原料ガスとキャ
リアガスの流量和を９リットル／ｍｉｎにし、これらの
条件は一定に保ちながらＧａＡｌＡｓ薄膜を成長させ
た。
【００３６】成長時間は９５ｍｉｎで１μｍの厚さを有
するＧａＡｓ薄膜と１μｍの厚さを有するＧａＡｌＡｓ
薄膜が得られた。
するＧａＡｓ薄膜と１μｍの厚さを有するＧａＡｌＡｓ
薄膜が得られた。
【００３７】図３は、得られた成長膜の不純物分析を２
次イオン質量分析（ＳＩＭＳ）装置で測定し、得られた
結果を示す。また、昇温中・成長中断中にシランを供給
しない場合（比較例）の成長膜の結果を図４に示す。図
３、４において、横軸は成長膜深さ（ｄｅｐｔｈ：μ
ｍ）を表し、縦軸は不純物濃度（ｃｍ-3）を表す。
次イオン質量分析（ＳＩＭＳ）装置で測定し、得られた
結果を示す。また、昇温中・成長中断中にシランを供給
しない場合（比較例）の成長膜の結果を図４に示す。図
３、４において、横軸は成長膜深さ（ｄｅｐｔｈ：μ
ｍ）を表し、縦軸は不純物濃度（ｃｍ-3）を表す。
【００３８】これら図３と図４において、ＧａＡｓ基板
とＧａＡｓ成長膜との界面、及びＧａＡｓ成長膜とＡｌ
ＧａＡｓ成長膜との界面での不純物である酸素濃度を比
較すると、明らかにシランを供給した方がＧａＡｓ基板
とＧａＡｓ成長膜との界面、及びＧａＡｓ成長膜とＡｌ
ＧａＡｓ成長膜との界面での酸素濃度が減少しており、
清浄な成長膜界面が得られていることが分かる。通常の
成長装置を用いても、このような高純度な成長膜及び成
長界面が得られる。
とＧａＡｓ成長膜との界面、及びＧａＡｓ成長膜とＡｌ
ＧａＡｓ成長膜との界面での不純物である酸素濃度を比
較すると、明らかにシランを供給した方がＧａＡｓ基板
とＧａＡｓ成長膜との界面、及びＧａＡｓ成長膜とＡｌ
ＧａＡｓ成長膜との界面での酸素濃度が減少しており、
清浄な成長膜界面が得られていることが分かる。通常の
成長装置を用いても、このような高純度な成長膜及び成
長界面が得られる。
【００３９】（実施形態３）本実施形態は、実施形態２
と基本的に同じだが、ガスにジシランを用いた場合であ
る。
と基本的に同じだが、ガスにジシランを用いた場合であ
る。
【００４０】本実施形態は、ＧａＡｓ基板上にＧａＡｓ
成長膜を成長し、その膜上にＧａＡｌＡｓを成長させ
た。また、使用する原料は、トリメチルガリウム（ＴＭ
Ｇａ）とトリメチルアルミニウム（ＴＭＡｌ）とＨ2で
１０％に希釈したアルシン（ＡｓＨ3）とＨ2で１００ｐ
ｐｍに希釈したジシラン（Ｓｉ2Ｈ6）とである。また、
用いた気相成長装置は前記実施形態１の場合と同じであ
る。
成長膜を成長し、その膜上にＧａＡｌＡｓを成長させ
た。また、使用する原料は、トリメチルガリウム（ＴＭ
Ｇａ）とトリメチルアルミニウム（ＴＭＡｌ）とＨ2で
１０％に希釈したアルシン（ＡｓＨ3）とＨ2で１００ｐ
ｐｍに希釈したジシラン（Ｓｉ2Ｈ6）とである。また、
用いた気相成長装置は前記実施形態１の場合と同じであ
る。
【００４１】まず、炉内圧力は７６Ｔｏｒｒにした。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、アルシン流量を２．０×１０-3
ｍｏｌ／ｍｉｎ、ジシラン流量を９．０×１０-8ｍｏｌ
／ｍｉｎ、原料ガスとキャリアガスとの流量和を９リッ
トルｍｏｌ／ｍｉｎにした。これらの条件は一定に保ち
ながら昇温させた。
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、アルシン流量を２．０×１０-3
ｍｏｌ／ｍｉｎ、ジシラン流量を９．０×１０-8ｍｏｌ
／ｍｉｎ、原料ガスとキャリアガスとの流量和を９リッ
トルｍｏｌ／ｍｉｎにした。これらの条件は一定に保ち
ながら昇温させた。
【００４２】次に、基板温度が７５０℃で安定した後、
トリメチルガリウム流量を１．８×１０-5ｍｏｌ／ｍｉ
ｎ、アルシン流量を２．０×１０-3ｍｏｌ／ｍｉｎ、原
料ガスとキャリアガスとの流量和を９リットル／ｍｉｎ
にした。これらの条件は一定に保ちながらＧａＡｓ薄膜
を成長させた。
トリメチルガリウム流量を１．８×１０-5ｍｏｌ／ｍｉ
ｎ、アルシン流量を２．０×１０-3ｍｏｌ／ｍｉｎ、原
料ガスとキャリアガスとの流量和を９リットル／ｍｉｎ
にした。これらの条件は一定に保ちながらＧａＡｓ薄膜
を成長させた。
【００４３】その後、５秒間の成長中断を行った。成長
中断中は、アルシン（１０％）流量を２．０×１０-3ｍ
ｏｌ／ｍｉｎ、ジシラン流量を９．０×１０-8ｍｏｌ／
ｍｉｎ、原料ガスとキャリアガスとの流量和を９リット
ル／ｍｉｎにした。これらの条件は一定に保持した。
中断中は、アルシン（１０％）流量を２．０×１０-3ｍ
ｏｌ／ｍｉｎ、ジシラン流量を９．０×１０-8ｍｏｌ／
ｍｉｎ、原料ガスとキャリアガスとの流量和を９リット
ル／ｍｉｎにした。これらの条件は一定に保持した。
【００４４】次に、トリメチルガリウム流量を７．２×
１０-6ｍｏｌ／ｍｉｎ、トリメチルアルミニウム流量を
１．０×１０-5ｍｏｌ／ｍｉｎ、アルシン（１０％）流
量を２．０×１０-3ｍｏｌ／ｍｉｎ、原料ガスとキャリ
アガスとの流量和を９リットル／ｍｉｎにした。これら
の条件は一定に保ちながらＧａＡｌＡｓ薄膜を成長させ
た。
１０-6ｍｏｌ／ｍｉｎ、トリメチルアルミニウム流量を
１．０×１０-5ｍｏｌ／ｍｉｎ、アルシン（１０％）流
量を２．０×１０-3ｍｏｌ／ｍｉｎ、原料ガスとキャリ
アガスとの流量和を９リットル／ｍｉｎにした。これら
の条件は一定に保ちながらＧａＡｌＡｓ薄膜を成長させ
た。
【００４５】成長時間は９５ｍｉｎで１μｍの厚さを有
するＧａＡｓ薄膜と１μｍの厚さを有するＧａＡｌＡｓ
薄膜が得られた。
するＧａＡｓ薄膜と１μｍの厚さを有するＧａＡｌＡｓ
薄膜が得られた。
【００４６】図５は、得られた成長膜の不純物分析を２
次イオン質量分析（ＳＩＭＳ）装置で測定し、得られた
結果を示す。また、昇温中・成長中断中にジシランを供
給しない場合（比較例）の成長膜の結果を図４に示す。
図５、４において、横軸は成長膜深さ（ｄｅｐｔｈ：μ
ｍ）を表し、縦軸は不純物濃度（ｃｍ-3）を表す。
次イオン質量分析（ＳＩＭＳ）装置で測定し、得られた
結果を示す。また、昇温中・成長中断中にジシランを供
給しない場合（比較例）の成長膜の結果を図４に示す。
図５、４において、横軸は成長膜深さ（ｄｅｐｔｈ：μ
ｍ）を表し、縦軸は不純物濃度（ｃｍ-3）を表す。
【００４７】これら図５と図４において、ＧａＡｓ基板
とＧａＡｓ成長膜との界面、及びＧａＡｓ成長膜とＡｌ
ＧａＡｓ成長膜との界面での不純物である酸素濃度を比
較すると、明らかにジシランを供給した方がＧａＡｓ基
板とＧａＡｓ成長膜との界面、及びＧａＡｓ成長膜とＡ
ｌＧａＡｓ成長膜との界面での酸素濃度が減少してお
り、清浄な成長膜界面が得られていることが分かる。通
常の成長装置を用いても、このような高純度な成長膜及
び成長界面が得られる。
とＧａＡｓ成長膜との界面、及びＧａＡｓ成長膜とＡｌ
ＧａＡｓ成長膜との界面での不純物である酸素濃度を比
較すると、明らかにジシランを供給した方がＧａＡｓ基
板とＧａＡｓ成長膜との界面、及びＧａＡｓ成長膜とＡ
ｌＧａＡｓ成長膜との界面での酸素濃度が減少してお
り、清浄な成長膜界面が得られていることが分かる。通
常の成長装置を用いても、このような高純度な成長膜及
び成長界面が得られる。
【００４８】（実施形態４）本実施形態は、製法をＭＯ
ＭＢＥに変えた場合の例である。
ＭＢＥに変えた場合の例である。
【００４９】本実施形態は、ＧａＡｓ基板上にＧａＡｓ
薄膜を成長させた。また、用いる原料は、トリメチルガ
リウム（ＴＭＧａ）と金属ひ素（Ａｓ）とＨ2で１００
ｐｐｍに希釈したシラン（ＳｉＨ4）とである。また、
用いた気相成長装置はＭＯＭＢＥ装置である。
薄膜を成長させた。また、用いる原料は、トリメチルガ
リウム（ＴＭＧａ）と金属ひ素（Ａｓ）とＨ2で１００
ｐｐｍに希釈したシラン（ＳｉＨ4）とである。また、
用いた気相成長装置はＭＯＭＢＥ装置である。
【００５０】まず、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、金属ひ素
とシランとを基板に供給した。
始めて基板温度が安定になるまでの１０分間、金属ひ素
とシランとを基板に供給した。
【００５１】次に、基板温度が６００℃で安定した後、
トリメチルガリウムと金属ひ素とシランとを基板に供給
してＧａＡｓ薄膜を成長させた。成長時間は１１０ｍｉ
ｎで２μｍの厚さを有するＧａＡｓ薄膜が得られた。
トリメチルガリウムと金属ひ素とシランとを基板に供給
してＧａＡｓ薄膜を成長させた。成長時間は１１０ｍｉ
ｎで２μｍの厚さを有するＧａＡｓ薄膜が得られた。
【００５２】本実施形態では、昇温を始めて成長終了に
なるまでの間に金属ひ素と共にシランを供給しており、
成長後の表面欠陥密度は１００／ｃｍ2となった。これ
に対して、同様な条件でシランを供給しない場合は、成
長後の表面欠陥密度は１０００／ｃｍ2となり、シラン
を供給した方が供給しない場合より改善した。
なるまでの間に金属ひ素と共にシランを供給しており、
成長後の表面欠陥密度は１００／ｃｍ2となった。これ
に対して、同様な条件でシランを供給しない場合は、成
長後の表面欠陥密度は１０００／ｃｍ2となり、シラン
を供給した方が供給しない場合より改善した。
【００５３】（実施形態５）本実施形態は、製法をＣＢ
Ｅ法に変えた場合の例である。
Ｅ法に変えた場合の例である。
【００５４】本実施形態は、ＧａＡｓ基板上にＧａＡｓ
薄膜を成長させた。用いた原料は、トリメチルガリウム
（ＴＭＧａ）とＨ2で１０％に希釈したアルシン（Ａｓ
Ｈ3）とＨ2で１００ｐｐｍに希釈したシラン（Ｓｉ
Ｈ4）とである。また、用いた気相成長装置はＣＢＥ装
置である。
薄膜を成長させた。用いた原料は、トリメチルガリウム
（ＴＭＧａ）とＨ2で１０％に希釈したアルシン（Ａｓ
Ｈ3）とＨ2で１００ｐｐｍに希釈したシラン（Ｓｉ
Ｈ4）とである。また、用いた気相成長装置はＣＢＥ装
置である。
【００５５】まず、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、アルシン
とシランとを基板に供給した。
始めて基板温度が安定になるまでの１０分間、アルシン
とシランとを基板に供給した。
【００５６】次に、基板温度が６００℃で安定した後、
トリメチルガリウムとアルシンとシランとを基板に供給
してＧａＡｓ薄膜を成長させた。成長時間は１００ｍｉ
ｎで２μｍの厚さを有するＧａＡｓ薄膜が得られた。
トリメチルガリウムとアルシンとシランとを基板に供給
してＧａＡｓ薄膜を成長させた。成長時間は１００ｍｉ
ｎで２μｍの厚さを有するＧａＡｓ薄膜が得られた。
【００５７】本実施形態では、昇温を始めて成長終了に
なるまでの間にアルシンと共にシランを供給しており、
成長後の表面欠陥密度は２００／ｃｍ2となった。これ
に対して、同様の条件でシランを供給しない場合、成長
後の表面欠陥密度は、８００／ｃｍ2となり、シランを
供給した方が供給しない場合より改善した。
なるまでの間にアルシンと共にシランを供給しており、
成長後の表面欠陥密度は２００／ｃｍ2となった。これ
に対して、同様の条件でシランを供給しない場合、成長
後の表面欠陥密度は、８００／ｃｍ2となり、シランを
供給した方が供給しない場合より改善した。
【００５８】（実施形態６）本実施形態は、半導体レー
ザを作製する場合の例である。
ザを作製する場合の例である。
【００５９】本実施形態は、ＧａＡｓ基板上に図６に示
す半導体レーザ構造を成長させた。この半導体レーザ
は、ｎ−ＧａＡｓ基板上に、ｎ−ＧａＡｓバッファ層、
ｎ−ＡｌＧａＡｓクラッド層、ｕｎ−ＡｌＧａＡｓ活性
層、ｐ−ＡｌＧａＡｓクラッド層、ｎ−ＧａＡｓ電流ブ
ロック層およびｎ−ＧａＡｓキャップ層が、基板側から
この順に形成された構造である。また、用いた原料は、
トリメチルガリウム（ＴＭＧａ）と、トリメチルアルミ
ニウム（ＴＭＡｌ）と、Ｈ2で１０％に希釈したアルシ
ン（ＡｓＨ3）と、ジエチルジンク（ＤＥＺｎ）と、Ｈ2
で１００ｐｐｍに希釈したシラン（ＳｉＨ4）とであ
る。また、用いた気相成長装置は、前記実施形態１の場
合と同じである。
す半導体レーザ構造を成長させた。この半導体レーザ
は、ｎ−ＧａＡｓ基板上に、ｎ−ＧａＡｓバッファ層、
ｎ−ＡｌＧａＡｓクラッド層、ｕｎ−ＡｌＧａＡｓ活性
層、ｐ−ＡｌＧａＡｓクラッド層、ｎ−ＧａＡｓ電流ブ
ロック層およびｎ−ＧａＡｓキャップ層が、基板側から
この順に形成された構造である。また、用いた原料は、
トリメチルガリウム（ＴＭＧａ）と、トリメチルアルミ
ニウム（ＴＭＡｌ）と、Ｈ2で１０％に希釈したアルシ
ン（ＡｓＨ3）と、ジエチルジンク（ＤＥＺｎ）と、Ｈ2
で１００ｐｐｍに希釈したシラン（ＳｉＨ4）とであ
る。また、用いた気相成長装置は、前記実施形態１の場
合と同じである。
【００６０】まず、炉内圧力は７６Ｔｏｒｒにした。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分間と、成長中断中の５秒間とは、ア
ルシン流量を２．０×１０-3ｍｏｌ／ｍｉｎ、シラン流
量を９．０×１０-8ｍｏ１／ｍｉｎ、原料ガスとキャリ
アガスとの流量和を９リットル／ｍｉｎにした。これら
の条件は一定に保ち、図６に示す半導体レーサ構造の結
晶成長を行った。この場合には、非結晶成長過程とし
て、結晶基板の温度を調整する過程、結晶基板の昇温開
始後から結晶成長開始までの過程および結晶成長中断中
の過程の少なくとも２つを含んでいる。
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分間と、成長中断中の５秒間とは、ア
ルシン流量を２．０×１０-3ｍｏｌ／ｍｉｎ、シラン流
量を９．０×１０-8ｍｏ１／ｍｉｎ、原料ガスとキャリ
アガスとの流量和を９リットル／ｍｉｎにした。これら
の条件は一定に保ち、図６に示す半導体レーサ構造の結
晶成長を行った。この場合には、非結晶成長過程とし
て、結晶基板の温度を調整する過程、結晶基板の昇温開
始後から結晶成長開始までの過程および結晶成長中断中
の過程の少なくとも２つを含んでいる。
【００６１】図７は、得られた成長膜の不純物分析を２
次イオン質量分析（ＳＩＭＳ）装置で測定し、得られた
結果を示す。また、昇温中・成長中断中にシランを供給
しない場合（比較例）の成長膜の結果を図８に示す。図
７、８において、横軸は成長膜深さ（ｄｅｐｔｈ：μ
ｍ）を表し、縦軸は不純物濃度（ｃｍ-3）を表す。
次イオン質量分析（ＳＩＭＳ）装置で測定し、得られた
結果を示す。また、昇温中・成長中断中にシランを供給
しない場合（比較例）の成長膜の結果を図８に示す。図
７、８において、横軸は成長膜深さ（ｄｅｐｔｈ：μ
ｍ）を表し、縦軸は不純物濃度（ｃｍ-3）を表す。
【００６２】これら図７と図８において、ＧａＡｓ基板
とｎ型ＧａＡｓ成長膜との界面、及び各成長膜界面での
不純物である酸素濃度を比較すると、明らかにシランを
供給した方がＧａＡｓ基板とｎ型ＧａＡｓ成長膜との界
面、及び各成長膜界面での酸素濃度が減少しており、清
浄な成長膜界面が得られていることが分かる。通常の成
長装置を用いても、このような高純度な成長膜及び成長
界面が得られる。
とｎ型ＧａＡｓ成長膜との界面、及び各成長膜界面での
不純物である酸素濃度を比較すると、明らかにシランを
供給した方がＧａＡｓ基板とｎ型ＧａＡｓ成長膜との界
面、及び各成長膜界面での酸素濃度が減少しており、清
浄な成長膜界面が得られていることが分かる。通常の成
長装置を用いても、このような高純度な成長膜及び成長
界面が得られる。
【００６３】本発明は、ｎ型層とｎ型層、ｐ型層とｐ型
層、ｎ型層とｐ型層の界面においても効果が得られた。
また、ＡｌＧａＩｎＰ等の他のIII−Ｖ族化合物半導体
結晶の結晶成長においても効果が得られた。
層、ｎ型層とｐ型層の界面においても効果が得られた。
また、ＡｌＧａＩｎＰ等の他のIII−Ｖ族化合物半導体
結晶の結晶成長においても効果が得られた。
【００６４】なお、上記各実施形態では基板としてＧａ
Ａｓ基板の上にIII−Ｖ族化合物半導体結晶を成長させ
る場合につき説明しているが、本発明はこれに限らず、
少なくともＶ族化合物を含む半導体からなる結晶基板
や、少なくともＶ族化合物を含む半導体結晶層を表面に
有する基板の上に、III−Ｖ族化合物半導体結晶を成長
させる場合にも同様にして適用することができる。
Ａｓ基板の上にIII−Ｖ族化合物半導体結晶を成長させ
る場合につき説明しているが、本発明はこれに限らず、
少なくともＶ族化合物を含む半導体からなる結晶基板
や、少なくともＶ族化合物を含む半導体結晶層を表面に
有する基板の上に、III−Ｖ族化合物半導体結晶を成長
させる場合にも同様にして適用することができる。
【００６５】
【発明の効果】以上説明したとおり、本発明に係る気相
成長方法による場合は、気相成長させる前に、予め少な
くともｎ型ドーパントとＶ族元素を含む原料化合物とを
結晶基板上に供給するので、Ａｓ抜けを抑制でき、ま
た、気相成長室内に残留する酸素や水分をゲッタリング
することができ、良好な品質の気相成長膜及び気相成長
膜界面を得ることができる。また、気相成長中において
も、ｎ型ドーパントを供給するようにすると、供給され
る原料ガス中に含まれている酸素や水分をゲッタリング
でき、また、気相成長室内に供給されてきた原料ガス
（有機金属化合物）と反応しないで気相成長室内に残留
する微量な酸素とｎ型ドーパントとが反応して気相成長
装置外に除去でき、より良好な品質の気相成長膜及び気
相成長膜界面を得ることができる。その結果、半導体レ
ーザ、ＬＥＤ等の半導体装置の特性を向上させ得ること
となる。
成長方法による場合は、気相成長させる前に、予め少な
くともｎ型ドーパントとＶ族元素を含む原料化合物とを
結晶基板上に供給するので、Ａｓ抜けを抑制でき、ま
た、気相成長室内に残留する酸素や水分をゲッタリング
することができ、良好な品質の気相成長膜及び気相成長
膜界面を得ることができる。また、気相成長中において
も、ｎ型ドーパントを供給するようにすると、供給され
る原料ガス中に含まれている酸素や水分をゲッタリング
でき、また、気相成長室内に供給されてきた原料ガス
（有機金属化合物）と反応しないで気相成長室内に残留
する微量な酸素とｎ型ドーパントとが反応して気相成長
装置外に除去でき、より良好な品質の気相成長膜及び気
相成長膜界面を得ることができる。その結果、半導体レ
ーザ、ＬＥＤ等の半導体装置の特性を向上させ得ること
となる。
【図１】本発明にかかる気相成長装置を示す概略構成図
である。
である。
【図２】実施形態１により得られた結晶層におけるＳｉ
Ｈ4流量に対するＸ−ｒａｙロッキングカーブの半値幅
を示す図である。
Ｈ4流量に対するＸ−ｒａｙロッキングカーブの半値幅
を示す図である。
【図３】実施形態２により得られた結晶層（シランを流
した成長膜）のＳＩＭＳ装置での測定結果を示す図であ
る。
した成長膜）のＳＩＭＳ装置での測定結果を示す図であ
る。
【図４】実施形態２（または実施形態３）における比較
例としての結晶層｛シラン（またはジシラン）を流さな
かった成長膜｝のＳＩＭＳ装置での測定結果を示す図で
ある。
例としての結晶層｛シラン（またはジシラン）を流さな
かった成長膜｝のＳＩＭＳ装置での測定結果を示す図で
ある。
【図５】実施形態３により得られた結晶層（ジシランを
流した成長膜）のＳＩＭＳ装置での測定結果を示す図で
ある。
流した成長膜）のＳＩＭＳ装置での測定結果を示す図で
ある。
【図６】実施形態６で成長させた半導体レーザ構造を示
す図である。
す図である。
【図７】実施形態６により作製された半導体レーザ構造
（シランを流した成長膜）のＳＩＭＳ装置での測定結果
を示す図である。
（シランを流した成長膜）のＳＩＭＳ装置での測定結果
を示す図である。
【図８】実施形態６における比較例としての半導体レー
ザ構造（シランを流さなかった成長膜）のＳＩＭＳ装置
での測定結果を示す図である。
ザ構造（シランを流さなかった成長膜）のＳＩＭＳ装置
での測定結果を示す図である。
１０ 反応室（気相成長室） １１ ＲＦコイル １２ 基板 １３ ｎ型ドーパント供給ライン １４ Ｖ族供給ライン １５ III族・ｐ型ドーパント供給ライン １６ Ｖ族貯蔵タンク １７ ｎ型ドーパント貯蔵タンク １８、１９ III族貯蔵タンク ２０ ｐ型ドーパント貯蔵タンク ２１ 三方バルブ
───────────────────────────────────────────────────── 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 (5)
- 【請求項１】 少なくともＶ族化合物を含む半導体から
なる結晶基板または少なくともＶ族化合物を含む半導体
結晶層を表面に有する結晶基板の上に、III−Ｖ族化合
物半導体結晶層を結晶成長させる気相成長方法であっ
て、 該III−Ｖ族化合物半導体の非結晶成長過程において該
結晶基板の温度を調整し、ｎ型ドーパントとＶ族元素を
含む原料化合物とを該結晶基板上に供給する気相成長方
法。 - 【請求項２】 少なくともＶ族化合物を含む半導体から
なる結晶基板または少なくともＶ族化合物を含む半導体
結晶層を表面に有する結晶基板の上に、III−Ｖ族化合
物半導体結晶層を結晶成長させる気相成長方法であっ
て、 該III−Ｖ族化合物半導体の非結晶成長過程における該
結晶基板の昇温開始後から結晶成長開始までの過程に、
ｎ型ドーパントとＶ族元素を含む原料化合物とを該結晶
基板上に供給する気相成長方法。 - 【請求項３】 少なくともＶ族化合物を含み、ｎ型導電
性またはｐ型導電性である半導体結晶層を表面に有する
結晶基板の上に、ｎ型導電性またはｐ型導電性であるII
I−Ｖ族化合物半導体結晶層を結晶成長させる気相成長
方法であって、 該III−Ｖ族化合物半導体の結晶成長中断中の過程に、
ｎ型ドーパントとＶ族元素を含む原料化合物とを該結晶
基板上に供給する気相成長方法。 - 【請求項４】 少なくともＶ族化合物を含む半導体から
なる結晶基板または少なくともＶ族化合物を含む半導体
結晶層を表面に有する結晶基板の上に、III−Ｖ族化合
物半導体結晶層を結晶成長させる気相成長方法であっ
て、 前記結晶基板の温度を調整する過程、結晶基板の昇温開
始後から結晶成長開始までの過程、および、結晶成長中
断中の過程の少なくとも２つの過程を含む非結晶成長過
程に、ｎ型ドーパントとＶ族元素を含む原料化合物とを
該結晶基板上に供給し、複数のIII−Ｖ族化合物半導体
結晶層を結晶成長させる気相成長方法。 - 【請求項５】 前記III−Ｖ族化合物半導体結晶層を結
晶成長させる際に、ｎ型ドーパントとＶ族元素を含む原
料化合物とIII族元素を含む原料化合物とを前記結晶基
板上に供給する請求項１〜４のいずれか一つに記載の気
相成長方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12882996A JP3242571B2 (ja) | 1996-05-23 | 1996-05-23 | 気相成長方法 |
| US08/861,034 US5824151A (en) | 1996-05-23 | 1997-05-21 | Vapor deposition method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12882996A JP3242571B2 (ja) | 1996-05-23 | 1996-05-23 | 気相成長方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09312264A JPH09312264A (ja) | 1997-12-02 |
| JP3242571B2 true JP3242571B2 (ja) | 2001-12-25 |
Family
ID=14994443
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12882996A Expired - Fee Related JP3242571B2 (ja) | 1996-05-23 | 1996-05-23 | 気相成長方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5824151A (ja) |
| JP (1) | JP3242571B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JP5272377B2 (ja) * | 2007-10-31 | 2013-08-28 | 株式会社Ｓｕｍｃｏ | エピタキシャルウェーハの製造方法 |
| DE102019008928B9 (de) * | 2019-12-20 | 2021-08-26 | Azur Space Solar Power Gmbh | Gasphasenepitaxieverfahren |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4190470A (en) * | 1978-11-06 | 1980-02-26 | M/A Com, Inc. | Production of epitaxial layers by vapor deposition utilizing dynamically adjusted flow rates and gas phase concentrations |
| JPS6021518A (ja) * | 1983-07-15 | 1985-02-02 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | ３−５族化合物半導体の気相成長方法 |
| US5036022A (en) * | 1988-07-05 | 1991-07-30 | International Business Machines Corporation | Metal organic vapor phase epitaxial growth of group III-V semiconductor materials |
| US5168077A (en) * | 1989-03-31 | 1992-12-01 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Method of manufacturing a p-type compound semiconductor thin film containing a iii-group element and a v-group element by metal organics chemical vapor deposition |
-
1996
- 1996-05-23 JP JP12882996A patent/JP3242571B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1997
- 1997-05-21 US US08/861,034 patent/US5824151A/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5824151A (en) | 1998-10-20 |
| JPH09312264A (ja) | 1997-12-02 |
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