JP3287921B2 - 気相成長用マグネシウム原料およびこれを用いた気相成長法 - Google Patents
気相成長用マグネシウム原料およびこれを用いた気相成長法Info
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Description
マグネシウムを含む化合物半導体を気相成長させるため
の気相成長用マグネシウム原料およびこのマグネシウム
原料を用いた気相成長法に関する。
デバイスのクラッド層として盛んに用いられているZn
MgSSe膜のマグネシウム原料として、またIII-V族
化合物半導体を材料とする発光デバイス(特にGaNを
主とした窒素化合物)における重要なp型ドーパントの
マグネシウム原料として、MOCVD(有機金属化学気
相成長)法において、従来はビス(シクロペンタジエニ
ル)マグネシウム〔(C 5 H5 )2 Mg〕が広く用いら
れている。
固体であり(融点約176℃)、MOCVD法のための
マグネシウム原料として、例えば以下の短所を有してい
る。
圧を得るためには、ある程度高温(約120℃以上)に
する必要がある。
反応管までのラインを高温に保持する必要がある。
板までの距離をできる限り短くする必要がある。
ールの反応管の場合、反応管の上流に原料が析出し、成
長に悪影響を与えることがある。
中に固体粉末が混入し、固体のままで基板上に輸送さ
れ、成長に悪影響を与えることがある。
目的は、室温にて液体である気相成長用マグネシウム原
料およびこのマグネシウム原料を用いた気相成長法を提
供することである。
ネシウム原料は、ビス(エチルシクロペンタジエニル)
マグネシウムを主成分とすることを特徴とする。
長用マグネシウム原料をキャリアガスにより気体状態に
し、気体状態の他の元素を含む有機金属原料とともに、
加熱された基板上に化合物半導体を成長させることを特
徴とする。
半導体、またはマグネシウムをp型ドーパントとして含
むIII-V族化合物半導体を気相成長するための気相成長
用マグネシウム原料および気相成長法である。
ネシウムは、室温(25〜27℃)において液体であ
る。
ル)マグネシウムは、一般的に公知の化合物であり、公
知の方法にて製造される。
Se、MgS、MgSeなどのマグネシウムを含むII-V
I 族化合物半導体が基板上に成長される。また、p型ド
ーパントとしてのマグネシウムを含むIII-V族化合物半
導体を材料とする発光デバイス(特にGaNを主とした
窒素化合物)が基板上に成長される。II-VI 族化合物半
導体またはIII-V族化合物半導体を構成するマグネシウ
ム以外の元素(Zn、S、Se、Ga、Al、In、
P、As、Sbなど)を含む有機金属原料としては、上
記のアルキル基またはアルコキシ基を有する液状の化合
物が、ガス化容易性などの点から好適に用いられるが、
例えばキレート化合物などの固体物をも用いることがで
きる。具体的な有機金属原料としては、ジメチル亜鉛、
ジエチル亜鉛、ジメチルセレン、ジエチルセレン、ジメ
チル硫黄、ジエチル硫黄、トリメチルガリウム、トリエ
チルガリウム、トリメチルアルミニウム、トリエチルア
ルミニウム、トリメチルインジウム、トリエチルインジ
ウムなどが例示される。
際しては、マグネシウム原料を−20〜180℃、好ま
しくは5〜100℃に昇温して、キャリアガスを用いて
バブリングを行う。キャリアガスとしては、通例の水素
ガスの他に、窒素ガス、アルゴンガス、ヘリウムガスの
如き不活性ガスなどが単体で、あるいは混合系として一
般に用いられる。不活性ガスの使用は、得られる半導体
への水素取り込み抑制に有利である。また、他の元素を
含む有機金属原料についても、必要に応じて、キャリア
ガスによるバブリングを行う。
機金属原料(以下「混合ガス」という。)を、例えば供
給管を介して、支持台を有する減圧または常圧状態の反
応室に供給し、支持台上に載置された高温の基板上にて
熱分解させて、目的の化合物半導体を成長させる。な
お、混合ガスは、目的とする化合物半導体を構成する元
素に基づいて、その組成に準じた組成とされる。
適宜に決定されるが、一般には400〜1500℃程度
である。したがって、基板としては、反応温度に耐える
セラミックまたは半導体などからなる耐熱性のものが用
いられる。反応室の真空度についても目的の化合物半導
体に応じて適宜に決定され、通常は、760Torr以
下、好ましくは760Torrとする。
(エチルシクロペンタジエニル)マグネシウムを主成分
とするので、室温で液体であり、従来から用いられてい
るビス(シクロペンタジエニル)マグネシウムよりも高
い蒸気圧を有している。
用マグネシウム原料をキャリアガスにより気体状態に
し、気体状態の他の元素を含む有機金属原料とともに、
ZnMgSSe、MgS、MgSeなどのマグネシウム
を含むII-VI 族化合物半導体、またはマグネシウムをp
型ドーパントとして含むIII-V族化合物半導体(Ga
N、GaP、GaAs、InP、AlGaP、AlGa
As、InGaP、InGaAs、AlGaInP、I
nGaAsP、AlGaAsSb、InGaAsSbな
ど)を加熱された基板上に成長させるので、従来法に比
して成長の制御が容易となり、得られる化合物半導体の
品質が安定する。また、気相成長装置の設計が制限を受
けず、設計の自由度が向上する。
よび比較例を挙げるが、本発明はこれら実施例によって
何ら限定されるものではない。
(支持台)上に載置し、室内を高真空引きした後、約7
60Torrの高純度水素雰囲気として反応室内に搬送
した。GaAs基板を約500℃に高周波加熱し、その
温度に所定時間保持して熱アニールした。GaAs基板
を降温させて約470℃になった際、ジエチル亜鉛(D
EZn)2.5μmol/min、ビス(エチルシクロ
ペンタジエニル)マグネシウム(ECp2Mg:株式会
社トリケミカル研究所製、以下同じ)3μmol/mi
n、ジエチルセレン(DESe)12μmol/mi
n、ジエチル硫黄(DES)60μmol/minの割
合の混合ガスを反応室内に約1時間供給した。ガスの供
給を止めて基板を室温に冷却させ、ついで試料室に搬送
し、窒素雰囲気として室外に取り出した。なお、混合ガ
スの調製は、液体であるDEZn、ECp2Mg、DE
Se、DESをそれぞれキャリアガス(水素)でバブリ
ングし、そのガスの混合で行った。ECp2Mgをバブ
リングする際、ECp2Mgを70℃に昇温させた。
0.8μmに成長したZnMgSSe混晶を得た。この
膜のマグネシウム組成は約3%であった。
ジニエル)マグネシウム(Cp2 Mg)3.5μmol
/min、DMSe12μmol/min、DMS60
μmol/minの割合の混合ガスを供給した他は、実
施例1に準じてGaAs基板上に厚さ0.8μmに成長
したZnMgSSe混晶を得た。この膜のマグネシウム
組成は約3%であった。なお、Cp2 Mgをバブリング
する際、Cp2 Mgを約150℃に昇温させた。
(支持台)上に載置し、室内を高真空引きした後、約7
60Torrの高純度水素雰囲気として反応室内に搬送
した。サファイア基板を約1050℃に高周波加熱し、
その温度に所定時間保持して熱アニールした。サファイ
ア基板を降温させて約510℃になった際、GaNバッ
ファ層を成長させた。その後、再びサファイア基板を1
020℃に昇温させて、アンモニア(NH3)4.5リ
ットル/min、トリメチルガリウム(TMG)40μ
mol/min、ECp2Mg0.5μmol/min
の割合の混合ガスを反応室内に約1時間供給した。ガス
の供給を止めて基板を室温に冷却させ、ついで試料室に
搬送し、窒素雰囲気として室外に取り出した。なお、混
合ガスの調製は、液体であるTMG、ECp2Mgをそ
れぞれキャリアガス(水素)でバブリングし、そのガス
の混合で行った。ECp2Mgをバブリングする際、E
Cp2Mgを70℃に昇温させた。
さ3μmに成長したMgドープGaN膜を得た。この膜
は、成長後にキャリアを活性化するための後処理を行っ
た結果、p型の導電特性を示し、そのキャリア濃度は約
0.7×1018/cm3であった。
min、Cp2 Mg3.6μmol/minの割合の混
合ガスを供給した以外は、実施例4に準じてサファイア
基板上に厚さ3μmに成長したMgドープGaN膜を得
た。この膜は、成長後にキャリアを活性化するための後
処理を行った結果、p型の導電特性を示し、そのキャリ
ア濃度は約5×1018/cm3 であった。なお、Cp2
Mgをバブリングする際、Cp2 Mgを約150℃に昇
温させた。
は、室温で液体であるので、従来のマグネシウム原料よ
りも蒸気圧が高い。したがって、他のII-VI 族原料(例
えばDEZn、DESe、DESなど)またはIII-V族
原料(例えばTMG、トリメチルアルミニウム、トリメ
チルインジウムなど)と同様に室温付近の温度で蒸気圧
を制御できる。
相成長用マグネシウム原料を用いるので、以下の効果を
奏する。
低温(5〜100℃)の加熱により、成長に必要な蒸気
圧を得ることができる。
温に保持する必要がない。
る必要がなく、気相成長装置の設計が制限を受けず、設
計の自由度が向上する。
応管の上流に原料が析出せず、成長に悪影響を与えな
い。
ず、成長に悪影響を与えない。
Claims (4)
- 【請求項1】 ビス(エチルシクロペンタジエニル)マ
グネシウムを主成分とする気相成長用マグネシウム原
料。 - 【請求項2】 マグネシウムを含むII−VI族化合物
半導体を気相成長するための請求項1記載のマグネシウ
ム原料。 - 【請求項3】 マグネシウムをp型ドーパントとして含
むIII−V族化合物半導体を気相成長するための請求
項1記載のマグネシウム原料。 - 【請求項4】 請求項1〜3のいずれかに記載のマグネ
シウム原料をキャリアガスにより気体状態にし、気体状
態の他の元素を含む有機金属原料とともに、加熱された
基板上に化合物半導体を成長させることを特徴とする気
相成長法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP21666093A JP3287921B2 (ja) | 1993-08-31 | 1993-08-31 | 気相成長用マグネシウム原料およびこれを用いた気相成長法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP21666093A JP3287921B2 (ja) | 1993-08-31 | 1993-08-31 | 気相成長用マグネシウム原料およびこれを用いた気相成長法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0774108A JPH0774108A (ja) | 1995-03-17 |
JP3287921B2 true JP3287921B2 (ja) | 2002-06-04 |
Family
ID=16691938
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP21666093A Expired - Lifetime JP3287921B2 (ja) | 1993-08-31 | 1993-08-31 | 気相成長用マグネシウム原料およびこれを用いた気相成長法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3287921B2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR102514278B1 (ko) | 2022-11-30 | 2023-03-24 | 에스케이트리켐 주식회사 | 마그네슘 함유 박막 형성용 전구체, 이를 이용한 마그네슘 함유 박막 형성 방법 및 상기 마그네슘 함유 박막을 포함하는 반도체 소자. |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH02121562A (ja) * | 1988-10-31 | 1990-05-09 | Nec Corp | 密着型イメージセンサ |
CN112004959A (zh) | 2018-04-20 | 2020-11-27 | 株式会社Adeka | 原子层沉积法用薄膜形成用原料以及薄膜的制造方法 |
-
1993
- 1993-08-31 JP JP21666093A patent/JP3287921B2/ja not_active Expired - Lifetime
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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KR102514278B1 (ko) | 2022-11-30 | 2023-03-24 | 에스케이트리켐 주식회사 | 마그네슘 함유 박막 형성용 전구체, 이를 이용한 마그네슘 함유 박막 형성 방법 및 상기 마그네슘 함유 박막을 포함하는 반도체 소자. |
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---|---|
JPH0774108A (ja) | 1995-03-17 |
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