JPH01260813A - 化合物半導体の気相成長方法 - Google Patents
化合物半導体の気相成長方法Info
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- JPH01260813A JPH01260813A JP8947688A JP8947688A JPH01260813A JP H01260813 A JPH01260813 A JP H01260813A JP 8947688 A JP8947688 A JP 8947688A JP 8947688 A JP8947688 A JP 8947688A JP H01260813 A JPH01260813 A JP H01260813A
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
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Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野］
本発明は、Ｖ族原料としてトリアルキルアルシンを用い
る化合物半導体の熱分解気相成長法の改良に関する。
る化合物半導体の熱分解気相成長法の改良に関する。
近年、化合物半導体、特に■−■族化合物半導体は半導
体レーザー、ＦＥＴ、ＬＥＤ等種々のデバイス用に開発
が進められている。これらのデバイス用化合物半導体エ
ピタキシャル結晶を製作する方法の一つとしてＭＯ−Ｃ
ＶＤ法（有機金属熱分解気相成長法）が知られている。
体レーザー、ＦＥＴ、ＬＥＤ等種々のデバイス用に開発
が進められている。これらのデバイス用化合物半導体エ
ピタキシャル結晶を製作する方法の一つとしてＭＯ−Ｃ
ＶＤ法（有機金属熱分解気相成長法）が知られている。
この方法はＶ族元素であるＡｓのソースとしてアルシン
（Ａ３Ｈ３）が使用されている。一般にＡｓＨａガスは
圧力容器に圧縮充填して使用に供されるが、近年その使
用量が増大したため、ＡｓＨ３の安全な取扱、特に漏洩
時の危険性に対する対策が重要な課題になっている。
（Ａ３Ｈ３）が使用されている。一般にＡｓＨａガスは
圧力容器に圧縮充填して使用に供されるが、近年その使
用量が増大したため、ＡｓＨ３の安全な取扱、特に漏洩
時の危険性に対する対策が重要な課題になっている。
ＡｓＨ３分子のＨを全てアルキル基に置換したトリアル
キルアルシン（Ｒ３Ａｓ）のうちトリメチルアルシン（
（ＣＨｓ）ｓＡｌｉ） 、 ）リエチルアルシン（（Ｃ
ｚｔｌｓ） ｔＡｓ ）はその急性毒性が低いことが見
出されており、さらにトリアルキルアルシンの多くは常
温で液体であり、漏れてもその平衡蒸気圧相当量の影響
ですみ、ＡｓＨｚガスより安全面で優れていることから
、トリアルキルアルシンをＡｓＨ３の代替原料として用
いる検討がなされている。例えば、トリメチルガリウム
（（ＣｚＨｓ）ｓＧａ ） 、 （ＣＨ，） ｓＡｓ
とを組み合わせてＧａＡｓエピタキシャル薄膜を得る検
討がなされているが得られる膜の純度はＡＳ８３を用い
る場合よりも劣るという欠点がある。この原因の一つと
して特に＾Ｓに結合していたアルキル基の炭素がＧａＡ
ｓ結晶中に残留してしまうことが原因であることが確か
められている。
キルアルシン（Ｒ３Ａｓ）のうちトリメチルアルシン（
（ＣＨｓ）ｓＡｌｉ） 、 ）リエチルアルシン（（Ｃ
ｚｔｌｓ） ｔＡｓ ）はその急性毒性が低いことが見
出されており、さらにトリアルキルアルシンの多くは常
温で液体であり、漏れてもその平衡蒸気圧相当量の影響
ですみ、ＡｓＨｚガスより安全面で優れていることから
、トリアルキルアルシンをＡｓＨ３の代替原料として用
いる検討がなされている。例えば、トリメチルガリウム
（（ＣｚＨｓ）ｓＧａ ） 、 （ＣＨ，） ｓＡｓ
とを組み合わせてＧａＡｓエピタキシャル薄膜を得る検
討がなされているが得られる膜の純度はＡＳ８３を用い
る場合よりも劣るという欠点がある。この原因の一つと
して特に＾Ｓに結合していたアルキル基の炭素がＧａＡ
ｓ結晶中に残留してしまうことが原因であることが確か
められている。
一方、Ａ３Ｈ３のＨの一部分をアルキル基に置き換えた
（ＣｔＨｓ）ＪｓＨ，（ＣｔＨｓ）ＡｓＨｚ等のジアル
キルアルシン、モノアルキルアルシンをＡｓｈｓ代替原
料として用いる検討が行われており〔アプライド・フィ
ジックス・レターズ（＾ｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ
Ｌｅｔｔｅｒｓ）第５０巻、２１８頁および１１９４
頁（１９８７年）〕、残留不純物が減少した比較的良好
な膜が得られている。
（ＣｔＨｓ）ＪｓＨ，（ＣｔＨｓ）ＡｓＨｚ等のジアル
キルアルシン、モノアルキルアルシンをＡｓｈｓ代替原
料として用いる検討が行われており〔アプライド・フィ
ジックス・レターズ（＾ｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ
Ｌｅｔｔｅｒｓ）第５０巻、２１８頁および１１９４
頁（１９８７年）〕、残留不純物が減少した比較的良好
な膜が得られている。
（発明が解決しようとする課題〕
しかしながら、このような部分アルキル化アルシンは、
全置換型、すなわち１ｈＡｓと異なり、純度良く合成す
ることが非常に困難であり、例え金属性不純物を通常の
半導体試薬差みに減らせたとしても、反応生成物として
はＲ，ＩＡ３Ｈｉ−ｎ（ｎ＝０＋１＋２＋３）の混合物
となり、合成コスト上昇の原因となる精蒸留を繰返し行
っても分離困難なことが多い。こ゛ のことは原料を気
相で供給する成長法においては重大であり、混合物とし
ての蒸気圧を制御できないことを意味し、反応の供給を
規定できないという不都合を生じる。さらに、部分アル
キル化アルシンはその毒性が猛毒のＡｓＨ３に近づく危
惧もある上にＡｓ１ｈが混入する可能性を考慮すると、
合成や使用上特段の安全対策が不可欠であるという欠点
があった。
全置換型、すなわち１ｈＡｓと異なり、純度良く合成す
ることが非常に困難であり、例え金属性不純物を通常の
半導体試薬差みに減らせたとしても、反応生成物として
はＲ，ＩＡ３Ｈｉ−ｎ（ｎ＝０＋１＋２＋３）の混合物
となり、合成コスト上昇の原因となる精蒸留を繰返し行
っても分離困難なことが多い。こ゛ のことは原料を気
相で供給する成長法においては重大であり、混合物とし
ての蒸気圧を制御できないことを意味し、反応の供給を
規定できないという不都合を生じる。さらに、部分アル
キル化アルシンはその毒性が猛毒のＡｓＨ３に近づく危
惧もある上にＡｓ１ｈが混入する可能性を考慮すると、
合成や使用上特段の安全対策が不可欠であるという欠点
があった。
本発明の目的は上記の欠点を改良したＧａＡｓ化合物半
導体の気相成長法を提供することにある。
導体の気相成長法を提供することにある。
すなわち、本発明はトリアルキルアルシンを用いる化合
物半導体の熱分解気相成長法において、トリアルキルア
ルシンを予めイオン化分解して用いることを特徴とする
化合物半導体の気相成長方法を提供することにある。
物半導体の熱分解気相成長法において、トリアルキルア
ルシンを予めイオン化分解して用いることを特徴とする
化合物半導体の気相成長方法を提供することにある。
本発明は上記の実情に鑑み鋭意検討の結果、トリアルキ
ルアルシンをイオン化分解すると、炭素不純物が少ない
良好な気相成長膜を与えるジアルキルアルシン、モノア
ルキルアルシンが生成し、かつ安全性も向上できること
を見出したものである。
ルアルシンをイオン化分解すると、炭素不純物が少ない
良好な気相成長膜を与えるジアルキルアルシン、モノア
ルキルアルシンが生成し、かつ安全性も向上できること
を見出したものである。
以下、本発明について詳述する。
本発明に使用の第■族原料としては、通常トリメチルガ
リウム、トリエチルガリウム等のアルキルガリウムを使
用し、第Ｖ族原料としてはＲ３Ａｓ（Ｒはアルキル基を
表わす）で表されるトリアルキルアルシンでアルキル基
に特に制限はなく、気相成長において実用的な成長速度
が維持できるに十分な蒸気圧をもつものであればよく、
具体的にはトリメチルアルシン、トリエチルアルシン、
トリーｎ−プロピルアルシン、トリルミープロピルアル
シン等が好ましく使用される。
リウム、トリエチルガリウム等のアルキルガリウムを使
用し、第Ｖ族原料としてはＲ３Ａｓ（Ｒはアルキル基を
表わす）で表されるトリアルキルアルシンでアルキル基
に特に制限はなく、気相成長において実用的な成長速度
が維持できるに十分な蒸気圧をもつものであればよく、
具体的にはトリメチルアルシン、トリエチルアルシン、
トリーｎ−プロピルアルシン、トリルミープロピルアル
シン等が好ましく使用される。
第１図は本発明を実施するための熱分解気相成長装置の
一例の概略図である。以下図を用いて本発明を説明する
。
一例の概略図である。以下図を用いて本発明を説明する
。
所定の流量に調節されたアルキルガリウムガスは導入口
１より反応装置２内に導入される。一方、水素ガスで希
釈されたトリアルキルアルシン（ＲｓＡｓ）はイオン化
装置３に導入される。第２図は第１図のイオン化装置２
の詳細図である。第２図のイオン化装置のフィラメント
１２で熱電子を発生させ、ついで電圧印加して熱電子を
加速し、トラップ１３に行く過程の熱電子を導入口１１
より導入されたＲ５Ａｓ分子に衝突させてＲａＡｓ分子
をイオン化室１４でイオン化させる。生成したＲ５Ａｓ
分子イオンは直ちに、あるいはイオンリペラー１５によ
りイオン化室１３から押し出され、ガス出口１６を通っ
て反応装置２内の基板６に到達する過程で部分アルキル
化アルシン、あるいはそのイオンに誘導される。
１より反応装置２内に導入される。一方、水素ガスで希
釈されたトリアルキルアルシン（ＲｓＡｓ）はイオン化
装置３に導入される。第２図は第１図のイオン化装置２
の詳細図である。第２図のイオン化装置のフィラメント
１２で熱電子を発生させ、ついで電圧印加して熱電子を
加速し、トラップ１３に行く過程の熱電子を導入口１１
より導入されたＲ５Ａｓ分子に衝突させてＲａＡｓ分子
をイオン化室１４でイオン化させる。生成したＲ５Ａｓ
分子イオンは直ちに、あるいはイオンリペラー１５によ
りイオン化室１３から押し出され、ガス出口１６を通っ
て反応装置２内の基板６に到達する過程で部分アルキル
化アルシン、あるいはそのイオンに誘導される。
なお、第２図ではイオン化を熱電子照射により行ってい
るが、基本的にはＲ３Ａｓをイオン化できればよいので
あって、例えばプラズマ等によるイオン化法も適用でき
る。イオン化室１４でイオン化分解されたガスは出口１
６を通って反応袋Ｗ２に入り、シャッター４を開けるこ
とにより基板加熱台５上に固定されたＧａＡｓ基板６付
近で導入口１より供給されたアルキルガリウムガスと混
合し、分解してＧａＡｓ薄膜が基板６上に成長する。ま
た、未反応ガスは排気ロアから吸引排気される。
るが、基本的にはＲ３Ａｓをイオン化できればよいので
あって、例えばプラズマ等によるイオン化法も適用でき
る。イオン化室１４でイオン化分解されたガスは出口１
６を通って反応袋Ｗ２に入り、シャッター４を開けるこ
とにより基板加熱台５上に固定されたＧａＡｓ基板６付
近で導入口１より供給されたアルキルガリウムガスと混
合し、分解してＧａＡｓ薄膜が基板６上に成長する。ま
た、未反応ガスは排気ロアから吸引排気される。
本発明においては第■族原料であるトリアルキルアルシ
ンをイオン化分解することによりジアルキルアルシン、
モノアルキルアルシンに変換することができるので不純
物、特に炭素不純物の少ない良好な化合物半導体気相エ
ピタキシャル膜を製造することができ、また従来のアル
シンのみを使用した方法に比較して安全性の面で大幅に
改良されており、工業的にみて有利な方法である。
ンをイオン化分解することによりジアルキルアルシン、
モノアルキルアルシンに変換することができるので不純
物、特に炭素不純物の少ない良好な化合物半導体気相エ
ピタキシャル膜を製造することができ、また従来のアル
シンのみを使用した方法に比較して安全性の面で大幅に
改良されており、工業的にみて有利な方法である。
［実施例］
以下、実施例及び比較例により本発明をより具体的に説
明するが、本発明はこれらにより限定されるものではな
い。
明するが、本発明はこれらにより限定されるものではな
い。
実施例】
水素ガスに希釈した（ＣｚＨｓ） ｓＡｓ （濃度５．
２ Ｘ １０−５ｍｏｌ）に対して、イオン化印加電圧
２０ｅＶの条件で熱電子を衝突させ予備処理をした。出
口での生成ガス成分の質量スペクトルを第３図の（ａ）
に示す。
２ Ｘ １０−５ｍｏｌ）に対して、イオン化印加電圧
２０ｅＶの条件で熱電子を衝突させ予備処理をした。出
口での生成ガス成分の質量スペクトルを第３図の（ａ）
に示す。
さらにイオン化電圧だけを７０ｅνに変えて得られたＸ
！スペクトルを第３図の（ｂ） に示す。いずれの場合
も部分アルキル化アルシンが生成している。
！スペクトルを第３図の（ｂ） に示す。いずれの場合
も部分アルキル化アルシンが生成している。
すなわち、分子１１３４に対応する（ＣＪｓ）ｚＡｓＨ
１分子量１０５に対応する（ＣｚＨｓ）ＡｓＨｚが存効
に生成していることが判る。なお、分子Ｎ１６２に対応
するのは原料の（Ｃｚｌｌｓ）ｚＡｓ である。
１分子量１０５に対応する（ＣｚＨｓ）ＡｓＨｚが存効
に生成していることが判る。なお、分子Ｎ１６２に対応
するのは原料の（Ｃｚｌｌｓ）ｚＡｓ である。
比較例１
実施例１のイオン化分解の代わりにＭＯ−ＭＢＥで良く
行われるブレクランキング炉〔アプライド・フィジフク
ス・レターズ（Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅ
ｔｔｅｒｓ）４５、１２３４頁（１９８４年）に記載〕
を通してみたが、有意な量の（ＣＪｓ）ｚＡｓＨ，（Ｃ
ｔＨｓ）Ａｓ）Ｉｔは生成していなかった。
行われるブレクランキング炉〔アプライド・フィジフク
ス・レターズ（Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅ
ｔｔｅｒｓ）４５、１２３４頁（１９８４年）に記載〕
を通してみたが、有意な量の（ＣＪｓ）ｚＡｓＨ，（Ｃ
ｔＨｓ）Ａｓ）Ｉｔは生成していなかった。
第１図は本発明を実施するのに使用される気相成長装置
の一例の概略図、第２図はイオン化装置の概略図、第３
図は実施例でトリアルキルアルシンをイオン化分解して
得られた生成ガスの質量スペクトルを示す図である。 ２−反応装置、３−・イオン化装置、６ ・・基板第２
図
の一例の概略図、第２図はイオン化装置の概略図、第３
図は実施例でトリアルキルアルシンをイオン化分解して
得られた生成ガスの質量スペクトルを示す図である。 ２−反応装置、３−・イオン化装置、６ ・・基板第２
図
Claims (1)
- トリアルキルアルシンを用いる化合物半導体の熱分解
気相成長法において、トリアルキルアルシンを予めイオ
ン化分解して用いることを特徴とする化合物半導体の気
相成長方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8947688A JPH01260813A (ja) | 1988-04-11 | 1988-04-11 | 化合物半導体の気相成長方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8947688A JPH01260813A (ja) | 1988-04-11 | 1988-04-11 | 化合物半導体の気相成長方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01260813A true JPH01260813A (ja) | 1989-10-18 |
Family
ID=13971783
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8947688A Pending JPH01260813A (ja) | 1988-04-11 | 1988-04-11 | 化合物半導体の気相成長方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01260813A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5415129A (en) * | 1991-07-11 | 1995-05-16 | Cytec Technology Corp. | Process for making alkyl arsine compounds |
-
1988
- 1988-04-11 JP JP8947688A patent/JPH01260813A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5415129A (en) * | 1991-07-11 | 1995-05-16 | Cytec Technology Corp. | Process for making alkyl arsine compounds |
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