JPH0194613A - 気相成長方法 - Google Patents
気相成長方法Info
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- JPH0194613A JPH0194613A JP25057787A JP25057787A JPH0194613A JP H0194613 A JPH0194613 A JP H0194613A JP 25057787 A JP25057787 A JP 25057787A JP 25057787 A JP25057787 A JP 25057787A JP H0194613 A JPH0194613 A JP H0194613A
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、インジウム(In )’を含む例えばリン化
インジウム(InP )や、InGaAs 、 InG
aAsP等る成長方法に関するものである。
インジウム(InP )や、InGaAs 、 InG
aAsP等る成長方法に関するものである。
従来より、InP 、 InGaAs等のIn系化合物
半導体薄膜の成長法として、有機金属化合物を原料とす
る熱分解気相成長法、所謂MOCVD (MetalO
rganic Chemical V’apor De
position )法がある。
半導体薄膜の成長法として、有機金属化合物を原料とす
る熱分解気相成長法、所謂MOCVD (MetalO
rganic Chemical V’apor De
position )法がある。
この方法は、例えばInP薄膜を堆積、成長せしめるに
際し、In源としてトリメチルIn ((CH3)5I
n)などを、またP源としてホスフィン(PH3)等全
使用し、これらの原料ガス金化合物半導体単結晶等の被
堆積物上に導入し、熱分解せしめ、被堆積物上に所望の
薄膜を堆積せしめる気相成長法である。
際し、In源としてトリメチルIn ((CH3)5I
n)などを、またP源としてホスフィン(PH3)等全
使用し、これらの原料ガス金化合物半導体単結晶等の被
堆積物上に導入し、熱分解せしめ、被堆積物上に所望の
薄膜を堆積せしめる気相成長法である。
現在、上記MOCVD法は、堆積、成長せしめた薄膜層
の膜厚の制御性、並びに得られる薄膜の電気的特性の均
−性等に優れる等の理由から化合物半導体薄膜の有力な
成長方法として多用されている。
の膜厚の制御性、並びに得られる薄膜の電気的特性の均
−性等に優れる等の理由から化合物半導体薄膜の有力な
成長方法として多用されている。
しかしながら、優れた特徴を有するMOCVD法に於い
ても、従来よシ未だ充分に解決されていない極めて根本
的な問題が残されている。
ても、従来よシ未だ充分に解決されていない極めて根本
的な問題が残されている。
以下、InPのMOCVD法による成長を例に挙げ、従
来技術の問題点を述べる〇 前記した如(InP薄膜1M0cVD法によシ気相成長
せしめに当っては、In源として(CH3)3Inやト
リエチルIn((C2H5)3In)ヲ、P源としてP
H3を用いるのが従来よシー膜化している。ところが、
In源となる上記トリアルキル化合物とP源のPH3と
は、化学的な親和、結合性が著しく高く、このため被堆
積物上に到達する以前に複合体化反応を介して、ポリー
マー状の難解離性物質を形成し、該形成反応によシ、例
えば良好な表面状態を有し、且つ特性の均一性に優れる
高品位InP薄膜を制御性並びに再現性良く得られない
欠点があった。
来技術の問題点を述べる〇 前記した如(InP薄膜1M0cVD法によシ気相成長
せしめに当っては、In源として(CH3)3Inやト
リエチルIn((C2H5)3In)ヲ、P源としてP
H3を用いるのが従来よシー膜化している。ところが、
In源となる上記トリアルキル化合物とP源のPH3と
は、化学的な親和、結合性が著しく高く、このため被堆
積物上に到達する以前に複合体化反応を介して、ポリー
マー状の難解離性物質を形成し、該形成反応によシ、例
えば良好な表面状態を有し、且つ特性の均一性に優れる
高品位InP薄膜を制御性並びに再現性良く得られない
欠点があった。
従って、上記の様な複合体化反応を防止し、高品質のI
n系薄膜を得る試みとして、堆積、成長反応を減圧下で
実施する従来の一般的な対拠方法に加え、最近では、P
源として新たにイソブチルホスフィンを用いるInPの
MOCVD法(Appl−Phys。
n系薄膜を得る試みとして、堆積、成長反応を減圧下で
実施する従来の一般的な対拠方法に加え、最近では、P
源として新たにイソブチルホスフィンを用いるInPの
MOCVD法(Appl−Phys。
Lett−t 48 (7tfi22 ) (1986
)、1531 )も成されている。
)、1531 )も成されている。
しかしながら、現在に到る迄に、前記の複合体化反応を
回避でき、高品位のIn系化合物半導体薄膜を収率良く
量産し得るMOCVD法の発明は成されていない。この
ことこそが、 In系薄膜の安定生産を著しく妨げてい
ると共に、薄膜を母体材料とする半導体デバイスの良品
収率向上並びに高品質化に重大な支障を来たす要因とな
っている。
回避でき、高品位のIn系化合物半導体薄膜を収率良く
量産し得るMOCVD法の発明は成されていない。この
ことこそが、 In系薄膜の安定生産を著しく妨げてい
ると共に、薄膜を母体材料とする半導体デバイスの良品
収率向上並びに高品質化に重大な支障を来たす要因とな
っている。
上記の高品位In系化合物半導体薄膜の形成を著しく阻
害する複合体化反応は、有機分子の電子論的な観点から
検討を加えるにIn源として従来から用いられているト
リアルキルIn化合物が、電子吸引的な性質を有する、
所謂ルイス酸として作用するに対し、P源となるPH3
は、逆に電子供与的な、即ちルイス塩基として働くが故
に、これらルイス酸とルイス塩基分子相互の極めて強い
結合力に基づくものとの知見から、本発明者ちは、前記
複合体化反応を回避すべく有機電子論的な観点から鋭意
検討を重ね、P源として多用されている例えばPH,分
子と同様の有機電子論的性質を有する有機In化合物を
新たに用いることによp、前記の複合体化反応が未然に
防止され得ることを見出し本発明に至った。
害する複合体化反応は、有機分子の電子論的な観点から
検討を加えるにIn源として従来から用いられているト
リアルキルIn化合物が、電子吸引的な性質を有する、
所謂ルイス酸として作用するに対し、P源となるPH3
は、逆に電子供与的な、即ちルイス塩基として働くが故
に、これらルイス酸とルイス塩基分子相互の極めて強い
結合力に基づくものとの知見から、本発明者ちは、前記
複合体化反応を回避すべく有機電子論的な観点から鋭意
検討を重ね、P源として多用されている例えばPH,分
子と同様の有機電子論的性質を有する有機In化合物を
新たに用いることによp、前記の複合体化反応が未然に
防止され得ることを見出し本発明に至った。
即ち、本発明は、Inを少なくとも一つの構成元素とし
て含む化合物半導体薄膜を気相成長させるに際し、シク
ロペンタジェニル(cyclopentadienyl
In : C5H5In ) k In源として用いる
ことを特徴とする気相成長法である。
て含む化合物半導体薄膜を気相成長させるに際し、シク
ロペンタジェニル(cyclopentadienyl
In : C5H5In ) k In源として用いる
ことを特徴とする気相成長法である。
本発明の特許請求範囲記載のシクロペンタジェニルIn
f 、MOCVD法によるIn系化合物半導体薄膜の
成長に際し、In源として用いることの優位性を、物性
的な観点から見るに、シクロペンタジェニルInは、常
温に於いて固体であるものの、例えば50°〜60℃と
極めて容易に精密制御な可能な温度範囲で昇華性を有す
るため、気相反応を起こさせしめる反応容器内に該In
源を気体状で導入でき、従って、流量を制御するという
単純な施策によシ、得られる化合物半導体薄膜の組成等
を容易に制御することが可能である。
f 、MOCVD法によるIn系化合物半導体薄膜の
成長に際し、In源として用いることの優位性を、物性
的な観点から見るに、シクロペンタジェニルInは、常
温に於いて固体であるものの、例えば50°〜60℃と
極めて容易に精密制御な可能な温度範囲で昇華性を有す
るため、気相反応を起こさせしめる反応容器内に該In
源を気体状で導入でき、従って、流量を制御するという
単純な施策によシ、得られる化合物半導体薄膜の組成等
を容易に制御することが可能である。
また、上記シクロインタジエニルIn、 f有機電子論
的な観点からその優位性を探るに、該In化合物は、例
えばInP f MOCVD法により成長させ得る際に
従来からP源として多用されているPH3と類似の性質
、即ち電子供与的な、ルイス塩基としての性質を有する
が故に、原料となるこれら相方の化合物の分子が互いに
近接し、衝突した場合輝於いても外殻電子相互の反発力
によシ、化合せず、従来技術によるIn系化合物半導体
薄膜の堆積成長法に於いて重大な問題となっている原料
化合物の分子相互の必然的な結合に基づく、複合体化反
応を未然に防止しうる作用を有する。この作用は、PH
3に対してのみではなく、PH3と類似のルイス塩基で
あp MOC■法による薄膜成長で、As (砒素)源
として常用されるアルシン(Ashs )に対しても発
揮され得る。
的な観点からその優位性を探るに、該In化合物は、例
えばInP f MOCVD法により成長させ得る際に
従来からP源として多用されているPH3と類似の性質
、即ち電子供与的な、ルイス塩基としての性質を有する
が故に、原料となるこれら相方の化合物の分子が互いに
近接し、衝突した場合輝於いても外殻電子相互の反発力
によシ、化合せず、従来技術によるIn系化合物半導体
薄膜の堆積成長法に於いて重大な問題となっている原料
化合物の分子相互の必然的な結合に基づく、複合体化反
応を未然に防止しうる作用を有する。この作用は、PH
3に対してのみではなく、PH3と類似のルイス塩基で
あp MOC■法による薄膜成長で、As (砒素)源
として常用されるアルシン(Ashs )に対しても発
揮され得る。
従って、Int−含むm−v族化合物半導体薄膜を成長
するに際し、V族元素の原料としてPH3やAsHs等
を使用しても本発明に依るシクロ(ンタジエニルIn
f用いることによシ生ずる有利な作用によ、9InPの
みならずこれらの元素から成る他の薄膜結晶、例えばI
nAsやInGaAs 、 InGaP 5InGa
AsP 、 InGaAtP等の多元混晶も良好な安定
性をもって広い成長温度範囲に於いて、原料ガス相互の
混合比に拘ず成長させ得る。
するに際し、V族元素の原料としてPH3やAsHs等
を使用しても本発明に依るシクロ(ンタジエニルIn
f用いることによシ生ずる有利な作用によ、9InPの
みならずこれらの元素から成る他の薄膜結晶、例えばI
nAsやInGaAs 、 InGaP 5InGa
AsP 、 InGaAtP等の多元混晶も良好な安定
性をもって広い成長温度範囲に於いて、原料ガス相互の
混合比に拘ず成長させ得る。
第1図に本発明の実施に用いた気相成長装置を模式的に
示す。無添加InP薄膜の成長に当っては、本発明に係
るシクロペンタジェニルIn (同図中101に示す)
を収容するステンレス製容器102を同容器用恒温槽1
03にて50℃に保持せしめ、恒温に至らしめた後、同
容器102内に流量制御計104で所望の流量に調節さ
れた高純度水素ガスを流通し、然る後、配管105内を
流通させ反応容器106内に載置されたInP単結晶基
板107上に導入した。 ゛ 一方、P源としては高純度水素で10%の濃度に希釈さ
れたPH3108を用い、流量制御計109によシ所望
の流量に調節し、上記配管105内に流通させ、反応容
器106内に導入した。本実施例に於いては、前記In
P基板107を反応容器106の外周に設けた高周波加
熱コイル110で誘導加熱し、610℃に保持し、配管
105内に流入せしめる水素輸送ガスの流量t−6,0
7/分に且つ上記シクロペンタジェニルIn1O1の収
納容器102内に流通する高純度水素の流量を120c
c1分に各々固定し、PH,10Bの流量を500から
1000cc/分の範囲で変化させ無添加InP単結晶
薄膜の成長を大気圧下に於いて実施した。
示す。無添加InP薄膜の成長に当っては、本発明に係
るシクロペンタジェニルIn (同図中101に示す)
を収容するステンレス製容器102を同容器用恒温槽1
03にて50℃に保持せしめ、恒温に至らしめた後、同
容器102内に流量制御計104で所望の流量に調節さ
れた高純度水素ガスを流通し、然る後、配管105内を
流通させ反応容器106内に載置されたInP単結晶基
板107上に導入した。 ゛ 一方、P源としては高純度水素で10%の濃度に希釈さ
れたPH3108を用い、流量制御計109によシ所望
の流量に調節し、上記配管105内に流通させ、反応容
器106内に導入した。本実施例に於いては、前記In
P基板107を反応容器106の外周に設けた高周波加
熱コイル110で誘導加熱し、610℃に保持し、配管
105内に流入せしめる水素輸送ガスの流量t−6,0
7/分に且つ上記シクロペンタジェニルIn1O1の収
納容器102内に流通する高純度水素の流量を120c
c1分に各々固定し、PH,10Bの流量を500から
1000cc/分の範囲で変化させ無添加InP単結晶
薄膜の成長を大気圧下に於いて実施した。
第2図に本実施例の条件下で得られるInP薄膜の成長
速度i PH3の流量に対して示す。同図に示す如く、
得られる成長速度は、従来のトリアルキルIn化合物’
jzIn源とする例に見られる様なPI(3の流量の増
加に伴い、減少する傾向は全く認められず、即ち多量の
PH3の導入に伴うトリアルキールInとの複合体化反
応の促進によシトリアルキルInが消費され、InP薄
膜の堆積に寄与するInの減少はなく、本発明に依れば
、PH3の流量に依存せず約0.035μm/分と常に
安定した成長速度が容易に得られる。
速度i PH3の流量に対して示す。同図に示す如く、
得られる成長速度は、従来のトリアルキルIn化合物’
jzIn源とする例に見られる様なPI(3の流量の増
加に伴い、減少する傾向は全く認められず、即ち多量の
PH3の導入に伴うトリアルキールInとの複合体化反
応の促進によシトリアルキルInが消費され、InP薄
膜の堆積に寄与するInの減少はなく、本発明に依れば
、PH3の流量に依存せず約0.035μm/分と常に
安定した成長速度が容易に得られる。
また、上記の如く、安定な成長速度が常に得られうるば
かシでなく、本発明に係るシクロ4ンタジエニルIn′
fI:新たにIn系化合物半導体薄膜のIn源として用
いることによシ、従来の反応成長系に見られる如く、複
合体化反応を介して形成されたポリマー状の物質がIn
Pの成長層表面上に付着し、成長層の表面状態を損う現
象も認められず、極めて平坦で且つ鏡面である良好な表
面モホロジーを有するInP堆積層が容易にしかも定常
的に得られうる。
かシでなく、本発明に係るシクロ4ンタジエニルIn′
fI:新たにIn系化合物半導体薄膜のIn源として用
いることによシ、従来の反応成長系に見られる如く、複
合体化反応を介して形成されたポリマー状の物質がIn
Pの成長層表面上に付着し、成長層の表面状態を損う現
象も認められず、極めて平坦で且つ鏡面である良好な表
面モホロジーを有するInP堆積層が容易にしかも定常
的に得られうる。
しかも、本発明は、大気圧下の成長に於いても複合体化
反応が本質的に抑制出来るため、減圧下でこの複合体化
反応を低減させることを試みている従来の成長系に比較
し、系内を減圧にする特殊な装置も必要とせず、従って
これらの減圧用装置の保守、維持する繁雑な作業も要し
ない利点がある。
反応が本質的に抑制出来るため、減圧下でこの複合体化
反応を低減させることを試みている従来の成長系に比較
し、系内を減圧にする特殊な装置も必要とせず、従って
これらの減圧用装置の保守、維持する繁雑な作業も要し
ない利点がある。
尚、本実施例に於いては、InP薄膜の成長を例にして
本発明の特徴効果を説明したが、本発明に係る効果は、
InPのみならず、In’ji構成元素として含む他の
化合物半導体薄膜、例えばInGaPやInGaAtP
等のIn系多元混晶の薄膜の成長にも発揮されるのは勿
論である。
本発明の特徴効果を説明したが、本発明に係る効果は、
InPのみならず、In’ji構成元素として含む他の
化合物半導体薄膜、例えばInGaPやInGaAtP
等のIn系多元混晶の薄膜の成長にも発揮されるのは勿
論である。
第1図は、本発明の実施例に用いた気相成長装置の概略
図である。 図中101はシクロペンタジェニルインジウムを、10
2はシクロペンタジェニルインジウム101を収容する
ステンレス製収納容器i、103は、恒温槽を、104
及び109は流量制御計を、105は配管を、106は
反応容器を、107はInP単結晶基板1.iosは、
ホスフィンガスを、110は高周波加熱コイルを各々示
す。 第2図は、本発明に係るシクロペンタジェニルインジウ
ムを用いた反応系によシ無添加InP薄膜を成長させた
際の成長速度のホスフィン流量依存性を示す。 特許出願人 昭和電工株式会社 代理人弁理士 菊 地 精 −矢 口
平 第1図 (IC)8ン 第2図 ボスフィン(P)(3)流量
図である。 図中101はシクロペンタジェニルインジウムを、10
2はシクロペンタジェニルインジウム101を収容する
ステンレス製収納容器i、103は、恒温槽を、104
及び109は流量制御計を、105は配管を、106は
反応容器を、107はInP単結晶基板1.iosは、
ホスフィンガスを、110は高周波加熱コイルを各々示
す。 第2図は、本発明に係るシクロペンタジェニルインジウ
ムを用いた反応系によシ無添加InP薄膜を成長させた
際の成長速度のホスフィン流量依存性を示す。 特許出願人 昭和電工株式会社 代理人弁理士 菊 地 精 −矢 口
平 第1図 (IC)8ン 第2図 ボスフィン(P)(3)流量
Claims (1)
- インジウムを少なくとも一つの構成元素として含む化
合物半導体薄膜を気相成長させるに際し、シクロペンタ
ジエニルインジウム(C_5H_5In)をインジウム
源として用いることを特徴とする気相成長方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP25057787A JPH0817160B2 (ja) | 1987-10-06 | 1987-10-06 | 気相成長方法 |
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- 1987-10-06 JP JP25057787A patent/JPH0817160B2/ja not_active Expired - Lifetime
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