JPH0247826A - 分子線エピタキシャル成長方法及びそれを実施する装置 - Google Patents
分子線エピタキシャル成長方法及びそれを実施する装置Info
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- JPH0247826A JPH0247826A JP19804088A JP19804088A JPH0247826A JP H0247826 A JPH0247826 A JP H0247826A JP 19804088 A JP19804088 A JP 19804088A JP 19804088 A JP19804088 A JP 19804088A JP H0247826 A JPH0247826 A JP H0247826A
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Landscapes
- Physical Deposition Of Substances That Are Components Of Semiconductor Devices (AREA)
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】
〔概要〕
高純度のエピタキシャル成長結晶を得る為のガス・ソー
ス分子線エピタキシャル成長方法及びそれを実施する装
置の改良に関し、 ガス・ソース分子線エピタキシャル成長方法を実施した
場合、■族分子線源ファーネスからの不純物ガスの放出
を低減させ、また、■族材料からの有機基に依る単結晶
層中への不純物の取り込みを低減させ、高純度の化合物
半導体単結晶層を緩和された条件でエピタキシャル成長
させることを可能にすることを目的とし、 分子線源ファーネス内にアルシン・ガスと塩素ガスとを
導入して反応させ塩化水素分子線及び砒素分子線を取り
出して基板に照射し、それと共に■族元素を含む有機金
属ガスを該基板に照射して砒素及び１■族元素を含む化
合物半導体単結晶層を成長させるよう構成する。
ス分子線エピタキシャル成長方法及びそれを実施する装
置の改良に関し、 ガス・ソース分子線エピタキシャル成長方法を実施した
場合、■族分子線源ファーネスからの不純物ガスの放出
を低減させ、また、■族材料からの有機基に依る単結晶
層中への不純物の取り込みを低減させ、高純度の化合物
半導体単結晶層を緩和された条件でエピタキシャル成長
させることを可能にすることを目的とし、 分子線源ファーネス内にアルシン・ガスと塩素ガスとを
導入して反応させ塩化水素分子線及び砒素分子線を取り
出して基板に照射し、それと共に■族元素を含む有機金
属ガスを該基板に照射して砒素及び１■族元素を含む化
合物半導体単結晶層を成長させるよう構成する。
本発明は、高純度のエピタキシャル成長結晶を得る為の
ガス・ソース分子線エピタキシャル成長（分子線エピタ
キシャル成長：ｒｒｉｏｌｅｃｕｌａｒ ｂｅａｍ
ｅｐ ｉ ｔａｘｙ ：ＭＢＥ）方法及びそれを実施
する装置の改良に関する。
ガス・ソース分子線エピタキシャル成長（分子線エピタ
キシャル成長：ｒｒｉｏｌｅｃｕｌａｒ ｂｅａｍ
ｅｐ ｉ ｔａｘｙ ：ＭＢＥ）方法及びそれを実施
する装置の改良に関する。
現在、真空中で化合物半導体単結晶基板を適切な温度に
加熱しておき、その上に半導体元素を分子状にして照射
することに依って化合物半導体単結晶層をエピタキシャ
ル成長させるＭＢＥ法は、超薄膜を制御性良く形成でき
ること或いはへテロ接合構造に於ける界面が急峻である
ことなどの特徴から、新しい機能をもつ電子デバイスや
光デバイスなどを製造する場合の技術として期待されて
いる。
加熱しておき、その上に半導体元素を分子状にして照射
することに依って化合物半導体単結晶層をエピタキシャ
ル成長させるＭＢＥ法は、超薄膜を制御性良く形成でき
ること或いはへテロ接合構造に於ける界面が急峻である
ことなどの特徴から、新しい機能をもつ電子デバイスや
光デバイスなどを製造する場合の技術として期待されて
いる。
このＭＢＥ法を実施する際、分子線源どなる材料、即ち
、金属ソースを真空容器（成長室）内に保持させる方法
が採られているが、近年、ガス状にしたソースを成長室
外からパイプとバルブなどを介して供給する、所謂、ガ
ス・ソースＭＢＥ法の開発が活発である。
、金属ソースを真空容器（成長室）内に保持させる方法
が採られているが、近年、ガス状にしたソースを成長室
外からパイプとバルブなどを介して供給する、所謂、ガ
ス・ソースＭＢＥ法の開発が活発である。
ガス・ソースＭＢＥ法は、ソース材料を充填するのに成
長室の真空を破る必要はないから、ＭＢＥ装置を高効率
で稼動することができ、金属ソースＭＢＥ法に比較する
と量産性に優れている。然しながら、■族材料として例
えばアルシン（ＡｓＨ３）を使用する場合、分子線源フ
ァーネスを高温に加熱してＡ Ｓ Ｈ３を熱分解するこ
とでＡｓ分子線を取り出している。そのように分子線源
ファーネスを高温にすると、ファーネス材料から不純物
ガスが放出され、成長させている単結晶層中に取り込ま
れ不所望の不純物が添加されることになる。また、■族
材料として有機金属を使用するので、同しく単結晶層中
に有機物が混入されて結晶純度が低下する旨の問題もあ
る。
長室の真空を破る必要はないから、ＭＢＥ装置を高効率
で稼動することができ、金属ソースＭＢＥ法に比較する
と量産性に優れている。然しながら、■族材料として例
えばアルシン（ＡｓＨ３）を使用する場合、分子線源フ
ァーネスを高温に加熱してＡ Ｓ Ｈ３を熱分解するこ
とでＡｓ分子線を取り出している。そのように分子線源
ファーネスを高温にすると、ファーネス材料から不純物
ガスが放出され、成長させている単結晶層中に取り込ま
れ不所望の不純物が添加されることになる。また、■族
材料として有機金属を使用するので、同しく単結晶層中
に有機物が混入されて結晶純度が低下する旨の問題もあ
る。
ＭＢＥ法を採用して成長させる化合物半導体単結晶層の
高純度化を図る為には、■施用分子線源ファーネスの低
温化及び有機基の単結晶層中への混入防止が必要である
。
高純度化を図る為には、■施用分子線源ファーネスの低
温化及び有機基の単結晶層中への混入防止が必要である
。
従来、ガス・ソースＭ Ｂ Ｅ法に於いては、成長条件
を最適化することで高純度のＧａＡｓ単結晶層を成長で
きると報告されている。例えば、Ｇａソース材料として
トリエチルガリウム（ＴＥＧ：Ｇａ （Ｃ２Ｈ５）３
）が、また、Ａｓソース材料としてＡ ｓ Ｈ３が良く
使われている。ＴＥＧはガス状にして成長室に導入され
、基板表面に照射されるのであるが、その場合に於ける
最適基板温度を５５０（”Ｃ）程度に限定し、また、Ａ
ｓ Ｈ３とＴ Ｅ、 Ｇとの流量比を１０倍以上に高
くすることでＧａＡｓ単結晶層の高純度化を達成してい
る。また、Ａ ｓ ）（３は分子線源ファーネスの中で
加熱分解され、ＡｓとＨ２の分子線として取り出すよう
にしているが、この際、ファーネスの温度が低いとＡ
Ｓ Ｈ３の分解を充分に行うことができないことからＡ
ｓ分子線を取り出すことができず、反対に、ファーネス
の温度が高過ぎるとファーネス材料からの放出ガスに依
って結晶が汚染される。
を最適化することで高純度のＧａＡｓ単結晶層を成長で
きると報告されている。例えば、Ｇａソース材料として
トリエチルガリウム（ＴＥＧ：Ｇａ （Ｃ２Ｈ５）３
）が、また、Ａｓソース材料としてＡ ｓ Ｈ３が良く
使われている。ＴＥＧはガス状にして成長室に導入され
、基板表面に照射されるのであるが、その場合に於ける
最適基板温度を５５０（”Ｃ）程度に限定し、また、Ａ
ｓ Ｈ３とＴ Ｅ、 Ｇとの流量比を１０倍以上に高
くすることでＧａＡｓ単結晶層の高純度化を達成してい
る。また、Ａ ｓ ）（３は分子線源ファーネスの中で
加熱分解され、ＡｓとＨ２の分子線として取り出すよう
にしているが、この際、ファーネスの温度が低いとＡ
Ｓ Ｈ３の分解を充分に行うことができないことからＡ
ｓ分子線を取り出すことができず、反対に、ファーネス
の温度が高過ぎるとファーネス材料からの放出ガスに依
って結晶が汚染される。
このようなことから、ファーネスの温度は適切な値とな
るよう充分な制御が必要であるとされている。
るよう充分な制御が必要であるとされている。
前記したように、ガス・ソースＭＢＥ法を実施する場合
には、結晶成長条件に種々な制約が存在し、金属ソース
を用いたＭＢＥ法で行われたようなペテロ接合構造を形
成する際の成長条件の最適化を実現することは困難であ
って、成る層で高純度の単結晶層が得られても、他の層
では不可能であったりする。
には、結晶成長条件に種々な制約が存在し、金属ソース
を用いたＭＢＥ法で行われたようなペテロ接合構造を形
成する際の成長条件の最適化を実現することは困難であ
って、成る層で高純度の単結晶層が得られても、他の層
では不可能であったりする。
本発明は、ガス・ソースＭＢＥ法を実施した場合、Ｖ族
分子線源ファーネスからの不純物ガスの放出を低減させ
、また、■族材料からの有機基に依る単結晶層中への不
純物の取り込みを低減させ、高純度の化合物半導体単結
晶層を緩和された条件でエピタキシャル成長させること
を可能にしようとする。
分子線源ファーネスからの不純物ガスの放出を低減させ
、また、■族材料からの有機基に依る単結晶層中への不
純物の取り込みを低減させ、高純度の化合物半導体単結
晶層を緩和された条件でエピタキシャル成長させること
を可能にしようとする。
第１図は本発明の原理を解説する為の説明図を表してい
る。
る。
図に於いて、１はガス混合反応室、ＩＡは第一ガス送入
管、ＩＢは第二ガス送入管、２は加熱ヒータ、３はＧａ
Ａｓ基板をそれぞれ示している。
管、ＩＢは第二ガス送入管、２は加熱ヒータ、３はＧａ
Ａｓ基板をそれぞれ示している。
図に見られるガス混合反応室１には、第一ガス送入管Ｉ
Ａを介してＡＳＨ３が、そして、第二ガス送入管ＩＢを
介してｃｇ２がそれぞれ送入される。ＡｓＨ３とＣ７！
２とは反応してＨＣｌとＡｓを生成する。図中の加熱ヒ
ータ２はＡ ｓ Ｈ３及びＣ１２の反応を促進する為に
ガス混合反応室１を加熱する働きをなし、そして、それ
等が反応することで生成されたＡｓとＨＣｌとはＧａＡ
ｓ基板３に照射される。この場合の反応式は、２ＡｓＨ
３＋３Ｃ６２−６ＨＣ１＋Ａｓｚである。
Ａを介してＡＳＨ３が、そして、第二ガス送入管ＩＢを
介してｃｇ２がそれぞれ送入される。ＡｓＨ３とＣ７！
２とは反応してＨＣｌとＡｓを生成する。図中の加熱ヒ
ータ２はＡ ｓ Ｈ３及びＣ１２の反応を促進する為に
ガス混合反応室１を加熱する働きをなし、そして、それ
等が反応することで生成されたＡｓとＨＣｌとはＧａＡ
ｓ基板３に照射される。この場合の反応式は、２ＡｓＨ
３＋３Ｃ６２−６ＨＣ１＋Ａｓｚである。
このようなことから、本発明に依るガス・ソース分子線
エピタキシャル成長方法及びそれを実施する装置に於い
ては、分子線源ファーネス内にアルシン・ガスと塩素ガ
スとを導入して反応させ塩化水素分子線及び砒素分子線
を取り出して基板に照射し、それと共に■族元素を含む
有機金属ガスを該基板に照射して砒素及び■族元素を含
む化合物半導体単結晶層を成長させ、また、アルシン・
ガス送入管及び塩素ガス送入管が作り付けられたガス混
合反応室を有する分子線源ファーネスを備えるよう構成
する。
エピタキシャル成長方法及びそれを実施する装置に於い
ては、分子線源ファーネス内にアルシン・ガスと塩素ガ
スとを導入して反応させ塩化水素分子線及び砒素分子線
を取り出して基板に照射し、それと共に■族元素を含む
有機金属ガスを該基板に照射して砒素及び■族元素を含
む化合物半導体単結晶層を成長させ、また、アルシン・
ガス送入管及び塩素ガス送入管が作り付けられたガス混
合反応室を有する分子線源ファーネスを備えるよう構成
する。
前記手段を採ることに依り、ガス混合反応室の噴出口か
らはＡｓ分子線及びＨＣＩ分子線が取り出される。Ｇａ
Ａｓ基板上にはＴＥＧを分解することで生成した■族分
子線であるＧａ分子線も同時に照射されるので、そのＧ
ａ原子と前記Ａｓ原子が結合してＧａＡｓ単結晶層が成
長される。この際、Ｈ（ｌガスは、加熱されているＧａ
Ａｓ基板上でＧａやＡｓと反応してＧａＣ１やＡｓＣ１
！を生成するので、ＧａＡｓ基板表面から蒸発・脱離し
てしまう。また、ＨＣｌが分解する時に生ずる発生期の
活性なＨ４がＧａＡｓ基板表面の残留不純物である炭素
（Ｃ）と反応し、炭化水素として脱離する。このＧａＡ
ｓ基板表面のＣは、有機金属の熱分解に依って発生する
有機基が更に分解されて発生するもの、或いは、有機金
属ソース中に残留している遊離Ｃなどが存在の原因であ
る。
らはＡｓ分子線及びＨＣＩ分子線が取り出される。Ｇａ
Ａｓ基板上にはＴＥＧを分解することで生成した■族分
子線であるＧａ分子線も同時に照射されるので、そのＧ
ａ原子と前記Ａｓ原子が結合してＧａＡｓ単結晶層が成
長される。この際、Ｈ（ｌガスは、加熱されているＧａ
Ａｓ基板上でＧａやＡｓと反応してＧａＣ１やＡｓＣ１
！を生成するので、ＧａＡｓ基板表面から蒸発・脱離し
てしまう。また、ＨＣｌが分解する時に生ずる発生期の
活性なＨ４がＧａＡｓ基板表面の残留不純物である炭素
（Ｃ）と反応し、炭化水素として脱離する。このＧａＡ
ｓ基板表面のＣは、有機金属の熱分解に依って発生する
有機基が更に分解されて発生するもの、或いは、有機金
属ソース中に残留している遊離Ｃなどが存在の原因であ
る。
従って、ＡｓＨ３のガス混合反応室内にＣ１２ガスを供
給して反応させることに依ってＡｓＨ３を低温で分解し
、Ａｓ分子線を効率良く取り出すことができ、且つ、同
時に生成されるＨＣｌガスに依ってＧａＡｓ基板表面の
残留不純物であるＣや結晶成長中に取り込まれる不純物
Ｃを除去することができる。
給して反応させることに依ってＡｓＨ３を低温で分解し
、Ａｓ分子線を効率良く取り出すことができ、且つ、同
時に生成されるＨＣｌガスに依ってＧａＡｓ基板表面の
残留不純物であるＣや結晶成長中に取り込まれる不純物
Ｃを除去することができる。
第２図は本発明一実施例の要部説明図を表し、第１図に
於いて用いた記号と同記号は同部分を表すか或いは同じ
意味を持つものとする。
於いて用いた記号と同記号は同部分を表すか或いは同じ
意味を持つものとする。
図に於いて、１１は結晶成長室、１２はゲート・バルブ
、１３はヒータ、１４は熱電対、１５はサセプタ、１６
は液体窒素シュラウド、１７は分子線源ファーネス、１
８はバルブ、１９はマス・フ１コー・コントローラ（Ｍ
ＦＣ）をそれぞれ示している。
、１３はヒータ、１４は熱電対、１５はサセプタ、１６
は液体窒素シュラウド、１７は分子線源ファーネス、１
８はバルブ、１９はマス・フ１コー・コントローラ（Ｍ
ＦＣ）をそれぞれ示している。
本実施例では、化合物半導体基板としてはＧａＡｓ基板
３を用い、エピタキシャル成長のソース材料としては、
Ａ Ｓ Ｈ３とＴＥＧを用いている。
３を用い、エピタキシャル成長のソース材料としては、
Ａ Ｓ Ｈ３とＴＥＧを用いている。
ＡＳＨ３が送入される分子線源ファーネスに於けるガス
混合反応室１にはｃｘ２ガスも同時に送入される。ガス
混合反応室１は常に約３００乃至４００（’Ｃ）程度の
温度を維持するように加熱されている。この温度は、従
来、Ａ Ｓ Ｈ３の熱クラッキングに適用される温度が
約８００乃至９００（’Ｃ）程度であるのと比較すると
著しく低い値であるといえる。ＴＥＧは分子線源ファー
ネス１７を約６０〜８０（’Ｃ）程度に加熱し、真空中
で凝縮しないようにし、分子線としてＧａＡｓ基板１に
照射するようにした。
混合反応室１にはｃｘ２ガスも同時に送入される。ガス
混合反応室１は常に約３００乃至４００（’Ｃ）程度の
温度を維持するように加熱されている。この温度は、従
来、Ａ Ｓ Ｈ３の熱クラッキングに適用される温度が
約８００乃至９００（’Ｃ）程度であるのと比較すると
著しく低い値であるといえる。ＴＥＧは分子線源ファー
ネス１７を約６０〜８０（’Ｃ）程度に加熱し、真空中
で凝縮しないようにし、分子線としてＧａＡｓ基板１に
照射するようにした。
ＧａＡｓ基板１は基板準備室からゲート・バルブ１２を
通過して結晶成長室１１内に送られ、サセプタ１５にセ
ットされてからガス混合反応室１からのＡｓ分子線及び
ＨＣＩ分子線の照射を受けながら室温から徐々に昇温さ
れ約５００（’Ｃ）に保持される。
通過して結晶成長室１１内に送られ、サセプタ１５にセ
ットされてからガス混合反応室１からのＡｓ分子線及び
ＨＣＩ分子線の照射を受けながら室温から徐々に昇温さ
れ約５００（’Ｃ）に保持される。
この段階で、結晶成長室ｌｌ内に設置されている反射型
高エネルギ電子線回折（ｒｅｆｌｅｃｔｉｖｅ ｈｉ
ｇｈ ｅｎｅｒｇｙ ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｄｉｆ
ｆｒａｃｔｉｏｎ：ＲＨＥＥＤ）装置を使用して表面観
察を行ったところ、表面の自然酸化膜は完全に除去され
ていて、ＧａＡｓ結晶面が現れていることを確認した。
高エネルギ電子線回折（ｒｅｆｌｅｃｔｉｖｅ ｈｉ
ｇｈ ｅｎｅｒｇｙ ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｄｉｆ
ｆｒａｃｔｉｏｎ：ＲＨＥＥＤ）装置を使用して表面観
察を行ったところ、表面の自然酸化膜は完全に除去され
ていて、ＧａＡｓ結晶面が現れていることを確認した。
また、Ｓｉを６ Ｘ １０ Ｉ６（ｃｍ−’） ドー
ピングしてｎ型としたＧａＡｓ基板の上に同じ（Ｓｉを
６Ｘ １０１６（ｅｌｌ−３） ドーピングしたｎ型
ＧａＡｓ単結晶層をエピタキシャル成長させ、基板とエ
ピタキシャル成長単結晶層との界面近傍に於けるキャリ
ヤ空乏層を調べたところ、Ａｓ分子線とＨＣ１分子線を
使って成長させた試料では、ｌＸｌ０”（ｃｒｍ −”
）以下であって著しく低減されていた。因みに、従来
のＡｓＨ３熱クラツクラッキング法てＡｓ分子線を取り
出した場合、キャリヤ空乏層はｌ Ｘ １０ ｌ２（ｃ
ｏ＋−”）程度存在していた。このようなキャリヤ空乏
層が存在する原因としては、基板表面に残留しているＣ
に起因するものであることが知られているのであるが、
Ａｓ及びＨＣｌの分子線を照射しなから５００（’Ｃ）
に加熱したＧａＡｓ基板に於いては、この残留Ｃが著し
く低減されたものと考えられる。従来は、ＧａＡｓ基板
表面に於ける自然酸化膜を除去するには、基板温度を６
００Ｃ℃）以上にすることが必要であったが、本発明に
依る場合、それよりも１００（”Ｃ）以上も低い５００
（’Ｃ）程度で充分に可能であり、しかも、従来の加熱
に依る自然酸化膜の除去だけでは不可能であった残留Ｃ
の低減を容易に達成できる。
ピングしてｎ型としたＧａＡｓ基板の上に同じ（Ｓｉを
６Ｘ １０１６（ｅｌｌ−３） ドーピングしたｎ型
ＧａＡｓ単結晶層をエピタキシャル成長させ、基板とエ
ピタキシャル成長単結晶層との界面近傍に於けるキャリ
ヤ空乏層を調べたところ、Ａｓ分子線とＨＣ１分子線を
使って成長させた試料では、ｌＸｌ０”（ｃｒｍ −”
）以下であって著しく低減されていた。因みに、従来
のＡｓＨ３熱クラツクラッキング法てＡｓ分子線を取り
出した場合、キャリヤ空乏層はｌ Ｘ １０ ｌ２（ｃ
ｏ＋−”）程度存在していた。このようなキャリヤ空乏
層が存在する原因としては、基板表面に残留しているＣ
に起因するものであることが知られているのであるが、
Ａｓ及びＨＣｌの分子線を照射しなから５００（’Ｃ）
に加熱したＧａＡｓ基板に於いては、この残留Ｃが著し
く低減されたものと考えられる。従来は、ＧａＡｓ基板
表面に於ける自然酸化膜を除去するには、基板温度を６
００Ｃ℃）以上にすることが必要であったが、本発明に
依る場合、それよりも１００（”Ｃ）以上も低い５００
（’Ｃ）程度で充分に可能であり、しかも、従来の加熱
に依る自然酸化膜の除去だけでは不可能であった残留Ｃ
の低減を容易に達成できる。
更にまた、ノン・ドープＧａＡＳ基板にノン・ドープ（
：、ａＡｓ単結晶層を厚さ約１０（μｍ〕程度にエピタ
キシャル成長させ、その単結晶層中の残留不純物に依る
キャリヤ濃度をＣ−Ｖ特性及びホール測定で調べた。Ｇ
ａＡｓ基板は前記と同様に５００（’Ｃ）の温度に維持
した。分子線としてはＡｓＨ３とＣ１２との混合反応に
依って生成されたＡｓとＨＣｌを用い、また、ＴＥＧを
使用した。ＡｓＨ３と０７！２の流量は１０（ｃｃ／分
〕及び１５〔。０Ｘ分〕とし、そして、ＴＥＧのそれは
２（ｃｃ／分〕にした。従来の技術、即ち、Ｃ７！２を
用いない方法の場合には、単結晶の成長速度は約０．５
〔μｍ／時間〕であったが、本発明のようにｃｚ２を
混合すると、それに依って発生ずるＨＣＩガスでＧａＡ
ｓの一部がＧａ塩化物（ＧａＣ１）やＡｓ塩化物（Ａｓ
Ｃ１）になって脱離する為、この場合の成長速度は０．
３〔μｍ／時間〕に低下した。
：、ａＡｓ単結晶層を厚さ約１０（μｍ〕程度にエピタ
キシャル成長させ、その単結晶層中の残留不純物に依る
キャリヤ濃度をＣ−Ｖ特性及びホール測定で調べた。Ｇ
ａＡｓ基板は前記と同様に５００（’Ｃ）の温度に維持
した。分子線としてはＡｓＨ３とＣ１２との混合反応に
依って生成されたＡｓとＨＣｌを用い、また、ＴＥＧを
使用した。ＡｓＨ３と０７！２の流量は１０（ｃｃ／分
〕及び１５〔。０Ｘ分〕とし、そして、ＴＥＧのそれは
２（ｃｃ／分〕にした。従来の技術、即ち、Ｃ７！２を
用いない方法の場合には、単結晶の成長速度は約０．５
〔μｍ／時間〕であったが、本発明のようにｃｚ２を
混合すると、それに依って発生ずるＨＣＩガスでＧａＡ
ｓの一部がＧａ塩化物（ＧａＣ１）やＡｓ塩化物（Ａｓ
Ｃ１）になって脱離する為、この場合の成長速度は０．
３〔μｍ／時間〕に低下した。
本発明に依ってエピタキシャル成長させたＧａＡｓ単結
晶層に於けるキャリヤ濃度はｌＸ１ｌＸ１０１４（’）
程度が容易に得られ、また、成長温度依存性も３５０［
’Ｃ）から６００Ｃ℃）の範囲に互って殆ど観察されな
かった。従来の技術では、高純度のＧａＡｓ単結晶層を
得る為に必要な基板温度は５５０（’Ｃ）前後に限定さ
れていたが、本発明に依ると、比較的広い温度範囲に互
って高純度のＧａＡｓ単結晶層を得ることができる。
晶層に於けるキャリヤ濃度はｌＸ１ｌＸ１０１４（’）
程度が容易に得られ、また、成長温度依存性も３５０［
’Ｃ）から６００Ｃ℃）の範囲に互って殆ど観察されな
かった。従来の技術では、高純度のＧａＡｓ単結晶層を
得る為に必要な基板温度は５５０（’Ｃ）前後に限定さ
れていたが、本発明に依ると、比較的広い温度範囲に互
って高純度のＧａＡｓ単結晶層を得ることができる。
前記実施例では、Ａｓ分子線を得る為の材料として１０
０ 〔％） Ａ ｓ Ｈ３を用いたが、これはＨ２で希
釈したものを用いても良い。また、ＴＥＧもキャリヤ・
ガスとしてＨ２を利用しても良い。更にまた、エピタキ
シャル成長させる単結晶層は、ＧａＡｓに限定されるこ
となく、ＡｌＧａＡｓ、［ｎＱａＡｓ、ＩｎＧａＡｓＳ
ｂなどに於いても同様である。
０ 〔％） Ａ ｓ Ｈ３を用いたが、これはＨ２で希
釈したものを用いても良い。また、ＴＥＧもキャリヤ・
ガスとしてＨ２を利用しても良い。更にまた、エピタキ
シャル成長させる単結晶層は、ＧａＡｓに限定されるこ
となく、ＡｌＧａＡｓ、［ｎＱａＡｓ、ＩｎＧａＡｓＳ
ｂなどに於いても同様である。
本発明に依るガス・ソース分子線エピタキシャル成長方
法及びそれを実施する装置に於いては、分子線源ファー
ネス内にアルシン・ガスと塩素ガスとを導入して反応さ
せ塩化水素分子線及び砒素分子線を取り出すようにして
いる。
法及びそれを実施する装置に於いては、分子線源ファー
ネス内にアルシン・ガスと塩素ガスとを導入して反応さ
せ塩化水素分子線及び砒素分子線を取り出すようにして
いる。
この構成を採ることに依り、低温で砒素分子線を取り出
すことができるから、ファーネス材料から不純物ガスが
放出されて成長中の単結晶層に取り込まれる虞は皆無で
あり、また、砒素分子線と同時に発生される塩化水素分
子線の作用に依り、従来の前処理法では除去することが
できなかった基板表面の残留炭素を除去することが可能
となり、且つ、成長条件を広い範囲に亙って変えても高
純度の単結晶層をエピタキシャル成長させることができ
る。
すことができるから、ファーネス材料から不純物ガスが
放出されて成長中の単結晶層に取り込まれる虞は皆無で
あり、また、砒素分子線と同時に発生される塩化水素分
子線の作用に依り、従来の前処理法では除去することが
できなかった基板表面の残留炭素を除去することが可能
となり、且つ、成長条件を広い範囲に亙って変えても高
純度の単結晶層をエピタキシャル成長させることができ
る。
第１図は本発明の原理を解説する為の説明図、第２図は
本発明一実施例の要部説明図をそれぞれ示している。 図に於いて、１はガス混合反応室、ＩＡ及びｌＢは第一
ガス送入管及びＩＢは第二ガス送入管、２は加熱ヒータ
、３はＧａＡｓ基板、１１は結晶成長室、１２はゲート
・バルブ、１３はヒータ、１４は熱電対、１５はサセプ
タ、１６は液体窒素シュラウド、１７は分子線源ファー
ネス、１Ｂはバルブ、１９はマス・フロー・コントロー
ラ（ＭＦＣ）をそれぞれ示している。 特許出願人 富士通株式会社 代理人弁理士 相 谷 昭 司
本発明一実施例の要部説明図をそれぞれ示している。 図に於いて、１はガス混合反応室、ＩＡ及びｌＢは第一
ガス送入管及びＩＢは第二ガス送入管、２は加熱ヒータ
、３はＧａＡｓ基板、１１は結晶成長室、１２はゲート
・バルブ、１３はヒータ、１４は熱電対、１５はサセプ
タ、１６は液体窒素シュラウド、１７は分子線源ファー
ネス、１Ｂはバルブ、１９はマス・フロー・コントロー
ラ（ＭＦＣ）をそれぞれ示している。 特許出願人 富士通株式会社 代理人弁理士 相 谷 昭 司
Claims (2)
- （１）分子線源ファーネス内にアルシン・ガスと塩素ガ
スとを導入して反応させ塩化水素分子線及び砒素分子線
を取り出して基板に照射し、 それと共にIII族元素を含む有機金属ガスを該基板に照
射して砒素及びIII族元素を含む化合物半導体単結晶層
を成長させる工程 が含まれてなることを特徴とする分子線エピタキシャル
成長方法。 - （２）アルシン・ガス送入管及び塩素ガス送入管が作り
付けられたガス混合反応室を有する分子線源ファーネス
を備えてなる分子線エピタキシャル成長装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63198040A JP2714824B2 (ja) | 1988-08-10 | 1988-08-10 | 分子線エピタキシャル成長方法及びそれを実施する装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63198040A JP2714824B2 (ja) | 1988-08-10 | 1988-08-10 | 分子線エピタキシャル成長方法及びそれを実施する装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0247826A true JPH0247826A (ja) | 1990-02-16 |
| JP2714824B2 JP2714824B2 (ja) | 1998-02-16 |
Family
ID=16384537
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63198040A Expired - Lifetime JP2714824B2 (ja) | 1988-08-10 | 1988-08-10 | 分子線エピタキシャル成長方法及びそれを実施する装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2714824B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117431624A (zh) * | 2023-12-20 | 2024-01-23 | 苏州焜原光电有限公司 | 一种分子束外延生长方法及气态锑源供给装置 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63248796A (ja) * | 1987-04-02 | 1988-10-17 | Nec Corp | 分子線エピタキシヤル成長方法及び成長装置 |
-
1988
- 1988-08-10 JP JP63198040A patent/JP2714824B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63248796A (ja) * | 1987-04-02 | 1988-10-17 | Nec Corp | 分子線エピタキシヤル成長方法及び成長装置 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117431624A (zh) * | 2023-12-20 | 2024-01-23 | 苏州焜原光电有限公司 | 一种分子束外延生长方法及气态锑源供给装置 |
| CN117431624B (zh) * | 2023-12-20 | 2024-03-26 | 苏州焜原光电有限公司 | 一种分子束外延生长方法及气态锑源供给装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2714824B2 (ja) | 1998-02-16 |
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Legal Events
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