JPH03145718A - 気相エピタキシャル成長方法 - Google Patents

気相エピタキシャル成長方法

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JPH03145718A
JPH03145718A JP28403989A JP28403989A JPH03145718A JP H03145718 A JPH03145718 A JP H03145718A JP 28403989 A JP28403989 A JP 28403989A JP 28403989 A JP28403989 A JP 28403989A JP H03145718 A JPH03145718 A JP H03145718A
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JP
Japan
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substrate
inp
epitaxial growth
epitaxial
grown
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Pending
Application number
JP28403989A
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English (en)
Inventor
Tokuo Inoue
井上 十九男
Toshiharu Kawabata
川端 敏治
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Pending legal-status Critical Current

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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。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、エピタキシャル層を成長させる気相エピタキ
シャル成長方法に関するものである。
従来の技術 近年、エピタキシャル成長は半導体を用いた高速デバイ
スや光デバイスの作製に必要不可欠であり、特に複数の
物質からなる化合物半導体デバイスでは特に重要となっ
ている。エピタキシャル成長方法は大別して液相エピタ
キシャル成長方法と気相エピタキシャル成長方法があり
、中でも異種化合物半導体の界面の急峻性を必要とする
ペテロ接合デバイスや量子井戸あるいは超格子など量子
効果デバイスでは気相エピタキシャル成長方法が多用さ
れている。この気相エピタキシャル成長方法としては水
素化物気相エピタキシャル成長方法(H−VPE)、有
機金属気相エピタキシャル成長方法(MOVPE)など
がある。
以下に従来の気相エピタキシャル成長方法について説明
する。
第3図は従来の気相エピタキシャル成長方法の原理を示
す模式図である。第3図において、1はエピタキシャル
用半導体基板、2はその上に形成されたエピタキシャル
成長層である。3はたとえばm−v化合物では■族元素
または■族元素を含む気体であり、5は■族元素あるい
は■族元素を含む気体である。4はエピタキシャル成長
層2の表面で■族、■族元素あるいは■族、■族元素を
含む気体が分解し、エピタキシャル層表面から脱着した
元素と混合した反応相である。6は基板ホルダ、7は基
板ホルダ6を加熱するヒータであり。
これらを反応槽8に閉じ込めている。
以上のように構成された気相エピタキシャル成長方法に
ついて、以下にその原理を説明する。まずヒータ7によ
って基板ホルダ6を介し半導体基板1をエピタキシャル
層成長温度に加熱し、この半導体基板1に所望するエピ
タキシャル成長膜の構成元素あるいは構成元素を含む気
体3,5をエピタキシャル基板と格子整合する供給比に
設定し、3a、3b、5a、5bのように供給する。た
とえば、3aをトリメチルインジウム(以下TMInと
いう)、3bをトリメチルガリウム(以下T M G 
aという)としてIn、、Gaの供給源とし、さらに5
aをA s H3,5bをPH3としてAs、Pの供給
源とし、エピタキシャル膜がI n G a A s 
Pであるとすれば、前記元素を全て供給する。エピタキ
シャル膜の組成の変更あるいは化合物の変更は3a、3
b、5a、5bの供給量の変更、供給の有無によって行
い、所望のエピタキシャル膜を得る。このように供給し
た構成元素TM I n 、 TMG a 、 A s
 H3、PH,はエピタキシャル成長層2近傍の反応相
4では原子あるいは単純な分子に分解され、エピタキシ
ャル成長層2への付着、一部解離を繰り返し、適当な分
圧のもとて所望のエピタキシャル膜を成長させる。
発明が解決しようとする課題 しかしながら、たとえば半導体基板1として化合物半導
体基板であるInP基板を用いた場合、この上にエピタ
キシャル成長をする際には基板温度を数百℃以上に設定
する必要がある。一方InP基板は400℃程度で分解
し、蒸気の高いPは気相中に放出される。この分解を抑
えるために一般には気相中にPの分圧を与え、InPの
分解、気相中へのPの放出を防いでいる。しかし、実際
のエピタキシャル成長においては、常にこの基板と同一
の■族元素の分圧を与える訳にはいかない。
たとえば、InP基板上にこれと格子整合するI n 
G a A sを直接成長することを考える。この場合
、基板温度がエピタキシャル成長に必要な所定の温度に
なるまでは、たとえば第3図におけるように、PH,を
基板に供給すれば、基板近傍ではPの分圧が生じ、In
P基板の分解を防止でき3− る。次に、I n G a A s形成のためにPH3
の供給を止め、In、Ga、Asそれぞれの供給源であ
るT”M I n 、 TMG a 、A s H3の
供給を開始する。これと同時に基板近傍のPに分圧が無
くなるためInPの分解が生じる。しかし基板表面のエ
ピタキシャル面ではInP上に直ちにI n G a 
A sが成長し、この面は安定な面となる。
一方基板裏面ではInPの分解を防止するものが無くな
り分解を開始し、気相中へP(リン)5cが放出される
。この気相中へ放出されたP5cは拡散などによって基
板表面付近にも存在するようになり、エピタキシャル面
へのPの堆積、異物の形成、ディフェクトの発生、I 
n G a A s中への取り込みによる格子不整の発
生、これにともなう界面での歪の発生、劣化、エピタキ
シャル層の品質の低下、表面モホロジーの劣化などを生
じる問題がある。また特に電子デバイス、光デバイスと
してはリーク電流の増大、効率の低下を生じる問題が生
じる。
本発明は上記従来の問題を解決するもので、基4− 板に異種化合物の気相エピタキシャル層を容易に成長さ
せることができる気相エピタキシャル成長方法を提供す
ることを目的とするものである。
課題を解決するための手段 この課題を解決するために本発明の気相エピタキシャル
成長方法は、エピタキシャル用半導体基板の裏面を成長
温度では基板より安定である絶縁物により被覆しておき
、その後にエピタキシャル層を成長させるものである。
作用 この構成により、エピタキシャル用半導体基板裏面は少
なくとも成長温度では周囲の雰囲気によらず安定である
絶縁物によって保護されることになり、基板構成元素の
分圧の無い状態でもその元素の解離を防止し、基板表面
エピタキシャル層への混入、モホロジーの劣化を防ぐこ
とができる。
実施例 以下本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。
第1図は本発明の一実施例の気相エビタキシャル成長方
法を説明する模式図である。第1図において、10はエ
ピタキシャル用半導体基板1■の裏面に、たとえばプラ
ズマCVDなどによって形成された酸化シリコン(以下
5i02という)膜である。もちろん、SiO2膜10
は成長温度で蒸発しない絶縁物であれば何でも良く、た
とえば窒化シリコン膜などでも構わないことは言うまで
もない。
エピタキシャル用半導体基板11はたとえばInP半導
体基板である。12はエピタキシャル成長層で、たとえ
ばInP、InGaAsP、InGaAsの複数の層で
ある。13a、13bはたとえば■−■化合物では■族
元素または■族元素を含む気体であり、ここではそれぞ
れキャリアガスに水素を用いたTM I n 、 TM
G aである。15a、15bは■族元素あるいは■族
元素を含む気体で、たとえば水素で希釈したPH,、A
 S H,である。これら■族、■族元素の供給源はさ
らに多く設置されていても良く、また不純物のドーピン
グ用の供給源を備えていても良い。14はエピタキシャ
ル成長層12の表面で■族、■族元素あるいは■族、■
族元素を含む気体が分解し、エピタキシャル層表面から
脱着した元素と混合した反応相である。16は炭素など
からなる基板ホルダ、17は基板ホルダ16を加熱する
ヒータであり、直接基板ホルダ16に取り付けられてい
ても、高周波などによって外部から加熱する構造であっ
ても良い。8はこれらを閉じ込める反応槽で、石英ガラ
スからなっている。
以上のように構成された気相エピタキシャル成長方法に
ついて、以下にその動作を説明する。まず、第2図に示
すように、裏面にS工02膜20を形成したInP半導
体基板21上に第1層としてInP22、第2層として
InGaAsP23、第3層としてInGaAs24を
順次エピタキシャル成長する場合を考える。最初にIn
P半導体基板21を成長に必要な温度にまでヒータ17
で加熱する。
このとき、InPの分解の始まる400℃以下でPH3
を基板に供給し、InPの分解を防止する。
所定の基板温度になったらTMInを供給し、第1層の
InP22を所望の厚さに対応する時間成長する。さら
にTM I n 、 TMG a 、 P H3、7− AsH3をInPに格子整合する所定の量に調整した後
に供給し、第2層のInGaAsP23を所望の厚さ成
長する。この第1層および第2層の成長中はPの供給源
であるPH,を供給しているので、基板のInPの分解
は起こらない。次に、PH3の供給を停止し、TMIn
、TMGa、AsH3をInPに格子整合するように供
給量を調整し、第3層のI n G a A s 24
を成長する。このとき、InPの分解を防止するPの分
圧がなくなり、基板近傍の雰囲気はInPの分解を生じ
させる状態になる。しかし、基板表面では直ちにI n
 G a A sが成長し、Pの分圧の無い状態でも安
定な面となり、さらに基板裏面は数百℃の温度では安定
な5i02膜20で覆われているため、InPの分解は
起こらず、したがってこの状態での基板のInPからの
Pの解離は生じず、反応相14への不純物としてのPの
混入は生じない。
以上のように本実施例によれば、エピタキシャル用半導
体基板であるInP半導体基板21の裏面に絶縁物とし
てのSin、膜20を設けることによ8− って、基板と構成の異なるI n G a A s層の
エピタキシャル成長に際しても基板のInPの分解を防
止し、分解によるPの解離を防ぎ、異種エピタキシャル
成長の界面への汚染を回避し、界面での異物の形成、デ
ィフェクトの発生を抑制し、格子不整の無い良好な界面
を持つヘテロエピタキシャルが可能となり、表面モホロ
ジーも良好な成長面を持つ気相エピタキシャル層の形成
が可能となる。
発明の効果 以上のように本発明によれば、エピタキシャル成長用半
導体基板の裏面を少なくとも成長温度では安定な絶縁物
で被覆することにより、基板と構成の異なるエピタキシ
ャル層成長に対しても基板の分解、これによるエピタキ
シャル層への汚染などの影響を除外することができ、良
好なヘテロエピタキシャル界面を持つエピタキシャル層
成長を実現することができ、特にペテロ接合を利用する
電子デバイス、光デバイスに対して有効である。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例に於ける気相エビタキシャル
成長方法を説明する模式図、第2図は本実施例のエピタ
キシャル層構造図、第3図は従来の気相エピタキシャル
成長方法を説明する模式図である。 1.0.20・・酸化シリコン(SiO2)膜、1.1
 、21・InP半導体基板、12・・・エピタキシャ
ル成長層、+3a −TM I n、13b−TMGa
、]5 a −P H3,15b −A s H3,2
2−I n P、23−I n G a A s P、
24−InGaAs。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1、化合物半導体エピタキシャル成長用基板の裏面を前
    記基板より成長温度では安定である絶縁物により被覆し
    てエピタキシャル層を成長させる気相エピタキシャル成
    長方法。
JP28403989A 1989-10-31 1989-10-31 気相エピタキシャル成長方法 Pending JPH03145718A (ja)

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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5227356A (en) * 1975-08-27 1977-03-01 Nec Corp Manufacturing process of silicon epitaxial wafer
JPS5244169A (en) * 1975-10-06 1977-04-06 Hitachi Ltd Process for production of semiconductor device
JPS5752141A (en) * 1980-09-12 1982-03-27 Sharp Corp Manufacture of semiconductor element

Patent Citations (3)

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