JPH0362513A - 半導体超格子の製造方法 - Google Patents
半導体超格子の製造方法Info
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- JPH0362513A JPH0362513A JP19762689A JP19762689A JPH0362513A JP H0362513 A JPH0362513 A JP H0362513A JP 19762689 A JP19762689 A JP 19762689A JP 19762689 A JP19762689 A JP 19762689A JP H0362513 A JPH0362513 A JP H0362513A
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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、高易動度、大光非線形性の得られる半導体超
格子を、超薄膜、超細線の形で製造できる半導体超格子
の製造方法に関する。
格子を、超薄膜、超細線の形で製造できる半導体超格子
の製造方法に関する。
従来、半導体超格子を、傾斜基板上に、傾斜方向に製作
する場合、その超格子構造は、通常、ＭＯＣＶＤ法、Ｍ
ＢＥ法で製作されていた。筐た、原子層エピタキシー法
により製作される場合も、第１の和族原子、Ｖ族原子、
第２の■族原子、Ｖ族原子と交互に異なる相談原子とＶ
族原子を供給する方法により製作されていた。この−例
は福井らにより、アプライド・フィジックス・レターズ
５０巻１３号８２４ページ（１９８７年）に掲載されて
いる（ Ｔ、 Ｆｕｋｕｉ ｅｔａｌ、 、 Ａｐｐｌ
、Ｐｈｙｓ、Ｌｅｔｔ。
する場合、その超格子構造は、通常、ＭＯＣＶＤ法、Ｍ
ＢＥ法で製作されていた。筐た、原子層エピタキシー法
により製作される場合も、第１の和族原子、Ｖ族原子、
第２の■族原子、Ｖ族原子と交互に異なる相談原子とＶ
族原子を供給する方法により製作されていた。この−例
は福井らにより、アプライド・フィジックス・レターズ
５０巻１３号８２４ページ（１９８７年）に掲載されて
いる（ Ｔ、 Ｆｕｋｕｉ ｅｔａｌ、 、 Ａｐｐｌ
、Ｐｈｙｓ、Ｌｅｔｔ。
５０、８２４ （１９８４）、）。
上述した従来の半導体超格子の製造方法では、超格子の
積層方向を厳密に基板の傾斜方向とする事は困難であっ
た。これは、基板を傾斜する事によυ形成される表面の
平坦なステップと、その端部のエツジを用いて超格子を
形成させる際に、各成長サイクルごとの表面のステップ
の大きさが本来基板の有するステップの大きさと異なる
と、積層方向に対して斜めにエツジが位置してしまうか
らである。したがって、製作された超格子構造は、この
ステップ面に対し垂直な方向からずれた方向に積層され
た構造となりやすいという欠点がある。
積層方向を厳密に基板の傾斜方向とする事は困難であっ
た。これは、基板を傾斜する事によυ形成される表面の
平坦なステップと、その端部のエツジを用いて超格子を
形成させる際に、各成長サイクルごとの表面のステップ
の大きさが本来基板の有するステップの大きさと異なる
と、積層方向に対して斜めにエツジが位置してしまうか
らである。したがって、製作された超格子構造は、この
ステップ面に対し垂直な方向からずれた方向に積層され
た構造となりやすいという欠点がある。
本発明による半導体超格子の製造方法は、ｍ−■族化合
物半導体の結晶成長法において、主面方位（ＸＯＯ）か
ら（，１１０１方向へ傾斜した基板上に、■鉄原子の表
面吸着が、表面被覆率が１．０で自己抑制的に終了する
原子層エピタキシーを用い、第１の■鉄原子を表面被覆
率がＸ（Ｘは０以上１未満の実数）となる様に制御して
供給する第１の工程と、第２の■鉄原子を表面被覆率が
１−Ｘ以上となる様制御して供給する第２の工程と、■
鉄原子を第１及び第２の工程後に供給する第３の工程を
含み、該第１から第３までの工程を複数回繰υ返して、
積層面法線方向に垂直で、かつ基板傾斜方向と同一方向
に半導体超格子を製造する事に特徴がある。
物半導体の結晶成長法において、主面方位（ＸＯＯ）か
ら（，１１０１方向へ傾斜した基板上に、■鉄原子の表
面吸着が、表面被覆率が１．０で自己抑制的に終了する
原子層エピタキシーを用い、第１の■鉄原子を表面被覆
率がＸ（Ｘは０以上１未満の実数）となる様に制御して
供給する第１の工程と、第２の■鉄原子を表面被覆率が
１−Ｘ以上となる様制御して供給する第２の工程と、■
鉄原子を第１及び第２の工程後に供給する第３の工程を
含み、該第１から第３までの工程を複数回繰υ返して、
積層面法線方向に垂直で、かつ基板傾斜方向と同一方向
に半導体超格子を製造する事に特徴がある。
以下色直を用いて本発明の詳細な説明する。第１図は本
発明の一実施例の工程図でめる。ここで、一般的に、Ｉ
ｎ原子を第１の■鉄原子、Ｇ ａ ＪｆＬ子を第２の■
鉄原子、Ａｓ原子を■鉄原子として考える。
発明の一実施例の工程図でめる。ここで、一般的に、Ｉ
ｎ原子を第１の■鉄原子、Ｇ ａ ＪｆＬ子を第２の■
鉄原子、Ａｓ原子を■鉄原子として考える。
！ず、例として、第１図（ａ）に示す（００１）ＩｎＰ
基板ｌＯで、＜１１０＞方向に２°傾斜させたものを考
える。ここで、（００１）面であるステップの幅は、＜
１１０＞方向に約１７０Ａ程度となる（ＩｎＰ基板の場
合）。第１の工程として、被覆率０．４となる様に第１
の■鉄原子（Ｉｎ）を供給する場合を考える。ここで、
原子層エピタキシー法によれば、第１の■鉄原子１１は
、第１図（ｂ）の様に各ステップ上に、図中左側のエツ
ジからのびるように表面に付着する。しかも、■族原子
上ＶＣさらＩｌｌ族原子が重なる事はない。次に第２の
工程として、第２の■鉄原子（Ｇａ）を供給する。ここ
で、被覆率を１−０．４ ＝ ０．６以上とする。する
と、原子層エピタキシー法では、第１図（Ｃ）に示すよ
うに、表面の第１の■族で覆われていない領域すべてに
第２の■鉄原子（Ｇａ） １２が付着し、しかも、その
状態からさらに、第２の■鉄原子が表面に付着する事は
ない。この状態で、次の第３の工程としてＶ鉄原子を供
給すれば、第１図（ｄ）に示す如く、■鉄原子１１，１
２とＶ鉄原子１３が結合し、−原子要分だけ化合物半導
体が成長する事になる。この第１から第３の工程後の表
面状態は、従来エツジが存在した部分の上に、次のエツ
ジ部分が存在する。
基板ｌＯで、＜１１０＞方向に２°傾斜させたものを考
える。ここで、（００１）面であるステップの幅は、＜
１１０＞方向に約１７０Ａ程度となる（ＩｎＰ基板の場
合）。第１の工程として、被覆率０．４となる様に第１
の■鉄原子（Ｉｎ）を供給する場合を考える。ここで、
原子層エピタキシー法によれば、第１の■鉄原子１１は
、第１図（ｂ）の様に各ステップ上に、図中左側のエツ
ジからのびるように表面に付着する。しかも、■族原子
上ＶＣさらＩｌｌ族原子が重なる事はない。次に第２の
工程として、第２の■鉄原子（Ｇａ）を供給する。ここ
で、被覆率を１−０．４ ＝ ０．６以上とする。する
と、原子層エピタキシー法では、第１図（Ｃ）に示すよ
うに、表面の第１の■族で覆われていない領域すべてに
第２の■鉄原子（Ｇａ） １２が付着し、しかも、その
状態からさらに、第２の■鉄原子が表面に付着する事は
ない。この状態で、次の第３の工程としてＶ鉄原子を供
給すれば、第１図（ｄ）に示す如く、■鉄原子１１，１
２とＶ鉄原子１３が結合し、−原子要分だけ化合物半導
体が成長する事になる。この第１から第３の工程後の表
面状態は、従来エツジが存在した部分の上に、次のエツ
ジ部分が存在する。
したがって、上記第１から第３の工程を繰り返しても、
超格子の形成方向は常に＜１１０＞方向であり、その超
格子構造のＩｎＡｓ半導体とＧａＡｓ半導体の境界は１
つは基板のエツジ部分、１つはステップ上のステップ幅
を０．４：０．６の比率で分割する部分となる。
超格子の形成方向は常に＜１１０＞方向であり、その超
格子構造のＩｎＡｓ半導体とＧａＡｓ半導体の境界は１
つは基板のエツジ部分、１つはステップ上のステップ幅
を０．４：０．６の比率で分割する部分となる。
ここで重要な事は、第１の■鉄原子の供給量を厳密に制
御すれば、第２の■族供給量の制御が完全でなくとも超
格子の形成方向は常に＜１１０＞方向となる事である。
御すれば、第２の■族供給量の制御が完全でなくとも超
格子の形成方向は常に＜１１０＞方向となる事である。
通常は、第１の■族と第２の■族の合計の被覆率が厳密
に１．０にならなければ、超格子の形成方向は斜めにな
ったが、本発明によれば、第１の■族の供給量を毎回の
工程で同一とするだけで、形成方向は常に＜１１０＞方
向となる。
に１．０にならなければ、超格子の形成方向は斜めにな
ったが、本発明によれば、第１の■族の供給量を毎回の
工程で同一とするだけで、形成方向は常に＜１１０＞方
向となる。
尚、被覆率は成長時間や原子供給量等を制御することで
精密に制御できる。
精密に制御できる。
次に、本発明について図面を参照して説明する。
第１図は本発明の一実施例の工程図である。こことでは
、ＩｎＰ基板１０上のＩｎＡｓ／ＧａＡｓ超格子構造に
ついて説明する。
、ＩｎＰ基板１０上のＩｎＡｓ／ＧａＡｓ超格子構造に
ついて説明する。
ＩｎＰ基板は、（００１）面で、＜１１０＞方向に２°
傾斜した表面を有する。原子層エピタキシー法として、
有機金属気相成長法（ＭＯＶＰＥ法）を用い、材料とし
てトリメチルインジウム（ＴＭＩｎ：（ＣＨ３）！Ｉｎ
）と、トリメチルガリウム（ＴＭＧａ： （ＣＨｓ ）
３ Ｇ ａ）とアルシン（ＡｓＨ３）を用いた。
傾斜した表面を有する。原子層エピタキシー法として、
有機金属気相成長法（ＭＯＶＰＥ法）を用い、材料とし
てトリメチルインジウム（ＴＭＩｎ：（ＣＨ３）！Ｉｎ
）と、トリメチルガリウム（ＴＭＧａ： （ＣＨｓ ）
３ Ｇ ａ）とアルシン（ＡｓＨ３）を用いた。
基板温度は成長中４８０℃とした。
第１図（ａ）に、成長前の基板１０の断面を模式的に示
す。幅約１７ＯＡのステップが＜１１０＞方向に形成さ
れている。次に、Ｔ Ｍ Ｉ ｎを、表面被覆率が０．
４となる様に供給する。ここで、被覆率は、通常の成長
時の成長速度から求める。この、第１の工程としてのＴ
Ｍ Ｉ ｎ供給後の様子を第１図（ｂ）に示す。Ｉｎ
原子１１ば、各ステップ上に、エクジ部分がステップ方
向へ伸びる形に付着する。次に、第２の工程としてＴ
Ｍ Ｇ ａを供給する。ここで、Ｇ ａ １２の表面被
覆率が約０．８となる様に供給する。その後の様子を第
１図（Ｃ）に示す。各ステップは、その４割がＩｎで、
残ｂ６割がＧａで覆われ、その状態で■族の表面への付
着は終了する。
す。幅約１７ＯＡのステップが＜１１０＞方向に形成さ
れている。次に、Ｔ Ｍ Ｉ ｎを、表面被覆率が０．
４となる様に供給する。ここで、被覆率は、通常の成長
時の成長速度から求める。この、第１の工程としてのＴ
Ｍ Ｉ ｎ供給後の様子を第１図（ｂ）に示す。Ｉｎ
原子１１ば、各ステップ上に、エクジ部分がステップ方
向へ伸びる形に付着する。次に、第２の工程としてＴ
Ｍ Ｇ ａを供給する。ここで、Ｇ ａ １２の表面被
覆率が約０．８となる様に供給する。その後の様子を第
１図（Ｃ）に示す。各ステップは、その４割がＩｎで、
残ｂ６割がＧａで覆われ、その状態で■族の表面への付
着は終了する。
次に、第３の工程として、ＡｓＨ３を供給する。この工
程後、表面に付着していたＩｎ及びＧａの■族原子はＡ
ｓと結合し、表面ばＡｓ原子１３が露出した形となる。
程後、表面に付着していたＩｎ及びＧａの■族原子はＡ
ｓと結合し、表面ばＡｓ原子１３が露出した形となる。
この様子を第１図（ｄ）に示す。ここで、ステップ位置
は、第１の工程前と同一になっている。
は、第１の工程前と同一になっている。
以下、第１から第３の工程を繰り返して超格子構造を形
成する。この超格子構造の模式的な断面図を第２図に示
す。Ｉ ｎＡｓ層２１とＧ ａ Ａ ｓ層２２が形成さ
れ、各層の境界は工、ジ上、及びステップを０．４：０
．６に分割する線上に存在する。したがって、＜１１０
＞方向からずれずに、超格子構造の積層方向が形成され
る。
成する。この超格子構造の模式的な断面図を第２図に示
す。Ｉ ｎＡｓ層２１とＧ ａ Ａ ｓ層２２が形成さ
れ、各層の境界は工、ジ上、及びステップを０．４：０
．６に分割する線上に存在する。したがって、＜１１０
＞方向からずれずに、超格子構造の積層方向が形成され
る。
以上ここでは一実施例について述べたが、用いる■族原
子としてはＩｎ、Ｇａ、ＡＪ等のうちどの組み合わせで
も良い。オたＶ族原子も、Ａｓ、Ｐ、８ｂ等、どの元素
を用いてもか筐わない。
子としてはＩｎ、Ｇａ、ＡＪ等のうちどの組み合わせで
も良い。オたＶ族原子も、Ａｓ、Ｐ、８ｂ等、どの元素
を用いてもか筐わない。
以上説明したように、本発明は、原子層エピタキシー法
を用い、２種の■族原子を、１つは厳密に、もう１つは
表面を全て被覆する様に供給することによう、形成方向
が基板傾斜方向と一致した超格子構造を容易に実現でき
る効果がある。
を用い、２種の■族原子を、１つは厳密に、もう１つは
表面を全て被覆する様に供給することによう、形成方向
が基板傾斜方向と一致した超格子構造を容易に実現でき
る効果がある。
第１図は本発明の製造方法を示す工程図であり、第１図
（ａ）は工程前、（ｂ）は第１工程後、（Ｃ）は第２工
程後、（ｄ）は第３工程後の様子を模式的に示す断面図
である。１ｉｒｌ：Ｌ図１２超槁本の断面図であう。 図において、 １０ ”・・” （００１） Ｉ ｎ Ｐ基板（＜１１
０＞方向へ２゜傾斜）、１１・・・・・・Ｉｎ原子、１
２・・・・・・Ｇａ原子、１３・・・・・・Ａｓ原子、
２１・・・・・・ＩｎＡｓ層、２２・・・・・・ＧａＡ
ｓ層、である。
（ａ）は工程前、（ｂ）は第１工程後、（Ｃ）は第２工
程後、（ｄ）は第３工程後の様子を模式的に示す断面図
である。１ｉｒｌ：Ｌ図１２超槁本の断面図であう。 図において、 １０ ”・・” （００１） Ｉ ｎ Ｐ基板（＜１１
０＞方向へ２゜傾斜）、１１・・・・・・Ｉｎ原子、１
２・・・・・・Ｇａ原子、１３・・・・・・Ａｓ原子、
２１・・・・・・ＩｎＡｓ層、２２・・・・・・ＧａＡ
ｓ層、である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 III族原子の表面吸着が、表面被覆率が１．０で自己抑
制的に終了する原子層エピタキシーを用い、主面方位｛
１００｝から〔１１０〕方向へ傾斜した半導体基板上に
、第１のIII族原子を表面被覆率がＸ（Ｘは０以上１未
満の実数）となる様に供給する第１の工程と、第２のI
II族原子を表面被覆率が１−Ｘ以上となる様供給する第
２の工程と、Ｖ族原子を、第１及び第２の工程後に供給
する第３の工程を含み、該第１から第３までの工程を複
数回繰り返す事を特徴とする半導体超格子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19762689A JPH0362513A (ja) | 1989-07-28 | 1989-07-28 | 半導体超格子の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19762689A JPH0362513A (ja) | 1989-07-28 | 1989-07-28 | 半導体超格子の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0362513A true JPH0362513A (ja) | 1991-03-18 |
Family
ID=16377614
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19762689A Pending JPH0362513A (ja) | 1989-07-28 | 1989-07-28 | 半導体超格子の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0362513A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5456206A (en) * | 1994-12-07 | 1995-10-10 | Electronics And Telecommunications Research Institute | Method for two-dimensional epitaxial growth of III-V compound semiconductors |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6174327A (ja) * | 1984-09-14 | 1986-04-16 | エイ・ティ・アンド・ティ・コーポレーション | 超格子デバイス |
| JPS6459806A (en) * | 1987-08-31 | 1989-03-07 | Fujitsu Ltd | Manufacture of transverse superlattice |
-
1989
- 1989-07-28 JP JP19762689A patent/JPH0362513A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6174327A (ja) * | 1984-09-14 | 1986-04-16 | エイ・ティ・アンド・ティ・コーポレーション | 超格子デバイス |
| JPS6459806A (en) * | 1987-08-31 | 1989-03-07 | Fujitsu Ltd | Manufacture of transverse superlattice |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5456206A (en) * | 1994-12-07 | 1995-10-10 | Electronics And Telecommunications Research Institute | Method for two-dimensional epitaxial growth of III-V compound semiconductors |
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