JPH04132214A

JPH04132214A - 化合物半導体薄膜の製造方法

Info

Publication number: JPH04132214A
Application number: JP25192390A
Authority: JP
Inventors: Koji Sato; 弘次佐藤; Shungo Sugawara; 菅原　駿吾
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 1990-09-25
Filing date: 1990-09-25
Publication date: 1992-05-06

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■−■族化合物半導体薄膜の製造方法に係り、
特に元素の周期表ＩＩＩｂ族のインジウム元素を含む原
料化合物である塩素含有インジウム化合物と、アルシン
、フォスフイン等のＶｂ族元素の水素化物を原料として
化学気相反応を利用する。

いわゆる“ハイドライドＶＰＥ　（気相成長（Ｖａｐｏ
ｒＰｈａｓｅ　Ｅｐｉｔａｘｙ））”法によりｍ−ｖ族
化合物半導体薄膜を製造する方法に関する。

〔従来の技術〕

ｍ−ｖ族化合物半導体薄膜、特に■族元素としてインジ
ウムを含む半導体薄膜（ＩｎＰ、ＩｎＧａＰ＋ＩｎＧａ
ＡｓＰ、ＩｎＧａＡｓなど）は、１．５声付近の。

いわゆる長波長帯の発光素子、受光素子あるいは高速ト
ランジスタなどへと極めて応用の範囲が広い。このよう
な半導体薄膜の気相成長法としては。

以下に示すものがあり９種々の検討がなされている。

（１）有機金属気相成長（ＭＯＶＰＥ）法；■族元素を
含む有機金属化合物〔例えば、トリメチルインジウム（
ＴＭＩ））と、アルシン（ＡｓＨ３）、フォスフイン（
ＰＨ３）等の■族元素の水素化物を原料として用いる化
学気相成長法。

（２）クロライドＶＰＥ法；■族元素と■族元素の塩化
物を原料として用いる化学気相成長法。

（３）ハイドライドＶＰＥ法；■族元素と■族元素の水
素化物を原料として用いる化学気相成長法。

これらの気相成長法の中で、特にハイドライドＶＰＥ法
は２組成の制御性がよいこと、および広い成長条件にお
いてもＡＬＥ　（原子層成長）が可能であるなどの利点
がある。

しかしながら、原料の化合物の供給のために腐食性の強
い塩化水素（ＨＣｌｌ）ガスを使用する必要があり、装
置の腐食や安全性に問題があった。このため、最近１ｍ
族元素を含む原料化合物としてジエチルガリウムクロラ
イド（ＤＥＧａＣｊｌ）等の塩化物を使用する試みがな
されている〔ジャパニーズ　ジャーナル　オブ　アプラ
イド　フィジックス、第２７巻（１９８８年）第Ｌ４９
０頁から第５４９２頁（Ｊｐｎ、　Ｊ、　Ａｐｐｌ、　
Ｐｈｙｓ、　Ｖｏｌ、２７　（１９８８）　ｐｐＬ４９
０−Ｌ４９２）　）。このような原料化合物を使用する
ことにより、従来のハイドライドＶＰＥ法の利点を残し
たまま、原料化合物の供給問題が解決されることを期待
している。しかしながら、インジウム（Ｉｎ）に関して
は適用できる塩化物原料が見い出されていなかった。す
なわち、ＭＯＶＰＥ法で使用されているトリメチルイン
ジウム（ＴＭＩ）から類推される化合物であるジメチル
インジウムクロライド（Ｄ　Ｍ　Ｉ　ｎｃｌｌ）は９通
常の使用温度での気化性が極めて低く、実際に化学気相
成長法に適用することはすこぶる困難であった。

〔発明が解決しようとする課題〕

上述したごとく、従来のハイドライドＶＰＥ法を用いイ
ンジウムを含む化合物半導体薄膜の製造方法において、
原料化合物の反応容器への供給に腐食性の強い塩化水素
ガスを用いる関係上、気相成長装置における機器の腐食
および安全性に問題があり、またインジウムに関しては
適用できる塩化物系の原料化合物が見い出されておらず
２例えばジメチルインジウムクロライド（Ｄ　Ｍ　Ｉ　
ｎＣａ）は２通常の使用温度では気化性が極めて低く９
反応容器に気相で導入することは実際上困難であった。

本発明は、上記従来技術における問題点を解消するもの
であって、気化性が良く安定した新規な塩素含有インジ
ウム化合物を使用することにより。

極めて制御性のよい■−■族化合物半導体薄膜の製造方
法を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記本発明の目的を達成するために、化合物半導体薄膜
の構成成分である元素の周期表ＩＩＩｂ族およびＶｂ族
の元素を含む原料化合物を、気相反応容器中に設置され
ている基板上に導入して、化学気相成長法によりｍ−ｖ
族化合物半導体薄膜を製造する方法において、上記Ｖｂ
族元素を含む原料化合物として、該Ｖｂ族元素の水素化
物のうちから選択される少なくとも１種の化合物を用い
、上記ＩＩＩｂ族のインジウムを含む原料化合物として
。

下記の一般式％式％（）（式中、Ｒ工は炭素数が２個以上のアルキル基またはア
ルケニル基、Ｒ２は炭素数が５個以下のアルキル基また
はアルケニル基を表わす、）で示される塩素を含むインジウム化合物のうちから選択
される少なくとも１種の化合物を用いるものである。

本発明のｍ−ｖ族化合物半導体薄膜の気相成長法におい
て、使用する上記の一般式（Ａ）、（Ｂ）。

（Ｃ）で示される新規な化合物は、気化性が良く安定し
ているので気相反応容器への供給性が極めて良好で、ま
た従来のハイドライドＶＰＥ法と同等に組成制御性が良
く、広い成長条件においても原子層成長（ＡＬＥ）を行
うことができる。

以下に１本発明の化合物半導体薄膜の製造に用いる一般
式（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）で示される塩素含有インジウ
ム化合物の具体例を、第１表、第２表および第３表に示
すが９本発明はこれらの化合物に限定されるものではな
い。

以下余白第表第表〔実施例〕以下に本発明の実施例を挙げ１図面を用いてさらに詳細
に説明する。

（実施例１）第１図に９本実施例において使用した化合物半導体薄膜
製造装置の構成の一例を示す０図において、■族原料で
ある塩素含有インジウム化合物が封入されているバブラ
容器１内に、ガス流量コントローラ３により流量調節さ
れたキャリヤガス（水素ガス）７を流すことにより、所
定量のインジウム原料を含む水素ガスを反応容器１７中
に導入する。■族原料であるフォスフイン（ＰＨ３）は
原料ガスボンベ１５から、ガス流量コントローラ５を通
して同様に反応容器１７中に導入される。基板１８は、
カーボンサセプタ１９上に設置され、高周波加熱コイル
２０により適当な温度に加熱される。原子層成長を行う
場合は、エアーバルブ１１．１３の切り替えにより、交
互に原料を供給することにより行われる１石英ガイド２
１は、ガス流を整えるためのものであり、また基板回転
用のモータ２２は、均−な膜厚を形成するためのもので
ある。ＩｎＧａＰ。

ＩｎＡｓＰ、ＩｎＧａＡｓＰ、等の混晶を成長させる場
合には、ジエチルガリウムクロライド等のガリウム塩化
物の封入されたバブラ容器２およびアルシン（ＡｓＨ，
）の原料ガスボンベ１６のラインを併用する。基板とし
ては、ＩｎＰ等が使用される。

また、必要に応じてドーパントの原料ガスが用いられる
。

上記の化合物半導体製造装置を用い、ＩｎＰ薄膜を次の
手順で作製した。すなわち、　５００ｓｃｃｉｔ（標準
立方センナメートル７分）のキャリヤガス（水素ガス）
９および、１００℃に加温したジ（ｔ−ブチル）インジ
ウムクロライドのバブラ容器１を通過した５０ｓｅｃｍ
の水素ガスと、　１００ｓｅｃ閣のフォスフインガスお
よびパージガス１０である水素を。

反応容器１７中に交互に導入した（■族、■族供給時間
は各７秒、パージ時間は各１秒）。ＩｎＰ基板の温度は
４００℃とし、成長圧は７６トル（Ｔｏｒｒ）とした。

その結果、１サイクル当たりＩｎＰの原子層成長（ＡＬ
Ｅ）に対応する０、３ｎｍ　（０，０７２ａｍ／ｈｒ）
の膜厚でＩｎＰ薄膜が得られた。ＡＬＥ成長温度領域は
、３２０〜４３０℃であった。得られた薄膜は。

鏡面を示し、Ｘ線、フォトルミネッセンス測定から高品
質なＩｎＰ薄膜であることを確認した。

（実施例２〜１０）実施例１において用いたジ（ｔ−ブチル）インジウムク
ロライドの代わりに第４表に示す塩素含有インジウム化
合物を使用した他は、実施例１と同様にしてＩｎＰ薄膜
の成長を行った。バブラ容器の加熱温度は、それぞれ第
４表中に示されている温度とした。いずれの場合も、実
施例１と同様に鏡面の薄膜が得られ、ＩｎＰのＡＬＥ成
長が確認でき、かつ高品質の薄膜を形成することができ
た。

以下余白第４表（実施例１１）実施例１で使用した装置を用いて、ＩｎＧａＰ薄膜のＡ
ＬＥ成長を行った。ここで、インジウム原料としてイン
ジウムクロライド、ガリウム原料としてジエチルガリウ
ムクロライドを使用した。バブラの加熱温度はそれぞれ
１００℃、５０℃とし、また水素ガス流量は両方の原料
とも５０ｓｃｃｓｚとした。

その他の条件は、実施例１と同様にして薄膜成長を行っ
たところ、３５０から４００℃の温度範囲でＩ　ｎａ、
ｓ　Ｇａｏ、ｓ　Ｐ薄膜のＡＬＥ成長条件である０、２
８ｎｕ／サイクルの成長速度での結晶成長が可能であっ
た。また、実施例１と同様の高品質な薄膜が得られた。

〔発明の効果〕

以上詳細に説明したごとく９本発明の化合物半導体薄膜
の製造方法において、インジウムの原料化合物として、
一般式（Ａ）、（Ｂ）または（Ｃ）で示される気化性に
優れた新規な塩素含有インジウム化合物を使用している
ため、以下に示す効果がある。

（１）バルブの切り替え操作だけで、容易にＩｎＰ系お
よび混晶系の化合物半導体薄膜のＡＬＥ成長が可能とな
る。

（２）混晶の組成制御性が良い。

（３）炭素等の不純物混入の少ない高品質の化合物半導
体薄膜が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例において使用した化合物半導体
薄膜製造装置の構成の一例を示す模式図である。１．２・・・バブラ容器３．４，５．６・・・ガス流量コントローラ７．８．９
・・キャリヤガス１０・・パージガス１１、１２．１３．１４・・・エアーバルブ１５、１６
・・・原料ガスボンベ１７・・・反応容器　　　　　１８・・基板１９・・・
カーボンサセプタ　２０・・・高周波加熱コイル２１・
・・石英ガイド　　　　２２・・・モータ２３・・・試
料交換室　　　　２４・・・試料搬送棒２５・・・圧力
計　　　　　　２６・・・フィルタ２７・・・油回転ポ
ンプ　　　２８・・・排気特許出願人　口本電信電話株
式会社

Claims

【特許請求の範囲】１、気相反応容器中に基板を設置し、化合物半導体薄膜
の構成成分である元素の周期表IIIｂ族およびＶｂ族の
元素を含む原料化合物を気相で導入して、化学気相成長
法により上記基板上にIII−Ｖ族化合物半導体薄膜を製
造する方法において、上記Ｖｂ族元素を含む原料化合物
として、該Ｖｂ族元素の水素化物のうちから選ばれる少
なくとも１種の化合物を用い、上記IIIｂ族のインジウ
ム元素を含む原料化合物として、一般式（Ｒ＿１）＿２ＩｎＣｌ…………（Ａ）Ｒ＿２ＩｎＣｌ＿２…………（Ｂ）ＩｎＣｌ…………（Ｃ）（式中、Ｒ＿１は炭素数が２個以上のアルキル基またはアルケニル基、Ｒ＿２は炭素数が５個以下のアルキル基またはアルケニル基を表わす。）で示される塩素を含むインジウム化合物のうちから選択
される少なくとも１種の化合物を用いることを特徴とす
る化合物半導体薄膜の製造方法。