JPH0457640B2 - - Google Patents
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- JPH0457640B2 JPH0457640B2 JP290784A JP290784A JPH0457640B2 JP H0457640 B2 JPH0457640 B2 JP H0457640B2 JP 290784 A JP290784 A JP 290784A JP 290784 A JP290784 A JP 290784A JP H0457640 B2 JPH0457640 B2 JP H0457640B2
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- aluminum
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- water vapor
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- vapor phase
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B25/00—Single-crystal growth by chemical reaction of reactive gases, e.g. chemical vapour-deposition growth
- C30B25/02—Epitaxial-layer growth
- C30B25/14—Feed and outlet means for the gases; Modifying the flow of the reactive gases
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
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- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は、半導体の気相成長方法、特に、アル
ミニウムを含む化合物半導体の気相成長に関する
ものである。
ミニウムを含む化合物半導体の気相成長に関する
ものである。
（従来技術とその問題点）
Ga1−xAlxAsに代表されるアルミニウムを含
む−族化合物半導体は光デバイス、高速デバ
イスとして重要である。これらの結晶成長方法と
して、族元素のアルキル化合物と、族元素の
水素化物を用いる有機金属気相成長法は、その制
御性の良さと生産性の高さから極めて有用な成長
方法である。気相成長においては、成長速度の制
御、混晶の場合の組成制御は基本的に重要なこと
であるが、有機金属気相成長法によつてアルミニ
ウムを含む−族化合物半導体、例えばGa1−
xAlxAsを成長させる場合、同一の成長条件で成
長をしても、アルミニウムの組成比Ｘが変動する
ことがあつた。これは、例えば、池田らにより、
1982年４月の第29回応用物理学会関連連合講演会
予稿集、講演番号2p−Ｉ−17に示されているご
とく、アルシンに含まれる不純物が関係している
と推測されていたが、実際にアルシン中の何が原
因であるかは明確でなかつた。したがって、特に
アルシンの交換時など、高品質で一定のＸを持つ
Ga1−xAlxAsを得ることか困難であつた。
む−族化合物半導体は光デバイス、高速デバ
イスとして重要である。これらの結晶成長方法と
して、族元素のアルキル化合物と、族元素の
水素化物を用いる有機金属気相成長法は、その制
御性の良さと生産性の高さから極めて有用な成長
方法である。気相成長においては、成長速度の制
御、混晶の場合の組成制御は基本的に重要なこと
であるが、有機金属気相成長法によつてアルミニ
ウムを含む−族化合物半導体、例えばGa1−
xAlxAsを成長させる場合、同一の成長条件で成
長をしても、アルミニウムの組成比Ｘが変動する
ことがあつた。これは、例えば、池田らにより、
1982年４月の第29回応用物理学会関連連合講演会
予稿集、講演番号2p−Ｉ−17に示されているご
とく、アルシンに含まれる不純物が関係している
と推測されていたが、実際にアルシン中の何が原
因であるかは明確でなかつた。したがって、特に
アルシンの交換時など、高品質で一定のＸを持つ
Ga1−xAlxAsを得ることか困難であつた。
（発明の目的）
本発明は上述の従来の方法における欠点を取り
除き、成長させた膜中において常にアルミニウム
の組成比を、目的とする値に制御できる化合物半
導体気相成長方法を提供することを目的とする。
除き、成長させた膜中において常にアルミニウム
の組成比を、目的とする値に制御できる化合物半
導体気相成長方法を提供することを目的とする。
（発明の構成）
本発明によれば、族元素のアルキル化合物
と、族元素の水素化物を用いて、アルミニウム
を含む化合物半導体を有機金属気相成長法によつ
て成長するに際し、族元素の水素化物原料ガス
中に含まれる水蒸気の濃度を測定し、これに応じ
て、アルミニウムのアルキル化合物原料の供給量
を変化させてアルミニウムの組成比を所望の値に
することを特徴とする化合物半導体の気相成長方
法が得られる。
と、族元素の水素化物を用いて、アルミニウム
を含む化合物半導体を有機金属気相成長法によつ
て成長するに際し、族元素の水素化物原料ガス
中に含まれる水蒸気の濃度を測定し、これに応じ
て、アルミニウムのアルキル化合物原料の供給量
を変化させてアルミニウムの組成比を所望の値に
することを特徴とする化合物半導体の気相成長方
法が得られる。
（本発明の作用・原理）
本発明者らは、先に述べたGa1−xAlxAsの成
長をトリメチルガリウム、トリメチルアルミニウ
ムおよびアルシンを原料とする有機金属気相成長
法によつて行ない、アルシン中のどの不純物がア
ルミニウム組成比Ｘに影響を与えるかを詳細に実
験した。この結果、アルシン中の水蒸気と、アル
ミニウムの原料であるトリメチルアルミニウムと
が合流すると直ちに互に反応してしまうために反
応管内の基板上まで所定のトリメチルアルミニウ
ムが送られないことがＸの減少を引き起こすこと
を見出した。また、従来、水蒸気とともに、酸素
もＸに何らかの影響を与えるのではないかと考え
られていたが、酸素の場合はアルミニウムの組成
には何の変化も起さないことが判明した。さら
に、アルシン中の水蒸気は、上記のアルミニウム
の組成に大きく影響するが、成長層の品質例えば
キヤリア濃度やフオトルミネツセンスの強度など
は大きく劣化させることはなく、十分実用的なも
のが得られることがわかつた。従つて、アルシン
中の水蒸気の濃度を測定し、この水蒸気との反応
によつて減少してしまう分のトリメチルアルミニ
ウムをあらかじめ余分に供給すれば目的とするア
ウミニウム組成Ｘを得ることが可能となる。水蒸
気によつて減少するトリメチルアルミニウムの量
は、成長条件によつて多少変化するが、実験によ
れば存在する水蒸気量のほぼ1/3のトリメチルア
ルミニウムが反応によりとりさられる。つまりト
リメチルアルミニウム１に対して水蒸気３の割合
で反応している。
長をトリメチルガリウム、トリメチルアルミニウ
ムおよびアルシンを原料とする有機金属気相成長
法によつて行ない、アルシン中のどの不純物がア
ルミニウム組成比Ｘに影響を与えるかを詳細に実
験した。この結果、アルシン中の水蒸気と、アル
ミニウムの原料であるトリメチルアルミニウムと
が合流すると直ちに互に反応してしまうために反
応管内の基板上まで所定のトリメチルアルミニウ
ムが送られないことがＸの減少を引き起こすこと
を見出した。また、従来、水蒸気とともに、酸素
もＸに何らかの影響を与えるのではないかと考え
られていたが、酸素の場合はアルミニウムの組成
には何の変化も起さないことが判明した。さら
に、アルシン中の水蒸気は、上記のアルミニウム
の組成に大きく影響するが、成長層の品質例えば
キヤリア濃度やフオトルミネツセンスの強度など
は大きく劣化させることはなく、十分実用的なも
のが得られることがわかつた。従つて、アルシン
中の水蒸気の濃度を測定し、この水蒸気との反応
によつて減少してしまう分のトリメチルアルミニ
ウムをあらかじめ余分に供給すれば目的とするア
ウミニウム組成Ｘを得ることが可能となる。水蒸
気によつて減少するトリメチルアルミニウムの量
は、成長条件によつて多少変化するが、実験によ
れば存在する水蒸気量のほぼ1/3のトリメチルア
ルミニウムが反応によりとりさられる。つまりト
リメチルアルミニウム１に対して水蒸気３の割合
で反応している。
（実施例）
以下、本発明を、トリメチルガリウムとトリメ
チルアルミニウムとアルシンを原料とし、水素を
キャリアガスとする有機金属気相成長法による
Ga1−xAlxAs成長において実施した場合を説明
する。はじめにＸ＝0.33の成長層を得る目的で全
流量2.5l／min.、トリメチルガリウム分圧５×
10-5気圧、トリメチルアルミニウム分圧2.5×
10-5気圧、アルシン分圧２×10-3気圧（アルシン
は水素ベース１％×0.5l／min.）、成長圧力１気
圧、成長温度700℃として成長を行った。得られ
たGa1−xAlxAs層のＸの値Ｘ線ロツキングカー
ブ法によつて測定した結果は0.28であつた。一方
アルシン中の水蒸気濃度を露点計を使つて測定し
た結果は80ppmであつた。この水蒸気濃度は、ア
ルシンとトリメチルアルミニウムが合流する点で
は、合流することで1/5に薄められ16ppmとなる
ので、次にこれの1/3に対応する5.3ppm、すなわ
ち0.53×10-5気圧分だけトリメチルアルミニウム
の供給量を増して3.03×10-5気圧として成長を行
なつた所Ｘ＝0.32となつてほぼ目的の組成を持つ
Ga1−xAlxAsを得ることができた。
チルアルミニウムとアルシンを原料とし、水素を
キャリアガスとする有機金属気相成長法による
Ga1−xAlxAs成長において実施した場合を説明
する。はじめにＸ＝0.33の成長層を得る目的で全
流量2.5l／min.、トリメチルガリウム分圧５×
10-5気圧、トリメチルアルミニウム分圧2.5×
10-5気圧、アルシン分圧２×10-3気圧（アルシン
は水素ベース１％×0.5l／min.）、成長圧力１気
圧、成長温度700℃として成長を行った。得られ
たGa1−xAlxAs層のＸの値Ｘ線ロツキングカー
ブ法によつて測定した結果は0.28であつた。一方
アルシン中の水蒸気濃度を露点計を使つて測定し
た結果は80ppmであつた。この水蒸気濃度は、ア
ルシンとトリメチルアルミニウムが合流する点で
は、合流することで1/5に薄められ16ppmとなる
ので、次にこれの1/3に対応する5.3ppm、すなわ
ち0.53×10-5気圧分だけトリメチルアルミニウム
の供給量を増して3.03×10-5気圧として成長を行
なつた所Ｘ＝0.32となつてほぼ目的の組成を持つ
Ga1−xAlxAsを得ることができた。
（発明の効果）
実施例で説明したごとく、本発明によつて、従
来の方法での、アルミニウムの組成比の変動を、
その原因であるアルシン中の水蒸気の濃度を測定
し、あらかじめそれに対応してアルミニウムの原
料の供給量を変化させることで補正して、目的と
するアルミニウム組成比を再現性よく得ることが
可能となつた。この結果、アルシンの交換時の水
蒸気濃度の変化あるいは、同一のアルシンを用い
た場合でも、アルシンの使用に伴うアルシン容器
内圧力の減少にもとづく水蒸気濃度の変化による
組成の変動を完全に防止することができる。な
お、アルミニウムの原料としてトリメチルアルミ
ニウムなど他の有機原料を用いた場合や、族元
素として燐を含む半導体の成長（この場合はフオ
スフインが原料として用いられる）の場合にも全
く同様の効果があるのは当然である。
来の方法での、アルミニウムの組成比の変動を、
その原因であるアルシン中の水蒸気の濃度を測定
し、あらかじめそれに対応してアルミニウムの原
料の供給量を変化させることで補正して、目的と
するアルミニウム組成比を再現性よく得ることが
可能となつた。この結果、アルシンの交換時の水
蒸気濃度の変化あるいは、同一のアルシンを用い
た場合でも、アルシンの使用に伴うアルシン容器
内圧力の減少にもとづく水蒸気濃度の変化による
組成の変動を完全に防止することができる。な
お、アルミニウムの原料としてトリメチルアルミ
ニウムなど他の有機原料を用いた場合や、族元
素として燐を含む半導体の成長（この場合はフオ
スフインが原料として用いられる）の場合にも全
く同様の効果があるのは当然である。
Claims (1)
- １ 族元素のアルキル化合物と、族元素の水
素化物を用いて、アルミニウムを含む化合物半導
体を有機金属気相成長法によつて成長するに際
し、族元素の水素化物原料ガス中に含まれる水
蒸気の濃度を測定し、これに応じて、アルミニウ
ムのアルキル化合物原料の供給量を変化させてア
ルミニウムの組成比を所望の値にすることを特徴
とする化合物半導体気相成長方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP290784A JPS60145999A (ja) | 1984-01-11 | 1984-01-11 | 化合物半導体気相成長方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP290784A JPS60145999A (ja) | 1984-01-11 | 1984-01-11 | 化合物半導体気相成長方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60145999A JPS60145999A (ja) | 1985-08-01 |
| JPH0457640B2 true JPH0457640B2 (ja) | 1992-09-14 |
Family
ID=11542425
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP290784A Granted JPS60145999A (ja) | 1984-01-11 | 1984-01-11 | 化合物半導体気相成長方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60145999A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TW476996B (en) | 2000-02-28 | 2002-02-21 | Mitsubishi Material Silicon | Semiconductor manufacturing method and semiconductor manufacturing apparatus |
| JP7202327B2 (ja) * | 2020-03-16 | 2023-01-11 | 大陽日酸株式会社 | トリメチルアルミニウムの処理方法 |
-
1984
- 1984-01-11 JP JP290784A patent/JPS60145999A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60145999A (ja) | 1985-08-01 |
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