JPH0462834A - 半導体薄膜の製造方法 - Google Patents
半導体薄膜の製造方法Info
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- JPH0462834A JPH0462834A JP2165906A JP16590690A JPH0462834A JP H0462834 A JPH0462834 A JP H0462834A JP 2165906 A JP2165906 A JP 2165906A JP 16590690 A JP16590690 A JP 16590690A JP H0462834 A JPH0462834 A JP H0462834A
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Landscapes
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (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】
（産業上の利用分野）
本発明は半導体薄膜の製造方法に関し、特に有機金属気
相成長法を用いる半導体薄膜の製造方法に関する。
相成長法を用いる半導体薄膜の製造方法に関する。
（従来の技術）
従来、高集積回路、半導体レーザ及び光検知素子等の微
細構造を有する半導体装置を作成するにあたり、薄膜成
長はきわめて重要な１工程である。
細構造を有する半導体装置を作成するにあたり、薄膜成
長はきわめて重要な１工程である。
薄膜成長方法としては気相成長法、液相成長法及び分子
線エピタキシャル法が用いられているが、そのうち気相
成長法は大面積高均一性の点で最も優れている。
線エピタキシャル法が用いられているが、そのうち気相
成長法は大面積高均一性の点で最も優れている。
従来の気相成長法ではＩＩＩ族原料としてトリメチルア
ルミニウム（Ｔｒｉｍｅｔｈｙｌ Ａｌｕｍｉｎｕｍ：
ＴＭＡ）、トリメチルガリウム（Ｔｒｉｍｅｔｈｙｌ
ｇａｌｉｕｍ： ＴＭＧ）又はトリエチルガリウム（Ｔ
ｒｉｅｔｈｙｌｇａｌｌｉｕｍ： ＴＥＧ）、トリメチ
ルインジウム（Ｔｒｉｍｅｔｈｙｌｉｎｄｉｕｍ： Ｔ
ＭＩ）を用い、Ｖ族元素原料としてアルシン（Ａｒｓｉ
ｎｅ： ＡｓＨ３）、フォスフイン（Ｐｈｏｓｐｈｉｎ
ｅ： ＰＨ３）を用いる。基板を例えば６５０°Ｃに保
ちＴＭＧ、ＴＥＧ及びＡｓＨ３，ＰＨ３を供給するが、
混晶エピタキシャル層を形成する場合基板の格子定数に
一致するエピタキシャル層でしかも所望のバンドギャッ
プとなるように供給量を決定する。したがってたとえば
長波長レーザで用いられるインジウムガリウム砒素リン
（ＩｎＧａＡｓＰ）では基板はインジウムリン（ＩｎＰ
）を用いバンドギャップは約０．８〜１．２エレクトロ
ンボルト（波長では１．６〜１．０７ｚｍ）となり原料
ガスのＴＥＩｎ、 ＴＭＧａ、 ＡｓＨ３，ＰＨ３の相
対比は一義的となる。又絶対値は成長速度を決定する。
ルミニウム（Ｔｒｉｍｅｔｈｙｌ Ａｌｕｍｉｎｕｍ：
ＴＭＡ）、トリメチルガリウム（Ｔｒｉｍｅｔｈｙｌ
ｇａｌｉｕｍ： ＴＭＧ）又はトリエチルガリウム（Ｔ
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ルインジウム（Ｔｒｉｍｅｔｈｙｌｉｎｄｉｕｍ： Ｔ
ＭＩ）を用い、Ｖ族元素原料としてアルシン（Ａｒｓｉ
ｎｅ： ＡｓＨ３）、フォスフイン（Ｐｈｏｓｐｈｉｎ
ｅ： ＰＨ３）を用いる。基板を例えば６５０°Ｃに保
ちＴＭＧ、ＴＥＧ及びＡｓＨ３，ＰＨ３を供給するが、
混晶エピタキシャル層を形成する場合基板の格子定数に
一致するエピタキシャル層でしかも所望のバンドギャッ
プとなるように供給量を決定する。したがってたとえば
長波長レーザで用いられるインジウムガリウム砒素リン
（ＩｎＧａＡｓＰ）では基板はインジウムリン（ＩｎＰ
）を用いバンドギャップは約０．８〜１．２エレクトロ
ンボルト（波長では１．６〜１．０７ｚｍ）となり原料
ガスのＴＥＩｎ、 ＴＭＧａ、 ＡｓＨ３，ＰＨ３の相
対比は一義的となる。又絶対値は成長速度を決定する。
（発明が解決しようとする課題）
このように反応管内に供給されたＴＥＩｎ、 ＴＭＧａ
。
。
ＡｓＨａ、ＰＨ３は基板近傍まで加熱されず従って分解
されない。一方基板は高周波加熱やランプ加熱によって
加熱されており、未分解の反応ガスは基板近傍ではじめ
て分解される。ＩＩＩ族元素の原料である有機金属は２
００〜３００°Ｃで分解をはじめ基板温度６００〜７０
０°Ｃに比較して十分に低い。基板近傍ではすみやかに
分解し、ＧａやＩｎ単体として基板上へ拡散し結晶にと
りこまれる。一方■族原料のＡｓＨ３及びＰＨ３では分
解温度はそれぞれ３５０°Ｃと４５０°ＣでＰＨ３の方
が１００°Ｃ程度高い。したがって基板近傍で両者とも
分解するがＡｓＨ３の方が早く分解する。その結果基板
のガスの流れに関して上流側の部分でＡｓがＰに比較し
て多くとりこまれ、ＡｓとＰの組成に一定の傾斜が生ず
るという問題がある。
されない。一方基板は高周波加熱やランプ加熱によって
加熱されており、未分解の反応ガスは基板近傍ではじめ
て分解される。ＩＩＩ族元素の原料である有機金属は２
００〜３００°Ｃで分解をはじめ基板温度６００〜７０
０°Ｃに比較して十分に低い。基板近傍ではすみやかに
分解し、ＧａやＩｎ単体として基板上へ拡散し結晶にと
りこまれる。一方■族原料のＡｓＨ３及びＰＨ３では分
解温度はそれぞれ３５０°Ｃと４５０°ＣでＰＨ３の方
が１００°Ｃ程度高い。したがって基板近傍で両者とも
分解するがＡｓＨ３の方が早く分解する。その結果基板
のガスの流れに関して上流側の部分でＡｓがＰに比較し
て多くとりこまれ、ＡｓとＰの組成に一定の傾斜が生ず
るという問題がある。
本発明の目的はＡｓＨ３やＰＨ３の２種類の■族原料を
用いた気相成長方法において良好な組成均一性をもつ薄
膜の製造技術を提供することにある。
用いた気相成長方法において良好な組成均一性をもつ薄
膜の製造技術を提供することにある。
（課題を解決するだめの手段）
本発明の半導体薄膜の製造方法はＩＩＩ族元素及び砒素
、リンを含む化合物半導体を砒素の水素化物とリンの水
素化物、又は有機原料を用いて形成する際にＩＩＩ族原
料ガスを一層分供給する毎に砒素の水素化物とリンの水
素化物、又は有機原料のみを別々に供給する工程を含む
ことを特徴とする。
、リンを含む化合物半導体を砒素の水素化物とリンの水
素化物、又は有機原料を用いて形成する際にＩＩＩ族原
料ガスを一層分供給する毎に砒素の水素化物とリンの水
素化物、又は有機原料のみを別々に供給する工程を含む
ことを特徴とする。
（作用）
Ａｓ及びＰを結晶面内で均一に保つためには一分子層の
■族原子はＡｓ又はＰのみで構成することにより可能と
なる。たとえば、所望のエピタキシャル層のＡｓ及びＰ
の組成が１対１であれば、Ａｓ層及びＰ層を交互に形成
することにより結晶中で実効的なバンドギャップは組成
比が１対１となり又格子定数も１対１のものとなる。又
所望のエピタキシャル層のＡｓとｐの組成比が１対３で
あれば、Ｐ層を３分子層ごとにＡｓ層を１分子層導入す
ることにより実効的に等価な結晶が形成される。
■族原子はＡｓ又はＰのみで構成することにより可能と
なる。たとえば、所望のエピタキシャル層のＡｓ及びＰ
の組成が１対１であれば、Ａｓ層及びＰ層を交互に形成
することにより結晶中で実効的なバンドギャップは組成
比が１対１となり又格子定数も１対１のものとなる。又
所望のエピタキシャル層のＡｓとｐの組成比が１対３で
あれば、Ｐ層を３分子層ごとにＡｓ層を１分子層導入す
ることにより実効的に等価な結晶が形成される。
このような結晶を形成するにはＩＩＩ族原料ガスを一分
子層分供給する毎にＡｓＨｓ又はＰＨ３のみを供給する
ことにより形成することができる。ＡｓＨａとＰＨ３の
分解温度が１００°Ｃ異なっていても一種類のＶ原ガス
のみを供給することにより結晶面内では、例えばＡｓの
みでおおわれることになり、組成の不均一性は生じない
。
子層分供給する毎にＡｓＨｓ又はＰＨ３のみを供給する
ことにより形成することができる。ＡｓＨａとＰＨ３の
分解温度が１００°Ｃ異なっていても一種類のＶ原ガス
のみを供給することにより結晶面内では、例えばＡｓの
みでおおわれることになり、組成の不均一性は生じない
。
（実施例）
次に本発明の実施例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であるＰとＡｓの組成比が１
対２であるエピタキシャル層を示す断面図である。
対２であるエピタキシャル層を示す断面図である。
ＩｎＰ基板１上にＩｎとＧａの組成比がほぼ１対２のＩ
ｎＧａＡｓ層２及びＩｎＧａＰ層３が交互に積層されて
いる。ＩｎＧａＡｓ層２は２分子層、ＩｎＧａＰ層３は
１分子層より構成されている。第２図は第１図で示した
半導体薄膜の本発明による製造方法の一実施例の製造工
程の製造時間とガス配管のバルブの開閉の関係を示して
いる。第２図のＯＮが開、ＯＦＦが閉を示す。
ｎＧａＡｓ層２及びＩｎＧａＰ層３が交互に積層されて
いる。ＩｎＧａＡｓ層２は２分子層、ＩｎＧａＰ層３は
１分子層より構成されている。第２図は第１図で示した
半導体薄膜の本発明による製造方法の一実施例の製造工
程の製造時間とガス配管のバルブの開閉の関係を示して
いる。第２図のＯＮが開、ＯＦＦが閉を示す。
第３図は従来の方法を説明する図である。
第２図のＩｎＧａＡｓ層形成工程１１ではＩＩＩ族原釉
原料分子層分供給し同時にＡｓＨａを供給する。この結
果ＩｎＧａＡｓ層２（第２図）が２分子層形成される。
原料分子層分供給し同時にＡｓＨａを供給する。この結
果ＩｎＧａＡｓ層２（第２図）が２分子層形成される。
次にＩｎＧａＰ層形成工程１２ではＩＩＩ族原釉原料分
子層分供給し、同時にＰＨ３を供給する。この結果Ｉｎ
ＧａＰ層３（第１図）が１分子層形成される。この工程
を繰り返し所望の厚さのＩｎＧａＡｓ層２とＩｎＧａＰ
層３の積層構造を形成する。これにより層全体としてＡ
ｓとＰの組成比が２：１のＩｎＧａＡｓＰ層が形成され
る。
子層分供給し、同時にＰＨ３を供給する。この結果Ｉｎ
ＧａＰ層３（第１図）が１分子層形成される。この工程
を繰り返し所望の厚さのＩｎＧａＡｓ層２とＩｎＧａＰ
層３の積層構造を形成する。これにより層全体としてＡ
ｓとＰの組成比が２：１のＩｎＧａＡｓＰ層が形成され
る。
第３図の従来例ではＩｎＧａＡｓＰ層形成工程１３でＩ
ＩＩ族原釉原料ＡｓＨ３，ＰＨ３は同時に供給される。
ＩＩ族原釉原料ＡｓＨ３，ＰＨ３は同時に供給される。
本発明の製造工程によって形成されたエピタキシャル層
の格子定数をＸ線二結晶法にて測定した場合、ＩｎＰ基
板にほぼ一致し、又フォトルミネッセンス（Ｐｈｏｔｏ
ｌｅｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）法によりバンドギャップを
測定した結果ＡｓとＰが混在したＩｎＧａＡｓＰ結晶と
ほぼ一致した。しかもこの時基板面内の均一性は良好で
あった。一方従来例では基板面内の一部では所望の格子
定数及びバンドギャップを有したが、他の部分では格子
定数又はバンドギャップが異っていた。したがって本発
明を用いた場合均一性の良いＡｓ及びＰを含む結晶が得
られた。
の格子定数をＸ線二結晶法にて測定した場合、ＩｎＰ基
板にほぼ一致し、又フォトルミネッセンス（Ｐｈｏｔｏ
ｌｅｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）法によりバンドギャップを
測定した結果ＡｓとＰが混在したＩｎＧａＡｓＰ結晶と
ほぼ一致した。しかもこの時基板面内の均一性は良好で
あった。一方従来例では基板面内の一部では所望の格子
定数及びバンドギャップを有したが、他の部分では格子
定数又はバンドギャップが異っていた。したがって本発
明を用いた場合均一性の良いＡｓ及びＰを含む結晶が得
られた。
本実施例では砒素、リン原料として水素化物を用いたが
、有機原料を用いても同様に効果がある。有機砒素原料
としてはトリメチルアルシン（ＣＨ３）３Ａｓ、トリエ
チルアルシン（Ｃ２Ｈ５）３Ａｓ１ ジエチルアルシン
（Ｃ２Ｈ５）２ＡｓＨ、ターシャリブチルアルシンＣ４
Ｈ９ＡｓＨ２等のいづれかを用いればよく、有機リン原
料としては、トリメチルホスフィン（ＣＨ３）３Ｐ、ト
リエチルホスフィン（Ｃ２Ｈ５）３Ｐ、ターシャリブチ
ルホスフィンＣ４Ｈ９ＰＨ２等のいづれかを用いればよ
い。
、有機原料を用いても同様に効果がある。有機砒素原料
としてはトリメチルアルシン（ＣＨ３）３Ａｓ、トリエ
チルアルシン（Ｃ２Ｈ５）３Ａｓ１ ジエチルアルシン
（Ｃ２Ｈ５）２ＡｓＨ、ターシャリブチルアルシンＣ４
Ｈ９ＡｓＨ２等のいづれかを用いればよく、有機リン原
料としては、トリメチルホスフィン（ＣＨ３）３Ｐ、ト
リエチルホスフィン（Ｃ２Ｈ５）３Ｐ、ターシャリブチ
ルホスフィンＣ４Ｈ９ＰＨ２等のいづれかを用いればよ
い。
（発明の効果）
以上説明したように本発明を用いることによりＡｓ及び
Ｐを同時に含む半導体薄膜の製造においてＡｓ及びＰ原
料の分解のしやすさから生じるＡｓ及びＰの組成の不均
一性をなくし、均一性を向上することが可能であり、歩
留りを向上することが可能となる。
Ｐを同時に含む半導体薄膜の製造においてＡｓ及びＰ原
料の分解のしやすさから生じるＡｓ及びＰの組成の不均
一性をなくし、均一性を向上することが可能であり、歩
留りを向上することが可能となる。
第１図は本発明の一実施例により作製された半導体薄膜
の概略断面図、第２図は本発明の製造方法を説明するた
めの図、第３図は従来例の製造方法を説明するだめの図
である。 １・ＩｎＰ基板、２・ＩｎＧａＡｓ層、３・ＩｎＧａＰ
層、１ｌ−ＩｎＧａＡｓ層形成工程、
の概略断面図、第２図は本発明の製造方法を説明するた
めの図、第３図は従来例の製造方法を説明するだめの図
である。 １・ＩｎＰ基板、２・ＩｎＧａＡｓ層、３・ＩｎＧａＰ
層、１ｌ−ＩｎＧａＡｓ層形成工程、
Claims (1)
- III族元素及び砒素、リンを含む化合物半導体を砒素
の水素化物とリンの水素化物、又は有機原料を用いて形
成する際に、III族元素の原料ガスを一層分供給する毎
に砒素の水素化物とリンの水素化物、又は有機原料のみ
を別々に供給する工程を含むことを特徴とする半導体薄
膜の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2165906A JPH0462834A (ja) | 1990-06-25 | 1990-06-25 | 半導体薄膜の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2165906A JPH0462834A (ja) | 1990-06-25 | 1990-06-25 | 半導体薄膜の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0462834A true JPH0462834A (ja) | 1992-02-27 |
Family
ID=15821250
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2165906A Pending JPH0462834A (ja) | 1990-06-25 | 1990-06-25 | 半導体薄膜の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0462834A (ja) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6134927A (ja) * | 1984-07-26 | 1986-02-19 | Res Dev Corp Of Japan | 化合物半導体単結晶薄膜の成長法 |
| JPS63174313A (ja) * | 1987-01-13 | 1988-07-18 | Nec Corp | ３−５族化合物半導体結晶の成長方法 |
| JPS6490523A (en) * | 1987-10-01 | 1989-04-07 | Nec Corp | Epitaxial growth method for ingaasp mixed crystal |
| JPH02143419A (ja) * | 1988-11-25 | 1990-06-01 | Hitachi Ltd | 気相成長による薄膜形成方法及びその装置 |
-
1990
- 1990-06-25 JP JP2165906A patent/JPH0462834A/ja active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6134927A (ja) * | 1984-07-26 | 1986-02-19 | Res Dev Corp Of Japan | 化合物半導体単結晶薄膜の成長法 |
| JPS63174313A (ja) * | 1987-01-13 | 1988-07-18 | Nec Corp | ３−５族化合物半導体結晶の成長方法 |
| JPS6490523A (en) * | 1987-10-01 | 1989-04-07 | Nec Corp | Epitaxial growth method for ingaasp mixed crystal |
| JPH02143419A (ja) * | 1988-11-25 | 1990-06-01 | Hitachi Ltd | 気相成長による薄膜形成方法及びその装置 |
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