JPH05251366A - 有機金属化学気相成長方法 - Google Patents
有機金属化学気相成長方法Info
- Publication number
- JPH05251366A JPH05251366A JP8342192A JP8342192A JPH05251366A JP H05251366 A JPH05251366 A JP H05251366A JP 8342192 A JP8342192 A JP 8342192A JP 8342192 A JP8342192 A JP 8342192A JP H05251366 A JPH05251366 A JP H05251366A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- gas
- chemical vapor
- growth
- substrate
- doping gas
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- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 ドーピングガスの励起が容易であり、かつ結
晶成長が促進され、更に構造の簡単なエピタキシャル結
晶成長方法を提供する。 【構成】 基板表面近傍の所定位置に向けて、成長原料
ガスを光分解させない波長の高出力レーザ光を複数の方
向から照射し、集光させてレーザプラズマを発生させる
構成とすることで、レーザ光の照射源を設けるのみでド
ーピングガスを励起できることから構造が簡略化され
る。また、ドーピングガス以外の成長原料ガスまたは不
必要な物質を励起する心配もない。
晶成長が促進され、更に構造の簡単なエピタキシャル結
晶成長方法を提供する。 【構成】 基板表面近傍の所定位置に向けて、成長原料
ガスを光分解させない波長の高出力レーザ光を複数の方
向から照射し、集光させてレーザプラズマを発生させる
構成とすることで、レーザ光の照射源を設けるのみでド
ーピングガスを励起できることから構造が簡略化され
る。また、ドーピングガス以外の成長原料ガスまたは不
必要な物質を励起する心配もない。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、エピタキシャル結晶を
成長させる方法に関し、特に反応管中の反応室内に配置
された基板の表面に成長原料ガス及び励起させたドーピ
ングガスを供給することにより化合物半導体エピタキシ
ャル結晶を成長させる有機金属化学気相成長方法に関す
るものである。
成長させる方法に関し、特に反応管中の反応室内に配置
された基板の表面に成長原料ガス及び励起させたドーピ
ングガスを供給することにより化合物半導体エピタキシ
ャル結晶を成長させる有機金属化学気相成長方法に関す
るものである。
【０００２】
【従来の技術】化合物半導体のエピタキシャル結晶成長
には主として分子線エピタキシー法（以下、本明細書で
はＭＢＥ法と略記する）や有機金属化学気相成長法（以
下、本明細書ではＭＯＣＶＤ法と略記する）などが一般
的に用いられている。
には主として分子線エピタキシー法（以下、本明細書で
はＭＢＥ法と略記する）や有機金属化学気相成長法（以
下、本明細書ではＭＯＣＶＤ法と略記する）などが一般
的に用いられている。
【０００３】一方、特開昭６２−８８３２９号公報には
II-VI族のエピタキシャル結晶の一例として砒化ガリウ
ム（ＧａＡｓ）基板上へのセレン化亜鉛（ＺｎＳｅ）の
エピタキシャル結晶を成長させ、ドーパントとして砒素
（Ａｓ）、リン（Ｐ）、または窒素（Ｎ）を導入してｐ
型結晶を得るための構造が開示されている。また、米国
のＤｅＰｕｙｄｔらによれば、ＭＢＥ法にてｒｆプラズ
マセルにより窒素ラジカルビームを発生させ、１０18ｃ
ｍ-3台の窒素ドーピングを実現する方法が提案されてお
り（Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．５７，２１２７
（１９９１））、これにより低抵抗のｐ型結晶が得られ
ることが示唆されている。
II-VI族のエピタキシャル結晶の一例として砒化ガリウ
ム（ＧａＡｓ）基板上へのセレン化亜鉛（ＺｎＳｅ）の
エピタキシャル結晶を成長させ、ドーパントとして砒素
（Ａｓ）、リン（Ｐ）、または窒素（Ｎ）を導入してｐ
型結晶を得るための構造が開示されている。また、米国
のＤｅＰｕｙｄｔらによれば、ＭＢＥ法にてｒｆプラズ
マセルにより窒素ラジカルビームを発生させ、１０18ｃ
ｍ-3台の窒素ドーピングを実現する方法が提案されてお
り（Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．５７，２１２７
（１９９１））、これにより低抵抗のｐ型結晶が得られ
ることが示唆されている。
【０００４】しかしながら、ｒｆプラズマセルにより窒
素ラジカルビームを発生させるには、気圧条件を１０-1
〜１０-2ｔｏｒｒ程度にすることが一般的であるが、Ｍ
ＢＥ法の一般的な適用条件が１０-7〜１０-10ｔｏｒ
ｒ、ＭＯＣＶＤ法の一般的な適用条件が１０〜７６０ｔ
ｏｒｒ程度であることから、条件が一致せず、実際には
あまり現実的ではなかった。また、プラズマによりラジ
カルビームを発生させる場合、セルを構成するドーパン
ト以外の物質も叩かれて汚染物質としてエピタキシャル
結晶内に拡散し、その品質を著しく劣化させる心配もあ
った。
素ラジカルビームを発生させるには、気圧条件を１０-1
〜１０-2ｔｏｒｒ程度にすることが一般的であるが、Ｍ
ＢＥ法の一般的な適用条件が１０-7〜１０-10ｔｏｒ
ｒ、ＭＯＣＶＤ法の一般的な適用条件が１０〜７６０ｔ
ｏｒｒ程度であることから、条件が一致せず、実際には
あまり現実的ではなかった。また、プラズマによりラジ
カルビームを発生させる場合、セルを構成するドーパン
ト以外の物質も叩かれて汚染物質としてエピタキシャル
結晶内に拡散し、その品質を著しく劣化させる心配もあ
った。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上述したよう
な従来技術の問題点に鑑みなされたものであり、その主
な目的は、ドーピングガスの励起が容易であり、かつ結
晶成長が促進され、更に構造の簡単なエピタキシャル結
晶成長方法を提供することにある。
な従来技術の問題点に鑑みなされたものであり、その主
な目的は、ドーピングガスの励起が容易であり、かつ結
晶成長が促進され、更に構造の簡単なエピタキシャル結
晶成長方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上述した目的は本発明に
よれば、反応管中の反応室内に配置された基板の表面に
成長原料ガス及び励起させたドーピングガスを供給する
ことにより半導体エピタキシャル結晶を成長させる有機
金属化学気相成長方法であって、前記基板表面の近傍位
置に向けて、前記成長原料ガスを光分解させない波長の
複数の高出力レーザ光を照射し集光させてレーザプラズ
マを発生させることにより前記位置にて前記ドーピング
ガスを励起させることを特徴とする有機金属化学気相成
長方法を提供することにより達成される。
よれば、反応管中の反応室内に配置された基板の表面に
成長原料ガス及び励起させたドーピングガスを供給する
ことにより半導体エピタキシャル結晶を成長させる有機
金属化学気相成長方法であって、前記基板表面の近傍位
置に向けて、前記成長原料ガスを光分解させない波長の
複数の高出力レーザ光を照射し集光させてレーザプラズ
マを発生させることにより前記位置にて前記ドーピング
ガスを励起させることを特徴とする有機金属化学気相成
長方法を提供することにより達成される。
【０００７】
【作用】上述の構成によれば、レーザ光の照射源を設け
るのみでドーピングガスを励起できることから構造が簡
略化され、かつ成長原料ガスを分解すことがないことか
ら結晶成長条件に悪影響を及ぼす心配がない。
るのみでドーピングガスを励起できることから構造が簡
略化され、かつ成長原料ガスを分解すことがないことか
ら結晶成長条件に悪影響を及ぼす心配がない。
【０００８】
【実施例】以下、添付の図面に従って本発明の好適実施
例について説明する。
例について説明する。
【０００９】図１は本発明が適用された第１の実施例を
示すＭＯＣＶＤ装置の模式的側断面図である。本実施例
は砒化ガリウム（ＧａＡｓ）基板上へのセレン化亜鉛
（ＺｎＳｅ）のエピタキシャル結晶を成長させ、ドーパ
ントとして窒素（Ｎ）を導入してｐ型結晶を得るための
ＭＯＣＶＤ装置である。
示すＭＯＣＶＤ装置の模式的側断面図である。本実施例
は砒化ガリウム（ＧａＡｓ）基板上へのセレン化亜鉛
（ＺｎＳｅ）のエピタキシャル結晶を成長させ、ドーパ
ントとして窒素（Ｎ）を導入してｐ型結晶を得るための
ＭＯＣＶＤ装置である。
【００１０】反応管１は方形断面をなすと共に水平方向
に延在し、その右側から成長原料ガス及びドーパントガ
スが供給されるようになっている。ここで、本実施例で
はドーピングガスとして窒素ガス（Ｎ2）、成長原料ガ
スとしてジメチル亜鉛（Ｚｎ（ＣＨ3）2）及びジエチル
セレン（Ｓｅ（Ｃ2Ｈ5）2）を用い、またキャリアガス
として窒素ガス（Ｎ2）を用いている。
に延在し、その右側から成長原料ガス及びドーパントガ
スが供給されるようになっている。ここで、本実施例で
はドーピングガスとして窒素ガス（Ｎ2）、成長原料ガ
スとしてジメチル亜鉛（Ｚｎ（ＣＨ3）2）及びジエチル
セレン（Ｓｅ（Ｃ2Ｈ5）2）を用い、またキャリアガス
として窒素ガス（Ｎ2）を用いている。
【００１１】反応管１の中間部左側部分は反応室２をな
している。反応室２の下側壁面には基板Ｂを、ある程度
各ガスの上流側に該基板Ｂの主面が対向するように傾斜
させて上向きに保持し、かつ回転させるサセプタ３が設
けられている。また、このサセプタ３には基板Ｂを加熱
するための抵抗加熱ヒータが付設されている（図示せ
ず）。ここで、本実施例では基板Ｂをサセプタ３に斜め
上向きに保持したが、実際には反応室２の上側壁面に下
向き、またはある程度各ガスの上流側に基板Ｂの主面が
対向するように傾斜させて下向きに保持しても良い。
している。反応室２の下側壁面には基板Ｂを、ある程度
各ガスの上流側に該基板Ｂの主面が対向するように傾斜
させて上向きに保持し、かつ回転させるサセプタ３が設
けられている。また、このサセプタ３には基板Ｂを加熱
するための抵抗加熱ヒータが付設されている（図示せ
ず）。ここで、本実施例では基板Ｂをサセプタ３に斜め
上向きに保持したが、実際には反応室２の上側壁面に下
向き、またはある程度各ガスの上流側に基板Ｂの主面が
対向するように傾斜させて下向きに保持しても良い。
【００１２】図２に併せて示すように、反応室２の壁部
には、サセプタ３即ち基板Ｂの上方中央の所定の位置Ａ
にて出射光が交差するように、例えば炭酸ガスレーザか
らなる６つの高出力レーザ光源４が概ね等間隔に設けら
れている。これら高出力レーザ光源４は、基板Ｂの主面
と平行な面に沿ってに設けられ、各光源４の光の出射方
向が基板Ｂの主面と平行となるようになっている。ま
た、各光源４の出射光は上記所定の位置Ａにて集光し、
レーザプラズマを発生させるようになっている。尚、上
記光源４は成長原料ガス（ジメチル亜鉛、ジエチルセレ
ン）を光分解しない赤外域の波長の光を出射する光源で
あり、例えばＹＡＧレーザ、ルビーレーザ等であっても
良い。
には、サセプタ３即ち基板Ｂの上方中央の所定の位置Ａ
にて出射光が交差するように、例えば炭酸ガスレーザか
らなる６つの高出力レーザ光源４が概ね等間隔に設けら
れている。これら高出力レーザ光源４は、基板Ｂの主面
と平行な面に沿ってに設けられ、各光源４の光の出射方
向が基板Ｂの主面と平行となるようになっている。ま
た、各光源４の出射光は上記所定の位置Ａにて集光し、
レーザプラズマを発生させるようになっている。尚、上
記光源４は成長原料ガス（ジメチル亜鉛、ジエチルセレ
ン）を光分解しない赤外域の波長の光を出射する光源で
あり、例えばＹＡＧレーザ、ルビーレーザ等であっても
良い。
【００１３】一方、各光源４には、これらを制御するべ
く制御装置５が接続されている。この制御装置５は上記
所定の位置Ａの近傍に設置されたレーザプラズマからの
発光強度センサ６に接続され、該センサ６からの強度検
出値に基づき各光源４の出射強度をフィードバック制御
するようになっている。
く制御装置５が接続されている。この制御装置５は上記
所定の位置Ａの近傍に設置されたレーザプラズマからの
発光強度センサ６に接続され、該センサ６からの強度検
出値に基づき各光源４の出射強度をフィードバック制御
するようになっている。
【００１４】次に本実施例の作動要領について説明す
る。まず砒化ガリウム基板Ｂをサセプタ３に斜め上向き
に保持し、この基板Ｂを回転させると共に加熱する。そ
して、成長原料ガス（熱分解温度は５００℃〜６００
℃）及びドーピングガスを供給する。このとき、各光源
４から赤外域の高出力レーザ光を照射し、位置Ａにてレ
ーザプラズマを発生させ、ドーピングガスを励起させ
る。尚、レーザプラズマ強度から各光源４をフィードバ
ック制御することにより、基板Ｂへの窒素ラジカルの供
給量を適正制御することができる。また、各光源４から
のレーザ光が成長原料ガスを光分解しない波長の赤外光
であることから、結晶成長自体の制御も容易になってい
る。
る。まず砒化ガリウム基板Ｂをサセプタ３に斜め上向き
に保持し、この基板Ｂを回転させると共に加熱する。そ
して、成長原料ガス（熱分解温度は５００℃〜６００
℃）及びドーピングガスを供給する。このとき、各光源
４から赤外域の高出力レーザ光を照射し、位置Ａにてレ
ーザプラズマを発生させ、ドーピングガスを励起させ
る。尚、レーザプラズマ強度から各光源４をフィードバ
ック制御することにより、基板Ｂへの窒素ラジカルの供
給量を適正制御することができる。また、各光源４から
のレーザ光が成長原料ガスを光分解しない波長の赤外光
であることから、結晶成長自体の制御も容易になってい
る。
【００１５】尚、通常は成長原料ガス、ドーピングガス
及びキャリアガスのいずれかに水素が用いられるが、こ
れにより成膜中にＮ−Ｈ基が取り込まれて欠陥を生じる
心配がある。しかしながら、本実施例では、成長原料ガ
ス、ドーピングガス及びキャリアガスのいずれにも水素
（Ｈ）が用いられていないことから成膜中にＮ−Ｈ基が
取り込まれる心配がなく、欠陥が生じない。従って高濃
度ドーピングが可能となっている。
及びキャリアガスのいずれかに水素が用いられるが、こ
れにより成膜中にＮ−Ｈ基が取り込まれて欠陥を生じる
心配がある。しかしながら、本実施例では、成長原料ガ
ス、ドーピングガス及びキャリアガスのいずれにも水素
（Ｈ）が用いられていないことから成膜中にＮ−Ｈ基が
取り込まれる心配がなく、欠陥が生じない。従って高濃
度ドーピングが可能となっている。
【００１６】図３は本発明が適用された第２の実施例を
示す図１と同様な図であり、第１の実施例と同様な部分
には同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
示す図１と同様な図であり、第１の実施例と同様な部分
には同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００１７】本実施例では反応管１１が方形断面をなす
と共に鉛直方向に延在している。また、成長原料ガス及
びドーピングガスは図に於ける上側から下側に向けて供
給されるようになっている。
と共に鉛直方向に延在している。また、成長原料ガス及
びドーピングガスは図に於ける上側から下側に向けて供
給されるようになっている。
【００１８】反応管１１の中間部下側部分は、反応室１
２をなし、この反応室１２には基板Ｂを上向きに保持し
て回転させるサセプタ１３が設けられている。それ以外
の構造は第１の実施例と同様である。
２をなし、この反応室１２には基板Ｂを上向きに保持し
て回転させるサセプタ１３が設けられている。それ以外
の構造は第１の実施例と同様である。
【００１９】尚、本実施例では基板Ｂを上向きに保持
し、両ガスを図に於ける上側から下側に向けて供給する
構成としたが、実際には基板Ｂを下向きに保持し、両ガ
スを図に於ける下側から上側に向けて供給する構成とし
ても良い。
し、両ガスを図に於ける上側から下側に向けて供給する
構成としたが、実際には基板Ｂを下向きに保持し、両ガ
スを図に於ける下側から上側に向けて供給する構成とし
ても良い。
【００２０】
【発明の効果】上記した説明により明らかなように、本
発明に基づく有機金属化学気相成長方法によれば、基板
表面近傍の所定位置に向けて、成長原料ガスを光分解さ
せない波長の高出力レーザ光を複数の方向から照射し、
集光させてレーザプラズマを発生させる構成とすること
で、レーザ光の照射源を設けるのみでドーピングガスを
励起できることから構造が簡略化される。また、ドーピ
ングガス以外の成長原料ガスまたは不必要な物質を励起
する心配もない。
発明に基づく有機金属化学気相成長方法によれば、基板
表面近傍の所定位置に向けて、成長原料ガスを光分解さ
せない波長の高出力レーザ光を複数の方向から照射し、
集光させてレーザプラズマを発生させる構成とすること
で、レーザ光の照射源を設けるのみでドーピングガスを
励起できることから構造が簡略化される。また、ドーピ
ングガス以外の成長原料ガスまたは不必要な物質を励起
する心配もない。
【図１】本発明の第１の実施例を示す側断面図である。
【図２】図１の断面平面図である。
【図３】本発明の第２の実施例を示す側断面図である。
１ 反応管 ２ 反応室 ３ サセプタ ４ レーザ光源（光導入窓と集光レンズも含む） ５ 制御装置 ６ レーザプラズマ強度センサ １１ 反応管 １２ 反応室 １３ サセプタ
Claims (5)
- 【請求項１】 反応管中の反応室内に配置された基板
の表面に成長原料ガス及び励起させたドーピングガスを
供給することにより半導体エピタキシャル結晶を成長さ
せる有機金属化学気相成長方法であって、 前記基板表面の近傍位置に向けて、前記成長原料ガスを
光分解させない波長の複数の高出力レーザ光を照射し集
光させてレーザプラズマを発生させることにより前記位
置にて前記ドーピングガスを励起させることを特徴とす
る有機金属化学気相成長方法。 - 【請求項２】 前記レーザプラズマの発光強度を検知
して前記レーザ光の照射強度を制御する過程を更に有す
ることを特徴とする請求項１に記載の有機金属化学気相
成長方法。 - 【請求項３】 前記ドーピングガスが、Ｖ族元素の単
体、Ｖ族元素の化合物及びＩ族元素の化合物から選択さ
れる一員からなることを特徴とする請求項１若しくは請
求項２に記載の有機金属化学気相成長方法。 - 【請求項４】 前記Ｖ族元素が、窒素、リン、砒素及
びアンチモンからなり、 前記Ｉ族元素の化合物が、リチウムのアルキル化合物か
らなることを特徴とする請求項３に記載の有機金属化学
気相成長方法。 - 【請求項５】 前記成長原料が有機金属からなり、 前記成長原料のキャリアガス及び前記ドーピングガスが
窒素ガスからなることを特徴とする請求項１乃至請求項
４のいずれかに記載の有機金属化学気相成長方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8342192A JPH05251366A (ja) | 1992-03-05 | 1992-03-05 | 有機金属化学気相成長方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8342192A JPH05251366A (ja) | 1992-03-05 | 1992-03-05 | 有機金属化学気相成長方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05251366A true JPH05251366A (ja) | 1993-09-28 |
Family
ID=13801977
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8342192A Withdrawn JPH05251366A (ja) | 1992-03-05 | 1992-03-05 | 有機金属化学気相成長方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05251366A (ja) |
-
1992
- 1992-03-05 JP JP8342192A patent/JPH05251366A/ja not_active Withdrawn
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19990518 |