JPH0582447A - 化合物半導体結晶の成長方法 - Google Patents
化合物半導体結晶の成長方法Info
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- JPH0582447A JPH0582447A JP7132992A JP7132992A JPH0582447A JP H0582447 A JPH0582447 A JP H0582447A JP 7132992 A JP7132992 A JP 7132992A JP 7132992 A JP7132992 A JP 7132992A JP H0582447 A JPH0582447 A JP H0582447A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】本発明は、良好なエピタキシャル成長を可能に
する化合物半導体結晶の成長方法に関し、ＭＯＣＶＤ法
により結晶基板上に化合物半導体の結晶層を低温でエピ
タキシャル成長することができる化合物半導体結晶の成
長方法を提供することを目的とする。 【構成】結晶基板上に化合物半導体を構成する構成元素
の原材料を交互に供給することにより、化合物半導体の
結晶層を結晶基板上にエピタキシャル成長する化合物半
導体結晶の成長方法において、構成元素中の少なくとも
ひとつの構成元素の原材料をメチルアミノ基を含む有機
金属化合物とするように構成する。
する化合物半導体結晶の成長方法に関し、ＭＯＣＶＤ法
により結晶基板上に化合物半導体の結晶層を低温でエピ
タキシャル成長することができる化合物半導体結晶の成
長方法を提供することを目的とする。 【構成】結晶基板上に化合物半導体を構成する構成元素
の原材料を交互に供給することにより、化合物半導体の
結晶層を結晶基板上にエピタキシャル成長する化合物半
導体結晶の成長方法において、構成元素中の少なくとも
ひとつの構成元素の原材料をメチルアミノ基を含む有機
金属化合物とするように構成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は化合物半導体結晶の成長
方法に係り、特に良好なエピタキシャル成長を可能にす
る化合物半導体結晶の成長方法に関する。大量の情報を
高速に処理する必要から情報処理装置の主要部分を構成
する半導体装置は益々集積化が進みＬＳＩからＶＬＳＩ
へと集積度を向上させている。一方、化合物半導体結晶
のヘテロ接合を利用して超高速動作等の新しい機能を有
する化合物半導体素子の開発研究が進められている。
方法に係り、特に良好なエピタキシャル成長を可能にす
る化合物半導体結晶の成長方法に関する。大量の情報を
高速に処理する必要から情報処理装置の主要部分を構成
する半導体装置は益々集積化が進みＬＳＩからＶＬＳＩ
へと集積度を向上させている。一方、化合物半導体結晶
のヘテロ接合を利用して超高速動作等の新しい機能を有
する化合物半導体素子の開発研究が進められている。
【０００２】このような化合物半導体結晶を用いた半導
体素子においては、化合物半導体結晶の組成及び不純物
濃度を原子層単位で制御することが強く要望されてい
る。また、ＧａＡｓ集積回路の量産化に伴い集積回路の
ローコスト化を目指してシリコン基板上へのＧａＡｓ結
晶のヘテロエピタキシャル成長技術の研究開発が盛んに
進められている。この技術は、シリコン基板が安価で大
口径であるという利点の他に、ＧａＡｓやＩｎＰ等の化
合物半導体基板に比べて取り扱いが簡単であるという利
点があるため、非常に注目されている。
体素子においては、化合物半導体結晶の組成及び不純物
濃度を原子層単位で制御することが強く要望されてい
る。また、ＧａＡｓ集積回路の量産化に伴い集積回路の
ローコスト化を目指してシリコン基板上へのＧａＡｓ結
晶のヘテロエピタキシャル成長技術の研究開発が盛んに
進められている。この技術は、シリコン基板が安価で大
口径であるという利点の他に、ＧａＡｓやＩｎＰ等の化
合物半導体基板に比べて取り扱いが簡単であるという利
点があるため、非常に注目されている。
【０００３】
【従来の技術】化合物半導体を原子層単位でエピタキシ
ャル成長させるには、結晶基板上に一方の組成の元素の
原材料を供給してその元素の層を１原子層だけ成長さ
せ、次に他方の組成の元素の原材料に切り換えて他方の
元素の層を１原子層だけ成長させ、これを交互に繰り返
すことにより必要な厚さの化合物半導体の結晶層を形成
する。
ャル成長させるには、結晶基板上に一方の組成の元素の
原材料を供給してその元素の層を１原子層だけ成長さ
せ、次に他方の組成の元素の原材料に切り換えて他方の
元素の層を１原子層だけ成長させ、これを交互に繰り返
すことにより必要な厚さの化合物半導体の結晶層を形成
する。
【０００４】このように交互に１原子層ずつ元素を成長
させて化合物半導体の結晶層を形成する方法としては、
分子線エピタキシャル成長法（ＭＢＥ（Ｍｏｌｅｃｕｌ
ｅｒＢｅａｍ Ｅｐｉｔａｘｙ）法）と有機金属気相成
長法（ＭＯＣＶＤ（Ｍｅｔａｌ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｈ
ｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）
法）とがあるが、生産性を考慮すると後者の方が望まし
い。
させて化合物半導体の結晶層を形成する方法としては、
分子線エピタキシャル成長法（ＭＢＥ（Ｍｏｌｅｃｕｌ
ｅｒＢｅａｍ Ｅｐｉｔａｘｙ）法）と有機金属気相成
長法（ＭＯＣＶＤ（Ｍｅｔａｌ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｈ
ｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）
法）とがあるが、生産性を考慮すると後者の方が望まし
い。
【０００５】さて、化合物半導体としてはガリウムひ素
（ＧａＡｓ）やインジウム燐（ＩｎＰ）など各種のもの
があり、それぞれ半導体素子が形成されているが、Ｇａ
Ａｓは最も代表的な化合物半導体であるので以下ＧａＡ
ｓについて説明する。ＭＯＣＶＤ法によりＧａＡｓ結晶
を成長させるには、ＭＯＣＶＤ装置のサセプタにＧａＡ
ｓ結晶基板を固定した状態で水素（Ｈ2 ）ガスをキャリ
ヤとし、Ｇａの原料としてはトリメチルガリウム［（Ｃ
Ｈ3 ）3Ｇａ］を、またＡｓの原料としてはアルシン
（ＡｓＨ3 ）を用い、ＧａＡｓ結晶基板の温度を５００
℃に保った状態で原料ガスを交互に供給しＧａＡｓ結晶
基板上に単結晶の成長を行っている。
（ＧａＡｓ）やインジウム燐（ＩｎＰ）など各種のもの
があり、それぞれ半導体素子が形成されているが、Ｇａ
Ａｓは最も代表的な化合物半導体であるので以下ＧａＡ
ｓについて説明する。ＭＯＣＶＤ法によりＧａＡｓ結晶
を成長させるには、ＭＯＣＶＤ装置のサセプタにＧａＡ
ｓ結晶基板を固定した状態で水素（Ｈ2 ）ガスをキャリ
ヤとし、Ｇａの原料としてはトリメチルガリウム［（Ｃ
Ｈ3 ）3Ｇａ］を、またＡｓの原料としてはアルシン
（ＡｓＨ3 ）を用い、ＧａＡｓ結晶基板の温度を５００
℃に保った状態で原料ガスを交互に供給しＧａＡｓ結晶
基板上に単結晶の成長を行っている。
【０００６】しかしながら、５００℃のような高温でＧ
ａＡｓの結晶成長を行うと、ヘテロ界面の近傍でＧａ原
子とＡｓ原子との相互拡散が生じて急峻なヘテロ界面を
形成することが困難であるという問題があった。また、
下地結晶と熱膨張率が大きく異なる化合物半導体を高温
でエピタキシャル成長させた後に室温に戻すと、熱膨張
率の差から化合物半導体の結晶層に反りや歪みを生じる
という問題が生じていた。
ａＡｓの結晶成長を行うと、ヘテロ界面の近傍でＧａ原
子とＡｓ原子との相互拡散が生じて急峻なヘテロ界面を
形成することが困難であるという問題があった。また、
下地結晶と熱膨張率が大きく異なる化合物半導体を高温
でエピタキシャル成長させた後に室温に戻すと、熱膨張
率の差から化合物半導体の結晶層に反りや歪みを生じる
という問題が生じていた。
【０００７】そこで、ＧａＡｓの結晶成長を低温で行う
ことも考えられるが、例えば３５０℃というような低温
でＧａＡｓの結晶成長を行う場合には、原材料であるト
リメチルガリウム［（ＣＨ3 ）3 Ｇａ］の分解が充分に
は進まず、また、メチル基（ＣＨ3 ）が分解して生じた
炭素（Ｃ）が不純物として混入するという問題があっ
た。
ことも考えられるが、例えば３５０℃というような低温
でＧａＡｓの結晶成長を行う場合には、原材料であるト
リメチルガリウム［（ＣＨ3 ）3 Ｇａ］の分解が充分に
は進まず、また、メチル基（ＣＨ3 ）が分解して生じた
炭素（Ｃ）が不純物として混入するという問題があっ
た。
【０００８】一方、安価で大口径であり取扱いが容易な
シリコン基板上にＧａＡｓの結晶層をヘテロエピタキシ
ャル成長するための研究開発が進められているが、格子
定数が４％も相違し、熱膨張係数が２３０％も相違し、
電気的極性の有無が相違しているため、通常のホモエピ
タキシャル成長と同じ成長方法では、ＧａＡｓの単結晶
が得られない。このため、二段階成長法や歪超格子を用
いた成長方法等の複雑な手法がとられていた。
シリコン基板上にＧａＡｓの結晶層をヘテロエピタキシ
ャル成長するための研究開発が進められているが、格子
定数が４％も相違し、熱膨張係数が２３０％も相違し、
電気的極性の有無が相違しているため、通常のホモエピ
タキシャル成長と同じ成長方法では、ＧａＡｓの単結晶
が得られない。このため、二段階成長法や歪超格子を用
いた成長方法等の複雑な手法がとられていた。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】このように、ＭＯＣＶ
Ｄ法によりＧａＡｓ結晶をエピタキシャル成長させる場
合、５００℃のような高温で行うと相互拡散のために急
峻なヘテロ界面を形成することは困難であり、またＧａ
Ａｓの結晶層に反りや歪みを生じ易いという問題があっ
た。
Ｄ法によりＧａＡｓ結晶をエピタキシャル成長させる場
合、５００℃のような高温で行うと相互拡散のために急
峻なヘテロ界面を形成することは困難であり、またＧａ
Ａｓの結晶層に反りや歪みを生じ易いという問題があっ
た。
【００１０】また、３５０℃というような低温でエピタ
キシャル成長する場合は原材料の分解が充分に進行せ
ず、不完全分解により生じた炭素が不純物として混入す
るという問題があった。さらに、シリコン基板上にＧａ
Ａｓ等のような化合物半導体の結晶層をエピタキシャル
成長する場合には、格子定数や熱膨張係数が相違し電気
的極性の有無が相違しているため、成長条件の精密な制
御が必要であり、良質の結晶を得られているとは言い難
い状態であった。例えば、シリコン基板上にＧａＡｓを
成長させる場合、最初にＧａＡｓが島状成長しやすくＧ
ａＡｓ結晶層の表面モホロジーが非常に劣悪であり、デ
バイス作製に支障をきたすという問題を生じていた。
キシャル成長する場合は原材料の分解が充分に進行せ
ず、不完全分解により生じた炭素が不純物として混入す
るという問題があった。さらに、シリコン基板上にＧａ
Ａｓ等のような化合物半導体の結晶層をエピタキシャル
成長する場合には、格子定数や熱膨張係数が相違し電気
的極性の有無が相違しているため、成長条件の精密な制
御が必要であり、良質の結晶を得られているとは言い難
い状態であった。例えば、シリコン基板上にＧａＡｓを
成長させる場合、最初にＧａＡｓが島状成長しやすくＧ
ａＡｓ結晶層の表面モホロジーが非常に劣悪であり、デ
バイス作製に支障をきたすという問題を生じていた。
【００１１】本発明の目的は、ＭＯＣＶＤ法により結晶
基板上に化合物半導体の結晶層を低温でエピタキシャル
成長することができる化合物半導体結晶の成長方法を提
供することにある。本発明の他の目的は、シリコン基板
上に表面モホロジーが良好な化合物半導体の結晶層をヘ
テロエピタキシャル成長することができる化合物半導体
結晶の成長方法を提供することにある。
基板上に化合物半導体の結晶層を低温でエピタキシャル
成長することができる化合物半導体結晶の成長方法を提
供することにある。本発明の他の目的は、シリコン基板
上に表面モホロジーが良好な化合物半導体の結晶層をヘ
テロエピタキシャル成長することができる化合物半導体
結晶の成長方法を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】ＭＯＣＶＤ法により、例
えばＧａＡｓ結晶をエピタキシャル成長させる場合、急
峻なヘテロ界面を形成させることが最も必要であり、そ
のためには分解温度を従来の５００℃よりも下げる必要
がある。そこで、本願発明者は３５０℃程度の比較的低
温で完全に分解し、かつセルフリミッティング（Ｓｅｌ
ｆ−ｌｉｍｉｔｉｎｇ）効果を示す有機金属化合物につ
いて種々検討した結果、原材料としてメチルアミノ基
［‐Ｎ（ＣＨ3 ）3 ］を有する有機金属化合物が適当で
あることが判った。
えばＧａＡｓ結晶をエピタキシャル成長させる場合、急
峻なヘテロ界面を形成させることが最も必要であり、そ
のためには分解温度を従来の５００℃よりも下げる必要
がある。そこで、本願発明者は３５０℃程度の比較的低
温で完全に分解し、かつセルフリミッティング（Ｓｅｌ
ｆ−ｌｉｍｉｔｉｎｇ）効果を示す有機金属化合物につ
いて種々検討した結果、原材料としてメチルアミノ基
［‐Ｎ（ＣＨ3 ）3 ］を有する有機金属化合物が適当で
あることが判った。
【００１３】例えば、Ｇａ化合物の場合では、図２に示
す構造式のトリメチルアミノガラン［（ＣＨ3 ）3 Ｎ・
ＧａＨ3 ］が適切である。トリメチルアミノ基［‐Ｎ
（ＣＨ 3 ）3 ］とＧａとの結合力が弱いため、３５０℃
以下の低温でトリメチルアミノ基［‐Ｎ（ＣＨ3 ）3 ］
が分解して離脱していき不純物としての炭素の混入を防
ぐことができる。
す構造式のトリメチルアミノガラン［（ＣＨ3 ）3 Ｎ・
ＧａＨ3 ］が適切である。トリメチルアミノ基［‐Ｎ
（ＣＨ 3 ）3 ］とＧａとの結合力が弱いため、３５０℃
以下の低温でトリメチルアミノ基［‐Ｎ（ＣＨ3 ）3 ］
が分解して離脱していき不純物としての炭素の混入を防
ぐことができる。
【００１４】また、原子層エピタキシャル成長における
セルフリミッティング効果についてもメチルアミノ基
［‐Ｎ（ＣＨ3 ）3 ］を有する有機金属化合物が適当で
ある。例えば、Ｇａの原材料としてトリメチルアミノガ
ラン［（ＣＨ3 ）3 Ｎ・ＧａＨ 3 ］を用い、Ａｓの原材
料としてアルシン（ＡｓＨ3 ）を用いて交互に基板上に
供給して分解させると、トリメチルアミノガランはＡｓ
面上に吸着され、吸着した後は速やかに分解してＧａが
成長する。しかし、Ａｓ層上にＧａの１原子層が成長し
た後は、Ｇａ原子層上へはトリメチルアミノガラン
［（ＣＨ3）3 Ｎ・ＧａＨ3 ］が吸着ぜず、セルフミッ
ティング効果が実現できる。
セルフリミッティング効果についてもメチルアミノ基
［‐Ｎ（ＣＨ3 ）3 ］を有する有機金属化合物が適当で
ある。例えば、Ｇａの原材料としてトリメチルアミノガ
ラン［（ＣＨ3 ）3 Ｎ・ＧａＨ 3 ］を用い、Ａｓの原材
料としてアルシン（ＡｓＨ3 ）を用いて交互に基板上に
供給して分解させると、トリメチルアミノガランはＡｓ
面上に吸着され、吸着した後は速やかに分解してＧａが
成長する。しかし、Ａｓ層上にＧａの１原子層が成長し
た後は、Ｇａ原子層上へはトリメチルアミノガラン
［（ＣＨ3）3 Ｎ・ＧａＨ3 ］が吸着ぜず、セルフミッ
ティング効果が実現できる。
【００１５】したがって、上記目的は、結晶基板上に化
合物半導体を構成する構成元素の原材料を交互に供給す
ることにより、化合物半導体の結晶層を結晶基板上にエ
ピタキシャル成長する化合物半導体結晶の成長方法にお
いて、構成元素中の少なくともひとつの構成元素の原材
料が、メチルアミノ基を含む有機金属化合物であること
を特徴とする化合物半導体結晶の成長方法により達成さ
れる。
合物半導体を構成する構成元素の原材料を交互に供給す
ることにより、化合物半導体の結晶層を結晶基板上にエ
ピタキシャル成長する化合物半導体結晶の成長方法にお
いて、構成元素中の少なくともひとつの構成元素の原材
料が、メチルアミノ基を含む有機金属化合物であること
を特徴とする化合物半導体結晶の成長方法により達成さ
れる。
【００１６】また、本発明の化合物半導体結晶の成長方
法において、構成元素中の少なくともひとつの構成元素
はIII 族元素であることが望ましい。また、本発明の化
合物半導体結晶の成長方法において、III 族元素がＧａ
であり、その原材料が（ＣＨ3 ）n Ｈ3-n Ｎ・ＧａＨ3
であることが望ましい。また、原材料が（ＣＨ3 ）3 Ｎ
・ＧａＨ3 であることがさらに望ましい。
法において、構成元素中の少なくともひとつの構成元素
はIII 族元素であることが望ましい。また、本発明の化
合物半導体結晶の成長方法において、III 族元素がＧａ
であり、その原材料が（ＣＨ3 ）n Ｈ3-n Ｎ・ＧａＨ3
であることが望ましい。また、原材料が（ＣＨ3 ）3 Ｎ
・ＧａＨ3 であることがさらに望ましい。
【００１７】また、本発明の化合物半導体結晶の成長方
法において、III 族元素がＡｌであり、その原材料が
（ＣＨ3 ）n Ｈ3-n Ｎ・ＡｌＨ3 であることが望まし
い。また、原材料が（ＣＨ3 ）3 Ｎ・ＡｌＨ3 であるこ
とがさらに望ましい。また、本発明の化合物半導体結晶
の成長方法において、III 族元素がＩｎであり、その原
材料が（ＣＨ3 ）n Ｈ3-n Ｎ・ＩｎＨ3 であることが望
ましい。また、原材料が（ＣＨ3 ）3 Ｎ・ＩｎＨ3 であ
ることがさらに望ましい。
法において、III 族元素がＡｌであり、その原材料が
（ＣＨ3 ）n Ｈ3-n Ｎ・ＡｌＨ3 であることが望まし
い。また、原材料が（ＣＨ3 ）3 Ｎ・ＡｌＨ3 であるこ
とがさらに望ましい。また、本発明の化合物半導体結晶
の成長方法において、III 族元素がＩｎであり、その原
材料が（ＣＨ3 ）n Ｈ3-n Ｎ・ＩｎＨ3 であることが望
ましい。また、原材料が（ＣＨ3 ）3 Ｎ・ＩｎＨ3 であ
ることがさらに望ましい。
【００１８】また、本発明の化合物半導体結晶の成長方
法において、結晶基板がＧａＡｓ基板であり、化合物半
導体の他の構成元素がＡｓであり、その原材料がＡｓＨ
3 であり、結晶成長する化合物半導体が、ＡｌＡｓであ
ることが望ましい。また、本発明の化合物半導体結晶の
成長方法において、化合物半導体をエピタキシャル成長
する温度が、室温から４００℃の範囲内であることが望
ましい。
法において、結晶基板がＧａＡｓ基板であり、化合物半
導体の他の構成元素がＡｓであり、その原材料がＡｓＨ
3 であり、結晶成長する化合物半導体が、ＡｌＡｓであ
ることが望ましい。また、本発明の化合物半導体結晶の
成長方法において、化合物半導体をエピタキシャル成長
する温度が、室温から４００℃の範囲内であることが望
ましい。
【００１９】また、本願発明者は、シリコン基板上にＧ
ａＡｓ等のような化合物半導体の結晶層をエピタキシャ
ル成長する場合にも、原材料としてメチルアミノ基［‐
Ｎ（ＣＨ3 ）3 ］を有する有機金属化合物を用いてエピ
タキシャル成長させた化合物半導体層を下地層として用
いることが適当であることが判った。すなわち、シリコ
ン基板上に、ＧａＡｓ等のような化合物半導体の結晶層
をヘテロエピタキシャル成長させる前に、アミノ基を含
むＡｌ化合物とＶ族元素の化合物とを用いてＡｌとＶ族
元素の化合物半導体、例えばＡｌＡｓの結晶層を低温で
エピタキシャル成長し、このＡｌＡｓ層上にＧａＡｓの
結晶層をエピタキシャル成長する。
ａＡｓ等のような化合物半導体の結晶層をエピタキシャ
ル成長する場合にも、原材料としてメチルアミノ基［‐
Ｎ（ＣＨ3 ）3 ］を有する有機金属化合物を用いてエピ
タキシャル成長させた化合物半導体層を下地層として用
いることが適当であることが判った。すなわち、シリコ
ン基板上に、ＧａＡｓ等のような化合物半導体の結晶層
をヘテロエピタキシャル成長させる前に、アミノ基を含
むＡｌ化合物とＶ族元素の化合物とを用いてＡｌとＶ族
元素の化合物半導体、例えばＡｌＡｓの結晶層を低温で
エピタキシャル成長し、このＡｌＡｓ層上にＧａＡｓの
結晶層をエピタキシャル成長する。
【００２０】ＡｌＡｓの結晶層によりシリコン基板表面
を迅速に均一に覆うことができるので、シリコン基板上
に直接ＧａＡｓを成長する場合に比べ島状成長しにくく
なり、表面モホロジーが良好となる。また、シリコン基
板上にＡｌＡｓ結晶層を低温でエピタキシャル成長する
ことにより２次元成長する効果が促進される。したがっ
て、上記目的は、シリコン基板上に、アミノ基［（Ｃm
Ｈ2m+1）n Ｈ 3-n Ｎ‐］を含むＡｌ化合物と、Ｖ族元素
の化合物とを交互に供給することにより、シリコン基板
上にＡｌとＶ族元素の化合物半導体の結晶層をエピタキ
シャル成長する第１の工程と、ＡｌとＶ族元素の化合物
半導体の結晶層上に化合物半導体の結晶層をエピタキシ
ャル成長する第２の工程とを有することを特徴とする化
合物半導体結晶の成長方法により達成される。
を迅速に均一に覆うことができるので、シリコン基板上
に直接ＧａＡｓを成長する場合に比べ島状成長しにくく
なり、表面モホロジーが良好となる。また、シリコン基
板上にＡｌＡｓ結晶層を低温でエピタキシャル成長する
ことにより２次元成長する効果が促進される。したがっ
て、上記目的は、シリコン基板上に、アミノ基［（Ｃm
Ｈ2m+1）n Ｈ 3-n Ｎ‐］を含むＡｌ化合物と、Ｖ族元素
の化合物とを交互に供給することにより、シリコン基板
上にＡｌとＶ族元素の化合物半導体の結晶層をエピタキ
シャル成長する第１の工程と、ＡｌとＶ族元素の化合物
半導体の結晶層上に化合物半導体の結晶層をエピタキシ
ャル成長する第２の工程とを有することを特徴とする化
合物半導体結晶の成長方法により達成される。
【００２１】また、本発明の化合物半導体結晶の成長方
法において、Ｖ族元素がＡｓであり、ＡｌとＶ族元素の
化合物半導体がＡｌＡｓであることが望ましい。また、
本発明の化合物半導体結晶の成長方法において、Ｖ族元
素がＰであり、ＡｌとＶ族元素の化合物半導体がＡｌＰ
であることが望ましい。また、本発明の化合物半導体結
晶の成長方法において、第１の工程の前に、シリコン基
板上に高温でＡｓＨ3 を供給する工程を更に設けること
が望ましい。
法において、Ｖ族元素がＡｓであり、ＡｌとＶ族元素の
化合物半導体がＡｌＡｓであることが望ましい。また、
本発明の化合物半導体結晶の成長方法において、Ｖ族元
素がＰであり、ＡｌとＶ族元素の化合物半導体がＡｌＰ
であることが望ましい。また、本発明の化合物半導体結
晶の成長方法において、第１の工程の前に、シリコン基
板上に高温でＡｓＨ3 を供給する工程を更に設けること
が望ましい。
【００２２】また、本発明の化合物半導体結晶の成長方
法において、第１の工程と第２の工程の間に、約６００
〜９００℃の範囲の温度で熱処理する工程を更に設ける
ことが望ましい。なお、上述した本発明において、結晶
基板としては、ＧａＡｓ基板の他に、ＩｎＰ基板、シリ
コン基板、サファイア基板、ＭｇＯ基板等にも適用でき
る。
法において、第１の工程と第２の工程の間に、約６００
〜９００℃の範囲の温度で熱処理する工程を更に設ける
ことが望ましい。なお、上述した本発明において、結晶
基板としては、ＧａＡｓ基板の他に、ＩｎＰ基板、シリ
コン基板、サファイア基板、ＭｇＯ基板等にも適用でき
る。
【００２３】また、成長される化合物半導体としては、
ＧａＡｓやＡｌＡｓの他に、ＡｌＰ、ＡｌＳｂ、Ａｌ
Ｎ、ＡｌＧａＡｓ、ＡｌＩｎＡｓ、ＡｌＩｎＰ、ＡｌＧ
ａＰ、ＡｌＡｓＰ、ＡｌＡｓＮ、ＡｌＰＮ、ＡｌＡｓＳ
ｂ、ＡｌＰＳｂ、ＡｌＳｂＮ、ＡｌＧａＳｂ、ＡｌＧａ
Ｎ、ＡｌＩｎＧａＡｓ、ＡｌＩｎＧａＰ、ＡｌＩｎＧａ
Ｓｂ、ＡｌＩｎＧａＮ、ＡｌＧａＡｓＳｂ、ＡｌＧａＰ
Ｓｂ、ＡｌＡｓＰＳｂ、ＡｌＡｓＰＳｂ、Ａｌ2 Ｏ3 、
ＭｇＯ・Ａｌ2 Ｏ3 等及びそれぞれを組み合わせた超格
子構造にも適用できる。
ＧａＡｓやＡｌＡｓの他に、ＡｌＰ、ＡｌＳｂ、Ａｌ
Ｎ、ＡｌＧａＡｓ、ＡｌＩｎＡｓ、ＡｌＩｎＰ、ＡｌＧ
ａＰ、ＡｌＡｓＰ、ＡｌＡｓＮ、ＡｌＰＮ、ＡｌＡｓＳ
ｂ、ＡｌＰＳｂ、ＡｌＳｂＮ、ＡｌＧａＳｂ、ＡｌＧａ
Ｎ、ＡｌＩｎＧａＡｓ、ＡｌＩｎＧａＰ、ＡｌＩｎＧａ
Ｓｂ、ＡｌＩｎＧａＮ、ＡｌＧａＡｓＳｂ、ＡｌＧａＰ
Ｓｂ、ＡｌＡｓＰＳｂ、ＡｌＡｓＰＳｂ、Ａｌ2 Ｏ3 、
ＭｇＯ・Ａｌ2 Ｏ3 等及びそれぞれを組み合わせた超格
子構造にも適用できる。
【００２４】さらに、原材料としてはトリメチルアミノ
基［（ＣＨ3 ）3 Ｎ‐］を含む構成元素の化合物の他
に、ｎが１又は２のメチルアミノ基［（ＣＨ3 ）n Ｈ
3-n Ｎ‐］を含む構成元素の化合物でもよい。更に、メ
チル基（ＣＨ3 ‐）に限らず、ｍを２以上として、アミ
ノ基［（Ｃm Ｈ2m+1）n Ｈ3-n Ｎ‐］を含む構成元素の
化合物を原材料として用いてよい。
基［（ＣＨ3 ）3 Ｎ‐］を含む構成元素の化合物の他
に、ｎが１又は２のメチルアミノ基［（ＣＨ3 ）n Ｈ
3-n Ｎ‐］を含む構成元素の化合物でもよい。更に、メ
チル基（ＣＨ3 ‐）に限らず、ｍを２以上として、アミ
ノ基［（Ｃm Ｈ2m+1）n Ｈ3-n Ｎ‐］を含む構成元素の
化合物を原材料として用いてよい。
【００２５】
【作用】このように本発明によれば、構成元素中の少な
くともひとつの構成元素の原材料にメチルアミノ基を含
む有機金属化合物を用いたので、ＭＯＣＶＤ法により結
晶基板上に化合物半導体の結晶層を低温でエピタキシャ
ル成長することができ、急峻なヘテロ界面を形成でき、
結晶層に反りや歪みを生じ難い。
くともひとつの構成元素の原材料にメチルアミノ基を含
む有機金属化合物を用いたので、ＭＯＣＶＤ法により結
晶基板上に化合物半導体の結晶層を低温でエピタキシャ
ル成長することができ、急峻なヘテロ界面を形成でき、
結晶層に反りや歪みを生じ難い。
【００２６】また、本発明によれば、シリコン基板上に
アミノ基を含むＡｌ化合物とＶ族元素の化合物とを用い
てＡｌとＶ族元素の化合物半導体の結晶層をエピタキシ
ャル成長した後に、その化合物半導体の結晶層上に化合
物半導体の結晶層をエピタキシャル成長したので、シリ
コン基板上に表面モホロジーが良好な化合物半導体の結
晶層をヘテロエピタキシャル成長することができる。
アミノ基を含むＡｌ化合物とＶ族元素の化合物とを用い
てＡｌとＶ族元素の化合物半導体の結晶層をエピタキシ
ャル成長した後に、その化合物半導体の結晶層上に化合
物半導体の結晶層をエピタキシャル成長したので、シリ
コン基板上に表面モホロジーが良好な化合物半導体の結
晶層をヘテロエピタキシャル成長することができる。
【００２７】
［実施例１：（ＣＨ3 ）3 Ｎ・ＧａＨ3 の使用例］本実
施例では、図３に示すＭＯＣＶＤ装置を用いてＧａＡｓ
基板上にＧａＡｓの原子層エピタキシャル成長を行なっ
た。図３に示すＭＯＣＶＤ装置では、石英反応管１の中
央にはカーボンサセプタ２があり、この上にＧａＡｓ基
板３がフックによって固定されており、石英反応管１の
外側には高周波コイル（ＲＦコイル）４が設けてあり、
高周波加熱できるように構成されている。
施例では、図３に示すＭＯＣＶＤ装置を用いてＧａＡｓ
基板上にＧａＡｓの原子層エピタキシャル成長を行なっ
た。図３に示すＭＯＣＶＤ装置では、石英反応管１の中
央にはカーボンサセプタ２があり、この上にＧａＡｓ基
板３がフックによって固定されており、石英反応管１の
外側には高周波コイル（ＲＦコイル）４が設けてあり、
高周波加熱できるように構成されている。
【００２８】石英反応管１の上部は圧力調節器５を経て
排気系に接続され、石英反応管１の下部には、原料ガス
であるトリメチルアミノガラン［（ＣＨ3 ）3 Ｎ・Ｇａ
Ｈ3 ］とアルシン（ＡｓＨ3 ）と、キャリヤガスである
水素（Ｈ2 ）を切り換えるガス切り換えバルブ６が設け
られている。このガス切り換えバルブ６は圧力調節器７
を経て排気系に接続されている。
排気系に接続され、石英反応管１の下部には、原料ガス
であるトリメチルアミノガラン［（ＣＨ3 ）3 Ｎ・Ｇａ
Ｈ3 ］とアルシン（ＡｓＨ3 ）と、キャリヤガスである
水素（Ｈ2 ）を切り換えるガス切り換えバルブ６が設け
られている。このガス切り換えバルブ６は圧力調節器７
を経て排気系に接続されている。
【００２９】このようなＭＯＣＶＤ装置を使用して、ま
ず水素ガスを流して石英反応管１内の空気を除去した
後、高周波コイル４に１３．５６ＭＨｚの高周波を印加
してカーボンサセプタ２を加熱して成長温度を３５０℃
に保った。次に、水素ガスをキャリヤガスとしてトリメ
チルアミノガランとアルシンの流量を固定し、トリメチ
ルアミノガランの供給時間だけを変えて原子層エピタキ
シャル成長を１７７周期繰り返し、その成長厚さより１
周期あたりのＧａＡｓ１分子層の膜厚を求めた。
ず水素ガスを流して石英反応管１内の空気を除去した
後、高周波コイル４に１３．５６ＭＨｚの高周波を印加
してカーボンサセプタ２を加熱して成長温度を３５０℃
に保った。次に、水素ガスをキャリヤガスとしてトリメ
チルアミノガランとアルシンの流量を固定し、トリメチ
ルアミノガランの供給時間だけを変えて原子層エピタキ
シャル成長を１７７周期繰り返し、その成長厚さより１
周期あたりのＧａＡｓ１分子層の膜厚を求めた。
【００３０】すなわち、トリメチルアミノガランの原料
供給を行う場合には、トリメチルアミノガランの流量を
４０ＳＣＣＭ、水素ガスの流量を４６０ＳＣＣＭとし、
供給時間Ｘを変えてエピタキシャル成長を行った。次
に、水素ガスを５００ＳＣＣＭで０．３秒間供給してト
リメチルアミノガランを石英反応管１より除去した。
供給を行う場合には、トリメチルアミノガランの流量を
４０ＳＣＣＭ、水素ガスの流量を４６０ＳＣＣＭとし、
供給時間Ｘを変えてエピタキシャル成長を行った。次
に、水素ガスを５００ＳＣＣＭで０．３秒間供給してト
リメチルアミノガランを石英反応管１より除去した。
【００３１】次に、アルシンの流量を４８０ＳＣＣＭ、
水素ガスの流量２０ＳＣＣＭとし、１０秒間エピタキシ
ャル成長を行った。次に、水素ガスをを５００ＳＣＣＭ
の流量で０．３秒間供給してアルシンを石英反応管１よ
り除去した。この動作を１７７周期繰り返して、その成
長厚さより１周期あたりのＧａＡｓ層の膜厚を求めた。
水素ガスの流量２０ＳＣＣＭとし、１０秒間エピタキシ
ャル成長を行った。次に、水素ガスをを５００ＳＣＣＭ
の流量で０．３秒間供給してアルシンを石英反応管１よ
り除去した。この動作を１７７周期繰り返して、その成
長厚さより１周期あたりのＧａＡｓ層の膜厚を求めた。
【００３２】次の表は上述した供給ガス流量を示してい
る。 Ｈ2 パージ （ＣＨ3 ）3 Ｎ・ＧａＨ3 Ｈ2 パージ ＡｓＨ3 流量（SCCM） ５００ ４０ ５００ ４８０ 時間 （秒） ０．３ １〜１０ ０．３ １０ 図１のグラフは、トリメチルアミノガラン［（ＣＨ3 ）
3 Ｎ・ＧａＨ3 ］の供給時間を１〜１０秒と変化させた
場合に、１サイクル当りにＧａＡｓ結晶層が成長する膜
厚の変化を示している。
る。 Ｈ2 パージ （ＣＨ3 ）3 Ｎ・ＧａＨ3 Ｈ2 パージ ＡｓＨ3 流量（SCCM） ５００ ４０ ５００ ４８０ 時間 （秒） ０．３ １〜１０ ０．３ １０ 図１のグラフは、トリメチルアミノガラン［（ＣＨ3 ）
3 Ｎ・ＧａＨ3 ］の供給時間を１〜１０秒と変化させた
場合に、１サイクル当りにＧａＡｓ結晶層が成長する膜
厚の変化を示している。
【００３３】図１から明らかなように、３５０℃でＭＯ
ＣＶＤ法により結晶成長する場合でもトリメチルアミノ
ガランの供給時間が３秒に達すれば、これ以上供給時間
を増加させてもＧａＡｓ結晶層の成長膜厚は増加してお
らず、１周期当りの成長膜厚は１分子層に保たれてお
り、原子層エピタキシャル成長が行われていることを示
している。 ［実施例２：（ＣＨ3 ）3 Ｎ・ＡｌＨ3 の使用例１］本
実施例では、図３に示すＭＯＣＶＤ装置を用いてＧａＡ
ｓ基板上にＡｌＡｓの原子層エピタキシャル成長を行な
った。
ＣＶＤ法により結晶成長する場合でもトリメチルアミノ
ガランの供給時間が３秒に達すれば、これ以上供給時間
を増加させてもＧａＡｓ結晶層の成長膜厚は増加してお
らず、１周期当りの成長膜厚は１分子層に保たれてお
り、原子層エピタキシャル成長が行われていることを示
している。 ［実施例２：（ＣＨ3 ）3 Ｎ・ＡｌＨ3 の使用例１］本
実施例では、図３に示すＭＯＣＶＤ装置を用いてＧａＡ
ｓ基板上にＡｌＡｓの原子層エピタキシャル成長を行な
った。
【００３４】Ａｌの原料ガスとして、図５に示す構造式
のトリメチルアミノアラン［（ＣＨ 3 ）3 Ｎ・Ａｌ
Ｈ3 ］を用い、Ａｓの原料ガスとしてＡｓＨ3 を用い
た。まず、水素ガスを流して石英反応管１内の空気を除
去した後、高周波コイル４に１３．５６ＭＨｚの高周波
を印加してカーボンサセプタ２を加熱して成長温度を３
５０℃に保った。
のトリメチルアミノアラン［（ＣＨ 3 ）3 Ｎ・Ａｌ
Ｈ3 ］を用い、Ａｓの原料ガスとしてＡｓＨ3 を用い
た。まず、水素ガスを流して石英反応管１内の空気を除
去した後、高周波コイル４に１３．５６ＭＨｚの高周波
を印加してカーボンサセプタ２を加熱して成長温度を３
５０℃に保った。
【００３５】次に、トリメチルアミノアランの流量を２
００ＳＣＣＭ、水素ガスの流量３００ＳＣＣＭとし、供
給時間Ｘを変えて、トリメチルアミノアランの原料ガス
を供給してエピタキシャル成長を行った。次に、水素ガ
スを５００ＳＣＣＭで０．３秒間供給してトリメチルア
ミノガランを石英反応管より除去した。
００ＳＣＣＭ、水素ガスの流量３００ＳＣＣＭとし、供
給時間Ｘを変えて、トリメチルアミノアランの原料ガス
を供給してエピタキシャル成長を行った。次に、水素ガ
スを５００ＳＣＣＭで０．３秒間供給してトリメチルア
ミノガランを石英反応管より除去した。
【００３６】次に、アルシンの流量を４８０ＳＣＣＭ、
水素ガスの流量２０ＳＣＣＭとし、１０秒間エピタキシ
ャル成長を行った。次に、水素ガスをを５００ＳＣＣＭ
の流量で０．３秒間供給してアルシンを石英反応管１よ
り除去した。この動作を１７７周期繰り返して、その成
長厚さより１周期あたりのＡｌＡｓ層の膜厚を求めた。
水素ガスの流量２０ＳＣＣＭとし、１０秒間エピタキシ
ャル成長を行った。次に、水素ガスをを５００ＳＣＣＭ
の流量で０．３秒間供給してアルシンを石英反応管１よ
り除去した。この動作を１７７周期繰り返して、その成
長厚さより１周期あたりのＡｌＡｓ層の膜厚を求めた。
【００３７】次の表は上述した供給ガス流量を示してい
る。 Ｈ2 パージ （ＣＨ3 ）3 Ｎ・ＡｌＨ3 Ｈ2 パージ ＡｓＨ3 流量（SCCM） ５００ ２００ ５００ ４８０ 時間 （秒） ０．３ １〜１６ ０．３ １０ 図４のグラフは、トリメチルアミノアラン［（ＣＨ3 ）
3 Ｎ・ＡｌＨ3 ］の供給時間を１〜１６秒と変化させた
場合に、１サイクル当りにＧａＡｓ結晶層が成長する膜
厚の変化を示している。
る。 Ｈ2 パージ （ＣＨ3 ）3 Ｎ・ＡｌＨ3 Ｈ2 パージ ＡｓＨ3 流量（SCCM） ５００ ２００ ５００ ４８０ 時間 （秒） ０．３ １〜１６ ０．３ １０ 図４のグラフは、トリメチルアミノアラン［（ＣＨ3 ）
3 Ｎ・ＡｌＨ3 ］の供給時間を１〜１６秒と変化させた
場合に、１サイクル当りにＧａＡｓ結晶層が成長する膜
厚の変化を示している。
【００３８】図４から明らかなように、３５０℃でＭＯ
ＣＶＤ法により結晶成長する場合でもトリメチルアミノ
アランの供給時間が５秒に達すれば、これ以上供給時間
を増加させてもＡｌＡｓ結晶層の成長膜厚は増加してお
らず、１周期当りの成長膜厚は１分子層に保たれてお
り、原子層エピタキシャル成長が行われていることを示
している。 ［実施例３：（ＣＨ3 ）3 Ｎ・ＡｌＨ3 の使用例２］本
実施例では、図３に示すＭＯＣＶＤ装置を用いてＧａＡ
ｓ基板上にＡｌＡｓの原子層エピタキシャル成長を行な
った。
ＣＶＤ法により結晶成長する場合でもトリメチルアミノ
アランの供給時間が５秒に達すれば、これ以上供給時間
を増加させてもＡｌＡｓ結晶層の成長膜厚は増加してお
らず、１周期当りの成長膜厚は１分子層に保たれてお
り、原子層エピタキシャル成長が行われていることを示
している。 ［実施例３：（ＣＨ3 ）3 Ｎ・ＡｌＨ3 の使用例２］本
実施例では、図３に示すＭＯＣＶＤ装置を用いてＧａＡ
ｓ基板上にＡｌＡｓの原子層エピタキシャル成長を行な
った。
【００３９】Ａｌの原料ガスとして、図５に示す構造式
のトリメチルアミノアラン［（ＣＨ 3 ）3 Ｎ・Ａｌ
Ｈ3 ］を用い、Ａｓの原料ガスとしてＡｓＨ3 を用い
た。本実施例では、成長温度を１５０℃とし、温度を５
℃としたバブラーに水素ガスを通気して流量１００ＳＣ
ＣＭで常に供給した。まず、水素ガスにより石英反応管
１内の空気を除去した後、高周波コイル４に１３．５６
ＭＨｚの高周波を印加してカーボンサセプタ２を加熱し
て成長温度を３５０℃に保った。
のトリメチルアミノアラン［（ＣＨ 3 ）3 Ｎ・Ａｌ
Ｈ3 ］を用い、Ａｓの原料ガスとしてＡｓＨ3 を用い
た。本実施例では、成長温度を１５０℃とし、温度を５
℃としたバブラーに水素ガスを通気して流量１００ＳＣ
ＣＭで常に供給した。まず、水素ガスにより石英反応管
１内の空気を除去した後、高周波コイル４に１３．５６
ＭＨｚの高周波を印加してカーボンサセプタ２を加熱し
て成長温度を３５０℃に保った。
【００４０】次に、水素ガスをキャリアとして、トリメ
チルアミノアランを１００ＳＣＣＭの流量で供給し、供
給時間Ｘを変えてエピタキシャル成長を行った。次に、
水素ガスのみを０．５秒間供給してトリメチルアミノガ
ランを石英反応管１より除去した。次に、水素ガスをキ
ャリアとして、アルシンを４００ＳＣＣＭの流量で供給
し、１０秒間エピタキシャル成長を行った。
チルアミノアランを１００ＳＣＣＭの流量で供給し、供
給時間Ｘを変えてエピタキシャル成長を行った。次に、
水素ガスのみを０．５秒間供給してトリメチルアミノガ
ランを石英反応管１より除去した。次に、水素ガスをキ
ャリアとして、アルシンを４００ＳＣＣＭの流量で供給
し、１０秒間エピタキシャル成長を行った。
【００４１】次に、水素ガスのみを０．５秒間供給して
アルシンを石英反応管１より除去した。この動作を１７
７周期繰り返して、その成長厚さより１周期あたりのＡ
ｌＡｓ層の膜厚を求めた。次の表は上述した供給ガス流
量を示している。
アルシンを石英反応管１より除去した。この動作を１７
７周期繰り返して、その成長厚さより１周期あたりのＡ
ｌＡｓ層の膜厚を求めた。次の表は上述した供給ガス流
量を示している。
【００４２】 Ｈ2 パージ （ＣＨ3 ）3 Ｎ・ＡｌＨ3 Ｈ2 パージ ＡｓＨ3 流量（SCCM） − ２００ − ４００ 時間 （秒） ０．５ １〜１０ ０．５ １０ 図６のグラフは、トリメチルアミノアラン［（ＣＨ3 ）
3 Ｎ・ＡｌＨ3 ］の供給時間を１〜１０秒と変化させた
場合に、１サイクル当りにＡｌＡｓ結晶層が成長する膜
厚の変化を示している。
3 Ｎ・ＡｌＨ3 ］の供給時間を１〜１０秒と変化させた
場合に、１サイクル当りにＡｌＡｓ結晶層が成長する膜
厚の変化を示している。
【００４３】図６から明らかなように、１５０℃でＭＯ
ＣＶＤ法により結晶成長する場合でもトリメチルアミノ
アランの供給時間が５秒に達すれば、これ以上供給時間
を増加させてもＡｌＡｓ結晶層の成長膜厚は増加してお
らず、１周期当りの成長膜厚は２分子層に保たれてお
り、原子層エピタキシャル成長が行われていることを示
している。
ＣＶＤ法により結晶成長する場合でもトリメチルアミノ
アランの供給時間が５秒に達すれば、これ以上供給時間
を増加させてもＡｌＡｓ結晶層の成長膜厚は増加してお
らず、１周期当りの成長膜厚は２分子層に保たれてお
り、原子層エピタキシャル成長が行われていることを示
している。
【００４４】次に、成長温度を１００〜４００℃の範囲
で変化させて、他は同じ条件でＡｌＡｓ層を原子層エピ
タキシャル成長した。図７に成長膜厚の温度依存性を示
す。図７に示すように、１００〜４００℃の範囲内にお
いても、１周期当りの成長膜厚がほぼ２分子層に保たれ
ており、ＡｌＡｓの正常な原子層成長が可能であること
がわかる。
で変化させて、他は同じ条件でＡｌＡｓ層を原子層エピ
タキシャル成長した。図７に成長膜厚の温度依存性を示
す。図７に示すように、１００〜４００℃の範囲内にお
いても、１周期当りの成長膜厚がほぼ２分子層に保たれ
ており、ＡｌＡｓの正常な原子層成長が可能であること
がわかる。
【００４５】なお、成長温度が１００℃以下又は４００
℃以上においても、原材料の供給量や供給時間等の成長
条件を適切なものに変化させることにより原子層エピタ
キシャル成長が可能であると考えられる。 ［実施例４：（ＣＨ3 ）3 Ｎ・ＡｌＨ3 の使用例３］本
実施例では、図８に示すＭＯＣＶＤ装置を用いてシリコ
ン基板上へのＧａＡｓの原子層エピタキシャル成長を行
った。図３に示すＭＯＣＶＤ装置と同一の構成要素には
同一の符号を付して説明を省略する。
℃以上においても、原材料の供給量や供給時間等の成長
条件を適切なものに変化させることにより原子層エピタ
キシャル成長が可能であると考えられる。 ［実施例４：（ＣＨ3 ）3 Ｎ・ＡｌＨ3 の使用例３］本
実施例では、図８に示すＭＯＣＶＤ装置を用いてシリコ
ン基板上へのＧａＡｓの原子層エピタキシャル成長を行
った。図３に示すＭＯＣＶＤ装置と同一の構成要素には
同一の符号を付して説明を省略する。
【００４６】図８のＭＯＣＶＤ装置において、石英反応
管１の下部に設けたガス切り換えバルブ６は、原料ガス
であるトリメチルアミノアラン［（ＣＨ3 ）3 Ｎ・Ａｌ
Ｈ3 ］とトリメチルガリウム［（ＣＨ3 ）3 Ｇａ］とア
ルシン（ＡｓＨ3 ）と、キャリヤガスである水素
（Ｈ2 ）を切り換える。カーボンサセプタ２にはシリコ
ン基板ＧａＡｓ基板３′がフックによって固定されてい
る。
管１の下部に設けたガス切り換えバルブ６は、原料ガス
であるトリメチルアミノアラン［（ＣＨ3 ）3 Ｎ・Ａｌ
Ｈ3 ］とトリメチルガリウム［（ＣＨ3 ）3 Ｇａ］とア
ルシン（ＡｓＨ3 ）と、キャリヤガスである水素
（Ｈ2 ）を切り換える。カーボンサセプタ２にはシリコ
ン基板ＧａＡｓ基板３′がフックによって固定されてい
る。
【００４７】本実施例による化合物半導体結晶の成長方
法を図９及び図１０を用いて説明する。まず、水素ガス
を流量１０００ＳＣＣＭで供給して石英反応管１内の空
気を除去した後、高周波コイル４に高周波を印加してカ
ーボンサセプタ２を加熱してシリコン基板３′の温度を
１０００℃に上昇させ、水素ガスを流量１０００ＳＣＣ
Ｍで供給しながら１０００℃で２０分間熱処理した。こ
れにより、シリコン基板３′表面に形成されていたシリ
コン酸化膜を除去した。
法を図９及び図１０を用いて説明する。まず、水素ガス
を流量１０００ＳＣＣＭで供給して石英反応管１内の空
気を除去した後、高周波コイル４に高周波を印加してカ
ーボンサセプタ２を加熱してシリコン基板３′の温度を
１０００℃に上昇させ、水素ガスを流量１０００ＳＣＣ
Ｍで供給しながら１０００℃で２０分間熱処理した。こ
れにより、シリコン基板３′表面に形成されていたシリ
コン酸化膜を除去した。
【００４８】次に、８５０℃に温度を下げ、水素ガスを
流量５２０ＳＣＣＭ、アルシンを流量を４８０ＳＣＣＭ
で約１分間供給する。これにより、シリコン基板３′表
面にＡｓの薄い原子層を形成した。次に、１５０℃に温
度を下げ、トリメチルアミノアランのバブラーの温度を
５℃とし、トリメチルアミノアランとアルシンを、水素
ガスをキャリアガスとして交互に供給して、シリコン基
板３′表面に約３０ｎｍ厚の薄いＡｌＡｓ層をエピタキ
シャル成長した。
流量５２０ＳＣＣＭ、アルシンを流量を４８０ＳＣＣＭ
で約１分間供給する。これにより、シリコン基板３′表
面にＡｓの薄い原子層を形成した。次に、１５０℃に温
度を下げ、トリメチルアミノアランのバブラーの温度を
５℃とし、トリメチルアミノアランとアルシンを、水素
ガスをキャリアガスとして交互に供給して、シリコン基
板３′表面に約３０ｎｍ厚の薄いＡｌＡｓ層をエピタキ
シャル成長した。
【００４９】まず、トリメチルアミノアランの流量を１
００ＳＣＣＭ、水素ガスの流量を１０００ＳＣＣＭで７
秒間供給して、Ａｌ原子層をエピタキシャル成長した。
次に、水素ガスを１０００ＳＣＣＭで３秒間供給してト
リメチルアミノアランを石英反応管１より除去した。次
に、アルシンの流量を４８０ＳＣＣＭ、水素ガスの流量
５２０ＳＣＣＭとし、１０秒間エピタキシャル成長を行
った。
００ＳＣＣＭ、水素ガスの流量を１０００ＳＣＣＭで７
秒間供給して、Ａｌ原子層をエピタキシャル成長した。
次に、水素ガスを１０００ＳＣＣＭで３秒間供給してト
リメチルアミノアランを石英反応管１より除去した。次
に、アルシンの流量を４８０ＳＣＣＭ、水素ガスの流量
５２０ＳＣＣＭとし、１０秒間エピタキシャル成長を行
った。
【００５０】次に、水素ガスを１０００ＳＣＣＭの流量
で３秒間供給してアルシンを石英反応管１より除去し
た。この動作を３８分間の間に１００周期繰り返して、
約３０ｎｍ厚のＡｌＡｓ層をシリコン基板３′上にエピ
タキシャル成長した。次に、７５０℃に温度を上げて約
１０分間熱処理した。その間、水素ガスを１０００ＳＣ
ＣＭ、アルシンを４８０ＳＣＣＭ供給した。アニールす
ることによりシリコン基板３′上に形成したＡｌＡｓ層
の結晶性を向上させた。
で３秒間供給してアルシンを石英反応管１より除去し
た。この動作を３８分間の間に１００周期繰り返して、
約３０ｎｍ厚のＡｌＡｓ層をシリコン基板３′上にエピ
タキシャル成長した。次に、７５０℃に温度を上げて約
１０分間熱処理した。その間、水素ガスを１０００ＳＣ
ＣＭ、アルシンを４８０ＳＣＣＭ供給した。アニールす
ることによりシリコン基板３′上に形成したＡｌＡｓ層
の結晶性を向上させた。
【００５１】次に、６００℃に温度を下げ、トリメチル
ガリウムのバブラーの温度を３℃とし、トリメチルガリ
ウムとアルシンを水素ガスをキャリアガスとして供給し
た。トリメチルガリウムの流量を２ＳＣＣＭとし、アル
シンの流量を１００ＳＣＣＭとし、水素の流量を９００
ＳＣＣＭとし、２時間供給し続けた。これにより、Ａｌ
Ａｓ層上に約２μｍ厚のＧａＡｓ層がエピタキシャル成
長した。
ガリウムのバブラーの温度を３℃とし、トリメチルガリ
ウムとアルシンを水素ガスをキャリアガスとして供給し
た。トリメチルガリウムの流量を２ＳＣＣＭとし、アル
シンの流量を１００ＳＣＣＭとし、水素の流量を９００
ＳＣＣＭとし、２時間供給し続けた。これにより、Ａｌ
Ａｓ層上に約２μｍ厚のＧａＡｓ層がエピタキシャル成
長した。
【００５２】本実施例によりシリコン基板３′上にエピ
タキシャル成長されたＧａＡｓ層の表面モホロジーは非
常に良好であった。なお、下地のＡｌＡｓ層の厚さを変
えて同様の条件でＧａＡｓ層を形成したところ、ＡｌＡ
ｓ層が３０ｎｍ厚のときが最もＧａＡｓ層の表面モホロ
ジーが良好であった。
タキシャル成長されたＧａＡｓ層の表面モホロジーは非
常に良好であった。なお、下地のＡｌＡｓ層の厚さを変
えて同様の条件でＧａＡｓ層を形成したところ、ＡｌＡ
ｓ層が３０ｎｍ厚のときが最もＧａＡｓ層の表面モホロ
ジーが良好であった。
【００５３】
【発明の効果】以上の通り、本発明によれば、構成元素
中の少なくともひとつの構成元素の原材料にメチルアミ
ノ基を含む有機金属化合物を用いたので、ＭＯＣＶＤ法
により結晶基板上に化合物半導体の結晶層を低温でエピ
タキシャル成長することができ、急峻なヘテロ界面を形
成でき、反りや歪みのない結晶層を形成することができ
る。
中の少なくともひとつの構成元素の原材料にメチルアミ
ノ基を含む有機金属化合物を用いたので、ＭＯＣＶＤ法
により結晶基板上に化合物半導体の結晶層を低温でエピ
タキシャル成長することができ、急峻なヘテロ界面を形
成でき、反りや歪みのない結晶層を形成することができ
る。
【００５４】また、本発明によれば、シリコン基板上に
アミノ基を含むＡｌ化合物とＶ族元素の化合物とを用い
てＡｌとＶ族元素の化合物半導体の結晶層をエピタキシ
ャル成長した後に、その化合物半導体の結晶層上に化合
物半導体の結晶層をエピタキシャル成長したので、シリ
コン基板上に表面モホロジーが良好な化合物半導体の結
晶層をヘテロエピタキシャル成長することができる。
アミノ基を含むＡｌ化合物とＶ族元素の化合物とを用い
てＡｌとＶ族元素の化合物半導体の結晶層をエピタキシ
ャル成長した後に、その化合物半導体の結晶層上に化合
物半導体の結晶層をエピタキシャル成長したので、シリ
コン基板上に表面モホロジーが良好な化合物半導体の結
晶層をヘテロエピタキシャル成長することができる。
【図１】実施例１におけるトリメチルアミノガランの供
給時間と１サイクル当りの成長膜厚の関係を示すグラフ
である。
給時間と１サイクル当りの成長膜厚の関係を示すグラフ
である。
【図２】トリメチルアミノガランの構造式である。
【図３】実施例１で用いたＭＯＣＶＤ装置を示す図であ
る。
る。
【図４】実施例２におけるトリメチルアミノアランの供
給時間と１サイクル当りの成長膜厚の関係を示すグラフ
である。
給時間と１サイクル当りの成長膜厚の関係を示すグラフ
である。
【図５】トリメチルアミノアランの構造式である。
【図６】実施例３におけるトリメチルアミノアランの供
給時間と１サイクル当りの成長膜厚の関係を示すグラフ
である。
給時間と１サイクル当りの成長膜厚の関係を示すグラフ
である。
【図７】実施例３における成長温度と１サイクル当りの
成長膜厚の関係を示すグラフである。
成長膜厚の関係を示すグラフである。
【図８】実施例３で用いたＭＯＣＶＤ装置を示す図であ
る。
る。
【図９】実施例４における成長温度プロファイルを示す
図である。
図である。
【図１０】実施例４における原料ガスの供給シーケンス
を示す図である。
を示す図である。
１…石英反応管 ２…カーボンサセプタ ３…ＧａＡｓ基板 ３′…シリコン基板 ４…高周波コイル ５…圧力調節器 ６…ガス切り換えバルブ ７…圧力調節器
Claims (9)
- 【請求項１】 結晶基板上に化合物半導体を構成する構
成元素の原材料を交互に供給することにより、前記化合
物半導体の結晶層を前記結晶基板上にエピタキシャル成
長する化合物半導体結晶の成長方法において、 前記構成元素中の少なくともひとつの構成元素の原材料
が、メチルアミノ基を含む有機金属化合物であることを
特徴とする化合物半導体結晶の成長方法。 - 【請求項２】 請求項１記載の化合物半導体結晶の成長
方法において、 前記構成元素中の少なくともひとつの構成元素が、Ｇａ
であり、 前記原材料が、（ＣＨ3 ）n Ｈ3-n Ｎ・ＧａＨ3 である
ことを特徴とする化合物半導体結晶の成長方法。 - 【請求項３】 請求項１記載の化合物半導体結晶の成長
方法において、 前記構成元素中の少なくともひとつの構成元素が、Ａｌ
であり、 前記原材料が、（ＣＨ3 ）n Ｈ3-n Ｎ・ＡｌＨ3 である
ことを特徴とする化合物半導体結晶の成長方法。 - 【請求項４】 請求項１記載の化合物半導体結晶の成長
方法において、 前記構成元素中の少なくともひとつの構成元素が、Ｉｎ
であり、 前記原材料が、（ＣＨ3 ）n Ｈ3-n Ｎ・ＩｎＨ3 である
ことを特徴とする化合物半導体結晶の成長方法。 - 【請求項５】 請求項３記載の化合物半導体結晶の成長
方法において、 前記結晶基板が、ＧａＡｓ基板であり、 前記化合物半導体の他の構成元素が、Ａｓであり、 前記他の構成元素の原材料が、ＡｓＨ3 であり、 前記化合物半導体が、ＡｌＡｓであることを特徴とする
化合物半導体結晶の成長方法。 - 【請求項６】 請求項１乃至５のいずれかに記載の化合
物半導体結晶の成長方法において、 前記化合物半導体をエピタキシャル成長する温度が、室
温から４００℃の範囲内であることを特徴とする化合物
半導体結晶の成長方法。 - 【請求項７】 シリコン基板上に、アミノ基を含むＡｌ
化合物と、Ｖ族元素の化合物とを交互に供給することに
より、前記シリコン基板上にＡｌとＶ族元素の化合物半
導体の結晶層をエピタキシャル成長する第１の工程と、 前記ＡｌとＶ族元素の化合物半導体の結晶層上に化合物
半導体の結晶層をエピタキシャル成長する第２の工程と
を有することを特徴とする化合物半導体結晶の成長方
法。 - 【請求項８】 請求項７記載の化合物半導体結晶の成長
方法において、 前記第１の工程の前に、前記シリコン
基板上に高温でＡｓＨ3 を供給する工程を更に有するこ
とを特徴とする化合物半導体結晶の成長方法。 - 【請求項９】 請求項７又は８記載の化合物半導体結晶
の成長方法において、 前記第１の工程と前記第２の工程の間に、約６００〜９
００℃の範囲の温度で熱処理する工程を更に有すること
を特徴とする化合物半導体結晶の成長方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7132992A JPH0582447A (ja) | 1991-04-12 | 1992-03-27 | 化合物半導体結晶の成長方法 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7945191 | 1991-04-12 | ||
| JP3-79451 | 1991-04-12 | ||
| JP7132992A JPH0582447A (ja) | 1991-04-12 | 1992-03-27 | 化合物半導体結晶の成長方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0582447A true JPH0582447A (ja) | 1993-04-02 |
Family
ID=26412433
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7132992A Withdrawn JPH0582447A (ja) | 1991-04-12 | 1992-03-27 | 化合物半導体結晶の成長方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0582447A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6764871B2 (en) | 2002-01-21 | 2004-07-20 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Method for fabricating a nitride semiconductor device |
| JP2016530708A (ja) * | 2013-07-02 | 2016-09-29 | ウルトラテック インク | 格子転位を除去するための急速熱処理によるヘテロエピタキシャル層の形成 |
| US9960036B2 (en) | 2013-09-23 | 2018-05-01 | Ultratech, Inc. | Method and apparatus for forming device quality gallium nitride layers on silicon substrates |
| CN117276435A (zh) * | 2023-11-21 | 2023-12-22 | 江西兆驰半导体有限公司 | 发光二极管外延片及其制备方法、led |
-
1992
- 1992-03-27 JP JP7132992A patent/JPH0582447A/ja not_active Withdrawn
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6764871B2 (en) | 2002-01-21 | 2004-07-20 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Method for fabricating a nitride semiconductor device |
| JP2016530708A (ja) * | 2013-07-02 | 2016-09-29 | ウルトラテック インク | 格子転位を除去するための急速熱処理によるヘテロエピタキシャル層の形成 |
| US9929011B2 (en) | 2013-07-02 | 2018-03-27 | Ultratech, Inc. | Formation of heteroepitaxial layers with rapid thermal processing to remove lattice dislocations |
| US10090153B2 (en) | 2013-07-02 | 2018-10-02 | Ultratech, Inc. | Formation of heteroepitaxial layers with rapid thermal processing to remove lattice dislocations |
| US9960036B2 (en) | 2013-09-23 | 2018-05-01 | Ultratech, Inc. | Method and apparatus for forming device quality gallium nitride layers on silicon substrates |
| CN117276435A (zh) * | 2023-11-21 | 2023-12-22 | 江西兆驰半导体有限公司 | 发光二极管外延片及其制备方法、led |
| CN117276435B (zh) * | 2023-11-21 | 2024-01-26 | 江西兆驰半导体有限公司 | 发光二极管外延片及其制备方法、led |
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|---|---|---|---|
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