JPH0817160B2 - 気相成長方法 - Google Patents
気相成長方法Info
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- JPH0817160B2 JPH0817160B2 JP25057787A JP25057787A JPH0817160B2 JP H0817160 B2 JPH0817160 B2 JP H0817160B2 JP 25057787 A JP25057787 A JP 25057787A JP 25057787 A JP25057787 A JP 25057787A JP H0817160 B2 JPH0817160 B2 JP H0817160B2
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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、インジウム（In）を含む例えばリン化イン
ジウム（InP）や、InGaAs,InGaAsP等のIn系多元混晶等
の気相成長方法に係り、特に良質な高品位In系化合物半
導体薄膜を再現性良く得る成長方法に関するものであ
る。
ジウム（InP）や、InGaAs,InGaAsP等のIn系多元混晶等
の気相成長方法に係り、特に良質な高品位In系化合物半
導体薄膜を再現性良く得る成長方法に関するものであ
る。
従来より、InP,InGaAs等のIn系化合物半導体薄膜の成
長法として、有機金属化合物を原料とする熱分解気相成
長法、所謂MOCVD（Ｍetal Ｏrganic Ｃhemical Ｖapor
Ｄeposition）法がある。この方法は、例えばInP薄膜を
堆積、成長せしめるに際し、In源としてトリメチルIn
（（CH3）3In）などを、またＰ源としてホスフィン（PH
3）等を使用し、これらの原料ガスを化合物半導体単結
晶等の被堆積物上に導入し、熱分解せしめ、被堆積物上
に所望の薄膜を堆積せしめる気相成長法である。
長法として、有機金属化合物を原料とする熱分解気相成
長法、所謂MOCVD（Ｍetal Ｏrganic Ｃhemical Ｖapor
Ｄeposition）法がある。この方法は、例えばInP薄膜を
堆積、成長せしめるに際し、In源としてトリメチルIn
（（CH3）3In）などを、またＰ源としてホスフィン（PH
3）等を使用し、これらの原料ガスを化合物半導体単結
晶等の被堆積物上に導入し、熱分解せしめ、被堆積物上
に所望の薄膜を堆積せしめる気相成長法である。
現在、上記MOCVD法は、堆積、成長せしめた薄膜層の
膜厚の制御性、並びに得られる薄膜の電気的特性の均一
性等に優れる等の理由から化合物半導体薄膜の有力な成
長方法として多用されている。
膜厚の制御性、並びに得られる薄膜の電気的特性の均一
性等に優れる等の理由から化合物半導体薄膜の有力な成
長方法として多用されている。
しかしながら、優れた特徴を有するMOCVD法に於いて
も、従来より未だ充分に解決されていない極めて根本的
な問題が残されている。
も、従来より未だ充分に解決されていない極めて根本的
な問題が残されている。
以下、InPのMOCVD法による成長を例に挙げ、従来技術
の問題点を述べる。
の問題点を述べる。
前記した如くInP薄膜をMOCVD法により気相成長せしめ
に当っては、In膜として（CH3）3InやトリエチルIn
（（C2H5）3In）を、Ｐ源としてPH3を用いるのが従来よ
り一般化している。ところが、In源となる上記トリアル
キル化合物とＰ源のPH3とは、化学的な親和、結合性が
著しく高く、このため被堆積物上に到達する以前に複合
体化反応を介して、ポリマー状の難解離性物質を形成
し、該形成反応により、例えば良好な表面状態を有し、
且つ特性の均一性に優れる高品位InP薄膜を制御性並び
に再現性良く得られない欠点があった。
に当っては、In膜として（CH3）3InやトリエチルIn
（（C2H5）3In）を、Ｐ源としてPH3を用いるのが従来よ
り一般化している。ところが、In源となる上記トリアル
キル化合物とＰ源のPH3とは、化学的な親和、結合性が
著しく高く、このため被堆積物上に到達する以前に複合
体化反応を介して、ポリマー状の難解離性物質を形成
し、該形成反応により、例えば良好な表面状態を有し、
且つ特性の均一性に優れる高品位InP薄膜を制御性並び
に再現性良く得られない欠点があった。
従って、上記の様な複合体化反応を防止し、高品位の
In系薄膜を得る試みとして、堆積、成長反応を減圧下で
実施する従来の一般的な対拠方法に加え、最近では、Ｐ
源として新たにイソブチルホスフィンを用いるInPのMOC
VD法（Appl.Phys.Lett.,48（No.22）（1986）,1531）も
成されている。
In系薄膜を得る試みとして、堆積、成長反応を減圧下で
実施する従来の一般的な対拠方法に加え、最近では、Ｐ
源として新たにイソブチルホスフィンを用いるInPのMOC
VD法（Appl.Phys.Lett.,48（No.22）（1986）,1531）も
成されている。
しかしながら、現在に到る迄に、前記の複合体化反応
を回避でき、高品位のIn系化合物半導体薄膜を収率良く
量産し得るMOCVD法の発明は成されていない。このこと
こそが、In系薄膜の安定生産を著しく妨げていると共
に、薄膜を母体材料とする半導体デバイスの良品収率向
上並びに高品質化に重大な支障を来たす要因となってい
る。
を回避でき、高品位のIn系化合物半導体薄膜を収率良く
量産し得るMOCVD法の発明は成されていない。このこと
こそが、In系薄膜の安定生産を著しく妨げていると共
に、薄膜を母体材料とする半導体デバイスの良品収率向
上並びに高品質化に重大な支障を来たす要因となってい
る。
上記の高品位In系化合物半導体薄膜の形成を著しく阻
害する複合体化反応は、有機分子の電子論的な観点から
検討を加えるにIn源として従来から用いられているトリ
アルキルIn化合物が、電子吸引的な性質を有する、所謂
ルイス酸として作用するに対し、Ｐ源となるPH3は、逆
に電子供与的な、即ちルイス塩基として働くが故に、こ
れらルイス酸とルイス塩基分子相互の極めて強い結合力
に基づくものとの知見から、本発明者は、前記複合体化
反応を回避すべく有機電子論的な観点から鋭意検討を重
ね、Ｐ源として多用されている例えばPH3分子と同様の
有機電子論的性質を有する有機In化合物を新たに用いる
ことにより、前記の複合体化反応が未然に防止され得る
ことを見出し本発明に至った。
害する複合体化反応は、有機分子の電子論的な観点から
検討を加えるにIn源として従来から用いられているトリ
アルキルIn化合物が、電子吸引的な性質を有する、所謂
ルイス酸として作用するに対し、Ｐ源となるPH3は、逆
に電子供与的な、即ちルイス塩基として働くが故に、こ
れらルイス酸とルイス塩基分子相互の極めて強い結合力
に基づくものとの知見から、本発明者は、前記複合体化
反応を回避すべく有機電子論的な観点から鋭意検討を重
ね、Ｐ源として多用されている例えばPH3分子と同様の
有機電子論的性質を有する有機In化合物を新たに用いる
ことにより、前記の複合体化反応が未然に防止され得る
ことを見出し本発明に至った。
即ち、本発明は、Inを少なくとも一つの構成元素とし
て含む化合物半導体薄膜を気相成長させるに際し、シク
ロペンタジエニルインジウム（cyclopentadienyl In:C5
H5In）をIn源として用いることを特徴とする気相成長法
である。
て含む化合物半導体薄膜を気相成長させるに際し、シク
ロペンタジエニルインジウム（cyclopentadienyl In:C5
H5In）をIn源として用いることを特徴とする気相成長法
である。
本発明の特許請求範囲記載のシクロペンタジエニルIn
を、MOCVD法によるIn系化合物半導体薄膜の成長に際
し、In源として用いることの優位性を、物性的な観点か
ら見るに、シルコペンタジエニルInは、常温に於いて固
体であるものの、例えば50゜〜60℃と極めて容易に精密
制御な可能な温度範囲で昇華性を有するため、気相反応
を起こさせしめる反応容器内に該In源を気体状で導入で
き、従って、流量を制御するという単純な施策により、
得られる化合物半導体薄膜の組成等を容易に制御するこ
とが可能である。
を、MOCVD法によるIn系化合物半導体薄膜の成長に際
し、In源として用いることの優位性を、物性的な観点か
ら見るに、シルコペンタジエニルInは、常温に於いて固
体であるものの、例えば50゜〜60℃と極めて容易に精密
制御な可能な温度範囲で昇華性を有するため、気相反応
を起こさせしめる反応容器内に該In源を気体状で導入で
き、従って、流量を制御するという単純な施策により、
得られる化合物半導体薄膜の組成等を容易に制御するこ
とが可能である。
また、上記シクロペンタジエニルInを有機電子論的な
観点からその優位性を探るに、該In化合物は、例えばIn
PをMOCVD法により成長させ得る際に従来からＰ源として
多用されているPH3と類似の性質、即ち電子供与的な、
ルイス塩基としての性質を有するが故に、原料となるこ
れら相方の化合物の分子が互いに近接し、衝突した場合
に於いても外穀電子相互の反発力により、化合せず、従
来技術によるIn系化合物半導体薄膜の堆積成長法に於い
て重大な問題となっている原料化合物の分子相互の必然
的な係合に基づく、複合体化反応を未然に防止しうる作
用を有する。この作用は、PH3に対してのみではなく、P
H3と類似のルイス塩基でありMOCVD法による薄膜成長
で、As（砒素）源として常用されるアルシン（AsH3）に
対しても発揮され得る。
観点からその優位性を探るに、該In化合物は、例えばIn
PをMOCVD法により成長させ得る際に従来からＰ源として
多用されているPH3と類似の性質、即ち電子供与的な、
ルイス塩基としての性質を有するが故に、原料となるこ
れら相方の化合物の分子が互いに近接し、衝突した場合
に於いても外穀電子相互の反発力により、化合せず、従
来技術によるIn系化合物半導体薄膜の堆積成長法に於い
て重大な問題となっている原料化合物の分子相互の必然
的な係合に基づく、複合体化反応を未然に防止しうる作
用を有する。この作用は、PH3に対してのみではなく、P
H3と類似のルイス塩基でありMOCVD法による薄膜成長
で、As（砒素）源として常用されるアルシン（AsH3）に
対しても発揮され得る。
従って、Inを含むIII−Ｖ族化合物半導体薄膜を成長
するに際し、Ｖ族元素の原料としてPH3やAsH3等を使用
しても本発明に依るシクロペンタジエニルInを用いるこ
とにより生ずる有利な作用によりInPのみならずこれら
の元素から成る他の薄膜結晶、例えばInAsやInGaAs、In
GaP、InGaAsP、InGaAlP等の多元混晶も良好な安定性を
もって広い成長温度範囲に於いて、原料ガス相互の混合
比に拘ず成長させ得る。
するに際し、Ｖ族元素の原料としてPH3やAsH3等を使用
しても本発明に依るシクロペンタジエニルInを用いるこ
とにより生ずる有利な作用によりInPのみならずこれら
の元素から成る他の薄膜結晶、例えばInAsやInGaAs、In
GaP、InGaAsP、InGaAlP等の多元混晶も良好な安定性を
もって広い成長温度範囲に於いて、原料ガス相互の混合
比に拘ず成長させ得る。
第１図に本発明の実施に用いた気相成長装置を模式的
に示す。無添加InP薄膜の成長に当っては、本発明に係
るシクロペンタジエニルIn（同図中101に示す）を収容
するステンレス製容器102を同容器用恒温槽103にて50℃
に保持せしめ、恒温に至らしめた後、同容器102内に流
量制御計104で所望の流量に調節された高純度水素ガス
を流通し、然る後、配管105内を流通させ反応容器106内
に載置されたInP単結晶基板107上に導入した。
に示す。無添加InP薄膜の成長に当っては、本発明に係
るシクロペンタジエニルIn（同図中101に示す）を収容
するステンレス製容器102を同容器用恒温槽103にて50℃
に保持せしめ、恒温に至らしめた後、同容器102内に流
量制御計104で所望の流量に調節された高純度水素ガス
を流通し、然る後、配管105内を流通させ反応容器106内
に載置されたInP単結晶基板107上に導入した。
一方、Ｐ源としては高純度水素で10％の濃度に希釈さ
れたPH3108を用い、流量制御計109により所望の流量に
調節し、上記配管105内に流通させ、反応容器106内に導
入した。本実施例に於いては、前記InP基板107を反応容
器106の外周に設けた高周波加熱コイル110で誘導加熱
し、610℃に保持し、配管105内に流入せしめる水素輸送
ガスの流量を6.0／分に且つ上記シクロペンタジエニ
ルIn101の収納容器102内に流通する高純度水素の流量を
120cc/分に各々固定し、PH3108の流量を500から1000cc/
分の範囲で変化させ無添加InP単結晶薄膜の成長を大気
圧下に於いて実施した。第２図に本実施例の条件下で得
られるInP薄膜の成長速度をPH3の流量に対して示す。同
図に示す如く、得られる成長速度は、従来のトリアルキ
ルIn化合物をIn源とする例に見られる様なPH3の流量の
増加に伴い、減少する傾向は全く認められず、即ち多量
のPH3の導入に伴うトリアルキルInとの複合体化反応の
促進によりトリアルキルInが消費され、InP薄膜の堆積
に寄与するInの減少はなく、本発明に依れば、PH3の流
量に依存せず約0.035μm/分と常に安定した成長速度が
容易に得られる。
れたPH3108を用い、流量制御計109により所望の流量に
調節し、上記配管105内に流通させ、反応容器106内に導
入した。本実施例に於いては、前記InP基板107を反応容
器106の外周に設けた高周波加熱コイル110で誘導加熱
し、610℃に保持し、配管105内に流入せしめる水素輸送
ガスの流量を6.0／分に且つ上記シクロペンタジエニ
ルIn101の収納容器102内に流通する高純度水素の流量を
120cc/分に各々固定し、PH3108の流量を500から1000cc/
分の範囲で変化させ無添加InP単結晶薄膜の成長を大気
圧下に於いて実施した。第２図に本実施例の条件下で得
られるInP薄膜の成長速度をPH3の流量に対して示す。同
図に示す如く、得られる成長速度は、従来のトリアルキ
ルIn化合物をIn源とする例に見られる様なPH3の流量の
増加に伴い、減少する傾向は全く認められず、即ち多量
のPH3の導入に伴うトリアルキルInとの複合体化反応の
促進によりトリアルキルInが消費され、InP薄膜の堆積
に寄与するInの減少はなく、本発明に依れば、PH3の流
量に依存せず約0.035μm/分と常に安定した成長速度が
容易に得られる。
また、上記の如く、安定な成長速度が常に得られうる
ばかりでなく、本発明に係るシクロペンタジエニルInを
新たにIn系化合物半導体薄膜のIn源として用いることに
より、従来の反応成長系に見られる如く、複合体化反応
を介して形成されたポリマー状の物質がInPの成長層表
面上に付着し、成長層の表面状態を損う現象も認められ
ず、極めて平坦で且つ鏡面である良好な表面モホロジー
を有するInP堆積層が容易にしかも定常的に得られう
る。
ばかりでなく、本発明に係るシクロペンタジエニルInを
新たにIn系化合物半導体薄膜のIn源として用いることに
より、従来の反応成長系に見られる如く、複合体化反応
を介して形成されたポリマー状の物質がInPの成長層表
面上に付着し、成長層の表面状態を損う現象も認められ
ず、極めて平坦で且つ鏡面である良好な表面モホロジー
を有するInP堆積層が容易にしかも定常的に得られう
る。
しかも、本発明は、大気圧下の成長に於いても複合体
化反応が本質的に抑制出来るため、減圧下でこの複合体
化反応を低減させることを試みている従来の成長系に比
較し、系内を減圧にする特殊な装置も必要とせず、従っ
てこれらの減圧用装置の保守、維持する繁雑な作業も要
しない利点がある。
化反応が本質的に抑制出来るため、減圧下でこの複合体
化反応を低減させることを試みている従来の成長系に比
較し、系内を減圧にする特殊な装置も必要とせず、従っ
てこれらの減圧用装置の保守、維持する繁雑な作業も要
しない利点がある。
尚、本実施例に於いては、InP薄膜の成長を例にして
本発明の特徴効果を説明したが、本発明に係る効果は、
InPのみならず、Inを構成元素として含む他の化合物半
導体薄膜、例えばInGaPやInGaAlP等のIn系多元混晶の薄
膜の成長にも発揮されるのは勿論である。
本発明の特徴効果を説明したが、本発明に係る効果は、
InPのみならず、Inを構成元素として含む他の化合物半
導体薄膜、例えばInGaPやInGaAlP等のIn系多元混晶の薄
膜の成長にも発揮されるのは勿論である。
第１図は、本発明の実施例に用いた気相成長装置の概略
図である。 図中101はシクロペンタジエニルインジウムを、102はシ
クロペンタジエニルインジウム101を収容するステンレ
ス製収納容器を、103は、恒温槽を、104及び109は流量
制御計を、105は配管を、106は反応容器を、107はInP単
結晶基板を、108は、ホスフィンガスを、110は高周波加
熱コイルを各々示す。 第２図は、本発明に係るシクロペンタジエニルインジウ
ムを用いた反応系により無添加InP薄膜を成長させた際
の成長速度のホスフィン流量依存性を示す。
図である。 図中101はシクロペンタジエニルインジウムを、102はシ
クロペンタジエニルインジウム101を収容するステンレ
ス製収納容器を、103は、恒温槽を、104及び109は流量
制御計を、105は配管を、106は反応容器を、107はInP単
結晶基板を、108は、ホスフィンガスを、110は高周波加
熱コイルを各々示す。 第２図は、本発明に係るシクロペンタジエニルインジウ
ムを用いた反応系により無添加InP薄膜を成長させた際
の成長速度のホスフィン流量依存性を示す。
Claims (1)
- 【請求項１】インジウムを少なくとも一つの構成元素と
して含む化合物半導体薄膜を気相成長させるに際し、シ
クロペンタジエニルインジウム（C5H5In）をインジウム
源として用いることを特徴とする気相成長方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25057787A JPH0817160B2 (ja) | 1987-10-06 | 1987-10-06 | 気相成長方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25057787A JPH0817160B2 (ja) | 1987-10-06 | 1987-10-06 | 気相成長方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0194613A JPH0194613A (ja) | 1989-04-13 |
| JPH0817160B2 true JPH0817160B2 (ja) | 1996-02-21 |
Family
ID=17209959
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25057787A Expired - Lifetime JPH0817160B2 (ja) | 1987-10-06 | 1987-10-06 | 気相成長方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0817160B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10047659B4 (de) * | 1999-09-28 | 2007-12-27 | Showa Denko K.K. | Epitaktische GaInP-Stapelstruktur und Herstellungsverfahren dafür sowie FET-Transistor unter Verwendung dieser Struktur |
| US8865096B2 (en) | 2010-06-22 | 2014-10-21 | Solvay Sa | Process for the joint production of sodium carbonate and sodium bicarbonate |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| NL8802458A (nl) * | 1988-10-07 | 1990-05-01 | Philips Nv | Werkwijze voor de vervaardiging van een epitaxiale indiumfosfide-laag op een substraatoppervlak. |
| JPH0388324A (ja) * | 1989-08-31 | 1991-04-12 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 化合物半導体薄膜の形成方法 |
| US5410178A (en) * | 1994-08-22 | 1995-04-25 | Northwestern University | Semiconductor films |
| KR102367495B1 (ko) * | 2017-06-09 | 2022-02-23 | 가부시키가이샤 고준도가가쿠 겐큐쇼 | 화학 증착용 원료, 및, 화학 증착용 원료가 들어간 차광 용기 및 그 제조 방법 |
-
1987
- 1987-10-06 JP JP25057787A patent/JPH0817160B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10047659B4 (de) * | 1999-09-28 | 2007-12-27 | Showa Denko K.K. | Epitaktische GaInP-Stapelstruktur und Herstellungsverfahren dafür sowie FET-Transistor unter Verwendung dieser Struktur |
| US8865096B2 (en) | 2010-06-22 | 2014-10-21 | Solvay Sa | Process for the joint production of sodium carbonate and sodium bicarbonate |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0194613A (ja) | 1989-04-13 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Year of fee payment: 12 Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080221 |