JPH0828330B2 - ▲ｉｉｉ▼―ｖ族化合物の単結晶成長方法 - Google Patents
▲ｉｉｉ▼―ｖ族化合物の単結晶成長方法Info
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- JPH0828330B2 JPH0828330B2 JP6606685A JP6606685A JPH0828330B2 JP H0828330 B2 JPH0828330 B2 JP H0828330B2 JP 6606685 A JP6606685 A JP 6606685A JP 6606685 A JP6606685 A JP 6606685A JP H0828330 B2 JPH0828330 B2 JP H0828330B2
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は基板上にIII−Ｖ族化合物の単結晶を成長さ
せる方法に関するものである。
せる方法に関するものである。
（従来る技術） 従来、このような結晶成長方法の一つである有機金属
熱分解法（Metal Organic Chemical Vaper Deposition,
以下MOCVDと略す。）において、紫外線照射による成長
速度の増大効果が知られている。例えば、GaAs（J.Nish
izawa and Y.Kokabun“Recent Progress in Low Temper
ature Photochemical Processes":Extended Abstracts
of the 16 Conference on Solid State Devices and Ma
terials,Kobe,1984 p.1−４）、ZnO（亀井英徳、他"MOC
VD法によるZnO薄膜の作製と紫外光照射効果:1984年春季
応物予稿集p.591）、ZnSe（安藤秀泰、他”光MOCVD法に
よるZnSe薄膜の形成とその評価:1984年秋季応物予稿集
p.630）等の材料で紫外線照射効果による成長速度の増
大効果が報告されている。これら従来の方法は、雰囲気
中に含まれるソース化合物の分解を光エネルギーで増進
させることを基本としているため、照射光の波長は化合
物の光吸収帯に合わせて選ばれている。
熱分解法（Metal Organic Chemical Vaper Deposition,
以下MOCVDと略す。）において、紫外線照射による成長
速度の増大効果が知られている。例えば、GaAs（J.Nish
izawa and Y.Kokabun“Recent Progress in Low Temper
ature Photochemical Processes":Extended Abstracts
of the 16 Conference on Solid State Devices and Ma
terials,Kobe,1984 p.1−４）、ZnO（亀井英徳、他"MOC
VD法によるZnO薄膜の作製と紫外光照射効果:1984年春季
応物予稿集p.591）、ZnSe（安藤秀泰、他”光MOCVD法に
よるZnSe薄膜の形成とその評価:1984年秋季応物予稿集
p.630）等の材料で紫外線照射効果による成長速度の増
大効果が報告されている。これら従来の方法は、雰囲気
中に含まれるソース化合物の分解を光エネルギーで増進
させることを基本としているため、照射光の波長は化合
物の光吸収帯に合わせて選ばれている。
（発明が解決しようとする問題点） 上述した従来の方法では、光路と雰囲気が重なる領域
でソース化合物の分解が進むため、光導入窓が析出物で
くもりやすい。また、光を部分照射して選択成長を行な
う場合の分解能が悪い等の欠点を有している。
でソース化合物の分解が進むため、光導入窓が析出物で
くもりやすい。また、光を部分照射して選択成長を行な
う場合の分解能が悪い等の欠点を有している。
（問題点を解決するための手段） 上記問題点は、光照射を行なわないときの結晶成長速
度が、基板温度の上昇に伴って増加する成長条件下で、
結晶成長を行なうためのソース化合物を直接分解するの
に適合するフォトンエネルギーより低いフォトンエネル
ギーの光で基板表面を光照射することによって解決され
る。
度が、基板温度の上昇に伴って増加する成長条件下で、
結晶成長を行なうためのソース化合物を直接分解するの
に適合するフォトンエネルギーより低いフォトンエネル
ギーの光で基板表面を光照射することによって解決され
る。
第５図に、M.R.Leys達による報告（Journal of Cryst
al Growth55（1981）p.145-153）から引用したGaAsのMO
CVD法における成長速度と成長温度との関係を示すが、
この図に示されるようにMOCVD法における結晶成長速度
は基板温度にほとんど依存しないことが技術常識とされ
ている。しかしながら、本発明者はいままでの技術常識
をくつがえす、基板温度の上昇に伴って結晶成長速度が
増加する成長条件を形成しうることを見い出した。本発
明はかかる知見をベースとしているが、この成長条件
は、（ｉ）結晶成長を行なうためのソース化合物を噴出
するノズル開口を基板に近づける。（ii）チャンバー内
を減圧する。（iii）チャンバー内に流入するソース化
合物の流量を増大することによって達成されるが、これ
は（ｉ）、（ii）、（iii）の手段をとることによって
ノズルから噴出した化合物が基板に至るまでの時間が短
縮されるおよび基板に至るまでの化合物分子どうしの衝
突の回数が減少するためと考えられる。
al Growth55（1981）p.145-153）から引用したGaAsのMO
CVD法における成長速度と成長温度との関係を示すが、
この図に示されるようにMOCVD法における結晶成長速度
は基板温度にほとんど依存しないことが技術常識とされ
ている。しかしながら、本発明者はいままでの技術常識
をくつがえす、基板温度の上昇に伴って結晶成長速度が
増加する成長条件を形成しうることを見い出した。本発
明はかかる知見をベースとしているが、この成長条件
は、（ｉ）結晶成長を行なうためのソース化合物を噴出
するノズル開口を基板に近づける。（ii）チャンバー内
を減圧する。（iii）チャンバー内に流入するソース化
合物の流量を増大することによって達成されるが、これ
は（ｉ）、（ii）、（iii）の手段をとることによって
ノズルから噴出した化合物が基板に至るまでの時間が短
縮されるおよび基板に至るまでの化合物分子どうしの衝
突の回数が減少するためと考えられる。
（作用） 光照射を行なわないときの結晶成長速度が、基板温度
の上昇に伴って増大するとは、未分解の化合物が基板表
面に至って初めて分解すると解されるが、このような成
長条件下でソース化合物の光吸収波長と異なる波長の光
を基板に照射すると、光照射された部分のみが結晶成長
速度が増加する。このことは、照射光はソース化合物を
直接には分解しないが、基板上の未分解ソース化合物の
分解またはこの分解の促進を行なうと考えられる。
の上昇に伴って増大するとは、未分解の化合物が基板表
面に至って初めて分解すると解されるが、このような成
長条件下でソース化合物の光吸収波長と異なる波長の光
を基板に照射すると、光照射された部分のみが結晶成長
速度が増加する。このことは、照射光はソース化合物を
直接には分解しないが、基板上の未分解ソース化合物の
分解またはこの分解の促進を行なうと考えられる。
なお、従来技術常識とされていた結晶成長速度が基板
温度にほとんど依存しない結晶成長条件下手は、ソース
化合物の光吸収帯より長波長の光照射を行なっても成長
速度の増大効果はほとんど得られない。
温度にほとんど依存しない結晶成長条件下手は、ソース
化合物の光吸収帯より長波長の光照射を行なっても成長
速度の増大効果はほとんど得られない。
以下、本発明を実験結果に基づいて説明する。第１図
は本発明を実施するのに用いられるGaAsのMOCVD成長装
置を示す。この装置は、内部を真空に保つことのできる
チャンバー１を有しており、このチャンバー１内部には
基板２が設置される試料台３が配置されている。この台
３はヒータによって加熱され基板２の温度を所定のもの
とすることができるようになっている。ソース化合物は
ノズル４、５によってチャンバー１中に流入されるが、
本装置においては、ノズル４からＨ2をキャリヤーガス
とするAsH3が、ノズル５からＨ2をキャリヤーガスとす
るTMG（トリメチルガリウム：(CH3)3Ga）が流入され
る。チャンバー１には２つの窓６、７が設けられてお
り、一方の窓６からはArレーザ８から放出されたレーザ
光９（波長514.5nm）が基板２上に照射され、他方の窓
７からは基板２から放出された熱線10が取り出されて、
赤外線温度計11によって基板２の温度が測定されるよう
になっている。レーザ光９の波長は雰囲気に含まれる化
合物（AsH3、TMG）の光吸収帯より長波長、即ち514.5nm
のものが使用されている。チャンバー１内部の圧力は排
気口12から排出を行なうことによって減圧される。
は本発明を実施するのに用いられるGaAsのMOCVD成長装
置を示す。この装置は、内部を真空に保つことのできる
チャンバー１を有しており、このチャンバー１内部には
基板２が設置される試料台３が配置されている。この台
３はヒータによって加熱され基板２の温度を所定のもの
とすることができるようになっている。ソース化合物は
ノズル４、５によってチャンバー１中に流入されるが、
本装置においては、ノズル４からＨ2をキャリヤーガス
とするAsH3が、ノズル５からＨ2をキャリヤーガスとす
るTMG（トリメチルガリウム：(CH3)3Ga）が流入され
る。チャンバー１には２つの窓６、７が設けられてお
り、一方の窓６からはArレーザ８から放出されたレーザ
光９（波長514.5nm）が基板２上に照射され、他方の窓
７からは基板２から放出された熱線10が取り出されて、
赤外線温度計11によって基板２の温度が測定されるよう
になっている。レーザ光９の波長は雰囲気に含まれる化
合物（AsH3、TMG）の光吸収帯より長波長、即ち514.5nm
のものが使用されている。チャンバー１内部の圧力は排
気口12から排出を行なうことによって減圧される。
第２図は第１図に示された装置を用い、かつ基板上に
光照射を行なわない場合の成長速度と成長温度の逆数の
関係を示している。この時の実験条件は、チャンバー内
の圧力が100mb、ガス流量が合計で2700SCCM、ノズルか
らGaAs単結晶基板までの距離は数cmであった。第２図か
らわかるようにこの実験を行なった条件下では、第５図
に示した従来から知られているMOCVDの特徴とは異な
り、成長速度は成長温度に強く依存し、基板温度が500-
650℃において、温度の上昇と共に結晶の成長温度が増
大することが分かる。このような成長条件下では、従来
の成長条件と異なり、化合物が未分解のまま基板表面に
到達する率が著るしく増大しているものと考えられる。
光照射を行なわない場合の成長速度と成長温度の逆数の
関係を示している。この時の実験条件は、チャンバー内
の圧力が100mb、ガス流量が合計で2700SCCM、ノズルか
らGaAs単結晶基板までの距離は数cmであった。第２図か
らわかるようにこの実験を行なった条件下では、第５図
に示した従来から知られているMOCVDの特徴とは異な
り、成長速度は成長温度に強く依存し、基板温度が500-
650℃において、温度の上昇と共に結晶の成長温度が増
大することが分かる。このような成長条件下では、従来
の成長条件と異なり、化合物が未分解のまま基板表面に
到達する率が著るしく増大しているものと考えられる。
第２図に示される実験を行なったのと同一の条件下で
基板にArレーザ（波長514.5nm、出力774mW）を照射した
場合に得られる成長速度の増大率を第３図に示す。
基板にArレーザ（波長514.5nm、出力774mW）を照射した
場合に得られる成長速度の増大率を第３図に示す。
広い温度範囲にわたって成長速度の増大効果が有る
が、特に未分解の化合物が基板表面に到達する率が高い
低温領域では、化合物の分解が主として基板表面に於け
る光照射による分解の増大作用で生じるため、成長速度
の増大率は著るしく大きい。
が、特に未分解の化合物が基板表面に到達する率が高い
低温領域では、化合物の分解が主として基板表面に於け
る光照射による分解の増大作用で生じるため、成長速度
の増大率は著るしく大きい。
第４図は本発明に従って得られたGaAs成長層表面の凹
凸を示す図であり、表面あらさ計による測定結果であ
る。Arレーザが照射された部分のみが、選択的に隆起さ
れている。
凸を示す図であり、表面あらさ計による測定結果であ
る。Arレーザが照射された部分のみが、選択的に隆起さ
れている。
本発明では照射光の波長を、ソース化合物の吸収帯よ
り長波長に選んだため、化合物の分解は光路と雰囲気が
重なった領域で均一に起るのではなく、基板表面で局所
的に起る。これにより成長層の厚さが光照射された部分
でのみ著るしく厚くなる選択成長効果が有り、その分解
能が高く、微細なパターンの選択成長が可能となった事
がわかる。
り長波長に選んだため、化合物の分解は光路と雰囲気が
重なった領域で均一に起るのではなく、基板表面で局所
的に起る。これにより成長層の厚さが光照射された部分
でのみ著るしく厚くなる選択成長効果が有り、その分解
能が高く、微細なパターンの選択成長が可能となった事
がわかる。
なお、本発明はGaAs以外の結晶、例えばGaAsAl、GaIn
AsP、InP等の結晶成長を行うのにも使用することができ
る。
AsP、InP等の結晶成長を行うのにも使用することができ
る。
（発明の効果） 上述したように、本発明によると、加熱基板の光照射
部分の結晶成長速度のみが著るしく増大し、その分解能
も高いので微細なパターンの選択成長が可能となる。ま
た、照射光の光導入窓が析出物でくもることがないので
結晶成長を安定して行なうことができる。
部分の結晶成長速度のみが著るしく増大し、その分解能
も高いので微細なパターンの選択成長が可能となる。ま
た、照射光の光導入窓が析出物でくもることがないので
結晶成長を安定して行なうことができる。
第１図は本発明を実施するのに用いられるMOCVD成長装
置の概略図、 第２図は光照射を行なわない場合の本発明の結晶成長条
件を示す成長速度と成長温度の逆数との関係を示すグラ
フ、 第３図は第２図に示される実験を行なったのと同一の条
件下でソース化合物を直接分解するのに適合する波長と
異なる波長の光を基板に照射した場合の成長速度の増大
率を示すグラフ、 第４図は本発明によって得られたGaAs成長層表面の凹凸
を示す図、 第５図は、従来のMOCVD法におけるGaAsの成長速度と成
長温度との関係を示すグラフである。 １……チャンバー、２……基板、３……試料台、４、５
……ノズル、６、７……窓、８……Arレーザ、９……レ
ーザ光、10……熱線、11……赤外線温度計、12……排気
口。
置の概略図、 第２図は光照射を行なわない場合の本発明の結晶成長条
件を示す成長速度と成長温度の逆数との関係を示すグラ
フ、 第３図は第２図に示される実験を行なったのと同一の条
件下でソース化合物を直接分解するのに適合する波長と
異なる波長の光を基板に照射した場合の成長速度の増大
率を示すグラフ、 第４図は本発明によって得られたGaAs成長層表面の凹凸
を示す図、 第５図は、従来のMOCVD法におけるGaAsの成長速度と成
長温度との関係を示すグラフである。 １……チャンバー、２……基板、３……試料台、４、５
……ノズル、６、７……窓、８……Arレーザ、９……レ
ーザ光、10……熱線、11……赤外線温度計、12……排気
口。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭55−65428（ＪＰ，Ａ) 信学技報，第84巻第127号，1984年８月 27日発行，第61〜66頁，第73〜78頁
Claims (1)
- 【請求項１】反応室内に基板を配置し、前記反応室を減
圧し、成長させようとする結晶を構成する原子を成分と
するソース化合物を流入し、前記基板の表面上に光照射
を行ってIII−Ｖ族化合物の単結晶成長方法において、 ノズル開口を基板に近づけてソース化合物を噴出し、且
つ基板温度を500-650℃に加熱して、前記光照射を行わ
ないときの単結晶速度が、基板温度の上昇にともなって
増加するようにするステップ、及び 上記基板表面にアルゴンレーザを照射するステップ、 を有することを特徴とするIII−Ｖ族化合物の単結晶成
長方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6606685A JPH0828330B2 (ja) | 1985-03-28 | 1985-03-28 | ▲ｉｉｉ▼―ｖ族化合物の単結晶成長方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6606685A JPH0828330B2 (ja) | 1985-03-28 | 1985-03-28 | ▲ｉｉｉ▼―ｖ族化合物の単結晶成長方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61224316A JPS61224316A (ja) | 1986-10-06 |
| JPH0828330B2 true JPH0828330B2 (ja) | 1996-03-21 |
Family
ID=13305105
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6606685A Expired - Lifetime JPH0828330B2 (ja) | 1985-03-28 | 1985-03-28 | ▲ｉｉｉ▼―ｖ族化合物の単結晶成長方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0828330B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100381607C (zh) * | 2005-11-30 | 2008-04-16 | 吉林大学 | ZnO薄膜生长用光照MOCVD设备及其p型掺杂工艺 |
-
1985
- 1985-03-28 JP JP6606685A patent/JPH0828330B2/ja not_active Expired - Lifetime
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 信学技報，第８４巻第１２７号，１９８４年８月２７日発行，第６１〜６６頁，第７３〜７８頁 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61224316A (ja) | 1986-10-06 |
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