JPH09148342A - Ｉｉ−ｖｉ族化合物半導体の成長方法 - Google Patents
Ｉｉ−ｖｉ族化合物半導体の成長方法Info
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- JPH09148342A JPH09148342A JP32644095A JP32644095A JPH09148342A JP H09148342 A JPH09148342 A JP H09148342A JP 32644095 A JP32644095 A JP 32644095A JP 32644095 A JP32644095 A JP 32644095A JP H09148342 A JPH09148342 A JP H09148342A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 低結晶欠陥密度で良質のＩＩ−ＶＩ族化合物
半導体を低コストで成長させる。 【解決手段】 分子線エピタキシー法によりＩＩ−ＶＩ
族化合物半導体をＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体基板１１上
に成長させる際に、基板温度３００〜５５０℃において
ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体基板１１の表面に原子状また
は活性水素を照射することにより、または、大気圧ない
し１．３３Ｐａの圧力の水素ガス雰囲気中において基板
温度を５８０℃以下に保つことにより表面の酸化膜１２
を除去した後、速やかにその表面にＩＩ−ＶＩ族化合物
半導体層１３を成長させる。基板としてＩＩ−ＶＩ族化
合物半導体基板を用いる場合には、基板温度４５０℃以
下においてＩＩ−ＶＩ族化合物半導体基板の表面に原子
状または活性水素を照射することにより酸化膜１２を除
去する。
半導体を低コストで成長させる。 【解決手段】 分子線エピタキシー法によりＩＩ−ＶＩ
族化合物半導体をＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体基板１１上
に成長させる際に、基板温度３００〜５５０℃において
ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体基板１１の表面に原子状また
は活性水素を照射することにより、または、大気圧ない
し１．３３Ｐａの圧力の水素ガス雰囲気中において基板
温度を５８０℃以下に保つことにより表面の酸化膜１２
を除去した後、速やかにその表面にＩＩ−ＶＩ族化合物
半導体層１３を成長させる。基板としてＩＩ−ＶＩ族化
合物半導体基板を用いる場合には、基板温度４５０℃以
下においてＩＩ−ＶＩ族化合物半導体基板の表面に原子
状または活性水素を照射することにより酸化膜１２を除
去する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、ＩＩ−ＶＩ族化
合物半導体の成長方法に関し、例えばＩＩ−ＶＩ族化合
物半導体を用いた半導体発光素子の製造に適用して好適
なものである。
合物半導体の成長方法に関し、例えばＩＩ−ＶＩ族化合
物半導体を用いた半導体発光素子の製造に適用して好適
なものである。
【０００２】
【従来の技術】ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体は、高密度の
光ディスクまたは光磁気ディスクに対する記録／再生に
応用される青色ないし緑色で発光可能な半導体レーザー
や、大画面のカラーディスプレイや信号灯などに応用さ
れる発光ダイオードなどの製造に不可欠であり、その成
長技術の向上が求められている。
光ディスクまたは光磁気ディスクに対する記録／再生に
応用される青色ないし緑色で発光可能な半導体レーザー
や、大画面のカラーディスプレイや信号灯などに応用さ
れる発光ダイオードなどの製造に不可欠であり、その成
長技術の向上が求められている。
【０００３】Ｚｎ、Ｃｄ、Ｍｇ、ＨｇなどのＩＩ族元素
とＳｅ、Ｓ、ＴｅなどのＶＩ族元素とからなるＩＩ−Ｖ
Ｉ族化合物半導体の結晶成長においては、基板として、
ＺｎＳＳｅやＺｎＭｇＳＳｅなどにおいてＳやＭｇの組
成比を変えることにより格子整合させることができ、か
つ安価なＧａＡｓ基板が用いられることが多い。
とＳｅ、Ｓ、ＴｅなどのＶＩ族元素とからなるＩＩ−Ｖ
Ｉ族化合物半導体の結晶成長においては、基板として、
ＺｎＳＳｅやＺｎＭｇＳＳｅなどにおいてＳやＭｇの組
成比を変えることにより格子整合させることができ、か
つ安価なＧａＡｓ基板が用いられることが多い。
【０００４】このようなＩＩ−ＶＩ族化合物半導体をそ
の有力な成長方法である分子線エピタキシー（ＭＢＥ）
法によりＧａＡｓ基板上に成長させる場合、ＩＩＩ−Ｖ
族化合物半導体基板であるＧａＡｓ基板とその上に成長
されるＩＩ−ＶＩ族化合物半導体層との界面の結晶欠陥
の低減を図るために、ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体用の成
長室とこれとは別のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体用の成長
室とを備えたＭＢＥ装置を用い、まずＩＩＩ−Ｖ族化合
物半導体用の成長室内においてＧａＡｓ基板上にＧａＡ
ｓバッファ層を成長させた後、これを真空搬送路を通し
てＩＩ−ＶＩ族化合物半導体用の成長室に搬送し、この
成長室内においてＧａＡｓバッファ層上にＩＩ−ＶＩ族
化合物半導体を成長させる方法が提案されている（例え
ば、Jpn.J. Appl. Phys., vol.33, p.L938(1994))。こ
の方法によれば、ＧａＡｓバッファ層を成長させた後に
は極めて平坦でかつＡｓによって終端されたＧａＡｓ表
面が得られ、しかもこのＧａＡｓバッファ層が成長され
たＧａＡｓ基板は真空搬送路を通して速やかにＩＩ−Ｖ
Ｉ族化合物半導体用の成長室に搬送され、その中でＧａ
Ａｓバッファ層上にＩＩ−ＶＩ族化合物半導体が成長さ
れることから、積層欠陥密度の指標となるエッチピット
密度（Etch Pit Density，ＥＰＤ）が１０4ｃｍ-2以下
の極めて良質のＩＩ−ＶＩ族化合物半導体層が得られて
いる。
の有力な成長方法である分子線エピタキシー（ＭＢＥ）
法によりＧａＡｓ基板上に成長させる場合、ＩＩＩ−Ｖ
族化合物半導体基板であるＧａＡｓ基板とその上に成長
されるＩＩ−ＶＩ族化合物半導体層との界面の結晶欠陥
の低減を図るために、ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体用の成
長室とこれとは別のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体用の成長
室とを備えたＭＢＥ装置を用い、まずＩＩＩ−Ｖ族化合
物半導体用の成長室内においてＧａＡｓ基板上にＧａＡ
ｓバッファ層を成長させた後、これを真空搬送路を通し
てＩＩ−ＶＩ族化合物半導体用の成長室に搬送し、この
成長室内においてＧａＡｓバッファ層上にＩＩ−ＶＩ族
化合物半導体を成長させる方法が提案されている（例え
ば、Jpn.J. Appl. Phys., vol.33, p.L938(1994))。こ
の方法によれば、ＧａＡｓバッファ層を成長させた後に
は極めて平坦でかつＡｓによって終端されたＧａＡｓ表
面が得られ、しかもこのＧａＡｓバッファ層が成長され
たＧａＡｓ基板は真空搬送路を通して速やかにＩＩ−Ｖ
Ｉ族化合物半導体用の成長室に搬送され、その中でＧａ
Ａｓバッファ層上にＩＩ−ＶＩ族化合物半導体が成長さ
れることから、積層欠陥密度の指標となるエッチピット
密度（Etch Pit Density，ＥＰＤ）が１０4ｃｍ-2以下
の極めて良質のＩＩ−ＶＩ族化合物半導体層が得られて
いる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ＩＩ−
ＶＩ族化合物半導体用の成長室とＩＩＩ−Ｖ族化合物半
導体用の成長室との二つの成長室を備えたＭＢＥ装置を
必要とする上述の従来のＩＩ−ＶＩ族化合物半導体の成
長方法は、コスト的に高価であるという問題がある。し
たがって、ＧａＡｓバッファ層の成長後に得られるもの
と同等の良好な表面をＩＩ−ＶＩ族化合物半導体用の成
長室のみを用いて得ることができるようにすることが望
ましい。
ＶＩ族化合物半導体用の成長室とＩＩＩ−Ｖ族化合物半
導体用の成長室との二つの成長室を備えたＭＢＥ装置を
必要とする上述の従来のＩＩ−ＶＩ族化合物半導体の成
長方法は、コスト的に高価であるという問題がある。し
たがって、ＧａＡｓバッファ層の成長後に得られるもの
と同等の良好な表面をＩＩ−ＶＩ族化合物半導体用の成
長室のみを用いて得ることができるようにすることが望
ましい。
【０００６】ところで、通常、ＧａＡｓ基板の表面は酸
化膜（自然酸化膜）で覆われているため、その上にＩＩ
−ＶＩ族化合物半導体を成長させる前に基板温度を約６
００℃に上げてサーマルクリーニングを行うことにより
この酸化膜を除去する必要がある。しかしながら、この
サーマルクリーニングにおいては、この酸化膜の不均一
性により、全ての酸化膜が除去される前に部分的に酸化
膜が除去され、それにより露出したＧａＡｓ基板の表面
からＧａやＡｓが再蒸発するため、このサーマルクリー
ニング後のＧａＡｓ基板の表面には数十原子層程度の深
さのクレーター状の穴が数多く生じる。これらの穴はこ
のＧａＡｓ基板上に行われるＩＩ−ＶＩ族化合物半導体
のヘテロエピタキシーにおいては積層欠陥の発生の要因
となるため、このＧａＡｓ基板上にＧａＡｓバッファ層
を成長させないでＩＩ−ＶＩ族化合物半導体を成長させ
ても、高々１０5 ｃｍ-2程度のＥＰＤしか得られず、結
晶欠陥が十分に少ないＩＩ−ＶＩ族化合物半導体層を得
ることができないという問題がある。このため、Ａｓや
Ｇａが再蒸発しない基板温度で酸化膜を除去する技術が
必要とされる。
化膜（自然酸化膜）で覆われているため、その上にＩＩ
−ＶＩ族化合物半導体を成長させる前に基板温度を約６
００℃に上げてサーマルクリーニングを行うことにより
この酸化膜を除去する必要がある。しかしながら、この
サーマルクリーニングにおいては、この酸化膜の不均一
性により、全ての酸化膜が除去される前に部分的に酸化
膜が除去され、それにより露出したＧａＡｓ基板の表面
からＧａやＡｓが再蒸発するため、このサーマルクリー
ニング後のＧａＡｓ基板の表面には数十原子層程度の深
さのクレーター状の穴が数多く生じる。これらの穴はこ
のＧａＡｓ基板上に行われるＩＩ−ＶＩ族化合物半導体
のヘテロエピタキシーにおいては積層欠陥の発生の要因
となるため、このＧａＡｓ基板上にＧａＡｓバッファ層
を成長させないでＩＩ−ＶＩ族化合物半導体を成長させ
ても、高々１０5 ｃｍ-2程度のＥＰＤしか得られず、結
晶欠陥が十分に少ないＩＩ−ＶＩ族化合物半導体層を得
ることができないという問題がある。このため、Ａｓや
Ｇａが再蒸発しない基板温度で酸化膜を除去する技術が
必要とされる。
【０００７】さらに、今後、低結晶欠陥密度のＺｎＳｅ
基板が実用化され、その上にＩＩ−ＶＩ族化合物半導体
を成長させたり、また、そのＩＩ−ＶＩ族化合物半導体
にエッチングなどにより加工を施した後にその上にＩＩ
−ＶＩ族化合物半導体を再成長させたりすることが考え
られるが、ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体の表面の酸化膜を
除去する技術は未だ確立していない。
基板が実用化され、その上にＩＩ−ＶＩ族化合物半導体
を成長させたり、また、そのＩＩ−ＶＩ族化合物半導体
にエッチングなどにより加工を施した後にその上にＩＩ
−ＶＩ族化合物半導体を再成長させたりすることが考え
られるが、ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体の表面の酸化膜を
除去する技術は未だ確立していない。
【０００８】したがって、この発明の目的は、単一の成
長室を備えた気相成長装置を用いてＩＩＩ−Ｖ族化合物
半導体基板またはＩＩ−ＶＩ族化合物半導体基板の表面
の酸化膜をこれらの基板の構成元素の再蒸発を抑えつつ
除去することができることにより、低結晶欠陥密度で良
質のＩＩ−ＶＩ族化合物半導体を低コストで成長させる
ことができるＩＩ−ＶＩ族化合物半導体の成長方法を提
供することにある。
長室を備えた気相成長装置を用いてＩＩＩ−Ｖ族化合物
半導体基板またはＩＩ−ＶＩ族化合物半導体基板の表面
の酸化膜をこれらの基板の構成元素の再蒸発を抑えつつ
除去することができることにより、低結晶欠陥密度で良
質のＩＩ−ＶＩ族化合物半導体を低コストで成長させる
ことができるＩＩ−ＶＩ族化合物半導体の成長方法を提
供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明の第１の発明は、Ｚｎ、Ｍｇ、Ｃｄ、Ｈｇ
およびＢｅからなる群より選ばれた少なくとも一種類以
上のＩＩ族元素とＳｅ、ＳおよびＴｅからなる群より選
ばれた少なくとも一種類以上のＶＩ族元素とからなるＩ
Ｉ−ＶＩ族化合物半導体を真空を用いた気相成長法によ
りＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体基板上に成長させるように
したＩＩ−ＶＩ族化合物半導体の成長方法において、成
長直前に基板温度３００℃ないし５５０℃においてＩＩ
Ｉ−Ｖ族化合物半導体基板の表面に原子状または活性水
素を照射することによりＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体基板
の表面の酸化膜を除去した後、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導
体基板上にＩＩ−ＶＩ族化合物半導体を成長させるよう
にしたことを特徴とするものである。
に、この発明の第１の発明は、Ｚｎ、Ｍｇ、Ｃｄ、Ｈｇ
およびＢｅからなる群より選ばれた少なくとも一種類以
上のＩＩ族元素とＳｅ、ＳおよびＴｅからなる群より選
ばれた少なくとも一種類以上のＶＩ族元素とからなるＩ
Ｉ−ＶＩ族化合物半導体を真空を用いた気相成長法によ
りＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体基板上に成長させるように
したＩＩ−ＶＩ族化合物半導体の成長方法において、成
長直前に基板温度３００℃ないし５５０℃においてＩＩ
Ｉ−Ｖ族化合物半導体基板の表面に原子状または活性水
素を照射することによりＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体基板
の表面の酸化膜を除去した後、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導
体基板上にＩＩ−ＶＩ族化合物半導体を成長させるよう
にしたことを特徴とするものである。
【００１０】この発明の第１の発明において、原子状ま
たは活性水素は、例えば、水素ガスを熱クラッキングま
たはプラズマによって励起することにより発生される。
たは活性水素は、例えば、水素ガスを熱クラッキングま
たはプラズマによって励起することにより発生される。
【００１１】この発明の第１の発明において、基板温度
は、好適には３５０℃ないし５５０℃に選ばれる。
は、好適には３５０℃ないし５５０℃に選ばれる。
【００１２】この発明の第１の発明においては、好適に
は、水素ガス導入前における成長室内の圧力は１．３３
×１０-5Ｐａ（１×１０-7Ｔｏｒｒ）以下である。
は、水素ガス導入前における成長室内の圧力は１．３３
×１０-5Ｐａ（１×１０-7Ｔｏｒｒ）以下である。
【００１３】この発明の第１の発明においては、好適に
は、酸化膜を除去した後、基板温度３００℃ないし５５
０℃（より好適には３５０℃ないし５５０℃）において
ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体基板の表面にＺｎＣｌ2 を照
射することによりＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体基板の表面
にＶ族元素安定化面を形成し、このＶ族元素安定化面上
にＩＩ−ＶＩ族化合物半導体を成長させる。
は、酸化膜を除去した後、基板温度３００℃ないし５５
０℃（より好適には３５０℃ないし５５０℃）において
ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体基板の表面にＺｎＣｌ2 を照
射することによりＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体基板の表面
にＶ族元素安定化面を形成し、このＶ族元素安定化面上
にＩＩ−ＶＩ族化合物半導体を成長させる。
【００１４】この発明の第１の発明においては、好適に
は、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体基板上には、Ｇａ、Ａｌ
およびＩｎからなる群より選ばれた少なくとも一種類以
上のＩＩＩ族元素とＰ、ＡｓおよびＳｂからなる群より
選ばれた少なくとも一種類以上のＶ族元素とからなるバ
ッファ層があらかじめ成長される。
は、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体基板上には、Ｇａ、Ａｌ
およびＩｎからなる群より選ばれた少なくとも一種類以
上のＩＩＩ族元素とＰ、ＡｓおよびＳｂからなる群より
選ばれた少なくとも一種類以上のＶ族元素とからなるバ
ッファ層があらかじめ成長される。
【００１５】この発明の第１の発明においては、例え
ば、ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体に成膜または加工処理を
施し、この成膜または加工処理が施されたＩＩ−ＶＩ族
化合物半導体の表面に基板温度４５０℃以下、好適には
１００℃ないし４５０℃、より好適には２００℃ないし
４５０℃、さらに好適には２００℃ないし３００℃にお
いて原子状または活性水素を照射することによりＩＩ−
ＶＩ族化合物半導体の表面の酸化膜を除去し、このＩＩ
−ＶＩ族化合物半導体上にＩＩ−ＶＩ族化合物半導体を
再成長させる。
ば、ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体に成膜または加工処理を
施し、この成膜または加工処理が施されたＩＩ−ＶＩ族
化合物半導体の表面に基板温度４５０℃以下、好適には
１００℃ないし４５０℃、より好適には２００℃ないし
４５０℃、さらに好適には２００℃ないし３００℃にお
いて原子状または活性水素を照射することによりＩＩ−
ＶＩ族化合物半導体の表面の酸化膜を除去し、このＩＩ
−ＶＩ族化合物半導体上にＩＩ−ＶＩ族化合物半導体を
再成長させる。
【００１６】この発明の第１の発明においては、好適に
は、ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体の成長中にＩＩＩ−Ｖ族
化合物半導体基板の表面に原子状または活性水素を照射
し続ける。
は、ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体の成長中にＩＩＩ−Ｖ族
化合物半導体基板の表面に原子状または活性水素を照射
し続ける。
【００１７】この発明の第１の発明において、ＩＩＩ−
Ｖ族化合物半導体基板の具体例をいくつか挙げると、Ｇ
ａＡｓ基板やＩｎＰ基板である。ＧａＡｓ基板の場合、
上述のＶ族元素安定化面はＡｓ安定化面である。また、
ＩｎＰ基板の場合、上述のＶ族元素安定化面はＰ安定化
面である。
Ｖ族化合物半導体基板の具体例をいくつか挙げると、Ｇ
ａＡｓ基板やＩｎＰ基板である。ＧａＡｓ基板の場合、
上述のＶ族元素安定化面はＡｓ安定化面である。また、
ＩｎＰ基板の場合、上述のＶ族元素安定化面はＰ安定化
面である。
【００１８】この発明の第２の発明は、Ｚｎ、Ｍｇ、Ｃ
ｄ、ＨｇおよびＢｅからなる群より選ばれた少なくとも
一種類以上のＩＩ族元素とＳｅ、ＳおよびＴｅからなる
群より選ばれた少なくとも一種類以上のＶＩ族元素とか
らなるＩＩ−ＶＩ族化合物半導体を真空を用いた気相成
長法によりＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体基板上に成長させ
るようにしたＩＩ−ＶＩ族化合物半導体の成長方法にお
いて、成長直前に大気圧ないし１．３３Ｐａ（１×１０
-2Ｔｏｒｒ）の圧力の水素ガス雰囲気中において基板温
度を５８０℃以下に保つことによりＩＩＩ−Ｖ族化合物
半導体基板の表面の酸化膜を除去した後、ＩＩＩ−Ｖ族
化合物半導体基板上にＩＩ−ＶＩ族化合物半導体を成長
させるようにしたことを特徴とするものである。
ｄ、ＨｇおよびＢｅからなる群より選ばれた少なくとも
一種類以上のＩＩ族元素とＳｅ、ＳおよびＴｅからなる
群より選ばれた少なくとも一種類以上のＶＩ族元素とか
らなるＩＩ−ＶＩ族化合物半導体を真空を用いた気相成
長法によりＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体基板上に成長させ
るようにしたＩＩ−ＶＩ族化合物半導体の成長方法にお
いて、成長直前に大気圧ないし１．３３Ｐａ（１×１０
-2Ｔｏｒｒ）の圧力の水素ガス雰囲気中において基板温
度を５８０℃以下に保つことによりＩＩＩ−Ｖ族化合物
半導体基板の表面の酸化膜を除去した後、ＩＩＩ−Ｖ族
化合物半導体基板上にＩＩ−ＶＩ族化合物半導体を成長
させるようにしたことを特徴とするものである。
【００１９】この発明の第２の発明において、基板温度
は、好適には４５０℃以下に選ばれる。
は、好適には４５０℃以下に選ばれる。
【００２０】この発明の第２の発明においては、好適に
は、水素ガス導入前における成長室内の圧力は１．３３
×１０-5Ｐａ（１×１０-7Ｔｏｒｒ）以下である。
は、水素ガス導入前における成長室内の圧力は１．３３
×１０-5Ｐａ（１×１０-7Ｔｏｒｒ）以下である。
【００２１】この発明の第２の発明においては、好適に
は、酸化膜を除去した後、基板温度３００℃ないし５５
０℃（より好適には３５０℃ないし５５０℃）において
ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体基板の表面にＺｎＣｌ2 を照
射することによりＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体基板の表面
にＶ族元素安定化面を形成し、このＶ族元素安定化面上
にＩＩ−ＶＩ族化合物半導体を成長させる。
は、酸化膜を除去した後、基板温度３００℃ないし５５
０℃（より好適には３５０℃ないし５５０℃）において
ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体基板の表面にＺｎＣｌ2 を照
射することによりＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体基板の表面
にＶ族元素安定化面を形成し、このＶ族元素安定化面上
にＩＩ−ＶＩ族化合物半導体を成長させる。
【００２２】この発明の第２の発明においては、好適に
は、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体基板上には、Ｇａ、Ａｌ
およびＩｎからなる群より選ばれた少なくとも一種類以
上のＩＩＩ族元素とＰ、ＡｓおよびＳｂからなる群より
選ばれた少なくとも一種類以上のＶ族元素とからなるバ
ッファ層があらかじめ成長される。
は、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体基板上には、Ｇａ、Ａｌ
およびＩｎからなる群より選ばれた少なくとも一種類以
上のＩＩＩ族元素とＰ、ＡｓおよびＳｂからなる群より
選ばれた少なくとも一種類以上のＶ族元素とからなるバ
ッファ層があらかじめ成長される。
【００２３】この発明の第２の発明においては、例え
ば、ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体に成膜または加工処理を
施し、この成膜または加工処理が施されたＩＩ−ＶＩ族
化合物半導体の表面に基板温度４５０℃以下、好適には
１００℃ないし４５０℃、より好適には２００℃ないし
４５０℃、さらに好適には２００℃ないし３００℃にお
いて原子状または活性水素を照射することによりＩＩ−
ＶＩ族化合物半導体の表面の酸化膜を除去し、このＩＩ
−ＶＩ族化合物半導体上にＩＩ−ＶＩ族化合物半導体を
再成長させる。
ば、ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体に成膜または加工処理を
施し、この成膜または加工処理が施されたＩＩ−ＶＩ族
化合物半導体の表面に基板温度４５０℃以下、好適には
１００℃ないし４５０℃、より好適には２００℃ないし
４５０℃、さらに好適には２００℃ないし３００℃にお
いて原子状または活性水素を照射することによりＩＩ−
ＶＩ族化合物半導体の表面の酸化膜を除去し、このＩＩ
−ＶＩ族化合物半導体上にＩＩ−ＶＩ族化合物半導体を
再成長させる。
【００２４】この発明の第２の発明においては、好適に
は、ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体の成長中にＩＩＩ−Ｖ族
化合物半導体基板の表面に原子状または活性水素を照射
し続ける。
は、ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体の成長中にＩＩＩ−Ｖ族
化合物半導体基板の表面に原子状または活性水素を照射
し続ける。
【００２５】この発明の第２の発明において、ＩＩＩ−
Ｖ族化合物半導体基板の具体例をいくつか挙げると、Ｇ
ａＡｓ基板やＩｎＰ基板である。ＧａＡｓ基板の場合、
上述のＶ族元素安定化面はＡｓ安定化面である。また、
ＩｎＰ基板の場合、上述のＶ族元素安定化面はＰ安定化
面である。
Ｖ族化合物半導体基板の具体例をいくつか挙げると、Ｇ
ａＡｓ基板やＩｎＰ基板である。ＧａＡｓ基板の場合、
上述のＶ族元素安定化面はＡｓ安定化面である。また、
ＩｎＰ基板の場合、上述のＶ族元素安定化面はＰ安定化
面である。
【００２６】この発明の第３の発明は、Ｚｎ、Ｍｇ、Ｃ
ｄ、ＨｇおよびＢｅからなる群より選ばれた少なくとも
一種類以上のＩＩ族元素とＳｅ、ＳおよびＴｅからなる
群より選ばれた少なくとも一種類以上のＶＩ族元素とか
らなるＩＩ−ＶＩ族化合物半導体を真空を用いた気相成
長法によりＩＩ−ＶＩ族化合物半導体基板上に成長させ
るようにしたＩＩ−ＶＩ族化合物半導体の成長方法にお
いて、成長直前に基板温度４５０℃以下においてＩＩ−
ＶＩ族化合物半導体基板の表面に原子状または活性水素
を照射することによりＩＩ−ＶＩ族化合物半導体基板の
表面の酸化膜を除去した後、ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体
基板上にＩＩ−ＶＩ族化合物半導体を成長させるように
したことを特徴とするものである。
ｄ、ＨｇおよびＢｅからなる群より選ばれた少なくとも
一種類以上のＩＩ族元素とＳｅ、ＳおよびＴｅからなる
群より選ばれた少なくとも一種類以上のＶＩ族元素とか
らなるＩＩ−ＶＩ族化合物半導体を真空を用いた気相成
長法によりＩＩ−ＶＩ族化合物半導体基板上に成長させ
るようにしたＩＩ−ＶＩ族化合物半導体の成長方法にお
いて、成長直前に基板温度４５０℃以下においてＩＩ−
ＶＩ族化合物半導体基板の表面に原子状または活性水素
を照射することによりＩＩ−ＶＩ族化合物半導体基板の
表面の酸化膜を除去した後、ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体
基板上にＩＩ−ＶＩ族化合物半導体を成長させるように
したことを特徴とするものである。
【００２７】この発明の第３の発明において、基板温度
は、好適には１００℃ないし４５０℃、より好適には２
００℃ないし４５０℃、さらに好適には２００℃ないし
３００℃に選ばれる。
は、好適には１００℃ないし４５０℃、より好適には２
００℃ないし４５０℃、さらに好適には２００℃ないし
３００℃に選ばれる。
【００２８】この発明の第３の発明においては、好適に
は、水素ガス導入前における成長室内の圧力は１．３３
×１０-5Ｐａ（１×１０-7Ｔｏｒｒ）以下である。
は、水素ガス導入前における成長室内の圧力は１．３３
×１０-5Ｐａ（１×１０-7Ｔｏｒｒ）以下である。
【００２９】この発明の第３の発明においては、例え
ば、ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体に成膜または加工処理を
施し、この成膜または加工処理が施されたＩＩ−ＶＩ族
化合物半導体の表面に基板温度４５０℃以下、好適には
１００℃ないし４５０℃、より好適には２００℃ないし
４５０℃、さらに好適には２００℃ないし３００℃にお
いて原子状または活性水素を照射することによりＩＩ−
ＶＩ族化合物半導体の表面の酸化膜を除去し、このＩＩ
−ＶＩ族化合物半導体上にＩＩ−ＶＩ族化合物半導体を
再成長させる。
ば、ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体に成膜または加工処理を
施し、この成膜または加工処理が施されたＩＩ−ＶＩ族
化合物半導体の表面に基板温度４５０℃以下、好適には
１００℃ないし４５０℃、より好適には２００℃ないし
４５０℃、さらに好適には２００℃ないし３００℃にお
いて原子状または活性水素を照射することによりＩＩ−
ＶＩ族化合物半導体の表面の酸化膜を除去し、このＩＩ
−ＶＩ族化合物半導体上にＩＩ−ＶＩ族化合物半導体を
再成長させる。
【００３０】この発明の第３の発明においては、好適に
は、ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体の成長中にＩＩ−ＶＩ族
化合物半導体基板の表面に原子状または活性水素を照射
し続ける。
は、ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体の成長中にＩＩ−ＶＩ族
化合物半導体基板の表面に原子状または活性水素を照射
し続ける。
【００３１】この発明の第３の発明の典型的な一実施形
態においては、ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体基板はＺｎＳ
ｅ基板である。
態においては、ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体基板はＺｎＳ
ｅ基板である。
【００３２】この発明において、ＩＩ−ＶＩ族化合物半
導体の成長には、具体的には例えば分子線エピタキシー
（ＭＢＥ）法が用いられる。
導体の成長には、具体的には例えば分子線エピタキシー
（ＭＢＥ）法が用いられる。
【００３３】この発明において、ＩＩ−ＶＩ族化合物半
導体の具体例をいくつか挙げると、ＺｎＳｅ、ＺｎＴ
ｅ、ＺｎＳＳｅ、ＺｎＣｄＳｅ、ＺｎＳｅＴｅ、ＺｎＭ
ｇＳＳｅなどである。
導体の具体例をいくつか挙げると、ＺｎＳｅ、ＺｎＴ
ｅ、ＺｎＳＳｅ、ＺｎＣｄＳｅ、ＺｎＳｅＴｅ、ＺｎＭ
ｇＳＳｅなどである。
【００３４】上述のように構成されたこの発明の第１の
発明によれば、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体基板の表面に
原子状または活性水素を照射しているので、このＩＩＩ
−Ｖ族化合物半導体基板を構成する元素、例えばＧａや
Ａｓが再蒸発しにくい３００℃ないし５５０℃の低温で
もその表面の酸化膜を除去することができ、原子レベル
で平坦な表面を得ることができる。そして、このように
して得られた平坦な表面にＩＩ−ＶＩ族化合物半導体を
速やかに成長させることにより、低結晶欠陥密度で良質
のＩＩ−ＶＩ族化合物半導体を成長させることができ
る。また、これらの処理および成長は単一のＩＩ−ＶＩ
族化合物半導体用の成長室のみで行うことができるた
め、成長コストが安価である。
発明によれば、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体基板の表面に
原子状または活性水素を照射しているので、このＩＩＩ
−Ｖ族化合物半導体基板を構成する元素、例えばＧａや
Ａｓが再蒸発しにくい３００℃ないし５５０℃の低温で
もその表面の酸化膜を除去することができ、原子レベル
で平坦な表面を得ることができる。そして、このように
して得られた平坦な表面にＩＩ−ＶＩ族化合物半導体を
速やかに成長させることにより、低結晶欠陥密度で良質
のＩＩ−ＶＩ族化合物半導体を成長させることができ
る。また、これらの処理および成長は単一のＩＩ−ＶＩ
族化合物半導体用の成長室のみで行うことができるた
め、成長コストが安価である。
【００３５】また、水素ガス導入前における成長室内の
圧力を１．３３×１０-5Ｐａ以下とすることにより、酸
化膜を除去してからＩＩ−ＶＩ族化合物半導体の成長を
開始するまでに要する時間内にＩＩＩ−Ｖ族化合物半導
体基板の表面に付着する不純物および酸化膜の生成を十
分に少なく抑えることができる。
圧力を１．３３×１０-5Ｐａ以下とすることにより、酸
化膜を除去してからＩＩ−ＶＩ族化合物半導体の成長を
開始するまでに要する時間内にＩＩＩ−Ｖ族化合物半導
体基板の表面に付着する不純物および酸化膜の生成を十
分に少なく抑えることができる。
【００３６】さらに、酸化膜を除去した後、ＩＩＩ−Ｖ
族化合物半導体基板の表面にＺｎＣｌ2 を照射すること
により、その表面に残った余剰のＩＩＩ族原子、例えば
Ｇａ原子を除去することができ、これによってＶ族元素
安定化面、例えばＡｓ安定化面を形成することができ
る。このため、結晶欠陥発生の要因となるＩＩＩ族元素
の化合物、例えばＧａ2 Ｓｅ3 の形成を防止することが
でき、さらに良質のＩＩ−ＶＩ族化合物半導体を得るこ
とができる。
族化合物半導体基板の表面にＺｎＣｌ2 を照射すること
により、その表面に残った余剰のＩＩＩ族原子、例えば
Ｇａ原子を除去することができ、これによってＶ族元素
安定化面、例えばＡｓ安定化面を形成することができ
る。このため、結晶欠陥発生の要因となるＩＩＩ族元素
の化合物、例えばＧａ2 Ｓｅ3 の形成を防止することが
でき、さらに良質のＩＩ−ＶＩ族化合物半導体を得るこ
とができる。
【００３７】また、ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体の成長に
用いられる気相成長装置とは別の気相成長装置、例えば
特に量産性の高い有機金属気相成長装置を用いて、ＩＩ
Ｉ−Ｖ族化合物半導体基板上に、Ｇａ、ＡｌおよびＩｎ
からなる群より選ばれた少なくとも一種類以上のＩＩＩ
族元素とＰ、ＡｓおよびＳｂからなる群より選ばれた少
なくとも一種類以上のＶ族元素とからなるバッファ層、
すなわちＧａＡｓその他のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体か
らなるバッファ層をあらかじめ成長させておくことによ
り、より平坦な表面を得ることができる。そして、この
バッファ層の表面の酸化膜を上述の方法により除去した
後、このバッファ層上にＩＩ−ＶＩ族化合物半導体を成
長させることにより、さらに低結晶欠陥密度で良質のＩ
Ｉ−ＶＩ族化合物半導体を得ることができる。
用いられる気相成長装置とは別の気相成長装置、例えば
特に量産性の高い有機金属気相成長装置を用いて、ＩＩ
Ｉ−Ｖ族化合物半導体基板上に、Ｇａ、ＡｌおよびＩｎ
からなる群より選ばれた少なくとも一種類以上のＩＩＩ
族元素とＰ、ＡｓおよびＳｂからなる群より選ばれた少
なくとも一種類以上のＶ族元素とからなるバッファ層、
すなわちＧａＡｓその他のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体か
らなるバッファ層をあらかじめ成長させておくことによ
り、より平坦な表面を得ることができる。そして、この
バッファ層の表面の酸化膜を上述の方法により除去した
後、このバッファ層上にＩＩ−ＶＩ族化合物半導体を成
長させることにより、さらに低結晶欠陥密度で良質のＩ
Ｉ−ＶＩ族化合物半導体を得ることができる。
【００３８】また、成膜または加工処理が施されたＩＩ
−ＶＩ族化合物半導体の表面に基板温度４５０℃以下に
おいて原子状または活性水素を照射することによりＩＩ
−ＶＩ族化合物半導体の表面の酸化膜を除去しているの
で、平坦かつ清浄な表面を得ることができる。このた
め、この平坦かつ清浄な表面にＩＩ−ＶＩ族化合物半導
体を再成長させることにより、低結晶欠陥密度で良質の
ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体を得ることができる。
−ＶＩ族化合物半導体の表面に基板温度４５０℃以下に
おいて原子状または活性水素を照射することによりＩＩ
−ＶＩ族化合物半導体の表面の酸化膜を除去しているの
で、平坦かつ清浄な表面を得ることができる。このた
め、この平坦かつ清浄な表面にＩＩ−ＶＩ族化合物半導
体を再成長させることにより、低結晶欠陥密度で良質の
ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体を得ることができる。
【００３９】さらに、ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体の成長
中にＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体基板の表面に原子状また
は活性水素を照射し続けることにより、二次元成長を促
進することができる。これによって、積層欠陥を減少さ
せることができるので、より低結晶欠陥密度の良質のＩ
Ｉ−ＶＩ族化合物半導体を得ることができる。
中にＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体基板の表面に原子状また
は活性水素を照射し続けることにより、二次元成長を促
進することができる。これによって、積層欠陥を減少さ
せることができるので、より低結晶欠陥密度の良質のＩ
Ｉ−ＶＩ族化合物半導体を得ることができる。
【００４０】上述のように構成されたこの発明の第２の
発明によれば、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体基板を大気圧
ないし１．３３Ｐａの圧力の水素ガス雰囲気中に置いて
いることにより、基板温度５８０℃以下において、ＩＩ
Ｉ−Ｖ族化合物半導体基板を構成する元素、例えばＧａ
やＡｓの脱離を阻止しながらその表面の酸化膜を除去す
ることができ、原子レベルで平坦な表面を得ることがで
きる。そして、このようにして得られた平坦な表面にＩ
Ｉ−ＶＩ族化合物半導体を速やかに成長させることによ
り、低結晶欠陥密度で良質のＩＩ−ＶＩ族化合物半導体
を成長させることができる。
発明によれば、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体基板を大気圧
ないし１．３３Ｐａの圧力の水素ガス雰囲気中に置いて
いることにより、基板温度５８０℃以下において、ＩＩ
Ｉ−Ｖ族化合物半導体基板を構成する元素、例えばＧａ
やＡｓの脱離を阻止しながらその表面の酸化膜を除去す
ることができ、原子レベルで平坦な表面を得ることがで
きる。そして、このようにして得られた平坦な表面にＩ
Ｉ−ＶＩ族化合物半導体を速やかに成長させることによ
り、低結晶欠陥密度で良質のＩＩ−ＶＩ族化合物半導体
を成長させることができる。
【００４１】上述のように構成されたこの発明の第３の
発明によれば、ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体基板の表面に
原子状または活性水素を照射していることにより、この
ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体基板を構成する元素、例えば
ＺｎやＳｅが再蒸発しにくい４５０℃以下の低温でもそ
の表面の酸化膜を除去することができ、原子レベルで平
坦な表面を得ることができる。そして、このようにして
得られた平坦な表面にＩＩ−ＶＩ族化合物半導体を速や
かに成長させることにより、低結晶欠陥密度で良質のＩ
Ｉ−ＶＩ族化合物半導体を成長させることができる。
発明によれば、ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体基板の表面に
原子状または活性水素を照射していることにより、この
ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体基板を構成する元素、例えば
ＺｎやＳｅが再蒸発しにくい４５０℃以下の低温でもそ
の表面の酸化膜を除去することができ、原子レベルで平
坦な表面を得ることができる。そして、このようにして
得られた平坦な表面にＩＩ−ＶＩ族化合物半導体を速や
かに成長させることにより、低結晶欠陥密度で良質のＩ
Ｉ−ＶＩ族化合物半導体を成長させることができる。
【００４２】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施形態につい
て図面を参照しながら説明する。なお、実施形態の全図
において、同一または対応する部分には同一の符号を付
す。
て図面を参照しながら説明する。なお、実施形態の全図
において、同一または対応する部分には同一の符号を付
す。
【００４３】まず、この発明の一実施形態において用い
るＩＩ−ＶＩ族化合物半導体用のＭＢＥ装置について説
明する。図１はこのＭＢＥ装置の構成を示す。
るＩＩ−ＶＩ族化合物半導体用のＭＢＥ装置について説
明する。図１はこのＭＢＥ装置の構成を示す。
【００４４】図１に示すように、このＭＢＥ装置におい
ては、真空排気装置（図示せず）により真空排気された
成長室１の中央部に、ヒーター（図示せず）により加熱
可能な基板ホルダー２が設けられている。この基板ホル
ダー２上に、成長を行うべき基板３が取り付けられる。
成長室１には、この基板３に対向して、ＩＩ族元素、Ｖ
Ｉ族元素およびドーパント用の分子線源（Ｋセル）４が
必要個数取り付けられている。この分子線源４として
は、具体的には、例えば、ＩＩ族元素用としてＺｎ、Ｍ
ｇ、Ｃｄなどの分子線源、ＶＩ族元素用としてＳｅ、Ｚ
ｎＳ、Ｔｅなどの分子線源、ｎ型ドーパントとしてＺｎ
Ｃｌ2 などの分子線源が用意される。
ては、真空排気装置（図示せず）により真空排気された
成長室１の中央部に、ヒーター（図示せず）により加熱
可能な基板ホルダー２が設けられている。この基板ホル
ダー２上に、成長を行うべき基板３が取り付けられる。
成長室１には、この基板３に対向して、ＩＩ族元素、Ｖ
Ｉ族元素およびドーパント用の分子線源（Ｋセル）４が
必要個数取り付けられている。この分子線源４として
は、具体的には、例えば、ＩＩ族元素用としてＺｎ、Ｍ
ｇ、Ｃｄなどの分子線源、ＶＩ族元素用としてＳｅ、Ｚ
ｎＳ、Ｔｅなどの分子線源、ｎ型ドーパントとしてＺｎ
Ｃｌ2 などの分子線源が用意される。
【００４５】さらに、成長室１には、熱クラッキングセ
ルまたはプラズマセルからなる水素用セル５が取り付け
られている。この水素用セル５には、外部から配管６を
通して純化された水素（Ｈ2 ）ガスが導入されるように
なっている。この水素用セル５が熱クラッキングセルで
ある場合には、この水素用セル５内に配置されたタング
ステンフィラメント（図示せず）を例えば１５００〜２
０００℃程度の高温に加熱し、ここにＨ2 ガスを通すこ
とにより熱エネルギーによってＨ2 を励起し、原子状水
素を発生させる。また、水素用セル５がプラズマセルで
ある場合には、この水素用セル５内に導入されたＨ2 ガ
スを高周波または電子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ）に
よりプラズマ状態にして励起し、水素イオンなどととも
に原子状または活性水素を発生させる。
ルまたはプラズマセルからなる水素用セル５が取り付け
られている。この水素用セル５には、外部から配管６を
通して純化された水素（Ｈ2 ）ガスが導入されるように
なっている。この水素用セル５が熱クラッキングセルで
ある場合には、この水素用セル５内に配置されたタング
ステンフィラメント（図示せず）を例えば１５００〜２
０００℃程度の高温に加熱し、ここにＨ2 ガスを通すこ
とにより熱エネルギーによってＨ2 を励起し、原子状水
素を発生させる。また、水素用セル５がプラズマセルで
ある場合には、この水素用セル５内に導入されたＨ2 ガ
スを高周波または電子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ）に
よりプラズマ状態にして励起し、水素イオンなどととも
に原子状または活性水素を発生させる。
【００４６】成長室１にはさらに、基板３の表面の状態
をその場観察するために、高速電子銃７およびスクリー
ン８が取り付けられ、高速電子銃７から出射された高速
電子線９が基板３の表面で回折されることにより得られ
る像、すなわち高速電子線回折像（ＲＨＥＥＤ像）をス
クリーン８上で観察することができるようになってい
る。
をその場観察するために、高速電子銃７およびスクリー
ン８が取り付けられ、高速電子銃７から出射された高速
電子線９が基板３の表面で回折されることにより得られ
る像、すなわち高速電子線回折像（ＲＨＥＥＤ像）をス
クリーン８上で観察することができるようになってい
る。
【００４７】この場合、成長室１内に不純物として酸素
が残留していると、後述の原子状または活性水素の照射
による酸化膜１２の除去後にＧａＡｓ基板１１の表面が
再び酸化される懸念があるため、この再酸化を防止する
ために、成長室１内は、水素ガス導入前の圧力で１．３
３×１０-5Ｐａ（１×１０-7Ｔｏｒｒ）以下の圧力にし
ておくことが望ましい。この成長室１内の圧力の一例を
挙げると、１．３３×１０-8Ｐａ（１×１０-10 Ｔｏｒ
ｒ）程度である。
が残留していると、後述の原子状または活性水素の照射
による酸化膜１２の除去後にＧａＡｓ基板１１の表面が
再び酸化される懸念があるため、この再酸化を防止する
ために、成長室１内は、水素ガス導入前の圧力で１．３
３×１０-5Ｐａ（１×１０-7Ｔｏｒｒ）以下の圧力にし
ておくことが望ましい。この成長室１内の圧力の一例を
挙げると、１．３３×１０-8Ｐａ（１×１０-10 Ｔｏｒ
ｒ）程度である。
【００４８】次に、この発明の第１の実施形態によるＩ
Ｉ−ＶＩ族化合物半導体の成長方法について説明する。
Ｉ−ＶＩ族化合物半導体の成長方法について説明する。
【００４９】まず、図１に示すＭＢＥ装置において、基
板ホルダー２上に、ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体の成長を
行うべきＧａＡｓ基板１１を取り付ける。図２Ａに示す
ように、この状態のＧａＡｓ基板１１の表面には、Ｇａ
2 Ｏ3 などの酸化物からなる酸化膜１２が形成されてい
る。
板ホルダー２上に、ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体の成長を
行うべきＧａＡｓ基板１１を取り付ける。図２Ａに示す
ように、この状態のＧａＡｓ基板１１の表面には、Ｇａ
2 Ｏ3 などの酸化物からなる酸化膜１２が形成されてい
る。
【００５０】次に、基板ホルダー２を加熱することによ
りＧａＡｓ基板１１を３５０℃ないし５５０℃の基板温
度に設定した後、図２Ｂに示すように、このＧａＡｓ基
板１１の表面に、水素用セル５から発生される原子状ま
たは活性水素を照射する。これによって、この水素によ
る還元反応によりＧａＡｓ基板１１の最表面のＧａ2Ｏ
3 などの酸化物が分解され、再蒸発しやすい例えばＧａ
2 ＯやＡｓＨ3 などの形で表面から脱離する。このよう
にして、図２Ｃに示すように、酸化膜１２のみが有効に
除去される。
りＧａＡｓ基板１１を３５０℃ないし５５０℃の基板温
度に設定した後、図２Ｂに示すように、このＧａＡｓ基
板１１の表面に、水素用セル５から発生される原子状ま
たは活性水素を照射する。これによって、この水素によ
る還元反応によりＧａＡｓ基板１１の最表面のＧａ2Ｏ
3 などの酸化物が分解され、再蒸発しやすい例えばＧａ
2 ＯやＡｓＨ3 などの形で表面から脱離する。このよう
にして、図２Ｃに示すように、酸化膜１２のみが有効に
除去される。
【００５１】このとき、スクリーン８上でＲＨＥＥＤ像
を観察していると、原子状または活性水素の照射前に
は、酸化膜１２による全方位回折を表すハローパターン
が見られるが、原子状または活性水素の照射後、すなわ
ち酸化膜１２の除去後には、ＧａＡｓ基板１１の表面の
ＧａまたはＡｓによる周期的な回折を示す明瞭なストリ
ークパターンに変化する。この原子状または活性水素の
照射後のＧａＡｓ基板１１の表面状態は、この原子状ま
たは活性水素の照射前のＧａＡｓ基板１１の表面状態と
同等であり、原子レベルで十分な平坦性を有する。
を観察していると、原子状または活性水素の照射前に
は、酸化膜１２による全方位回折を表すハローパターン
が見られるが、原子状または活性水素の照射後、すなわ
ち酸化膜１２の除去後には、ＧａＡｓ基板１１の表面の
ＧａまたはＡｓによる周期的な回折を示す明瞭なストリ
ークパターンに変化する。この原子状または活性水素の
照射後のＧａＡｓ基板１１の表面状態は、この原子状ま
たは活性水素の照射前のＧａＡｓ基板１１の表面状態と
同等であり、原子レベルで十分な平坦性を有する。
【００５２】図３は、この原子状または活性水素照射後
のＧａＡｓ基板１１の表面の原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）
像を示す。ただし、原子状または活性水素照射時の基板
温度は４１０℃である。図３からわかるように、表面の
凹凸の高さの平均値は約２原子層の厚さ（約０．５ｎ
ｍ）、ステップ長の平均値は６ｎｍであり、これらの値
は原子状または活性水素照射前のＧａＡｓ基板１１の表
面とほぼ同等である。比較のために、原子状または活性
水素を照射することなく基板温度５８０℃においてサー
マルクリーニングを行ったＧａＡｓ基板の表面のＡＦＭ
像を図４に示す。図４と図３とを比較すると明らかなよ
うに、原子状または活性水素の照射により酸化膜１２を
除去したＧａＡｓ基板１１の表面の凹凸の高さは、原子
状または活性水素を照射することなく５８０℃において
サーマルクリーニングを行ったＧａＡｓ基板の表面の凹
凸の高さに比べてはるかに小さい。
のＧａＡｓ基板１１の表面の原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）
像を示す。ただし、原子状または活性水素照射時の基板
温度は４１０℃である。図３からわかるように、表面の
凹凸の高さの平均値は約２原子層の厚さ（約０．５ｎ
ｍ）、ステップ長の平均値は６ｎｍであり、これらの値
は原子状または活性水素照射前のＧａＡｓ基板１１の表
面とほぼ同等である。比較のために、原子状または活性
水素を照射することなく基板温度５８０℃においてサー
マルクリーニングを行ったＧａＡｓ基板の表面のＡＦＭ
像を図４に示す。図４と図３とを比較すると明らかなよ
うに、原子状または活性水素の照射により酸化膜１２を
除去したＧａＡｓ基板１１の表面の凹凸の高さは、原子
状または活性水素を照射することなく５８０℃において
サーマルクリーニングを行ったＧａＡｓ基板の表面の凹
凸の高さに比べてはるかに小さい。
【００５３】次に、上述のようにして酸化膜１２を除去
した後、原子状または活性水素の照射を停止する。次
に、ＧａＡｓ基板１１の表面に残った余剰のＧａ原子を
除去するために、図２Ｄに示すように、基板温度３５０
℃ないし５５０℃においてＺｎＣｌ2 をＧａＡｓ基板１
１の表面に照射する。これによって、脱離しやすいＧａ
ＣｌX が生成され、このＧａＣｌX がＧａＡｓ基板１１
の表面から脱離することにより余剰のＧａ原子が除去さ
れてＧａＡｓ基板１１の表面にＡｓ安定化面が形成され
る。これは、スクリーン８上で観察されるＲＨＥＥＤパ
ターンが、（２×４）表面再配列構造を示すパターンに
なることにより確認することができる。したがって、後
述のＩＩ−ＶＩ族化合物半導体の成長時に仮にＳｅの漏
れビームがあった場合においても、結晶欠陥発生の要因
となるＧａ2 Ｓｅ3 の生成を抑えることができる。
した後、原子状または活性水素の照射を停止する。次
に、ＧａＡｓ基板１１の表面に残った余剰のＧａ原子を
除去するために、図２Ｄに示すように、基板温度３５０
℃ないし５５０℃においてＺｎＣｌ2 をＧａＡｓ基板１
１の表面に照射する。これによって、脱離しやすいＧａ
ＣｌX が生成され、このＧａＣｌX がＧａＡｓ基板１１
の表面から脱離することにより余剰のＧａ原子が除去さ
れてＧａＡｓ基板１１の表面にＡｓ安定化面が形成され
る。これは、スクリーン８上で観察されるＲＨＥＥＤパ
ターンが、（２×４）表面再配列構造を示すパターンに
なることにより確認することができる。したがって、後
述のＩＩ−ＶＩ族化合物半導体の成長時に仮にＳｅの漏
れビームがあった場合においても、結晶欠陥発生の要因
となるＧａ2 Ｓｅ3 の生成を抑えることができる。
【００５４】次に、図２Ｅに示すように、成長温度を例
えば２５０℃ないし３５０℃に設定した後、ＧａＡｓ基
板１１上にＭＢＥ法によりＩＩ−ＶＩ族化合物半導体層
１３を成長させる。ここで、このＩＩ−ＶＩ族化合物半
導体層１３の成長中には、二次元成長を促進し、積層欠
陥の発生を抑えるために、好適には、原子状または活性
水素をＧａＡｓ基板１１の表面に照射し続ける。すなわ
ち、ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体の成長に関しては、基板
温度が２５０℃ないし３５０℃程度の低温成長であるた
め、原子が基板表面で結晶に取り込まれるまでの移動距
離（マイグレーション長）が短く、二次元成長しにくい
という問題があり、これが積層欠陥を生じさせる原因の
一つであるとされているので、ＩＩ−ＶＩ族化合物半導
体層１３の成長中に上述のようにＧａＡｓ基板１１の表
面に原子状または活性水素を照射し続けることによっ
て、ＧａＡｓ基板１１の表面のＩＩ族元素およびＶＩ族
元素が励起され、マイグレーション長が長くなることに
より、二次元成長しやすくなる。これによって、積層欠
陥を低減することができる。
えば２５０℃ないし３５０℃に設定した後、ＧａＡｓ基
板１１上にＭＢＥ法によりＩＩ−ＶＩ族化合物半導体層
１３を成長させる。ここで、このＩＩ−ＶＩ族化合物半
導体層１３の成長中には、二次元成長を促進し、積層欠
陥の発生を抑えるために、好適には、原子状または活性
水素をＧａＡｓ基板１１の表面に照射し続ける。すなわ
ち、ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体の成長に関しては、基板
温度が２５０℃ないし３５０℃程度の低温成長であるた
め、原子が基板表面で結晶に取り込まれるまでの移動距
離（マイグレーション長）が短く、二次元成長しにくい
という問題があり、これが積層欠陥を生じさせる原因の
一つであるとされているので、ＩＩ−ＶＩ族化合物半導
体層１３の成長中に上述のようにＧａＡｓ基板１１の表
面に原子状または活性水素を照射し続けることによっ
て、ＧａＡｓ基板１１の表面のＩＩ族元素およびＶＩ族
元素が励起され、マイグレーション長が長くなることに
より、二次元成長しやすくなる。これによって、積層欠
陥を低減することができる。
【００５５】以上のように、この第１の実施形態によれ
ば、ＧａＡｓ基板１１の表面に原子状または活性水素を
照射しているので、ＧａやＡｓが再蒸発しにくい３５０
℃ないし５５０℃の低温においても、ＧａＡｓ基板１１
の表面の酸化膜１２だけを均一に除去することができ、
もともとのＧａＡｓ基板１１に準じた、原子レベルで平
坦な表面を得ることができる。また、この処理が行われ
る成長室１内は、水素ガス導入前の圧力で１．３３×１
０-5Ｐａ（１×１０-7Ｔｏｒｒ）以下の圧力であるの
で、酸化膜１２が除去されてからＩＩ−ＶＩ族化合物半
導体の成長が行われるまでの時間内にこのＧａＡｓ基板
１１の表面に付着する不純物および酸化物の生成を十分
に少なく抑えることができる。さらにまた、酸化膜１２
を除去した後にＧａＡｓ基板１１の表面に基板温度３５
０℃ないし５５０℃においてＺｎＣｌ2 を照射している
ことにより、結晶欠陥発生の要因となるＧａ2 Ｓｅ3 が
ＧａＡｓ基板１１の表面に生成されるのを抑えることが
できる。そして、これらの処理後にＧａＡｓ基板１１の
表面に速やかにＩＩ−ＶＩ族化合物半導体を成長させて
いることにより、低結晶欠陥密度で良質のＩＩ−ＶＩ族
化合物半導体層１３を得ることができる。さらにまた、
ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体層１３の成長中に原子状また
は活性水素をＧａＡｓ基板１１の表面に照射し続けるこ
とにより、より一層低結晶欠陥密度で良質のＩＩ−ＶＩ
族化合物半導体層１３を得ることができる。
ば、ＧａＡｓ基板１１の表面に原子状または活性水素を
照射しているので、ＧａやＡｓが再蒸発しにくい３５０
℃ないし５５０℃の低温においても、ＧａＡｓ基板１１
の表面の酸化膜１２だけを均一に除去することができ、
もともとのＧａＡｓ基板１１に準じた、原子レベルで平
坦な表面を得ることができる。また、この処理が行われ
る成長室１内は、水素ガス導入前の圧力で１．３３×１
０-5Ｐａ（１×１０-7Ｔｏｒｒ）以下の圧力であるの
で、酸化膜１２が除去されてからＩＩ−ＶＩ族化合物半
導体の成長が行われるまでの時間内にこのＧａＡｓ基板
１１の表面に付着する不純物および酸化物の生成を十分
に少なく抑えることができる。さらにまた、酸化膜１２
を除去した後にＧａＡｓ基板１１の表面に基板温度３５
０℃ないし５５０℃においてＺｎＣｌ2 を照射している
ことにより、結晶欠陥発生の要因となるＧａ2 Ｓｅ3 が
ＧａＡｓ基板１１の表面に生成されるのを抑えることが
できる。そして、これらの処理後にＧａＡｓ基板１１の
表面に速やかにＩＩ−ＶＩ族化合物半導体を成長させて
いることにより、低結晶欠陥密度で良質のＩＩ−ＶＩ族
化合物半導体層１３を得ることができる。さらにまた、
ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体層１３の成長中に原子状また
は活性水素をＧａＡｓ基板１１の表面に照射し続けるこ
とにより、より一層低結晶欠陥密度で良質のＩＩ−ＶＩ
族化合物半導体層１３を得ることができる。
【００５６】また、以上の一連の処理および成長は、単
一の成長室１を有するＩＩ−ＶＩ族化合物半導体用のＭ
ＢＥ装置だけで全て行うことができるので、低コストで
上述のような良質のＩＩ−ＶＩ族化合物半導体層１３を
成長させることができる。
一の成長室１を有するＩＩ−ＶＩ族化合物半導体用のＭ
ＢＥ装置だけで全て行うことができるので、低コストで
上述のような良質のＩＩ−ＶＩ族化合物半導体層１３を
成長させることができる。
【００５７】次に、この発明の第２の実施形態によるＩ
Ｉ−ＶＩ族化合物半導体の成長方法について説明する。
Ｉ−ＶＩ族化合物半導体の成長方法について説明する。
【００５８】まず、第１の実施形態におけると同様に、
図１に示すＭＢＥ装置において、基板ホルダー２上にＧ
ａＡｓ基板１１を取り付ける。図５Ａに示すように、こ
の状態のＧａＡｓ基板１１の表面には、Ｇａ2 Ｏ3 など
の酸化物からなる酸化膜１２が形成されている。
図１に示すＭＢＥ装置において、基板ホルダー２上にＧ
ａＡｓ基板１１を取り付ける。図５Ａに示すように、こ
の状態のＧａＡｓ基板１１の表面には、Ｇａ2 Ｏ3 など
の酸化物からなる酸化膜１２が形成されている。
【００５９】次に、基板ホルダー２を加熱することによ
り、ＧａＡｓ基板１１を５８０℃以下、好適には４５０
℃以下の基板温度に設定した後、水素用セル５を通して
水素ガスを成長室１内に導入する。このとき、ＧａＡｓ
基板１１の表面付近の水素ガスの圧力を、大気圧ないし
１．３３Ｐａに保持する。これによって、図５Ｂに示す
ように、ＧａＡｓ基板１１が水素分子からなる水素ガス
雰囲気中に置かれる。この結果、水素による還元反応に
よりＧａＡｓ基板１１の最表面のＧａ2 Ｏ3 などの酸化
物が分解され、再蒸発しやすい例えばＧａ2 ＯやＡｓＨ
3 などの形で表面から脱離する。また、このとき、Ｇａ
Ａｓ基板１１の表面からのＧａやＡｓの脱離は阻止され
る。このようにして、図５Ｃに示すように、酸化膜１２
のみが有効に除去され、原子レベルで平坦な表面が得ら
れる。
り、ＧａＡｓ基板１１を５８０℃以下、好適には４５０
℃以下の基板温度に設定した後、水素用セル５を通して
水素ガスを成長室１内に導入する。このとき、ＧａＡｓ
基板１１の表面付近の水素ガスの圧力を、大気圧ないし
１．３３Ｐａに保持する。これによって、図５Ｂに示す
ように、ＧａＡｓ基板１１が水素分子からなる水素ガス
雰囲気中に置かれる。この結果、水素による還元反応に
よりＧａＡｓ基板１１の最表面のＧａ2 Ｏ3 などの酸化
物が分解され、再蒸発しやすい例えばＧａ2 ＯやＡｓＨ
3 などの形で表面から脱離する。また、このとき、Ｇａ
Ａｓ基板１１の表面からのＧａやＡｓの脱離は阻止され
る。このようにして、図５Ｃに示すように、酸化膜１２
のみが有効に除去され、原子レベルで平坦な表面が得ら
れる。
【００６０】この後、第１の実施形態におけると同様
に、ＧａＡｓ基板１１の表面へのＺｎＣｌ2 の照射によ
るＡｓ安定化面の形成（図５Ｄ）を経て、図５Ｅに示す
ように、このＧａＡｓ基板１１上にＭＢＥ法によりＩＩ
−ＶＩ族化合物半導体層１３を成長させる。このＩＩ−
ＶＩ族化合物半導体層１３の成長中には、好適には、原
子状または活性水素をＧａＡｓ基板１１の表面に照射し
続ける。
に、ＧａＡｓ基板１１の表面へのＺｎＣｌ2 の照射によ
るＡｓ安定化面の形成（図５Ｄ）を経て、図５Ｅに示す
ように、このＧａＡｓ基板１１上にＭＢＥ法によりＩＩ
−ＶＩ族化合物半導体層１３を成長させる。このＩＩ−
ＶＩ族化合物半導体層１３の成長中には、好適には、原
子状または活性水素をＧａＡｓ基板１１の表面に照射し
続ける。
【００６１】以上のように、この第２の実施形態によれ
ば、水素ガス雰囲気中において基板温度５８０℃以下に
ＧａＡｓ基板１１を保持しているので、ＧａやＡｓの脱
離を阻止しながらこのＧａＡｓ基板１１の表面の酸化膜
１２だけを均一に除去することができ、もともとのＧａ
Ａｓ基板１１に準じた原子レベルで平坦な表面を得るこ
とができる。また、この処理が行われる成長室１内が水
素ガス導入前の圧力で１．３３×１０-5Ｐａ（１×１０
-7Ｔｏｒｒ）以下の圧力であること、および、酸化膜１
２を除去した後にＧａＡｓ基板１１の表面に基板温度３
５０℃ないし５５０℃においてＺｎＣｌ2 を照射してい
ることによる利点も、第１の実施形態におけると同様で
ある。そして、これらの処理後にＧａＡｓ基板１１の表
面に速やかにＩＩ−ＶＩ族化合物半導体を成長させてい
ることにより、低結晶欠陥密度で良質のＩＩ−ＶＩ族化
合物半導体層１３を得ることができる。さらに、ＩＩ−
ＶＩ族化合物半導体層１３の成長中に原子状または活性
水素をＧａＡｓ基板１１の表面に照射し続けることによ
り、より一層低結晶欠陥密度で良質のＩＩ−ＶＩ族化合
物半導体層１３を得ることができる。
ば、水素ガス雰囲気中において基板温度５８０℃以下に
ＧａＡｓ基板１１を保持しているので、ＧａやＡｓの脱
離を阻止しながらこのＧａＡｓ基板１１の表面の酸化膜
１２だけを均一に除去することができ、もともとのＧａ
Ａｓ基板１１に準じた原子レベルで平坦な表面を得るこ
とができる。また、この処理が行われる成長室１内が水
素ガス導入前の圧力で１．３３×１０-5Ｐａ（１×１０
-7Ｔｏｒｒ）以下の圧力であること、および、酸化膜１
２を除去した後にＧａＡｓ基板１１の表面に基板温度３
５０℃ないし５５０℃においてＺｎＣｌ2 を照射してい
ることによる利点も、第１の実施形態におけると同様で
ある。そして、これらの処理後にＧａＡｓ基板１１の表
面に速やかにＩＩ−ＶＩ族化合物半導体を成長させてい
ることにより、低結晶欠陥密度で良質のＩＩ−ＶＩ族化
合物半導体層１３を得ることができる。さらに、ＩＩ−
ＶＩ族化合物半導体層１３の成長中に原子状または活性
水素をＧａＡｓ基板１１の表面に照射し続けることによ
り、より一層低結晶欠陥密度で良質のＩＩ−ＶＩ族化合
物半導体層１３を得ることができる。
【００６２】また、第１の実施形態におけると同様に、
以上の一連の処理および成長を、単一の成長室１を有す
るＩＩ−ＶＩ族化合物半導体用のＭＢＥ装置だけで全て
行うことができることにより、低コストで上述のように
良質のＩＩ−ＶＩ族化合物半導体層１３を成長させるこ
とができる。
以上の一連の処理および成長を、単一の成長室１を有す
るＩＩ−ＶＩ族化合物半導体用のＭＢＥ装置だけで全て
行うことができることにより、低コストで上述のように
良質のＩＩ−ＶＩ族化合物半導体層１３を成長させるこ
とができる。
【００６３】次に、この発明の第３の実施形態によるＩ
Ｉ−ＶＩ族化合物半導体の成長方法について説明する。
Ｉ−ＶＩ族化合物半導体の成長方法について説明する。
【００６４】まず、図１に示すＩＩ−ＶＩ族化合物半導
体用のＭＢＥ装置とは別のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体用
の気相成長装置（図示せず）の成長室内において、図６
Ａに示すように、ＧａＡｓ基板１１上にＧａＡｓバッフ
ァ層１４を成長させる。このＧａＡｓバッファ層１４の
成長には、好適には、生産性が高い有機金属気相成長
（ＭＯＶＰＥ）法が用いられる。このＧａＡｓバッファ
層１４の成長により表面が平坦化され、より平坦な表面
が得られる。
体用のＭＢＥ装置とは別のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体用
の気相成長装置（図示せず）の成長室内において、図６
Ａに示すように、ＧａＡｓ基板１１上にＧａＡｓバッフ
ァ層１４を成長させる。このＧａＡｓバッファ層１４の
成長には、好適には、生産性が高い有機金属気相成長
（ＭＯＶＰＥ）法が用いられる。このＧａＡｓバッファ
層１４の成長により表面が平坦化され、より平坦な表面
が得られる。
【００６５】次に、第１の実施形態におけると同様に、
図１に示すＭＢＥ装置において、基板ホルダー２上に、
上述のようにしてＧａＡｓバッファ層１４が成長された
ＧａＡｓ基板１１を取り付ける。図６Ａに示すように、
この状態のＧａＡｓバッファ層１４の表面には、Ｇａ2
Ｏ3 などの酸化物からなる酸化膜１２が形成されてい
る。
図１に示すＭＢＥ装置において、基板ホルダー２上に、
上述のようにしてＧａＡｓバッファ層１４が成長された
ＧａＡｓ基板１１を取り付ける。図６Ａに示すように、
この状態のＧａＡｓバッファ層１４の表面には、Ｇａ2
Ｏ3 などの酸化物からなる酸化膜１２が形成されてい
る。
【００６６】この後、第１の実施形態におけると同様
に、ＧａＡｓ基板１１の表面への原子状または活性水素
の照射による酸化膜１２の除去（図６Ｂおよび図６Ｃ）
およびＧａＡｓ基板１１の表面へのＺｎＣｌ2 の照射に
よるＡｓ安定化面の形成（図６Ｄ）を経て、図６Ｅに示
すように、このＧａＡｓ基板１１上にＭＢＥ法によりＩ
Ｉ−ＶＩ族化合物半導体層１３を成長させる。このＩＩ
−ＶＩ族化合物半導体層１３の成長中には、好適には、
原子状または活性水素をＧａＡｓ基板１１の表面に照射
し続ける。
に、ＧａＡｓ基板１１の表面への原子状または活性水素
の照射による酸化膜１２の除去（図６Ｂおよび図６Ｃ）
およびＧａＡｓ基板１１の表面へのＺｎＣｌ2 の照射に
よるＡｓ安定化面の形成（図６Ｄ）を経て、図６Ｅに示
すように、このＧａＡｓ基板１１上にＭＢＥ法によりＩ
Ｉ−ＶＩ族化合物半導体層１３を成長させる。このＩＩ
−ＶＩ族化合物半導体層１３の成長中には、好適には、
原子状または活性水素をＧａＡｓ基板１１の表面に照射
し続ける。
【００６７】以上のように、この第３の実施形態によれ
ば、ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体用のＭＢＥ装置とは別の
気相成長装置内でＧａＡｓ基板１１上にあらかじめＧａ
Ａｓバッファ層１４を成長させて表面を平坦化した後
に、第１の実施形態におけると同様にして酸化膜１２の
除去、Ａｓ安定化面の形成およびＩＩ−ＶＩ族化合物半
導体層１３の成長を行っていることにより、すでに述べ
た真空搬送路で接続された二つの成長室を有するＭＢＥ
装置を用いた従来のＩＩ−ＶＩ族化合物半導体の成長方
法と同等の低結晶欠陥密度で良質のＩＩ−ＶＩ族化合物
半導体層１３を得ることができる。
ば、ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体用のＭＢＥ装置とは別の
気相成長装置内でＧａＡｓ基板１１上にあらかじめＧａ
Ａｓバッファ層１４を成長させて表面を平坦化した後
に、第１の実施形態におけると同様にして酸化膜１２の
除去、Ａｓ安定化面の形成およびＩＩ−ＶＩ族化合物半
導体層１３の成長を行っていることにより、すでに述べ
た真空搬送路で接続された二つの成長室を有するＭＢＥ
装置を用いた従来のＩＩ−ＶＩ族化合物半導体の成長方
法と同等の低結晶欠陥密度で良質のＩＩ−ＶＩ族化合物
半導体層１３を得ることができる。
【００６８】また、ＧａＡｓバッファ層１４の成長を除
く一連の処理および成長は、単一の成長室１を有するＩ
Ｉ−ＶＩ族化合物半導体用のＭＢＥ装置だけで全て行う
ことができるので、低コストで上述のように良質のＩＩ
−ＶＩ族化合物半導体層１３を成長させることができ
る。
く一連の処理および成長は、単一の成長室１を有するＩ
Ｉ−ＶＩ族化合物半導体用のＭＢＥ装置だけで全て行う
ことができるので、低コストで上述のように良質のＩＩ
−ＶＩ族化合物半導体層１３を成長させることができ
る。
【００６９】次に、この発明の第４の実施形態によるＩ
Ｉ−ＶＩ族化合物半導体の成長方法について説明する。
Ｉ−ＶＩ族化合物半導体の成長方法について説明する。
【００７０】まず、図１に示すＭＢＥ装置において、基
板ホルダー２上に、ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体の成長を
行うべきＺｎＳｅ基板１５を取り付ける。図７Ａに示す
ように、この状態のＺｎＳｅ基板１５の表面には酸化膜
１２が形成されている。
板ホルダー２上に、ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体の成長を
行うべきＺｎＳｅ基板１５を取り付ける。図７Ａに示す
ように、この状態のＺｎＳｅ基板１５の表面には酸化膜
１２が形成されている。
【００７１】次に、基板ホルダー２を加熱することによ
りＺｎＳｅ基板１５を４５０℃以下の基板温度、具体的
には例えば２００℃程度の基板温度に設定した後、図７
Ｂに示すように、このＺｎＳｅ基板１５の表面に、水素
用セル５から発生される原子状または活性水素を照射す
る。これによって、この水素による還元反応によりＺｎ
Ｓｅ基板１５の最表面のＺｎやＳｅの酸化物が分解さ
れ、再蒸発しやすい化合物の形で表面から脱離する。ま
た、このとき、基板温度が４５０℃以下で十分に低いこ
とにより、蒸気圧が高いＺｎやＳｅがＺｎＳｅ基板１５
の表面から脱離するのが阻止される。このようにして、
図７Ｃに示すように、酸化膜１２のみが有効に除去され
る。
りＺｎＳｅ基板１５を４５０℃以下の基板温度、具体的
には例えば２００℃程度の基板温度に設定した後、図７
Ｂに示すように、このＺｎＳｅ基板１５の表面に、水素
用セル５から発生される原子状または活性水素を照射す
る。これによって、この水素による還元反応によりＺｎ
Ｓｅ基板１５の最表面のＺｎやＳｅの酸化物が分解さ
れ、再蒸発しやすい化合物の形で表面から脱離する。ま
た、このとき、基板温度が４５０℃以下で十分に低いこ
とにより、蒸気圧が高いＺｎやＳｅがＺｎＳｅ基板１５
の表面から脱離するのが阻止される。このようにして、
図７Ｃに示すように、酸化膜１２のみが有効に除去され
る。
【００７２】次に、成長温度を例えば２５０℃ないし３
５０℃に設定した後、図７Ｄに示すように、ＺｎＳｅ基
板１５上にＭＢＥ法によりＩＩ−ＶＩ族化合物半導体層
１３を成長させる。このＩＩ−ＶＩ族化合物半導体層１
３の成長中には、好適には、原子状または活性水素をＺ
ｎＳｅ基板１５の表面に照射し続ける。
５０℃に設定した後、図７Ｄに示すように、ＺｎＳｅ基
板１５上にＭＢＥ法によりＩＩ−ＶＩ族化合物半導体層
１３を成長させる。このＩＩ−ＶＩ族化合物半導体層１
３の成長中には、好適には、原子状または活性水素をＺ
ｎＳｅ基板１５の表面に照射し続ける。
【００７３】以上のように、この第４の実施形態によれ
ば、ＺｎＳｅ基板１５の表面に原子状または活性水素を
照射しているので、ＺｎやＳｅが再蒸発しにくい４５０
℃以下の低温においても、ＺｎＳｅ基板１５の表面の酸
化膜１２だけを均一に除去することができ、もともとの
ＺｎＳｅ基板１５に準じた原子レベルで平坦な表面を得
ることができる。また、この処理が行われる成長室１内
は、水素ガス導入前の圧力で１．３３×１０-5Ｐａ（１
×１０-7Ｔｏｒｒ）以下の圧力であるので、酸化膜１２
が除去されてからＩＩ−ＶＩ族化合物半導体の成長が行
われるまでの時間内にこのＺｎＳｅ基板１５の表面に付
着する不純物および酸化物の生成を十分に少なく抑える
ことができる。そして、これらの処理後にＺｎＳｅ基板
１５の表面に速やかにＩＩ−ＶＩ族化合物半導体を成長
させていることにより、格子不整合による転位がなく、
界面の不純物に起因する結晶欠陥も極めて少ない低結晶
欠陥密度で良質のＩＩ−ＶＩ族化合物半導体層１３を得
ることができる。さらに、ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体層
１３の成長中に原子状または活性水素をＺｎＳｅ基板１
５の表面に照射し続けることにより、より一層低結晶欠
陥密度で良質のＩＩ−ＶＩ族化合物半導体層１３を得る
ことができる。
ば、ＺｎＳｅ基板１５の表面に原子状または活性水素を
照射しているので、ＺｎやＳｅが再蒸発しにくい４５０
℃以下の低温においても、ＺｎＳｅ基板１５の表面の酸
化膜１２だけを均一に除去することができ、もともとの
ＺｎＳｅ基板１５に準じた原子レベルで平坦な表面を得
ることができる。また、この処理が行われる成長室１内
は、水素ガス導入前の圧力で１．３３×１０-5Ｐａ（１
×１０-7Ｔｏｒｒ）以下の圧力であるので、酸化膜１２
が除去されてからＩＩ−ＶＩ族化合物半導体の成長が行
われるまでの時間内にこのＺｎＳｅ基板１５の表面に付
着する不純物および酸化物の生成を十分に少なく抑える
ことができる。そして、これらの処理後にＺｎＳｅ基板
１５の表面に速やかにＩＩ−ＶＩ族化合物半導体を成長
させていることにより、格子不整合による転位がなく、
界面の不純物に起因する結晶欠陥も極めて少ない低結晶
欠陥密度で良質のＩＩ−ＶＩ族化合物半導体層１３を得
ることができる。さらに、ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体層
１３の成長中に原子状または活性水素をＺｎＳｅ基板１
５の表面に照射し続けることにより、より一層低結晶欠
陥密度で良質のＩＩ−ＶＩ族化合物半導体層１３を得る
ことができる。
【００７４】また、以上の一連の処理および成長は、単
一の成長室１を有するＩＩ−ＶＩ族化合物半導体用のＭ
ＢＥ装置だけで全て行うことができるので、低コストで
上述のように良質のＩＩ−ＶＩ族化合物半導体層１３を
成長させることができる。
一の成長室１を有するＩＩ−ＶＩ族化合物半導体用のＭ
ＢＥ装置だけで全て行うことができるので、低コストで
上述のように良質のＩＩ−ＶＩ族化合物半導体層１３を
成長させることができる。
【００７５】以上、この発明の実施形態について具体的
に説明したが、この発明は、上述の実施形態に限定され
るものではなく、この発明の技術的思想に基づく各種の
変形が可能である。
に説明したが、この発明は、上述の実施形態に限定され
るものではなく、この発明の技術的思想に基づく各種の
変形が可能である。
【００７６】例えば、上述の第１の実施形態、第２の実
施形態および第３の実施形態において、ＺｎＣｌ2 の照
射中にも、ＧａＡｓ基板１１の表面に原子状または活性
水素を照射するようにしてもよい。
施形態および第３の実施形態において、ＺｎＣｌ2 の照
射中にも、ＧａＡｓ基板１１の表面に原子状または活性
水素を照射するようにしてもよい。
【００７７】また、上述の第３の実施形態においては、
ＧａＡｓ基板１１上にＧａＡｓバッファ層１４を成長さ
せているが、例えば、ｐ型ＧａＡｓ基板を用い、その上
にＩＩ−ＶＩ族化合物半導体を成長させて半導体発光素
子を製造する場合にバッファ層として用いられるｐ型Ｉ
ｎＡｌＰ層やｐ型ＩｎＧａＰ層などをバッファ層として
成長させても、同様な効果を得ることができる。この場
合、これらのｐ型ＩｎＡｌＰ層やｐ型ＩｎＧａＰ層の成
長時にｐ型ドーパントとして用いられるＰやＢｅなど
は、ＭＢＥ装置内においては取り扱いが難しいので、こ
れらのｐ型ＩｎＡｌＰ層やｐ型ＩｎＧａＰ層の成長は、
赤色発光のＡｌＧａＩｎＰ系半導体レーザーの製造など
で実績のあるＭＯＶＰＥ法により成長させるのが好まし
い。
ＧａＡｓ基板１１上にＧａＡｓバッファ層１４を成長さ
せているが、例えば、ｐ型ＧａＡｓ基板を用い、その上
にＩＩ−ＶＩ族化合物半導体を成長させて半導体発光素
子を製造する場合にバッファ層として用いられるｐ型Ｉ
ｎＡｌＰ層やｐ型ＩｎＧａＰ層などをバッファ層として
成長させても、同様な効果を得ることができる。この場
合、これらのｐ型ＩｎＡｌＰ層やｐ型ＩｎＧａＰ層の成
長時にｐ型ドーパントとして用いられるＰやＢｅなど
は、ＭＢＥ装置内においては取り扱いが難しいので、こ
れらのｐ型ＩｎＡｌＰ層やｐ型ＩｎＧａＰ層の成長は、
赤色発光のＡｌＧａＩｎＰ系半導体レーザーの製造など
で実績のあるＭＯＶＰＥ法により成長させるのが好まし
い。
【００７８】また、今後、ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体を
用いた半導体素子、例えば青色ないし緑色で発光可能な
半導体発光素子の長寿命化や高性能化を図るために、基
板上にＩＩ−ＶＩ族化合物半導体を成長させた後、この
ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体にエッチングや絶縁層の成膜
などの処理を施して光導波路などを形成し、その上にさ
らにＩＩ−ＶＩ族化合物半導体を再成長させる可能性が
ある。したがって、これらのエッチングや成膜の際にＩ
Ｉ−ＶＩ族化合物半導体の表面に形成された酸化膜を、
ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体の再成長前に原子状または活
性水素を照射して除去することにより、界面準位の形成
や結晶欠陥の増大を防止し、より低結晶欠陥密度で良質
のＩＩ−ＶＩ族化合物半導体再成長層を得ることができ
る。
用いた半導体素子、例えば青色ないし緑色で発光可能な
半導体発光素子の長寿命化や高性能化を図るために、基
板上にＩＩ−ＶＩ族化合物半導体を成長させた後、この
ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体にエッチングや絶縁層の成膜
などの処理を施して光導波路などを形成し、その上にさ
らにＩＩ−ＶＩ族化合物半導体を再成長させる可能性が
ある。したがって、これらのエッチングや成膜の際にＩ
Ｉ−ＶＩ族化合物半導体の表面に形成された酸化膜を、
ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体の再成長前に原子状または活
性水素を照射して除去することにより、界面準位の形成
や結晶欠陥の増大を防止し、より低結晶欠陥密度で良質
のＩＩ−ＶＩ族化合物半導体再成長層を得ることができ
る。
【００７９】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、成長直前に基板温度３００℃ないし５５０℃におい
てＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体基板の表面に原子状または
活性水素を照射することによりＩＩＩ−Ｖ族化合物半導
体基板の表面の酸化膜を除去した後、ＩＩＩ−Ｖ族化合
物半導体基板上にＩＩ−ＶＩ族化合物半導体を成長させ
るようにしているので、低結晶欠陥密度で良質のＩＩ−
ＶＩ族化合物半導体を低コストで成長させることができ
る。
ば、成長直前に基板温度３００℃ないし５５０℃におい
てＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体基板の表面に原子状または
活性水素を照射することによりＩＩＩ−Ｖ族化合物半導
体基板の表面の酸化膜を除去した後、ＩＩＩ−Ｖ族化合
物半導体基板上にＩＩ−ＶＩ族化合物半導体を成長させ
るようにしているので、低結晶欠陥密度で良質のＩＩ−
ＶＩ族化合物半導体を低コストで成長させることができ
る。
【００８０】また、成長直前に大気圧ないし１．３３Ｐ
ａの圧力の水素ガス雰囲気中において基板温度を５８０
℃以下に保つことによりＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体基板
の表面の酸化膜を除去した後、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導
体基板上にＩＩ−ＶＩ族化合物半導体を成長させるよう
にしているので、同様に、低結晶欠陥密度で良質のＩＩ
−ＶＩ族化合物半導体を低コストで成長させることがで
きる。
ａの圧力の水素ガス雰囲気中において基板温度を５８０
℃以下に保つことによりＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体基板
の表面の酸化膜を除去した後、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導
体基板上にＩＩ−ＶＩ族化合物半導体を成長させるよう
にしているので、同様に、低結晶欠陥密度で良質のＩＩ
−ＶＩ族化合物半導体を低コストで成長させることがで
きる。
【００８１】また、成長直前に基板温度４５０℃以下に
おいてＩＩ−ＶＩ族化合物半導体基板の表面に原子状ま
たは活性水素を照射することによりＩＩ−ＶＩ族化合物
半導体基板の表面の酸化膜を除去した後、ＩＩ−ＶＩ族
化合物半導体基板上にＩＩ−ＶＩ族化合物半導体を成長
させるようにしているので、同様に、低結晶欠陥密度で
良質のＩＩ−ＶＩ族化合物半導体を低コストで成長させ
ることができる。
おいてＩＩ−ＶＩ族化合物半導体基板の表面に原子状ま
たは活性水素を照射することによりＩＩ−ＶＩ族化合物
半導体基板の表面の酸化膜を除去した後、ＩＩ−ＶＩ族
化合物半導体基板上にＩＩ−ＶＩ族化合物半導体を成長
させるようにしているので、同様に、低結晶欠陥密度で
良質のＩＩ−ＶＩ族化合物半導体を低コストで成長させ
ることができる。
【図１】ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体用のＭＢＥ装置の一
例を示す略線図である。
例を示す略線図である。
【図２】この発明の第１の実施形態によるＩＩ−ＶＩ族
化合物半導体の成長方法を説明するための断面図であ
る。
化合物半導体の成長方法を説明するための断面図であ
る。
【図３】この発明の第１の実施形態によるＩＩ−ＶＩ族
化合物半導体の成長方法において原子状または活性水素
の照射により酸化膜を除去した後のＧａＡｓ基板の表面
の原子間力顕微鏡像を示す図である。
化合物半導体の成長方法において原子状または活性水素
の照射により酸化膜を除去した後のＧａＡｓ基板の表面
の原子間力顕微鏡像を示す図である。
【図４】従来のサーマルクリーニング法により酸化膜を
除去した後のＧａＡｓ基板の表面の原子間力顕微鏡像を
示す図である。
除去した後のＧａＡｓ基板の表面の原子間力顕微鏡像を
示す図である。
【図５】この発明の第２の実施形態によるＩＩ−ＶＩ族
化合物半導体の成長方法を説明するための断面図であ
る。
化合物半導体の成長方法を説明するための断面図であ
る。
【図６】この発明の第３の実施形態によるＩＩ−ＶＩ族
化合物半導体の成長方法を説明するための断面図であ
る。
化合物半導体の成長方法を説明するための断面図であ
る。
【図７】この発明の第４の実施形態によるＩＩ−ＶＩ族
化合物半導体の成長方法を説明するための断面図であ
る。
化合物半導体の成長方法を説明するための断面図であ
る。
【符号の説明】 １ 成長室 ２ 基板ホルダー ３ 基板 ４ 分子線源 ５ 水素用セル １１ ＧａＡｓ基板 １２ 酸化膜 １３ ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体層 １４ ＧａＡｓバッファ層 １５ ＺｎＳｅ基板
Claims (12)
- 【請求項１】 Ｚｎ、Ｍｇ、Ｃｄ、ＨｇおよびＢｅから
なる群より選ばれた少なくとも一種類以上のＩＩ族元素
とＳｅ、ＳおよびＴｅからなる群より選ばれた少なくと
も一種類以上のＶＩ族元素とからなるＩＩ−ＶＩ族化合
物半導体を真空を用いた気相成長法によりＩＩＩ−Ｖ族
化合物半導体基板上に成長させるようにしたＩＩ−ＶＩ
族化合物半導体の成長方法において、 成長直前に基板温度３００℃ないし５５０℃において上
記ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体基板の表面に原子状または
活性水素を照射することにより上記ＩＩＩ−Ｖ族化合物
半導体基板の表面の酸化膜を除去した後、上記ＩＩＩ−
Ｖ族化合物半導体基板上に上記ＩＩ−ＶＩ族化合物半導
体を成長させるようにしたことを特徴とするＩＩ−ＶＩ
族化合物半導体の成長方法。 - 【請求項２】 水素ガス導入前における成長室内の圧力
が１．３３×１０-5Ｐａ以下であることを特徴とする請
求項１記載のＩＩ−ＶＩ族化合物半導体の成長方法。 - 【請求項３】 上記酸化膜を除去した後、基板温度３０
０℃ないし５５０℃において上記ＩＩＩ−Ｖ族化合物半
導体基板の表面にＺｎＣｌ2 を照射することにより上記
ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体基板の表面にＶ族元素安定化
面を形成し、このＶ族元素安定化面上に上記ＩＩ−ＶＩ
族化合物半導体を成長させるようにしたことを特徴とす
る請求項１記載のＩＩ−ＶＩ族化合物半導体の成長方
法。 - 【請求項４】 上記ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体基板上に
は、Ｇａ、ＡｌおよびＩｎからなる群より選ばれた少な
くとも一種類以上のＩＩＩ族元素とＰ、ＡｓおよびＳｂ
からなる群より選ばれた少なくとも一種類以上のＶ族元
素とからなるバッファ層があらかじめ成長されているこ
とを特徴とする請求項１記載のＩＩ−ＶＩ族化合物半導
体の成長方法。 - 【請求項５】 上記ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体に成膜ま
たは加工処理を施した後、この成膜または加工処理が施
された上記ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体の表面に基板温度
４５０℃以下において原子状または活性水素を照射する
ことにより上記ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体の表面の酸化
膜を除去し、上記ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体上に上記Ｉ
Ｉ−ＶＩ族化合物半導体を再成長させるようにしたこと
を特徴とする請求項１記載のＩＩ−ＶＩ族化合物半導体
の成長方法。 - 【請求項６】 上記ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体の成長中
に上記ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体基板の表面に上記原子
状または活性水素を照射し続けるようにしたことを特徴
とする請求項１記載のＩＩ−ＶＩ族化合物半導体の成長
方法。 - 【請求項７】 上記ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体基板はＧ
ａＡｓ基板であることを特徴とする請求項１記載のＩＩ
−ＶＩ族化合物半導体の成長方法。 - 【請求項８】 上記ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体基板はＩ
ｎＰ基板であることを特徴とする請求項１記載のＩＩ−
ＶＩ族化合物半導体の成長方法。 - 【請求項９】 上記気相成長法は分子線エピタキシー法
であることを特徴とする請求項１記載のＩＩ−ＶＩ族化
合物半導体の成長方法。 - 【請求項１０】 Ｚｎ、Ｍｇ、Ｃｄ、ＨｇおよびＢｅか
らなる群より選ばれた少なくとも一種類以上のＩＩ族元
素とＳｅ、ＳおよびＴｅからなる群より選ばれた少なく
とも一種類以上のＶＩ族元素とからなるＩＩ−ＶＩ族化
合物半導体を真空を用いた気相成長法によりＩＩＩ−Ｖ
族化合物半導体基板上に成長させるようにしたＩＩ−Ｖ
Ｉ族化合物半導体の成長方法において、 成長直前に大気圧ないし１．３３Ｐａの圧力の水素ガス
雰囲気中において基板温度を５８０℃以下に保つことに
より上記ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体基板の表面の酸化膜
を除去した後、上記ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体基板上に
上記ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体を成長させるようにした
ことを特徴とするＩＩ−ＶＩ族化合物半導体の成長方
法。 - 【請求項１１】 Ｚｎ、Ｍｇ、Ｃｄ、ＨｇおよびＢｅか
らなる群より選ばれた少なくとも一種類以上のＩＩ族元
素とＳｅ、ＳおよびＴｅからなる群より選ばれた少なく
とも一種類以上のＶＩ族元素とからなるＩＩ−ＶＩ族化
合物半導体を真空を用いた気相成長法によりＩＩ−ＶＩ
族化合物半導体基板上に成長させるようにしたＩＩ−Ｖ
Ｉ族化合物半導体の成長方法において、 成長直前に基板温度４５０℃以下において上記ＩＩ−Ｖ
Ｉ族化合物半導体基板の表面に原子状または活性水素を
照射することにより上記ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体基板
の表面の酸化膜を除去した後、上記ＩＩ−ＶＩ族化合物
半導体基板上に上記ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体を成長さ
せるようにしたことを特徴とするＩＩ−ＶＩ族化合物半
導体の成長方法。 - 【請求項１２】 上記ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体基板は
ＺｎＳｅ基板であることを特徴とする請求項１１記載の
ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体の成長方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32644095A JPH09148342A (ja) | 1995-11-21 | 1995-11-21 | Ｉｉ−ｖｉ族化合物半導体の成長方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32644095A JPH09148342A (ja) | 1995-11-21 | 1995-11-21 | Ｉｉ−ｖｉ族化合物半導体の成長方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09148342A true JPH09148342A (ja) | 1997-06-06 |
Family
ID=18187834
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32644095A Pending JPH09148342A (ja) | 1995-11-21 | 1995-11-21 | Ｉｉ−ｖｉ族化合物半導体の成長方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09148342A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002326895A (ja) * | 2001-05-01 | 2002-11-12 | Stanley Electric Co Ltd | 半導体結晶とその成長方法及び光半導体素子 |
| JP2009055048A (ja) * | 2008-10-03 | 2009-03-12 | Nikko Kinzoku Kk | ＺｎＴｅ系化合物半導体の表面処理方法および半導体装置の製造方法 |
| WO2012032960A1 (ja) * | 2010-09-08 | 2012-03-15 | 住友電気工業株式会社 | Iii族窒化物半導体発光素子を製造する方法、及びiii族窒化物半導体発光素子 |
-
1995
- 1995-11-21 JP JP32644095A patent/JPH09148342A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002326895A (ja) * | 2001-05-01 | 2002-11-12 | Stanley Electric Co Ltd | 半導体結晶とその成長方法及び光半導体素子 |
| JP4567910B2 (ja) * | 2001-05-01 | 2010-10-27 | スタンレー電気株式会社 | 半導体結晶の成長方法 |
| JP2009055048A (ja) * | 2008-10-03 | 2009-03-12 | Nikko Kinzoku Kk | ＺｎＴｅ系化合物半導体の表面処理方法および半導体装置の製造方法 |
| WO2012032960A1 (ja) * | 2010-09-08 | 2012-03-15 | 住友電気工業株式会社 | Iii族窒化物半導体発光素子を製造する方法、及びiii族窒化物半導体発光素子 |
| JP2012059891A (ja) * | 2010-09-08 | 2012-03-22 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Ｉｉｉ族窒化物半導体発光素子を製造する方法、及びｉｉｉ族窒化物半導体発光素子 |
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