JPH11126754A - 有機金属気相成長方法 - Google Patents

有機金属気相成長方法

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JPH11126754A
JPH11126754A JP29256297A JP29256297A JPH11126754A JP H11126754 A JPH11126754 A JP H11126754A JP 29256297 A JP29256297 A JP 29256297A JP 29256297 A JP29256297 A JP 29256297A JP H11126754 A JPH11126754 A JP H11126754A
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JP
Japan
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growing
growth
thin film
substrate
semi
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JP29256297A
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English (en)
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Jiro Wada
次郎 和田
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Hitachi Cable Ltd
Original Assignee
Hitachi Cable Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】有機金属気相成長において、同一成長温度およ
び成長圧力下で、キャリア濃度分布の均一性を向上させ
る方法を提供することにある。 【解決手段】成長速度の制御により、又は、成長速度と
V/III 比を制御することにより、成長薄膜のキャリア
濃度分布を制御し、これにより各薄膜の結晶成長の際
に、キャリア濃度の面内分布が均一となる最適な成長速
度で成長させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、GaAs等III −
V族化合物半導体の気相成長技術の一つである有機金属
気相成長方法に係り、特に、そのキャリア濃度分布の均
一性を向上させることができる有機金属気相成長方法に
関するものである。
【0002】
【従来の技術】図3は化合物半導体の気相成長装置を示
す概要図である。この図において、1は成長室(リアク
タ)、2はこの成長室1内に置かれたGaAs基板、3
はRF(高周波加熱)コイル、4はトリメチルガリウム
(TMGa:(CH3 3 Ga)、5はトリメチルアル
ミニウム(TMAl:(CH3 3 Al)、6はアルシ
ン(AsH3 )、7はジシラン(Si2 6 )、8はマ
スフローコントローラ(MFC)、9はバルブである。
【0003】次に、動作について説明する。RFコイル
3からの高周波を受けて成長室1内のカーボンサセプタ
が加熱され、GaAs基板2を暖める。GaAsを成長
する場合、トリメチルガリウム(TMGa)4とアルシ
ン(AsH3 )6を成長室1内へ送り込むことによっ
て、GaAs基板2上でトリメチルガリウム(TMG
a)4とアルシン(AsH3 )6の熱分解が生じ、Ga
As結晶が成長する。AlGaAs結晶の場合には、ト
リメチルガリウム(TMGa)4,トリメチルアルミニ
ウム(TMAl),アルシン(AsH3 )6を同時に流
せば良い。化合物半導体のn型の結晶成長時には、同時
に、Siの原料となるジシラン(Si2 6)をn型ド
ーパントとして成長室1へごく微量流す。なお、p型の
結晶を作る時には例えばジエチル亜鉛(DEZn:(c
2 5 2 Zn)を反応管12へごく微量流す。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記のように有機金属
気相成長方法により、多層膜でいろいろな材料を用い
て、半絶縁性GaAs基板上に、GaAs、AlGaA
s、InGaAsおよびGaInPといった一層もしく
は複数の薄膜を成長させる場合、膜厚分布、キャリア濃
度、および混晶系の材料ではその組成分布が、成長の際
の基板の絶対温度やその温度分布により、さらには成長
圧力やV/III 比により変化することが分かっていた。
【0005】しかし、従来、成長速度の変化によって成
長薄膜のキャリア濃度の均一性が変化することは分から
なかった。
【0006】そのため、組成の異なる複数の薄膜を連続
して成長させる場合、各成長薄膜のキャリア濃度の均一
化を図る手法として、従来は、各薄膜成長の間に成長に
重要な条件である成長温度や成長圧力を切り替えるため
のインターバルを設けている。
【0007】しかしながら、インターバル中にそれらの
条件を変化させると、その変化のために不純物等が表面
に付着し、良質な界面が得られず非常にリスクが大き
い。
【0008】そこで、本発明の目的は、上記課題を解決
し、GaAs等III −V族化合物半導体の気相成長技術
の一つである有機金属気相成長において、同一成長温度
および成長圧力下で、成長薄膜のキャリア濃度分布の均
一性を向上させる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、本発明においては、半絶縁性GaAs基板上に、一
層もしくは複数の薄膜を成長させる有機金属気相成長方
法において、成長速度の制御により、成長薄膜のキャリ
ア濃度分布を制御する(請求項1)。
【0010】また本発明は、上述の有機金属気相成長方
法において、成長速度とV/III 比(ガリウム等のIII
族原料と砒素等のV族原料との比)を制御することによ
り、成長薄膜のキャリア濃度分布を制御する(請求項
2)。
【0011】また本発明は、上述請求項1または2のの
有機金属気相成長方法において、その成長させる薄膜
を、GaAs、AlGaAs、InGaAs又はGaI
nPとする(請求項3)。
【0012】上述したように、従来、成長速度の変化に
よってキャリア濃度の均一性が変化することは分からな
かった。この点につき、本発明者が鋭意考察研究を重ね
た結果、成長速度、つまり基板上にエピタキシャル成長
するGaAs等の化合物半導体薄膜の単位時間当たりの
成長膜厚により、キャリア濃度の均一性が変化すること
を解明した。
【0013】そこで本発明は、半絶縁性GaAs基板上
に、一層もしくは複数の薄膜を成長させる有機金属気相
成長方法において、成長速度の制御により、成長薄膜の
キャリア濃度分布を制御するものであり、これにより各
薄膜の結晶成長の際に、キャリア濃度の面内分布が均一
となる最適な成長速度で成長させることが可能となる。
【0014】既に述べたように、従来、キャリア濃度の
均一化のために、成長に重要な条件である成長温度や成
長圧力を制御してきたが、成長途中でそれらを変化させ
ることは、その変化のためのインターバル中に不純物等
が付着し、良質な界面が得られず非常にリスクが大き
い。その点、本発明により、同一成長温度および成長圧
力下で、成長速度の制御によりキャリア濃度制御が行え
ることは重要なことである。
【0015】さらに、同一成長温度および成長圧力下で
成長が行えるため、成長時間の短縮も図られ、歩留まり
の向上も実現できる。
【0016】また、成長薄膜のキャリア濃度の面内均一
性に関しては最適な成長速度があり、この最適な成長速
度はV/III 比によって変わることが分かった。従っ
て、成長速度の制御による方法によるだけでなく、成長
速度とV/III 比を制御することにより、成長薄膜のキ
ャリア濃度分布を制御し、良好なヘテロ界面を有しキャ
リア濃度分布の均一な化合物半導体ウェハを得ることが
できる。
【0017】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、実
施例を中心に説明する。
【0018】化合物半導体の気相成長装置は、図3のも
のを前提として説明する。
【0019】半絶縁性GaAs基板上に、有機金属気相
成長方法により、複数の薄膜を成長させるため、有機金
属化合物であるトリメチルガリウム(TMGa)4やト
リメチルアルミニウム(TMAl)5を用いて、III 族
原料であるガリウムやアルミニウムを成長室(リアク
タ)1に供給する。一方、水素化物であるアルシン(A
sH3 )6を用いて、V族原料である砒素を供給する。
これらの原料は、図3に示すように高純度水素により成
長室(リアクタ)1に導入される。
【0020】成長室1に導入された原料は、RFコイル
3で高周波加熱された半絶縁性GaAs基板2上で熱分
解や反応が起こり、当該基板2上にエピタキシャル成長
される。この際の半絶縁性GaAs基板2の温度を「成
長温度」、反応室の圧力を「成長圧力」と定義してい
る。また「成長速度」とは、基板上にエピタキシャル成
長するGaAs等の化合物半導体薄膜の単位時間当たり
の成長膜厚により定義している。
【0021】この有機金属気相成長方法により、TMG
a、TMAl、アルシンおよびn型ドーパントとしてS
iの原料であるジシラン(Si2 6 )を原料に用い、
SiドープGaAsおよびAlGaAsをそれぞれ幾つ
かのV/III 比の条件下で、成長速度を変えて薄膜を成
長させ、そのキャリア濃度の面内均一性を調べた。その
結果を図1及び図2に示す。
【0022】成長条件としてGaAsおよびAlGaA
s共に、成長温度は600℃、成長圧力は0.1atm 、
半絶縁性GaAs基板のサイズは直径100mm、および
各条件のキャリア濃度の絶対値は、基板中心が1×10
17(cm-3)になるように制御した。
【0023】成長速度はエピウェハの断面を透過型電子
顕微鏡(SEM)観察により、また、キャリア濃度はC
−V測定により求めた。
【0024】図1はGaAs(Siドープ)についての
もの、また図2はAlGaAs(Siドープ)について
のものであり、それぞれ横軸に成長速度(nm/sec)を、
縦軸にキャリア濃度の平均値に対する面内のバラツキ
(%)をとってある。パラメータとしてのV/III 比
は、図1のGaAs(Siドープ)についてはV/III
比を7、10、20に変化させた場合を、、また図2の
AlGaAs(Siドープ)についてはV/III 比を8
0、100、120に変化させた場合を示してある。
【0025】図1及び図2のいずれの場合も、成長速度
と面内バラツキとの相関特性は下に凸の曲線となる。即
ち、キャリア濃度の平均値に対する面内のバラツキ
(%)が最も小さくなる最適な成長速度がある。また、
この最適な成長速度は、図1のGaAs(Siドープ)
については50〜80(nm/sec)程度であり、V/III
比が7、10、20と大きくなるにつれ大きくなる。図
2のAlGaAs(Siドープ)については70〜12
0(nm/sec)程度であり、V/III 比が80、100、
120と大きくなるにつれ大きくなる。
【0026】この図1及び図2の結果より、成長薄膜の
キャリア濃度の面内均一性は、最適な成長速度があり、
かつ、その成長速度はV/III 比によって変わることが
分かった。
【0027】従って、成長速度の制御により、また成長
速度とV/III 比を制御することにより、成長薄膜のキ
ャリア濃度分布を制御し、同一成長温度および成長圧力
下でキャリア濃度分布の均一性を向上させて、良好なヘ
テロ界面を有しキャリア濃度分布の均一な化合物半導体
ウェハを得ることができる。
【0028】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、成長速度
の制御により、又は成長速度とV/III 比を制御するこ
とにより、成長薄膜のキャリア濃度分布を制御するもの
である。従って、同一成長温度および成長圧力下でキャ
リア濃度分布の均一性を向上させることができ、良好な
ヘテロ界面を有しキャリア濃度分布の均一な化合物半導
体ウェハを得ることができる。また、多数膜を同一成長
温度および成長圧力下で連続成長できるようになるた
め、エピウェハ製造時間を短縮し、歩留まりの向上を図
ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の有機金属気相成長方法におけるGaA
sのキャリア濃度の面内分布の成長速度依存性を示した
図である。
【図2】本発明の有機金属気相成長方法におけるAlG
aAsのキャリア濃度の面内分布の成長速度依存性を示
した図である。
【図3】本発明を適用した有機金属気相成長装置の概要
図である。
【符号の説明】
1 成長室(リアクタ) 2 GaAs基板 3 RF(高周波加熱)コイル 4 トリメチルガリウム(TMGa) 5 トリメチルアルミニウム(TMAl) 6 アルシン(AsH3 ) 7 ジシラン(Si2 6 ) 8 マスフローコントローラ(MFC) 9 バルブ

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】半絶縁性GaAs基板上に、一層もしくは
    複数の薄膜を成長させる有機金属気相成長方法におい
    て、成長速度の制御により、成長薄膜のキャリア濃度分
    布を制御することを特徴とする有機金属気相成長方法。
  2. 【請求項2】半絶縁性GaAs基板上に、一層もしくは
    複数の薄膜を成長させる有機金属気相成長方法におい
    て、成長速度とV/III 比を制御することにより、成長
    薄膜のキャリア濃度分布を制御することを特徴とする有
    機金属気相成長方法。
  3. 【請求項3】請求項1または2に記載の有機金属気相成
    長方法において、前記成長薄膜を、GaAs、AlGa
    As、InGaAs又はGaInPとすることを特徴と
    する有機金属気相成長方法。
JP29256297A 1997-10-24 1997-10-24 有機金属気相成長方法 Pending JPH11126754A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003303825A (ja) * 2002-04-05 2003-10-24 Sumitomo Chem Co Ltd 化合物半導体ウェーハの製造方法、及び化合物半導体素子
JP2011014922A (ja) * 2010-09-02 2011-01-20 Sumitomo Chemical Co Ltd 化合物半導体ウェーハの製造方法及び化合物半導体素子
WO2013133030A1 (ja) 2012-03-08 2013-09-12 三星ダイヤモンド工業株式会社 スクライビングホイール及びその製造方法

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