JPS58209117A - 化合物半導体膜の製造方法 - Google Patents

化合物半導体膜の製造方法

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JPS58209117A
JPS58209117A JP9416982A JP9416982A JPS58209117A JP S58209117 A JPS58209117 A JP S58209117A JP 9416982 A JP9416982 A JP 9416982A JP 9416982 A JP9416982 A JP 9416982A JP S58209117 A JPS58209117 A JP S58209117A
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material gas
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Noriyoshi Shibata
典義 柴田
Juichi Noda
野田　壽一
Yutaka Yoriume
撰梅　豊
Noboru Takagi
高木　暢
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の技術分野 本発明はＧａＡｓやＩｎＰ等の化合物半導体膜の製造方
法に関するものである。
従来技術と問題点 近年、高速論理素子や半導体レーザ等の光素子の進歩に
伴い、これらの素子を構成する基本要素である化合物半
導体膜の製造技術への要求が高まっている。最近特にそ
の将来性を期待されている化合物半導体膜の製造技術と
しては、ＭＯＣＶ［ｌ法（Ｍｅｔａｌ　Ｏｒｇａｎｉｃ
　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｖａｐｏｒ　Ｄｅｐｏｓｉむｉｏ
ｎ　）と呼ばれている方法がある。この方法では、例え
ばＱａ　　（Ｃ２Ｈ５）３等の有機金属化合物を気相熱
分解し、Ａ　ｓ　Ｈ３等の水素化物と反応させることに
よってＧａＡｓ等の化合物半導体膜を基板とに成長させ
るものである。ＭＯＣＶＤ法は、原料を気相状態で反応
容器に供給するため、液相エピタキシャル法に比べて成
長速度の制御が容易であり、且つ原料ガス組成の切換え
が速いので多層半導体膜を制御良く形成できるという利
点を有している。また、分子線エピタキシャル法と比べ
ても高真空を必要としないなど、量産技術としての利点
も有している。
第１図は従来のＭＯＣＶＤ装置の概略図であり、■は反
応容器、２は基板ホルダ、３は基板、４は高周波加熱炉
、５は原料ガス供給口、６は原料ガス供給部、７はフィ
ルタ、８は真空ポンプ、９は排ガス処理部である。■−
Ｖ族系のエピタキシャル膜成長は、高周波コイル４でカ
ーボン製の基板ホルダ２を加熱し、これに原料ガス供給
口５より供給された原料を基板３の表面上で熱分解させ
て所望のエピタキシャル膜を得ていた。
しかし従来の方法では、原理的には膜厚制御に優れてい
るにもかかわらず、実際には原料ガス組成を切換えた後
においても切換え前の組成の原料ガスが反応容器１内部
に残留し、反応容器内部の原料ガス組成が完全に置換さ
れるまでの間に、基板３上に原料ガスの混合によって引
起される中間的な組成の膜が形成されてしまうという欠
点があった。この中間的な組成の膜厚は従来の方法では
数十人程度以下にすることはできなかった。一方、近年
提案されている量子井戸レーザなどの素子を作製するた
めには、　１００人程度の厚さの組成の異なる膜を交互
に多層形成する必要があり、従来法はこのような新しい
素子の作製に関して重大な欠点を有していた。
発明の目的 本発明は従来のＭＯＣＶＤ法の欠点を解決するために、
供給する原料ガス組成の切換え時に、原料を含まないガ
ス流によって基板表面を保護することにより、精密に制
御された膜厚を有する多層構造の化合物半導体膜の製造
を可能とするものである。
以下図面に基づいて本発明の詳細な説明する。
発明の原理 第２図は、本発明の原理説明図であり、第１図と同一符
号は同一部分を示し、１０はシールガス供給口、１１は
シールガス流である。
反応容器１の内部に供給された原料ガスは、加熱された
基板３の表面付近で気相熱分解反応を起こし、基板表面
で化合物半導体の結晶が成長する。
この過程は、原料ガス供給が停止された後においても、
反応容器内に残留した原料ガスが基板表面付近に存在す
る間は継続する。したがって、異なる組成から成る多層
構造の膜を形成することを目的として、供給する原料ガ
スの組成を切換える際、反応容器内に残留した原料ガス
が完全に新たな組成の原料ガスと置換されるまでの間、
結晶成長を停止させることが望ましい。第２図の１０番
よ、′原料を含まないガスの供給口であり、このシール
カ゛ス供給口１０から噴き出すシールガス流１１を基板
３の表面に沿って流す。このようにすると基板表面力（
原料ガスから隔離され結晶成長番よ停止する。従って、
原料ガス組成の切換え操作を行なう際、１列１えば新た
な組成の原料ガスが反応容器に（共給される直前から反
応容器内の原料ガス組成の置換力９冬了するまでの間、
ガス供給口１０から力スを流し続番することにより、多
層構造の膜の眉間境界面を厳密に制御することが可能に
なる。次に、本発明による化合物半導体膜の製造例につ
む）で説明する。
発明の実施例 第３図は本発明実施例方法を実施させるＭＯＣＶＤ装置
の一構成例を示す装置断面図であり、１２番よ反応容器
、１３は原料ガス供給ノズル、１４（まシールカ゛ス供
給ノズル、１５は基板、１６は回転試料台、１７番より
−ポンヒータ、１８は試料台回転装置、１９ａ、１９ｂ
は電極、２Ｑａ、２０ｂは排気口である。基［１５とし
て、（１００）面から（１１０）方向に２°傾レナて境
面研摩したＩｎＰ基板を用いた。ＩｎＰ基板（ま、１０
％Ｂｒメチルアルコールで１分間表面を化学研摩した後
、回転試料台１６に載せた。反応容器１２（よまずＮ２
ガスを４１２／分程度流すことにより十分Ｇこパージ（
浄化）し、次いで反応容器１２内を約７５Ｔ。
ｒｒの減圧状態に保持した。次にＮ２力゛スを止め、Ｎ
２ガスを原料ガス供給ノズル１３から０．５ｆｆｉ／分
の割合で流しながら昇温した。５００°Ｃに達したとき
、ＡｓＨ３を１ａ＋ｌ／分の割合で加えた。次に、６（
資）℃に達したときＡｓＨ３を５−７分に、Ｎ２力゛ス
を３１／分に増加し、Ｇａ　（Ｃ２Ｈｓ）３を０．０５
−／分、Ｉｎ　（Ｃ２Ｈ５）３を０．５　ｃｄ／分の割
合で３０分間流した。３０分後にＱａ　　（Ｃ２Ｈ５）
３とＩｎ　（ＣｚＨｓ）３のガスを止め、同時にシール
ガス供給ノズル１４からＮ２ガスを４β／分の割合で流
した。次に３分後に、シールガスＨ２を止め、同時にＰ
Ｈ３を３０−／分、Ｑａ　（Ｃ２Ｈ９）　　３を０．０
５ａｄ／分、Ｉ　ｎ　（Ｃ２Ｈ５）３を０．８ｃｊ／’
分の割合で流した。次に、１分後に、ＰＨ３，Ｇａ　（
Ｃ２Ｈ９）３．Ｉ　ｎ　（ＣｚＨｓ）３のガスを止め、
同時にＧａ　（Ｃ２Ｈ５）３を０．０５ｃｍ／分、Ｉｎ
（Ｃ２Ｈ５）３を０．５　ｃｄ／分の割合で流した。次
に３分後に、Ｇａ　（Ｃ３ＩｇＬ３とＩｎ＜Ｃ２Ｈ９）
３のガスを止め炉の温度を下げ、５００℃に達したとき
ＡｓＨ３ガスを止め、Ｈ２を１１／分の割合に減らして
室温になるまで試料を放置した。ＩｎＰ基板上に成長し
た膜はＩｎＧａＡｓ−ＩｎＧａＡｓＰ−［ｎＧａＡｓの
サンドイッチ構造を有していた。オージェ電子分光法に
より深さ方向のＰａ度を測定したところ、ＩｎＧａＡｓ
Ｐ層の厚さは約２１０程度度で、　ＩｎＧａＡｓＰ層と
ＩｎＧａＡｓ層の境界におけるＰ濃度分布の傾斜部分は
第４図に示すように測定分解能（６０人）程度以下であ
ることが確認できた。
Ｐ’４度分布の傾斜部分の厚さをより正確に評価するた
めに次に示す検討を行なった。即ち、上記実施例の中間
層ＩｎＧａＡｓＰ層の成長に際して、■Ｈ２を３１！／
分、ＡｓＨ３を５−／分、ＰＨ３を３０−／分、Ｇａ　
（Ｃ２Ｈ＋；）３を０．０５ｃｍ１／分、　Ｉｎ（Ｃ２
Ｈ６）３を０．８４’分の割合で１０分間流した場合と
、 ■上記■と同量のガスを１分間流した後、ＰＨ３とＧａ
　（Ｃ２Ｈ５）３とＩｎ　（Ｃ２Ｈ５）ｖを止め、同時
にシールガスＨ２を４Ａ／分の割合で４分間流すことか
ら成る一連の工程を１０回繰り返した場合の　ＩｎＧａ
ＡｓＰ成長層の厚さを比較した。前者では厚さ２０５０
人程度程度り、後者では厚さ２１００人程度であり、シ
ールガスを流している間の膜成長は極めて小さいことが
判った。これより、８４度分布の傾斜部分の厚さは実際
には１０人程度以下であることが推定される。
発明の詳細 な説明したように、本発明では基板表面を原料を含まな
いガス流で保護しながら、供給する原料ガス組成の切換
えを行なうため、多層構造の膜の眉間境界面を厳密に制
御することが可能となる。
本発明によれば、１００人程程度厚さの化合物半導体膜
を多層成長させた素子を作製することも可能であり、量
子井戸レーザを始めとする各種半導体素子の製造に適用
すれば非常に育効である。なお、本発明は縦型反応炉に
限られず、第１図に示したような構造の横型反応炉を用
いても実施可能である。
【図面の簡単な説明】
第１図は従来のＭＯＣＶＤ装置の概略図、第２図は本発
明の原理説明図、第３図は本発明実施例方法を実施させ
るＭＯＣＶＤ装置の一構成例を示す装置断面図、第４図
は作製した膜のオージェ電子分光測定結果を示す線図で
ある。 １２は反応容器、１３は原料ガス供給ノズル、１４はシ
ールガス供給ノズル、１５は基板、１６は回転試料台、
１７はカーボンヒータ、１８は試料台回転装置、１９ａ
、１９ｂは電極、２０ａ、２０ｂは排気口である。 特許出願人　日本電信電話公社 代理人弁理士　工具　久五部 （外３名） 第２図 第３図　１

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 気相反応を行なわせる反応容器に収容した半導体基板上
    に化合物半導体膜を製造する方法において、供給する原
    料ガス組成を順次切換えて組成の異なる多層膜を形成す
    るに際し、各々の組成の膜を形成する工程の間に、前記
    反応容器に原料を含まないガス流を導入して前記基板表
    面を原料を含まないガスで覆って膜の成長を一時的に停
    止させる工程を含むことを特徴とする化合物半導体膜の
    製造方法。
JP9416982A 1982-05-29 1982-05-29 化合物半導体膜の製造方法 Pending JPS58209117A (ja)

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