JPS5861623A - 3−5族化合物混晶半導体の気相成長方法 - Google Patents
3−5族化合物混晶半導体の気相成長方法Info
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- JPS5861623A JPS5861623A JP56160544A JP16054481A JPS5861623A JP S5861623 A JPS5861623 A JP S5861623A JP 56160544 A JP56160544 A JP 56160544A JP 16054481 A JP16054481 A JP 16054481A JP S5861623 A JPS5861623 A JP S5861623A
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は1−v族化合物混晶半導体のハイドライド法ハ
ロゲン輸送気・相成長方法に係るもので、特にエピタキ
シャル成長層の再現性の向上に関するものである。
ロゲン輸送気・相成長方法に係るもので、特にエピタキ
シャル成長層の再現性の向上に関するものである。
1−V族化合物混晶半導体はマイクル波デバイスやオプ
トエレクト四二りスデバイス用の材料として重要さを増
している。これらの材料は基板結晶の上に液相成長ある
いは気相成長によってエビタ平シャル成長されるが、そ
の成長法は、デバイス作成の上で障害とならぬように、
成長速度や結晶組成などの各バラメータを再現性よく実
現できるものでなければならない。また、デバイス特性
向上のためには高純度の成長層が必要となる。
トエレクト四二りスデバイス用の材料として重要さを増
している。これらの材料は基板結晶の上に液相成長ある
いは気相成長によってエビタ平シャル成長されるが、そ
の成長法は、デバイス作成の上で障害とならぬように、
成長速度や結晶組成などの各バラメータを再現性よく実
現できるものでなければならない。また、デバイス特性
向上のためには高純度の成長層が必要となる。
1−v族化合物半導体の気相成長方法にはAsCjs等
のハロゲン化合物を用いるハライド法と呼ばれる方法と
、ムーH3等の水素化合物を用いるハイドライド法と呼
ばれる方法の2つの方法がある。
のハロゲン化合物を用いるハライド法と呼ばれる方法と
、ムーH3等の水素化合物を用いるハイドライド法と呼
ばれる方法の2つの方法がある。
ハライド法は高純炭のGaや1.などの■族金属原料と
ムICj、などのV族の化合物原料を用いることができ
るため410”n++”台の電子濃度を持つ高・純度O
成長層を得るために適した方法である反面原料部での反
応が不安定となりやすいため、成長速度や結晶組成の再
現性の低下を招く欠点がある。
ムICj、などのV族の化合物原料を用いることができ
るため410”n++”台の電子濃度を持つ高・純度O
成長層を得るために適した方法である反面原料部での反
応が不安定となりやすいため、成長速度や結晶組成の再
現性の低下を招く欠点がある。
一方、V族元素を水素化物として反応管内に導入するへ
イドライド法は原料部での1族金属原料とHCl等のハ
ロゲン化水素ガスとの反応が非常に安定であり、単に2
元のI−V族化合物半導体の気相成長だけでなく13元
あるいは4元の■−v族化合物混晶半導体のような結晶
組成の制御を必要とする91M成長において不可欠な方
法である。
イドライド法は原料部での1族金属原料とHCl等のハ
ロゲン化水素ガスとの反応が非常に安定であり、単に2
元のI−V族化合物半導体の気相成長だけでなく13元
あるいは4元の■−v族化合物混晶半導体のような結晶
組成の制御を必要とする91M成長において不可欠な方
法である。
しかしハイドライド法では高純度の原料、特に高純度の
ボンベ詰めハロゲン化水素を得ることが困難であるため
5 X 10”am−3の電子負度以下の高純度の成長
層を得ることができない欠点があった。
ボンベ詰めハロゲン化水素を得ることが困難であるため
5 X 10”am−3の電子負度以下の高純度の成長
層を得ることができない欠点があった。
へイド2イド法におけるこの欠点を克服するために、へ
ロゲン法で用いられる高純度のV族の化合物原料を水素
中で加熱・反応させて得られるハロゲン化水素ガスで1
族の金属原料を輸送する方法が試みられた。しかし、こ
の方法は1llkの1族元素を含む混晶半導体を気相成
長させる場合には、それぞれの■族金属原料に対してひ
とつづつのV族の化合物原料の貯槽とハロゲン化水素ガ
スの発生炉を必要とするので装置が複雑となるのみなら
ず、■族元素の化合物原料の蒸気圧が貯槽の温度に指数
関数的に依存して変化するので、それぞれの貯槽を極め
て精変よく制御しなければ望む結晶組成の成長層を再現
性よく得ることができないという欠点があった。
ロゲン法で用いられる高純度のV族の化合物原料を水素
中で加熱・反応させて得られるハロゲン化水素ガスで1
族の金属原料を輸送する方法が試みられた。しかし、こ
の方法は1llkの1族元素を含む混晶半導体を気相成
長させる場合には、それぞれの■族金属原料に対してひ
とつづつのV族の化合物原料の貯槽とハロゲン化水素ガ
スの発生炉を必要とするので装置が複雑となるのみなら
ず、■族元素の化合物原料の蒸気圧が貯槽の温度に指数
関数的に依存して変化するので、それぞれの貯槽を極め
て精変よく制御しなければ望む結晶組成の成長層を再現
性よく得ることができないという欠点があった。
例えば、2つの貯槽の温度を15℃±1℃にそれぞれ独
立に制御してInGaARPを成長させた時、基板納品
であるInPの格子定数とのミスマツチの再現性は±0
.2%程度であり満足できるものではなかった。
立に制御してInGaARPを成長させた時、基板納品
であるInPの格子定数とのミスマツチの再現性は±0
.2%程度であり満足できるものではなかった。
本発明は以上述べた■−v族化合物混晶半導体Ot&相
成長方法の欠点を解消するため釦なされたものであって
、成長速度や結晶組成の再現性が良く、高純度の成長層
を得ることができるl−V族化合物混晶半導体の気相成
長方法を提供するものである。
成長方法の欠点を解消するため釦なされたものであって
、成長速度や結晶組成の再現性が良く、高純度の成長層
を得ることができるl−V族化合物混晶半導体の気相成
長方法を提供するものである。
本発明によれば、複数の■族元素を含む■−v簾化金化
合物混晶半導体イドライド法ハロゲン輸送気相虞長方法
において、硼素または燐または砒素の王塩化物または王
臭化物を含む水素または水素を含む気流を加熱・反応さ
せてハロゲン化水素を発生させた後、該ハロゲン化水素
を分流してそれぞれ■族金属原料と反応させることによ
り複数の■族元素を輸送することを特徴とする1−v族
化合物混晶半導体の気相成長方法が得られる。
合物混晶半導体イドライド法ハロゲン輸送気相虞長方法
において、硼素または燐または砒素の王塩化物または王
臭化物を含む水素または水素を含む気流を加熱・反応さ
せてハロゲン化水素を発生させた後、該ハロゲン化水素
を分流してそれぞれ■族金属原料と反応させることによ
り複数の■族元素を輸送することを特徴とする1−v族
化合物混晶半導体の気相成長方法が得られる。
以下に本発明を実施例によって詳細に説明する。
図は本発明の詳細な説明するための図であって高純度I
nGaA*P 混晶半導体の気相成長装置の模式図であ
る。水素ガスを水素ガスの導入管1から導入し、減圧弁
2によって1ゆ/−の圧力に調整した後、パルプ4を切
替えることによって貯槽3に導入した。貯槽には99.
99999%の純度の砒素の三塩化物ム5cjlを収納
し、ここでム#Cjsが蒸発し、水素ガスに含まれる。
nGaA*P 混晶半導体の気相成長装置の模式図であ
る。水素ガスを水素ガスの導入管1から導入し、減圧弁
2によって1ゆ/−の圧力に調整した後、パルプ4を切
替えることによって貯槽3に導入した。貯槽には99.
99999%の純度の砒素の三塩化物ム5cjlを収納
し、ここでム#Cjsが蒸発し、水素ガスに含まれる。
蒸気圧は全圧にほとんど依存しないので(λ5cjs
)/(Ht )比を一定にするには水素の圧力を一定に
すればよく1本実施例では減圧弁2によってこれを行な
った。また水素ガス中のム1cjxの濃度は貯槽の温度
に依存する。本実施例では貯槽の温度を15℃±1℃に
保った。ムs Cl sを含む水素ガスはハロゲン化水
素発生炉5内において850℃に加熱され、反応によっ
て発生したHCjガスとAs4ガスを含む水素ガスは0
℃に保たれた砒素のトラップ6で砒素を取除いた0更に
フィルター7によって残っていた砒素の粉末を取除いて
マスフローコントローラの目詰りを防ぎ%HCJ ガス
と水素ガスの混合ガスとした後、3つに分流し、それぞ
れマス7a−コントローラ8によって流量制御した。そ
のうちのひとつは人8H,ガスの導入管9より導入され
、続いてマス70−コントローラによって流量制御され
たA、H,ガスと、PHsガスの導入管10より導入さ
れ続いてマスフローコントローラで流量制御されたPH
,ガスと希釈用の水素ガスと混合してバイパス管11よ
り反応管に導入した。憤りの2つのHCjlガスと水素
の混合ガスはそれぞれ希釈用の水素ガスと混合して、第
1のHCjガス導入管12および第2のHCjガス導入
管13より導入して800℃に保たれた金属原料In1
4.金属原料G&15と反応させた。反応によって生成
したInCjとGaCjをバイパス管より導入されたA
、H。
)/(Ht )比を一定にするには水素の圧力を一定に
すればよく1本実施例では減圧弁2によってこれを行な
った。また水素ガス中のム1cjxの濃度は貯槽の温度
に依存する。本実施例では貯槽の温度を15℃±1℃に
保った。ムs Cl sを含む水素ガスはハロゲン化水
素発生炉5内において850℃に加熱され、反応によっ
て発生したHCjガスとAs4ガスを含む水素ガスは0
℃に保たれた砒素のトラップ6で砒素を取除いた0更に
フィルター7によって残っていた砒素の粉末を取除いて
マスフローコントローラの目詰りを防ぎ%HCJ ガス
と水素ガスの混合ガスとした後、3つに分流し、それぞ
れマス7a−コントローラ8によって流量制御した。そ
のうちのひとつは人8H,ガスの導入管9より導入され
、続いてマス70−コントローラによって流量制御され
たA、H,ガスと、PHsガスの導入管10より導入さ
れ続いてマスフローコントローラで流量制御されたPH
,ガスと希釈用の水素ガスと混合してバイパス管11よ
り反応管に導入した。憤りの2つのHCjlガスと水素
の混合ガスはそれぞれ希釈用の水素ガスと混合して、第
1のHCjガス導入管12および第2のHCjガス導入
管13より導入して800℃に保たれた金属原料In1
4.金属原料G&15と反応させた。反応によって生成
したInCjとGaCjをバイパス管より導入されたA
、H。
とPH,の分解反応によって作られたム−4,P4等の
ガスとともに下流へ輸送し、成長領域において680℃
に保たれたInPの基板結晶16上にInGaAsPを
工どタキシャル成長させた。成長反応の終了したガスは
ガスの排出管17より反応管外に排出した。
ガスとともに下流へ輸送し、成長領域において680℃
に保たれたInPの基板結晶16上にInGaAsPを
工どタキシャル成長させた。成長反応の終了したガスは
ガスの排出管17より反応管外に排出した。
第1のHCI ガス導入管からはHCJガス6 cc/
min水素ガス6 Q Occ/minの混合ガス、第
2のHCjガス導入管からはHCIガス0.35 cc
/m1mと水素ガス300 cc/minの混合ガス、
バイパス管からはAaH,ガス1.8 cc/winと
PH,ガス4.0cc/minとHCIIガx 0.9
6 cc/minと水素ガス300 cc/minの混
合ガスを導入する条件で成長を行なった。バイパス管よ
り導入したH(’/ガスは反応管内壁への結晶の析出(
管壁成長)を押割する目的をもつものであって非常に重
要な役割を持つ(特願55−143356 )。管壁
成長が発生すれば基板結晶に接触するガスの組成が変化
し、成長層の結晶組成や成長速度の再現性が失なわれる
からである。
min水素ガス6 Q Occ/minの混合ガス、第
2のHCjガス導入管からはHCIガス0.35 cc
/m1mと水素ガス300 cc/minの混合ガス、
バイパス管からはAaH,ガス1.8 cc/winと
PH,ガス4.0cc/minとHCIIガx 0.9
6 cc/minと水素ガス300 cc/minの混
合ガスを導入する条件で成長を行なった。バイパス管よ
り導入したH(’/ガスは反応管内壁への結晶の析出(
管壁成長)を押割する目的をもつものであって非常に重
要な役割を持つ(特願55−143356 )。管壁
成長が発生すれば基板結晶に接触するガスの組成が変化
し、成長層の結晶組成や成長速度の再現性が失なわれる
からである。
得られた結晶のホトル之ネッセンスを測定したところ、
1.32μmのPI、ピーク波長で発光し。
1.32μmのPI、ピーク波長で発光し。
その格子定数は1.P基板結晶格子定数に対し0.04
弧のミスマツチであった。基板結晶に対する格子定数の
ミスマツチは±0.1%以内であることがデバイス作成
上要求されるが、本実施例の値はこの要求を満足するも
のであった。同一成長条件で10回の成長を行なったと
ころ格子定数のミスマツチはすべて−0,03から千0
.06%以内であり、本発明による成長方法は再現性の
勝れた方法であることがわかった。本発明においては貯
槽の温度が±1℃変化して金属原料Inと反応するHC
I量。
弧のミスマツチであった。基板結晶に対する格子定数の
ミスマツチは±0.1%以内であることがデバイス作成
上要求されるが、本実施例の値はこの要求を満足するも
のであった。同一成長条件で10回の成長を行なったと
ころ格子定数のミスマツチはすべて−0,03から千0
.06%以内であり、本発明による成長方法は再現性の
勝れた方法であることがわかった。本発明においては貯
槽の温度が±1℃変化して金属原料Inと反応するHC
I量。
HCj(In)、と金属原料G1と反応するHCI量。
HCj(Ga)、の絶対量が影響を受けても、その比H
Cj(In)/HCj(Ga)は一定に保たれるためで
あると考えられる。従って、±1℃の比較的粗い温度制
御で結晶組成の再現性の高い本方法の効果は明らかであ
った。
Cj(In)/HCj(Ga)は一定に保たれるためで
あると考えられる。従って、±1℃の比較的粗い温度制
御で結晶組成の再現性の高い本方法の効果は明らかであ
った。
また、粗い温度制御でもよく、かっただひとつの貯槽と
ハpゲン化水素の発生炉を用意するだけの本方法は装置
が簡単になるという長所も持っている。
ハpゲン化水素の発生炉を用意するだけの本方法は装置
が簡単になるという長所も持っている。
半絶縁性InP基板結晶上に成長した該IHGaAgP
成長層をホール測定したところ1.5 X 10”an
−”の電子濃度を持つ高純度の成長層であることが判っ
たO 以上の実施例より本発明による方法は高純度の■−v族
化合物混晶半導体を結晶組成および成長速度の丙現性良
く成長することができ、その効果は明らかである。
成長層をホール測定したところ1.5 X 10”an
−”の電子濃度を持つ高純度の成長層であることが判っ
たO 以上の実施例より本発明による方法は高純度の■−v族
化合物混晶半導体を結晶組成および成長速度の丙現性良
く成長することができ、その効果は明らかである。
本実施例においては貯槽にムlIC1,を収納したが、
一般に高純度品の得られやすい硼素および燐および砒素
の三塩化瞼および王臭化物を用いても良いことは明白で
ある。
一般に高純度品の得られやすい硼素および燐および砒素
の三塩化瞼および王臭化物を用いても良いことは明白で
ある。
また5本実施例では混晶中導体としてInGaAsPを
成長させたが、InGaPやInG1Ag等のIl数の
■族元薫を含むH−v族化合物混晶半導体の気相成長に
有効なことは明らかである。
成長させたが、InGaPやInG1Ag等のIl数の
■族元薫を含むH−v族化合物混晶半導体の気相成長に
有効なことは明らかである。
図は本発明の詳細な説明するための図でI^ム@P混晶
半導体の気相成長装置の模式図である。 図において 1−・水素ガスの導入管 2・・・減圧弁 3・−・貯槽 4・−・パルプ 5・・・ハロゲン化水素発生炉 6・・−トラップ 7・・・フィルター 8・・・マス70−コントp−ラ 9・・・A、H,ガスの導入管 lO・・・PH,ガスの導入管 11・・・バイパス管 12・・・1M10HCJガス導入管 13・・・第20HClガス導入管 14・・・金属原料In 15・・−金属原料Ga 16・・・InP基板結晶 17−・ガスの排出管
半導体の気相成長装置の模式図である。 図において 1−・水素ガスの導入管 2・・・減圧弁 3・−・貯槽 4・−・パルプ 5・・・ハロゲン化水素発生炉 6・・−トラップ 7・・・フィルター 8・・・マス70−コントp−ラ 9・・・A、H,ガスの導入管 lO・・・PH,ガスの導入管 11・・・バイパス管 12・・・1M10HCJガス導入管 13・・・第20HClガス導入管 14・・・金属原料In 15・・−金属原料Ga 16・・・InP基板結晶 17−・ガスの排出管
Claims (1)
- 複数の■族元素を含む[−V族化合物混晶半導体のハイ
ドライド法ハロゲン輸送気相成長方法において、硼素ま
たは燐または砒素の三塩化物または土臭化物を含む水素
、あるいは水素を含む気流を加熱・反応させてハロゲン
化水素を発生させた後、該ハロゲン化水素を分流してそ
れぞれ■族金属原料と反応させることによりvI″I&
の■族元素を輸送することを特徴とする1−v族化合物
混晶半導体の気相成長方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP56160544A JPS5861623A (ja) | 1981-10-08 | 1981-10-08 | 3−5族化合物混晶半導体の気相成長方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP56160544A JPS5861623A (ja) | 1981-10-08 | 1981-10-08 | 3−5族化合物混晶半導体の気相成長方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS5861623A true JPS5861623A (ja) | 1983-04-12 |
Family
ID=15717273
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP56160544A Pending JPS5861623A (ja) | 1981-10-08 | 1981-10-08 | 3−5族化合物混晶半導体の気相成長方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS5861623A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS63311785A (ja) * | 1987-06-12 | 1988-12-20 | Nec Corp | 半導体集積素子の製造方法 |
-
1981
- 1981-10-08 JP JP56160544A patent/JPS5861623A/ja active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS63311785A (ja) * | 1987-06-12 | 1988-12-20 | Nec Corp | 半導体集積素子の製造方法 |
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