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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