JPS59128299A - 燐化アルミニウム・インジウム単結晶の製造方法 - Google Patents
燐化アルミニウム・インジウム単結晶の製造方法Info
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- JPS59128299A JPS59128299A JP186883A JP186883A JPS59128299A JP S59128299 A JPS59128299 A JP S59128299A JP 186883 A JP186883 A JP 186883A JP 186883 A JP186883 A JP 186883A JP S59128299 A JPS59128299 A JP S59128299A
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-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B25/00—Single-crystal growth by chemical reaction of reactive gases, e.g. chemical vapour-deposition growth
- C30B25/02—Epitaxial-layer growth
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
- C30B29/10—Inorganic compounds or compositions
- C30B29/40—AIIIBV compounds wherein A is B, Al, Ga, In or Tl and B is N, P, As, Sb or Bi
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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】
解決による■−■族化合物半導体燐化アルミニウムイン
ジウムｌ’Ｊ！ Ｉ ｎ Ｐ単結晶の気相製造方法に関
する。
ジウムｌ’Ｊ！ Ｉ ｎ Ｐ単結晶の気相製造方法に関
する。
、υＩｎＰは■−ｖ族化合物半導体中、短波長半導体発
光素子を得るだめの重要な材料である。この材料は１９
７０年にオントン氏及びチコトカ氏がブリッジマン法に
よって、はじめて合成に成功した（Ｊｏｕｒｎａｌ ｏ
ｆ Ａｐｐｌｉｅｄ ｐｈｙｓｉｃｓ誌１９７０年ｖｏ
ｌ、 ４１． ＮＯ，１０，４２０５頁〜４２０７頁記
載）。
光素子を得るだめの重要な材料である。この材料は１９
７０年にオントン氏及びチコトカ氏がブリッジマン法に
よって、はじめて合成に成功した（Ｊｏｕｒｎａｌ ｏ
ｆ Ａｐｐｌｉｅｄ ｐｈｙｓｉｃｓ誌１９７０年ｖｏ
ｌ、 ４１． ＮＯ，１０，４２０５頁〜４２０７頁記
載）。
しかし、アルミニウム（Ａ／）ど燐（Ｐ）ｂの間の結合
エネルギーがインジウム（Ｉｎ）とＰとの間の結合エネ
ルギーに比べて著しく大きいために液相から２Ｍ及びＩ
ｎが固相にとり込まれる際にＭのとり込まれ率が大きく
、固相の組成制御性が著しく悪いため、液相結晶成長に
よるＡＪｘＩ町−ｘＰの成長は事実上不可能といえる状
態がつづいた。１９８１年になり（Ｉｎｓｔ。
エネルギーがインジウム（Ｉｎ）とＰとの間の結合エネ
ルギーに比べて著しく大きいために液相から２Ｍ及びＩ
ｎが固相にとり込まれる際にＭのとり込まれ率が大きく
、固相の組成制御性が著しく悪いため、液相結晶成長に
よるＡＪｘＩ町−ｘＰの成長は事実上不可能といえる状
態がつづいた。１９８１年になり（Ｉｎｓｔ。
Ｐｈｙｓ、Ｃｏｎｆ、Ｓｅｒ、 Ｎｏ、 ６３ Ｃｈａ
ｐ１２．５７５頁〜５７６頁記載）朝日比等は、分子線
イビタキシー法（ｈｉｏｌｅｃｕｌａｒＢｅａｍ Ｂｐ
ｉｔａｘｙ （＆１ＢＢ） ）により、砒化ガリウム（
ＧａＡｓ ）基板結晶上に単結晶Ａ−ｅＩｎＰを成長さ
せることに成功した。ＭＨＤ法は熱平衡から大きくずれ
た条件での−ムとＩｎ原子ビームのビーム強度比に等し
いことが予想され、液相成長と異なり組成制御が比較的
容易におこない得る。
ｐ１２．５７５頁〜５７６頁記載）朝日比等は、分子線
イビタキシー法（ｈｉｏｌｅｃｕｌａｒＢｅａｍ Ｂｐ
ｉｔａｘｙ （＆１ＢＢ） ）により、砒化ガリウム（
ＧａＡｓ ）基板結晶上に単結晶Ａ−ｅＩｎＰを成長さ
せることに成功した。ＭＨＤ法は熱平衡から大きくずれ
た条件での−ムとＩｎ原子ビームのビーム強度比に等し
いことが予想され、液相成長と異なり組成制御が比較的
容易におこない得る。
しかし、Ｐを含む化合物半導体のＭＢＢ法による結晶成
長は、固体Ｐが吸湿性が大きいこと、発火性であること
など、工業的な結晶成長技術としては、好ましくない点
が、いくつか存在している。
長は、固体Ｐが吸湿性が大きいこと、発火性であること
など、工業的な結晶成長技術としては、好ましくない点
が、いくつか存在している。
本発明は上記欠点を解決し、ＧａＡｓ基板上へ良質なｌ
’−１Ｉ ｎ Ｐ単結晶を形成する方法を提供すること
にある。本発明に述べる製汝方法は、広くは一般に有機
金属熱分解法Ｃｉｖｉ ＯＣＶ Ｄ法）として知られる
ものであり、成長が熱平衡より大きくずれた系であり、
原料の気相組成と固相組成の比が１に近いことが特徴と
してあげられるものである。しかし、著者等の研究によ
り、Ａ／ｘＩｎ１−ｘの成長においては、気相から固相
へのＭのとり込まれ効率が、一般にｋｉＯｃＶＤ法の特
徴としてあげられている■族の気相組成と■族の固相組
成との近似的な一致という状況からは程遠いことが明ら
かとなった。これらの条件を調べることてより、特許請
求の範囲において示した条件において、良好な電気的・
光学的性質を有する単結晶Ｍ工ｎＰがＧａＡｓ基板上に
再現性よく得られるようになった。次に本発明の実施例
について、図面等を用いながら説明する。化学エツチン
グによって表面を清浄化した（１００） ＧａＡｓ基板
４を、第１図に示す石英製反応管２に設置したカーボン
製サセプター３上に置く。反応管人口１より高純度水素
ガスを、毎分約３１導入し、反応管内の大気のパージを
おこなう。次に高周波発振器から高周波：ｌ イ／Ｌ／
５ ＶＣｆＣ流を導き、カーボン製サセプター３上に
誘起される誘導電流によりサセプターの加熱ンガス（Ｐ
Ｈ，）を導入し、次に、■族の有機金属ガスを反応管人
口より反応管に導入する。■族有機金属としては、トリ
メチルアルミニウムとトリエチルインジウムを用いた。
’−１Ｉ ｎ Ｐ単結晶を形成する方法を提供すること
にある。本発明に述べる製汝方法は、広くは一般に有機
金属熱分解法Ｃｉｖｉ ＯＣＶ Ｄ法）として知られる
ものであり、成長が熱平衡より大きくずれた系であり、
原料の気相組成と固相組成の比が１に近いことが特徴と
してあげられるものである。しかし、著者等の研究によ
り、Ａ／ｘＩｎ１−ｘの成長においては、気相から固相
へのＭのとり込まれ効率が、一般にｋｉＯｃＶＤ法の特
徴としてあげられている■族の気相組成と■族の固相組
成との近似的な一致という状況からは程遠いことが明ら
かとなった。これらの条件を調べることてより、特許請
求の範囲において示した条件において、良好な電気的・
光学的性質を有する単結晶Ｍ工ｎＰがＧａＡｓ基板上に
再現性よく得られるようになった。次に本発明の実施例
について、図面等を用いながら説明する。化学エツチン
グによって表面を清浄化した（１００） ＧａＡｓ基板
４を、第１図に示す石英製反応管２に設置したカーボン
製サセプター３上に置く。反応管人口１より高純度水素
ガスを、毎分約３１導入し、反応管内の大気のパージを
おこなう。次に高周波発振器から高周波：ｌ イ／Ｌ／
５ ＶＣｆＣ流を導き、カーボン製サセプター３上に
誘起される誘導電流によりサセプターの加熱ンガス（Ｐ
Ｈ，）を導入し、次に、■族の有機金属ガスを反応管人
口より反応管に導入する。■族有機金属としては、トリ
メチルアルミニウムとトリエチルインジウムを用いた。
トリメチルアルミニウムの全■族原料歪入圧に占める割
合を１５士５％とするとき、ＧａＡｓ上に堆積するＭｘ
Ｉｎｌ Ｘ Ｐの組成Ｘは５１士１０％の範囲内に収ま
や、従って、ＧａＡｓとの格子ずれは±４％の範囲内に
収まり、良好な格子整合性を有する単結晶ＡＩ！Ｘ工ｎ
Ｉ ＸＰが得られる。室温において、ＧａＡｓ基板と格
子整合のとれるＡＪ！ｘＩｎ１−ｘＰはｘ−０，５１だ
が、気相の■族原料蒸気圧中のＭ原料蒸気は、熱分解成
長法では、■族元素の気相と固相でのモル比の比はｌに
近いと言われていたものである。
合を１５士５％とするとき、ＧａＡｓ上に堆積するＭｘ
Ｉｎｌ Ｘ Ｐの組成Ｘは５１士１０％の範囲内に収ま
や、従って、ＧａＡｓとの格子ずれは±４％の範囲内に
収まり、良好な格子整合性を有する単結晶ＡＩ！Ｘ工ｎ
Ｉ ＸＰが得られる。室温において、ＧａＡｓ基板と格
子整合のとれるＡＪ！ｘＩｎ１−ｘＰはｘ−０，５１だ
が、気相の■族原料蒸気圧中のＭ原料蒸気は、熱分解成
長法では、■族元素の気相と固相でのモル比の比はｌに
近いと言われていたものである。
しかし、Ａ／ＩｎＰ系においては、この比は１から大き
くずれることが、本発明者の研究により明らかＫなった
ものである。
くずれることが、本発明者の研究により明らかＫなった
ものである。
第２図に気相のＩ族元素供給用原料中のトリメチルアル
ミニウムのモル分率と固相ＡＪ Ｘ Ｉ ｎ １＋＋Ｘ
Ｐのアルミニウムモル分率（３）との実験例を示す。破
線すはＧａＡｓとの室温での格子整合条件を示し、実線
ａは実施例における値を示している。
ミニウムのモル分率と固相ＡＪ Ｘ Ｉ ｎ １＋＋Ｘ
Ｐのアルミニウムモル分率（３）との実験例を示す。破
線すはＧａＡｓとの室温での格子整合条件を示し、実線
ａは実施例における値を示している。
なお、実施例においては反応管中のガス全圧力は、約７
０Ｔｏｒｒの減圧状態にして、原料ガス間の中間反応の
抑制を、おこなっている。
０Ｔｏｒｒの減圧状態にして、原料ガス間の中間反応の
抑制を、おこなっている。
ガスの全圧力は２気圧以下で有効である。
本実施例は成長温度を７５０℃としたが、６８０″Ｃか
ら８５０℃の間の温度で有効である。結晶成長温度６８
０℃以下では鏡面結晶が得られないが、これは結晶表面
における元素の移動度が温度の低下と共に下がり、鏡面
を得るのに必要な移動度が得られなくなるためであ゛る
。基板温度が８５０℃以上では結晶の熱分解が著しく良
好な結晶を得ることが出来ない。結局、基板温度６８０
“Ｃから８５０”Ｏの間でトリメチルアルミニウムの■
族元素供給原料ガス（トリメチルアルミニウムとトリエ
チルインジウム）中のモル分率を０．０５から０．２５
の間に設定することにより、固相ＡＪ！ｘＩｎＩ ＸＰ
を、ｘ−０，５１±０．２１７）範囲で成長することが
できる。特に基板温度を７５０”０に設定し、トリメチ
ルアルミニウムのモル分率を０．１５士０．０５の範囲
に設定すると、固相”’ ｘ Ｉ ｎ １−ＸＰのＡ／
’組成Ｘは、０゜５１±０．１の範囲に収めることがで
きる。このときのん？ＪｎＩ ＸＰのＧａＡｓ基板から
の格子ズレば±４％であ・る。上述のようにトリメチル
アルミニウムのモル分率、成長温度を本発明で提案する
如く制御することによりＧａＡｓ基板上にＡ７？ｘＩｎ
１−ｘｌ）単結晶の成長が可能となる。
ら８５０℃の間の温度で有効である。結晶成長温度６８
０℃以下では鏡面結晶が得られないが、これは結晶表面
における元素の移動度が温度の低下と共に下がり、鏡面
を得るのに必要な移動度が得られなくなるためであ゛る
。基板温度が８５０℃以上では結晶の熱分解が著しく良
好な結晶を得ることが出来ない。結局、基板温度６８０
“Ｃから８５０”Ｏの間でトリメチルアルミニウムの■
族元素供給原料ガス（トリメチルアルミニウムとトリエ
チルインジウム）中のモル分率を０．０５から０．２５
の間に設定することにより、固相ＡＪ！ｘＩｎＩ ＸＰ
を、ｘ−０，５１±０．２１７）範囲で成長することが
できる。特に基板温度を７５０”０に設定し、トリメチ
ルアルミニウムのモル分率を０．１５士０．０５の範囲
に設定すると、固相”’ ｘ Ｉ ｎ １−ＸＰのＡ／
’組成Ｘは、０゜５１±０．１の範囲に収めることがで
きる。このときのん？ＪｎＩ ＸＰのＧａＡｓ基板から
の格子ズレば±４％であ・る。上述のようにトリメチル
アルミニウムのモル分率、成長温度を本発明で提案する
如く制御することによりＧａＡｓ基板上にＡ７？ｘＩｎ
１−ｘｌ）単結晶の成長が可能となる。
第１図は実施例における結晶成長が行なわれる反応管部
分の概略を示しており、１は反応管人口２は反応管、３
はカーボン製サセプター、４は、ＧａＡｓ基板結晶、５
は高周波コイル、６は基板温度測定用の熱電対を示す。 ７は排気ガス出口である。 第２図は′実施例におけるト１１メナルアルミニウムの
モル分率と固相ん？ＪｎＩ ＸＰにおけるＭ組成（Ｘ）
との関係を示す。図の縦軸において、〔ＡＩ！〕は、単
位体積固相ＡＩ！ｌｎＰ中のＭモル数を示し、〔Ｉｎ〕
はＩｎモル数を示す。図の横軸で（ＴＭＡ）は単位体積
中ノトリメチルアルミニウムのモル数ヲ示し、（ＴＢＩ
’ｌは、トリエチルインジウムのモル数ケ示す。 破線すは、ＧａＡｓとの室温での格子整合条件を示す。 実線ａは実施例における実験値（Δ印）の最適合曲線を
示す。
分の概略を示しており、１は反応管人口２は反応管、３
はカーボン製サセプター、４は、ＧａＡｓ基板結晶、５
は高周波コイル、６は基板温度測定用の熱電対を示す。 ７は排気ガス出口である。 第２図は′実施例におけるト１１メナルアルミニウムの
モル分率と固相ん？ＪｎＩ ＸＰにおけるＭ組成（Ｘ）
との関係を示す。図の縦軸において、〔ＡＩ！〕は、単
位体積固相ＡＩ！ｌｎＰ中のＭモル数を示し、〔Ｉｎ〕
はＩｎモル数を示す。図の横軸で（ＴＭＡ）は単位体積
中ノトリメチルアルミニウムのモル数ヲ示し、（ＴＢＩ
’ｌは、トリエチルインジウムのモル数ケ示す。 破線すは、ＧａＡｓとの室温での格子整合条件を示す。 実線ａは実施例における実験値（Δ印）の最適合曲線を
示す。
Claims (1)
- トリメチルアルミニウムとトリエチルインジウムとを、
それぞれアルミニウム及びインジウムの供給原料として
用いる■−ｖ族化合物半導体燐化アルミニウム・インジ
ウム単結晶の気相成長による製造法において、■族原料
中のトリメチルアルミニウムのモル分率が０．０５から
０．２５の間に設定され、Ｖ族元素原料として水素北隣
を用い、砒化ガリウム基板結晶上において、上記賭原料
を熱分解せしめ該基板上に単結晶を育成せしめることを
特徴とする燐化アルミニウム・インジウム単結晶の製造
方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP186883A JPS59128299A (ja) | 1983-01-10 | 1983-01-10 | 燐化アルミニウム・インジウム単結晶の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP186883A JPS59128299A (ja) | 1983-01-10 | 1983-01-10 | 燐化アルミニウム・インジウム単結晶の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59128299A true JPS59128299A (ja) | 1984-07-24 |
| JPH0369879B2 JPH0369879B2 (ja) | 1991-11-05 |
Family
ID=11513521
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP186883A Granted JPS59128299A (ja) | 1983-01-10 | 1983-01-10 | 燐化アルミニウム・インジウム単結晶の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59128299A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4761269A (en) * | 1986-06-12 | 1988-08-02 | Crystal Specialties, Inc. | Apparatus for depositing material on a substrate |
| US4901670A (en) * | 1988-08-22 | 1990-02-20 | Santa Barbara Research Center | Elemental mercury source for metal-organic chemical vapor deposition |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4834798A (ja) * | 1971-09-06 | 1973-05-22 | ||
| JPS4876472A (ja) * | 1972-01-13 | 1973-10-15 |
-
1983
- 1983-01-10 JP JP186883A patent/JPS59128299A/ja active Granted
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4834798A (ja) * | 1971-09-06 | 1973-05-22 | ||
| JPS4876472A (ja) * | 1972-01-13 | 1973-10-15 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4761269A (en) * | 1986-06-12 | 1988-08-02 | Crystal Specialties, Inc. | Apparatus for depositing material on a substrate |
| US4901670A (en) * | 1988-08-22 | 1990-02-20 | Santa Barbara Research Center | Elemental mercury source for metal-organic chemical vapor deposition |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0369879B2 (ja) | 1991-11-05 |
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