JPS6021518A - 3−5族化合物半導体の気相成長方法 - Google Patents
3−5族化合物半導体の気相成長方法Info
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- JPS6021518A JPS6021518A JP12798883A JP12798883A JPS6021518A JP S6021518 A JPS6021518 A JP S6021518A JP 12798883 A JP12798883 A JP 12798883A JP 12798883 A JP12798883 A JP 12798883A JP S6021518 A JPS6021518 A JP S6021518A
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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】
本発明は原料化合物として、少なくとも■族元素を含ん
でなる有機金属化合物を用いるnr −v族化合物半導
体の気相成長方法に関する。
でなる有機金属化合物を用いるnr −v族化合物半導
体の気相成長方法に関する。
従来、原料化香物として■族元素を含んでなる有機金属
化合物を用いる■−■族化合物半導体の気相成長方法で
は、例えばGaA、sを成長させる場合には原料化合物
としてトリメチルガリウムまたはトリエチルガリウムと
アルシンなどを用い、inPを成長させる場合には原料
化合物としてトリエチルインジウムとホスフィンなどを
用いる。これらの有機金属化合物は酸素との化合力が極
めて強く、大気中で自然発火するほか、気相成長装置内
において水素または窒素もしくはアルゴンなどの非支燃
性雰囲気にあっても装置内に残留する微量酸素と反応し
、GaやInなどの酸化物からなる微粉末を生成し、気
相成長層の品質向上を妨げていた。また、有機金属化合
物と反応しない酸素については不純物として成長層中に
とりこまれ、その電気的、結晶学的特性に悪影響を与え
ていた。
化合物を用いる■−■族化合物半導体の気相成長方法で
は、例えばGaA、sを成長させる場合には原料化合物
としてトリメチルガリウムまたはトリエチルガリウムと
アルシンなどを用い、inPを成長させる場合には原料
化合物としてトリエチルインジウムとホスフィンなどを
用いる。これらの有機金属化合物は酸素との化合力が極
めて強く、大気中で自然発火するほか、気相成長装置内
において水素または窒素もしくはアルゴンなどの非支燃
性雰囲気にあっても装置内に残留する微量酸素と反応し
、GaやInなどの酸化物からなる微粉末を生成し、気
相成長層の品質向上を妨げていた。また、有機金属化合
物と反応しない酸素については不純物として成長層中に
とりこまれ、その電気的、結晶学的特性に悪影響を与え
ていた。
気相成長装置のガス配管、継手部分を経由する外気から
の酸素のリークを皆無にすることは実質的に不可能であ
る。また通常用いられる水素、窒素やアルゴンなどの精
製装置も前記ガス中の残留酸素を完全に除去できない。
の酸素のリークを皆無にすることは実質的に不可能であ
る。また通常用いられる水素、窒素やアルゴンなどの精
製装置も前記ガス中の残留酸素を完全に除去できない。
以上詳述したように、成長装置内に残留する酸素は上記
気相成長方法において、他の成長方法、例えば液相成長
方法や分子線エピタキシャル成長方法において生ずる以
上に、より深刻な問題をひきおこしていた。
気相成長方法において、他の成長方法、例えば液相成長
方法や分子線エピタキシャル成長方法において生ずる以
上に、より深刻な問題をひきおこしていた。
本発明は、I−V族化合物半導体の気相成長において、
成長中に■族、■族元素を含む原料ガスにA、lを含ん
でなる有機金属化合物を一定濃度で添加することを特徴
とし、その目的は化学的活性種たるAlの強い化学結合
方を用いて気相成長装置の成長領域に残留する酸素を捕
捉し、それに′よって成長層の高品質化を図ることにあ
る。
成長中に■族、■族元素を含む原料ガスにA、lを含ん
でなる有機金属化合物を一定濃度で添加することを特徴
とし、その目的は化学的活性種たるAlの強い化学結合
方を用いて気相成長装置の成長領域に残留する酸素を捕
捉し、それに′よって成長層の高品質化を図ることにあ
る。
■−■族化合物半導体の気相成長において、Atを含ん
でなる有機金属化合物が他の原料化合物とともに成長領
域に供給されると熱分解を受けて化学的に活性なlを遊
離する。遊離したAt原子は原料ガスとキャリアガスか
らなる混合ガス中の酸素と化合し、Al酸化物を生成す
る。lと酸素の化合速度は他の■族元素と酸素との化合
速度よりも大きいので、Al以外の■族元素の酸化物が
生成される確率は極めて小さく、無視し得る。しかもA
l酸化物は比重が比較的小さいので、キャリアガスの流
れにしたがって成長装置の排気口から排気され、成長層
に悪影響を与えることはない。
でなる有機金属化合物が他の原料化合物とともに成長領
域に供給されると熱分解を受けて化学的に活性なlを遊
離する。遊離したAt原子は原料ガスとキャリアガスか
らなる混合ガス中の酸素と化合し、Al酸化物を生成す
る。lと酸素の化合速度は他の■族元素と酸素との化合
速度よりも大きいので、Al以外の■族元素の酸化物が
生成される確率は極めて小さく、無視し得る。しかもA
l酸化物は比重が比較的小さいので、キャリアガスの流
れにしたがって成長装置の排気口から排気され、成長層
に悪影響を与えることはない。
以下本発明を実施例により詳細に説明する。
実施例 I
GaAS基板上にGapsを成長させるのにトリメチル
ガリウムとアルシン(AsHB )を原料として用いた
。用いた気相成長装置は縦型高周波加熱炉で、成長中の
炉内圧力を大気圧よりも減する、いわゆる減圧成長法に
よった。主な成長条件は次の通り1である。すなわち、
炉内圧力は 110 Torr、基板温度650°C、
トリメチルガリウム流量0.5 Cln”/min、ア
ルシン流量1.4 (m3Anin 、原料ガスとキャ
リアガスの流量和2000cTL3An1oでありこれ
らの条件は一定に保ちながらトリメチルアルミニウム添
加量を変化させて成長させた。成長時間は60m1nで
、4μmの厚さを有するGa As成長層が得られた。
ガリウムとアルシン(AsHB )を原料として用いた
。用いた気相成長装置は縦型高周波加熱炉で、成長中の
炉内圧力を大気圧よりも減する、いわゆる減圧成長法に
よった。主な成長条件は次の通り1である。すなわち、
炉内圧力は 110 Torr、基板温度650°C、
トリメチルガリウム流量0.5 Cln”/min、ア
ルシン流量1.4 (m3Anin 、原料ガスとキャ
リアガスの流量和2000cTL3An1oでありこれ
らの条件は一定に保ちながらトリメチルアルミニウム添
加量を変化させて成長させた。成長時間は60m1nで
、4μmの厚さを有するGa As成長層が得られた。
原料ガス中へのトリメチルアルミニウム添加量と得られ
た成長層の結晶性との関係を2結晶X線回折ロッキング
曲線の半幅値で評価した関係を第1図に示す。同図にお
いて、横軸は添加したトリメチルアルミニウムのトリメ
チルガリウムに対スる体積濃度比を表わし、縦軸はロッ
キング曲線の半値幅を表わす。図かられかるように、ト
リメチルアルミニウムを適量添加したほうが、無添加の
場合より、得られる成長層の結晶性が向上している。添
加すべき適量の範囲は体積濃度比でO1旧%以上、01
%以下である。添加量が0.01%未満の場合には添加
の効果が認められない。また添加量が01%以上になる
と成長層中へのAlの混入が無視し得ず、GaAIA、
B混晶を成長せしめてしまうことになる。なお、トリメ
チルアルミニウムを0.03%添加した試料のHall
移動度を測定したところ、77にで115,000cI
rL2//v−8であった。気密性に特に配慮を払って
いない通常型の成長装置を用いても、このような高純度
、高品質の成長層が得られる。
た成長層の結晶性との関係を2結晶X線回折ロッキング
曲線の半幅値で評価した関係を第1図に示す。同図にお
いて、横軸は添加したトリメチルアルミニウムのトリメ
チルガリウムに対スる体積濃度比を表わし、縦軸はロッ
キング曲線の半値幅を表わす。図かられかるように、ト
リメチルアルミニウムを適量添加したほうが、無添加の
場合より、得られる成長層の結晶性が向上している。添
加すべき適量の範囲は体積濃度比でO1旧%以上、01
%以下である。添加量が0.01%未満の場合には添加
の効果が認められない。また添加量が01%以上になる
と成長層中へのAlの混入が無視し得ず、GaAIA、
B混晶を成長せしめてしまうことになる。なお、トリメ
チルアルミニウムを0.03%添加した試料のHall
移動度を測定したところ、77にで115,000cI
rL2//v−8であった。気密性に特に配慮を払って
いない通常型の成長装置を用いても、このような高純度
、高品質の成長層が得られる。
実施例 2
トリエチルインジウムとホスフィン(PHII >を用
いて、InPをInP基板上に成長させた。用いた成長
装置は前記実施例1の場合と同様である。成長条性は圧
力フ0 T!orr 、基板温度600℃、トリエチル
インジウム流量0.13cTL”/min sホスフィ
ン流量15c/113//m]n、原料ガスとキャリア
ガスの流量和3000cIrL”/minである。この
条件の下で60m1nの成長により厚さ1.1μmの成
長層が得られる。これらの条件を一定に保ちつつ、トリ
メチルアルミニウム添加量を変えて成長させた。原料ガ
ス中のトリエチルインジウム添加量と得られた成長層の
2結晶X線回折ロッキング曲線の半値幅の関係を第2図
に示す。同図において、横軸は添加したトリメチルアル
ミニウムのトリエチルインジウムに対する体積濃度比を
表わし、縦軸は成長層の2結晶X線回折ロッキング曲線
の半値幅を表わす。前記実施例1と同様にトリメチルア
ルミニウムを適量添加することにより、成長層の品質の
向上が達成されることがわかる。トリメチルアルミニウ
ム添加量の適量範囲は0旧%乃至01%であった。
いて、InPをInP基板上に成長させた。用いた成長
装置は前記実施例1の場合と同様である。成長条性は圧
力フ0 T!orr 、基板温度600℃、トリエチル
インジウム流量0.13cTL”/min sホスフィ
ン流量15c/113//m]n、原料ガスとキャリア
ガスの流量和3000cIrL”/minである。この
条件の下で60m1nの成長により厚さ1.1μmの成
長層が得られる。これらの条件を一定に保ちつつ、トリ
メチルアルミニウム添加量を変えて成長させた。原料ガ
ス中のトリエチルインジウム添加量と得られた成長層の
2結晶X線回折ロッキング曲線の半値幅の関係を第2図
に示す。同図において、横軸は添加したトリメチルアル
ミニウムのトリエチルインジウムに対する体積濃度比を
表わし、縦軸は成長層の2結晶X線回折ロッキング曲線
の半値幅を表わす。前記実施例1と同様にトリメチルア
ルミニウムを適量添加することにより、成長層の品質の
向上が達成されることがわかる。トリメチルアルミニウ
ム添加量の適量範囲は0旧%乃至01%であった。
実施例 3
トリエチルガリウム、トリエチルインジウムおよびアル
シンを用いて、InP基板上に■nxGa1−XAS(
0<x<1)を成長させた。原料ガスにトリメチルアル
ミニウム無添加の場合にはInPに格子整合する組成の
InxGa1−XAs (x= 0.53 )であって
も表面が荒れる、キャリアのfhxll移動度が低くな
るなどの問題が生じ、良好な成長層を得ることができな
かった。
シンを用いて、InP基板上に■nxGa1−XAS(
0<x<1)を成長させた。原料ガスにトリメチルアル
ミニウム無添加の場合にはInPに格子整合する組成の
InxGa1−XAs (x= 0.53 )であって
も表面が荒れる、キャリアのfhxll移動度が低くな
るなどの問題が生じ、良好な成長層を得ることができな
かった。
上記原料ガスに加えてトリメチルアルミニウムをトリエ
チルガリウムとトリエチルインジウムの体積和の003
%添加したところ表面が鏡面状の良好な成長層が成長し
た。成長層のX線回折ロッキング曲線の半値幅は加秒、
77KにおけるキャリアのHall移動度は20,00
0cTL2/v −sであった。引き続き、トリメチル
アルミニウムの最適添加範囲について詳しく検討した結
果、トリエチルガリウムとトリエチルインジウムの体積
和(0,25cm37m1n )に対するトリメチルア
ルミニウムの体積比が001%ないし01%であること
がわかった。
チルガリウムとトリエチルインジウムの体積和の003
%添加したところ表面が鏡面状の良好な成長層が成長し
た。成長層のX線回折ロッキング曲線の半値幅は加秒、
77KにおけるキャリアのHall移動度は20,00
0cTL2/v −sであった。引き続き、トリメチル
アルミニウムの最適添加範囲について詳しく検討した結
果、トリエチルガリウムとトリエチルインジウムの体積
和(0,25cm37m1n )に対するトリメチルア
ルミニウムの体積比が001%ないし01%であること
がわかった。
成長条件は■nO,53GaQ、47ASを得るに際し
て、圧力90 ’I’orr 、基板温度620°C1
1−リエチルガリウム流i Q、05♂/m i、n、
トリエチルインジウム流量・ 7 0.2cIfL3/m1n、アルシン流量1.4 cx
3/m1n 、原料ガスとキャリアガスの流量和210
0CIn3/m1mであった。
て、圧力90 ’I’orr 、基板温度620°C1
1−リエチルガリウム流i Q、05♂/m i、n、
トリエチルインジウム流量・ 7 0.2cIfL3/m1n、アルシン流量1.4 cx
3/m1n 、原料ガスとキャリアガスの流量和210
0CIn3/m1mであった。
実施例 4
トリエチルガリウム、トリエチルインジウム、アルシン
およびホスフィンを原料ガスに用いて、InP基板上に
Ga 1−8■nxAsニーyPy(0〈x〈1゜o<
y<1)を成長させた。原料ガスにトリメチルアルミニ
ウムを添加しないときには、上記原料ガスの供給量を一
定に保っても得られる成長層の組成や結晶性が一定せず
、結果は再現性に乏しいものであった。これに対し、ト
リメチルアルミニウムを0.05%添加したところ成長
の再現性が向上し、基板に格子整合した成長層が得られ
るようになった。さらに検討を加え、ホトルミネセンス
ピーク波長で1.1μmないし1.3μmに対応する組
成範囲の成長層を再現性よ(得られた。
およびホスフィンを原料ガスに用いて、InP基板上に
Ga 1−8■nxAsニーyPy(0〈x〈1゜o<
y<1)を成長させた。原料ガスにトリメチルアルミニ
ウムを添加しないときには、上記原料ガスの供給量を一
定に保っても得られる成長層の組成や結晶性が一定せず
、結果は再現性に乏しいものであった。これに対し、ト
リメチルアルミニウムを0.05%添加したところ成長
の再現性が向上し、基板に格子整合した成長層が得られ
るようになった。さらに検討を加え、ホトルミネセンス
ピーク波長で1.1μmないし1.3μmに対応する組
成範囲の成長層を再現性よ(得られた。
以上においては、lを含んでなる有機金属化合物として
、トリメチルアルミニウムを用いた場合について例示し
たが、これ以外にトリエチルアルミニウム、トリイソブ
チルアルミニウムなども用・ 8 ・ いることができる。しかし、これらの中でトリメチルア
ルミニウムが最も一般的である。
、トリメチルアルミニウムを用いた場合について例示し
たが、これ以外にトリエチルアルミニウム、トリイソブ
チルアルミニウムなども用・ 8 ・ いることができる。しかし、これらの中でトリメチルア
ルミニウムが最も一般的である。
また、■族元素を含んでなる化合物は上記のような水素
化物以外に有機化合物も一般に使用されている。
化物以外に有機化合物も一般に使用されている。
以上説明したように、原料化合物として少なくとも■族
元素を含んでなる有機金属化合物ガスを用いる■−■族
化合物半導体の気相成長方法において、A/を含んでな
る有機金属化合物を原料ガスに添加することにより、気
相成長装置内に残留する酸素の影響を受けることなく、
高品質のhtを含まない成長層を得ることができる利点
がある。
元素を含んでなる有機金属化合物ガスを用いる■−■族
化合物半導体の気相成長方法において、A/を含んでな
る有機金属化合物を原料ガスに添加することにより、気
相成長装置内に残留する酸素の影響を受けることなく、
高品質のhtを含まない成長層を得ることができる利点
がある。
第1図はGaAsの気相成長における原料ガスに対する
トリメチルアルミニウム添加量と成長層の2結晶X線回
折ロンキング曲線の半値幅の関係を示す図、第2図はI
nPの気相成長における原料ガスに対するトリメチルア
ルミニウム添加量と成長層の2結晶X線回折ロッキング
曲線の半値幅の関係を示す図である。 卆1 図 1 毒 驕← 添 ヵ・ ↑11?“:rじj1叔錨−書3歌′。 ■・2獣1
トリメチルアルミニウム添加量と成長層の2結晶X線回
折ロンキング曲線の半値幅の関係を示す図、第2図はI
nPの気相成長における原料ガスに対するトリメチルア
ルミニウム添加量と成長層の2結晶X線回折ロッキング
曲線の半値幅の関係を示す図である。 卆1 図 1 毒 驕← 添 ヵ・ ↑11?“:rじj1叔錨−書3歌′。 ■・2獣1
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、原料化合物として少なくとも■族元素を含んでなる
有機金属化合物を用いるI−V族化合物半導体の気相成
長方法において、成長中の成長領域における原料ガス中
のAlが該領域における該原料ガス中のAl以外の■族
元素を含んでなる有機金属化合物中の■族元素の原子数
の和の0.01%以上、0.1%以下の濃度になるよう
にAlを含んでなる有機金属化合物を前記原料ガスに添
加して、Alを含まない■−■族化合物半導体の気相成
長を行なうことを特徴とする■−■族化合物半導体の気
相成長方法。 2、特許請求の範囲第1項記載の■−V族化合物半導体
の気相成長方法において、前記AIを含む有機金属化合
物がトリメチルアルミニウムであることを特徴とする■
−■族化合物半導体の気相成長方法。 3、特許請求の範囲第1項または第2項記載の■−■族
化合物半導体の気相成長方法において、前記Alを含ま
ない■−■族化合物半導体がGal□工nXAs□−y
Py(0≦X≦1.0≦y≦1)であることを特徴とす
る■−■族化合物半導体の気相成長方法。 4、特許請求の範囲第1項、第2項または第3項記載の
■−■族化合物半導体の気相成長方法において、前記■
族元素を含む有機化合物がトリメチルガリウム、トリエ
チルガリウム、トリメチルインジウム、トリエチルイン
ジウムのうちの少なくとも一つであることを特徴とする
■−■族化合物半導体の気相成長方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP12798883A JPS6021518A (ja) | 1983-07-15 | 1983-07-15 | 3−5族化合物半導体の気相成長方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP12798883A JPS6021518A (ja) | 1983-07-15 | 1983-07-15 | 3−5族化合物半導体の気相成長方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6021518A true JPS6021518A (ja) | 1985-02-02 |
Family
ID=14973667
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP12798883A Pending JPS6021518A (ja) | 1983-07-15 | 1983-07-15 | 3−5族化合物半導体の気相成長方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS6021518A (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6135514A (ja) * | 1984-07-28 | 1986-02-20 | Sony Corp | 半導体発光装置の製造方法とこれに用いる気相成長装置 |
JPH0198219A (ja) * | 1987-10-09 | 1989-04-17 | Matsushita Electric Works Ltd | 化合物半導体薄膜の製法 |
US5824151A (en) * | 1996-05-23 | 1998-10-20 | Sharp Kabushiki Kaisha | Vapor deposition method |
EP1197995A2 (en) | 2000-10-13 | 2002-04-17 | Ngk Insulators, Ltd. | A method for fabricating a III nitride film |
-
1983
- 1983-07-15 JP JP12798883A patent/JPS6021518A/ja active Pending
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6135514A (ja) * | 1984-07-28 | 1986-02-20 | Sony Corp | 半導体発光装置の製造方法とこれに用いる気相成長装置 |
JPH0198219A (ja) * | 1987-10-09 | 1989-04-17 | Matsushita Electric Works Ltd | 化合物半導体薄膜の製法 |
US5824151A (en) * | 1996-05-23 | 1998-10-20 | Sharp Kabushiki Kaisha | Vapor deposition method |
EP1197995A2 (en) | 2000-10-13 | 2002-04-17 | Ngk Insulators, Ltd. | A method for fabricating a III nitride film |
EP1197995A3 (en) * | 2000-10-13 | 2006-07-05 | Ngk Insulators, Ltd. | A method for fabricating a III nitride film |
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