JPS6065526A - 多元混晶3−5族化合物半導体成長方法及び装置 - Google Patents
多元混晶3−5族化合物半導体成長方法及び装置Info
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- JPS6065526A JPS6065526A JP17347383A JP17347383A JPS6065526A JP S6065526 A JPS6065526 A JP S6065526A JP 17347383 A JP17347383 A JP 17347383A JP 17347383 A JP17347383 A JP 17347383A JP S6065526 A JPS6065526 A JP S6065526A
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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】
不発明は、■族元素にAlq含む多元混晶1−■族化合
物半導体の気相成長方法及びそれR実現する気相成長装
置に関する。
物半導体の気相成長方法及びそれR実現する気相成長装
置に関する。
近年、”XGa1”−XAS、 ■nXGa1−XA5
yP1−y等のI−V族化合物半導体を用いて種々のマ
イクロ波デバイスや光デバイスが実現されている。特に
半導体レーザーにおいては、材料によって個有のバンド
エネルギーヲ宿しているから、発振波長が違ってくる。
yP1−y等のI−V族化合物半導体を用いて種々のマ
イクロ波デバイスや光デバイスが実現されている。特に
半導体レーザーにおいては、材料によって個有のバンド
エネルギーヲ宿しているから、発振波長が違ってくる。
長波長帯(1〜1.6μm帯)用の材料としては■nP
基板に格子整合したInXGa1−XA5yPi−y、
短波長帯(0,7〜0.9 μm帯)用ノ材料としては
GaAs基板に格子整合した八AxGa1−xisある
いはInxGa1−xAsyPl−yがある。
基板に格子整合したInXGa1−XA5yPi−y、
短波長帯(0,7〜0.9 μm帯)用ノ材料としては
GaAs基板に格子整合した八AxGa1−xisある
いはInxGa1−xAsyPl−yがある。
しかし、より短波長を目指すKQゴ、GaA、s基板に
格子整合して史に大きな面接選移型のバンドエネルギー
全4〕するA#xGayIn1−x−y P系がある。
格子整合して史に大きな面接選移型のバンドエネルギー
全4〕するA#xGayIn1−x−y P系がある。
この材料によるとGaAs基板に格子整合したダブルへ
戸口構造で058μm程度Kまで発振波長全短波長化で
き、従来の材料をしのぐ短波長可視成牛導体レーザーが
実現できる。
戸口構造で058μm程度Kまで発振波長全短波長化で
き、従来の材料をしのぐ短波長可視成牛導体レーザーが
実現できる。
このよりなAd、Qa及びInの■族元素を含む多元混
晶1−V族化合物半導体は、現状ではM(JC−■法(
有機金属成長法)やMBE法(分子線エピタキシー法)
等で行なわれており、j、PE法(液相成長法)や■」
T法()・ロダン輸送法)等の方法では困難とされてい
る。この原因の第1は、結晶への偏析係数がA 11>
>G a >> Inとなっており1、lが他原子に比
較して非常に犬さく結晶中にとりこまれやすいことであ
る。その為に、LPE法やHT法等の熱力学的に平衡状
態を弁しての成長では、八lの供給量はGa、Inに比
較して極〈少量に制御する必要があるが、少量全精密に
制御することは実用上はとんど不可δヒであり 、 A
#、 (Ja。
晶1−V族化合物半導体は、現状ではM(JC−■法(
有機金属成長法)やMBE法(分子線エピタキシー法)
等で行なわれており、j、PE法(液相成長法)や■」
T法()・ロダン輸送法)等の方法では困難とされてい
る。この原因の第1は、結晶への偏析係数がA 11>
>G a >> Inとなっており1、lが他原子に比
較して非常に犬さく結晶中にとりこまれやすいことであ
る。その為に、LPE法やHT法等の熱力学的に平衡状
態を弁しての成長では、八lの供給量はGa、Inに比
較して極〈少量に制御する必要があるが、少量全精密に
制御することは実用上はとんど不可δヒであり 、 A
#、 (Ja。
In系の多元混晶I−V族化合物半導体を所足の組成に
成長させることは極めて困難である・この点MOCVI
)法やM 13 E法では、非平衡な状態での結晶成長
法であるから、原料ガスの供給量と結晶中の組成比が対
応していてAllの前記の問題点はない。その原因の第
2は、AJが非常に5i02と酸化反応を起こしやすく
石英の反応管1石英のボート全腐蝕するという事である
。この為、AIもGaやInと同様に反応室の原料供給
室に単独で石英ボート内に置くという従来の成長方法で
は、A l ’f含んだ成長は、LPE法やHT法など
の如く反応管全面接加熱する成長法では実現が困難であ
る。
成長させることは極めて困難である・この点MOCVI
)法やM 13 E法では、非平衡な状態での結晶成長
法であるから、原料ガスの供給量と結晶中の組成比が対
応していてAllの前記の問題点はない。その原因の第
2は、AJが非常に5i02と酸化反応を起こしやすく
石英の反応管1石英のボート全腐蝕するという事である
。この為、AIもGaやInと同様に反応室の原料供給
室に単独で石英ボート内に置くという従来の成長方法で
は、A l ’f含んだ成長は、LPE法やHT法など
の如く反応管全面接加熱する成長法では実現が困難であ
る。
不発明の目的は、組成制御が容易で■族元素としてA1
1f<含む多元混晶I−V族化合物半導体の成長方法及
びその成長装置の提供にある。
1f<含む多元混晶I−V族化合物半導体の成長方法及
びその成長装置の提供にある。
本願の第1の発明の構成は、V族元素と複数のI族原素
との化合物の半導体が表面に成長する基板を反応室の内
の成長領域に置き、前記■族元素全前記反応室の円の原
料供給室に置き、この原料供給室に導いたハロゲン化水
素と前記■族元素との反応により生じさせたハロゲン化
■族元累を前記成長領域に供給し、外部から前記成長領
域に前6[:V族元素の化合物ガス全供給して行う多元
混晶H−v族化合物半導体の成長方法において、前記■
族元素の1つはAlであり、この人lは少なくとも1つ
の他の前記l族元素と混合して前記原料供給室に置くこ
とを特徴とする・ 本願の第2の発明の構成は、成長領域及び複数の原料供
給室を有する反応室と、前記成長領域にV族元素の1ζ
合物ガスを供給する手段と、前記原料供給室にハロゲン
化水素km人する手段と、Al及び少なくとも1つの他
の■族元素並びに前記V族元素との多元混晶1[−V族
化合物半導体が表面に成長する基板を前記成長領域内に
保持する手段とを備え、前記Nlを含む前記■族元素は
前記原料供給室に置かれ前記ハロゲン化水素と反応して
前記成長領域に供給され、前記Alは前記他の■族元素
の一部と混合して前記原料供給室に置かれ、前記他の■
族元素の残部は前記A、7が置かれない前記原料供給室
に置かれ、前記)10ケン化水素導入手段は前記入lが
置かれる前記原料供給室と前記他の■族元素の残部が置
かれる前記原料供給室とにそれぞれ導入する前記ハロゲ
ン化水素の導入量の比により前り己多元混晶ト」族化合
物半導体におけるAlと前記他の凹族元素との組成比金
制御することを特徴とする・ 次に図面を参照して本発明の詳細な説明する。
との化合物の半導体が表面に成長する基板を反応室の内
の成長領域に置き、前記■族元素全前記反応室の円の原
料供給室に置き、この原料供給室に導いたハロゲン化水
素と前記■族元素との反応により生じさせたハロゲン化
■族元累を前記成長領域に供給し、外部から前記成長領
域に前6[:V族元素の化合物ガス全供給して行う多元
混晶H−v族化合物半導体の成長方法において、前記■
族元素の1つはAlであり、この人lは少なくとも1つ
の他の前記l族元素と混合して前記原料供給室に置くこ
とを特徴とする・ 本願の第2の発明の構成は、成長領域及び複数の原料供
給室を有する反応室と、前記成長領域にV族元素の1ζ
合物ガスを供給する手段と、前記原料供給室にハロゲン
化水素km人する手段と、Al及び少なくとも1つの他
の■族元素並びに前記V族元素との多元混晶1[−V族
化合物半導体が表面に成長する基板を前記成長領域内に
保持する手段とを備え、前記Nlを含む前記■族元素は
前記原料供給室に置かれ前記ハロゲン化水素と反応して
前記成長領域に供給され、前記Alは前記他の■族元素
の一部と混合して前記原料供給室に置かれ、前記他の■
族元素の残部は前記A、7が置かれない前記原料供給室
に置かれ、前記)10ケン化水素導入手段は前記入lが
置かれる前記原料供給室と前記他の■族元素の残部が置
かれる前記原料供給室とにそれぞれ導入する前記ハロゲ
ン化水素の導入量の比により前り己多元混晶ト」族化合
物半導体におけるAlと前記他の凹族元素との組成比金
制御することを特徴とする・ 次に図面を参照して本発明の詳細な説明する。
第1図は本願の第2の発明による■−■族化合物半導体
成長装置の一実施例の模式図である。この実施例はHT
法のうちのハイドライド気相成長法(本願の第1の発明
)の実施に使用する装置の一例ある。ハイドライド気相
成長法では、■族は■族原料であるGa、 In、 A
l/ メタル等を反応室の原料供給室に置き、それらの
メタルとHClガスの接触1c 、!: ッテ生成した
GaCl、 InCl、 Alcll等の塩化物を成長
領域に供給し、V族はASI−13,PH3等の化合物
ガスの形で外部から導入し熱分解によってA54. P
4 としてその成長領域に供給する。
成長装置の一実施例の模式図である。この実施例はHT
法のうちのハイドライド気相成長法(本願の第1の発明
)の実施に使用する装置の一例ある。ハイドライド気相
成長法では、■族は■族原料であるGa、 In、 A
l/ メタル等を反応室の原料供給室に置き、それらの
メタルとHClガスの接触1c 、!: ッテ生成した
GaCl、 InCl、 Alcll等の塩化物を成長
領域に供給し、V族はASI−13,PH3等の化合物
ガスの形で外部から導入し熱分解によってA54. P
4 としてその成長領域に供給する。
成長領域では、■族元素’e[、II族の塩化物@Ic
I 。
I 。
■族元素をVで現わすと、次のような水素の還元反応に
よって基板上に夏■という形で析出する。
よって基板上に夏■という形で析出する。
ここで、■とじてGa、 In、 A/!’等、■とし
てはAs。
てはAs。
P等があり、これらの組み合わせによりGaxA/x
−xAs。
−xAs。
InxGa 1−xAsyPt−y、AgxGayIn
z−x−yP等の所要の多元混晶化合物半導体の結晶を
成長させる。
z−x−yP等の所要の多元混晶化合物半導体の結晶を
成長させる。
原料供給室1にはInメタル5、原料供給室2にはGa
メタル6、・原料供給室3にはGaとAlの混合メタル
7、原料供給室4にはinとA6の混合メタル8が石英
製もしくはSiCコーティングしたカーボン製のボート
9に載せて置かれている。
メタル6、・原料供給室3にはGaとAlの混合メタル
7、原料供給室4にはinとA6の混合メタル8が石英
製もしくはSiCコーティングしたカーボン製のボート
9に載せて置かれている。
各々の原料供給室には、導入管10を通してHClガス
が供給され、導入管11からは■族原料であるASI1
3. PI−13等の化合物ガスあるいはドーピング用
化合物ガスが供給される。成長用基板12は、成長用基
板ホルダー13に取付けである。
が供給され、導入管11からは■族原料であるASI1
3. PI−13等の化合物ガスあるいはドーピング用
化合物ガスが供給される。成長用基板12は、成長用基
板ホルダー13に取付けである。
このような反応系で成長を行うと、各原料供Z室では1
−TCx ガスの尋人により次のような反応が生じてい
る。
−TCx ガスの尋人により次のような反応が生じてい
る。
原料供給室I In+HCl→Inel+−7H2原料
供給室2 0a+HCd−+GaCA+−H2原料供給
室3 Ga+HCト心aC6+ −H2All+Hc!
!−+A11C1l+−H2原料供給室4 In+HC
/→IncA’+−H2All+Hcl−+A11CI
+ −Hzこの反応によって成長領域にInC6,Ga
Cl!。
供給室2 0a+HCd−+GaCA+−H2原料供給
室3 Ga+HCト心aC6+ −H2All+Hc!
!−+A11C1l+−H2原料供給室4 In+HC
/→IncA’+−H2All+Hcl−+A11CI
+ −Hzこの反応によって成長領域にInC6,Ga
Cl!。
AIIcI が供給され、他に供給されたAS4 、
p。
p。
等の■族化合物のガスとの反応によ41、(11式に従
いAjii、 Ga、 Inの■族元素を含んだ多元混
晶1−■族化合物半棉体が基板12の上に成長する。
いAjii、 Ga、 Inの■族元素を含んだ多元混
晶1−■族化合物半棉体が基板12の上に成長する。
実際に成長を行う場合、Ga/Ls、 Inp基板等に
結晶成長させるわけであるが、多元混晶にした場合組成
制御を行って基板に格子整合した条件を把握す′)必要
がある。この具体的な方法としては■族(′関(では各
原料供給室に供給するHCI ガスの流量比、V族に関
してはAs1−1s、 PA3等の流量比の制御によっ
て得られる。ここでGaとInの供給量比は原料供給室
1.2に供給するHCIIの流量比によって、AlとI
nの供給量比は原料供給室1.4に供給するHCIの流
量比によって、 AlとGaの供給量比は原料供給ヲ2
.3に供給するHCIの流量比によってそれぞれ制御で
きる。この為、混合メタルのIylmは正確に秤量する
必要はない。
結晶成長させるわけであるが、多元混晶にした場合組成
制御を行って基板に格子整合した条件を把握す′)必要
がある。この具体的な方法としては■族(′関(では各
原料供給室に供給するHCI ガスの流量比、V族に関
してはAs1−1s、 PA3等の流量比の制御によっ
て得られる。ここでGaとInの供給量比は原料供給室
1.2に供給するHCIIの流量比によって、AlとI
nの供給量比は原料供給室1.4に供給するHCIの流
量比によって、 AlとGaの供給量比は原料供給ヲ2
.3に供給するHCIの流量比によってそれぞれ制御で
きる。この為、混合メタルのIylmは正確に秤量する
必要はない。
但しこの場合、結晶への偏析係数がA l>>G a
>’:> fnであるから、Alclの供給量全極力少
量に制御する必要がある。この為には、GaとIyl
の混合メタル7、Inと八lの混合メタル8において、
谷々Ga、ln が支配的な混合比にし八gは微量にす
る。
>’:> fnであるから、Alclの供給量全極力少
量に制御する必要がある。この為には、GaとIyl
の混合メタル7、Inと八lの混合メタル8において、
谷々Ga、ln が支配的な混合比にし八gは微量にす
る。
更に、原料供給室3.4に導入するHClガスの流量は
、原料供給室1.2と比較して少量にする。
、原料供給室1.2と比較して少量にする。
この方法によってkllclの供給量を少なくでき、偏
析供数の大きいAl’に含んだ■−■族化合物半専体が
B T法のくt相成長方法でも所定の組成に成長でさる
。更に、AeメタルはGa、Inが支配的なメタルにご
く微量に存在しているだけ橙のでAeによる8i02の
腐蝕反応が起こりに<<、またi?−ト9は石英製より
もSiCコーティングしたカーボン製であれば腐蝕反応
に対してはより有効的である。
析供数の大きいAl’に含んだ■−■族化合物半専体が
B T法のくt相成長方法でも所定の組成に成長でさる
。更に、AeメタルはGa、Inが支配的なメタルにご
く微量に存在しているだけ橙のでAeによる8i02の
腐蝕反応が起こりに<<、またi?−ト9は石英製より
もSiCコーティングしたカーボン製であれば腐蝕反応
に対してはより有効的である。
このように、前述の実施例によれば、■族原料の供給2
In メタル、Gaメl A/、 Ga (!−A/
の混合メタル、InとAJの混合メタルを用いる事によ
り、A#、Ga、Inの夏族元累と含んだ多元混晶ト」
族化合物半導体のHT法による気相成長が可能となり、
特に混合メタルにおけるA[量を微量にし、かつ各原料
供給室に導入するHClガスの流量比全制御する事によ
り、結晶への偏析係数の大幅に違うA/i含んだ系でも
組成制御が可能になる・−更に、混合メタルを用いる事
により、Alが微量になるから、石英管及びボート等の
8i02腐触反応が生じにくくなる。
In メタル、Gaメl A/、 Ga (!−A/
の混合メタル、InとAJの混合メタルを用いる事によ
り、A#、Ga、Inの夏族元累と含んだ多元混晶ト」
族化合物半導体のHT法による気相成長が可能となり、
特に混合メタルにおけるA[量を微量にし、かつ各原料
供給室に導入するHClガスの流量比全制御する事によ
り、結晶への偏析係数の大幅に違うA/i含んだ系でも
組成制御が可能になる・−更に、混合メタルを用いる事
により、Alが微量になるから、石英管及びボート等の
8i02腐触反応が生じにくくなる。
以上説明したように、不発明によれば、組成制御が容易
で曹族元素としてA[(i7含む多元混晶■−V族化合
物牛導体の成長方法及び成長装置が提供できる。
で曹族元素としてA[(i7含む多元混晶■−V族化合
物牛導体の成長方法及び成長装置が提供できる。
第1図は本願の第2の発明の一実施例を示す模式図であ
る。 1〜4・・・・・・原料供給室% 5・・・・・・In
メタル、6・・・・・・Gaメタル、7・・・・・・G
aと!’/lの混合メタル。 8・・・・・・InとAlの混合メタル、9・・・・・
・石英製もしくはSICコーティングしたカーボン製の
ボート、10・・・・・・導入管(HCIガス用)、
11・山・・導入管(AsH3,PHa等用)、12・
・・・・・成長用基板、13・・・・・・基板ホルダー
、14・山・・ヒーター。
る。 1〜4・・・・・・原料供給室% 5・・・・・・In
メタル、6・・・・・・Gaメタル、7・・・・・・G
aと!’/lの混合メタル。 8・・・・・・InとAlの混合メタル、9・・・・・
・石英製もしくはSICコーティングしたカーボン製の
ボート、10・・・・・・導入管(HCIガス用)、
11・山・・導入管(AsH3,PHa等用)、12・
・・・・・成長用基板、13・・・・・・基板ホルダー
、14・山・・ヒーター。
Claims (2)
- (1)■族元素と複数の■族原累との化合物の半4体が
表面に成長する基板を反応室の内の成長領域に匝き、前
記■族元素全前記反応室の内の原料供給室に直き、この
原料供給室に導いたハロゲン化水素と前記■族元素との
反応により生じさせたハロゲン化■族元累を前記成長領
域に供給し、外部から前記成長領域に前記■族元素の化
合物ガスを供給して行う多元混晶■−■族化合物半纏体
の成長方法において、前記U族元素の1つはNlであり
、このA[は少なくとも1つの他の前記■族元素と混合
して前記原料供給室に置くこと全特徴とする多元混晶■
−■族化合物半導体成長方法。 - (2)成長領域及び複数の原料供給室を有する反応室と
、前記成長領域にV族元素の化合物ガスを供給する手段
と、前記原料供給室にハロゲン化水素を導入する手段と
、Al及び少なくとも1つの他の■族元素並びに前記■
族元素との多元混晶1−V族化合物半導体が表面に成長
する基板全前記成長領域内に保持する手段とを備え、前
記A[i含む前記■族元素は前記原料供給室に置かれ前
記ハロゲン化水素と反応して前記成長領域に供給され、
前記ILlは前記他の■族元素の一部と混合して前記原
料供給室に置かれ、前記他の■族元素の残部は前記A、
/が置かれない前記原料供給室に置かれ、前記ハロゲン
化水素導入手段は前記Alが置かれる前記原料供給室と
前記他のN族元素の残部が置かれる前記原料供給室とに
それぞれ導入する前記ハロゲン化水素の導入量の比によ
り前記多元混晶■−V族化合物半導体におけるA7と前
記他の夏族元素との組成比全制御することを特徴とする
多元混晶][−V族化合物半導体成長装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP17347383A JPS6065526A (ja) | 1983-09-20 | 1983-09-20 | 多元混晶3−5族化合物半導体成長方法及び装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP17347383A JPS6065526A (ja) | 1983-09-20 | 1983-09-20 | 多元混晶3−5族化合物半導体成長方法及び装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6065526A true JPS6065526A (ja) | 1985-04-15 |
Family
ID=15961130
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP17347383A Pending JPS6065526A (ja) | 1983-09-20 | 1983-09-20 | 多元混晶3−5族化合物半導体成長方法及び装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS6065526A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5334250A (en) * | 1989-11-02 | 1994-08-02 | Sharp Kabushiki Kaisha | Vapor deposition apparatus for using solid starting materials |
-
1983
- 1983-09-20 JP JP17347383A patent/JPS6065526A/ja active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5334250A (en) * | 1989-11-02 | 1994-08-02 | Sharp Kabushiki Kaisha | Vapor deposition apparatus for using solid starting materials |
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