JPS61176111A - 化合物半導体薄膜の製造方法 - Google Patents
化合物半導体薄膜の製造方法Info
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- JPS61176111A JPS61176111A JP1674485A JP1674485A JPS61176111A JP S61176111 A JPS61176111 A JP S61176111A JP 1674485 A JP1674485 A JP 1674485A JP 1674485 A JP1674485 A JP 1674485A JP S61176111 A JPS61176111 A JP S61176111A
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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】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、化合物半導体薄膜の製造方法に関するもので
ある。
ある。
近年、ガリウムひ素（ａａ Ａｌｌ ）等の璽−Ｖ族化
合物半導体薄膜、硫化亜鉛（ｚｎａ）等の１−■族化合
物半導体薄膜の製造方法として、有機金属化合物（例え
ばトリメチルガリウム（ＴＭｅｚ） 、ジエチル亜鉛（
ＤＩＺ？１．）等）の原料と、７に−７７（ｋ８Ｈ，）
。
合物半導体薄膜、硫化亜鉛（ｚｎａ）等の１−■族化合
物半導体薄膜の製造方法として、有機金属化合物（例え
ばトリメチルガリウム（ＴＭｅｚ） 、ジエチル亜鉛（
ＤＩＺ？１．）等）の原料と、７に−７７（ｋ８Ｈ，）
。
偕化水素（Ｈ，Ｓ）等の水素化物を所定量混合し、格子
定数の合う基板上に、薄膜成長させる化学気相成長法Ｃ
以下 ＭＯＯＶＤ法と称する）が活発に研究されている
。このＭＯ（！ＶＤ法は、大面積の薄部形成が可能であ
り量産性に優れている友め、従来半導体レーザの製造に
使用されている液相エビタ千シャル法（Ｉ、ＰＫ法）に
比べて１歩留りやコストの面で有利であると考えられて
いる。従来のＭＯ−ＯＶＤ法は高周波忙よる加熱あるい
け抵抗熱源による加熱、あるいけ赤外線ランプによる加
熱等により、６００℃〜８００℃程度に７７１’ｌ熱さ
れたＪＩｇ板上に原料ガスを流して、エピタキシャル成
長させるものであった。
定数の合う基板上に、薄膜成長させる化学気相成長法Ｃ
以下 ＭＯＯＶＤ法と称する）が活発に研究されている
。このＭＯ（！ＶＤ法は、大面積の薄部形成が可能であ
り量産性に優れている友め、従来半導体レーザの製造に
使用されている液相エビタ千シャル法（Ｉ、ＰＫ法）に
比べて１歩留りやコストの面で有利であると考えられて
いる。従来のＭＯ−ＯＶＤ法は高周波忙よる加熱あるい
け抵抗熱源による加熱、あるいけ赤外線ランプによる加
熱等により、６００℃〜８００℃程度に７７１’ｌ熱さ
れたＪＩｇ板上に原料ガスを流して、エピタキシャル成
長させるものであった。
しかし、前述の従来技術では、基板周囲のガスも加熱さ
れ、ガス／ｌ”−気相中で分解反応をしながら基板表面
に到達するので、気相中での中間生成物の種類、量ｈ＝
−宇せず、膜質の再現性ｈＬ悪いという問題点を有して
いる。
れ、ガス／ｌ”−気相中で分解反応をしながら基板表面
に到達するので、気相中での中間生成物の種類、量ｈ＝
−宇せず、膜質の再現性ｈＬ悪いという問題点を有して
いる。
更に、例えば、侃ｈｓ／Ａｔ ａａ ｈｓ等のへテロ接
合を形成する場合には、反応炉中に導入する原料ガスの
交換に時間がかかり、その間には、反応管、ガス配管中
の残留ガスｈ＝、ｍ＠の異なる成＊ｆ行なってしまうｔ
め、急峻な組成変化のある膜形成は困難であるという問
題点を有している。
合を形成する場合には、反応炉中に導入する原料ガスの
交換に時間がかかり、その間には、反応管、ガス配管中
の残留ガスｈ＝、ｍ＠の異なる成＊ｆ行なってしまうｔ
め、急峻な組成変化のある膜形成は困難であるという問
題点を有している。
そこで本発明はこのような問題点を解決するもので、そ
の目的と干るところは、良質の化合物半導体薄膜を再現
性よく製造し、得る方法を提供し、更に半導体レーザ等
の光学素子に用いられる超格子構造等を形成する為に必
要な急峻な組成変化のあるヘテロ界面を有する化合物半
導体薄膜の製造を可能にする方法を提供するところにあ
る。
の目的と干るところは、良質の化合物半導体薄膜を再現
性よく製造し、得る方法を提供し、更に半導体レーザ等
の光学素子に用いられる超格子構造等を形成する為に必
要な急峻な組成変化のあるヘテロ界面を有する化合物半
導体薄膜の製造を可能にする方法を提供するところにあ
る。
ｒ間哩廃を解決するための手段〕
本発明の化合物半導体薄膜の製造方法は、可視域の波長
範囲を有する光源装置により、反応炉中の原料ガス雰囲
気中に置かれ几基板の表面上に光照射を行ない、同時に
前記基板裏面上に冷却ガスを吹きつけ基板上忙薄嘆形成
することを特徴とする。
範囲を有する光源装置により、反応炉中の原料ガス雰囲
気中に置かれ几基板の表面上に光照射を行ない、同時に
前記基板裏面上に冷却ガスを吹きつけ基板上忙薄嘆形成
することを特徴とする。
本発明の１肥の構成によれば、加熱源となる可視域波長
の光は、基板表面に吸収される以外には原料ガス、反応
炉材料とほとんど相互作用をしないため、基板表面のみ
が加熱される。その為、薄膜成長け、基板表面上でのガ
ス分解、再配列、結晶化の素過稈を得るため、表面上の
温度条件、原料ガスの流量、ガス圧力などの条件を一定
にすれば一定の特性の薄膜が得らｈるのである。
の光は、基板表面に吸収される以外には原料ガス、反応
炉材料とほとんど相互作用をしないため、基板表面のみ
が加熱される。その為、薄膜成長け、基板表面上でのガ
ス分解、再配列、結晶化の素過稈を得るため、表面上の
温度条件、原料ガスの流量、ガス圧力などの条件を一定
にすれば一定の特性の薄膜が得らｈるのである。
ま之、ヘテロ接合を形成する几めＫは、ｆｓｌの組成の
薄膜ｈｔ影形成れた後、加熱光源の光を遮蔽すれば、基
板裏面からの冷却により原料ガスの分解は起こらなくな
り、ガス成分の変更をし、残留ガス成分を充分排気した
後、ｔ４２の組成の薄膜の形成を、加熱光源の光を等板
表面に照射して再開すれば、ヘテロ接合界面に％性の異
なる嘆は形成されず、急峻なヘテロ接合を形成で角るの
である。
薄膜ｈｔ影形成れた後、加熱光源の光を遮蔽すれば、基
板裏面からの冷却により原料ガスの分解は起こらなくな
り、ガス成分の変更をし、残留ガス成分を充分排気した
後、ｔ４２の組成の薄膜の形成を、加熱光源の光を等板
表面に照射して再開すれば、ヘテロ接合界面に％性の異
なる嘆は形成されず、急峻なヘテロ接合を形成で角るの
である。
第１図は本発明の実施例に卦ける化合物半導体薄ｌｌｌ
１遺装電の優略図であって、１０２の反応炉中！には１
０８ノ基板ホルダーｈＺ＃ｌｙ、＊Ｈホル／−上にけ１
０９の基板が設置されている。反応炉１０２の外壁の一
部にけ光学窓１０３があり、この窓から１０５ノ光源か
らの光４ｔ、 １０４のビームエキスパンダーで適当な
大きさに９換され、基板１０９の表面上に照射される。
１遺装電の優略図であって、１０２の反応炉中！には１
０８ノ基板ホルダーｈＺ＃ｌｙ、＊Ｈホル／−上にけ１
０９の基板が設置されている。反応炉１０２の外壁の一
部にけ光学窓１０３があり、この窓から１０５ノ光源か
らの光４ｔ、 １０４のビームエキスパンダーで適当な
大きさに９換され、基板１０９の表面上に照射される。
、ＩＩｉ板ホルｌ−の内部は中空構造になっており、内
部のバイブ１１１全通して、基板１０９の裏面に、１０
７のガス系ｆ通して不活性な冷却ガスを吹舞つけること
ができる。１０１は反応炉１０２に有機金属化合物を導
入するガス系を、１１０け他の原料ガス、キャリアガス
を導入するガス系を示す。１０６け１反応ガスを所宇の
圧力ＶＣ保つ排気系である。次に具体的に、ガリウムひ
素（ＧａＡｓ）化合物半導体薄膜を製造する実施ｆＩＩ
を示す。基板ホルダーの上！／ＣＧａＡ３単結晶基［１
−設置し、１０６で高真空状態に排気する。その後、１
１０よりキャリアガスとして水素ガスを、１〜５８ＬＭ
の流量流し。
部のバイブ１１１全通して、基板１０９の裏面に、１０
７のガス系ｆ通して不活性な冷却ガスを吹舞つけること
ができる。１０１は反応炉１０２に有機金属化合物を導
入するガス系を、１１０け他の原料ガス、キャリアガス
を導入するガス系を示す。１０６け１反応ガスを所宇の
圧力ＶＣ保つ排気系である。次に具体的に、ガリウムひ
素（ＧａＡｓ）化合物半導体薄膜を製造する実施ｆＩＩ
を示す。基板ホルダーの上！／ＣＧａＡ３単結晶基［１
−設置し、１０６で高真空状態に排気する。その後、１
１０よりキャリアガスとして水素ガスを、１〜５８ＬＭ
の流量流し。
アルシン（ＡＪＨ８）ガスｆ ２０〜５０８ｃｃＭ流す
。この状岬で１０５の光源に用い次アルゴンイオンレー
ザのスイヴチをオンしてＳ＊衣表面レーザー光（波長ｄ
４５７．９〜５１４．５ｍのマルチライン）を照射して
ＧｔＬＡ８基板表面の極薄の酸什ｌＫを除去し清浄表面
を露出する。レーザ光の出力け１８Ｗ、基板表面ハ９０
０〜１０００℃に上昇する。次に、レーザ光を切り、１
０１からトリメチルガリウム（ＴＭＧα）、トリエチル
ガリウム（ＴＢＧα）等の有機金属化合物を一定温度忙
保ちその蒸気を、水素ガスをバグリングガスとして反応
炉中に導入し、ガス圧力ｆ１〜１００ＴＯｆｆ Ｋ−宇
に保つよう忙排気速度を調節する。ガス流量、ガス圧力
が安中になつ友ところで、１０５のアルゴンイオンレー
ザのスイヅチをオンする。
。この状岬で１０５の光源に用い次アルゴンイオンレー
ザのスイヴチをオンしてＳ＊衣表面レーザー光（波長ｄ
４５７．９〜５１４．５ｍのマルチライン）を照射して
ＧｔＬＡ８基板表面の極薄の酸什ｌＫを除去し清浄表面
を露出する。レーザ光の出力け１８Ｗ、基板表面ハ９０
０〜１０００℃に上昇する。次に、レーザ光を切り、１
０１からトリメチルガリウム（ＴＭＧα）、トリエチル
ガリウム（ＴＢＧα）等の有機金属化合物を一定温度忙
保ちその蒸気を、水素ガスをバグリングガスとして反応
炉中に導入し、ガス圧力ｆ１〜１００ＴＯｆｆ Ｋ−宇
に保つよう忙排気速度を調節する。ガス流量、ガス圧力
が安中になつ友ところで、１０５のアルゴンイオンレー
ザのスイヅチをオンする。
レーザ光の波長ｄ４５７．９〜５１４．５ｍのマルチラ
インで、可視光領域である之め、ガス分子虻よる吸収は
中っ念くなく、出力のほとんどけ１０９のＧａｋｓ基板
の表面に吸収され、基板表面の温度を９００〜１０００
”ＧＫ上昇させる。その温度はアルゴンレーザの出力を
調節すれば、一定に保たれる。ま念、レーザ光照射と同
時に１０７より窒素ガスを１１１のパイプｆ通して基板
裏面に吹真つけ、熱伝導により基板ホルダーの温度ｈｚ
上昇することを防ぐ。この方法により、基板表面のλｈ
ｔ高温状態となり、ＡｓＨ３ガス卦よびＴ Ｍ （ｋａ
などの有機金属は基１Ｎ表面に到達するまで分解、化学
反応をまつｔ＜かこさず、基板表面−ヒで次の反応忙よ
りＧＣＬ １ｇ単結晶が成長していく。
インで、可視光領域である之め、ガス分子虻よる吸収は
中っ念くなく、出力のほとんどけ１０９のＧａｋｓ基板
の表面に吸収され、基板表面の温度を９００〜１０００
”ＧＫ上昇させる。その温度はアルゴンレーザの出力を
調節すれば、一定に保たれる。ま念、レーザ光照射と同
時に１０７より窒素ガスを１１１のパイプｆ通して基板
裏面に吹真つけ、熱伝導により基板ホルダーの温度ｈｚ
上昇することを防ぐ。この方法により、基板表面のλｈ
ｔ高温状態となり、ＡｓＨ３ガス卦よびＴ Ｍ （ｋａ
などの有機金属は基１Ｎ表面に到達するまで分解、化学
反応をまつｔ＜かこさず、基板表面−ヒで次の反応忙よ
りＧＣＬ １ｇ単結晶が成長していく。
侃（（ｌＷ３ ）３ ＋ ｋｓ Ｈ３−一→杷ＡＪ＋３
ＣＨ，↑ＯＨ，ｂ＝吸着係数が小さいので、はとんどガ
スとなって飛んでいく。従って、従来の高周波加熱や抵
抗加熱で行なっ九場合の、基板周囲のガス温度がある範
囲にわたって、５００〜６００℃穆度となり。
ＣＨ，↑ＯＨ，ｂ＝吸着係数が小さいので、はとんどガ
スとなって飛んでいく。従って、従来の高周波加熱や抵
抗加熱で行なっ九場合の、基板周囲のガス温度がある範
囲にわたって、５００〜６００℃穆度となり。
ガス中でＡ８Ｈ，とＴＭＧαが気相反応ｆｂこし、更に
楠板表面上で化学反応を起こして単結晶成長していく条
件と比べて、膜質の再現性が数倍良くなるのである。更
に他の冒族元素を含む有機金属化合物、あるいけ仲のＶ
族元素を含む原料ガスを適当量混合すればｋｔＬ３ａ
ＡＪ 、工５（ｋｌ Ａａ 、■ｎ Ｃｈｚ ＡＪ Ｐ
などの混晶系を製造できる。
楠板表面上で化学反応を起こして単結晶成長していく条
件と比べて、膜質の再現性が数倍良くなるのである。更
に他の冒族元素を含む有機金属化合物、あるいけ仲のＶ
族元素を含む原料ガスを適当量混合すればｋｔＬ３ａ
ＡＪ 、工５（ｋｌ Ａａ 、■ｎ Ｃｈｚ ＡＪ Ｐ
などの混晶系を製造できる。
次ニ、ａａ Ａ８／Ａｔ Ｇ（Ｌ ＡＪ のへテロ接合
を製造する場合を述べる。ＧｒＬ ｋｇ薄−を前述の方
法で製造した後、レーザ光１０５を遮断する。その時点
より某謬裏面からの冷却により、基＃Ｆ表面温度は直ち
に低下し、薄膜の成長は止まる。そのあと、トリメチル
アルミニウム（ＴＭＡｔ）等の有機金属化合物を導入し
、ｋｔσＩ薄膜を製造するガス流量条件に調節をする。
を製造する場合を述べる。ＧｒＬ ｋｇ薄−を前述の方
法で製造した後、レーザ光１０５を遮断する。その時点
より某謬裏面からの冷却により、基＃Ｆ表面温度は直ち
に低下し、薄膜の成長は止まる。そのあと、トリメチル
アルミニウム（ＴＭＡｔ）等の有機金属化合物を導入し
、ｋｔσＩ薄膜を製造するガス流量条件に調節をする。
ガス流量、ガス圧力が安定した後、ｋｌ Ｃｈｚ Ａ８
薄膜成長条件の基板温度となるように出力調整したレー
ザ光の照射を行なう。その結果（ｋｌＺＡＪ／Ａｊ（ｋ
ｚυの界面け、完全に制御されたヘテロ接合が形成され
る。
薄膜成長条件の基板温度となるように出力調整したレー
ザ光の照射を行なう。その結果（ｋｌＺＡＪ／Ａｊ（ｋ
ｚυの界面け、完全に制御されたヘテロ接合が形成され
る。
不純物をドーピングして多層嗅を形成する場合にも、全
く同一の手順により、良好なＰ−Ｎ接合を得ることも可
能である。
く同一の手順により、良好なＰ−Ｎ接合を得ることも可
能である。
以上述べ次ように本発明によｈば、ＸＥ板表面の入が加
熱され、基板表面上の分解、結晶化反応を制御すればよ
く、従来のＭＯ−ＣＶＤ法に比較して嘆賞の再現性が飛
躍的に向上するという効果を有する。
熱され、基板表面上の分解、結晶化反応を制御すればよ
く、従来のＭＯ−ＣＶＤ法に比較して嘆賞の再現性が飛
躍的に向上するという効果を有する。
更に、ヘテロ接合界面の形成には、積層膜の製作を個々
に制御で愈、余分な膜がで愈ないので、組成変化の急峻
なヘテロ接合を製造できる。
に制御で愈、余分な膜がで愈ないので、組成変化の急峻
なヘテロ接合を製造できる。
このような効果により本発明の化合物半導体薄膜の製造
方法は、半導体レーザ、受光素子あるいけ、超格子構造
を利用し几低閾値レーザ、短波長レーザ等の光学素子の
製造、及び高速ＦＦＸＴなどの電気素子の製造に有用で
ある。
方法は、半導体レーザ、受光素子あるいけ、超格子構造
を利用し几低閾値レーザ、短波長レーザ等の光学素子の
製造、及び高速ＦＦＸＴなどの電気素子の製造に有用で
ある。
ｆ４１図は、木発明忙基づく化合物半導体薄ｌｌ！製造
装置の概略図を示す。 １０１・・・・・・有機金属化合物導入ガス系１０２・
・・・・・反応炉断面図 １０３・・・・・・光学窓断面図 １０４・・・・・・ビーム径調節光学系１０５・・・・
・・可視光光源 １０６・・・・・・ガス排気系 １０７・・・・・・冷却ガス導入系 １０８・・・・・・基瓶ホルダー断面図１０９ ・・・
・・・基板 １１０・・・・・・原料ガス導入系 １１１・・・・・・冷却ガス導入パイプ以 上 出原人 株式会社 諏訪精工舎
装置の概略図を示す。 １０１・・・・・・有機金属化合物導入ガス系１０２・
・・・・・反応炉断面図 １０３・・・・・・光学窓断面図 １０４・・・・・・ビーム径調節光学系１０５・・・・
・・可視光光源 １０６・・・・・・ガス排気系 １０７・・・・・・冷却ガス導入系 １０８・・・・・・基瓶ホルダー断面図１０９ ・・・
・・・基板 １１０・・・・・・原料ガス導入系 １１１・・・・・・冷却ガス導入パイプ以 上 出原人 株式会社 諏訪精工舎
Claims (1)
- 化合物半導体薄膜を形成するための化学気相成長法に
於いて、可視域の波長範囲を有する光源装置により、反
応炉中の原料ガス雰囲気中に置かれた基板の表面上に光
照射を行ない、同時に前記基板裏面上に冷却ガスを吹き
つけ基板表面上に薄膜形成することを特徴とする化合物
半導体薄膜の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60016744A JP2549835B2 (ja) | 1985-01-31 | 1985-01-31 | 化合物半導体薄膜の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60016744A JP2549835B2 (ja) | 1985-01-31 | 1985-01-31 | 化合物半導体薄膜の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61176111A true JPS61176111A (ja) | 1986-08-07 |
| JP2549835B2 JP2549835B2 (ja) | 1996-10-30 |
Family
ID=11924774
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60016744A Expired - Lifetime JP2549835B2 (ja) | 1985-01-31 | 1985-01-31 | 化合物半導体薄膜の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2549835B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01201482A (ja) * | 1987-10-01 | 1989-08-14 | Nippon Aneruba Kk | 減圧気相成長装置 |
| JPH10259481A (ja) * | 1997-03-19 | 1998-09-29 | Sanyo Electric Co Ltd | 非晶質炭素系被膜の形成方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5637633A (en) * | 1979-09-03 | 1981-04-11 | Mitsubishi Electric Corp | Formation of oxide film |
-
1985
- 1985-01-31 JP JP60016744A patent/JP2549835B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5637633A (en) * | 1979-09-03 | 1981-04-11 | Mitsubishi Electric Corp | Formation of oxide film |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01201482A (ja) * | 1987-10-01 | 1989-08-14 | Nippon Aneruba Kk | 減圧気相成長装置 |
| JPH10259481A (ja) * | 1997-03-19 | 1998-09-29 | Sanyo Electric Co Ltd | 非晶質炭素系被膜の形成方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2549835B2 (ja) | 1996-10-30 |
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