JPS61232297A - 有機金属気相成長法 - Google Patents

有機金属気相成長法

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JPS61232297A
JPS61232297A JP7140985A JP7140985A JPS61232297A JP S61232297 A JPS61232297 A JP S61232297A JP 7140985 A JP7140985 A JP 7140985A JP 7140985 A JP7140985 A JP 7140985A JP S61232297 A JPS61232297 A JP S61232297A
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Shigeo Sugao
繁男 菅生
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は■−ｖ族化合物半導体のエピタキシャル成長方
法に関するものである。
（従来技術とその問題点） 化合物半導体のエピタキシャル層のＳ　ｉＣｈ　％の絶
縁膜マスクを有する基板結晶上への成長（以下選択成長
と称す）及び表面に凹凸構造をもつ基板結晶上への成長
（以下埋込成長と称す）技術は半導体レーザやトランジ
スタ等の半導体素子の製造において必須である。
これに対して、従来の、Ｉ族元素の原料として有機金属
を用いさらに、Ｖ族元素の原料として水素化合物を用い
た気相エピタキシャル成長方法（以下ＭＯ−ＣＶＤ法と
称す）では、選択成長の場合、マスク上に不用のポリ結
晶がたい積してしまうため、基板結晶上のマスクのない
部分へ選択的にエピタキシャル成長させることが不可能
であった。この点に対し、１０Ｔｏｒｒ前後の減圧下で
成長させることによりポリ結晶の比い積を防止する方法
があるが、この方法においては、成長装置に格段の気密
性が要求され、しかも、成長層のカーボンによる汚染が
増加する欠点がある。
一方、埋込成長に関しては１Ｍ０−ＣＶＤ法では結晶成
長速度が結晶面方位にほとんど依存しないため、半導体
レーザの製造の際に行なうストライプ状活性層半導体の
埋込成長は難しく埋込み構造（ＢＨ構造）を作るのは容
易ではなかった。
本発明は、選択成長及び埋込成長に問題を有するＭＯ−
ＣＶＤ法の欠点を除去せしめて、半導体素子の製造に有
用な選択成長及び埋込成長が容易に実現できる有機金属
気相成長方法を提供することを目的としている。
（問題点を解決するための手段） 本発明によれば原料ガスを分解して基板上（ＣＩ−Ｖ族
化合物を気相エピタキシャル成長させる方法において、
■族元素の原料として用いる有機金属に対して等モル量
ま友はそれ以下のハライド水素化合物、ハライドＶ族化
合物のうち少くとも一種類のハライド化合物を原料ガス
中に添加することによって、半導体素子の製造に有用な
特性を有する選択成長及び埋込成長を行うことが出来る
。
尚、不発ＢＡＶｃおけるハライド水素化合物の添加量は
、結晶成長させるためには厘族元素の原料の有機金属に
対して等モル量乃至はそれ以下に保つ必要がある。これ
はハライド水素化合物のない場合、結晶成長速度は有機
金属のモル流量に比例するが、ハライド水素化合物を添
加するに従い基板結晶表面での■族元素のノリイド化物
の形成が増加して結晶成長速度が減少し、ぎらに）・２
イド水素化合物を当モル量以上添加した場合には結晶成
長しなくなることによる。同様の理由が７１ライドＶ族
化合物の添加量についても成立する。
（実施例） 以下、本発明の一実施例について説′明する。
第１図は本発明の第１、第２、第３の実施例全行なう際
に使用した気相成長装置の概略図である。
本装置はトリエチルインジウム、トリエチルガリウム、
アルシン及びホスフィンを混合するための原料ガス混合
器１８、高周波加熱コイルを有する反応管Ｉｆｆ、Ｉｎ
Ｐ基板２０を支え加熱するためのカーボンサセプタ２１
．７ランジ２２．及び油回転ポンプおからなる通常のＭ
Ｏ−ＣＶＤ気相成長装置に質量流量計２４−１．２４−
２．２４−３．パル、？″２５．混合器２６％ハライド
水素化合物、ノ１ライドＶ族化合物供給用バプラが及び
温調器あよりなる三塩化リンの導入ガス系を付加した構
成となっている。
結晶成長はまず、油回転ポンプ２２によシ反応管内圧ｔ
−０，１気圧に保つ九ｆｔ原料ガス混合器からホスフィ
ン（９，２ｃｃ／分）及び水素ガス（２００ＯＣＣ／分
）を流しつつカーボンサセプタ２１ヲ加熱し成長温度６
４１℃にＩｎＰ基板２０を保持する。次に三鷹リンガス
（０，０１ｃｃ／分）及び原料ガスのトリエチルインジ
ウム（０，１ＣＣ／分）ｔ−添加することにより結晶成
長が開始される。三塩化リンは前記流量で導入するため
に以下の手順にて希釈−導入した。
まず、三塩化リンを温調器２８により０℃に保ち、質量
流量計２４−２によりｌ０ＣＣ／ｌ１ｒｎの水素を流し
気化した。次に、質量流量計２４−１によシ希釈用の水
素ガス（１００ＯＣＣ／分）と混合器２６で混合し、さ
らに、希釈後のガスの一部を質量流量計２４−３によっ
て、２２　ＣＣ／分の流量にて反応管に導入した。
このようにして絶縁体マスク１２″ｆｔ有するＩｎＰ基
板２０の上にエピタキシャル成長したエピタキシャル層
１３の様子を第２図（ｂ）に示す。なお、第２図（ａ）
はハライドＶ族化合物である三塩化リンを添加しない場
合（従来の方法）のエピタキシャル層１３の様子を示す
図である。この従来の場合には絶縁体マスク１２の上に
ポリ結晶層１４が堆積しているが、ＰＣｌ５を成長系釦
添加した本発明の方法の場合には絶縁体マスク１２上へ
のポリ結晶１４のたい積が防止され、平坦なストライプ
状の結晶層を成長されることが出来几。これは三塩化リ
ンを添加しない場合、トリエチルインジウムの熱分解に
より発生したインジウムは、半導体基板上の絶縁体マス
ク表面へ気相中金拡散して達した後、リンと結びついて
ポリ結晶を生せしめるのに対し、三塩化リンを添加した
場合、前記ポリ結晶が三塩化リンによって気相中でエツ
チングされ、除去されるためである。
第３図（ａ）及び（ｂ）け、前記第１の実施例と同様の
手順で三塩化リンは無添加及び添加した場合の、凹凸構
造を有するＩｎＰ基板１５へのエピタキシャル成長層の
様子を示す斜視図である。ＭＯ−Ｃ％／Ｄでは成長速度
は面方位にほとんど無関係のため三塩化リンが無添加の
場合は第３図（ａ）に示すように成長層が生じるが三塩
化リンを添加し之場合、そのエッランク速度は面方位に
依存するため、１棲勿三塩化リンの導入によ、り（Ｚｏ
ｏ）方位への結晶成長を抑制しつつ、同時に（Ｏｌｉ）
方位への選択的な成長を行なうことが出来友。
第４図は本発明の第３の実施例を説明する図であり三塩
化リンを添加して凹凸構造を有する１ｎＰ基板１５の段
差の部分Ｋ（Ｏｒ＋）方位方向にＧａＩｎＡｓＰ層１７
ａＩｎＰ層１６８　ｔ−交互に積層しテヘテロ接合を有
する多層構造を順次形成後、引き続いて三塩化リンを無
添加した状態でＧａＩｎＡｓＰ層１７ｂ、ＩｎＰ層１６
ｂを成長させて埋込構造を形成した成長層の断面模式図
である。
本実施例による結晶成長条件は、ＩｎＰ成長においては
前記第１の実施例における成長条件、及びＧａＩｎＡａ
Ｐ成長においてａｌ、５５μｍ組成の場合。
前記ＩｎＰ成長条件のガス流量に対してトリエチルガリ
ウＡ　Ｏ，０５１Ｃｃ／ｓａ＋＋、アルシン３．６ＣＣ
／−を追加した条件を使用した。
本実施例においては、Ｉｌｔｌ中長中塩化リンの添加、
または無添加の成長条件全適宜、切換えることにより従
来ではできない埋込形状を実現できた。
上記実施例では三塩化リンを添加した場合について記し
たが、三塩化リン以外の）ｓライドＶ族化合物、及び塩
化水素等のノ・ライド水素化合物を用いても同様の効果
が得られる。これは前記化合物が、結晶成長温度におい
てｌ−ｖ族化合物を気相エツチングする効果を有するた
めである。したがって、七ヶ中を上記／１ライド化合物
を数種混合して用いても同様の効果が得られる。
上記実施例では、（１００）　ＩｎＰ基板及びその塩酸
エッチによる（ＯｔＴ）面を用いたが、（１１ｉ）面等
を用いても上記実施例と同様な効果が得られ次。
本発明が、上記実施例における材料系、材料ガス系ＭＯ
−ＣＶＤの成長条件に限定されないのは明らかである。
（発明の効果） 以上、詳細に述ぺてき次ように、本発明方法によれば絶
縁体マスク上に不用のポＩＪ　ｉ晶のたい積を抑制して
、結晶上にのみエピタキシャル成長させることか出来る
。又、結晶成長速度の結晶面方位依存性を増加させるこ
とが出来、これＫより、凹凸形状を有する半導体基板上
への成長時に、成長形状、及び埋込形状をクロライド及
びブロム化合物の導入量ＶＣよって制御でき、半導体素
子の構造に有用な埋込成長特性を実現できる。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明を実施する場合に用いた半導体結晶成
長装置を示す図。 第２図は本発明の第１の実施例を説明する九めの図であ
り、（ａ）は従来方法で行った結晶成長層の斜視図、（
均は本発明方法で行った場合の斜視図を示す。 第３図は、本発明の第２の実施例を説明する図であり、
（ａ）は従来方法で行った結晶成長層の斜視ｒＩ！Ｊ山
）は本発明方法で行った場合の斜視図を示す。 又、第４図は、第３の実施例として、埋込成長層の断面
図を示す。 図において、 １２・・・・・・絶縁体マスク％１３・・・・・・エピ
タキシャル成長層、１４・・・・・・ポリ結晶層％１５
・・・・・・凹凸構造を有する半導体基板、　１６ａｐ
　１６ｂ・、、、、、　ＩｎＰ　Ｍ、１７　ａ　、　１
７ｂ・・・・・・Ｇａ　ｌ　ｎＡｓ　Ｐ層、１８・・・
・・・原料ガス混合器、１９・・・・・・反応管、２Ｇ
・・・・・・ＩｎＰ基板、２１・・・・・・カーボンサ
セプタ、ｎ・・・・・・７ランク％田・・・・・・油回
転ポンプ、２４−１．２４−２．２４−３・・・・・・
質量流量計、２５・・・・・・パルプ、あ・・・：・・
混合器、ｎ・・・・・・三塩化リン用バブラ、２８・・
・・・・温調器 をそれぞれ示す。 ７・−ニア 代瑞人弁理士Ｖツ原　　名９’ 第３図 筋４図 ／６１２１ｎ、ｒ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 原料ガスを分解して基板上にIII−Ｖ族化合物を気相エ
    ピタキシャル成長させる方法において、III族元素の原
    料として用いる有機金属に対して等モル量、乃至はそれ
    以下のハライド水素化合物、ハライドＶ族化合物のうち
    少くとも一種類のハライド化合物を原料ガス中に添加す
    ることを特徴とするIII−Ｖ族化合物半導体の製造方法
    。
JP7140985A 1985-04-04 1985-04-04 有機金属気相成長法 Pending JPS61232297A (ja)

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