JPS61247691A - 化合物半導体単結晶の製造方法 - Google Patents
化合物半導体単結晶の製造方法Info
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- JPS61247691A JPS61247691A JP8882985A JP8882985A JPS61247691A JP S61247691 A JPS61247691 A JP S61247691A JP 8882985 A JP8882985 A JP 8882985A JP 8882985 A JP8882985 A JP 8882985A JP S61247691 A JPS61247691 A JP S61247691A
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- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
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】
（発明の技術分野）
本発明（Ｊ、半導体超薄膜多層溝）ｂ水下用の多層単結
晶膜の製造方法に関する。
晶膜の製造方法に関する。
（発明の技術的背県とその問題員〕
半導体素子の高＝ｌ’ｌ能化の１．：め組成か原子層Δ
−ダで変化する超格子構造の素子が注目されている。
−ダで変化する超格子構造の素子が注目されている。
例えば、多弔吊子井戸！ｆ４）前半導体レー１月ａ、低
量的、高出力等の利点をもっている。これらの素子の製
作に当って［１、膜厚ｄ３よび界面での組成変化の急峻
性の制御か非常に千四である。これＪｊて分子線」−ピ
タギシー団ＢＥ）法や有は金属気相成長団０ＣＶＤ）法
を用いて製作されでいるが、これらの方法て（」膜厚の
制御１はあらかじめ較正された成長膜厚と成長時間との
関係を用いて成長時間によって行っている。そのため単
原子層Δ−ダて膜厚を制御゛Ｊることは非常に勤しい。
量的、高出力等の利点をもっている。これらの素子の製
作に当って［１、膜厚ｄ３よび界面での組成変化の急峻
性の制御か非常に千四である。これＪｊて分子線」−ピ
タギシー団ＢＥ）法や有は金属気相成長団０ＣＶＤ）法
を用いて製作されでいるが、これらの方法て（」膜厚の
制御１はあらかじめ較正された成長膜厚と成長時間との
関係を用いて成長時間によって行っている。そのため単
原子層Δ−ダて膜厚を制御゛Ｊることは非常に勤しい。
一方、原子層−［ピタキシャル法あるい（Ｊ１２分子層
エピタキシＰル法と呼ばれている方法は原料ガスを同時
ではなく、片方すつ原）’ｉｌガスを交！７に供給り−
る。この方法（は中分子吸着現象を利用覆るという成長
原理からして原理′）１ガス導入１サイクルで１分子層
成艮とイＴり成長Ｈ６）、呼１ａｌ原料ノノス導入回数
によって制餌罰ぎるので超薄膜の作成には適していると
いえる。しかし、この方法では成長速度が非常に遅く１
分子層の成長に少なくとも３０〜６０ＳｅＣ必要となり
、半導体素子用の単結晶膜全体を成長をさせるのに数１
０時間以上の時間を要し、実用上問題である。
エピタキシＰル法と呼ばれている方法は原料ガスを同時
ではなく、片方すつ原）’ｉｌガスを交！７に供給り−
る。この方法（は中分子吸着現象を利用覆るという成長
原理からして原理′）１ガス導入１サイクルで１分子層
成艮とイＴり成長Ｈ６）、呼１ａｌ原料ノノス導入回数
によって制餌罰ぎるので超薄膜の作成には適していると
いえる。しかし、この方法では成長速度が非常に遅く１
分子層の成長に少なくとも３０〜６０ＳｅＣ必要となり
、半導体素子用の単結晶膜全体を成長をさせるのに数１
０時間以上の時間を要し、実用上問題である。
（発明の目的〕
本発明ｔａ：上述の問題点を解決するために成されたも
ので、膜厚が厳密に制御され界面での組成変化が急峻イ
γ多層構造を有する単結晶膜を短１４間で製造する方法
を提供するものである。
ので、膜厚が厳密に制御され界面での組成変化が急峻イ
γ多層構造を有する単結晶膜を短１４間で製造する方法
を提供するものである。
〔発明の概要］
本発明（ｊ、厚い単結晶層を成長さける場合はづへての
原料／ｊスを同時に供給して成長を行い、一方薄い単結
晶層を成長させる場合は原料ガスを個別に交Ｈに供給す
ることにより１分子層すつ成長するように各層成長ごと
に原料ガスの供給方法を弯えて連続して多層成長するこ
とを特徴とする化合物半導体単結晶の製造方法である。
原料／ｊスを同時に供給して成長を行い、一方薄い単結
晶層を成長させる場合は原料ガスを個別に交Ｈに供給す
ることにより１分子層すつ成長するように各層成長ごと
に原料ガスの供給方法を弯えて連続して多層成長するこ
とを特徴とする化合物半導体単結晶の製造方法である。
〔発明の効果］
本発明によれば、膜厚か厳密に＃ｉｌ＋御されかつ界面
での組成変化の急峻′１ノ１をぞこなうこと４ｆり、短
時間に多層単結晶膜の成長か可能とイｆるのＣ，超薄膜
多層（１１″ｌ造生導体素子を早産化するうえて、その
効果（５１人きい。
での組成変化の急峻′１ノ１をぞこなうこと４ｆり、短
時間に多層単結晶膜の成長か可能とイｆるのＣ，超薄膜
多層（１１″ｌ造生導体素子を早産化するうえて、その
効果（５１人きい。
〔発明の実／＋ｆ！ｉ １９１０
以上本発明を図面を用いて実ＩＭ例にＪ、り説明覆る。
第１図（１本発明の方法の実ｈｉｆ２例に用いられる成
長装置の例を示η図である。図において、真空排気系２
にＪ−り排気された頁？容器１内にリセゾタ３か設置さ
れ、１〕゛レブタ３十には単結晶材板４が置かれでいる
。リーＰブタ３１．：１．１ｊ［１熱ヒータ５により加
熱され、塁仮４を適当イ【温度【こ保持する。原オ’ｉ
ｆ ｊｊス導入孔６．７．８．９．１０１．ｔ；ぞれぞ
れストップバルブ１１．１２．１３．１４．１５Ｊ＞よ
びパリし７ブルリークパルブ゛１６．１７．１８．１９
．２０を介して原料ガス収納容器２１．２２．２３．２
４．２５に接続されている。
長装置の例を示η図である。図において、真空排気系２
にＪ−り排気された頁？容器１内にリセゾタ３か設置さ
れ、１〕゛レブタ３十には単結晶材板４が置かれでいる
。リーＰブタ３１．：１．１ｊ［１熱ヒータ５により加
熱され、塁仮４を適当イ【温度【こ保持する。原オ’ｉ
ｆ ｊｊス導入孔６．７．８．９．１０１．ｔ；ぞれぞ
れストップバルブ１１．１２．１３．１４．１５Ｊ＞よ
びパリし７ブルリークパルブ゛１６．１７．１８．１９
．２０を介して原料ガス収納容器２１．２２．２３．２
４．２５に接続されている。
原料ガス導入孔より原料ガスを供給覆ると、基１反４上
で熱分解反応か生じ、エビタギシトル層が成長する。こ
のとき原料ガスの脅への開始ｄ３よび停止はス１へツブ
バルブ１１．１２．１３．１４．１５で行い、導入線の
制御（、ＴＩ：バリアブルリークバルブ１６．１７゜１
８、１９．２０て行う。
で熱分解反応か生じ、エビタギシトル層が成長する。こ
のとき原料ガスの脅への開始ｄ３よび停止はス１へツブ
バルブ１１．１２．１３．１４．１５で行い、導入線の
制御（、ＴＩ：バリアブルリークバルブ１６．１７゜１
８、１９．２０て行う。
第１図に示す装置を用い多重量子Ｈ夏型半導体レーザ用
基板として第２図に示す＠造の多層）ｌｆ４造単造品結
晶膜ａＡｓ基板２６上に成長させた。原料ガスとしＴ
（Ｃ２ｔ（５＞３Ｇａ、 （Ｃ２１−１５）３△ＩＩ
Ａ３よびＡＳＩ−１３゜ドーパンＩ−原料としＴｔ（
ｚｓｅおよび（０２Ｎ５＞２７ ｎを用いた。
基板として第２図に示す＠造の多層）ｌｆ４造単造品結
晶膜ａＡｓ基板２６上に成長させた。原料ガスとしＴ
（Ｃ２ｔ（５＞３Ｇａ、 （Ｃ２１−１５）３△ＩＩ
Ａ３よびＡＳＩ−１３゜ドーパンＩ−原料としＴｔ（
ｚｓｅおよび（０２Ｎ５＞２７ ｎを用いた。
真空容器内を真空に排気したのち基板温度を５５０’Ｃ
とし、原料ガスとして（Ｃ２Ｈ５）３ Ｇ ａとＡＳＩ
−１３およびドーパン１〜原料としてＨ２Ｓｅを同時に
供給してｎ−ＧａＡＳバッファＭ２７を１凱成長させた
。次いで、（Ｃｚｌ−１５）ａＧａ、 （０２Ｈ５）
ａへＥ、 ＡＳＩ−１３およびｌ−＋ ２ Ｓ ｅを
同時に供給してｎ−ＧａＡｕ ＡＳクラッド層２８を１
凱成長ざ甘た。次【こ、 Ｑａ△ＥＡｓ、／ＧａΔＳの
多重量子井戸構造の活性層２９を原料ノｊ□スを同時で
はなく交互に供給することによって０．０５１調成長さ
せた。ずなわら、ＧａＡｆｆ’Ａｓバリア層の成長ニ当
っＴ（Ｊまず（Ｃ４ｂ ）３ Ｇａと（Ｃ２１−＋５
＞３ Ａ Ｉｌを供給し−Ｃ１１１気したのち、ＡＳＬ
＋３を供給して排気１−る−リーイクルを繰返すことに
より５０人成長ざ−Ｕた。
とし、原料ガスとして（Ｃ２Ｈ５）３ Ｇ ａとＡＳＩ
−１３およびドーパン１〜原料としてＨ２Ｓｅを同時に
供給してｎ−ＧａＡＳバッファＭ２７を１凱成長させた
。次いで、（Ｃｚｌ−１５）ａＧａ、 （０２Ｈ５）
ａへＥ、 ＡＳＩ−１３およびｌ−＋ ２ Ｓ ｅを
同時に供給してｎ−ＧａＡｕ ＡＳクラッド層２８を１
凱成長ざ甘た。次【こ、 Ｑａ△ＥＡｓ、／ＧａΔＳの
多重量子井戸構造の活性層２９を原料ノｊ□スを同時で
はなく交互に供給することによって０．０５１調成長さ
せた。ずなわら、ＧａＡｆｆ’Ａｓバリア層の成長ニ当
っＴ（Ｊまず（Ｃ４ｂ ）３ Ｇａと（Ｃ２１−＋５
＞３ Ａ Ｉｌを供給し−Ｃ１１１気したのち、ＡＳＬ
＋３を供給して排気１−る−リーイクルを繰返すことに
より５０人成長ざ−Ｕた。
ＧａＡｓつＪ−ル層の成長に当ってはまず（Ｃ２１１５
＞３ Ｇ ａを供給して排気したのち、Ａ Ｓ ＋−（
３を供給して１］１気覆−るり゛イクルを繰返すことに
より３０人成長させ！＝。このよう（こして７層のＱａ
Ａｓウェルからなる活性層を成長さ１！た。次いで（Ｃ
２ｔ−１５）３ Ｇ ａ 。
＞３ Ｇ ａを供給して排気したのち、Ａ Ｓ ＋−（
３を供給して１］１気覆−るり゛イクルを繰返すことに
より３０人成長させ！＝。このよう（こして７層のＱａ
Ａｓウェルからなる活性層を成長さ１！た。次いで（Ｃ
２ｔ−１５）３ Ｇ ａ 。
（０２＋５ ＞３△Ｉｌ 、 ＡＳＨ３ａ３よび（Ｃ
２１−１５）３ Ｚ ｎを同時に供給してρ−ＧａＡｆ
ｆＡｓクラッド層３０を１．Ｕｔ層成０させた。最後に
（Ｃ２１１５＞３ Ｇａ 、 △５ｔ−１ａ Ｊ＞Ｊ
、び（Ｃ２１−１５＞２７ ｎを同時に供給してＩ）
”−ＧａＡｓ層３１を１μｍ成長させた。以−にのよう
なＴ稈で成長させるのに要した時間は５時間であり、従
来の１／１０以下に短縮できた。また、ｊｑられた成長
層を調べた結果多重量了月戸椙造の括・円層の各層の膜
厚は厳密に制御されて４３す、界面の組成変化は非常に
急峻である単結晶膜が得られていることがわかった。
２１−１５）３ Ｚ ｎを同時に供給してρ−ＧａＡｆ
ｆＡｓクラッド層３０を１．Ｕｔ層成０させた。最後に
（Ｃ２１１５＞３ Ｇａ 、 △５ｔ−１ａ Ｊ＞Ｊ
、び（Ｃ２１−１５＞２７ ｎを同時に供給してＩ）
”−ＧａＡｓ層３１を１μｍ成長させた。以−にのよう
なＴ稈で成長させるのに要した時間は５時間であり、従
来の１／１０以下に短縮できた。また、ｊｑられた成長
層を調べた結果多重量了月戸椙造の括・円層の各層の膜
厚は厳密に制御されて４３す、界面の組成変化は非常に
急峻である単結晶膜が得られていることがわかった。
なお、本発明の詳細な説明に当ってはＧａＡｌＡＳ、／
ＧａＡｓ系結晶の製造を例にして説明したが、ＩｎＧａ
ＡＳＰ／ＩｎＰ系などの他のＩ−ＶＭ化合物半導体結晶
さらに１．４： ＴＩ−Ｖｌ １＃、化合物半導体結晶
の製造に適用できるのｔａ ＝ｂちろんである。
ＧａＡｓ系結晶の製造を例にして説明したが、ＩｎＧａ
ＡＳＰ／ＩｎＰ系などの他のＩ−ＶＭ化合物半導体結晶
さらに１．４： ＴＩ−Ｖｌ １＃、化合物半導体結晶
の製造に適用できるのｔａ ＝ｂちろんである。
第１図は本発明の実施例に係るｌ′Ｊ造装置の戦略断面
図、第２図１は本発明の製造方法を用いて製造した単結
晶層の断面構造図で必る。 １・・・真空容器、２・・・真空排気系、３・・・リー
セプタ、４・・・単結晶基板、５・・・ｆｔｎ熱ヒータ
、６．７，８，９．１０・・・原料ガス導入孔、１１、
１２．１３．１／ｌ、 １５・・・ス１〜ツブバルブ、
１６、１７．１８．１９．２０・・・バリアプルリーク
バルブ、２１、２２．２３．２４．２５・・・原料ガス
収納容器、２６・ＧａＡＳＩ板、２７・−ｎ ＧａＡ
ｓバッファ層、２８・・・ｎ−Ｇａん」５クラッド層、
２９・・・活性層、３Ｏ−ｐ−Ｇａ／ｌ、ｆｆＡｓクラ
ッド層、３ｌ−Ｌ）’−−ＧａＡｓ層。 代理人 弁理士 則 近 憲 佑 （ほか１名） 第１図
図、第２図１は本発明の製造方法を用いて製造した単結
晶層の断面構造図で必る。 １・・・真空容器、２・・・真空排気系、３・・・リー
セプタ、４・・・単結晶基板、５・・・ｆｔｎ熱ヒータ
、６．７，８，９．１０・・・原料ガス導入孔、１１、
１２．１３．１／ｌ、 １５・・・ス１〜ツブバルブ、
１６、１７．１８．１９．２０・・・バリアプルリーク
バルブ、２１、２２．２３．２４．２５・・・原料ガス
収納容器、２６・ＧａＡＳＩ板、２７・−ｎ ＧａＡ
ｓバッファ層、２８・・・ｎ−Ｇａん」５クラッド層、
２９・・・活性層、３Ｏ−ｐ−Ｇａ／ｌ、ｆｆＡｓクラ
ッド層、３ｌ−Ｌ）’−−ＧａＡｓ層。 代理人 弁理士 則 近 憲 佑 （ほか１名） 第１図
Claims (1)
- 真空容器内に設置された基板結晶上に原料ガスを供給
して、前記基板結晶上に化合物半導体単結晶膜を成長さ
せる方法において、厚い単結晶層を成長させる場合は、
該単結晶層の構成元素を含むすべての原料ガスを同時に
基板結晶上に供給して成長を行い、一方薄い単結晶層を
成長させる場合は、該単結晶層の構成元素を含む原料ガ
スのうち少なくとも１種類を除いた原料ガスを所定の時
間基板結晶上に供給したのち排気してから、前記の除い
た原料ガスを所定の時間基板結晶上に供給したのち排気
する工程を繰返して成長するように、各層成長ごとに原
料ガスの供給方法を変えて連続して多層成長することを
特徴とする化合物半導体単結晶の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8882985A JPS61247691A (ja) | 1985-04-26 | 1985-04-26 | 化合物半導体単結晶の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8882985A JPS61247691A (ja) | 1985-04-26 | 1985-04-26 | 化合物半導体単結晶の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61247691A true JPS61247691A (ja) | 1986-11-04 |
Family
ID=13953829
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8882985A Pending JPS61247691A (ja) | 1985-04-26 | 1985-04-26 | 化合物半導体単結晶の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61247691A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62179714A (ja) * | 1986-02-04 | 1987-08-06 | Sony Corp | 化合物半導体 |
-
1985
- 1985-04-26 JP JP8882985A patent/JPS61247691A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62179714A (ja) * | 1986-02-04 | 1987-08-06 | Sony Corp | 化合物半導体 |
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