JPS61275194A - 化合物半導体の気相成長装置 - Google Patents
化合物半導体の気相成長装置Info
- Publication number
- JPS61275194A JPS61275194A JP11572785A JP11572785A JPS61275194A JP S61275194 A JPS61275194 A JP S61275194A JP 11572785 A JP11572785 A JP 11572785A JP 11572785 A JP11572785 A JP 11572785A JP S61275194 A JPS61275194 A JP S61275194A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- growth
- growth chamber
- grown
- substrate crystal
- compd
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- 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】
(産業上の利用分野)
本発明は、化合物半導体の気相成長装置に関するもので
ある。
ある。
(従来技術とその問題点)
化合物半導体はZnS、CdSeなどのようなII−V
I族化合物半導体と、GaAs、InPなどのような■
−v族化合物半導体に太き(分けることができる。これ
らの材料は発光ダイオード、レーザダイオードのような
光デバイスや、FETのようなマイクロ波デバイスに広
く応用され、さまざまな成長方法によって作製されてい
る。以下、主として■−v族化合物半導体について説明
するが、同様なことはII−VI族化合物半導体につい
ても言える。
I族化合物半導体と、GaAs、InPなどのような■
−v族化合物半導体に太き(分けることができる。これ
らの材料は発光ダイオード、レーザダイオードのような
光デバイスや、FETのようなマイクロ波デバイスに広
く応用され、さまざまな成長方法によって作製されてい
る。以下、主として■−v族化合物半導体について説明
するが、同様なことはII−VI族化合物半導体につい
ても言える。
ところで、これらの化合物半導体のエピタキシャル成長
方法として従来から行なわれて来た製法としては、例え
ばGaAsを例に取ると、Asを溶かし込んだGa融液
に基板結晶を接触させて成長を行なう液相エピタキシャ
ル方法(LPE法ルまた、ガスをもちいる気相エピタキ
シャル方法(VPE法)、これには、■族元素の輸送法
としてGaC1のようなGaの塩化物を用いるハロゲン
輸送法と呼ばれる方法、Ga(CH3)3のようなGa
の有機金属化合物を用いるMOCVD法等がある。更に
は、高真空中でGa、および、Asのビームを飛ばして
成長を行なう分子線エピタキシャル法(MBE法)も近
年は盛んに研究が行なわれている。
方法として従来から行なわれて来た製法としては、例え
ばGaAsを例に取ると、Asを溶かし込んだGa融液
に基板結晶を接触させて成長を行なう液相エピタキシャ
ル方法(LPE法ルまた、ガスをもちいる気相エピタキ
シャル方法(VPE法)、これには、■族元素の輸送法
としてGaC1のようなGaの塩化物を用いるハロゲン
輸送法と呼ばれる方法、Ga(CH3)3のようなGa
の有機金属化合物を用いるMOCVD法等がある。更に
は、高真空中でGa、および、Asのビームを飛ばして
成長を行なう分子線エピタキシャル法(MBE法)も近
年は盛んに研究が行なわれている。
さて、最近では、デバイスとしての性能を向上させるた
めにエピタキシャル層の成長膜厚を数〜数+人と薄くす
る事が要求されて来ている。例えば、GaAlAsレー
ザにおいてはその温度特性を向上させたり、発振波長を
より短波長化するために量子井戸構造が取られており、
また、従来のバルク半導体では得られなかった現象が超
格子構造と呼ばれる異種同士の薄膜半導体を交互に積み
重ねた構造で現われている。
めにエピタキシャル層の成長膜厚を数〜数+人と薄くす
る事が要求されて来ている。例えば、GaAlAsレー
ザにおいてはその温度特性を向上させたり、発振波長を
より短波長化するために量子井戸構造が取られており、
また、従来のバルク半導体では得られなかった現象が超
格子構造と呼ばれる異種同士の薄膜半導体を交互に積み
重ねた構造で現われている。
ところで、これらの薄膜の成長においては従来は、成長
速度を制御して作製を行なっていた。例えば、MOCV
D法では、減圧下での成長や、流速を極端に速くするな
どして成長速度を遅くし、かつ、異種の材料を交互に成
長させるためにガスの切り換わりを出来るだけ早(しよ
うと様々な工夫がなされてきた。また、MBE法は、元
来、成長速度を遅くすることができると言う利点を有し
ているが、それでも単原子層(数人程度)の制御はなか
なか困難であった。
速度を制御して作製を行なっていた。例えば、MOCV
D法では、減圧下での成長や、流速を極端に速くするな
どして成長速度を遅くし、かつ、異種の材料を交互に成
長させるためにガスの切り換わりを出来るだけ早(しよ
うと様々な工夫がなされてきた。また、MBE法は、元
来、成長速度を遅くすることができると言う利点を有し
ているが、それでも単原子層(数人程度)の制御はなか
なか困難であった。
そこで、最近、スントラ(SUNTOLA)等によって
報告された原子層エピタキシャル法(ALE法)が注目
を浴びている第16回国体素子・材料コンファレンス予
稿集(T、5untola、Extended Abs
tract of the 16thConferen
ce on 5olid 5tate Device
and Materials。
報告された原子層エピタキシャル法(ALE法)が注目
を浴びている第16回国体素子・材料コンファレンス予
稿集(T、5untola、Extended Abs
tract of the 16thConferen
ce on 5olid 5tate Device
and Materials。
Kobe、 1984. pp、647−650)。こ
の方法は、化合物半導体の構成元素、あるいは、その元
素を含むガスを交互に供給して一原子層ずつ吸着させ全
体として所望の化合物半導体を成長させようとする方法
である。この方法によると、膜厚の制御のためには、従
来のバルクとしての成長速度を制御する方法とは異なり
、ガスの切り換え回数を制御すれば良いことになり、そ
の精度は格段に向上することが期待できる。しかしなが
ら、報告されているガスの切り換え方法は、真空中、あ
るいは開管法において、パルプを交互に切り換えて行な
う方法であった。このような方法で成長を行なうと、反
応管中のガスを完全に切り換えるために長時間を要した
り、また、大掛かりな真空装置を有したりすると言う欠
点を有していた。
の方法は、化合物半導体の構成元素、あるいは、その元
素を含むガスを交互に供給して一原子層ずつ吸着させ全
体として所望の化合物半導体を成長させようとする方法
である。この方法によると、膜厚の制御のためには、従
来のバルクとしての成長速度を制御する方法とは異なり
、ガスの切り換え回数を制御すれば良いことになり、そ
の精度は格段に向上することが期待できる。しかしなが
ら、報告されているガスの切り換え方法は、真空中、あ
るいは開管法において、パルプを交互に切り換えて行な
う方法であった。このような方法で成長を行なうと、反
応管中のガスを完全に切り換えるために長時間を要した
り、また、大掛かりな真空装置を有したりすると言う欠
点を有していた。
(発明の目的)
本発明の目的は化合物半導体の開管法によるALE法気
相エピタキシャル成長において、従来のかかる欠点を除
去し、短時間で単原子層エピタキシャル成長層を得るこ
とのできる成長装置を提供しようとするものである。
相エピタキシャル成長において、従来のかかる欠点を除
去し、短時間で単原子層エピタキシャル成長層を得るこ
とのできる成長装置を提供しようとするものである。
(発明の構成)
本発明は、化合物半導体の気相成長装置において、成長
せしめる化合物半導体の構成元素の一つを含むガス種を
提供出来る反応管を複数個備え、成長中にはそれぞれの
反応管において成長せしめる化合物半導体の一つの構成
元素を含むガス種を供給し、全体として構成元素のすべ
てをそのガス状態で供給することが可能で、かつ、基板
結晶を各成長室の間を移動できる基板ホルダーを備える
事を特徴としている。
せしめる化合物半導体の構成元素の一つを含むガス種を
提供出来る反応管を複数個備え、成長中にはそれぞれの
反応管において成長せしめる化合物半導体の一つの構成
元素を含むガス種を供給し、全体として構成元素のすべ
てをそのガス状態で供給することが可能で、かつ、基板
結晶を各成長室の間を移動できる基板ホルダーを備える
事を特徴としている。
(作用)
本発明による成長装置の概略を第1図に示した。
ここではハロゲン輸送法に基づ< ALE法によるエピ
タキシャル成長装置を示している。GaAsの成長を例
にとると、上段の成長室1には上流にGaソースポート
2を置き、HCIガスを供給する。この結果、GaC1
が生成され下流に運ばれる。一方、下段成長室3にはA
sの水素化物であるAsH3を供給する。このガスは反
応管中で分解し、基板領域では主としてAs4となって
いる。成長に際しては、基板結晶4を先ず下段成長室3
に置き、所定の成長温度まで昇温する。成長温度に達し
た所で、基板結晶4を移動し、上段成長室1に持ってい
く。そこでGaC1を十分に吸着させ、再び、基板結晶
4を下段成長室3に移動させる。そこは、Asの雰囲気
となっており、基板結晶4上に吸着したGaC1と反応
して単層のGaAsが成長することになる。これを繰り
かえすことによって、その回数で、成長層の厚さを制御
することができる。次に、本発明を実施例に基づき具体
的に説明する。
タキシャル成長装置を示している。GaAsの成長を例
にとると、上段の成長室1には上流にGaソースポート
2を置き、HCIガスを供給する。この結果、GaC1
が生成され下流に運ばれる。一方、下段成長室3にはA
sの水素化物であるAsH3を供給する。このガスは反
応管中で分解し、基板領域では主としてAs4となって
いる。成長に際しては、基板結晶4を先ず下段成長室3
に置き、所定の成長温度まで昇温する。成長温度に達し
た所で、基板結晶4を移動し、上段成長室1に持ってい
く。そこでGaC1を十分に吸着させ、再び、基板結晶
4を下段成長室3に移動させる。そこは、Asの雰囲気
となっており、基板結晶4上に吸着したGaC1と反応
して単層のGaAsが成長することになる。これを繰り
かえすことによって、その回数で、成長層の厚さを制御
することができる。次に、本発明を実施例に基づき具体
的に説明する。
(実施例)
実施例1
本実施例ではGaAs基板結晶にGaAsを7’iロゲ
ン輸送法に基づ< ALE法によりエピタキシャル成長
させる装置に本発明を適用した場合について述べる。成
長装置の概略を第1図に示した。なお多成長室をもった
成長装置については本発明者が第11回ガリウム砒素と
その混晶についての国際シンポジウム 予 稿(Pro
c、 11th Intern、 Symp、 on
GalliumArsenide and Re1at
ed Compounds、1981.P2S5)で報
告している。この成長装置では、上段の成長室1の上流
にGaソースポート2を置き、その上流からH2キャリ
ヤガスと伴にHCIガスを供給する。この結果、GaC
1が生成され下流に運ばれる。一方、下段成長室3には
Asの水素化物であるAsH3をH2キャリヤガスと伴
に供給する。このガスは反応管中で分解し、基板領域で
は主としてAs4となっている。
ン輸送法に基づ< ALE法によりエピタキシャル成長
させる装置に本発明を適用した場合について述べる。成
長装置の概略を第1図に示した。なお多成長室をもった
成長装置については本発明者が第11回ガリウム砒素と
その混晶についての国際シンポジウム 予 稿(Pro
c、 11th Intern、 Symp、 on
GalliumArsenide and Re1at
ed Compounds、1981.P2S5)で報
告している。この成長装置では、上段の成長室1の上流
にGaソースポート2を置き、その上流からH2キャリ
ヤガスと伴にHCIガスを供給する。この結果、GaC
1が生成され下流に運ばれる。一方、下段成長室3には
Asの水素化物であるAsH3をH2キャリヤガスと伴
に供給する。このガスは反応管中で分解し、基板領域で
は主としてAs4となっている。
基板結晶4としてはGaAs(111)B面を用いた。
反応管の温度は抵抗加熱炉によりGaソース部は800
°C2基板結晶部は550°Cに保った。ガス流量条件
は次の通りである。
°C2基板結晶部は550°Cに保った。ガス流量条件
は次の通りである。
ガスの種類 流量
H2(各成長室) 5000 CC/MIN成長
に際しては、基板結晶4を先ず下段成長室3に置き、A
sH3雰囲気で成長温度(550°C)まで昇温した。
に際しては、基板結晶4を先ず下段成長室3に置き、A
sH3雰囲気で成長温度(550°C)まで昇温した。
成長温度に達した所で上段成長室1にHCIを供給し、
一定時間後HCIの流れが定常状態になった・あと基板
結晶4を、上段成長室1に移動した。そこで10秒間G
aC1を十分に吸着させ、再び、基板結晶4を下段成長
室3に移動した。これを500往復行なった。なお、基
板結晶4移動の際には、移動中の成長を防ぐために、A
sH3の供給を停止し、GaC1雰囲気で移動するよう
にした。この結果、鏡面性に優れたエピタキシャル層が
得られ、膜厚は、約170OAであった。この値は、1
往復で1分子層(3,267人)成長するとして計算し
た値1e3dと良く一致した。
一定時間後HCIの流れが定常状態になった・あと基板
結晶4を、上段成長室1に移動した。そこで10秒間G
aC1を十分に吸着させ、再び、基板結晶4を下段成長
室3に移動した。これを500往復行なった。なお、基
板結晶4移動の際には、移動中の成長を防ぐために、A
sH3の供給を停止し、GaC1雰囲気で移動するよう
にした。この結果、鏡面性に優れたエピタキシャル層が
得られ、膜厚は、約170OAであった。この値は、1
往復で1分子層(3,267人)成長するとして計算し
た値1e3dと良く一致した。
実施例2
本実施例ではGaAs基板結晶にInP/GaP超格子
をハロゲン輸送法に基づ< ALE法によりエピタキシ
ャル成長させる装置に本発明を適用した場合について述
べる。成長装置の概略を第2図に示した。
をハロゲン輸送法に基づ< ALE法によりエピタキシ
ャル成長させる装置に本発明を適用した場合について述
べる。成長装置の概略を第2図に示した。
この成長装置では、上段、中段、下段の3段の成長室が
ある。中段成長室は図中破線で示した。上段の成長室1
の上流にGaソースポート2を置き、その上流からH2
キャリヤガスと伴にHCIガスを供給する。この結果、
GaC1が生成され下流に運ばれる。
ある。中段成長室は図中破線で示した。上段の成長室1
の上流にGaソースポート2を置き、その上流からH2
キャリヤガスと伴にHCIガスを供給する。この結果、
GaC1が生成され下流に運ばれる。
また、下段の成長室3の上流にbダースポート7を置き
、その上流からH2キャリヤガスと伴にHCIガスを供
給する。この結果、InClが生成され下流に運ばれる
。一方、中段成長室8にはPの水素化物であるPH3を
H2キャリヤガスと伴に供給する。このガスは反応管中
で分解し、基板領域では主としてP4となっている。基
板結晶4としてはGaAs(111)B面を用いた。反
応管の温度は抵抗加熱炉によりGaソース部は800°
C2基板結晶部は500°Cに保った。
、その上流からH2キャリヤガスと伴にHCIガスを供
給する。この結果、InClが生成され下流に運ばれる
。一方、中段成長室8にはPの水素化物であるPH3を
H2キャリヤガスと伴に供給する。このガスは反応管中
で分解し、基板領域では主としてP4となっている。基
板結晶4としてはGaAs(111)B面を用いた。反
応管の温度は抵抗加熱炉によりGaソース部は800°
C2基板結晶部は500°Cに保った。
ガス流量条件は次の通りである。
ガスの種類 流量
PH35CC/MIN
H2(各成長室) 5000 CC/MIN成長
に際しては、基板結晶ぺな先ず中段成長室8に置き、P
H3雰囲気で成長温度(500°C)まで昇温した。成
長温度に達した所で上段にHCIを供給し、一定時間後
基板結晶4を、上段成長室1に移動した。
に際しては、基板結晶ぺな先ず中段成長室8に置き、P
H3雰囲気で成長温度(500°C)まで昇温した。成
長温度に達した所で上段にHCIを供給し、一定時間後
基板結晶4を、上段成長室1に移動した。
そこで10秒間GaC1を十分に吸着させた後、基板結
晶4を中段成長室8に移動した。そこは、P4の雰囲気
となっており、結晶上に、吸着したGaC1と反応して
単層のGaPが成長する。これを100往復行ない、基
板結晶4を中段成長室8で待機させた。この間に下段成
長室3にHCIを供給し、一定時間後基板結晶4を下段
成長室3に移動した。そこで10秒間InClを十分に
吸着させ、再び基板結晶4を中段成長室8に移動した。
晶4を中段成長室8に移動した。そこは、P4の雰囲気
となっており、結晶上に、吸着したGaC1と反応して
単層のGaPが成長する。これを100往復行ない、基
板結晶4を中段成長室8で待機させた。この間に下段成
長室3にHCIを供給し、一定時間後基板結晶4を下段
成長室3に移動した。そこで10秒間InClを十分に
吸着させ、再び基板結晶4を中段成長室8に移動した。
それで証が成長する。これを50往復行なった。この繰
り返しを行ない(GaP)1oo(InP)5o周期の
超格子構造を作製した。なお、基板結晶4移動の際には
、移動中の成長を防ぐために、PH3の供給を停止し、
また、GaPの成長時にはInClの供給を停止し、I
nPの成長時にはGaC1の供給を停止した。この結果
、鏡面性に優れたエピタキシャル層が得られ、膜厚測定
の結果、−周期のGaPの厚さは約320人、InPの
厚さは約180人であった。この値は、計算した値(G
aP:315人、InP:169んと良い一致を示した
。
り返しを行ない(GaP)1oo(InP)5o周期の
超格子構造を作製した。なお、基板結晶4移動の際には
、移動中の成長を防ぐために、PH3の供給を停止し、
また、GaPの成長時にはInClの供給を停止し、I
nPの成長時にはGaC1の供給を停止した。この結果
、鏡面性に優れたエピタキシャル層が得られ、膜厚測定
の結果、−周期のGaPの厚さは約320人、InPの
厚さは約180人であった。この値は、計算した値(G
aP:315人、InP:169んと良い一致を示した
。
(発明の効果)
以上述べたように、本発明によるエピタキシャル成長装
置を用いると、化合物半導体のALE法による気相エピ
タキシャル成長において、基板結晶の移動回数で成長層
の厚さを制御することができ、短時間で良質の単原子層
エピタキシャル成長層を得ることができる。
置を用いると、化合物半導体のALE法による気相エピ
タキシャル成長において、基板結晶の移動回数で成長層
の厚さを制御することができ、短時間で良質の単原子層
エピタキシャル成長層を得ることができる。
第1図は本発明の一実施例を説明するためのGaAsの
ハロゲン輸送法に基づ<ALE法による気相エピタキシ
ャル成長装置の概略を示す図、第2図は本発明の一実施
例を説明するためのInP/GaP超格子をハロゲン輸
送法に基づ< ALE法により気相エピタキシャル成長
させる装置の概略を示す図である。 図中の番号は 1・・・上段成長室 2・・・Gaソースポート 3・・・下段成長室 4・・・基板結晶 5・・・基板ホルダー 6・・・基板結晶の移動を示す 7・・・hソースポート 8・・・中段成長室 9・・・基板結晶の移動 を示す。
ハロゲン輸送法に基づ<ALE法による気相エピタキシ
ャル成長装置の概略を示す図、第2図は本発明の一実施
例を説明するためのInP/GaP超格子をハロゲン輸
送法に基づ< ALE法により気相エピタキシャル成長
させる装置の概略を示す図である。 図中の番号は 1・・・上段成長室 2・・・Gaソースポート 3・・・下段成長室 4・・・基板結晶 5・・・基板ホルダー 6・・・基板結晶の移動を示す 7・・・hソースポート 8・・・中段成長室 9・・・基板結晶の移動 を示す。
Claims (1)
- 化合物半導体の気相成長装置において、成長せしめる化
合物半導体の構成元素の一つを含むガス種を供給出来る
反応管を複数個備え、成長中にはそれぞれの反応管にお
いて成長せしめる化合物半導体の一つの構成元素を含む
ガス種を供給し、全体として構成元素のすべてをそのガ
ス状態で供給することが可能で、かつ、基板結晶を各成
長室の間を移動できる基板ホルダーを供えた事を特徴と
する化合物半導体の気相エピタキシャル成長装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11572785A JPS61275194A (ja) | 1985-05-29 | 1985-05-29 | 化合物半導体の気相成長装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11572785A JPS61275194A (ja) | 1985-05-29 | 1985-05-29 | 化合物半導体の気相成長装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS61275194A true JPS61275194A (ja) | 1986-12-05 |
Family
ID=14669608
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP11572785A Pending JPS61275194A (ja) | 1985-05-29 | 1985-05-29 | 化合物半導体の気相成長装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS61275194A (ja) |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5296865A (en) * | 1976-02-04 | 1977-08-15 | Nec Corp | Crystal grown unit for chemical compound semiconductor |
JPS5825223A (ja) * | 1981-08-06 | 1983-02-15 | Nec Corp | 3−v族化合物半導体の気相成長装置 |
-
1985
- 1985-05-29 JP JP11572785A patent/JPS61275194A/ja active Pending
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5296865A (en) * | 1976-02-04 | 1977-08-15 | Nec Corp | Crystal grown unit for chemical compound semiconductor |
JPS5825223A (ja) * | 1981-08-06 | 1983-02-15 | Nec Corp | 3−v族化合物半導体の気相成長装置 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4808551A (en) | Method for halide VPE of III-V compound semiconductors | |
US3394390A (en) | Method for making compond semiconductor materials | |
JP5093740B2 (ja) | 半導体結晶膜の成長方法 | |
JPH08316151A (ja) | 半導体の製造方法 | |
JPS61275194A (ja) | 化合物半導体の気相成長装置 | |
JP2736655B2 (ja) | 化合物半導体結晶成長方法 | |
JP3052269B2 (ja) | 気相成長装置およびその成長方法 | |
JP3242571B2 (ja) | 気相成長方法 | |
JPH02230720A (ja) | 化合物半導体の気相成長方法およびその装置 | |
JPS6355193A (ja) | 化合物半導体結晶成長装置 | |
JPH01290222A (ja) | 半導体気相成長方法 | |
JPS6364994A (ja) | 化合物半導体結晶成長装置 | |
JPH0760800B2 (ja) | 化合物半導体の気相成長法 | |
JP2813711B2 (ja) | ▲iii▼−▲v▼化合物半導体結晶への亜鉛拡散方法 | |
JPH0620042B2 (ja) | ▲iii▼−▲v▼族化合物半導体結晶のド−ピング方法 | |
JP2743444B2 (ja) | ▲iii▼―v族化合物半導体の気相成長装置 | |
JPH0391922A (ja) | 化合物半導体の縦型超格子の形成方法 | |
JP2736417B2 (ja) | 半導体素子の製法 | |
JP2753832B2 (ja) | 第▲iii▼・v族化合物半導体の気相成長法 | |
JP2744782B2 (ja) | Mocvd法 | |
JPS63159296A (ja) | 気相エピタキシヤル成長方法 | |
JP2576127B2 (ja) | Si基板上の▲III▼−V族化合物半導体結晶の成長方法 | |
JP2576134B2 (ja) | Si基板上のInP結晶の成長方法 | |
JPH0536397B2 (ja) | ||
JPH0620043B2 (ja) | ▲iii▼−▲v▼族化合物半導体結晶のド−ピング方法 |