JPS62144317A - 化合物半導体装置の製造方法 - Google Patents
化合物半導体装置の製造方法Info
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- JPS62144317A JPS62144317A JP60286031A JP28603185A JPS62144317A JP S62144317 A JPS62144317 A JP S62144317A JP 60286031 A JP60286031 A JP 60286031A JP 28603185 A JP28603185 A JP 28603185A JP S62144317 A JPS62144317 A JP S62144317A
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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、各種電子機器、光学機器の光源として、近年
急速に用途が拡大し、需要の高まっている半導体発光装
置の製造方法に関するものである。
急速に用途が拡大し、需要の高まっている半導体発光装
置の製造方法に関するものである。
従来の技術
化合物半導体装置の製造方法の中で、エピタキシャル成
長法による結晶成長工程は、作製する化合物半導体装置
の光学特性、電気特性を大きく決める工程の１つである
。（例えば、今井哲二他編著゛化合物半導体デバイス（
Ｉ）“′ｐ、１０６〜ｐ、１４３工業調査会） 特に光学特性は、結晶成長層中の積層欠陥などの転位や
多層成長時の層間界面の平坦さに大きく依存し、良好な
光学特性を示す結晶成長層を得るためには、その成長基
板面の選定と、最初の結晶成長層の作製方法が重要であ
る。
長法による結晶成長工程は、作製する化合物半導体装置
の光学特性、電気特性を大きく決める工程の１つである
。（例えば、今井哲二他編著゛化合物半導体デバイス（
Ｉ）“′ｐ、１０６〜ｐ、１４３工業調査会） 特に光学特性は、結晶成長層中の積層欠陥などの転位や
多層成長時の層間界面の平坦さに大きく依存し、良好な
光学特性を示す結晶成長層を得るためには、その成長基
板面の選定と、最初の結晶成長層の作製方法が重要であ
る。
エピタキシャル成長法の中で有機金属気相エピタキシャ
ル成長法は、近年急速に実用化されてきた成長法であり
、その特徴として、薄膜の膜厚、組成の均一性、制御性
が良いことが挙げられる。
ル成長法は、近年急速に実用化されてきた成長法であり
、その特徴として、薄膜の膜厚、組成の均一性、制御性
が良いことが挙げられる。
しかも、従来のＳｉのＣＶＤ法との類似性より、一度に
大面積で多数枚の結晶成長が行えるため、量産化技術と
して脚光を浴びている。（例えば、今井哲二他編著“化
合物半導体デバイス（Ｉ）” り、１２６エ業調査会） 発明が解決しようとする問題点 しかしながら、エピタキシャル成長法を行う場合、用い
る成長基板面によっては、成長層の光学特性、例えばフ
ォトルミネッセンス強度が著しく低下するものがあった
り、成長層表面および多層成長層界面に、モザイク状、
ヒロック状、波状などの模様が観察されることがあった
。特に成長温度が７５０℃以下ではこれらの模様が観察
されることが多い。
大面積で多数枚の結晶成長が行えるため、量産化技術と
して脚光を浴びている。（例えば、今井哲二他編著“化
合物半導体デバイス（Ｉ）” り、１２６エ業調査会） 発明が解決しようとする問題点 しかしながら、エピタキシャル成長法を行う場合、用い
る成長基板面によっては、成長層の光学特性、例えばフ
ォトルミネッセンス強度が著しく低下するものがあった
り、成長層表面および多層成長層界面に、モザイク状、
ヒロック状、波状などの模様が観察されることがあった
。特に成長温度が７５０℃以下ではこれらの模様が観察
されることが多い。
本発明は上記欠点に鑑み、成長基板面と、最初の結晶成
長方法を選ぶことにより、エピタキシャル成長層が良好
な光学特性や電気特性を有する成長層界面および表面の
平坦性を得ることができるような化合物半導体装置の製
造方法を与えるものである。
長方法を選ぶことにより、エピタキシャル成長層が良好
な光学特性や電気特性を有する成長層界面および表面の
平坦性を得ることができるような化合物半導体装置の製
造方法を与えるものである。
問題点を解決するだめの手段
上記問題点を解決するために、本発明の化合物半導体装
置の製造方法は（１００）面から少なくとも１度傾斜し
たＧａＡｓ基板上に、厚さが０．３μｍ以上のＧａＡｓ
層をすくなくとも１層エピタキシャル成長法により作製
する。
置の製造方法は（１００）面から少なくとも１度傾斜し
たＧａＡｓ基板上に、厚さが０．３μｍ以上のＧａＡｓ
層をすくなくとも１層エピタキシャル成長法により作製
する。
また、前記ＧａＡｓ層上に活性層となる層を１層エピタ
キシャル成長法により作製する。
キシャル成長法により作製する。
作用
この構成により、エピタキシャル成長層の成長層界面お
よび表面の平坦性が得られ光学特性および電気特性を著
しく改善することができる。
よび表面の平坦性が得られ光学特性および電気特性を著
しく改善することができる。
実施例
以下、本発明の一実施例について、図面を参照しながら
説明する。
説明する。
一例として、基板は、Ｏｒ−〇 ドープされた半絶縁性
ＧａＡｓ基板（以下、Ｓ、Ｉ基板）を用いた。
ＧａＡｓ基板（以下、Ｓ、Ｉ基板）を用いた。
このＳ、Ｉ基板は面方位の異なるもの、即ち（４ｏ○）
からく１１０〉方向に０．５度傾斜したもの（以下（１
００）０．５°ｏｆｆ）、（１０ｏ）から（１１０）方
向に２度傾斜したもの（以下、（１００）２゜ｏｆｆ
）、（１００）から＜１１０：）方向に５度傾斜したも
の（以下、（１００）６°ｏｆｆ）（７）３種類ヲ用い
た。これら３種類のＳ、Ｉ基板を同時に有機金属気相エ
ピタキシャル（以下Ｍｏｃｖｎ ）７長炉中に入れ、成
長を行なった。第１図（ａ）に示す様にＧａＡｓ Ｓ、
Ｉ 基板２上にＧａＡｓ層今だけ、ＡｌＧａＡｓ層４だ
け、或いは、第１図（１））に示すようにＧａＡｓバッ
ファ層３を成長し、連続でＡｇＧａＡｓ 層４を成長
又は、ＡｄＧａＡＳバッファ層３を成長し、連続でＧａ
Ａｓ層４を成長した。単層成長の場合は、４μｍの膜厚
に、まだ、２層成長の場合は２μｍずつ成長し、合計４
μｍの膜厚となるようにしだ。このときの結晶成長条件
の一例を述べる。成長温度７００”Ｃ，成長速ｉ５μｍ
／時、■族元素のＩｌｌ族元素に対する供給モル比、■
／■比は６０、総ガス流量は１４ｅ／分である。ＡｇＧ
ａＡｓ 層にはＨ２ＳｅによりＳｅ をドーピングし
、６Ｘ１０Ｃｍ程度のキャリア濃度のｎ型層としている
。
からく１１０〉方向に０．５度傾斜したもの（以下（１
００）０．５°ｏｆｆ）、（１０ｏ）から（１１０）方
向に２度傾斜したもの（以下、（１００）２゜ｏｆｆ
）、（１００）から＜１１０：）方向に５度傾斜したも
の（以下、（１００）６°ｏｆｆ）（７）３種類ヲ用い
た。これら３種類のＳ、Ｉ基板を同時に有機金属気相エ
ピタキシャル（以下Ｍｏｃｖｎ ）７長炉中に入れ、成
長を行なった。第１図（ａ）に示す様にＧａＡｓ Ｓ、
Ｉ 基板２上にＧａＡｓ層今だけ、ＡｌＧａＡｓ層４だ
け、或いは、第１図（１））に示すようにＧａＡｓバッ
ファ層３を成長し、連続でＡｇＧａＡｓ 層４を成長
又は、ＡｄＧａＡＳバッファ層３を成長し、連続でＧａ
Ａｓ層４を成長した。単層成長の場合は、４μｍの膜厚
に、まだ、２層成長の場合は２μｍずつ成長し、合計４
μｍの膜厚となるようにしだ。このときの結晶成長条件
の一例を述べる。成長温度７００”Ｃ，成長速ｉ５μｍ
／時、■族元素のＩｌｌ族元素に対する供給モル比、■
／■比は６０、総ガス流量は１４ｅ／分である。ＡｇＧ
ａＡｓ 層にはＨ２ＳｅによりＳｅ をドーピングし
、６Ｘ１０Ｃｍ程度のキャリア濃度のｎ型層としている
。
上記それぞれの成長したエビ層表面をノマルスキー顕微
鏡で観察したところ第１表に示す結果を得だ。それぞれ
の表面の状態については第２図から第５図に示す通りで
ある。
鏡で観察したところ第１表に示す結果を得だ。それぞれ
の表面の状態については第２図から第５図に示す通りで
ある。
第 １ 表
上記第１表に示す通り、ＧａＡｓ層を（１００）２°ｏ
ｆｆ基板上に成長すれば、このＧａＡｓ層表面又はその
上層との界面が平坦になっていくことがわかる。即ち、
ＧａＡｓ 、 ＡｄＧａＡｓ を含む多層成長において
は、成長基板面にまずＧａＡｓ層を成長すれば、その上
の層の界面および表面は全て平坦になることがわかる。
ｆｆ基板上に成長すれば、このＧａＡｓ層表面又はその
上層との界面が平坦になっていくことがわかる。即ち、
ＧａＡｓ 、 ＡｄＧａＡｓ を含む多層成長において
は、成長基板面にまずＧａＡｓ層を成長すれば、その上
の層の界面および表面は全て平坦になることがわかる。
このＧａＡｓ層の膜厚は、実験結果により０．３μｍ以
上にすれば良く、それ未満だと基板表面の影響を強く受
け、平坦とならない、 また、発光層としてのＡｄＧａＡｓ の特性を見るだ
めに、Ａｒ レーザ（波長−５１４６人）で励起したフ
ォトルミネッセンスについて調べだところ、第２表に示
す様に（１００）２°ｏｆｆ基板上に成長したものの方
が数倍程度強いことがわかった。
上にすれば良く、それ未満だと基板表面の影響を強く受
け、平坦とならない、 また、発光層としてのＡｄＧａＡｓ の特性を見るだ
めに、Ａｒ レーザ（波長−５１４６人）で励起したフ
ォトルミネッセンスについて調べだところ、第２表に示
す様に（１００）２°ｏｆｆ基板上に成長したものの方
が数倍程度強いことがわかった。
第２表 ＡｌＧａＡｓ層のフォトルミネッセンス強度数
字は任意強度 以上の結果をさらに詳細に調べたところ、成長基板面は
、（１００）面から（１１０）方向に１度以上傾斜して
いることが必要であることがわかった。１度未満では、
（Ｔｏｏ）０．５°ｏｆｆ の成長基板面での結果と
同様となる。
字は任意強度 以上の結果をさらに詳細に調べたところ、成長基板面は
、（１００）面から（１１０）方向に１度以上傾斜して
いることが必要であることがわかった。１度未満では、
（Ｔｏｏ）０．５°ｏｆｆ の成長基板面での結果と
同様となる。
本発明の作用が起こる理由は明らかでないが、ＭＯＣ”
／Ｄ法の結晶成長機構として、（１００）から少なくと
も１度以上傾斜した基板上では、凹凸の原因となる二次
元核生成やらせん転位からの成長でなく、コツセル機構
によるステップが基板面上を前進して成長する機構が支
配的に働いているのではないかと考えられる。その結果
、基板面上の転位を減少させながらエビ成長することと
なるので、表面が平坦となるばかりか、フォトルミネッ
センスの強度も、欠陥や転位に関与した深い準位が減少
するため強くなるものと考えられる。
／Ｄ法の結晶成長機構として、（１００）から少なくと
も１度以上傾斜した基板上では、凹凸の原因となる二次
元核生成やらせん転位からの成長でなく、コツセル機構
によるステップが基板面上を前進して成長する機構が支
配的に働いているのではないかと考えられる。その結果
、基板面上の転位を減少させながらエビ成長することと
なるので、表面が平坦となるばかりか、フォトルミネッ
センスの強度も、欠陥や転位に関与した深い準位が減少
するため強くなるものと考えられる。
なお、実施例では成長温度は７００ ℃としたが６８０
℃〜９ｏ○℃の成長温度でも同様の結果が得られている
。
℃〜９ｏ○℃の成長温度でも同様の結果が得られている
。
ただし、７５０℃以上の成長温度では表面は全ての実験
で平坦となるが、フォトルミネッセンス強度の関係は変
わらないので、同様の結果であると考えられる。
で平坦となるが、フォトルミネッセンス強度の関係は変
わらないので、同様の結果であると考えられる。
以上の効果を用いて （１００）面から２度傾斜した基
板上に、厚さが０．６μｍのＣｒ ａ Ａ、 ｓバフフ
ッ層を成長したのち、ＡｅＧａＡｓ 、 ＧａＡｓから
なるダブルへテロ構造を構成し、発光ダイオ・−ドを作
製したところ、成長基板面の条件、バッファ層の厚さの
条件のいづれかが外れた構成で作製したものに比べ、約
１．６〜２倍程程度エレクトロルミネッセンス発光が観
察された。
板上に、厚さが０．６μｍのＣｒ ａ Ａ、 ｓバフフ
ッ層を成長したのち、ＡｅＧａＡｓ 、 ＧａＡｓから
なるダブルへテロ構造を構成し、発光ダイオ・−ドを作
製したところ、成長基板面の条件、バッファ層の厚さの
条件のいづれかが外れた構成で作製したものに比べ、約
１．６〜２倍程程度エレクトロルミネッセンス発光が観
察された。
まだ、（１ｏＯ）から２度傾斜した半絶縁性ＧａＡｓ基
ｉの上にノンドープ（キャリア濃度１×１ｏ１４ ／α
−５以下）のＧａＡｓ バ・ノファ層を膜厚０．６μｍ
［ＭＯＣＶＤ法により成長し、このＧａＡｓバッファ層
上にキャリア濃度１Ｘ１０ ／Ｃ＋ｎ のＮ形（ｙａ
Ａｓ層（活性層）を膜厚０．１μｍ成長し、このＮ形Ｇ
ａＡｓ層上に、ショットキーゲート電極、ソース電極お
よびドレイン電極を形成して電界効果トランジスタを作
製した。このように作成した電界効果トランジスタは、
活性層の厚さが均一な厚みとなっており、このためチャ
ンネルの断面積が均一な、しきい値のそろった素子であ
った。
ｉの上にノンドープ（キャリア濃度１×１ｏ１４ ／α
−５以下）のＧａＡｓ バ・ノファ層を膜厚０．６μｍ
［ＭＯＣＶＤ法により成長し、このＧａＡｓバッファ層
上にキャリア濃度１Ｘ１０ ／Ｃ＋ｎ のＮ形（ｙａ
Ａｓ層（活性層）を膜厚０．１μｍ成長し、このＮ形Ｇ
ａＡｓ層上に、ショットキーゲート電極、ソース電極お
よびドレイン電極を形成して電界効果トランジスタを作
製した。このように作成した電界効果トランジスタは、
活性層の厚さが均一な厚みとなっており、このためチャ
ンネルの断面積が均一な、しきい値のそろった素子であ
った。
発明の効果
本発明の化合物半導体装置の製造方法は、積層欠陥など
の転位が少なく、層間および層表面の平坦性の良いＡｌ
ＧａＡｓ 、 ＧａＡｓ多層成長層を有する化合物半導
体装置を容易に実現できるものであバその実用的効果は
著しい。
の転位が少なく、層間および層表面の平坦性の良いＡｌ
ＧａＡｓ 、 ＧａＡｓ多層成長層を有する化合物半導
体装置を容易に実現できるものであバその実用的効果は
著しい。
第１図は、本発明の実施例により作製したエピタキシャ
ル層の断面図、第２図はＧａＡｓ層の表面状態の模式図
、第３図はＡｄＧａＡｓ 層の表面状態の模式図、第
４図はＧａＡｓバッファ層上ノＡｌＧａＡｓ？ 層の表面状態模式図、第５図はＡｄＧａＡｓ バッフ
ァ層上のＧａＡｓ層の表面状態の模式図である。 １・・・・・・平坦なエビ層表面、２・・・・・・Ｇａ
Ａｓ Ｓ、Ｉ基板、３・・・・バッファ層、４・・・・
・・バッファ層上の成長層、５・・・・モザイク状表面
、６・・・・・・ヒロブク状表面、７，８ ・・・凹凸
のある表面。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名第
１ 図 （とス、ン （ｂ；１ 第２図 （Ｏ−ン （ｂノ第３図 （α） （１）） Ｃｆ００） ｌ’Ｏｆｆ （１００） ０．
５”Ｏｆｆ第４図 （（Ｌ） （ｂ）
ル層の断面図、第２図はＧａＡｓ層の表面状態の模式図
、第３図はＡｄＧａＡｓ 層の表面状態の模式図、第
４図はＧａＡｓバッファ層上ノＡｌＧａＡｓ？ 層の表面状態模式図、第５図はＡｄＧａＡｓ バッフ
ァ層上のＧａＡｓ層の表面状態の模式図である。 １・・・・・・平坦なエビ層表面、２・・・・・・Ｇａ
Ａｓ Ｓ、Ｉ基板、３・・・・バッファ層、４・・・・
・・バッファ層上の成長層、５・・・・モザイク状表面
、６・・・・・・ヒロブク状表面、７，８ ・・・凹凸
のある表面。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名第
１ 図 （とス、ン （ｂ；１ 第２図 （Ｏ−ン （ｂノ第３図 （α） （１）） Ｃｆ００） ｌ’Ｏｆｆ （１００） ０．
５”Ｏｆｆ第４図 （（Ｌ） （ｂ）
Claims (8)
- （１）（１００）から少なくとも１度傾斜した面方位を
有するＧａＡｓ基板上に厚さが０．３μｍ以上のＧａＡ
ｓ層を少なくとも１層エピタキシャル成長法により作製
する工程を含むことを特徴とする化合物半導体装置の製
造方法。 - （２）エピタキシャル成長法が有機金属気相エピタキシ
ャル成長法である特許請求の範囲第１項記載の化合物半
導体装置の製造方法。 - （３）成長温度を７５０℃以下で有機金属エピタキシャ
ル成長法を行うことを特徴とする特許請求の範囲第２項
記載の化合物半導体装置の製造方法。 - （４）（１００）から少なくとも１度傾斜した面方位を
有するＧａＡｓ基板上に直接厚さが０．３μｍ以上のＧ
ａＡｓ層を有機金属気相エピタキシャル成長法により作
成することを特徴とする特許請求の範囲第２項記載の化
合物半導体装置の製造方法。 - （５）（１００）から少なくとも１度傾斜した面方位を
有するＧａＡｓ基板上にＡｌＧａＡｓ層を形成し、この
ＡｌＧａＡｓ層上に０．３μｍ以上のＧａＡｓ層を有機
金属気相エピタキシャル成長法により作製することを特
徴とする特許請求の範囲第１項記載の化合物半導体装置
の製造方法。 - （６）（１００）から少なくとも１度傾斜した面方位を
有するＧａＡｓ基板上に厚さが０．３μｍ以上のＧａＡ
ｓ層を少なくとも１層エピタキシャル成長法により作製
する工程と、前記ＧａＡｓ層上に少なくとも活性層とな
る層を１層エピタキシャル成長法により作製する工程と
を含むことを特徴とする化合物半導体装置の製造方法。 - （７）エピタキシャル成長法が有機金属気相エピタキシ
ャル成長法である特許請求の範囲第６項記載の化合物半
導体装置の製造方法。 - （８）成長温度を７５０℃以下で有機金属エピタキシャ
ル成長法を行うことを特徴とする特許請求の範囲第７項
記載の化合物半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28603185A JPH0697654B2 (ja) | 1985-12-19 | 1985-12-19 | 化合物半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28603185A JPH0697654B2 (ja) | 1985-12-19 | 1985-12-19 | 化合物半導体装置の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62144317A true JPS62144317A (ja) | 1987-06-27 |
| JPH0697654B2 JPH0697654B2 (ja) | 1994-11-30 |
Family
ID=17699076
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28603185A Expired - Lifetime JPH0697654B2 (ja) | 1985-12-19 | 1985-12-19 | 化合物半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0697654B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1994016459A1 (en) * | 1993-01-13 | 1994-07-21 | Sumitomo Chemical Company, Limited | Semiconductor expitaxial substrate |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61116823A (ja) * | 1984-10-22 | 1986-06-04 | Nec Corp | 結晶成長方法 |
-
1985
- 1985-12-19 JP JP28603185A patent/JPH0697654B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61116823A (ja) * | 1984-10-22 | 1986-06-04 | Nec Corp | 結晶成長方法 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1994016459A1 (en) * | 1993-01-13 | 1994-07-21 | Sumitomo Chemical Company, Limited | Semiconductor expitaxial substrate |
| US5569954A (en) * | 1993-01-13 | 1996-10-29 | Sumitomo Chemical Company Limited | Epitaxial Inx Ga.sub.(1-x) As having a slanted crystallographic plane azimuth |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0697654B2 (ja) | 1994-11-30 |
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