JPS62219614A - 化合物半導体の成長方法 - Google Patents

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） この発明は、化合物半導体基板上に格子定数の異った他
の化合物半導体を二−タキシャル成長させる、化合物半
導体の成長方法に関するものである。

（従来の技術） 従来、この種の化合物半導体のエピタキシャル成長はＧ
ａＡｓとＧａＡｔＡｓの様に互いの格子定数が１１とん
ど同じ物質の間で行われている。化合物半導体を格子定
数の異なった他の化合物半導体基板上に成長させる手段
として、基板と同じ組成の物質から成長を始め、徐々に
その組成を変えて、目的とする組成の物質までもってゆ
くことが行われてきた。たとえばＧａＡｓ上にＧａＡｓ
Ｐを成長させる場合はＧａＡｓ基板上にＧａＡｓｘＰ　
１−ｘのＸをＯから０．８程度まで徐々に変化させて成
長させる。また最近、文献Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｖａ
ｃｕｕｍ　５ｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏ
ｇｙＢｌ（２）、　Ａｐｒ、−Ｊｕｎｅ　１９８３ｐ、
ｐ、　３８３−３８６に記載されているように、歪超格
子と言われている構造の場合には、格子定数が異ってい
ても超格子構造を形成することができる。この超格子構
造は、ＧａＰ基板上にＧａＡｓＸＰ　１−ｘのＸをＯか
ら帆１ｔで徐徐に増加させて成長し、このＧ！ＬＡ　＠
　ｏ、、Ｐ　ｏ　、９層上にＧａＡｓ　Ｏ，２Ｐ　Ｏ，
８とＧａＰとを交互に成長させるものであシ、超格子を
構成する各層の膜厚が１００Ｘ前後と非常に薄い場合に
は、互いの格子定数が異っていてもこれが原因となって
転位は発生しないことが報告されている。

（発明が解決しようとする問題点） しかし、以上述べた従来の方法では組成を徐々に変化さ
せる場合にはこの層の膜厚が厚くなること、また、この
方法が可能な組み合わせが限定されることなどの問題点
かアシ、また歪超格子を成長させる場合にもさらにその
上に目的とする化合物半導体を成長させるためには材料
の組み合わせを選ばねばな□らず、また、１００Ｘ程度
の薄膜を交互に成長させるという複軸な成長技術が必要
であるという問題点があった。

そこで、この発明の目的は化合物半導体基板上に格子定
数の異なる他の化合物半導体を容易にエピタキシャル成
長させる方法を提供することにある。

（問題点を解決するための手段） この発明は、前記問題点を解決するために１表面が清浄
にされた第１化合物半導体の基板上に格子定数の異なる
他の第２化合物半導体の層を成長させるにあたり、この
基板上に前記第２化合物半導体あるいは前記第２化合物
半導体に格子定数の近い第３化合物半導体の第１層を、
この第１層がアモルファスあるいはアモルファスから結
晶化し始める低い温度で、５０〜２００Ｘ程度の厚さに
成長させ、この第１層上に前記第２化合物半導体の第２
層を、この第２層が通常単結晶のエピタキシャル成長を
行う高い温度で、所定の厚さに成長させるものである。

（作用） 以上説明したようにこの発明によれば、表面を清浄にし
た第１化合物半導体の基板上に格子定数の異なる他の第
２化合物半導体の第１層を低温にて２００Ｘ程度以下の
厚さに成長させ、少なくとも前記温度よシ１００〜２０
０℃は高い温度にしてこの第１層上に単結晶の第２化合
物半導体の第２層を所定厚さに成長させているので、第
１層は低温においてアモルファス状かアモルファスから
結晶化し始める状態であって、この第１層は高温に加熱
することによって第２層を成長させるための有効なバッ
ファ層として働き、この第１層上に通常の高温にて良好
な第２層を成長させることが容易に可能となる。

（実施例） 以下、ＩｎＰ基板上に、トリメチルガリウム（以下Ｑａ
　（ＣＨ３）　３という）とアルシン（以下Ａ　ａＨ３
という）とを原料とする有機金属化学気相成長法（以下
ＭＯＣ司法という）を用いて、ＧａＡ４単結晶層を成長
させる場合について、この発明の一実施例を説明する。

まず、ＩｎＰ基板の表面をエツチングあるいは熱処理に
よシ清浄にし、しかる後、ＩｎＰ基板を反応管中で加熱
し、約４００℃になったところで、Ａ　ａＨ５とｃａ　
（ｃａ　３）　３とを流してＧａＡｓを１００Ｘ厚さに
成長させる。この場合、成長したＧａＡｓ層は完全な単
結晶でも多結晶でもない成長層が得られる。

この後、成長を中止して絶対圧として１〜５　ｔｏｒｒ
程度のＡｓＨ３をＨ２とともに流しながら６００℃〜７
００℃まで加熱して、再びＧａ　（ｃａ　ｓ　）　ｓを
反応系に導入して同一装置内でＧａＡｓを約４μｍ厚さ
に成長させる。この方法によシ、低温で成長したＧａＡ
ｓ層は有効なバッファ層となって高品質のＧａＡｓ層を
ＩｎＰ基板上に成長させることができる。この実施例で
はＩｎＰ基板上にＭＯＣＶＤ法を用いて単結晶ＧａＡｓ
層を成長させる場合について述べた。この場合は、低温
で成長させる１００Ｘ厚さのＧａＡｓ層はＡｔ５Ｈｓと
Ｇａ　（ｃＨｓ　）　ｓの分解によシ成長するので４０
０℃程度まで加熱しなければ成長しないが、たとえば分
子線ビームエピタキシャル法を用いると、１００℃程度
でも成長する。この場合成長層はアモルファスであるが
、その後、ＧａＡｓの通常のエピタキシャル成長温度で
ある６００〜７００℃に加熱することによシ有効なバッ
ファ層となってその上に高品質のＧａＡｓ層を成長させ
ることができる。

尚、この発明の前記一実施例では、ＩｎＰ基板上へのＧ
ａＡｓの成長について述べたが、逆のＧａＡｓ基板上へ
のＩｎＰの成長についても各層の成長温度が異るだけで
同様の成長法、即ち、３００℃程度以下の低温でまずＩ
ｎＰ薄膜を成長させ、次にこれを加熱して５００℃程度
のＩｎＰの通常のエピタキシャル成長温度でその上に成
長させることによシ、高品質のＩｎＰ成長層を得ること
ができる。また、化合物半導体の基板、あるいは格子定
数の異なる化合物半導体の成長層として、ＩｎＰ　、　
ＧａＡｇについて述べたが、他の２元化合物半導体、及
び３元、４元の化合物半導体の成長についてもそれぞれ
の物質によって温度はそれぞれ異なるが、本発萌による
成長法によ）、格子定数の異なる化合物半導体基板上に
高品質のエピタキシャル成長層を得ることができる。ま
た、低温で成長した化合物半導体薄膜上に同種の化合物
半導体のみでなく、その格子定数の近い他の化合物半導
体を成長させることも可能である。この場合は、その成
長させる化合物半導体に適した成長温度にすればよい。

この発明の実施例によれば、ＩｎＰ基板上に１００ＸＯ
ＧａＡｓ層をバッファ層として用いているので、膜厚を
厚くすることな（ＧａＡｓ層を得ることかで１きる。ま
た、バッファ層としてのＧａＡｇ層及び単結晶のＧａＡ
ｓ層を同一装置内で連続して容易に成長させることがで
きる。

（発明の効果） 以上説明したように、この発明によれば、任意の化合物
半導体基板上に、格子定数が異なる他の高品質の化合物
半導体層を容易に成長させることができるので、各種の
化合物半導体を利用した電子デバイス、光デバイスに適
用することが可能となシ、今まで、容易には実現不可能
と考えられていた材料の組み合わせによるデバイスも製
作可能となる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 表面が清浄にされた第１化合物半導体の基板上に格子定
   数の異なる他の第２化合物半導体の層を成長させるにあ
   たり、 該基板上に前記第２化合物半導体あるいは前記第２化合
   物半導体に格子定数の近い第３化合物半導体の第１層を
   、該第１層がアモルファスあるいはアモルファスから結
   晶化し始める低い温度で、２００Å程度以下の厚さに成
   長させる工程と、該第１層上に前記第２化合物半導体の
   第２層を、該第２層が通常単結晶のエピタキシャル成長
   を行う高い温度で、所定の厚さに成長させる工程とを備
   えてなることを特徴とする化合物半導体の成長方法。