JPS63136616A - Epitaxial crystal growth method for compound semiconductor - Google Patents
Epitaxial crystal growth method for compound semiconductorInfo
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は、単分子層から数オングストロームの膜厚制御
性を有する化合物半導体の高純度な単結晶薄膜を成長さ
せる化合物半導体のエピタキシャル結晶成長方法に関す
る。Detailed Description of the Invention (Field of Industrial Application) The present invention relates to an epitaxial crystal growth method for compound semiconductors for growing a highly pure single crystal thin film of compound semiconductors having film thickness controllability ranging from a monomolecular layer to several angstroms. Regarding.
（従来の技術）
たとえば、ＧａＡｓとＡｌｘＧａ ｔ −ｘＡｓの薄膜
のへテロ接合、二次元電子ガスを利用してＨＥＭＴ構造
、超格子構造などのへテロ接合を利用した半導体デバイ
スの提案が数多くされている。これらの半導体デバイス
の提案と共に、化合物半導体の優れた薄膜結晶育成技術
の開発が急がれている。ＧａＡｓ’ｅ”ＡｌｘＧａ−ｔ
Ａｇ等の半導体や薄膜形成技術としては１分子線エピタ
キシィ（ＭＢＥ）、有機金属気相エピタキシャル成長法
（ＭＯ−ＣＶＤ）、分子層エピタキシィ（ＭＬＥ）など
が提案されている。(Prior art) For example, many proposals have been made for semiconductor devices that utilize heterojunctions such as thin film heterojunctions of GaAs and AlxGa t -xAs, HEMT structures using two-dimensional electron gas, and superlattice structures. There is. Along with the proposal of these semiconductor devices, there is an urgent need to develop excellent thin film crystal growth techniques for compound semiconductors. GaAs'e"AlxGa-t
Single molecular beam epitaxy (MBE), metal organic vapor phase epitaxy (MO-CVD), molecular layer epitaxy (MLE), and the like have been proposed as techniques for forming semiconductors and thin films such as Ag.
ＭＯ−ＣＶＤは装置の簡易性および量産性の良さなどの
理由で広く用いられているが、単分子層オーダの膜厚制
御性は有していない、従って、）ＩＥＭＴ構造や超格子
構造の作製に対しては必ずしも適していない。MO-CVD is widely used due to its simplicity of equipment and ease of mass production, but it does not have film thickness controllability on the order of a monomolecular layer. It is not necessarily suitable for
ＭＢＥは原料を加熱し、その蒸気を基板結晶上に蒸着す
る方法を用いており成長速度を非常に小さくすることが
できるため、成長膜厚制御性はＭＯ−ＣｖＤに比べ優れ
ている。しかし、単分子層オーダの精度の膜厚制御は容
易でない、 ＲＨＥＥＤによるモニタを用いこの問題が
ようやく解決されつつある。MBE uses a method of heating a raw material and depositing its vapor onto a substrate crystal, and the growth rate can be made very low, so the controllability of the grown film thickness is superior to that of MO-CvD. However, controlling the film thickness with precision on the order of a monomolecular layer is not easy, and this problem is finally being solved using RHEED monitoring.
また、 ＭＢＥで良質の結晶を得るためには、成長温度
を５００〜６００℃といった高温に設定する必要がある
。ＧａＡｓでは５５０〜６００℃、ＡＱｘＧａｔ−ｘＡ
ｓでは結晶性を良くするため通常６００℃以上としてい
る。Furthermore, in order to obtain high-quality crystals by MBE, it is necessary to set the growth temperature to a high temperature of 500 to 600°C. 550-600℃ for GaAs, AQxGat-xA
In order to improve crystallinity, the temperature is usually set at 600° C. or higher.
Ａｆｌは高温ではより酸化しやすくなりＡＱｘＧａｔ−
ｘＡ５の結晶は平坦性が悪いといった重大な欠点がある
。急峻な不純物プロファイルを実現しようとする場合、
高い成長温度による不純物プロファイルの再分布が問題
となる。また、蒸着法に基づいているため、成長膜の化
学量論的組成からの逸脱やオーバル欠陥といった結晶欠
陥の嵌入などの問題が生じる。Afl is more easily oxidized at high temperatures, resulting in AQxGat-
The xA5 crystal has a serious drawback of poor flatness. When trying to achieve a steep impurity profile,
Redistribution of impurity profiles due to high growth temperatures becomes a problem. Furthermore, since it is based on a vapor deposition method, problems such as deviation from the stoichiometric composition of the grown film and intrusion of crystal defects such as oval defects occur.
分子層エピタキシィは■−■族化合物の結晶成長におい
ては、■族化合物ガスと■族化合物ガスを交互に基板結
晶上に導入し、結晶を単分子層ずつ成長させる方法であ
る（たとえば、西澤潤−他の論文［Ｊ、Ｎｉｇｈｉｚａ
ｖａ、Ｈ，Ａｂｅ ａｎｄ Ｔ、Ｋｕｒａｂａｙａｇｈ
ｉ ；Ｊ、Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍ、Ｓｏｃ、１３２（
１９８５）１１９７〜１２００］参照）。Molecular layer epitaxy is a method for growing crystals of ■-■ group compounds, in which a group-■ compound gas and a group-■ compound gas are alternately introduced onto a substrate crystal to grow the crystal one monolayer at a time (for example, Jun Nishizawa -Other papers [J, Nighiza
va, H, Abe and T, Kurabayagh
i ; J, Electrochem, Soc, 132 (
1985) 1197-1200]).
この方法は化合物ガスの吸着および表面反応を利用し、
たとえば■−ｖ族結晶の場合、■族化合物ガスと■族化
合物ガスの１回ずつの導入で単分子膜成長層を得る。こ
の方法は化合物ガスの単分子層吸着を利用しているため
、導入ガスの圧力が変化してもある圧力範囲で常に単分
子層ずつの成長が起こる。この方法はＧａＡｓの結晶成
長において。This method utilizes compound gas adsorption and surface reactions,
For example, in the case of a ■-v group crystal, a monomolecular film growth layer is obtained by introducing the group ■ compound gas and the group ■ compound gas once each. Since this method utilizes monomolecular layer adsorption of a compound gas, growth of monomolecular layers always occurs within a certain pressure range even if the pressure of the introduced gas changes. This method is used in GaAs crystal growth.
アルキルガリウムであるトリメチルガリウム（ＴＭＧ）
およびヒ素の水素化合物であるアルシン（ＡｓＨｓ ）
を用いていたが、 ＴＭＧのかわりに、アルキルガリウ
ムであるトリエチルガリウム（ＴＥＧ）を用いることで
高純度ＧａＡｓ成長層をより低温成長で得ることができ
る（たとえば、西澤潤−他の論文［Ｊ、Ｎ１５ｈｉｚａ
ｖａ、Ｈ，Ａｂｅ、Ｔ、Ｋｕｒａｂａｙａｓｈｉ ａｎ
ｄＮ、５ａｋｕｒａｉ ； Ｊ 、 Ｖａｃ、Ｓｃｉ、
Ｔｅｃｈｎｏｌ 、 Ａ４ （３） ＋ （１９８６）
７０６〜７１０］参照）。Trimethyl gallium (TMG), an alkyl gallium
and arsine (AsHs), a hydrogen compound of arsenic.
However, by using triethyl gallium (TEG), which is an alkyl gallium, instead of TMG, a high-purity GaAs growth layer can be obtained at a lower temperature (for example, the article by Jun Nishizawa and others [J, N15hiza
va, H, Abe, T, Kurabayashi an
dN, 5akurai; J, Vac, Sci;
Technol, A4 (3) + (1986)
706-710]).
（発明が解決しようとする問題点）
しかしながら、上記従来の分子層エピタキシィにおいて
は、アルキル金属を用いて結晶成長を行なわせると、成
長膜中に炭素が混入して高純度の薄膜が得られなくなる
問題点があった。(Problems to be Solved by the Invention) However, in the conventional molecular layer epitaxy described above, when alkyl metal is used for crystal growth, carbon is mixed into the grown film, making it impossible to obtain a highly pure thin film. There was a problem.
そこで、本発明はこの点を改良して成長膜中に混入する
炭素の量を抑制して、より高純度の結晶成長薄膜が得ら
れる化合物半導体のエピタキシャル結晶成長方法を提供
することを目的とする。Therefore, an object of the present invention is to provide a method for epitaxial crystal growth of compound semiconductors that improves this point, suppresses the amount of carbon mixed into the grown film, and obtains a crystal-grown thin film of higher purity. .
（問題点を解決するための手段）
このため本発明は、化合物半導体の各元素成分を個別に
含むガスと水素を基板結晶上に交互に導入するようにし
たものである。更に具体的には。(Means for Solving the Problems) Therefore, in the present invention, a gas containing each elemental component of a compound semiconductor and hydrogen are alternately introduced onto a substrate crystal. More specifically.
アルキルガリウムとしてＴＭＧやＴＥＧに代わってトリ
イソプロピルガリウム（ＴＩＰＧ）およびトリイソブチ
ルガリウム（ＴＩＢＧ）、アルキルアルミニウムとして
トリイソプロピルアルミニウム（ＴＩＰＡ）およびトリ
イソブチルアルミニウムＣＴＩＢＡ）を用い、これらの
組み合わせにより、従来法による分子層エピタキシィに
比べ、より高純度のＧａＡｓおよびＡＱｘＧａｓ−ｘＡ
ｓエピタキシャル層を得ようとする方法である。By using triisopropyl gallium (TIPG) and triisobutyl gallium (TIBG) as the alkyl gallium instead of TMG and TEG, and using triisopropyl aluminum (TIPA) and triisobutyl aluminum (CTIBA) as the alkyl aluminum, by combining these, the molecule can be prepared by conventional methods. Higher purity GaAs and AQxGas-xA compared to layer epitaxy
This method attempts to obtain an s epitaxial layer.
（作用）
アルキルアルミニウムやアルキルガリウムを、真空中で
加熱された基板上に導入すると、ある温度類では半ば分
解しながら、アルミニウム化合物やガリウム化合物が吸
着し、さらに高温領域では、これらが完全に分解し、ア
ルミニウムやガリウムが基板表面に析出する。アルキル
アルミニウムおよびアルキルガリウムの導入後、ＡｓＨ
ｓを基板表面上に導入すると表面反応によりＧａＡｓや
ＡＱｘＧａ１−ｘＡｓエピタキシャル成長層が形成され
る。(Function) When alkyl aluminum or alkyl gallium is introduced onto a substrate heated in vacuum, aluminum compounds and gallium compounds are adsorbed while being partially decomposed at a certain temperature, and then completely decomposed at higher temperatures. However, aluminum and gallium are deposited on the substrate surface. After the introduction of alkyl aluminum and alkyl gallium, AsH
When s is introduced onto the substrate surface, a GaAs or AQxGa1-xAs epitaxial growth layer is formed by a surface reaction.
材料として用いるガスがトリメチルアルミニウム（ＴＭ
Ａ） 、アルミニウム（ＴＥＧ）、トリメチルガリウム
（ＴＭＧ）およびトリエチルガリウム（ＴＭＧ）の場合
、成長膜に炭素が取り込まれる割合が多く、成長膜はキ
ャリア密度の高いｐ形の結晶になる。しかし。The gas used as a material is trimethylaluminum (TM
A) In the case of aluminum (TEG), trimethyl gallium (TMG), and triethyl gallium (TMG), a large proportion of carbon is incorporated into the grown film, and the grown film becomes a p-type crystal with a high carrier density. but.
成長時のある時間だけ１例えばＡｓＨ３導入時に同期さ
せて水素分子か水素原子または水素イオンを導入するこ
とで炭素の混入を顕著に減らすことができる。また、更
に原料ガスにトリイソプロピルアルミニウム（ＴＩＰＡ
） 、 トリイソブチルアルミニウム（ＴＩＢ＾）、ト
リイソプロピルガリウム（ＴＩＰＧ）もしくはトリイソ
ブチルガリウム（ＴＩＢＧ）といったイソプロピル基も
しくはイソブチル基を持つ原料を選ぶことで炭素の混入
をより顕著に減らすことが可能となる。By introducing hydrogen molecules, hydrogen atoms, or hydrogen ions at a certain time during the growth, for example, in synchronization with the introduction of AsH3, the contamination of carbon can be significantly reduced. Furthermore, triisopropyl aluminum (TIPA) is added to the raw material gas.
), triisobutylaluminum (TIB^), triisopropylgallium (TIPG), or triisobutylgallium (TIBG), which have an isopropyl group or an isobutyl group, make it possible to more significantly reduce carbon contamination.
（実施例）
以下１本発明の実施例を図面を参照して詳細に説明する
。(Example) Hereinafter, an example of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
第１図は水素導入を取り入れた本発明の一実施例に係る
エピタキシャル結晶成長装置の概略構成図を示したもの
である。この図において、１はアルキルアルミニウムの
導入口、２はアルキルガリウムの導入口、３はＡｓＨ３
の導入口、４はアルキルアルミニウムの導入量制御シス
テム、５はアルキルガリウムの導入量制御システム、６
はＡｓＨ３の導入量制御システム、７はＧａＡｓ基板結
晶、８は石英サセプタ、９はランプ室、１０は赤外線ラ
ンプ、１１は結晶成長室、１２はゲートバルブ、１３は
真空排気システム、１４はガス導入モード制御システム
、１５は水素（水素分子、水素原子あるいは水素イオン
）の導入口、１６は水素の導入制御システムである。FIG. 1 shows a schematic diagram of an epitaxial crystal growth apparatus according to an embodiment of the present invention that incorporates hydrogen introduction. In this figure, 1 is an alkyl aluminum inlet, 2 is an alkyl gallium inlet, and 3 is an AsH3 inlet.
4 is an alkyl aluminum introduction amount control system; 5 is an alkyl gallium introduction amount control system; 6
7 is a GaAs substrate crystal, 8 is a quartz susceptor, 9 is a lamp chamber, 10 is an infrared lamp, 11 is a crystal growth chamber, 12 is a gate valve, 13 is a vacuum exhaust system, and 14 is a gas introduction system. A mode control system, 15 a hydrogen (hydrogen molecule, hydrogen atom, or hydrogen ion) introduction port, and 16 a hydrogen introduction control system.
この結晶成長装置を用いて、 ＧａＡｓまたはＡＱｘＧ
ａｐ−ｘＡｓ単結晶薄膜の成長は以下の手順で行なわれ
る。まず、結晶成長室１１内にＧａＡｓ基板結晶７をセ
ットし、真空排気システム１３により１０−９〜ｌＯ″
″１” 丁ｏｒｒ程度の真空度になるまで真空排気する
。この真空排気システム１３はクライオポンプ。Using this crystal growth apparatus, GaAs or AQxG
Growth of an ap-xAs single crystal thin film is performed in the following procedure. First, the GaAs substrate crystal 7 is set in the crystal growth chamber 11, and the vacuum pumping system 13
Evacuate until the degree of vacuum is approximately ``1'' orr. This vacuum exhaust system 13 is a cryopump.
ターボ分子ポンプ等の真空ポンプにより構成される。こ
の真空排気システム１３はクライオポンプ。It consists of a vacuum pump such as a turbo molecular pump. This vacuum exhaust system 13 is a cryopump.
ターボ分子ポンプ等の真空ポンプにより構成される。It consists of a vacuum pump such as a turbo molecular pump.
赤外線ランプ１０によりＧａＡｓ基板結晶７を結晶成長
温度（３００〜５００℃）に加熱し一定温度にセットす
る０次に、アルキルアルミニウム、アルキルガリウム、
ＡＳＩ３および水素をそれぞれの導入量制御システム４
，５．６および１６により制御された所定のガス導入圧
力でガスを個別に導入し、ＧａＡｓまたはＡＱｘＧａニ
ーｘＡｓ成長層を得る。用いる水素は、水素分子、水素
原子および水素イオンである。水素原子または水素イオ
ンは、水素分子に光照射やプラズマ放電を施し作り出す
。The GaAs substrate crystal 7 is heated to the crystal growth temperature (300 to 500°C) using an infrared lamp 10 and set at a constant temperature. Next, alkyl aluminum, alkyl gallium,
ASI3 and hydrogen introduction amount control system 4
, 5.6 and 16 at a predetermined gas introduction pressure to obtain a GaAs or AQxGaneexAs growth layer. The hydrogen used is hydrogen molecules, hydrogen atoms and hydrogen ions. Hydrogen atoms or hydrogen ions are created by subjecting hydrogen molecules to light irradiation or plasma discharge.
第２図はＧａｐｓを成長させる場合のガス導入モードの
例を示したものである。このガス導入モードは、ガス導
入モード制御システム１４で制御する。FIG. 2 shows an example of the gas introduction mode when growing gaps. This gas introduction mode is controlled by a gas introduction mode control system 14.
同図でＧａを含むガスはアルキルガリウム、Ａｓを含む
ガスはＡｇＨ３である。モードＩはＡＳＩ（ｓとアルキ
ルガリウムの排気時間に同期して水素を導入するモード
である。モード■はアルキルガリウムに同期して水素を
導入するモードである。モード■はアルキルガリウムと
Ａｓ１−１３の排気時間に同期して水素を導入するモー
ドである。モード■はＡｄｓの導入時間に同期して水素
を導入するモードである。In the figure, the gas containing Ga is alkyl gallium, and the gas containing As is AgH3. Mode I is a mode in which hydrogen is introduced in synchronization with the exhaust time of ASI (s) and alkyl gallium. Mode ■ is a mode in which hydrogen is introduced in synchronization with alkyl gallium. Mode ■ is a mode in which hydrogen is introduced in synchronization with the exhaust time of ASI (s) and alkyl gallium. This is a mode in which hydrogen is introduced in synchronization with the exhaust time of Ads.Mode (2) is a mode in which hydrogen is introduced in synchronization with the introduction time of Ads.
ＡＱｘＧａｌ−ｘＡ＋を成長させる場合は、第２図に示
すモード■〜■の他にアルキルアルミニウムの導入に同
期して水素を導入するモードかアルキルアルミニウムの
排気時間に同期して水素を導入するモードが加わること
になる。When growing AQxGal-xA+, in addition to the modes ■ to ■ shown in Figure 2, there are two modes: a mode in which hydrogen is introduced in synchronization with the introduction of alkyl aluminum, or a mode in which hydrogen is introduced in synchronization with the evacuation time of alkyl aluminum. I will be joining.
このように、アルキル金属を含む各種ガスと共に、所定
のタイミングで結晶成長室１１内に水素を導入すること
により、アルキル金属の導入後、基板表面に残るアルキ
ル基をその水素と表面反応させて安定な炭化水素として
基板表面から離脱させることができ、成長膜中に混入す
る炭素の量を抑制し、純度の高い単結晶薄膜を成長させ
ることが−できるようになる。In this way, by introducing hydrogen into the crystal growth chamber 11 at a predetermined timing together with various gases containing alkyl metals, after the introduction of the alkyl metals, the alkyl groups remaining on the substrate surface are reacted with the hydrogen and stabilized. The carbon can be separated from the substrate surface as a pure hydrocarbon, and the amount of carbon mixed into the grown film can be suppressed, making it possible to grow a highly pure single crystal thin film.
この場合、結晶成長室ｌｌ内に所定のタイミングで水素
を導入すると共に、結晶成長成分元素を含むガスとして
アルキルインジウム、アルキルガリラム、ＡｓＨ３およ
びＰＨ３等のガスの組み合わせを選び結晶成長室１１内
に導入することにより、高抵抗ＧａＰ、ＩｎＰ、ＩｎＧ
ａＰおよびＩｎＧａＡｓＰ等のｍ−ｖ族化合物半導体の
単結晶薄膜の成長が可能となる。In this case, hydrogen is introduced into the crystal growth chamber 11 at a predetermined timing, and a combination of gases such as alkylindium, alkylgallium, AsH3, and PH3 is selected as the gas containing crystal growth component elements and is introduced into the crystal growth chamber 11. By introducing high resistance GaP, InP, InG
It becomes possible to grow single crystal thin films of m-v group compound semiconductors such as aP and InGaAsP.
また、ＤＭＺｎ（ジメチル亜鉛）、ＨｚＳａ（水素化セ
レン）およびＤＭＴｅ（ジメチルテルル）の組み合わせ
や、ＤＭＨｇ （ジメチル水銀） 、 ＤＭＣｄ （ジ
メチルカドミウム）およびＤＭＴｅの組み合わせを選び
、水素導入を併入した成長を行なうことによりＺｎ５ａ
ｓ −ｘＴｅｘやｌｌｇｘＣｄｌ−ｘＴｅ等の■〜■
族化合物半導体の高純度単結晶薄膜が得られることとな
る。In addition, we selected a combination of DMZn (dimethylzinc), HzSa (selenium hydride), and DMTe (dimethyltellurium), and a combination of DMHg (dimethylmercury), DMCd (dimethylcadmium), and DMTe to achieve growth with hydrogen introduction. Zn5a by doing
■～■ such as s-xTex and llgxCdl-xTe
A high-purity single crystal thin film of a group compound semiconductor can be obtained.
また、従来法で用いていた丁ＭＧやＴＥＧに代わりＴＩ
ＰＧやＴＩＢＧを用いることで高抵抗ＧａＡｓエピタキ
シル層を形成できる。■〜■族二元、三元および四元系
の混晶についてもイソプロピル基やイソブチル基を持つ
有機金属材料を用いることで高抵抗のＡ Ｑ ｘＧａ
！−ｘＡｓ、ＧａＰ、ＩｎＰ、ＩｎｘＧａ １− ｘＰ
、ＩｎＧａＡｓＰ。In addition, TI is used instead of MG and TEG used in the conventional method.
A high resistance GaAs epitaxial layer can be formed by using PG or TIBG. ■～■ group binary, ternary and quaternary mixed crystals can also be produced with high resistance by using organometallic materials with isopropyl or isobutyl groups.
! -xAs, GaP, InP, InxGa 1-xP
, InGaAsP.
Ａ Ｑ ＧａＡｓＰ等の高抵抗単結晶薄膜の形成が可能
となる６また。■族および■族の元素を含む有機金属お
よび水素化物を用いることでＩＩ−Ｖｌ族化合物半導体
の高抵抗単結晶薄膜の形成が可能となる。A Q 6. It also makes it possible to form high-resistance single-crystal thin films such as GaAsP. By using organic metals and hydrides containing elements of groups (1) and (2), it is possible to form high-resistance single-crystalline thin films of group II-Vl compound semiconductors.
第３図は不純物添加によりＰ形およびｎ形のＧａＡｓと
ＡＱｘＧａｌ−ｘＡｓのエピタキシャル結晶成長装置の
概略構成図を示したものである６図中、第１図と同一符
号は同一または相当部分を示し、更に。Figure 3 shows a schematic diagram of an apparatus for epitaxial crystal growth of P-type and n-type GaAs and AQxGal-xAs by adding impurities. In Figure 6, the same symbols as in Figure 1 indicate the same or equivalent parts. , furthermore.
２０はｎ形ドーパントの化合物ガスの導入口、２１はＰ
形ドーパントの化合物ガスの導入口である。２２および
２３はそれぞれのガス導入量制御システムである。２４
および２５は光照射用窓である。２６および２７は照射
光である。20 is an inlet for n-type dopant compound gas, 21 is P
This is the inlet for the compound gas of the type dopant. 22 and 23 are respective gas introduction amount control systems. 24
and 25 are windows for light irradiation. 26 and 27 are irradiation lights.
この結晶成長装置を用いてｎ形のＧａＡｓまたはＡＱｘ
Ｇａ＊−ｘＡ＋を得る場合は、導入口２０より。Using this crystal growth apparatus, we can grow n-type GaAs or AQx.
When obtaining Ga*-xA+, use the inlet 20.
Ｖ ５ｉ２ｅｓ、５ｉｎｓ、ＨｚＳｅ、ＨｚＳまたは
ＤＭＴｅ等の化合物ガスを導入する。また、ｐ形のＧａ
ＡｓまたはＡＱｘＧａｌ−ｘＡｓを得る場合は導入口２
１よりＤＭＣｄ、ＤＭＺｎ。A compound gas such as V 5i2es, 5ins, HzSe, HzS or DMTe is introduced. In addition, p-type Ga
Inlet port 2 when obtaining As or AQxGal-xAs
DMCd, DMZn from 1.
ＤＥＺｎ等の化合物ガスを導入する。さらに、成長中の
ある時間だけ光照射用窓２４および２５より照射光２６
および２７を周期的に基板表面に照射する。照射光源と
してはエキシマレーザ光、水銀ランプ光、キセノンラン
プ光およびアルゴンイオンレーザ光等を用いる。この光
照射により、成長温度が低くても高純度の単結晶薄膜の
形成が可能となる。A compound gas such as DEZn is introduced. Furthermore, the irradiation light 26 is emitted from the light irradiation windows 24 and 25 for a certain period of time during the growth.
and 27 are periodically irradiated onto the substrate surface. As the irradiation light source, excimer laser light, mercury lamp light, xenon lamp light, argon ion laser light, etc. are used. This light irradiation makes it possible to form a highly pure single crystal thin film even at a low growth temperature.
このように不純物添加する場合にも水素を所定のタイミ
ングで結晶成長室１１内に導入することにより、所望の
導電度を有する領域が精度良く形成できるようになり、
高品質の半導体が形成できるようになる。Even when impurities are added in this way, by introducing hydrogen into the crystal growth chamber 11 at a predetermined timing, a region having a desired conductivity can be formed with high precision.
It will become possible to form high-quality semiconductors.
（発明の効果）
以上説明してきたように本発明によれば、水素を原料ガ
スのモードの中のある時間に同期させて導入するように
したので、成長膜中の炭素の混入を減らし、高純度化を
実現することができる。また、有機金属材料としてイソ
プロピル基もしくはイソブチル基を持つ原料を選ぶこと
で、炭素の混入を減らすことができ、ＧａＡｓ 、Ｇａ
Ｐ 、 ＩｎＰ 、 ＩｎＧａＰ 。(Effects of the Invention) As explained above, according to the present invention, hydrogen is introduced in synchronization with a certain time in the mode of the source gas, thereby reducing the incorporation of carbon in the grown film and increasing the Purification can be achieved. In addition, by selecting raw materials with isopropyl or isobutyl groups as organometallic materials, it is possible to reduce the amount of carbon mixed in.
P, InP, InGaP.
ＩｎＧａＡｓＰ等の化合物半導体の高純度単結晶薄膜を
得ることができる。A high purity single crystal thin film of a compound semiconductor such as InGaAsP can be obtained.
第１図は本発明によるＧａＡｓおよびＡＱｘＧａ＋−ｘ
Ａｓのエピタキシャル成長装置の概略構成図、第２図は
結晶成長時のガス導入モードの一例を示すタイミングチ
ャートである。第３図は不純物添加並びに光照射を行な
う場合のＧａＡｑおよびＡＱｘＧａｔ−ｘＡｓのエピタ
キシャル成長装置の概略構成図である。
１・・・アルキルアルミニウムの導入口、２・・・アル
キルガリウムの導入口、３・・・ＡｓＨｓの導入口、４
・・・アルキルアルミニウムの導入量制御システム、５
・・・アルキルガリウムの導入量制御システム、６・・
・ＡｓＨｓの導入量制御システム、７・・・ＧａＡｓ基
板結晶、８・・・石英サセプタ、９・・・ランプ室、１
０・・・赤外線ランプ、１１・・・結晶成長室、１２・
・・ゲートバルブ１３は真空排気システム。
１４・・・ガス導入モード制御システム、１５・・・水
素（水素分子、水素原子あるいは水素イオン）の導入口
、１６・・・水素の導入制御システム、２ｏ・・・ｎ形
ドーパントの化合物ガスの導入口、２１・・・ｐ形ドー
パントの化合物ガスの導入口、 ２２．２３・・・ガス
導入量制御システム、 ２４．２５・・・光照射用窓。
２６ 、２７・・・照射光。
／′−一・
第１図
第２図
ニー−１フイウルニFIG. 1 shows GaAs and AQxGa+-x according to the present invention.
FIG. 2 is a schematic diagram of an apparatus for epitaxial growth of As, and a timing chart showing an example of a gas introduction mode during crystal growth. FIG. 3 is a schematic diagram of an apparatus for epitaxial growth of GaAq and AQxGat-xAs when impurity addition and light irradiation are performed. 1... Inlet port for alkyl aluminum, 2... Inlet port for alkyl gallium, 3... Inlet port for AsHs, 4
...Alkylaluminium introduction amount control system, 5
... Alkyl gallium introduction amount control system, 6...
- AsHs introduction amount control system, 7... GaAs substrate crystal, 8... Quartz susceptor, 9... Lamp chamber, 1
0...Infrared lamp, 11...Crystal growth chamber, 12.
...The gate valve 13 is a vacuum exhaust system. 14...Gas introduction mode control system, 15...Hydrogen (hydrogen molecules, hydrogen atoms, or hydrogen ions) introduction port, 16...Hydrogen introduction control system, 2o...N-type dopant compound gas Inlet, 21... Inlet for p-type dopant compound gas, 22.23... Gas introduction amount control system, 24.25... Window for light irradiation. 26, 27...Irradiation light. /'-1・ Figure 1 Figure 2
Claims (4)
た上、結晶成長させたい化合物半導体の各元素を個別に
含む各種ガスを順次所定の圧力、時間、順序で導入、排
気する操作を繰り返すことにより、前記結晶基板上に所
望の化合物半導体をエピタキシャル結晶成長させる方法
において、前記結晶成長室内への前記各種ガスの導入、
排気操作の所定のタイミングに同期して水素を導入する
ことを特徴とする化合物半導体のエピタキシャル結晶成
長方法。(1) After evacuating the crystal growth chamber in which the crystal substrate is installed, repeat the operation of sequentially introducing and exhausting various gases containing individual elements of the compound semiconductor that you want to grow crystals at a predetermined pressure, time, and order. In the method of epitaxially growing a desired compound semiconductor on the crystal substrate, introducing the various gases into the crystal growth chamber;
A method for epitaxial crystal growth of a compound semiconductor, characterized in that hydrogen is introduced in synchronization with a predetermined timing of an exhaust operation.
して水素分子、水素原子および水素イオンの少なくとも
いずれか１つを用いることを特徴とする化合物半導体の
エピタキシャル結晶成長方法。(2) The method for epitaxial crystal growth of a compound semiconductor according to claim 1, characterized in that at least one of a hydrogen molecule, a hydrogen atom, and a hydrogen ion is used as the hydrogen.
半導体の各元素を個別に含む各種ガスはIII族あるいは
II族元素を含むガスおよびＶ族あるいはVI族元素を含む
ガスであることを特徴とする化合物半導体のエピタキシ
ャル結晶成長方法。(3) In claim 1, the various gases individually containing each element of the compound semiconductor are group III or
A method for epitaxial crystal growth of a compound semiconductor, characterized by using a gas containing a group II element and a gas containing a group V or VI element.
を含むガスとしてイソプロピル化物およびイソブチル化
物を用いることを特徴とする化合物半導体のエピタキシ
ャル結晶成長方法。(4) A method for epitaxial crystal growth of a compound semiconductor according to claim 3, characterized in that an isopropylated compound and an isobutylated compound are used as the group III element-containing gas.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61281998A JP2587624B2 (en) | 1986-11-28 | 1986-11-28 | Epitaxial crystal growth method for compound semiconductor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63136616A true JPS63136616A (en) | 1988-06-08 |
| JP2587624B2 JP2587624B2 (en) | 1997-03-05 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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|---|---|
| JP (1) | JP2587624B2 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5166092A (en) * | 1988-01-28 | 1992-11-24 | Fujitsu Limited | Method of growing compound semiconductor epitaxial layer by atomic layer epitaxy |
| JP2007251089A (en) * | 2006-03-20 | 2007-09-27 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Manufacturing method for semiconductor laminated structure and manufacturing method for semiconductor quantum dot structure |
Citations (2)
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| JPS6134928A (en) * | 1984-07-26 | 1986-02-19 | Res Dev Corp Of Japan | Growing process of element semiconductor single crystal thin film |
| JPS6134927A (en) * | 1984-07-26 | 1986-02-19 | Res Dev Corp Of Japan | Growing process of compound semiconductor single crystal thin film |
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1986
- 1986-11-28 JP JP61281998A patent/JP2587624B2/en not_active Expired - Lifetime
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| JPS6134928A (en) * | 1984-07-26 | 1986-02-19 | Res Dev Corp Of Japan | Growing process of element semiconductor single crystal thin film |
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| JP2587624B2 (en) | 1997-03-05 |
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