JPS63198320A - 結晶成長方法 - Google Patents

結晶成長方法

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JPS63198320A
JPS63198320A JP62032004A JP3200487A JPS63198320A JP S63198320 A JPS63198320 A JP S63198320A JP 62032004 A JP62032004 A JP 62032004A JP 3200487 A JP3200487 A JP 3200487A JP S63198320 A JPS63198320 A JP S63198320A
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JP
Japan
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layer
gaas
grown
substrate
crystal growth
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JP62032004A
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Yukio Goto
幸夫 後藤
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Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野〕 この発明は、Ｍ　Ｏ−ＣＶ　Ｄ　（竺ｅｔａ１４ｒｇａ
ｎｉｃＣ，ｈｅｒｎｉｃａｌ　ｙａｐｏｕｒ　ｐｅｐｏ
ｓｉｔｉｏｎ）法を用いた結晶の高品質化を可能にする
結晶成長方法に関するものである。
（従来の技術〕 第２図（ａ）、（ｂ）は発光素子における従来の結晶成
長方法を説明するための図であり、第２図（ａ）はダブ
、ルヘテロ構造成長前、第２図は（ｂ）はダブルヘテロ
構造成長後の半導体層の断面図である。
これらの図において、１はＧａＡｓ基板、２はＧａＡｓ
第１バッファ層、５はＡＪＺＧａ　Ｉ　ｎＰ第１クラッ
ド層、６はＧａＩｎＰ活性層、７はＡＪ２ＧａＩｎＰ第
２ＧａＩｎＰ、８はＧａＡｓコンタクト層である。
通常、ＭＯ−ＣＶＤ法を用いてＡＪ２Ｇａ　Ｉ　ｎＰＰ
ダブルヘテロ構造を成長させる場合、次に示すような製
造工程で行う。
まず、第２図（ａ）に示すように、ＧａＡｓ基板１上に
ＧａＡｓ第１バッファ層２を成長させる。次いで、第２
図（ｂ）に示すように、ＧａＡｓ第１バッファ層２上に
ＡｆＬＧａ　Ｉ　ｎＰ第１クラッド層５．ＧａＩｎＰ活
性層６．ＡＩＧａＩｎＰ第２クラッド層７．ＧａＡｓコ
ンタクト層８を順次成長させる。
しかし、実際にこのような工程でＡｕＧａ　Ｉ　ｎＰＰ
ダブルヘテロ構造の成長を行うと、ウェハ装着時に混入
する酸素、水分等の不純物によって、成長層中に多くの
欠陥が導入される。これらの不純物はサセプタ表面や反
応管管壁に吸着しており、水素パージ等では除去されに
くい。
ＭＯ−ＣＶＤ法におけるこのウェハ装着時の空気汚染を
減少させる方法としては、いわゆるエアロツクシステム
が挙げられる。
第３図はエアロツタシステムを備えたＭＯ−ＣＶＤ装置
の模式図である。
この図において、９は原料ガス導入部、１０はサセプタ
、１１はウェハ、１２は排気口、１３はゲートバルブ、
１４はウェハ交換室、１５はウェハ交換用治具、１６は
反応管である。
このエアロツクシステムにおいては、まず、ウェハ交換
室１４にウェハ１１が導入され、導入されたウェハ１１
はここで充分パージされる。次に、ゲートバルブ１３を
開け、サセプタ１０およびウェハ交換用治具１５を移動
操作することにより、サセプタ１０へのウェハ１１の装
着を行う。
このため、反応管１６．サセプタ１０を空気にさらすこ
となくウェハ１１の装着が可能となる。
〔発明が解決しようとする問題点） 上記のような従来の結晶成長方法で用いられるエアロツ
タシステムでは、ウェハ１１のセットを機械が行うため
ウェハ１１の形状１枚数が制限されるうえ、トラブルが
発生した場合の復旧に時間がかかる。また、ウェハ１１
自体に吸着した不純物を除去できないほか、エアロツク
システムの装置自体が高価であるなどの問題点があった
。
この発明は、かかる問題点を解決するためになされたも
ので、エアロツクシステムを用いない方法でウェハを装
着でき、その後の残留不純物を除去して高品質の結晶が
得られる結晶成長方法を得ることを目的とする。
〔問題点を解決するための手段） この発明に係る結晶成長方法は、目的とする結晶を成長
させる前に基板上またはバッファ層を有する基板上に不
純物を除去するための活性度の高い金属を含有するゲッ
タリング層を成長させるものである。
〔作用〕
この発明においては、ゲッタリング層成長中、原料ガス
中の活性度の高い金属と反応管内の残留不純物とが反応
して結合し、結合した不純物はゲッタリング層内に取り
込まれる他、反応管外に排気される。
〔実施例〕
第１図（ａ）〜（Ｃ）はこの発明の結晶成長方法の一実
施例を説明するための図であり、第１図（ａ）はＡ、ｆ
ｆ１ＧａＡｓゲッタリング層成長前、第１図（ｂ）はＡ
ｕＧａＡｓゲッタリング層およびＧａＡｓ第２バッファ
層成長後、第１図（Ｃ）はＡＪ２ＧａＩｎＰダブルヘテ
ロ構造成長後の半導体層の断面図である。
これらの図において、第２図（ａ）、（ｂ）と同一符号
は同一部分を示し、３はＡλＧａＡｓゲッタリング層で
、不純物を除去するための活性度の高い金属として例え
ばＡｎを含有している。
次に、エアロツクシステムを備えていないＭＯ−ＣＶＤ
装置内でのＡｎＧａ　Ｉ　ｎＰ系主半導体レーザ装置各
層の成長について説明する。
まず、第１図（ａ）に示すように、ＧａＡｓ基板１上に
ＧａＡｓ第１バッファ層２を成長させる。このとき反応
管内にはまだ残留不純物が存在している。次に、第１図
（ｂ）に示すように、ＧａＡｓ第１バッファ層２上にＡ
ｊＺＧａＡｓゲッタリング層３を成長させる。この成長
中に、原料となるトリメチルアルミニウムやアルミニウ
ム単体は、その活性度が非常に高いため、酸素（ｏ２）
や水分（Ｈ２ｏ）等の残留不純物と反応して結合する。
このようにして結合した不純物は、Ａ１ＧａＡｓゲッタ
リング層３内に取り込まれるほか、反応管外に排気され
る。このため、反応管内の残留不純物を減少させること
ができる。
すなわち、これはアルミニウムやその有機化合物が反応
性に富んだ物質であるうえ、ＡＩＩＧａＡＳゲッタリン
グ層３の成長時、サセプタ等が高温に保たれているため
、残留不純物の分子運動が活発になって不純物との反応
が促進される。
次に、ＡλＧａＡｓゲッタリング層３上にＧａＡｓ第２
バッファ層４を成長させる。これはＡｎＧａＡｓゲッタ
リング層３内に残留不純物が含まれ、結晶性が悪くなっ
ている可能性があるためである。
次に、第１図（Ｃ）に示すように、ＧａＡｓ第２バッフ
ァ層４上にＡｌＧａＩｎＰ第１クラッド層５．ＧａＩｎ
Ｐ活性層６．Ａｊ２Ｇａ　Ｉ　ｎＰ第２クラッド層７．
ＧａＡｓコンタクト層８の各層を順次成長させれば、結
晶性のよいＡｊ２Ｇａ　Ｉ　ｎＰダブルヘテロ構造を実
現することができる。
また、上記実施例の他に、ＧａＡｓ基板１上にＧａＡｓ
第１バッファ層２を介さずに直接Ａ１ＧａＡｓゲッタリ
ング層３を成長させた後、ＧａＡｓ第２バッファ層４以
下の各層を成長させても同様にＡｌＧａＩｎＰ系ダブル
ヘテロ構造を実現することができる。
なお、上記実施例ではＡｎＧａ　Ｉ　ｎＰ系半導体レー
ザの結晶成長方法について説明したが、この発明はＡＪ
ＩＧａＡｓ、ＡｌＧａＡｓ系等の半導体レーザに応用し
てもよいほか、発光ダイオード。
フォトダイオード、ＨＥＭＴ等の他の半導体素子に応用
しても同様の効果を得られる。
また、ゲッタリング層としてＡｕＧａＡｓの他にＡＪＺ
ＧａＩｎＰ、Ａｊ！ＩｎＰ、ＡＪＺＡｓ、Ａ１１ＩｎＡ
ｓ等を用いても同様の効果を得られ、活性度の高い金属
としてＡｆｌ以外の金属を用いることも可能である。
〔発明の効果〕
この発明は以上説明したとおり、目的とする結晶を成長
させる前に基板上またはバッファ層を有する基板上に不
純物を除去するための活性度の高い金属を含有するゲッ
タリング層を成長させるので、反応管内の不純物を容易
に除去でき、高品質の結晶が得られるという効果がある
。
【図面の簡単な説明】
第１図はこの発明の結晶成長方法の一実施例を説明する
ための図、第２図は発光素子における従来の結晶成長方
法を説明するための図、第３図はエアロツクシステムを
備えたＭＯ−ＣＶＤ装置の模式図である。 図において、１はＧａＡｓ基板、２はＧａＡｓ第１バッ
ファ層、３はＡＪＺＧａＡｓゲッタリング層、４はＧａ
Ａｓ第２バッファ層、５はＡＪＩＬＧａＩｎＰ第１クラ
ッド層、６はＧａＩｎＰ活性層、７はＡｎＧａＩｎＰ第
２クＩｎ上層、８はＧａＡｓコンタクト層である。 なお、各図中の同一符号は同一または相当部分を示す。 代理人　大　岩　増　雄　　　　（外２名）第１図 第２図 第３図 手続補正書（自発） 昭和　　年　　月　　日 ３、補正をする者 事件との関係　　特許出願人 住　所　　　　東京都千代田区丸の内二丁目２番３号名
　称　　（６０１）三菱電機株式会社代表者　志　岐　
守　哉 ４、代理人 住　所　　　　東京都千代田区丸の内二丁目２番３号（
連絡先０３（２１３）３４２１持許部）　　′　ノニ・
′５、補正により増加する発明の数　　１１１．、ａ。 ６、補正の対象 明細書全文 ７、補正の内容 別紙の通り 以上 明細書 １、発明の名称 半導体装置とその製造方法 ２、特許請求の範囲 （１）基板上に直接またはバッファ層を介して各結晶層
を順次形成した半導体装置において、前記基板またはバ
ッファ層上に活性度の高い金属からなるゲッタリング層
を設けたことを特徴とする半導体装置。 （２）基板を配置した反応管内に、原料ガスを順次供給
して前記基板上またはバッファ層を有する基板上に各結
晶層を順次成長させるＭＯ−ＣＶＤ法を用いる結晶成長
方法において、目的とする前記各結晶層を成長させる前
に前記基板上またはバッファ層上に不純物を除去するた
めの活性度の高い金属を含有するゲッタリング層を成長
させることを特徴とする結晶成長方法。 （３）　　目的とする結晶層がＡｌＧａ　Ｉ　ｎＰ系ダ
ブルヘテロ構造であることを特徴とする特許請求の範囲
第　（１）項記載の結晶成長方法。 （４）不純物を除去するための活性度の高い金属を含有
するゲッタリング層がＡｌＧａＡｓ層であることを特徴
とする特許請求の範囲第　（１）項記載の結晶成長方法
。 （５）基板がＧａＡｓであり、基板上にゲッタリング層
としてのＡｌ１ＧａＡｓ層、ＧａＡｓバッファ層を順次
成長させた後に目的とする結晶層を成長させることを特
徴とする特許請求の範囲第（１）項記載の結晶成長方法
。 （６）　　目的とする結晶層がＡＩＬＧａ　Ｉ　ｎＰ系
ダブルヘテロ構造であることを特徴とする特許請求の範
囲第　（５）項記載の結晶成長方法。 ３、発明の詳細な説明 〔産業上の利用分野〕 この発明は、Ｍ　Ｏ−ＣＶ　Ｄ　（Ｍｅｔａ１４ｒｇａ
ｎｉｃｑｈｅｍｉｃａｌ　Ｖａｐｏｕｒ　Ｄｅｐｏｓｉ
ｔｉｏｎ）法を用いた結晶の高品質化を可能にする結晶
成長方法に関するものである。 〔従来の技術〕 第２図（ａ）、（ｂ）は従来の発光素子およびその製造
方法を説明するための図であり、第２図（ａ）はダブル
ヘテロ構造成長前、第２図は（ｂ）はダブルヘテロ構造
成長後の半導体層の断面図である。 これらの図において、１はＧａＡｓ基板、２はＧａＡｓ
第１バッファ層、５はＡλＧａＩｎＰ第１クラッド層、
６はＧａＩｎＰ活性層、７はＡｆＬＧａ　Ｉ　ｎＰ第２
クラッド層、８はＧａＡｓコンタクト層である。 通常、ＭＯ−ＣＶＤ法を用いてＡｕＧａ　Ｉ　ｎＰ系ダ
ブルヘテロ構造を成長させる場合、次に示すような製造
工程で行う。 まず、第２図（ａ）に示すように、ＧａＡｓ基板１上に
ＧａＡｓ第１バッファ層２を成長させる。次いで、第２
図（ｂ）に示すように、ＧａＡｓ第１バッファ層２上に
ＡＪ：ＬＧａＩｎＰ第１クラッド層５．ＧａＩｎＰ活性
層６．ＡｎＧａｌｎＰ第２クｌｎ上層７．ＧａＡｓコン
タクト層８を順次成長させる。 しかし、実際にこのような工程でＡＪ２Ｇａ　Ｉ　ｎＰ
系ダブルヘテロ構造の成長を行うと、ウェハ装着時に混
入する酸素、水分等の不純物によって、成長層中に多く
の欠陥が導入される。これらの不純物はサセプタ表面や
反応管管壁に吸着しており、水素パージ等では除去され
にくい。 ＭＯ−ＣＶＤ法におけるこのウェハ装着時の空気汚染を
減少させる方法としては、いわゆるエアロツクシステム
が挙げられる。 第３図はエアロツクシステムを備えたＭＯ−ＣＶＤ装置
の模式図である。 この図において、９は原料ガス導入部、１０はサセプタ
、１１はウェハ、１２は排気口、１３はゲートバルブ、
１４はウェハ交換室、１５はウェハ交換用治具、１６は
反応管である。 このエアロツクシステムにおいては、まず、ウェハ交換
室１４にウェハ１１が導入され、導入されたウェハ１１
はここで充分パージされる。次に、ゲートバルブ１３を
開け、サセプタ１０およびウェハ交換用治具１５を８動
操作することにより、サセプタ１ｏへのウェハ１１の装
着を行う。 二のため、反応管１６．サセプタ１０を空気にさらすこ
となくウェハ１１の装着が可能となる。 （発明が解決しようとする問題点〕 上記のような従来の結晶成長方法で用いられるエアロツ
クシステムでは、ウェハ１１のセットを機械が行うため
ウェハ１１の形状９枚数が制限されるうえ、トラブルが
発生した場合の復旧に時間がかかる。また、ウェハ１１
自体に吸着した不純物を除去できないほか、エアロツク
システムの装置自体が高価であるなどの問題点があった
。 この発明は、かかる問題点を解決するためになされたも
ので、残留不純物を存しない高品買の半導体装置と、そ
の製造方法を提供することを目的とする。 （問題点を解決するための手段） この発明にかかる半導体装置は、基板またはバッファ上
に不純物を除去するための活性度の高い金属からなるゲ
ッタリング層を設けたものである。 また、この発明に係る製造方法は、目的とする結晶層を
成長させる前に、基板上またはバッファ層上に不純物を
除去するための活性度の高い金属を含有するゲッタリン
グ層を成長させるものである。 （作用） この発明にかかる半導体装置およびその製造方法におい
ては、ゲッタリング層成長中、原料ガス中の活性度の高
い金属と反応管内の残留不純物とが反応して結合し、結
合した不純物はゲッタリング層内に取り込まれる他、反
応管外に排気される。 （実施例） 第１図（ａ）〜（Ｃ）はこの発明の結晶成長方法の一実
施例を説明するための図であり、第１図（ａ）はＡｕＧ
ａＡｓゲッタリング層成長前、第１図（ｂ）はＡλＧａ
Ａｓゲッタリング層およびＧａＡｓ第２バッファ層成長
後、第１図（Ｃ）はＡ、ＱＧａ　Ｉ　ｎＰダブルヘテロ
構造成長後の半導体装置の断面図である。 これらの図において、第２図（ａ）、（ｂ）と同一符号
は同一部分を示し、３はＡＪ２ＧａＡｓゲッタリング層
で、不純物を除去するための活性度の高い金属として例
えばＡｕ２を含有している。 次に、エアロツクシステムを備えていないＭＯ−ＣＶＤ
装置内でのＡＪ２ＧａＩｎＰ系半導体レーザ装置の各層
の成長について説明する。 まず、第１図（ａ）に示すように、ＧａＡｓ基板１上に
ＧａＡｓ第１バッファ層２を成長させる。このとき反応
管内にはまだ残留不純物が存在している。次に、第１図
（ｂ）に示すように、ＧａＡｓ第１バッファ層２上にＡ
λＧａＡｓゲッタリング層３を成長させる。この成長中
に、原料となるトリメチルアルミニウムやアルミニウム
単体は、その活性度が非常に高いため、酸素（ｏ２）や
水分（Ｈ２Ｏ）等の残留不純物と反応して結合する。こ
のようにして結合した不純物は、ＡｎＧａＡｓゲッタリ
ング層３内に取り込まれるほか、反応管外に排気される
。このため、反応管内の残留不純物を減少させることが
できる。 すなわち、これはアルミニウムやその有機化合物が反応
性に富んだ物質であるうえ、ＡｆｌＧａＡｓゲッタリン
グ層３の成長時、サセプタ等が高温に保たれているため
、残留不純物の分子運動が活発になって不純物との反応
が促進される。 次に、ＡｕＧａＡｓゲッタリング層３上にＧａＡｓ第２
バッファ層４を成長させる。これはＡｌＧａＡｓゲッタ
リしグ層３内に残留不純物が含まれ、結晶性が悪くなっ
ている可能性があるためである。 次に、第１図（Ｃ）に示すように、ＧａＡ　ｓ第２バッ
ファ層４上にＡＪ２Ｇａ　Ｉ　ｎＰ第１クラッド層５．
ＧａＩｎＰ活性層６．ＡｌＧａＩｎＰ第２クラッド層７
．ＧａＡｓコンタクト層８の各層を順次成長させれば、
結晶性のよいＡｎＧａ　Ｉ　ｎＰダブルヘテロ構造を実
現することができる。 また、上記実施例の他に、ＧａＡｓ基板１上にＧａＡｓ
第１バッファ層２を介さずに直接ＡｎＧａＡｓゲッタリ
ング層３を成長させた後、ＧａＡｓ第２バッファ層４以
下の各層を成長させても同様にＡｌＧａＩｎＰ系ダブル
ヘテロ構造を実現することができる。 なお、上記実施例ではＡＪ２Ｇａ　Ｉ　ｎＰ系半導体レ
ーザの結晶成長方法について説明したが、この発明はＡ
ｕＧａＡｓ、ＩｎＧａＡｓＰ系等の半導体レーザに応用
してもよいほか、発光ダイオード、フォトダイオード、
ＨＥＭＴ等の他の半導体素子に応用しても同様の効果を
得られる。 また、ゲッタリング層としてＡｊＺＧａＡｓの他にＡｌ
１ＧａＩｎＰ、ＡＪＺＩｎＰ、ＡＪ！Ａｓ、Ａ１１Ｉｎ
ＡＳ等を用いても同様の効果を得られ、活性度の高い金
属としてＡ１以外の金属を用いることも可能である。 （発明の効果） この発明にかかる半導体装置とその製造方法は以上説明
したとおり、目的とする結晶層を成長させる前に基板上
またはバッファ層上に不純物を除去するための活性度の
高い金属を含有するゲッタリング層を成長させるので、
反応管内の不純物を容易に除去でき、高品質の結晶が得
られるという効果がある。 ４、図面の簡単な説明 第１図はこの発明の半導体装置ならびに製造方法の一実
施例を説明するための図、第２図は発光素子における従
来の結晶成長方法を説明するための図、第３図はエアロ
ツクシステムを備えたＭＯ−ＣＶＤ装置の模式図である
。 図において、１はＧａＡｓ基板、２はＧａＡｓ第１バッ
ファ層、３はＡＪ２ＧａＡｓゲッタリング層、４はＧａ
Ａｓ第２バッファ層、５はＡＪＩＧａＩｎＰ第１クラッ
ド層、６はＧａＩｎＰ活性層、７はＡｊＺＧａ　Ｉ　ｎ
Ｐ第２クラッド層、８はＧａＡｓコンタクト層である。 なお、各図中の同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）基板を配置した反応管内に、原料ガスを順次供給
    して前記基板上に結晶を成長させるＭＯ−ＣＶＤ法を用
    いる結晶成長方法において、目的とする結晶を成長させ
    る前に前記基板上またはバッファ層を有する前記基板上
    に不純物を除去するための活性度の高い金属を含有する
    ゲッタリング層を成長させることを特徴とする結晶成長
    方法。
  2. （２）目的とする結晶がＡｌＧａＩｎＰ系ダブルヘテロ
    構造であることを特徴とする特許請求の範囲第（１）項
    記載の結晶成長方法。
  3. （３）不純物を除去するための活性度の高い金属を含有
    するゲッタリング層がＡｌＧａＡｓ層であることを特徴
    とする特許請求の範囲第（１）項記載の結晶成長方法。
  4. （４）基板がＧａＡｓであり、基板上にゲッタリング層
    としてのＡｌＧａＡｓ層、ＧａＡｓバッファ層を順次成
    長させた後に目的とする結晶を成長させることを特徴と
    する特許請求の範囲第（１）項記載の結晶成長方法。
  5. （５）目的とする結晶がＡｌＧａＩｎＰ系ダブルヘテロ
    構造であることを特徴とする特許請求の範囲第（４）項
    記載の結晶成長方法。
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