JPS63248796A - 分子線エピタキシヤル成長方法及び成長装置 - Google Patents
分子線エピタキシヤル成長方法及び成長装置Info
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- JPS63248796A JPS63248796A JP8236487A JP8236487A JPS63248796A JP S63248796 A JPS63248796 A JP S63248796A JP 8236487 A JP8236487 A JP 8236487A JP 8236487 A JP8236487 A JP 8236487A JP S63248796 A JPS63248796 A JP S63248796A
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Landscapes
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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。
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Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は■−■族化合物半導体の分子線エビタ〔従来の
技術〕 最近、ｍ−ｖ族化合物半導体を用いた高速素子、光素子
、光−電子集積回路（０１１！ＩＣ）の開発が急速に発
展し、それに伴う素子製作プロセスも複雑化している。
技術〕 最近、ｍ−ｖ族化合物半導体を用いた高速素子、光素子
、光−電子集積回路（０１１！ＩＣ）の開発が急速に発
展し、それに伴う素子製作プロセスも複雑化している。
分子線エピタキシャル成長方法（ＭＢＥ法）は、高精度
に膜厚を制御でき、しかも高品質の■−■族化合物半導
体の薄膜が得られるので、上記のようなデバイス作製に
は重要な成長技術である。
に膜厚を制御でき、しかも高品質の■−■族化合物半導
体の薄膜が得られるので、上記のようなデバイス作製に
は重要な成長技術である。
従来の分子線エピタキシャル成長装置は１ｏ−１０Ｔｏ
ｒｒ程度の超高真空容器内に、薄膜を構成する元素ごと
に分子線源を設け、それらの分子線源の温度を制御して
各々適当なビーム強度の分子線を得、これらを所定温度
に加熱された基板上に付着堆積させて所望の組成の薄膜
を成長させる構造になっている。
ｒｒ程度の超高真空容器内に、薄膜を構成する元素ごと
に分子線源を設け、それらの分子線源の温度を制御して
各々適当なビーム強度の分子線を得、これらを所定温度
に加熱された基板上に付着堆積させて所望の組成の薄膜
を成長させる構造になっている。
ところが、より高い特性を持つデバイスや、より複雑な
プロセスの必要なデバイスを作製するためには、従来の
ＭＢＥ Ｍｌ！、成長方法では対応できなくなってきて
いるのが実情である。
プロセスの必要なデバイスを作製するためには、従来の
ＭＢＥ Ｍｌ！、成長方法では対応できなくなってきて
いるのが実情である。
最近、桟用らが発表しているように、 ＥＣＲイオン源
を用いると、高真空下でのエツチングが可能になってき
た（応用物理、第５４巻第１１号、 １９８５）。
を用いると、高真空下でのエツチングが可能になってき
た（応用物理、第５４巻第１１号、 １９８５）。
この方法を利用すると、エツチング装置とＭＢＥ装置と
を組合せて高真空下での結晶表面のエツチングと成長と
を行うことができる。
を組合せて高真空下での結晶表面のエツチングと成長と
を行うことができる。
従って、例えば成長途中の結晶表面を一度、大気中にさ
らし、表面に不純物が付いた状態で再成長してもエツチ
ングによって除去できるので、良好な界面が得られる。
らし、表面に不純物が付いた状態で再成長してもエツチ
ングによって除去できるので、良好な界面が得られる。
しかしながら、高真空中でｍ７■族化合物半導体をエツ
チングした場合、■族元素が表面から脱離するという問
題がおきる。特にエツチング時に基板温度を２００℃以
上に設定している場合は顕著である。
チングした場合、■族元素が表面から脱離するという問
題がおきる。特にエツチング時に基板温度を２００℃以
上に設定している場合は顕著である。
従って、エツチングによって表面の不純物は除去できて
も■腰抜け１こよる新たな欠陥が発生し、界面の電気的
特性等を劣化させる原因となっている。
も■腰抜け１こよる新たな欠陥が発生し、界面の電気的
特性等を劣化させる原因となっている。
本発明の目的はこれら問題点を解消し、良好な再結晶界
面を得る方法とその装置を提供することにある。
面を得る方法とその装置を提供することにある。
本発明は■−■族化合物半導体の分子線エピタキシャル
成長方法において、反応性ガスと■族元素を含む化合物
ガスとを混合したガスをイオン化あるいは活性化して高
真空下で基板表面をエツチングする工程と、■−■族化
合物半導体をエピタキシャル成長する工程とを少なくと
もそれぞれ１回含むことを特徴とする分子線エピタキシ
ャル成長方法、およびこの方法を実施する装置、すなわ
ち、 真空容器に、導入ガスをイオン化あるいは活性化する装
置と、反応性ガスを供給するラインと、■族元素を含む
化合物ガスを供給するラインとを備えたことを特徴とす
る分子線エピタキシャル成長装置である。
成長方法において、反応性ガスと■族元素を含む化合物
ガスとを混合したガスをイオン化あるいは活性化して高
真空下で基板表面をエツチングする工程と、■−■族化
合物半導体をエピタキシャル成長する工程とを少なくと
もそれぞれ１回含むことを特徴とする分子線エピタキシ
ャル成長方法、およびこの方法を実施する装置、すなわ
ち、 真空容器に、導入ガスをイオン化あるいは活性化する装
置と、反応性ガスを供給するラインと、■族元素を含む
化合物ガスを供給するラインとを備えたことを特徴とす
る分子線エピタキシャル成長装置である。
本発明ではＭＢＥ成長室内あるいは成長室と同一め超高
真空が維持できる連結された容器内に反応性ガスと■族
を含む化合物ガスを導入してイオン化あるいは活性化し
、■族雰囲気中でエツチングを行い、再成長を開始する
ことにより高真空中でエツチングしても■腰抜けがおこ
らず、良好な再成長界面が得られる。
真空が維持できる連結された容器内に反応性ガスと■族
を含む化合物ガスを導入してイオン化あるいは活性化し
、■族雰囲気中でエツチングを行い、再成長を開始する
ことにより高真空中でエツチングしても■腰抜けがおこ
らず、良好な再成長界面が得られる。
以下に本発明の実施例を図によって説明する。
第１図は本発明の実施例に用いた装置の概略図である１
本発明装置は超高真空対応の成長室１と、該成長室１内
に設置した排気装ｗ２と加熱機構を有する基板ホルダー
３と、ヌードイオンゲージ４と、成長室１内に臨ませた
■族元素原料セル５゜■族元素原料セル６、ドーパント
原料セルフおよび反応性ガスを導入するマスフローコン
トローラ８とＶ族化合物ガスを導入するマスフローコン
トローラ９と、導入ガスをイオン化するＥＣＲイオン源
１０とによって構成されている。
本発明装置は超高真空対応の成長室１と、該成長室１内
に設置した排気装ｗ２と加熱機構を有する基板ホルダー
３と、ヌードイオンゲージ４と、成長室１内に臨ませた
■族元素原料セル５゜■族元素原料セル６、ドーパント
原料セルフおよび反応性ガスを導入するマスフローコン
トローラ８とＶ族化合物ガスを導入するマスフローコン
トローラ９と、導入ガスをイオン化するＥＣＲイオン源
１０とによって構成されている。
本実施例では、■族元素としてＧａ、Ｖ族元素としてＡ
ｓ、 ｎ型ドーパ、ントとしてＳｉを用い、第３図に示
すガリウム砒素電界効果トランジスタの製作を試みた。
ｓ、 ｎ型ドーパ、ントとしてＳｉを用い、第３図に示
すガリウム砒素電界効果トランジスタの製作を試みた。
成長室１内で、まず活性層形成のため、半絶縁性ガリウ
ム砒素基板上１３に基板温度６００℃でわずかにＳｉを
ドーピングして、キャリア濃度２ＸＩＯ”ａｍ−’程度
のｎ型高純度層１４をＩＩ！ｍ成長させた。
ム砒素基板上１３に基板温度６００℃でわずかにＳｉを
ドーピングして、キャリア濃度２ＸＩＯ”ａｍ−’程度
のｎ型高純度層１４をＩＩ！ｍ成長させた。
これを成長室ｌから一旦取出し、その上にＶＳｉからな
る耐熱性ゲート電極１５とＳｉｎ、の側壁１６を形成し
、再び成長室１に戻し、厚さｔｏｏｏ人、キャリア濃度
５Ｘ１０”ｅｌｌ″″１のＳｉドープｎ型高濃度ガリウ
ム砒素層１７を成長させた。
る耐熱性ゲート電極１５とＳｉｎ、の側壁１６を形成し
、再び成長室１に戻し、厚さｔｏｏｏ人、キャリア濃度
５Ｘ１０”ｅｌｌ″″１のＳｉドープｎ型高濃度ガリウ
ム砒素層１７を成長させた。
本実施例においては、ｎ型高濃度層を成長させる前にｌ
ｅｅ／ｗｉｎのＣもガスとｉｃｅ／ｗｉｎのＡｓＨ，を
ＥＣＲイオンＨＩＯに通し、これをイオン化して結晶表
面のドライエツチングを５分間行っている。
ｅｅ／ｗｉｎのＣもガスとｉｃｅ／ｗｉｎのＡｓＨ，を
ＥＣＲイオンＨＩＯに通し、これをイオン化して結晶表
面のドライエツチングを５分間行っている。
深さ方向のキャリア濃度をＣ−ｖ法により測定した結果
を第４図に示す。
を第４図に示す。
第４図に明らかなように、本成長法によると、ｎ型高濃
度層と高純度層との界面には、なんらキャリア濃度の変
化は見られないが、Ｖ族ガスを供給しない従来方法によ
ると、界面にキャリア濃度の低い部分ができており、こ
れが抵抗を高くする原因となっている。
度層と高純度層との界面には、なんらキャリア濃度の変
化は見られないが、Ｖ族ガスを供給しない従来方法によ
ると、界面にキャリア濃度の低い部分ができており、こ
れが抵抗を高くする原因となっている。
なお、以上実施例に用いた装置は、成長室１にＥＣＲイ
オン源１０を取付けた構造であるが、あるいは第２図に
示すようにエツチング室１１と成長室１とに容器を分離
し、どちらも高真空に引き、その間にゲートバルブ１２
を取付けた構造を用い、エツチングと成長とを別個の室
で行ってもよい。
オン源１０を取付けた構造であるが、あるいは第２図に
示すようにエツチング室１１と成長室１とに容器を分離
し、どちらも高真空に引き、その間にゲートバルブ１２
を取付けた構造を用い、エツチングと成長とを別個の室
で行ってもよい。
反応性ガスをイオン化する装置としては、本実施例で用
いたＥＣＲイオン源だけでなくイオン銃のようなもので
もよく、反応性ガスも塩素（Ｃａｔ）だけでなく、塩酸
（ＨＣＱ）、塩化炭素（ＣＣら）でもよく。
いたＥＣＲイオン源だけでなくイオン銃のようなもので
もよく、反応性ガスも塩素（Ｃａｔ）だけでなく、塩酸
（ＨＣＱ）、塩化炭素（ＣＣら）でもよく。
■族化合物ガスもアルシン（ＡｓＨ，）だけでなく、ホ
スフィン（ｐｕａ ）、トリエチル砒素（Ａ８（ＣＪｉ
）ａ）等も、要旨を逸脱しない範囲で使用可能セある。
スフィン（ｐｕａ ）、トリエチル砒素（Ａ８（ＣＪｉ
）ａ）等も、要旨を逸脱しない範囲で使用可能セある。
また、エツチングおよび成長する■−■族化合物半導体
は、ＧａＡｓだけでなく、ＩｎＧａＡｓ、 １ＱＧａＡ
ｓなど混晶やＩｎＰのような他の■−■族化合物でも同
様な結果が得られるのはいうまでもない。
は、ＧａＡｓだけでなく、ＩｎＧａＡｓ、 １ＱＧａＡ
ｓなど混晶やＩｎＰのような他の■−■族化合物でも同
様な結果が得られるのはいうまでもない。
以上述べたように本発明によれば高真空中でエツチング
し、再成長させて良好な再成長界面が得られ、ひいては
デバイス特性を向上できる効果を有する。
し、再成長させて良好な再成長界面が得られ、ひいては
デバイス特性を向上できる効果を有する。
第１図は本発明装置の一実施例の概略図、第２図は他の
実施例の概略図、第３図は本発明の一実施例で作製され
たガリウム砒素電界効果トランジスタの断面図、第４図
はＧａＡｓ成長層のキャリア濃度の表面から基板方向へ
の深さ分布を示す図である。 １・・・成長室 ２・・・排気装置３・・・
基板ホルダー ４・・・ヌードイオンゲージ５・・
・■族元素原料セル ６・・・Ｖ族元素原料セルフ・・
・ドーパント原料セル ８・・・反応カス用マスフローコントローラ９・・・■
族ガス用マスフローコントローラｌＯ・・・ＥＣＲイオ
ン源 １１・・・エツチング室１２・・・ゲートバ
ルブ
実施例の概略図、第３図は本発明の一実施例で作製され
たガリウム砒素電界効果トランジスタの断面図、第４図
はＧａＡｓ成長層のキャリア濃度の表面から基板方向へ
の深さ分布を示す図である。 １・・・成長室 ２・・・排気装置３・・・
基板ホルダー ４・・・ヌードイオンゲージ５・・
・■族元素原料セル ６・・・Ｖ族元素原料セルフ・・
・ドーパント原料セル ８・・・反応カス用マスフローコントローラ９・・・■
族ガス用マスフローコントローラｌＯ・・・ＥＣＲイオ
ン源 １１・・・エツチング室１２・・・ゲートバ
ルブ
Claims (2)
- （１）III−Ｖ族化合物半導体の分子線エピタキシャル
成長方法において、反応性ガスとＶ族元素を含む化合物
ガスとを混合したガスをイオン化あるいは活性化して高
真空下で基板表面をエッチングする工程と、III−Ｖ族
化合物半導体をエピタキシャル成長する工程とを少なく
ともそれぞれ１回含むことを特徴とする分子線エピタキ
シャル成長方法。 - （２）真空容器に、導入ガスをイオン化あるいは活性化
する装置と、反応性ガスを供給するラインと、Ｖ族元素
を含む化合物ガスを供給するラインとを備えたことを特
徴とする分子線エピタキシャル成長装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62082364A JP2735190B2 (ja) | 1987-04-02 | 1987-04-02 | 分子線エピタキシヤル成長方法及び成長装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62082364A JP2735190B2 (ja) | 1987-04-02 | 1987-04-02 | 分子線エピタキシヤル成長方法及び成長装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63248796A true JPS63248796A (ja) | 1988-10-17 |
| JP2735190B2 JP2735190B2 (ja) | 1998-04-02 |
Family
ID=13772527
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62082364A Expired - Lifetime JP2735190B2 (ja) | 1987-04-02 | 1987-04-02 | 分子線エピタキシヤル成長方法及び成長装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2735190B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0247826A (ja) * | 1988-08-10 | 1990-02-16 | Fujitsu Ltd | 分子線エピタキシャル成長方法及びそれを実施する装置 |
| EP0573270A2 (en) * | 1992-06-02 | 1993-12-08 | Mitsubishi Chemical Corporation | Method of preparing compound semiconductor |
| US5711813A (en) * | 1994-09-29 | 1998-01-27 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Epitaxial crystal growth apparatus |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61101490A (ja) * | 1984-10-24 | 1986-05-20 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 分子線結晶成長方法と装置 |
-
1987
- 1987-04-02 JP JP62082364A patent/JP2735190B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61101490A (ja) * | 1984-10-24 | 1986-05-20 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 分子線結晶成長方法と装置 |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0247826A (ja) * | 1988-08-10 | 1990-02-16 | Fujitsu Ltd | 分子線エピタキシャル成長方法及びそれを実施する装置 |
| EP0573270A2 (en) * | 1992-06-02 | 1993-12-08 | Mitsubishi Chemical Corporation | Method of preparing compound semiconductor |
| EP0573270A3 (ja) * | 1992-06-02 | 1994-02-16 | Mitsubishi Chem Ind | |
| US5711813A (en) * | 1994-09-29 | 1998-01-27 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Epitaxial crystal growth apparatus |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2735190B2 (ja) | 1998-04-02 |
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