JPS635515A - 化合物半導体のエピタキシヤル成長方法 - Google Patents
化合物半導体のエピタキシヤル成長方法Info
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- JPS635515A JPS635515A JP14865386A JP14865386A JPS635515A JP S635515 A JPS635515 A JP S635515A JP 14865386 A JP14865386 A JP 14865386A JP 14865386 A JP14865386 A JP 14865386A JP S635515 A JPS635515 A JP S635515A
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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〕
本発明は有機金属気相成長法による化合物半導体のエピ
タキシャル成長方法に関し、とりわけ、エピタキシャル
成長中に組成比を変えることのできる化合物半導体の工
・ピタキシャル成長方法に関する。
タキシャル成長方法に関し、とりわけ、エピタキシャル
成長中に組成比を変えることのできる化合物半導体の工
・ピタキシャル成長方法に関する。
厘族元素の原料として有機金属化合物を、Ｖ族元素の原
料として水素化物を用いた有機金属気相成長法（ＭｏＯ
ＶＤ法）によるＩ−Ｖ族化合物半導体のエピタキシャル
成長方法は、エピタキシャル成長層の膜厚が厘族元素の
有機金属化合物の輸送量に比例するため、膜厚の制御が
容易で超格子などを構成する超薄膜製造技術として優れ
ている。
料として水素化物を用いた有機金属気相成長法（ＭｏＯ
ＶＤ法）によるＩ−Ｖ族化合物半導体のエピタキシャル
成長方法は、エピタキシャル成長層の膜厚が厘族元素の
有機金属化合物の輸送量に比例するため、膜厚の制御が
容易で超格子などを構成する超薄膜製造技術として優れ
ている。
また、例えばＡｔｘＧａ（１−ｘ）ＡｓのＭ組成比Ｉは
気相中のＭ有機金属化合物とＧａ有機金属化合物のモル
比で決定できるため、液晶の組成制御が容易である。こ
のようなＭＯ（１ＶＤ法の特徴を利用すると、例えばｕ
ｘＧａ（１−ｚ）ＡｓのＭ組成比Ｘと異なるヘテロ接合
を容易に形成できる。すなわち、Ｍ組成比Ｘｉに設定さ
れた気相中のＡＩ／ＧＩＩＬ、比Ｘｘを、エピタキシャ
ル成長の途中で、Ｍ組成比Ｘ！に設定された気相中のＡ
ｌ ／ Ｇ ａ比ｘ１に切）換えることによシ、Ａｌｘ
Ｉ Ｇａ（１−ｘり人８層とＡ（ＸＩ Ｇａ（１−ｘ２
）ｈａ層のへテロ接合が形成できる。量子井戸構造を構
成する超薄ｌ［ｔ−形成する場合などには、急峻性に優
れた気相中のＡＩＩＩ／Ｇａ比比の切）換えが必要にな
る。従来技術においては、気相中のＡＩＩＩ／Ｇａ比な
ど混晶比の切シ換えは、原料ガス中の■族元素の有機金
属化合物の流量全マニホールドや自動流量制御器などを
利用して行なっていた。
気相中のＭ有機金属化合物とＧａ有機金属化合物のモル
比で決定できるため、液晶の組成制御が容易である。こ
のようなＭＯ（１ＶＤ法の特徴を利用すると、例えばｕ
ｘＧａ（１−ｚ）ＡｓのＭ組成比Ｘと異なるヘテロ接合
を容易に形成できる。すなわち、Ｍ組成比Ｘｉに設定さ
れた気相中のＡＩ／ＧＩＩＬ、比Ｘｘを、エピタキシャ
ル成長の途中で、Ｍ組成比Ｘ！に設定された気相中のＡ
ｌ ／ Ｇ ａ比ｘ１に切）換えることによシ、Ａｌｘ
Ｉ Ｇａ（１−ｘり人８層とＡ（ＸＩ Ｇａ（１−ｘ２
）ｈａ層のへテロ接合が形成できる。量子井戸構造を構
成する超薄ｌ［ｔ−形成する場合などには、急峻性に優
れた気相中のＡＩＩＩ／Ｇａ比比の切）換えが必要にな
る。従来技術においては、気相中のＡＩＩＩ／Ｇａ比な
ど混晶比の切シ換えは、原料ガス中の■族元素の有機金
属化合物の流量全マニホールドや自動流量制御器などを
利用して行なっていた。
しかし、従来技術によるマニホールドや自動流量制御器
などを用いての気相中の混晶比の切シ換えにおいて、マ
ニホールドや自動流量制御装置の動作速度に限界がある
ため、急峻な界面をもつヘテロ接合の製造や、超薄膜層
を含んだダブルへテロ接合の製造などには限界が生じた
。また従来技術によって原料ガスを切シ換えた場合、原
料ガス流量のわずかな変動により気相中に対流が発生し
、切）換え前後の原料ガスが混合してしまうため、ヘテ
ロ接合界面の急峻性が悪くなるといった問題点があった
。
などを用いての気相中の混晶比の切シ換えにおいて、マ
ニホールドや自動流量制御装置の動作速度に限界がある
ため、急峻な界面をもつヘテロ接合の製造や、超薄膜層
を含んだダブルへテロ接合の製造などには限界が生じた
。また従来技術によって原料ガスを切シ換えた場合、原
料ガス流量のわずかな変動により気相中に対流が発生し
、切）換え前後の原料ガスが混合してしまうため、ヘテ
ロ接合界面の急峻性が悪くなるといった問題点があった
。
さらに、従来技術による原料ガスの切シ換えだけでは、
膜厚方向にはへテロ接合を形成することは可能であるが
、エピタキシャル成長層中の面内方向で混晶化を変化さ
せたり、ヘテロ接合を形成することはできなかつ念。
膜厚方向にはへテロ接合を形成することは可能であるが
、エピタキシャル成長層中の面内方向で混晶化を変化さ
せたり、ヘテロ接合を形成することはできなかつ念。
そこで本発明の目的は、原料ガスの切シ換えをすること
なく、エピタキシャル成長中に急峻な界面をもつヘテロ
接合を製造でき、しかもエピタキシャル成長層中の面内
方向でヘテロ接合を作製できる化合物半導体のエピタキ
シャル成長方法を提供するところにある。
なく、エピタキシャル成長中に急峻な界面をもつヘテロ
接合を製造でき、しかもエピタキシャル成長層中の面内
方向でヘテロ接合を作製できる化合物半導体のエピタキ
シャル成長方法を提供するところにある。
本発明による化合物半導体のエピタキシャル成長方法は
、’Ｈｔ種Ｉ族元素の有機金属化合物と、第２種Ｉ族元
素の有機金属化合物と、Ｖ族元素の水素化物と、を原料
ガスとする有機金属気相成長法により半導体基板上にＡ
ニーＢ （、−エ）−０型化合物中導体をエピタキシャ
ル成長させる方法において、前記エピタキシャル成長中
に該化合物半導体の表面に紫外線を照射させることによ
り、エピタキシャル成長層中のＡ 組成比ｘｔ−変化さ
せるところに特徴がある。
、’Ｈｔ種Ｉ族元素の有機金属化合物と、第２種Ｉ族元
素の有機金属化合物と、Ｖ族元素の水素化物と、を原料
ガスとする有機金属気相成長法により半導体基板上にＡ
ニーＢ （、−エ）−０型化合物中導体をエピタキシャ
ル成長させる方法において、前記エピタキシャル成長中
に該化合物半導体の表面に紫外線を照射させることによ
り、エピタキシャル成長層中のＡ 組成比ｘｔ−変化さ
せるところに特徴がある。
一例としてＡｉｘＧａ（１−ｘ）ム８の夏０ｑＶＤ法に
よるエピタキシャル成長中にエピタキシャル成長層表１
に紫外線を照射した場合をとり上げる。
よるエピタキシャル成長中にエピタキシャル成長層表１
に紫外線を照射した場合をとり上げる。
原料ガスとして、トリメチルアルミニクム（ＴＭＡｔと
略す）、トリメチルガリウム（ＴＭＧａと略す〕および
アルミシン（Ａ８Ｅ！−と略す）ｔ−用い、紫外線とし
て、Ａｒ？媒体エキシマレーザを用いた。第１図は、Ａ
ｌ ｘＧａ（１−ｘ）Ａｓ エピタキシャル成長中にエ
キシマレーザを照射した場合と照射しない場合のＭ組成
比Ｘの変化の様子を成長温度の関係として表わしたグラ
フである、供給したＴＭＡｔとＴＭＧａのモル比１６０
、’１’ＭＡｌおよびＴＭＧａの流量和に対するＡ＠Ｅ
Ｉ３流量比は１２０全ガス流量は５ｔ／−１成長圧力は
１００ Ｔｏｒｒ。
略す）、トリメチルガリウム（ＴＭＧａと略す〕および
アルミシン（Ａ８Ｅ！−と略す）ｔ−用い、紫外線とし
て、Ａｒ？媒体エキシマレーザを用いた。第１図は、Ａ
ｌ ｘＧａ（１−ｘ）Ａｓ エピタキシャル成長中にエ
キシマレーザを照射した場合と照射しない場合のＭ組成
比Ｘの変化の様子を成長温度の関係として表わしたグラ
フである、供給したＴＭＡｔとＴＭＧａのモル比１６０
、’１’ＭＡｌおよびＴＭＧａの流量和に対するＡ＠Ｅ
Ｉ３流量比は１２０全ガス流量は５ｔ／−１成長圧力は
１００ Ｔｏｒｒ。
基板は（１０Ｇ）面方位のＧａＡ日単結晶基板であリ、
エキシマレーザは波長１９３ ｎｍの紫外銀を出射する
Ａｒｙ媒体を用い、１パルス当シの元エネルギーは８０
ｍＪ／ｄ、（シ返し周波数が１００ＥＩＺ、平均の光出
力が８．Ｗ／ｃｊである。エキシマレーザの照射はアパ
ーチャの開閉によって行なった。
エキシマレーザは波長１９３ ｎｍの紫外銀を出射する
Ａｒｙ媒体を用い、１パルス当シの元エネルギーは８０
ｍＪ／ｄ、（シ返し周波数が１００ＥＩＺ、平均の光出
力が８．Ｗ／ｃｊである。エキシマレーザの照射はアパ
ーチャの開閉によって行なった。
第１図において、曲線ａはエキシマレーザ非照射の場合
、曲線すはエキシマレーザが照射の場合のＡｔｘＧａ（
１−ｚ、）Ａｓエピタキシャル成長層のＭ組成比Ｘの変
化を示している。％ＶＣ低温での成長においてエキシマ
レーザを照射した場合にＭ組成比が大きくなる。このよ
うな紫外線照射効果の原因は■気相中におけるＴＭＡｉ
とＴＭＧａの光分解効率の差、■気相−固相界面の光化
学反応によるＭの固相へのとり込み、■基板表面からの
ＭとＧａの元効果による再蒸発の度合の差などが考えら
れる。
、曲線すはエキシマレーザが照射の場合のＡｔｘＧａ（
１−ｚ、）Ａｓエピタキシャル成長層のＭ組成比Ｘの変
化を示している。％ＶＣ低温での成長においてエキシマ
レーザを照射した場合にＭ組成比が大きくなる。このよ
うな紫外線照射効果の原因は■気相中におけるＴＭＡｉ
とＴＭＧａの光分解効率の差、■気相−固相界面の光化
学反応によるＭの固相へのとり込み、■基板表面からの
ＭとＧａの元効果による再蒸発の度合の差などが考えら
れる。
第２図はエキシマレーザ照射強度に対するＭＸＧａ（１
−ｚ、）ＡｓのＭ組成比Ｘの変化の様子を示したグラフ
である。エキシマレーザ照射強度は１パルス当）の元エ
ネルギー密度を変化させた。曲線Ｃは低温成長、曲線ｄ
は高温成長の場合である。
−ｚ、）ＡｓのＭ組成比Ｘの変化の様子を示したグラフ
である。エキシマレーザ照射強度は１パルス当）の元エ
ネルギー密度を変化させた。曲線Ｃは低温成長、曲線ｄ
は高温成長の場合である。
その他の条件は前述した通りである。特に低温成長の場
合エキシマレーザ照射強度によってｘ”−［Ｌ １．は
どＭ組成比が変化する。
合エキシマレーザ照射強度によってｘ”−［Ｌ １．は
どＭ組成比が変化する。
第１図および第２図に示したＡｌｘＧａ（１−Ｘ）ム８
エピタキシャル成長中のエキシマレーザ照射の時間的あ
るいは空間的な新射強度変調によってＭ組成比を膜厚方
向あるいは面内方向だ変化させることができる。またエ
キシマレーザ照射強度の急峻度によって、Ｍ組成比の急
峻度が決定され、急峻性に優れた界面あるいはグレーデ
ッドな界面をもつヘテロ接合が製造できる。
エピタキシャル成長中のエキシマレーザ照射の時間的あ
るいは空間的な新射強度変調によってＭ組成比を膜厚方
向あるいは面内方向だ変化させることができる。またエ
キシマレーザ照射強度の急峻度によって、Ｍ組成比の急
峻度が決定され、急峻性に優れた界面あるいはグレーデ
ッドな界面をもつヘテロ接合が製造できる。
以上の基礎的データを基本として、本発明の実施例を紹
介する。第１の実施例を第３図に示す。
介する。第１の実施例を第３図に示す。
第３図はＡｉｘＧａ（１−ｘ、）Ａｓ エピタキシャル
成長中和エキシマレーザを断続的に照射して異なるＭ組
成比を持つ薄膜を多層にエピタキシャル成長する工程を
示す図である。成長条件は次のと訃りである。基板は（
１００）面方位のＧａＡｓ単結晶基板を使用し、ＴＭＡ
ｌと７ＭＧａの供給そル比はα６０．ＴＭＡｔおよびＴ
ＭＧａの流量和に対するＡｇＨｓｆｆｉ量比は１２０、
全ガス流量は５ｔ／−、成長圧力は１００Ｔｏｒｒ、基
板温度Ｔｏは６５０℃である。エキシマレーザはＡｒｔ
Ｆ媒体で波長は１９３ｎｍ、１パルス当りの光エネルギ
ーは８０ｍ、Ｔ／ｃｊ、〈）返し周波数１’ＯＯＨｇ、
平均の光出力＃１８Ｖｒ／ｄである。
成長中和エキシマレーザを断続的に照射して異なるＭ組
成比を持つ薄膜を多層にエピタキシャル成長する工程を
示す図である。成長条件は次のと訃りである。基板は（
１００）面方位のＧａＡｓ単結晶基板を使用し、ＴＭＡ
ｌと７ＭＧａの供給そル比はα６０．ＴＭＡｔおよびＴ
ＭＧａの流量和に対するＡｇＨｓｆｆｉ量比は１２０、
全ガス流量は５ｔ／−、成長圧力は１００Ｔｏｒｒ、基
板温度Ｔｏは６５０℃である。エキシマレーザはＡｒｔ
Ｆ媒体で波長は１９３ｎｍ、１パルス当りの光エネルギ
ーは８０ｍ、Ｔ／ｃｊ、〈）返し周波数１’ＯＯＨｇ、
平均の光出力＃１８Ｖｒ／ｄである。
＠５図（ａ）は第１工程を示す図で、ＧａＡａ単結晶基
板３０１の表面にＴＭＡｌ、 ＴＭ（）ａ 、Ａ ｓ
Ｈｌおよびチャリアとしての水素よ）成る原料ガス３０
２を導入し、熱分解によってＭ組成比がｘｌ−（１４８
（ＤＡｊ（Ｌ４８Ｇａ１５２Ａｓ＋層３０３を１分間エ
ピタキシャル成長−１゜ 第３図すは第２工程を示す図で、第１工程の成長条件下
でエキシマレーザ３０４を１分間照射する。このとき、
第１図にも示すように、６５０℃の成長条件下でエキシ
マレーザを照射するとＭ組成比がｘｌＪｗ（ｌＬ５７の
Ｍα５７Ｇａ１４３Ａｇ層３０５がエピタキシャル成長
する。第３図（Ｃ）は第３工程を示す図で、成長条件は
不変で、第２工程で行なったエキシマレーザ照射４１分
間停止した状態である。この場合は、Ｍ組成比がＸ−α
４８のＭα４８Ｇａ（Ｌ５２Ａｓｉ層がエピタキシャル
成長する。前記第２工程と前記第３工程をぐシ返し行な
うと、Ｍ組成比の異なった２種類の薄膜を原料ガスを切
り換えることをせずに積層できる。
板３０１の表面にＴＭＡｌ、 ＴＭ（）ａ 、Ａ ｓ
Ｈｌおよびチャリアとしての水素よ）成る原料ガス３０
２を導入し、熱分解によってＭ組成比がｘｌ−（１４８
（ＤＡｊ（Ｌ４８Ｇａ１５２Ａｓ＋層３０３を１分間エ
ピタキシャル成長−１゜ 第３図すは第２工程を示す図で、第１工程の成長条件下
でエキシマレーザ３０４を１分間照射する。このとき、
第１図にも示すように、６５０℃の成長条件下でエキシ
マレーザを照射するとＭ組成比がｘｌＪｗ（ｌＬ５７の
Ｍα５７Ｇａ１４３Ａｇ層３０５がエピタキシャル成長
する。第３図（Ｃ）は第３工程を示す図で、成長条件は
不変で、第２工程で行なったエキシマレーザ照射４１分
間停止した状態である。この場合は、Ｍ組成比がＸ−α
４８のＭα４８Ｇａ（Ｌ５２Ａｓｉ層がエピタキシャル
成長する。前記第２工程と前記第３工程をぐシ返し行な
うと、Ｍ組成比の異なった２種類の薄膜を原料ガスを切
り換えることをせずに積層できる。
第３図（ｄ）はこのようにして製造したＭα４８ＧａＱ
、５２Ａｓ＋とＡｊ［Ｌ５７Ｇａ［Ｌ４３Ａｓの多層エ
ピタキシャル成長層を示している。３１１，３０６およ
び３０８がエキシマレーザ照射せずに製造したＡＩＣＬ
４８ＧａＣＬ５２Ａｓ層、３０５ および３０７がエキ
シマレーザ照射して製造したＡｔα５７ＧａＣＬ４５Ａ
８層であり、各層の膜厚け５６０又である。第４図は第
３図（ｄ）に示した多層エピタキシャル成長層のオージ
ェ分析結果を示すグラフである。横軸はスパッタリング
時間であり、縦軸は標準サンプルを基準にしたオージェ
信号ピーク比から算出しｆｃ、ｕ組成比である。エキシ
マレーザを照射した層と照射しない層のＭ組成比の差か
はつきシみられる。第３図（ａ）〜（ｄ）に示した実施
例において、エキシマレーザを照射する時間あるいは照
射していない時間を所望の値に設定すると、各層の膜厚
を単原子層厚程度にまで制御することが可能となシ、量
子井戸効果を呈する超格子構造などの製造が容易にでき
る。
、５２Ａｓ＋とＡｊ［Ｌ５７Ｇａ［Ｌ４３Ａｓの多層エ
ピタキシャル成長層を示している。３１１，３０６およ
び３０８がエキシマレーザ照射せずに製造したＡＩＣＬ
４８ＧａＣＬ５２Ａｓ層、３０５ および３０７がエキ
シマレーザ照射して製造したＡｔα５７ＧａＣＬ４５Ａ
８層であり、各層の膜厚け５６０又である。第４図は第
３図（ｄ）に示した多層エピタキシャル成長層のオージ
ェ分析結果を示すグラフである。横軸はスパッタリング
時間であり、縦軸は標準サンプルを基準にしたオージェ
信号ピーク比から算出しｆｃ、ｕ組成比である。エキシ
マレーザを照射した層と照射しない層のＭ組成比の差か
はつきシみられる。第３図（ａ）〜（ｄ）に示した実施
例において、エキシマレーザを照射する時間あるいは照
射していない時間を所望の値に設定すると、各層の膜厚
を単原子層厚程度にまで制御することが可能となシ、量
子井戸効果を呈する超格子構造などの製造が容易にでき
る。
本発明の第２の実施例１に一第５図に示す。第５図はエ
ピタキシャル成長層表面に選択的にエキシマレーザ照射
を行なって組成の異なる薄膜層を埋め込んだ化合物半導
体層を製造する方法を示している。第５図（ａ）は（１
００、）面方位のＧＩＬＡＳＩ単結晶基板５０１０表面
にＴ ＭＡＲ，Ｔ ＭＧａ 、 Ａ８Ｅｌｌおよびキャ
リアガスとしてのＦｉｘ ｔ−含んだ原料ガス５０２を
導入し、基板加熱を行なうとともに、エピタキシャル成
長層表面全体ＶｃＡｒＦ媒体工中シマレーザ５０５を照
射し、Ｍ組成比がｘｍｌＩｃＬ５５のＭα３５Ｇａα６
５Ａ８層５０４を形成する工程を示す。第５図（１））
ｔｉ長方形のＳ元板５０５をエキシマレーザ５０３の光
路上に挿入して、エピタキシャル成長層表面の面内方向
で選択的にエキシマレーザ照射しない工程を示す。この
ときエキシマレーザを照射した部分にはＭ組成比がＸ−
α３５のＭα３５Ｇａα６５Ａ８層５０６が形成され、
それと隣接して長方形のＭ組成比がｘｍｌ１２３のＡＩ
α２３ＧａＱ、７７人ａ層５０７が形成される。第５図
（Ｃ）は前記Ｊ元板５０５を除去して、再び全面にエキ
シマレーザ５０３を照射し、Ｍ組成比がｘｃＬ３５のＭ
α３５Ｇａα６５Ａａ 層５０８を形成する工程を示す
。以上の工程によって製造されたエピタキシャル成長層
の断面図を第５図（ｄ）に示す。これは、ＧａＡ３単結
晶基板５０１上に長方形のＡＩ［Ｌ２３Ｇａα７７Ａ８
層５０９をＡｉ（Ｌ３５Ｇａｌ１６５Ａｓ層５１０が包
囲した構造を形成しておプ、ＡＩＣＬ２３．Ｇａα７７
Ａ６層が光学的な導波路の機能をもつ、光学部品として
使用できる。
ピタキシャル成長層表面に選択的にエキシマレーザ照射
を行なって組成の異なる薄膜層を埋め込んだ化合物半導
体層を製造する方法を示している。第５図（ａ）は（１
００、）面方位のＧＩＬＡＳＩ単結晶基板５０１０表面
にＴ ＭＡＲ，Ｔ ＭＧａ 、 Ａ８Ｅｌｌおよびキャ
リアガスとしてのＦｉｘ ｔ−含んだ原料ガス５０２を
導入し、基板加熱を行なうとともに、エピタキシャル成
長層表面全体ＶｃＡｒＦ媒体工中シマレーザ５０５を照
射し、Ｍ組成比がｘｍｌＩｃＬ５５のＭα３５Ｇａα６
５Ａ８層５０４を形成する工程を示す。第５図（１））
ｔｉ長方形のＳ元板５０５をエキシマレーザ５０３の光
路上に挿入して、エピタキシャル成長層表面の面内方向
で選択的にエキシマレーザ照射しない工程を示す。この
ときエキシマレーザを照射した部分にはＭ組成比がＸ−
α３５のＭα３５Ｇａα６５Ａ８層５０６が形成され、
それと隣接して長方形のＭ組成比がｘｍｌ１２３のＡＩ
α２３ＧａＱ、７７人ａ層５０７が形成される。第５図
（Ｃ）は前記Ｊ元板５０５を除去して、再び全面にエキ
シマレーザ５０３を照射し、Ｍ組成比がｘｃＬ３５のＭ
α３５Ｇａα６５Ａａ 層５０８を形成する工程を示す
。以上の工程によって製造されたエピタキシャル成長層
の断面図を第５図（ｄ）に示す。これは、ＧａＡ３単結
晶基板５０１上に長方形のＡＩ［Ｌ２３Ｇａα７７Ａ８
層５０９をＡｉ（Ｌ３５Ｇａｌ１６５Ａｓ層５１０が包
囲した構造を形成しておプ、ＡＩＣＬ２３．Ｇａα７７
Ａ６層が光学的な導波路の機能をもつ、光学部品として
使用できる。
前述の２実施例は、エキシマレーザを照射するか、ある
いは照射しないかによって照射強度変調を行なった。し
かし、それだけでなく、照射強度を時間的あるいは空間
的に徐々に変化させていくことも可能である。すなわち
、エキシマレーザ源からの出射強度を、１パルス当、り
の光エネルギーで変えるか、又はく）返し周波数によ不
平均光出力でｆ、することによってエキシマレーザ照射
強度のグレーデッドな時間変調を行なうことが可能であ
るし、また、エキシマレーザの光束をレンズや遮光マス
ク等を利用して集光、発散させることにより、エキシマ
レーザ照射強度のグレーデッドな空間変調を行なうこと
が可能である。このような時間的、空間的にブレデッド
な照射強度をもつエキシマレーザを照射すると、例えば
ＧＲ工Ｎ−８ＯＥＩ構造の半導体レーザや、薄膜レンズ
、グレーティング、多層反射膜などの光デバイスや、横
型のへテロバイポーラトランジスタ等の電子デバイス製
造可能である。
いは照射しないかによって照射強度変調を行なった。し
かし、それだけでなく、照射強度を時間的あるいは空間
的に徐々に変化させていくことも可能である。すなわち
、エキシマレーザ源からの出射強度を、１パルス当、り
の光エネルギーで変えるか、又はく）返し周波数によ不
平均光出力でｆ、することによってエキシマレーザ照射
強度のグレーデッドな時間変調を行なうことが可能であ
るし、また、エキシマレーザの光束をレンズや遮光マス
ク等を利用して集光、発散させることにより、エキシマ
レーザ照射強度のグレーデッドな空間変調を行なうこと
が可能である。このような時間的、空間的にブレデッド
な照射強度をもつエキシマレーザを照射すると、例えば
ＧＲ工Ｎ−８ＯＥＩ構造の半導体レーザや、薄膜レンズ
、グレーティング、多層反射膜などの光デバイスや、横
型のへテロバイポーラトランジスタ等の電子デバイス製
造可能である。
本実施例においては、化合物半導体としてＡｔＧａＡｓ
をと）上げたが、本発明はこれにとどまらず、工ｎＧ
ａＡｓ、工ｎＧａＰ、工ｎＡｊＡ ｓ 、 Ｉ ｎＡＡ
Ｐ 、 ＡＩＧ ａ Ｐなどの２種類の】族元素をもつ
３元系ｍ−ｖ族化合物半導体のエピタキシャル成長方法
に適用できる。
をと）上げたが、本発明はこれにとどまらず、工ｎＧ
ａＡｓ、工ｎＧａＰ、工ｎＡｊＡ ｓ 、 Ｉ ｎＡＡ
Ｐ 、 ＡＩＧ ａ Ｐなどの２種類の】族元素をもつ
３元系ｍ−ｖ族化合物半導体のエピタキシャル成長方法
に適用できる。
また、Ｉ族元素の有機金属化合物としてトリメチル系を
とシ上げたが、トリエチル系、モノメチルジエチル系、
トリプロピル系などの有機金属化合物を使用する化合物
半導体のエピタキシャル成長方法にも適用できる。また
半導体基板としてＧａ１ｇ単結晶基板を使用したが、Ｓ
１単結晶基板、ＧａＰ単結晶基板など、いかなる半導体
基板を用いても適用できる。エキシマレーザとしてＡｒ
’ＥＦ媒体を用いた波長１９３ｎｍのものを使用したが
、Ｋｒｙ、Ｘｅ０Ｌｅ ＩＰｘ ＋ Ｘｓ？ 等の媒
体を使用したものも利用できる。なお、エキシマレーザ
は半導体基板に垂直にあるいは斜め方向から照射してい
る。
とシ上げたが、トリエチル系、モノメチルジエチル系、
トリプロピル系などの有機金属化合物を使用する化合物
半導体のエピタキシャル成長方法にも適用できる。また
半導体基板としてＧａ１ｇ単結晶基板を使用したが、Ｓ
１単結晶基板、ＧａＰ単結晶基板など、いかなる半導体
基板を用いても適用できる。エキシマレーザとしてＡｒ
’ＥＦ媒体を用いた波長１９３ｎｍのものを使用したが
、Ｋｒｙ、Ｘｅ０Ｌｅ ＩＰｘ ＋ Ｘｓ？ 等の媒
体を使用したものも利用できる。なお、エキシマレーザ
は半導体基板に垂直にあるいは斜め方向から照射してい
る。
本発明による化合物半導体のエピタキシャル成長方法に
は次のような効果を有する。すなわち、（１） エピ
タキシャル成長層の混晶比を紫外線の切り換えによって
変化させるので、急峻な界面をもつヘテロ接合が得られ
る。
は次のような効果を有する。すなわち、（１） エピ
タキシャル成長層の混晶比を紫外線の切り換えによって
変化させるので、急峻な界面をもつヘテロ接合が得られ
る。
（２）紫外線の照射強度全面内方向に変調させるさとが
できるので、−回のエピタキシャル成長で面内方向にペ
テロ接合を形成できる。
できるので、−回のエピタキシャル成長で面内方向にペ
テロ接合を形成できる。
（３ン 紫外線の照射の有無に関係なく、面内でエピ
タキシャル成長速度は均一であるから、プレーナ構造の
デバイスが作製でき、生産性や歩留シが向上する。
タキシャル成長速度は均一であるから、プレーナ構造の
デバイスが作製でき、生産性や歩留シが向上する。
（４）紫外線を空間的・時間的に変調できるので３次元
超格子などの全く新しいデバイスが容易に作製可能であ
る。
超格子などの全く新しいデバイスが容易に作製可能であ
る。
（５） 工中シマレーザは光密度が高く、出射面積。
か大きいので照射強度などの照射条件の自由度が大きく
、条件設定しやすい。
、条件設定しやすい。
などの大きな効果がある。
第１図はＡｌｘ（！ａ（１−ｘ、）Ａｓ ｘビタキシ−
ａ（ル成長中にエキシマレーザ照射した場合と照射しな
い場合のＭ組成比その変化の様子を成長温度の関係とし
て表わしたグラフである。 第２図はエキシマレーザ照射強度に対するＡｌＩＣＧａ
（１−ｘ、）ＡｓのＭ組成比Ｘの変化の様子を示したグ
ラフである。 第３図（ａ）〜（ｄ）は第１の実施例を説明するための
図で、Ａｌ ＸＧ＆（＋−Ｘ、）Ａｌｌエピタキシャル
成長中疋エキシマレーザを断続的に照射して異なるＭ組
成比を持つ薄膜を多層にエピタキシャル成長する工程を
示す図である。 第４図は多層エピタキシャル成長層のオーシュ分析結果
を示すグラフである。 第５図（ａ）〜（ｄ）は第２の実施例を説明するための
図で、組成の異なる層を包囲した構造を形成する工程を
示し九図である。 ３０１・・・・・・ＧａＡｓ単結晶基板３０２・・・・
・・原料ガス ３０３．３０６，３０８ ＝−−−−ＭｃＬ４８ Ｇ
ａα５２ＡＩＩＩ層３０４・・・・・・エキシマレ ーザ３０５ 、３０７−−−−−−Ａｔα５７ Ｇａ（
Ｌ４３Ａｓ層５０１・・・・・・ＧａＡｓ単結晶基板５
０２・・・・・・原料ガス ５０５・・・・・・エキシマレーザ ５０４．５０６，５０８，５１０＝・・−・・’Ａｊｃ
Ｌ５５０ａｃＬ６５ム８層 ５０５・・・・・・ａ元板 ５０７ 、５０ ？・・・・−ＡＡα２３Ｇａα７７Ａ
８層以 上 出願人 七イコーエプソン株式会社 第１１！１ ２２図 第３図（幻 ＄ ａ ｉ ｔｃ） １３図（、Ｌ） エキシマレ−ｒ Ｌ４図 １咳Ｉ！Ｉに２ １４（Ｄ ｉｓ 図 （０ン ｉり図（ｔ）
ａ（ル成長中にエキシマレーザ照射した場合と照射しな
い場合のＭ組成比その変化の様子を成長温度の関係とし
て表わしたグラフである。 第２図はエキシマレーザ照射強度に対するＡｌＩＣＧａ
（１−ｘ、）ＡｓのＭ組成比Ｘの変化の様子を示したグ
ラフである。 第３図（ａ）〜（ｄ）は第１の実施例を説明するための
図で、Ａｌ ＸＧ＆（＋−Ｘ、）Ａｌｌエピタキシャル
成長中疋エキシマレーザを断続的に照射して異なるＭ組
成比を持つ薄膜を多層にエピタキシャル成長する工程を
示す図である。 第４図は多層エピタキシャル成長層のオーシュ分析結果
を示すグラフである。 第５図（ａ）〜（ｄ）は第２の実施例を説明するための
図で、組成の異なる層を包囲した構造を形成する工程を
示し九図である。 ３０１・・・・・・ＧａＡｓ単結晶基板３０２・・・・
・・原料ガス ３０３．３０６，３０８ ＝−−−−ＭｃＬ４８ Ｇ
ａα５２ＡＩＩＩ層３０４・・・・・・エキシマレ ーザ３０５ 、３０７−−−−−−Ａｔα５７ Ｇａ（
Ｌ４３Ａｓ層５０１・・・・・・ＧａＡｓ単結晶基板５
０２・・・・・・原料ガス ５０５・・・・・・エキシマレーザ ５０４．５０６，５０８，５１０＝・・−・・’Ａｊｃ
Ｌ５５０ａｃＬ６５ム８層 ５０５・・・・・・ａ元板 ５０７ 、５０ ？・・・・−ＡＡα２３Ｇａα７７Ａ
８層以 上 出願人 七イコーエプソン株式会社 第１１！１ ２２図 第３図（幻 ＄ ａ ｉ ｔｃ） １３図（、Ｌ） エキシマレ−ｒ Ｌ４図 １咳Ｉ！Ｉに２ １４（Ｄ ｉｓ 図 （０ン ｉり図（ｔ）
Claims (4)
- （１）第１種III族元素の有機金属化合物と、第２種II
I族元素の有機金属化合物と、Ｖ族元素の水素化物と、
を原料ガスとする有機金属気相成長法により半導体基板
上に、Ａ＾III＿ｘ−Ｂ＾III＿（＿１＿−＿ｘ＿）−Ｃ
＾Ｖ（Ａ＾III、Ｂ＾IIIおよびＣ＾Ｖはそれぞれ第１種
III族元素、第２種III族元素およびＶ族元素を示し、ま
たｘの０≦ｘ≦１でＡ＾III組成比を示す）型化合物半
導体をエピタキシャル成長させる方法において、前記エ
ピタキシャル事長中に該化合物半導体の表面に紫外線を
照射させることにより、エピタキシャル成長層中のＡ＾
III組成比ｘを変化させることを特徴とする化合物半導
体のエピタキシャル成長方法。 - （２）前記紫外線の照射強度を、エピタキシャル成長の
途中で、時間的に変調することにより、エピタキシャル
成長層中で膜厚方向にＡ＾III組成比ｘを変化させるこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の化合物半
導体のエピタキシャル成長方法。 - （３）前記紫外線の照射強度を、エピタキシャル成長表
面で、空間的に変調することにより、エピタキシャル成
長層中で面内方向にＡ＾III組成比ｘを変化させること
を特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の化合物半導
体のエピタキシャル成長方法。 - （４）前記紫外線としてエキシヤレーザを使用すること
を特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の化合物半導
体のエピタキシャル成長方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14865386A JPS635515A (ja) | 1986-06-25 | 1986-06-25 | 化合物半導体のエピタキシヤル成長方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14865386A JPS635515A (ja) | 1986-06-25 | 1986-06-25 | 化合物半導体のエピタキシヤル成長方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS635515A true JPS635515A (ja) | 1988-01-11 |
Family
ID=15457616
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14865386A Pending JPS635515A (ja) | 1986-06-25 | 1986-06-25 | 化合物半導体のエピタキシヤル成長方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS635515A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20030006869A (ko) * | 2001-07-16 | 2003-01-23 | 하보덕 | 금속재 파형 콤포지트 파이프 제조방법 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5833826A (ja) * | 1981-08-22 | 1983-02-28 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 気相エピタキシヤル成長法 |
| JPS5992522A (ja) * | 1982-11-18 | 1984-05-28 | Nec Corp | 結晶成長法 |
-
1986
- 1986-06-25 JP JP14865386A patent/JPS635515A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5833826A (ja) * | 1981-08-22 | 1983-02-28 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 気相エピタキシヤル成長法 |
| JPS5992522A (ja) * | 1982-11-18 | 1984-05-28 | Nec Corp | 結晶成長法 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20030006869A (ko) * | 2001-07-16 | 2003-01-23 | 하보덕 | 금속재 파형 콤포지트 파이프 제조방법 |
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