JPH01201915A - 分子線エピタキシ装置 - 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〕 本発明は分子線エピタキシに用いる■族元素発生装置に
関するものである。

〔従来の技術〕

従来分子線エピタキシ法により■−■族化合物半導体を
成長する場合の■族分子線としては金属■族元素を昇温
した場合に発生する（■）４例えばＡ　ｓ　４もしくは
Ｐ４が用いられている。結晶成長は第２図に示す如く超
高真空チェンバー（１）内で所定の温度に昇温された基
板ホルタ（２）上の半導体基板（３）上に■族元素（４
）を昇温することにより得られる■成分子線（５）と■
族元素（６）を昇温することにより得られる■成分子線
（５）を■族元素（６）を昇温することにより、発生す
る（■）４よりなる■族分子線（７）を同時に照射し半
導体基板（３）上に単結晶Ｉ＝Ｖ族化合体（８）を堆積
することにより行なわれる。

従来の成長法においては基板上に照射される（■）４が
基板上で分解し、単一■族元素として所定の５ｉｔｅに
配置される場合は化学量論比のとれた高品質な単結晶■
−■族化合物半導体ができるが、現実には完全に入射し
た■族元素が単一元素に分解されずに結晶中に組み込ま
れ、格子欠陥として作用して、結晶性を劣化させる。

すなわち分子線エピタキシにより化学量論比のとれた■
−■族化合物半導体を成長するためには、■族の分子線
として従来の（■）４の代りに■もしくは（■）２を用
いる方法が有効−Ｃある。

通常■もしくは（■）２を作製する方法としては（１）
分子線源とし同様に■族金属を用い蒸発した（■）４を
衝突電離もしくは８００℃以上の高温で熱的に分解させ
る方法と（２］■族元素の水素化物を熱分解する方法か
考えられる。前記（１）による方法では分解効率が悪く
かつ分解してもほとんどが（■）２で単一元素のＶはほ
とんと作製てきない。

一方前記（２］による方法では低温（３５０℃以上）で
分解し、かつ単一元素Ｖの分解確率が高く、水素化合物
の熱分解の方が有利である。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら上記水素化物を熱分解した場合は■もしく
は（■）２及び少量の（■）４の他に大量のＨ２が分解
される。多量のＨ、を■及び（Ｖ）２と同時に分子線エ
ピタキシ装置の真空チエツバに導入するとヂエンバ内壁
でのＨ２による置換脱離により不純物ガスが発生し、結
晶性を劣化させる。

本発明（よ上記欠点に鑑み、発生したＨ２のみを昇温さ
れたパラジウム合金により透過させ、■。

（Ｖ）２及び少量の（■）４のみを■数分子線として用
いることにより、分子線エピタキシ法による■−■族化
合物半導体の結晶性を向上させるものである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は■族の分子線源として■族元素と水素との化合
物を用い上記水素化合物を熱分解し、熱分解により発生
した水素のみを昇温されたパラジウム合金により分離し
、分解された■族元素及び黴少な■族水素化物を、ガス
状で基板に照射できる■族分子線発生装置を設けたもの
である。

〔作　用〕

本発明は発生した■１□のみを昇温されたバラジュウム
合金により透過さぜ、Ｖ、（Ｖ）２及び少量の（■）、
のみを■数分子線として用いることにより、分子線エピ
クキシ法によるＩ−Ｖ族化合物半導体の結晶性を向上さ
せるものである。

〔実施例〕

以下■族水素化物としてＡｓＨ３を■族分子線源として
金属Ｇａを用いたＧａＡｓを成長する本発明の一実施例
を第１図を用いて示す。Ｇａの分子線（５）を１μｍ　
／　ｈ　ｒの成長速度になる強度に設定する。あらかし
め清浄化されたＧａＡｓ基板（３）を６２０℃に昇温す
る様に基板ホルダ（２）の温度を設定する。Ａ　ｓ　Ｈ
３（１２）をバルブ−Ｉ　　（Ｂ）を開け７００℃に昇
温されたパラジウム合金槽（１４）に導入する。導入さ
れたＡ　Ｓ　Ｈ３（１２）はパラジウム合金槽（１４）
内でＡ　Ｓ　、　Ａ　Ｓ　２と少量のＡ　ｓ　４．及び
無視しうる程度のＡｓＨ，ＡｓＨ３と大量のＨ２に分解
される。分解されたＨ２のみがパラジウム合金槽（１４
）　全透過し、ハルブーＩ［（＋５）を開は真空排気さ
れる。バルブ−Ｉ　（ＩＳ）を調節し、導入管（１７）
より真空チェンバー（１）内に導入されるＡ　Ｓ　１．
　Ａ　Ｓ　２．Ａ　Ｓ　ａの全強度がＧａＡｓ基板（３
）上でＧａの分子線（５）強度の２倍となる様にする。

又、ｎ型ドーパントとしてはＳ　ｉ　（＋８）を用い、
ｎ型ＧａＡｓを成長させる。

上記方法により成長したｎ型Ｇ　ａ　Ａ　ｓ膜と通常の
Ａｓ、を用いて成長したｎ型ＧａＡｓ膜との深い準位を
Ｄ　Ｌ　Ｔ　Ｓ　（ｄｅｅｐ　Ｌｅｖｅｌ　ｔｒａｎｓ
ｅｎｔ　５ｐｅＣｔｒＯｓｃｏｐｙ）法により測定した
結果、従来法にょるＧａＡｓ膜ては深い準位が１０　”
ｃｍ−”存在するのに対し、本発明にょるＧ　ａ　Ａ　
ｓ膜では１０１２ｃｍ−３以下と大幅な結晶性の向上を
実現できた。

本発明はＡｓ水素化物のみならずすべての■族水素物を
使用することが可能であり、あらゆる■−Ｖ族の組み合
せによる化合物半導体の結晶成長に適用できるものであ
る。

〔発明の効果〕

以上の様に本発明によればＩ−Ｖ族化合物を分子線エピ
タキシで成長する場合に、■族分子線源として、■族元
素の複合体に対する単一■族元素の割合を大幅に増加す
ることにより化学量論比のとれたｉ−Ｖ族化合物半導体
を成長できる分子線エピタキシ装置を提供するものであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例による分子線エピタキシ装置
の概略図、第２図は従来の分子線エピタキシャル装置の
概略図である。 図中、（１）は真空チャツバ−１（２）は基板ボルダ−
１（３）はＧａＡｓ基板、（４）は金属Ｇ　ａ　、（５
１はＧａ分子線、（７）はＡｓ１．Ａｓ２．Ａｓ４分子
線、（８）はＧａＡｓ単結晶、（９）はイオンポンプ、
ＱＯＩはるつぼ、（１１）るつぼ加熱ヒーター、（Ｉ２
）はＡｓＦＩ３、（１３）はバルブ−Ｉ　、（１４１は
バランラム合金槽、（１５）はバルブ−■、（１６）は
バルブ−■、（１７）は導入管、（１８）はＳｉミド−
パン−、（１９）バラジウｌ、合金昇温ヒーター、（２
０）断熱材である。 なお、図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　Ｖ族の分子線源としてＶ族元素と水素との化合物を用
   い上記水素化合物を熱分解し、熱分解により発生した水
   素のみを昇温されたパラジウム合金により分離し、分解
   されたＶ族元素及び微少なＶ族水素化物を、ガス状で基
   板に照射できるＶ族分子線発生装置を備なえたことを特
   徴とする分子線エピタキシ装置。