JPH01272111A - 化合物半導体の気相成長方法 - Google Patents
化合物半導体の気相成長方法Info
- Publication number
- JPH01272111A JPH01272111A JP10114588A JP10114588A JPH01272111A JP H01272111 A JPH01272111 A JP H01272111A JP 10114588 A JP10114588 A JP 10114588A JP 10114588 A JP10114588 A JP 10114588A JP H01272111 A JPH01272111 A JP H01272111A
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- Japan
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- mfc
- raw material
- compound
- reaction container
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- Pending
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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】
〔産業上の利用分腎〕
本発明は■族原料としてトリアルキルアルシンを用いる
ｍ−■族化合物半導体の熱分解気相成長法の改良に関す
る。
ｍ−■族化合物半導体の熱分解気相成長法の改良に関す
る。
近年、■−ｖ族化合物半導体は半導体レーザー、ＦＥＴ
、Ｌ已り等種々のデバイス用に開発が進められている。
、Ｌ已り等種々のデバイス用に開発が進められている。
これらのデバイス用化合物半導体エピタキシャル結晶は
クロライド法、へイドライド法、ＭＢＥ法（分子線エピ
タキシャル成長法）、ＬＰＥ法（液相エピタキシャル成
長法）、ＭＯ−ＣＶＤ法（有機金属熱分解気相成長法）
により製作されており、特にＭＯ−ＣＶＤ法は新しい量
産法として注目を集めている。
クロライド法、へイドライド法、ＭＢＥ法（分子線エピ
タキシャル成長法）、ＬＰＥ法（液相エピタキシャル成
長法）、ＭＯ−ＣＶＤ法（有機金属熱分解気相成長法）
により製作されており、特にＭＯ−ＣＶＤ法は新しい量
産法として注目を集めている。
この方法はＶ族元素であるＡｓソースとしてアルシン（
Ａｓｌｌｓ）が使用されている。一般に＾ｓ１１．ガス
は圧力容器に圧縮充填して使用に供されるが、近年その
使用量が増大したため、１ｌｓｌｌｓの安全な取扱い、
特に漏洩時の危険性に対する対策が重要な課題になって
いる。
Ａｓｌｌｓ）が使用されている。一般に＾ｓ１１．ガス
は圧力容器に圧縮充填して使用に供されるが、近年その
使用量が増大したため、１ｌｓｌｌｓの安全な取扱い、
特に漏洩時の危険性に対する対策が重要な課題になって
いる。
Ａ ｓ Ｉｆ ｓ分子の■を全てアルキル基に置換、し
たトリアルキルアルシンＣＱｓ＾３）のうちトリメチル
アルシン（（Ｃ１ｌｉ）＊Ａｓ ） 、）リエチルアル
シン（（Ｃａｌｌｓ）ｓ＾Ｓ）はその急性毒性が低いこ
とが見出されており、さ、らにトリアルキルアルシンの
多くは常温で液体であり、漏れてもその平衡蒸気圧相当
量の影響ですみ、Ａ ｓ ＩＩ ｓガスより安全面で優
れていることから、トリアルキルアルシンをＡｓＨｌの
代替原料として用いる検討がなされている０例えば、ト
リメチルガリウム（（Ｃ１ｌｓ） ｓＧａ ）と（ＣＩ
ｌｓ）ｓ＾Ｓとを組み合わせてＧａＡｓエピタキシャル
薄膜を得る検討がなされている。
たトリアルキルアルシンＣＱｓ＾３）のうちトリメチル
アルシン（（Ｃ１ｌｉ）＊Ａｓ ） 、）リエチルアル
シン（（Ｃａｌｌｓ）ｓ＾Ｓ）はその急性毒性が低いこ
とが見出されており、さ、らにトリアルキルアルシンの
多くは常温で液体であり、漏れてもその平衡蒸気圧相当
量の影響ですみ、Ａ ｓ ＩＩ ｓガスより安全面で優
れていることから、トリアルキルアルシンをＡｓＨｌの
代替原料として用いる検討がなされている０例えば、ト
リメチルガリウム（（Ｃ１ｌｓ） ｓＧａ ）と（ＣＩ
ｌｓ）ｓ＾Ｓとを組み合わせてＧａＡｓエピタキシャル
薄膜を得る検討がなされている。
しかしながら１．得られる腹の純度は口Ｈ８を用いる場
合よりも劣るという欠点がある。この原因の一つとして
、特に＾３に結合しているアルキル基の炭素がＧａＡｓ
結晶中に８！留してしまうことが原因であることが確か
められ、解決すべき問題となっていた。
合よりも劣るという欠点がある。この原因の一つとして
、特に＾３に結合しているアルキル基の炭素がＧａＡｓ
結晶中に８！留してしまうことが原因であることが確か
められ、解決すべき問題となっていた。
一方、＾ｓＨ，のＨの一部分をアルキル基に置き換えた
（Ｃ１１１ｓ）糞Ａｓ１１、（Ｃ，ｌｌ９）＾ａｌ１１
等のジアルキルアルシン、モノアルキルアルシンを＾ｓ
＃＋３代替原料として用いる検討が行われており、残留
不純物が減少した比較的良好な膜が得、られている、し
かしながら、このような部分アルキル化アルシンは、ア
ルキル化剤を過剰に用いて得ることができる全置換型、
すなわちＲ３Ａｓと異なり、純度良く合成することが非
常に困難であり、たとえ金属性不純物を通常の半導体試
薬並みに減らせたとしても、反応生成物としてはＲａＡ
ｓＨ，−ａ （ｎ −０＋１＋２＋３）の混合物となり
、合成コスト上昇の原因となる精蒸留を繰返し９行って
も分離困難なことが多い、このことは原料を気相で供給
する成長法においては重大であり、Ａ合物としての蒸気
圧を制御できないことを意味し、反応の供給を規定でき
ないという不都合を生じる。さらＣ２部分アルキル化ア
ルシンはその毒性が猛毒の八ｓ Ｉｆ ｓに近づく危惧
もある上にＡｓ ＩＩ ｘが混入する可能性を考慮する
と、合成や使用上特段の安全対策が不可欠であるという
欠点があった。
（Ｃ１１１ｓ）糞Ａｓ１１、（Ｃ，ｌｌ９）＾ａｌ１１
等のジアルキルアルシン、モノアルキルアルシンを＾ｓ
＃＋３代替原料として用いる検討が行われており、残留
不純物が減少した比較的良好な膜が得、られている、し
かしながら、このような部分アルキル化アルシンは、ア
ルキル化剤を過剰に用いて得ることができる全置換型、
すなわちＲ３Ａｓと異なり、純度良く合成することが非
常に困難であり、たとえ金属性不純物を通常の半導体試
薬並みに減らせたとしても、反応生成物としてはＲａＡ
ｓＨ，−ａ （ｎ −０＋１＋２＋３）の混合物となり
、合成コスト上昇の原因となる精蒸留を繰返し９行って
も分離困難なことが多い、このことは原料を気相で供給
する成長法においては重大であり、Ａ合物としての蒸気
圧を制御できないことを意味し、反応の供給を規定でき
ないという不都合を生じる。さらＣ２部分アルキル化ア
ルシンはその毒性が猛毒の八ｓ Ｉｆ ｓに近づく危惧
もある上にＡｓ ＩＩ ｘが混入する可能性を考慮する
と、合成や使用上特段の安全対策が不可欠であるという
欠点があった。
本発明の目的は上記の欠点を改良したＧａＡｓ化合物半
導体の気相成長法を提供することにある。
導体の気相成長法を提供することにある。
すなわち、本発明は、Ｖ族原料としてトリアルキルアル
シンを用いるｍ−■族化合物半導体の熱分解気相成長法
において、アンモニアを添加することを特徴とする気相
成長方法を提供することにある。
シンを用いるｍ−■族化合物半導体の熱分解気相成長法
において、アンモニアを添加することを特徴とする気相
成長方法を提供することにある。
本発明は上記の実情に鑑み鋭意検討の結果、■族原料の
アルキルアルシンにアンモニア（ＮＨｓ ）を添加する
ことにより、得られる化合物半導体気相成長薄膜の純度
が大幅に改良され、かつ安全性も向上できることを見出
したものである。
アルキルアルシンにアンモニア（ＮＨｓ ）を添加する
ことにより、得られる化合物半導体気相成長薄膜の純度
が大幅に改良され、かつ安全性も向上できることを見出
したものである。
以下、本発明について詳述する。
本発明に使用の第ｍ族原料としては通常、トリメチルガ
リウム、トリエチルガリウム等のアルキルガリウムを使
用し、第■族原料としてトリメチルアルシン、トリエチ
ルアルシン、トリーｎ−プロピルアルシン、トリー１−
プロピルアルシン、トリーｎ−ブチルアルシン、トリー
インブチルアルシン等のトリアルキルアルシンが使用さ
れる。
リウム、トリエチルガリウム等のアルキルガリウムを使
用し、第■族原料としてトリメチルアルシン、トリエチ
ルアルシン、トリーｎ−プロピルアルシン、トリー１−
プロピルアルシン、トリーｎ−ブチルアルシン、トリー
インブチルアルシン等のトリアルキルアルシンが使用さ
れる。
また、本発明においては上記のトリアルキルアルシンに
加えてアンモニアを添加することが必要である。添加す
るアンモニアの量はトリアルキルアルシンの５モル％以
上が添加効果が顕著であるので好ましく、２０モル％以
上がより好ましい、一方。
加えてアンモニアを添加することが必要である。添加す
るアンモニアの量はトリアルキルアルシンの５モル％以
上が添加効果が顕著であるので好ましく、２０モル％以
上がより好ましい、一方。
上限は特に限定されないが、余りに多いとアンモニア由
来の不純物を薄膜に取り込む場合があるので、好ましく
は５００モル％以下、より好ましくは２００モル％以下
である。
来の不純物を薄膜に取り込む場合があるので、好ましく
は５００モル％以下、より好ましくは２００モル％以下
である。
第１図は本発明を実施するための熱分解気相成長装置の
一例の概略図である。以下図を用いて本発明を具体的に
説明する。
一例の概略図である。以下図を用いて本発明を具体的に
説明する。
マスフローコントローラー（以下ＮＦＣ） １からの水
素ガスでバブラー２に容れられたトリアルキルガリウム
等の第■族原料をバブルさせて蒸発させる。蒸発するト
リアルキルガリウム量はバブラー２の温度、ＭＰＣＩの
水素量とＮＰＣ３で前取って決められた量に調節され、
反応器ｌＯに導入される。
素ガスでバブラー２に容れられたトリアルキルガリウム
等の第■族原料をバブルさせて蒸発させる。蒸発するト
リアルキルガリウム量はバブラー２の温度、ＭＰＣＩの
水素量とＮＰＣ３で前取って決められた量に調節され、
反応器ｌＯに導入される。
通常、トリアルキルガリウム原料がトリメチルガリウム
の場合、１０−’〜１０−’ｇｏ１ノ１ｎの範囲である
。
の場合、１０−’〜１０−’ｇｏ１ノ１ｎの範囲である
。
一方、ＭＦＣ４から水素ガスでバブラー５に容れられた
第■族原料であるトリメチルアルシン等のトリアルキル
アルシンをバブリングして蒸発させ、同様にＭＦＣ６を
通って反応器１０に導入される０通常、アルキルアルシ
ン／トリアルキルガリウムモル比は５〜２００の範囲が
一般的である。また、アンモニアは通常ボンベ７よりＭ
ＰＣＢを通って反応１１０に導入される。さらにキャリ
ヤーの水素ガスはＭＦＣ９を通って反応器１０に導入さ
れ原料と混合される。ｎ内には高周波誘導加熱が可能な
グラファイト支持台（サセプター）１２が設置され、高
周波誘導加熱コイル１１により５００〜８００℃に加熱
され、その上にＧａＡｓ基板１３が載置されており、前
記の導入された反応ガスは混合された後、基板付近で熱
分解し、基板１３上に化合物半導体１ｌｌｌとしてエピ
タキシャル成長する０反応後のガスは排気口１４から排
出される。
第■族原料であるトリメチルアルシン等のトリアルキル
アルシンをバブリングして蒸発させ、同様にＭＦＣ６を
通って反応器１０に導入される０通常、アルキルアルシ
ン／トリアルキルガリウムモル比は５〜２００の範囲が
一般的である。また、アンモニアは通常ボンベ７よりＭ
ＰＣＢを通って反応１１０に導入される。さらにキャリ
ヤーの水素ガスはＭＦＣ９を通って反応器１０に導入さ
れ原料と混合される。ｎ内には高周波誘導加熱が可能な
グラファイト支持台（サセプター）１２が設置され、高
周波誘導加熱コイル１１により５００〜８００℃に加熱
され、その上にＧａＡｓ基板１３が載置されており、前
記の導入された反応ガスは混合された後、基板付近で熱
分解し、基板１３上に化合物半導体１ｌｌｌとしてエピ
タキシャル成長する０反応後のガスは排気口１４から排
出される。
（発明の効果）
本発明においては第Ｖ族原料であるトリアルキルアルシ
ンにアンモニアを添加することにより、不純物、特に炭
素不純物の少ない良好な化合物半導体気相エピタキシ中
ル膜を製造することができ。
ンにアンモニアを添加することにより、不純物、特に炭
素不純物の少ない良好な化合物半導体気相エピタキシ中
ル膜を製造することができ。
また従来のアルシンを使用した方法に比較して安全性の
面で大幅に改良されており、工業的にみて有利な方法で
ある。
面で大幅に改良されており、工業的にみて有利な方法で
ある。
（実施例］
以下、実施例及び比較例により本発明をより具体的に説
明するが、本発明はこれらにより限定されるものではな
い。
明するが、本発明はこれらにより限定されるものではな
い。
実施例１，２、比較例１
第１図に示した装置によりＧａＡｓ基板温度６５０℃で
ＧａＡｓの成長を行ったａ （ＣｇＨｉ）３Ａｓ と（
ＣＨｓ） ｓＧａをそれぞれバブラー２．５でバブリン
グ用水素ガスに飽和させ、ＦＭＣ３，６を通して反応器
ｌＯに導入した。なお、（Ｃ１ｌｌｓ）ｓ＾ｓ 、（Ｃ
Ｈｓ）３Ｇａ各原料の供給量はＦＭＣＩ、４．３．６お
よびバブラー２．５の温度を１ａｖＩｉに４１１節する
ことにより、それぞれ２．２８Ｘ１０−’ｍｏｌ／ｓｉ
ｎ ｓ ５．１１ｘ１０−”ｍｏ１／ｓｔｎ とし、こ
れらのガスをＮ１１．ボンベ７からＭＰＣＢを通って導
入されたＮ１１．と混合し、更にＦＭＣ９を通って導入
されたキャリヤー水素ガス（２，７１／５ｉｎ）で希釈
した。
ＧａＡｓの成長を行ったａ （ＣｇＨｉ）３Ａｓ と（
ＣＨｓ） ｓＧａをそれぞれバブラー２．５でバブリン
グ用水素ガスに飽和させ、ＦＭＣ３，６を通して反応器
ｌＯに導入した。なお、（Ｃ１ｌｌｓ）ｓ＾ｓ 、（Ｃ
Ｈｓ）３Ｇａ各原料の供給量はＦＭＣＩ、４．３．６お
よびバブラー２．５の温度を１ａｖＩｉに４１１節する
ことにより、それぞれ２．２８Ｘ１０−’ｍｏｌ／ｓｉ
ｎ ｓ ５．１１ｘ１０−”ｍｏ１／ｓｔｎ とし、こ
れらのガスをＮ１１．ボンベ７からＭＰＣＢを通って導
入されたＮ１１．と混合し、更にＦＭＣ９を通って導入
されたキャリヤー水素ガス（２，７１／５ｉｎ）で希釈
した。
Ｎ１１．ガスの供給量は（Ｃｌｌｓ）ｓ＾Ｓの２０モル
％となるように！ＩｉＩｗシた０反応中央部に高周波誘
導加熱できるグラファイト性支持台１２があり、この上
に（１００）面ＧａＡｓ単結晶基板！３を置き、成長温
度６５０℃に加熱し、前記導入原料ガスを吹きつけてエ
ピタキシャル成長を実施した。１時間の成長時間で約３
ＩＩ−の膜厚まで成長した。更に、ＮＨｔガスの量を（
Ｃａｌｌｓ）ｓ＾Ｓの１００モル％に変更した以外は上
記と同様な条件でエピタキシャル成長を実施した。
％となるように！ＩｉＩｗシた０反応中央部に高周波誘
導加熱できるグラファイト性支持台１２があり、この上
に（１００）面ＧａＡｓ単結晶基板！３を置き、成長温
度６５０℃に加熱し、前記導入原料ガスを吹きつけてエ
ピタキシャル成長を実施した。１時間の成長時間で約３
ＩＩ−の膜厚まで成長した。更に、ＮＨｔガスの量を（
Ｃａｌｌｓ）ｓ＾Ｓの１００モル％に変更した以外は上
記と同様な条件でエピタキシャル成長を実施した。
また、比較のため、旧１．ガスを使用しない以外は実施
例と同様にエピタキシャル成長を実施した。
例と同様にエピタキシャル成長を実施した。
得られたエピタキシャル成長膜をホトルミネッセンス測
定装置で測定した結果を第２図に示す。
定装置で測定した結果を第２図に示す。
何れの実施例とも、波長０．８２ ＃鋤近傍のバンド端
発光が強く認められ純度が向上していることが判った。
発光が強く認められ純度が向上していることが判った。
更に不純物炭素起因の０．８３μｍピークのバンド端発
光に対する相対強度が比較例のものより顕著に減少して
いることからも炭素不純物が減少していることが判った
。
光に対する相対強度が比較例のものより顕著に減少して
いることからも炭素不純物が減少していることが判った
。
第１図は本発明を実施するのに使用される気相成長装置
の一例の概略図であり、第２図は実施例。 比較例で得られたエピタキシャル成長膜のホトルミネッ
センススペクトルを示す図である。 ｌＯ・・−・反応器、１２−・・−・グラファイト支持
台、１３・・・−・ＧａＡｓ基板 ＮＨ３／Ｃ２Ｈ５〕内 モル％ 三ＰｉＣ長 （ｎｍ） 厘２図 手続補正書く自発）
の一例の概略図であり、第２図は実施例。 比較例で得られたエピタキシャル成長膜のホトルミネッ
センススペクトルを示す図である。 ｌＯ・・−・反応器、１２−・・−・グラファイト支持
台、１３・・・−・ＧａＡｓ基板 ＮＨ３／Ｃ２Ｈ５〕内 モル％ 三ＰｉＣ長 （ｎｍ） 厘２図 手続補正書く自発）
Claims (1)
- Ｖ族原料としてトリアルキルアルシンを用いるIII−
Ｖ族化合物半導体の熱分解気相成長法において、アンモ
ニアを添加することを特徴とする化合物半導体の気相成
長方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10114588A JPH01272111A (ja) | 1988-04-22 | 1988-04-22 | 化合物半導体の気相成長方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10114588A JPH01272111A (ja) | 1988-04-22 | 1988-04-22 | 化合物半導体の気相成長方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01272111A true JPH01272111A (ja) | 1989-10-31 |
Family
ID=14292910
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10114588A Pending JPH01272111A (ja) | 1988-04-22 | 1988-04-22 | 化合物半導体の気相成長方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01272111A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009260349A (ja) * | 2008-04-11 | 2009-11-05 | Praxair Technol Inc | 試薬送出装置と送出方法 |
-
1988
- 1988-04-22 JP JP10114588A patent/JPH01272111A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009260349A (ja) * | 2008-04-11 | 2009-11-05 | Praxair Technol Inc | 試薬送出装置と送出方法 |
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