JPH02166723A - 化合物半導体の成長方法 - Google Patents
化合物半導体の成長方法Info
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- JPH02166723A JPH02166723A JP32506288A JP32506288A JPH02166723A JP H02166723 A JPH02166723 A JP H02166723A JP 32506288 A JP32506288 A JP 32506288A JP 32506288 A JP32506288 A JP 32506288A JP H02166723 A JPH02166723 A JP H02166723A
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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】
［概要］
化合物半導体の成長方法に関し、
組成と成長速度とを所望の値に制御できる化合物半導体
の成長方法を提供することを目的とし、複数の同族元素
と他の族の元素との混晶よりなる化合物半導体結晶を成
長する方法であって、基板上に前記複数の同族元素の１
つである第１の元素の原料を供給して前記第１の元素を
前記基板上に所定の被覆率で吸着させる工程と、次いで
、前記複数の同族元素の１つである第２の元素の原料を
供給して、前記基板上の第１の元素が吸着されない領域
に前記第２の元素を吸着させ、その後供給される第２の
元素の原料については、その吸着を阻止する工程と、次
いで、前記的の族の元素の原石を供給して前記第１及び
第２の元素の上に前記的の族の元素を吸着させる工程と
を含むように構成する。
の成長方法を提供することを目的とし、複数の同族元素
と他の族の元素との混晶よりなる化合物半導体結晶を成
長する方法であって、基板上に前記複数の同族元素の１
つである第１の元素の原料を供給して前記第１の元素を
前記基板上に所定の被覆率で吸着させる工程と、次いで
、前記複数の同族元素の１つである第２の元素の原料を
供給して、前記基板上の第１の元素が吸着されない領域
に前記第２の元素を吸着させ、その後供給される第２の
元素の原料については、その吸着を阻止する工程と、次
いで、前記的の族の元素の原石を供給して前記第１及び
第２の元素の上に前記的の族の元素を吸着させる工程と
を含むように構成する。
［産業上の利用分野］
本発明は化合物半導体の成長方法に関する。
近年の半導体デバイスの発達は著しいが、最近ではＡｌ
ＧａＡｓ、ＩｎＧａＡｓ、 ＩｎＧａＰ、ＩｎＧａＡｓ
Ｐ、ＩｎＧａＡｌＡｓ等のような３元あるいは４元混晶
半導体結晶の重要度が高まってきている。これは共鳴ト
ンネリング現象を利用した高速動作の機能デバイスや、
量子サイズ効果を積極的に利用した量子井戸レーザのデ
バイス等を作製する際、上記の材料が必要不可欠となる
からである。
ＧａＡｓ、ＩｎＧａＡｓ、 ＩｎＧａＰ、ＩｎＧａＡｓ
Ｐ、ＩｎＧａＡｌＡｓ等のような３元あるいは４元混晶
半導体結晶の重要度が高まってきている。これは共鳴ト
ンネリング現象を利用した高速動作の機能デバイスや、
量子サイズ効果を積極的に利用した量子井戸レーザのデ
バイス等を作製する際、上記の材料が必要不可欠となる
からである。
これらのデバイスを優れた特性のものとし、しかも再現
性よく作製するためには優れた結晶成長技術の開発が必
要となる。具体的には、結晶の組成を自由にコントロー
ルでき、しかもへテロ界面の凹凸を１原子層のオーダで
制御可能な結晶成長法を開発する必要がある。
性よく作製するためには優れた結晶成長技術の開発が必
要となる。具体的には、結晶の組成を自由にコントロー
ルでき、しかもへテロ界面の凹凸を１原子層のオーダで
制御可能な結晶成長法を開発する必要がある。
［従来の技術］
従来、２種類以上の同族元素を含む混晶化合物半導体の
結晶成長法としては、超高真空中に置かれた基板上に梢
成元索となる物質を分子線の状態にして照射して成長を
行うＭＢＥ法（Ｈｏ １ｅｃｕ ｆａｒＢｅａｒａ Ｅ
ｐｉｔａｘｙ：分子線エピタキシ）や、有機化合物、水
素化合物の形の原料を高温に保たれた基板上に供給し熱
分解反応を利用して結晶を得るＭＯ、ＣＶ Ｄ法（Ｍｅ
ｔａｌ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｈｅｒｎｉｃａｌ Ｖａｐ
ｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ ：有機金属化学的気相成
長法）等がある。
結晶成長法としては、超高真空中に置かれた基板上に梢
成元索となる物質を分子線の状態にして照射して成長を
行うＭＢＥ法（Ｈｏ １ｅｃｕ ｆａｒＢｅａｒａ Ｅ
ｐｉｔａｘｙ：分子線エピタキシ）や、有機化合物、水
素化合物の形の原料を高温に保たれた基板上に供給し熱
分解反応を利用して結晶を得るＭＯ、ＣＶ Ｄ法（Ｍｅ
ｔａｌ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｈｅｒｎｉｃａｌ Ｖａｐ
ｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ ：有機金属化学的気相成
長法）等がある。
第２図（Ａ＞、（Ｂ）にこれらの従来技術を実施する装
置を示す。
置を示す。
第２図（Ａ）は、ＭＢＥ装置の概念図を示す。
真空容器３１は排気システム３２によって排気され、内
壁上に液体窒素シュラウド３３を備え、反射高エネルギ
電子回折（ＲＨＥＥＤ）用の電子銃３４、ＲＨＥＥＤモ
ニタシステム３５、内部観察用のぞき窓３６、真空計３
９、質量分析器４０等のモニタを備えている。基板１０
は排気システム３８で排気された基板交換室３７から順
次供給交換できる。
壁上に液体窒素シュラウド３３を備え、反射高エネルギ
電子回折（ＲＨＥＥＤ）用の電子銃３４、ＲＨＥＥＤモ
ニタシステム３５、内部観察用のぞき窓３６、真空計３
９、質量分析器４０等のモニタを備えている。基板１０
は排気システム３８で排気された基板交換室３７から順
次供給交換できる。
結晶成長原料は、分子線セル４１．４３．４５．４７に
収められている。各分子線セルには独立に制御可能のし
−タとシャッタとが設けられている。
収められている。各分子線セルには独立に制御可能のし
−タとシャッタとが設けられている。
基板１０も基板ヒータによって加熱されている。
プロセス制御用のコンピュータ４９がモニタ用装置から
のモニタ信号を受け、設定プログラムに従って各分子線
セルのし−タ温度、シャッタおよび基板シャッタ等を制
御する０例えば、ＩｎＧａＡｓ層を成長するときには、
Ｉｎセル、Ｇａセル、＾Ｓセルのシャッタを開けて基板
上にＩｎ、 Ｇａ、 Ａｓの分子あるいは原子を照射す
る。
のモニタ信号を受け、設定プログラムに従って各分子線
セルのし−タ温度、シャッタおよび基板シャッタ等を制
御する０例えば、ＩｎＧａＡｓ層を成長するときには、
Ｉｎセル、Ｇａセル、＾Ｓセルのシャッタを開けて基板
上にＩｎ、 Ｇａ、 Ａｓの分子あるいは原子を照射す
る。
第２図（Ｂ ） ！ｉ、ＭＯＣＶＤ装’Ｉｔ、 ノＩｌ
ｌ 念図ヲ示す０石英の反応管５１は水冷ジャケット５
２を備え、その外側に高周波加熱用のコイル５３が巻い
である。基板１０は排気システム３８を備えた基板交換
室３７から順次供給交換できる。基板１゜をのせるサセ
プタ内には熱電対が配備され基板温度をモニタする９反
応ガスは上方より導入され、フィルタ５５、圧力調整弁
５６、排気システム５７、廃ガス処理装置５８を通って
排出される。
ｌ 念図ヲ示す０石英の反応管５１は水冷ジャケット５
２を備え、その外側に高周波加熱用のコイル５３が巻い
である。基板１０は排気システム３８を備えた基板交換
室３７から順次供給交換できる。基板１゜をのせるサセ
プタ内には熱電対が配備され基板温度をモニタする９反
応ガスは上方より導入され、フィルタ５５、圧力調整弁
５６、排気システム５７、廃ガス処理装置５８を通って
排出される。
反応ガスの原料は気相供給のものど液相バブリング供給
のものがある０図には、液相バブリングの原料としてｌ
・リメチルインジウム（ＴＭＩｎ） ６１、トリエチル
ガリウム（ＴＥＧａ）６２、気相供給の原１１としてホ
スフィン（ＰＨ３＞６３、アルシン（＾５Ｈ３）６４が
示しである。水素６５が純化装置６７を介してキャリア
ガスとして導入される。原ず１６１．６２は水素をバブ
リングすることにより、池の気相原料は水素と混合して
、原料が供給される。マスフローメータ６８ａ、６８ｂ
、６８ｃ、６８ｄはそれぞれバブリング用水素、希釈用
水素、気相原料−次希釈用の水素、気相原料二次希釈用
の水素を調整する。
のものがある０図には、液相バブリングの原料としてｌ
・リメチルインジウム（ＴＭＩｎ） ６１、トリエチル
ガリウム（ＴＥＧａ）６２、気相供給の原１１としてホ
スフィン（ＰＨ３＞６３、アルシン（＾５Ｈ３）６４が
示しである。水素６５が純化装置６７を介してキャリア
ガスとして導入される。原ず１６１．６２は水素をバブ
リングすることにより、池の気相原料は水素と混合して
、原料が供給される。マスフローメータ６８ａ、６８ｂ
、６８ｃ、６８ｄはそれぞれバブリング用水素、希釈用
水素、気相原料−次希釈用の水素、気相原料二次希釈用
の水素を調整する。
このように、それぞれの原料は所定の率で希釈され、混
合された後、反応管５１の原料供給口に送られる。
合された後、反応管５１の原料供給口に送られる。
［発明が解決しようとする課題〕
上述したＭＢＥ、ＭＯＣＶＤ法により混晶化合物半導体
を成長する時は、原料を同時に供給して成長を行う０例
えば、ＩｎＧａＡｓを成長する場合は、Ｉｎ、 Ｇａ、
＾Ｓを同時に供給する。
を成長する時は、原料を同時に供給して成長を行う０例
えば、ＩｎＧａＡｓを成長する場合は、Ｉｎ、 Ｇａ、
＾Ｓを同時に供給する。
この時、結晶の成長速度と組成は、各原料の分子線強度
あるいは濃度に大きく影響される。つまり成長速度と組
成は互いに関係しているので、独立に制御することは困
難であった４例えば、上述のＩｎＧａＡｓの場合、Ｉｎ
の比率の高い結晶を成長するには原料Ｉｎの割合を増加
しなければならない、ところがＩｎの供給量を増加する
と成長速度が非常に速いものになってしまう。このよう
に成長速度か供給律速となり、所望の速度で所望の組成
の混晶化合物半導体結晶を成長することはできなかった
。
あるいは濃度に大きく影響される。つまり成長速度と組
成は互いに関係しているので、独立に制御することは困
難であった４例えば、上述のＩｎＧａＡｓの場合、Ｉｎ
の比率の高い結晶を成長するには原料Ｉｎの割合を増加
しなければならない、ところがＩｎの供給量を増加する
と成長速度が非常に速いものになってしまう。このよう
に成長速度か供給律速となり、所望の速度で所望の組成
の混晶化合物半導体結晶を成長することはできなかった
。
本発明の目的は、組成と成長速度とを所望の値に制御で
きる化合物半導体の成長方法を提供することである。
きる化合物半導体の成長方法を提供することである。
また、従来技術によると、組成の制御自身が容易でない
ことか多かった０例えば、■族元素としてＧａとＩｎを
含むＩｎＧａＡｓの場合、Ｉｎの原料としてのトリメチ
ルインジウム（ＴＭＩｎ）のガス中導入量と固体中のＩ
ｎ組成との関係は第３図のようになる。
ことか多かった０例えば、■族元素としてＧａとＩｎを
含むＩｎＧａＡｓの場合、Ｉｎの原料としてのトリメチ
ルインジウム（ＴＭＩｎ）のガス中導入量と固体中のＩ
ｎ組成との関係は第３図のようになる。
すなわち、Ｇａと比較してＩｎはなかなか固体中に入ら
ず、ＴＭＩｎの導入量を高くすると急激に入り出す、こ
のため、Ｉｎ組成がある程度以上高いＩｎ組成は制御が
容易でなかった。
ず、ＴＭＩｎの導入量を高くすると急激に入り出す、こ
のため、Ｉｎ組成がある程度以上高いＩｎ組成は制御が
容易でなかった。
本発明の他の目的は、組成制御の容易な化合物半導体の
成長方法を提供することである。
成長方法を提供することである。
［課題を解決するための手段］
本発明に従えば、ＡｘＢｌ−ｘＲ型の混晶化合物半導体
の結晶を成長する際、成分Ａの原子、Ｂ原子を順次独立
に供給、吸着させ、さらにＢ原子の原料としてセルフリ
ミティング効果を有するものを用いる。Ａ、Ｒは単独元
素でも元素群でも所定比の元素の組合わせでもよい。
の結晶を成長する際、成分Ａの原子、Ｂ原子を順次独立
に供給、吸着させ、さらにＢ原子の原料としてセルフリ
ミティング効果を有するものを用いる。Ａ、Ｒは単独元
素でも元素群でも所定比の元素の組合わせでもよい。
第１図（Ａ）、（Ｂ）は本発明の原理説明図である。
第１図（Ａ）はＡｘＢ、、Ｒ単分子層の成長を模式的に
示す、Ａは単原子とする。まず、下地結晶上に元素Ａの
原料［Ａ］を供給する。ここで、原料［Ａ］の濃度、Ｃ
１と供給する時間長ｔ１を制御して組成Ｘを実現する所
定の被覆率でＡ原子を吸着させる。
示す、Ａは単原子とする。まず、下地結晶上に元素Ａの
原料［Ａ］を供給する。ここで、原料［Ａ］の濃度、Ｃ
１と供給する時間長ｔ１を制御して組成Ｘを実現する所
定の被覆率でＡ原子を吸着させる。
次に、元素Ｂの原料［Ｂ］としてセルフリミティング効
果、すなわち成長膜厚に対する自動停止ｉＲ横を有する
ものを用い、供給量が十分ならのとなるンａ度、時間長
の組合わせで供給する。
果、すなわち成長膜厚に対する自動停止ｉＲ横を有する
ものを用い、供給量が十分ならのとなるンａ度、時間長
の組合わせで供給する。
さらにＲ層を成長する。例えば、Ｒか単原子であれば、
Ｒ単原子層を成長する。
Ｒ単原子層を成長する。
このようにしてＡＢ Ｒ単分子層を成長す×１−Ｘ
る。
第１図（Ｂ）は、ＡＢ ＣＤ 単分子ｘ １
−ｘ ｙ １−ｙ 層の成長を模式的に示す、、Ａ、Ｃは単原子とする。
−ｘ ｙ １−ｙ 層の成長を模式的に示す、、Ａ、Ｃは単原子とする。
まず、下地結晶上に元素Ａの原料［Ａ］を供給する。こ
こで、原料［Ａ］の濃度、Ｃ１と供給する時間長ｔ１を
制御して、組成Ｘを実現する所定の被覆率でＡ原子を吸
着させる。
こで、原料［Ａ］の濃度、Ｃ１と供給する時間長ｔ１を
制御して、組成Ｘを実現する所定の被覆率でＡ原子を吸
着させる。
次に、元素Ｂの原ｔｌ［Ｂ］としてセルフリミティング
効果、すなわち成長膜厚に対する自動停止機構を有する
ものを用い、供給量か十分なものとなる濃度、時間長の
組合わせで供給する。
効果、すなわち成長膜厚に対する自動停止機構を有する
ものを用い、供給量か十分なものとなる濃度、時間長の
組合わせで供給する。
つづいて、元素Ｃの原料［Ｃ］を供給する。原料［Ｃ］
の濃度Ｃ２と供給する時間長ｔ２を制御して組成ｙを実
現する所定の被覆率でＣ原子を吸着させる。
の濃度Ｃ２と供給する時間長ｔ２を制御して組成ｙを実
現する所定の被覆率でＣ原子を吸着させる。
この上に元素りの原ｆ＝’ｌ ［Ｄ ］を供給する。［
Ｄ］にはセルフリミテイング効果を有するものを用いる
。十分な供給量となる濃度、供給時間長で供給する。
Ｄ］にはセルフリミテイング効果を有するものを用いる
。十分な供給量となる濃度、供給時間長で供給する。
このようにしてＡｘ Ｂ１−ｘ Ｃｖ Ｄｌ−ｙ単分子
層を成長する。
層を成長する。
以上、単分子層の成長について述べたが、多層積み重ね
て成長することにより必要膜厚を得られる。
て成長することにより必要膜厚を得られる。
［作用］
元素Ａの原料［Ａ］の濃度、供給時間長を制御すること
により、下地結晶上に所定の被覆率でＡ原子を吸着させ
ることは容易である。
により、下地結晶上に所定の被覆率でＡ原子を吸着させ
ることは容易である。
元素Ｂの原料［Ｂ］はセルフリミティング効果を有する
ので、Ａ原子に占有されていない空のサイトに吸着し、
Ａ原子とＢ原子の混合した単原子層を形成した時に成長
を停止する。
ので、Ａ原子に占有されていない空のサイトに吸着し、
Ａ原子とＢ原子の混合した単原子層を形成した時に成長
を停止する。
このようにして、精密な制御は、原料［Ａ］の濃度供給
時間について行うのみで所望の組成Ａ３Ｂ１−ｘが得ら
れる。
時間について行うのみで所望の組成Ａ３Ｂ１−ｘが得ら
れる。
Ｒ層を併せて成長することによりＡｘＢｌ−ｘＲ単分子
層が容易に、正確な組成で成長できる。
層が容易に、正確な組成で成長できる。
ＡｘＢ、、Ｃ，Ｄｌ−、の場合も、Ａｘ”１−ｘの部分
は上述と同様である。Ｃ，Ｄｌ、の部分に就いてはＣど
Ａが類型であり、ＤとＢが類型である。
は上述と同様である。Ｃ，Ｄｌ、の部分に就いてはＣど
Ａが類型であり、ＤとＢが類型である。
従って、原料［Ｃ］の濃度、供給時間長を精密に制御す
れば正確な組成Ｃ，Ｄ１．が得られる。このようにして
ＡｘＢｌ−ｘＣｙＤｌ−７が正確な組成で容易に成長で
きる。
れば正確な組成Ｃ，Ｄ１．が得られる。このようにして
ＡｘＢｌ−ｘＣｙＤｌ−７が正確な組成で容易に成長で
きる。
〔実施例］
第４図にｍ−ｍ−ｖ型温晶化合物半導体結晶成長方法の
実施例を概略的に示す。
実施例を概略的に示す。
■−ｖ族化合物の成長において、一般に、■族金属元素
は多層積層し易く、ｖ族元素は蒸気圧が高く、Ｖ族元素
上には吸着しにくい、従って、■−ｍ−ｖ型の結晶化合
物半導体を精度よく高品質に成長することは容易でなか
った６ 第４図において、２Ｎ類の可成原料は同時でなく時間的
に分能して供給される。２番目に供給する■族原料には
、原子層エピタキシにおいて、セ・ルフリミティング効
果を有する原料を選ぶ。その後、Ｖ族原料を供給して１
分子層に相当する結晶が成長する。成長環境はＭＢＥの
ような超高真空中でもＭ ＯＣＶ Ｄのような常圧ある
いは減圧のト（２雰囲気中でもよい。
は多層積層し易く、ｖ族元素は蒸気圧が高く、Ｖ族元素
上には吸着しにくい、従って、■−ｍ−ｖ型の結晶化合
物半導体を精度よく高品質に成長することは容易でなか
った６ 第４図において、２Ｎ類の可成原料は同時でなく時間的
に分能して供給される。２番目に供給する■族原料には
、原子層エピタキシにおいて、セ・ルフリミティング効
果を有する原料を選ぶ。その後、Ｖ族原料を供給して１
分子層に相当する結晶が成長する。成長環境はＭＢＥの
ような超高真空中でもＭ ＯＣＶ Ｄのような常圧ある
いは減圧のト（２雰囲気中でもよい。
先に供給される■族原料をＩ［１１，２１目のものを■
２と記す、まず、■１をある濃度Ｍである時間ｍ秒だけ
送る。これにより、結晶表面上にはＭとｍに応じである
被覆率θ（Ｍ、ｍ）の■１が吸着する。引き続いて■２
を十分に供給すると■２はセルフリミティング効果を有
しているために、結晶表面上で■１が吸着しなかった所
に吸着し、■１と■２の合計被覆率は１になる。この時
、■２は■１の上にも、また■２自身の上にも吸着しな
い、その後Ｖ族原料を供給することによって、結晶が１
分子層だけ成長する。結晶の組成の制御は■１の濃度Ｍ
と供給時間ｍ′＠−選び、被覆率θを変えることにより
自由に行える。成長膜厚の制御は■２が■１で埋められ
なかった所を全部埋めるので、■１の被覆率によらず１
サイクル当たり１分子層をなる。つまり１サイクル当た
り１分子層という成長速度は保ったままで、結晶の組成
だけを自由に変えられる。しかも、厳密なコントロール
が必要なのは■１の濃度と供給時間だけであって、■２
やＶ族原料の導入条件がずれても組成と成長率には影響
がない。
２と記す、まず、■１をある濃度Ｍである時間ｍ秒だけ
送る。これにより、結晶表面上にはＭとｍに応じである
被覆率θ（Ｍ、ｍ）の■１が吸着する。引き続いて■２
を十分に供給すると■２はセルフリミティング効果を有
しているために、結晶表面上で■１が吸着しなかった所
に吸着し、■１と■２の合計被覆率は１になる。この時
、■２は■１の上にも、また■２自身の上にも吸着しな
い、その後Ｖ族原料を供給することによって、結晶が１
分子層だけ成長する。結晶の組成の制御は■１の濃度Ｍ
と供給時間ｍ′＠−選び、被覆率θを変えることにより
自由に行える。成長膜厚の制御は■２が■１で埋められ
なかった所を全部埋めるので、■１の被覆率によらず１
サイクル当たり１分子層をなる。つまり１サイクル当た
り１分子層という成長速度は保ったままで、結晶の組成
だけを自由に変えられる。しかも、厳密なコントロール
が必要なのは■１の濃度と供給時間だけであって、■２
やＶ族原料の導入条件がずれても組成と成長率には影響
がない。
以上、ｍ−■−ｖ型混型化晶化合物半導体結晶長の場合
を説明したか、ｆｆ［−Ｖ−Ｖ型温晶化合物半導体結晶
の成長の場合も上述の■とＶ族とを交換すれば同様に行
える。さらに、ｍ−ｍ−ｖ−ｖ型４元混晶化合物半導体
結晶の成長も■族、Ｖ族それぞれについて被覆率制御と
セルフリミティング成長とを行うことによって実施でき
る。
を説明したか、ｆｆ［−Ｖ−Ｖ型温晶化合物半導体結晶
の成長の場合も上述の■とＶ族とを交換すれば同様に行
える。さらに、ｍ−ｍ−ｖ−ｖ型４元混晶化合物半導体
結晶の成長も■族、Ｖ族それぞれについて被覆率制御と
セルフリミティング成長とを行うことによって実施でき
る。
次に、ｎｒ−ｍ−ｖ型温晶化合物半導体としてＩｎＧａ
Ａｓを成長する具体的実施例について述べる。
Ａｓを成長する具体的実施例について述べる。
ここではＩｎの原料にはトリメチルインジウム、Ｇａの
原料にはトリメチルガリウム、Ａｓの原料にはアルシン
を用いた。■族原料は、最初にトリメチルインジウムを
、次にトリメチルガリウムを供給した。トリメチルガリ
ウムがセルフリミティング効果を持っている。第５図に
５００ ’Ｃｆ ＩｎＧａＡｓの、成長を行ったときの
インジウムの組成比と成長率をトリメチルインジウムの
供給時間に対してグロットした。水素をキャリアガスと
し、トリメチルインジウムをモル分率１．２Ｘ１０−４
で、１１メチルガリウムをモル分率２．１Ｘ１０−３で
５秒、アルシンをモル分率４．８Ｘ１０−２で２０秒、
約１５ ｔｏｒｒの減圧雰囲気下で導入した。トリメチ
ルインジウムの供給時間の増加と共にインジウムの組成
比はほぼリニアに増加している。すなわら、組成比の制
御が極めて容易に行える。一方１サイクル当たりの成長
膜厚は１分子層の一定値をとる。
原料にはトリメチルガリウム、Ａｓの原料にはアルシン
を用いた。■族原料は、最初にトリメチルインジウムを
、次にトリメチルガリウムを供給した。トリメチルガリ
ウムがセルフリミティング効果を持っている。第５図に
５００ ’Ｃｆ ＩｎＧａＡｓの、成長を行ったときの
インジウムの組成比と成長率をトリメチルインジウムの
供給時間に対してグロットした。水素をキャリアガスと
し、トリメチルインジウムをモル分率１．２Ｘ１０−４
で、１１メチルガリウムをモル分率２．１Ｘ１０−３で
５秒、アルシンをモル分率４．８Ｘ１０−２で２０秒、
約１５ ｔｏｒｒの減圧雰囲気下で導入した。トリメチ
ルインジウムの供給時間の増加と共にインジウムの組成
比はほぼリニアに増加している。すなわら、組成比の制
御が極めて容易に行える。一方１サイクル当たりの成長
膜厚は１分子層の一定値をとる。
従って、成長率（成長速度）の制御も容易に行える。
第６図（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）にＩｎＧａＡｓの成長モ
デルを示した。
デルを示した。
第６図（Ａ）は濃度と時間を制御して基板上にトリメチ
ルインジウムを供給した状態を示す。基板１の表面には
■族元素が吸着できるサイト２が分布している。このサ
イト２のうちｘ／１をＩｎ原子３が占有する。
ルインジウムを供給した状態を示す。基板１の表面には
■族元素が吸着できるサイト２が分布している。このサ
イト２のうちｘ／１をＩｎ原子３が占有する。
第６図（Ｂ）はトリメチルガリウムを十分量供給した状
態を示す。濃度と時間に関して、十分量の１〜リメチル
ガリウムが供給され、空いていな■族すイトには全てＧ
ａ原子５が吸着する。トリメチルガリウムはセルフリミ
ティング効果を有し、■族原子の上には吸着しない、従
って■族原子（Ｉｎ、Ｇａ）の単原子層が出来上がった
時点で反応は完了する６ 第６図（Ｃ）はアルシンを供給した状態を示す。
態を示す。濃度と時間に関して、十分量の１〜リメチル
ガリウムが供給され、空いていな■族すイトには全てＧ
ａ原子５が吸着する。トリメチルガリウムはセルフリミ
ティング効果を有し、■族原子の上には吸着しない、従
って■族原子（Ｉｎ、Ｇａ）の単原子層が出来上がった
時点で反応は完了する６ 第６図（Ｃ）はアルシンを供給した状態を示す。
十分量のアルシンが供給され、可成単原子層上にＡｓ原
子７の単原子層か成長する。
子７の単原子層か成長する。
アルシンらセルフリミティング効果を有しており、単原
子層か成長すると反応は停止する。
子層か成長すると反応は停止する。
なお、上記実施例ではセルフリミティング効果を持つ■
族原料としてトリメチルガリウム［Ｇａ（ＣＨ３）３１
を用いなか、この他ガリウムクロライド［ＧａＣｌ］
、ジエチルガリウムクロライド［Ｇａ（Ｃ２Ｈ５） ２
ＣＩ］をセルフリミーｒ イ７グ効果を有する原料とし
て用いてもよい。
族原料としてトリメチルガリウム［Ｇａ（ＣＨ３）３１
を用いなか、この他ガリウムクロライド［ＧａＣｌ］
、ジエチルガリウムクロライド［Ｇａ（Ｃ２Ｈ５） ２
ＣＩ］をセルフリミーｒ イ７グ効果を有する原料とし
て用いてもよい。
また、Ｖ族元素を複数含む１−ｖ−ｖ族混晶化合物半導
体を成長する場合は、アルシン［ＡＳ）（３］、ホスフ
ィン［ＰＨ３１等の水素化合物やトリメチル砒素［ＡＳ
（ＣＨ３）３］等の有機金属をセルフリミティング効果
を有する原料として用いることができる。このような原
料を利用して、例えばＧａＡｓＰ 、 ＧａＡｓＳｂ等
の１−ｖ−ｖ混晶化合物半導体結晶を高精度に成長する
ことができる。
体を成長する場合は、アルシン［ＡＳ）（３］、ホスフ
ィン［ＰＨ３１等の水素化合物やトリメチル砒素［ＡＳ
（ＣＨ３）３］等の有機金属をセルフリミティング効果
を有する原料として用いることができる。このような原
料を利用して、例えばＧａＡｓＰ 、 ＧａＡｓＳｂ等
の１−ｖ−ｖ混晶化合物半導体結晶を高精度に成長する
ことができる。
また、セルフリミテイング効果を有する■族元素原料と
セルフリミティング効果を有するＶ族元素原料ノ両方を
用いてｒｎＧａＡｓＰ、ＧａＡＩＡｓＰ等のｍ−ｍ−ｖ
−ｖ混晶化合物半導体結晶を高精度に成長することがで
きる。
セルフリミティング効果を有するＶ族元素原料ノ両方を
用いてｒｎＧａＡｓＰ、ＧａＡＩＡｓＰ等のｍ−ｍ−ｖ
−ｖ混晶化合物半導体結晶を高精度に成長することがで
きる。
以上、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体を例示して説明しなか
、本発明はＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体に限らず、■族−
Ｖｌ族化合物半導体の結晶成長等にも適用できる。
、本発明はＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体に限らず、■族−
Ｖｌ族化合物半導体の結晶成長等にも適用できる。
［発明の効果］
以上説明したように、本発明によれは、混晶化合物半導
体の成長において、組成の制御と成長率の制御を独立に
行うことができ、３元以上の混晶１ヒ合物半導体の成長
を簡単にする６ さらに、組成の制御自体を容易にする。
体の成長において、組成の制御と成長率の制御を独立に
行うことができ、３元以上の混晶１ヒ合物半導体の成長
を簡単にする６ さらに、組成の制御自体を容易にする。
第１１１ｆｆｉ （Ａ）、（Ｂ）は本発明の原理説明図
であり、（Ａ）はＡ 、 Ｂ １−８Ｒ単分子層の成長
プロセスを示すグラフ、（Ｂ）はＡ ｘＢ １−ｘ Ｃ
、Ｄ １−１単分子層の成長を示すグラフ、 第２図＜Ａ）、（Ｂ）は従来技術を示し、（Ａ）はＭＢ
Ｅ装置の概念図、（Ｂ）はＭＯＣＶＤ装置の概念図、 第３図は従来技術によるトリメチルインジウム導入量と
固体中のＩｎ組成との関係を示すグラフ、第４図はＩＩ
［１−Ｉ［［２−Ｖ族化合物半導体の成長プロセスを示
すグラフ、 第５図は本発明の実施例によるトリメチルインジウム導
入量とＩｎの組成比および成長率との関係を示すグラフ
、 第６図（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）はＩｎＧａＡｓ結晶成長
のモデルを示し、（Ａ）はトリメチルインジウム供給の
工程、（Ｂ）はトリメチルガリウム供給の工程、（Ｂ）
はアルシン供給の工程における結晶成長機構を説明する
モデル図である６図において、 Ａ、Ｃ，Ｒ Ｄ ［Ａ］ ［Ｂ］ ［Ｃｌ ［Ｄコ ［Ｒコ ｌｃ３ し１．ｔ３ 成分 元素 成分Ａの原料 元素Ｂの原理１ 成分Ｃの原料 元素りの原理４ 成分Ｒの原料 濃度 供給時間長 基板 （下地結晶） サ イト Ｉｎ原子 Ｇａ原子 Ａｓ原子 （Ａ）ＭＢＥ装置概念図 （Ｂ）ＭＯＣＶＤ装ｆのｉＥ念２ 従来技術 第２図 時肩 （Ａ） Ａより１シＲ星分子層の成長 （Ｂ）Ａ化，−エＣ，Ｄ＋ー，単分子層の成長本発明の
Ｍ理説明図 第１図 トリメチルインジウムの導入量 第 図
であり、（Ａ）はＡ 、 Ｂ １−８Ｒ単分子層の成長
プロセスを示すグラフ、（Ｂ）はＡ ｘＢ １−ｘ Ｃ
、Ｄ １−１単分子層の成長を示すグラフ、 第２図＜Ａ）、（Ｂ）は従来技術を示し、（Ａ）はＭＢ
Ｅ装置の概念図、（Ｂ）はＭＯＣＶＤ装置の概念図、 第３図は従来技術によるトリメチルインジウム導入量と
固体中のＩｎ組成との関係を示すグラフ、第４図はＩＩ
［１−Ｉ［［２−Ｖ族化合物半導体の成長プロセスを示
すグラフ、 第５図は本発明の実施例によるトリメチルインジウム導
入量とＩｎの組成比および成長率との関係を示すグラフ
、 第６図（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）はＩｎＧａＡｓ結晶成長
のモデルを示し、（Ａ）はトリメチルインジウム供給の
工程、（Ｂ）はトリメチルガリウム供給の工程、（Ｂ）
はアルシン供給の工程における結晶成長機構を説明する
モデル図である６図において、 Ａ、Ｃ，Ｒ Ｄ ［Ａ］ ［Ｂ］ ［Ｃｌ ［Ｄコ ［Ｒコ ｌｃ３ し１．ｔ３ 成分 元素 成分Ａの原料 元素Ｂの原理１ 成分Ｃの原料 元素りの原理４ 成分Ｒの原料 濃度 供給時間長 基板 （下地結晶） サ イト Ｉｎ原子 Ｇａ原子 Ａｓ原子 （Ａ）ＭＢＥ装置概念図 （Ｂ）ＭＯＣＶＤ装ｆのｉＥ念２ 従来技術 第２図 時肩 （Ａ） Ａより１シＲ星分子層の成長 （Ｂ）Ａ化，−エＣ，Ｄ＋ー，単分子層の成長本発明の
Ｍ理説明図 第１図 トリメチルインジウムの導入量 第 図
Claims (1)
- （１）、複数の同族元素（Ａ、Ｂ）と他の族の元素（Ｒ
、Ｃ、Ｄ）との混晶よりなる化合物半導体結晶を成長す
る方法であつて、 基板上に前記複数の同族元素の１つである第１の元素（
Ａ）の原料を供給して前記第１の元素を前記基板上に所
定の被覆率で吸着させる工程と、 次いで、前記複数の同族元素の１つである第２の元素（
Ｂ）の原料を供給して、前記基板上の第１の元素が吸着
されない領域に前記第２の元素を吸着させ、その後供給
される第２の元素の原料については、その吸着を阻止す
る工程と、次いで、前記他の族の元素（Ｒ、Ｃ、Ｄ）の
原料を供給して前記第１及び第２の元素の上に前記他の
族の元素を吸着させる工程とを含むことを特徴とする化
合物半導体の成長方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63325062A JP2753009B2 (ja) | 1988-12-20 | 1988-12-20 | 化合物半導体の成長方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63325062A JP2753009B2 (ja) | 1988-12-20 | 1988-12-20 | 化合物半導体の成長方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02166723A true JPH02166723A (ja) | 1990-06-27 |
| JP2753009B2 JP2753009B2 (ja) | 1998-05-18 |
Family
ID=18172729
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63325062A Expired - Lifetime JP2753009B2 (ja) | 1988-12-20 | 1988-12-20 | 化合物半導体の成長方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2753009B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000049104A (ja) * | 1998-05-29 | 2000-02-18 | Sharp Corp | 化合物半導体の結晶成長方法及び化合物半導体装置 |
| JP2010153795A (ja) * | 2008-11-26 | 2010-07-08 | Hitachi Kokusai Electric Inc | 半導体装置の製造方法及び基板処理装置 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS593099A (ja) * | 1982-06-28 | 1984-01-09 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 化合物半導体結晶成長法 |
-
1988
- 1988-12-20 JP JP63325062A patent/JP2753009B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS593099A (ja) * | 1982-06-28 | 1984-01-09 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 化合物半導体結晶成長法 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000049104A (ja) * | 1998-05-29 | 2000-02-18 | Sharp Corp | 化合物半導体の結晶成長方法及び化合物半導体装置 |
| JP2010153795A (ja) * | 2008-11-26 | 2010-07-08 | Hitachi Kokusai Electric Inc | 半導体装置の製造方法及び基板処理装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2753009B2 (ja) | 1998-05-18 |
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