JPH0218926A - 化合物半導体薄膜の製造方法 - Google Patents
化合物半導体薄膜の製造方法Info
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- JPH0218926A JPH0218926A JP16775288A JP16775288A JPH0218926A JP H0218926 A JPH0218926 A JP H0218926A JP 16775288 A JP16775288 A JP 16775288A JP 16775288 A JP16775288 A JP 16775288A JP H0218926 A JPH0218926 A JP H0218926A
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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■−Ｙ族化合物半導体薄膜の製造方法に関する
。
。
■−■族化合物半導体薄膜、特に■族元素としてＧａ
を用いるものは高速トランジスタ、発光素子、受光素
子などへ極めて広い応用分野を持って込る。 ＧａＭは
その広いバンドギャップエネルギー（１４ｅＶ）から青
色発光素子としての検討が進められている。Ｇａｐ、
ＧａＡｓＰは緑から赤の広い可視領域での発光素子とし
て応用されている。またＧａＡｓはその高移動度を利用
したマイクロ波増幅用トランジスタや近赤外領域での発
光／受光素子として利用されている。
を用いるものは高速トランジスタ、発光素子、受光素
子などへ極めて広い応用分野を持って込る。 ＧａＭは
その広いバンドギャップエネルギー（１４ｅＶ）から青
色発光素子としての検討が進められている。Ｇａｐ、
ＧａＡｓＰは緑から赤の広い可視領域での発光素子とし
て応用されている。またＧａＡｓはその高移動度を利用
したマイクロ波増幅用トランジスタや近赤外領域での発
光／受光素子として利用されている。
こうした化合物半導体薄膜の製造方法として近年Ｍｏｖ
ｐｇ （有機金属気相エピタキシャル法）やＭＯＭＢｇ
（有機金属利用分子線エビタキＶヤル法）が、従来の
液相エビタキＶヤ〃法やハライドＶＰＥ法に変わって注
目されている。この理由はこれらの方法が度広の制御性
、量産性が良く、また利用できる原料が広いことによる
。
ｐｇ （有機金属気相エピタキシャル法）やＭＯＭＢｇ
（有機金属利用分子線エビタキＶヤル法）が、従来の
液相エビタキＶヤ〃法やハライドＶＰＥ法に変わって注
目されている。この理由はこれらの方法が度広の制御性
、量産性が良く、また利用できる原料が広いことによる
。
従来利用されて騒るＧａ原子を含む有機金属化合物はト
リメチルガリウム（ＴＭＧ）、）リエチルガリウム（Ｔ
ＲＧ）であるが、主に炭素と考えられる不純物の混入の
問題がおｐ、よシー層のＮ膜の結晶性の向上、電気的特
性の向上、伝導性の制御性向上が望まれてＡる。
リメチルガリウム（ＴＭＧ）、）リエチルガリウム（Ｔ
ＲＧ）であるが、主に炭素と考えられる不純物の混入の
問題がおｐ、よシー層のＮ膜の結晶性の向上、電気的特
性の向上、伝導性の制御性向上が望まれてＡる。
一方こうし九ｍ−ｖ族化合物半導体のより一層の適用領
域を拡大するためには、露光操作を併用するいわゆる光
選択エビ成長技術が極めて有用である。すなわち、薄膜
成長時に基板に対して紫外光又は可視光を照射すること
によシ、成長温度の低温化、薄膜品質の向上、ダイレク
トバターニング、伝導性の制御などの効果が期待されて
いる。最近青柳らはＧａＡｓ ＯＭＯＶＰＢ！成長にお
いてＡｒレーザ照射によシ選択成長が可能なことを見出
した〔ジャーナル オプ アプライド フイジクス（Ｊ
、Ａｐｐｌ、Ｐｈｙｅ、 ）第６０巻、第５１３１頁（
１９８６））。
域を拡大するためには、露光操作を併用するいわゆる光
選択エビ成長技術が極めて有用である。すなわち、薄膜
成長時に基板に対して紫外光又は可視光を照射すること
によシ、成長温度の低温化、薄膜品質の向上、ダイレク
トバターニング、伝導性の制御などの効果が期待されて
いる。最近青柳らはＧａＡｓ ＯＭＯＶＰＢ！成長にお
いてＡｒレーザ照射によシ選択成長が可能なことを見出
した〔ジャーナル オプ アプライド フイジクス（Ｊ
、Ａｐｐｌ、Ｐｈｙｅ、 ）第６０巻、第５１３１頁（
１９８６））。
しかしながら現状では成長速度に限界があシ、また薄膜
の品質も不十分である問題がある。
の品質も不十分である問題がある。
本発明の目的はより品質の優れたＧａ系化合物半導体薄
膜の製造方法を提供するととにあシ、また光選択エビ成
長において成長速度と薄膜品質の向上を図ることにある
。
膜の製造方法を提供するととにあシ、また光選択エビ成
長において成長速度と薄膜品質の向上を図ることにある
。
本発明を概説すれば、本発明は化合物半導体薄膜の製造
方法に関する発明であって、反応容器中にガリウムを含
む化合物と元素周期表ｖｔｌＪ族元素を含む化合物を気
相で導入し、これらを熱分解して、前記反応容器中に設
置した基板上に■−ｖ族化合物半導体薄膜を製造する方
法において、前記ガリウムを含む化合物として下記一般
式〔Ａ〕〜〔Ｇ〕： ＣＡ） Ｒ３Ｒ４ＧａＣｐ （Ｂ） ＲＩＧａ（口ｐ
）ｚ（ａ） ａａ（ｏｐ）ｓ （Ｄ） ＧａＲ５Ｒ
６（ａｃａａ）（Ｋ） ＲＩＧａ（ａｃａｃ）１ （
Ｆ） Ｇａ（ａｃａｃ）１（Ｇ） Ｒ３Ｒ４Ｇａ−Ｇａ
Ｒ５Ｒ６ （式中、Ｒ１及びＲ２は同−又は異な）、アルキル基、
置換アルキル基、アルコキＶＭ、置換アルコキシ基、ア
ルキルチオ基、置換アルキルチオ基又はハロゲン、Ｏｐ
はシクロベンタジｚ＝ル基、ａｃａｃはａＨ（Ｒｌａｏ
）、基又は０Ｆ（Ｒ１００）エバ、Ｒ３−Ｒ６は同−又
は異なシ、アルキル基又はハロゲンを示す〕 で表される化合物の少なくとも１種を使用することを特
徴とする。
方法に関する発明であって、反応容器中にガリウムを含
む化合物と元素周期表ｖｔｌＪ族元素を含む化合物を気
相で導入し、これらを熱分解して、前記反応容器中に設
置した基板上に■−ｖ族化合物半導体薄膜を製造する方
法において、前記ガリウムを含む化合物として下記一般
式〔Ａ〕〜〔Ｇ〕： ＣＡ） Ｒ３Ｒ４ＧａＣｐ （Ｂ） ＲＩＧａ（口ｐ
）ｚ（ａ） ａａ（ｏｐ）ｓ （Ｄ） ＧａＲ５Ｒ
６（ａｃａａ）（Ｋ） ＲＩＧａ（ａｃａｃ）１ （
Ｆ） Ｇａ（ａｃａｃ）１（Ｇ） Ｒ３Ｒ４Ｇａ−Ｇａ
Ｒ５Ｒ６ （式中、Ｒ１及びＲ２は同−又は異な）、アルキル基、
置換アルキル基、アルコキＶＭ、置換アルコキシ基、ア
ルキルチオ基、置換アルキルチオ基又はハロゲン、Ｏｐ
はシクロベンタジｚ＝ル基、ａｃａｃはａＨ（Ｒｌａｏ
）、基又は０Ｆ（Ｒ１００）エバ、Ｒ３−Ｒ６は同−又
は異なシ、アルキル基又はハロゲンを示す〕 で表される化合物の少なくとも１種を使用することを特
徴とする。
従来技術とは使用する原料が異なっている。
製造方法として′ＦｉＭＯＶＰＩ！ｆ、ＭＯＭＢ、ｇｏ
ほか、ＩｅＯＲ励起手法を併用したＭＯＶＰＫ法などが
あるが、これらに限定されるものではない。
ほか、ＩｅＯＲ励起手法を併用したＭＯＶＰＫ法などが
あるが、これらに限定されるものではない。
以下に化合物の具体名と物性値等を表にして示すが、本
発明はこれらに限定されるものではない。
発明はこれらに限定されるものではない。
表１ 化合物の具体名
これらの有機金属原料を使用してＭＯＶＰＫ４−Ｍ Ｏ
Ｍ Ｂ Ｉ法忙よシ化合物半導体薄膜を作成すると、従
来の原料使用時忙比較して薄膜品質が向上し、更に光照
射による成長の選択性が著しく向上することを見出した
ことによシ本発明を完成するに至ったものである。
Ｍ Ｂ Ｉ法忙よシ化合物半導体薄膜を作成すると、従
来の原料使用時忙比較して薄膜品質が向上し、更に光照
射による成長の選択性が著しく向上することを見出した
ことによシ本発明を完成するに至ったものである。
なぜこうした効果が得られるかにつ込ては現状では必ず
しも明かではない。新しｂ置換基等の作用によ〕、基板
上での吸着性や熱分解性が異なること、及び光吸収特性
が一般に長波長側に移行してＩｌ＆９ため、光照射によ
る分解性が向上するととによると推定される。
しも明かではない。新しｂ置換基等の作用によ〕、基板
上での吸着性や熱分解性が異なること、及び光吸収特性
が一般に長波長側に移行してＩｌ＆９ため、光照射によ
る分解性が向上するととによると推定される。
本発明で使用する原料化合物は室温で固体のものが多く
、蒸気田本低込ものが多い。したがって実際の使用時に
おいては原料格納ボンベや配管系を加熱するなどの方策
が必要となる。室温で液体の原料については従来と同様
バグリングによシ反応容器中に導入できる。
、蒸気田本低込ものが多い。したがって実際の使用時に
おいては原料格納ボンベや配管系を加熱するなどの方策
が必要となる。室温で液体の原料については従来と同様
バグリングによシ反応容器中に導入できる。
一方、本発明で使用する元素周期表ｖｂ族元素を含む化
合物におけるｖｂ族元素の例としてＦｉ窒素、リン、ヒ
素及びアンチモンが挙げられ、それを含む化合物の例と
しては、アンモニア、ホスフィン、アルシン、スチビン
、三塩化アンチモンなどが挙げられる。
合物におけるｖｂ族元素の例としてＦｉ窒素、リン、ヒ
素及びアンチモンが挙げられ、それを含む化合物の例と
しては、アンモニア、ホスフィン、アルシン、スチビン
、三塩化アンチモンなどが挙げられる。
以下、本発明を実施例により更に具体的に説明するが、
本発明はこれら実施例に限定されない。
本発明はこれら実施例に限定されない。
実施例１
第１図は本発明をＧａＮ化合物半導体の単結晶薄膜の製
造に適用した場合の装置の構成を示す系統図である。第
１図にお−て、符号１は有機金属化合物、２はバブラー
容器、５及び８はガス流量コントローラー ４は窒素ガ
スボンベ、５は加熱装置、６は反応容器、７はアンモニ
アボンベ、９は基板、１０はサセプタ、１１は熱電対、
１２は高周波加熱コイル、１３は排気口を意味する。同
図にお込てＧａＮ化合物半導体を構成するＧａ元素を含
む有機金属化合物（ジエチＩＷＶクロベンタジエニ〃ガ
リウム）１が封入されて−るバブラー容器２内に、ガス
流量コントローラー３により流量調整された窒素ガスを
流すことによシ気体状の有機金属化合物を反応容器６中
に導入する。この時バブラー容器は化合物の蒸気圧を高
めるために融点以上の温度である７０℃に加熱されてい
る。他方ＧａＮ化合物半導体を構成する窒素元素を含む
原料であるアンモニアは、これが充てんされているボン
ベ７からｌｌＬ量コントローラー８を介して所要量が反
応容器中に供給される０反応容器中には、サファイア基
板９がサセプタ１０の上に配置されて−て、高周波加熱
コイル１２によシ所定の温度に加熱され、化学気相反応
によシＧａＮ薄膜が形成される。サセプタ温度は９００
から１０００℃が適当である。こうして作成し九〇ａＮ
薄膜のがｊ素不純物濃度は従来公知のＴＭＧ使用使用時
代比桁以上低減することができた。またＸ線回折によシ
評価した結晶性に関しても大幅に向上した。
造に適用した場合の装置の構成を示す系統図である。第
１図にお−て、符号１は有機金属化合物、２はバブラー
容器、５及び８はガス流量コントローラー ４は窒素ガ
スボンベ、５は加熱装置、６は反応容器、７はアンモニ
アボンベ、９は基板、１０はサセプタ、１１は熱電対、
１２は高周波加熱コイル、１３は排気口を意味する。同
図にお込てＧａＮ化合物半導体を構成するＧａ元素を含
む有機金属化合物（ジエチＩＷＶクロベンタジエニ〃ガ
リウム）１が封入されて−るバブラー容器２内に、ガス
流量コントローラー３により流量調整された窒素ガスを
流すことによシ気体状の有機金属化合物を反応容器６中
に導入する。この時バブラー容器は化合物の蒸気圧を高
めるために融点以上の温度である７０℃に加熱されてい
る。他方ＧａＮ化合物半導体を構成する窒素元素を含む
原料であるアンモニアは、これが充てんされているボン
ベ７からｌｌＬ量コントローラー８を介して所要量が反
応容器中に供給される０反応容器中には、サファイア基
板９がサセプタ１０の上に配置されて−て、高周波加熱
コイル１２によシ所定の温度に加熱され、化学気相反応
によシＧａＮ薄膜が形成される。サセプタ温度は９００
から１０００℃が適当である。こうして作成し九〇ａＮ
薄膜のがｊ素不純物濃度は従来公知のＴＭＧ使用使用時
代比桁以上低減することができた。またＸ線回折によシ
評価した結晶性に関しても大幅に向上した。
実施例２〜１４
実施例１において、ジエチルシクロペンタジェルガリウ
ムの代わりに、下記表２に示した化合物を使用する以外
は同様にしてＧａ薄膜の作成を行った。このときバブラ
ー容器２は化合物の融点以上に加熱されている。同様の
評価忙より、いずれの場合も実施例１と同様高品質な薄
μｙが得られることが確認された。
ムの代わりに、下記表２に示した化合物を使用する以外
は同様にしてＧａ薄膜の作成を行った。このときバブラ
ー容器２は化合物の融点以上に加熱されている。同様の
評価忙より、いずれの場合も実施例１と同様高品質な薄
μｙが得られることが確認された。
表２ 実施例２から１４で使用した化合物実施例１５
第２図は本発明の第１５の実施例を説明する装置の構成
図であって、符号２１は反応容器、２２け基板、２３は
サセプタ、２４はＡｒレーザ、２５及び２６はガス導入
管、２７は赤外線温度計、２８は排気口を意味する。反
応容器２１中に設置されたＧａＡｓ基板２２上にＧＳＬ
ＡＩＩのエピタキシャル成長を行う例である。この時Ａ
ｒレーザ（波長５１４．５ｎｍ）２４を基板に照射する
ことによシ、照射領域と非照射領域の成長のコントラス
トをつけることができる。Ｇａ系の有機金属化合物（ジ
メチルシクロベンタジエニルカＩＪウム）及びＡｅ系の
原料（アルシン）はそれぞれ２５．２６から実施例１か
ら１４と同様にして導入される。基板温度５００℃、レ
ーザーパワー２Ｗにおいて膜厚の一コントラスト３００
が得られることが確認された。これは従来の’１’１ｌ
ｉＧを使用したときに比較して５倍以上のコントラスト
の増加であった。
図であって、符号２１は反応容器、２２け基板、２３は
サセプタ、２４はＡｒレーザ、２５及び２６はガス導入
管、２７は赤外線温度計、２８は排気口を意味する。反
応容器２１中に設置されたＧａＡｓ基板２２上にＧＳＬ
ＡＩＩのエピタキシャル成長を行う例である。この時Ａ
ｒレーザ（波長５１４．５ｎｍ）２４を基板に照射する
ことによシ、照射領域と非照射領域の成長のコントラス
トをつけることができる。Ｇａ系の有機金属化合物（ジ
メチルシクロベンタジエニルカＩＪウム）及びＡｅ系の
原料（アルシン）はそれぞれ２５．２６から実施例１か
ら１４と同様にして導入される。基板温度５００℃、レ
ーザーパワー２Ｗにおいて膜厚の一コントラスト３００
が得られることが確認された。これは従来の’１’１ｌ
ｉＧを使用したときに比較して５倍以上のコントラスト
の増加であった。
また炭素不純物濃度も１桁以上低減できた。
光源としてＡｒレーザ（波長３５Ｓ、Ｏｎｍ）及びＫｒ
ｌエキシマレーザ（波長２４８ ｎｍ）を使用したとき
本同様にして大幅な特性向上が確認できた。また実施例
１〜１４で使用した有機金属化合物を使用した場合も同
様にして優れた特性の薄膜が得られ、また成長のコント
ラストも大きく取ることができた。
ｌエキシマレーザ（波長２４８ ｎｍ）を使用したとき
本同様にして大幅な特性向上が確認できた。また実施例
１〜１４で使用した有機金属化合物を使用した場合も同
様にして優れた特性の薄膜が得られ、また成長のコント
ラストも大きく取ることができた。
以上説明したように、本発明に係る化合物半導体薄膜の
製造方法によれば、Ｇａを含む有機金属化合物原料とし
て、少なくとも１個の新しい置換基等を含むものを使用
する。このため薄膜品質の大幅な向上が達成され、また
光選択エビ成長技術においては光吸収特性が長波長側に
移動するため光吸収特性が向上し、成長の選択性が著し
く向上する利点がある。
製造方法によれば、Ｇａを含む有機金属化合物原料とし
て、少なくとも１個の新しい置換基等を含むものを使用
する。このため薄膜品質の大幅な向上が達成され、また
光選択エビ成長技術においては光吸収特性が長波長側に
移動するため光吸収特性が向上し、成長の選択性が著し
く向上する利点がある。
第１図は本発明の実施例１〜１４におりて用いたＧａＮ
単結晶薄膜の製造装置の構成を示す系統図、第２図は本
発明の実施例１５において使用したＧａＡｓ薄膜の製造
装置を示す構成図である。 １：有機金属化合物、２：バブラー容器、３及び８：ガ
ス流量コントローラー ４＝窒素ガスボンベ、５：加熱
装置、６及び２１：反応容器、７：アンモニアボンベ％
９及び２２：基板、１０及び２３：サセプタ、１１：熱
電対、１２：高周波加熱コイル、１３及び２８：排気口
、２４：Ａｒレーザ％２５及び２６：ガス導入管、２７
：赤外線温度計
単結晶薄膜の製造装置の構成を示す系統図、第２図は本
発明の実施例１５において使用したＧａＡｓ薄膜の製造
装置を示す構成図である。 １：有機金属化合物、２：バブラー容器、３及び８：ガ
ス流量コントローラー ４＝窒素ガスボンベ、５：加熱
装置、６及び２１：反応容器、７：アンモニアボンベ％
９及び２２：基板、１０及び２３：サセプタ、１１：熱
電対、１２：高周波加熱コイル、１３及び２８：排気口
、２４：Ａｒレーザ％２５及び２６：ガス導入管、２７
：赤外線温度計
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、反応容器中にガリウムを含む化合物と元素周期表Ｖ
ｂ族元素を含む化合物を気相で導入し、これらを熱分解
して、前記反応容器中に設置した基板上にIII−Ｖ族化
合物半導体薄膜を製造する方法において、前記ガリウム
を含む化合物として下記一般式〔Ａ〕〜〔Ｇ〕：〔Ａ〕
Ｒ１Ｒ２ＧａＣｐ〔Ｂ〕Ｒ１Ｇａ（Ｃｐ）＿２〔Ｃ〕Ｇ
ａ（Ｃｐ）＿３〔Ｄ〕ＧａＲ１Ｒ２（ａｃａｃ）〔Ｅ〕
Ｒ１Ｇａ（ａｃａｃ）＿２〔Ｆ〕Ｇａ（ａｃａｃ）＿３
〔Ｇ〕Ｒ３Ｒ４Ｇａ−ＧａＲ５Ｒ６ 〔式中、Ｒ１及びＲ２は同一又は異なり、アルキル基、
置換アルキル基、アルコキシ基、置換アルコキシ基、ア
ルキルチオ基、置換 アルキルチオ基又はハロゲン、Ｃｐはシクロペンタジエ
ニル基、ａｃａｃはＣＨ（Ｒ１ＣＯ）＿２基又はＣＦ（
Ｒ１ＣＯ）＿２基、Ｒ３〜Ｒ６は同一又は異なり、アル
キル基又はハロゲンを示す〕で表される化合物の少なく
とも１種を使用することを特徴とする化合物半導体薄膜
の製造方法。 ２、請求項１記載の化合物半導体薄膜の製造方法におい
て、該基板に紫外光又は可視光を照射する化合物半導体
薄膜の製造方法。 ３、請求項２記載の化合物半導体薄膜の製造方法におい
て、紫外光又は可視光の光源がレーザである化合物半導
体薄膜の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16775288A JPH0218926A (ja) | 1988-07-07 | 1988-07-07 | 化合物半導体薄膜の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16775288A JPH0218926A (ja) | 1988-07-07 | 1988-07-07 | 化合物半導体薄膜の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0218926A true JPH0218926A (ja) | 1990-01-23 |
Family
ID=15855443
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16775288A Pending JPH0218926A (ja) | 1988-07-07 | 1988-07-07 | 化合物半導体薄膜の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0218926A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016516287A (ja) * | 2012-12-18 | 2016-06-02 | シースター ケミカルズ インク． | 薄膜堆積反応器及び薄膜層をインサイチューで乾式浄化するプロセス及び方法 |
| WO2024190744A1 (ja) * | 2023-03-13 | 2024-09-19 | Jsr株式会社 | 組成物、組成物の保管方法、および化合物 |
| US12565714B2 (en) | 2023-03-13 | 2026-03-03 | Flosfia, Inc. | Film formation method |
| EP4603620A3 (en) * | 2023-03-13 | 2026-04-15 | Flosfia Inc. | Film formation method |
-
1988
- 1988-07-07 JP JP16775288A patent/JPH0218926A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016516287A (ja) * | 2012-12-18 | 2016-06-02 | シースター ケミカルズ インク． | 薄膜堆積反応器及び薄膜層をインサイチューで乾式浄化するプロセス及び方法 |
| US10240230B2 (en) | 2012-12-18 | 2019-03-26 | Seastar Chemicals Inc. | Process and method for in-situ dry cleaning of thin film deposition reactors and thin film layers |
| WO2024190744A1 (ja) * | 2023-03-13 | 2024-09-19 | Jsr株式会社 | 組成物、組成物の保管方法、および化合物 |
| US12565714B2 (en) | 2023-03-13 | 2026-03-03 | Flosfia, Inc. | Film formation method |
| EP4603620A3 (en) * | 2023-03-13 | 2026-04-15 | Flosfia Inc. | Film formation method |
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