JPH0222814A - 化合物半導体層の製造方法 - Google Patents
化合物半導体層の製造方法Info
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- JPH0222814A JPH0222814A JP17231188A JP17231188A JPH0222814A JP H0222814 A JPH0222814 A JP H0222814A JP 17231188 A JP17231188 A JP 17231188A JP 17231188 A JP17231188 A JP 17231188A JP H0222814 A JPH0222814 A JP H0222814A
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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】
［発明の目的］
（産業上の利用分野）
本発明は、有機金属化学気相成長法
（ＭＯＣＶＤ法）による化合物半導体層の製造方法に係
わり、特に原料ガスの最適化をはかった化合物半導体層
の製造方法に関する。
わり、特に原料ガスの最適化をはかった化合物半導体層
の製造方法に関する。
（従来の技術）
近年、ＧａＡｓやＩｎＰ等の化合物半導体基板上に化合
物半導体層を成長する技術が種々開発されている。特に
、ＭＯＣＶＤ法によるＩｎＧａＡＩＰ層、ＩｎＧａＡｌ
Ａｓ層の成長は、光、電子素子等への応用上極めて重要
である。
物半導体層を成長する技術が種々開発されている。特に
、ＭＯＣＶＤ法によるＩｎＧａＡＩＰ層、ＩｎＧａＡｌ
Ａｓ層の成長は、光、電子素子等への応用上極めて重要
である。
ＭＯＣＶＤ法によるＩｎＧａＡＩＰの成長には、アルミ
ニウム原料としてトリメチルアルミニウム［Ａ ｌ
（ＣＨｉ ） ３ ］ ガリウム原料としてＧａ（Ｃ
Ｈｌ）ｉ若しくはＧ ａ （Ｃ２Ｈ５） ３、インジウ
ム原料としてＩｎ（ＣＨｉ）３、燐原料としてＰＨ，が
用いられている。しかし、アルミニウム原料としてＡ
１ （ＣＨ３） ３を用いた成長では、成長結晶への
炭素の取り込まれが多く、Ａ１組成が増大するに従いヒ
ロック密度が増大する。このため、結晶欠陥の少ない高
Ａ１組成のＩｎＧａＡＩＰ結晶を得ることは困難であっ
た。
ニウム原料としてトリメチルアルミニウム［Ａ ｌ
（ＣＨｉ ） ３ ］ ガリウム原料としてＧａ（Ｃ
Ｈｌ）ｉ若しくはＧ ａ （Ｃ２Ｈ５） ３、インジウ
ム原料としてＩｎ（ＣＨｉ）３、燐原料としてＰＨ，が
用いられている。しかし、アルミニウム原料としてＡ
１ （ＣＨ３） ３を用いた成長では、成長結晶への
炭素の取り込まれが多く、Ａ１組成が増大するに従いヒ
ロック密度が増大する。このため、結晶欠陥の少ない高
Ａ１組成のＩｎＧａＡＩＰ結晶を得ることは困難であっ
た。
また、ＭＯＣＶＤ法によるＩ ｎＧａＡ ＩＡｓの成長
には、アルミニウム原料としてトリメチルアルミニウム
［Ａ ｌ （ＣＨ３） ３ ］ 、砒素原料としてＡ
ｓＨ，、他の原料としてはＩｎＧａＡＩＰの場合と同様
のガスが用いられている。しかし、アルミニウム原料と
してＡ ｌ （ＣＨ３） ３を用いた成長では、原料
のアルキル基に起因する結晶への炭素の取り込まれが多
く、高純度で良質の結晶を得ることは困難であった。
には、アルミニウム原料としてトリメチルアルミニウム
［Ａ ｌ （ＣＨ３） ３ ］ 、砒素原料としてＡ
ｓＨ，、他の原料としてはＩｎＧａＡＩＰの場合と同様
のガスが用いられている。しかし、アルミニウム原料と
してＡ ｌ （ＣＨ３） ３を用いた成長では、原料
のアルキル基に起因する結晶への炭素の取り込まれが多
く、高純度で良質の結晶を得ることは困難であった。
（発明が解決しようとする課題）
このように従来、ＭＯＣＶＤ法で
ＩｎＧａＡＩＰ層やＩｎＧａＡｌＡｓ層を成長する場合
、成長結晶への炭素の取り込まれが生じ、これが成長結
晶の品質、純度を劣化させるという問題があった。
、成長結晶への炭素の取り込まれが生じ、これが成長結
晶の品質、純度を劣化させるという問題があった。
本発明は、上記事情を考慮してなされたもので、その目
的とするところは、結晶内のヒロック原因を取り除き、
高Ａ１組成においても制御性良く高品質・高純度のＩ
ｎＧａＡ Ｉ Ｐ結晶又はＩｎＧａＡｌＡｓ結晶を得る
ことのできる化合物半導体層の製造方法を提供すること
にある。
的とするところは、結晶内のヒロック原因を取り除き、
高Ａ１組成においても制御性良く高品質・高純度のＩ
ｎＧａＡ Ｉ Ｐ結晶又はＩｎＧａＡｌＡｓ結晶を得る
ことのできる化合物半導体層の製造方法を提供すること
にある。
［発明の構成］
（課題を解決するための手段）
本発明の骨子は、ＭＯＣＶＤ法で用いる原料ガスの最適
化をはかり、成長結晶中への炭素の取り込まれを低減す
ることにある。
化をはかり、成長結晶中への炭素の取り込まれを低減す
ることにある。
即ち本発明は、ＧａＡｓ等の半導体基板を収容した反応
管内にＩｎ、Ｇａ、Ａｌ、Ｐを含む原料ガスを導入し、
有機金属気相成長法により半導体基板上にＩｎＧａＡＩ
Ｐを成長する化合物半導体層の製造方法において、前記
原料ガス中のアルミニウムの原料として、Ａ Ｉ Ｈ（
ＣＨ３） ２ ヲ用いるようにした方法である。
管内にＩｎ、Ｇａ、Ａｌ、Ｐを含む原料ガスを導入し、
有機金属気相成長法により半導体基板上にＩｎＧａＡＩ
Ｐを成長する化合物半導体層の製造方法において、前記
原料ガス中のアルミニウムの原料として、Ａ Ｉ Ｈ（
ＣＨ３） ２ ヲ用いるようにした方法である。
また本発明は、ＩｎＰ等の半導体基板を収容した反応管
内にＩｎ、Ｇａ、ＡＩ、Ａｓを含む原料ガスを導入し、
有機金属気相成長法により半導体基板上にＩ ｎＧａＡ
ＩＡｓを成長する化合物半導体層の製造方法において
、前記原料ガス中のアルミニウムの原料として、Ａ Ｉ
Ｈ（ＣＨ３） ２を用いるようにした方法である。
内にＩｎ、Ｇａ、ＡＩ、Ａｓを含む原料ガスを導入し、
有機金属気相成長法により半導体基板上にＩ ｎＧａＡ
ＩＡｓを成長する化合物半導体層の製造方法において
、前記原料ガス中のアルミニウムの原料として、Ａ Ｉ
Ｈ（ＣＨ３） ２を用いるようにした方法である。
（作 用）
本発明によれば、アルミニウム原料としてＡ Ｉ Ｈ（
ＣＨ３）２を用いることにより、成長結晶中に取り込ま
れる炭素が極めて少なくなる。従って、炭素の取り込ま
れに起因する結晶内のヒロック発生が抑制され、高Ａ１
組成においても高品質・高純度の結晶を得ることが可能
となる。
ＣＨ３）２を用いることにより、成長結晶中に取り込ま
れる炭素が極めて少なくなる。従って、炭素の取り込ま
れに起因する結晶内のヒロック発生が抑制され、高Ａ１
組成においても高品質・高純度の結晶を得ることが可能
となる。
（実施例）
まず、本発明の詳細な説明する前に、ヒロック発生の原
理について説明する。本発明者等の研究によれば、Ｉｎ
ＧａＡＩＰ成長におけるヒロックの発生は絶対的なもの
ではなく、原料その他の成長条件の選択により減少でき
ることが判明している。例えば、Ａ１組成の増大が結晶
内への炭素の取り込まれを増大させ、その結果ヒロック
が大量に発生するとして、炭素の取り込まれが少ないと
されているＡｌ（Ｃ２Ｈ５）３をＡｌの原料として成長
を行うことにより、ヒロック密度を大幅に減少すること
ができた。ところが、Ａ Ｉ （Ｃ２Ｈｓ ） ３は
蒸気圧がＡ Ｉ （ＣＨ３） ３に比べて１桁低く制
御し難い。また、Ａｌ（Ｃ２Ｈ５）３とＩｎ（ＣＨｉ）
ｉの室温でのアルキル基の交換反応により得られるＩｎ
（Ｃ２Ｈ５） はＰＨ，と中間反応を起こすので、成
長の制御が非常に困難である。
理について説明する。本発明者等の研究によれば、Ｉｎ
ＧａＡＩＰ成長におけるヒロックの発生は絶対的なもの
ではなく、原料その他の成長条件の選択により減少でき
ることが判明している。例えば、Ａ１組成の増大が結晶
内への炭素の取り込まれを増大させ、その結果ヒロック
が大量に発生するとして、炭素の取り込まれが少ないと
されているＡｌ（Ｃ２Ｈ５）３をＡｌの原料として成長
を行うことにより、ヒロック密度を大幅に減少すること
ができた。ところが、Ａ Ｉ （Ｃ２Ｈｓ ） ３は
蒸気圧がＡ Ｉ （ＣＨ３） ３に比べて１桁低く制
御し難い。また、Ａｌ（Ｃ２Ｈ５）３とＩｎ（ＣＨｉ）
ｉの室温でのアルキル基の交換反応により得られるＩｎ
（Ｃ２Ｈ５） はＰＨ，と中間反応を起こすので、成
長の制御が非常に困難である。
そこで本発明者等は、アルミニウム原料としてＡ Ｉ
Ｈ（ＣＨ３） ２を用い ＭＯＣＶＤ法でＩｎＧａＡＩ
Ｐ層の成長を行った。その結果、高Ａ１組成においても
制御性良く高品質のＩｎＧａＡＩＰ結晶を得ることがで
きた。これは、Ａ Ｉ Ｈ（ＣＨ３） ２を用いた場合
に成長結晶中への炭素の取り込まれが少なく、且つＡｌ
Ｈ（ＣＨ３）２がＡ Ｉ （ＣＨ３） ３と同程度の蒸
気圧を持つからであると考えられる。
Ｈ（ＣＨ３） ２を用い ＭＯＣＶＤ法でＩｎＧａＡＩ
Ｐ層の成長を行った。その結果、高Ａ１組成においても
制御性良く高品質のＩｎＧａＡＩＰ結晶を得ることがで
きた。これは、Ａ Ｉ Ｈ（ＣＨ３） ２を用いた場合
に成長結晶中への炭素の取り込まれが少なく、且つＡｌ
Ｈ（ＣＨ３）２がＡ Ｉ （ＣＨ３） ３と同程度の蒸
気圧を持つからであると考えられる。
また、炭素の取り込まれによる結晶品質の低下はＩ ｎ
ＧａＡ ＩＡｓの場合も同様である。
ＧａＡ ＩＡｓの場合も同様である。
そこで本発明者等゛は、ＭＯＣＶＤ法による１ ｎＧａ
Ａ ＩＡｓの成長に、アルミニウム原料としてＡ ＩＨ
（ＣＨ３）２を用いた。その結果、１ｎＧａＡＩＰの場
合と同様に、高ＡＩ組成においても制御性良く高品質・
高純度の Ｉ ｎＧａＡ ＩＡｓ結晶を得ることができた。
Ａ ＩＡｓの成長に、アルミニウム原料としてＡ ＩＨ
（ＣＨ３）２を用いた。その結果、１ｎＧａＡＩＰの場
合と同様に、高ＡＩ組成においても制御性良く高品質・
高純度の Ｉ ｎＧａＡ ＩＡｓ結晶を得ることができた。
以下、本発明の一実施例を図面を参照して説明する。
第１図は本発明の一実施例方法に使用した成長装置を示
す概略構成図である。図中１１は石英製の反応管（反応
炉）であり、この反応管１１内にはガス導入口１２から
原料混合ガスが導入される。
す概略構成図である。図中１１は石英製の反応管（反応
炉）であり、この反応管１１内にはガス導入口１２から
原料混合ガスが導入される。
そして、反応管１１内のガスはガス排気口１３から排気
されるものとなっている。反応管１１内にはカーボン製
のサセプタ１４が配置されており、試料基板１５はこの
サセプタ１４上に載置される。
されるものとなっている。反応管１１内にはカーボン製
のサセプタ１４が配置されており、試料基板１５はこの
サセプタ１４上に載置される。
また、サセプタ１４は、反応炉１１の外部に設けた高周
波コイル１６により誘導加熱されるものとなっている。
波コイル１６により誘導加熱されるものとなっている。
なお、図中１７はサセプタ１４の温度を検出するための
温度センサーを示している。
温度センサーを示している。
次に、上記装置を用いたＩｎＧａＡＩＰの結晶成長方法
について説明する。
について説明する。
まず、化学エツチングにより表面清浄化したＧａＡｓ基
板１５を前記サセプタ１４上に載置する。ガス導入口１
２から高純度水素を毎分１ｇ導入し、反応管１１内の大
気を置換する。次いで、ガス排気口１３をロータリーポ
ンプに接続し、反応管１１内を減圧し、内部の圧力を１
５〜３５ Ｔｏｒｒの範囲に設定する。その後、ガス導
入口１２から１０％アルシンガス（ＡｓＨｉ）を導入し
、高周波コイル１６によりサセプタ１４及び基板１５を
加熱し、基板温度６００〜８００℃で３０分間保持して
基板表面の洗浄を行う。
板１５を前記サセプタ１４上に載置する。ガス導入口１
２から高純度水素を毎分１ｇ導入し、反応管１１内の大
気を置換する。次いで、ガス排気口１３をロータリーポ
ンプに接続し、反応管１１内を減圧し、内部の圧力を１
５〜３５ Ｔｏｒｒの範囲に設定する。その後、ガス導
入口１２から１０％アルシンガス（ＡｓＨｉ）を導入し
、高周波コイル１６によりサセプタ１４及び基板１５を
加熱し、基板温度６００〜８００℃で３０分間保持して
基板表面の洗浄を行う。
次いで、アルシンの導入を停止し、ホスフィンガス（Ｐ
Ｈ３）の導入を開始した後、反応管１１内のアルシンを
十分置換するために約１秒間の間をおき、予め所定の混
合比（例えば０．２５：０．５：０．２５）に調整した
ＡｌＨ（ＣＨ３）２．Ｉｎ（ＣＨ３）ｓ ＊ Ｇａ
（Ｃ２Ｈ５）３を導入シテＩｎＧａＡＩＰ層の成長を行
う。
Ｈ３）の導入を開始した後、反応管１１内のアルシンを
十分置換するために約１秒間の間をおき、予め所定の混
合比（例えば０．２５：０．５：０．２５）に調整した
ＡｌＨ（ＣＨ３）２．Ｉｎ（ＣＨ３）ｓ ＊ Ｇａ
（Ｃ２Ｈ５）３を導入シテＩｎＧａＡＩＰ層の成長を行
う。
本発明者等は、上記方法により、基板温度７５０℃１反
応管内圧力２５Ｔｏｒｒ 、成長速度３ ｕ ｍ ／
ｈ 、反応管内流速７０ｃａｒ／ｓｅｃにて、ヒロック
密度１００の一３以下のＩｎＧａＡＩＰ結晶を得た。こ
れは、成長結晶中への炭素の取り込まれが極めて少なく
なり、キャリア濃度が低くなったからである。また、こ
の値は成長温度ＢＯＯ〜８００℃の範囲で殆ど変化がな
かった。この結果は、アルミニウムの原料としてＡ ｌ
（ＣＨ３） ３を用いて成長した場合に殆どの温度範
囲で得られる１００１００Ｏ’を越えるヒロック密度よ
り明らかに小さく、本発明による方法が、高品質のＩｎ
ＧａＡＩＰ層の成長において十分有効であることが実証
された。
応管内圧力２５Ｔｏｒｒ 、成長速度３ ｕ ｍ ／
ｈ 、反応管内流速７０ｃａｒ／ｓｅｃにて、ヒロック
密度１００の一３以下のＩｎＧａＡＩＰ結晶を得た。こ
れは、成長結晶中への炭素の取り込まれが極めて少なく
なり、キャリア濃度が低くなったからである。また、こ
の値は成長温度ＢＯＯ〜８００℃の範囲で殆ど変化がな
かった。この結果は、アルミニウムの原料としてＡ ｌ
（ＣＨ３） ３を用いて成長した場合に殆どの温度範
囲で得られる１００１００Ｏ’を越えるヒロック密度よ
り明らかに小さく、本発明による方法が、高品質のＩｎ
ＧａＡＩＰ層の成長において十分有効であることが実証
された。
次に、本発明の他の実施例方法について説明する。
この実施例では、まず化学エツチングにより表面清浄化
したＩｎＰ基ダ１５を前記セサプタ１４上に載置する。
したＩｎＰ基ダ１５を前記セサプタ１４上に載置する。
ガス導入口１２から高純度水素を毎分１ｇ導入し、反応
管１１内の大気を置換する。
管１１内の大気を置換する。
次いで、ガス排気口１３をロータリーポンプに接続し、
反応管１１内を減圧し、内部の圧力を２００〜３００
Ｔｏｒｒの範囲に設定する。その後、ガス導入口１２か
らホスフィンガスを導入し、高周波コイル１６によりサ
セプタ及び基板１５を加熱し、基板温度６００〜８００
℃で３０分間保持して基板表面の清浄化を行う。
反応管１１内を減圧し、内部の圧力を２００〜３００
Ｔｏｒｒの範囲に設定する。その後、ガス導入口１２か
らホスフィンガスを導入し、高周波コイル１６によりサ
セプタ及び基板１５を加熱し、基板温度６００〜８００
℃で３０分間保持して基板表面の清浄化を行う。
次いで、ホスフィンの導入を停止し、アルシンガスの導
入を開始した後、反応管１１内のホスフィンを十分置換
するために約１秒間の間をおき、予め所定の混合比（例
えば０．２５：０．５：０．２５）に調整したＩｎ （
ＣＨ３）３．０ａ （Ｃ２Ｈ％） ３とＡ Ｉ Ｈ（Ｃ
Ｈ３） ２を導入して成長を行う。
入を開始した後、反応管１１内のホスフィンを十分置換
するために約１秒間の間をおき、予め所定の混合比（例
えば０．２５：０．５：０．２５）に調整したＩｎ （
ＣＨ３）３．０ａ （Ｃ２Ｈ％） ３とＡ Ｉ Ｈ（Ｃ
Ｈ３） ２を導入して成長を行う。
本発明者等は、上記実施例方法により、基板温度８５０
℃１反応管内圧力２００Ｔｏｒｒ、成長速度１．５μｍ
／ｈにて、キャリア濃度１０１１０１ｂ’以下のＩｎＧ
ａＡｌＡｓ結晶を得た。この値は、アルミニウムの原料
としてＡ Ｉ （ＣＨ３） ３を用いて成長した場合
に得られる１Ｇ”ａｍ−３より明らかに小さく、従って
本発明による方法が、高純度のＩｎＧａＡｌＡｓ結晶の
成長においても十分有効であることが実証された。
℃１反応管内圧力２００Ｔｏｒｒ、成長速度１．５μｍ
／ｈにて、キャリア濃度１０１１０１ｂ’以下のＩｎＧ
ａＡｌＡｓ結晶を得た。この値は、アルミニウムの原料
としてＡ Ｉ （ＣＨ３） ３を用いて成長した場合
に得られる１Ｇ”ａｍ−３より明らかに小さく、従って
本発明による方法が、高純度のＩｎＧａＡｌＡｓ結晶の
成長においても十分有効であることが実証された。
なお、本発明は上述した各実施例に限定されるものでは
ない。例えば成長する結晶はＩｎＧａＡＩＰやＩｎＧａ
ＡｌＡｓに限るものではなく、ＩｎＧａＡｌＳｂ、その
他アルミニウムを構成元素として含む■−ｖ族化合物半
導体の結晶成長に適用することが可能である。また、各
種原料ガスの流量や混合比等の条件は、成長すべき結晶
組成に応じて適宜室めればよい。その他、本発明の要旨
を逸脱しない範囲で、種々変形して実施することができ
る。
ない。例えば成長する結晶はＩｎＧａＡＩＰやＩｎＧａ
ＡｌＡｓに限るものではなく、ＩｎＧａＡｌＳｂ、その
他アルミニウムを構成元素として含む■−ｖ族化合物半
導体の結晶成長に適用することが可能である。また、各
種原料ガスの流量や混合比等の条件は、成長すべき結晶
組成に応じて適宜室めればよい。その他、本発明の要旨
を逸脱しない範囲で、種々変形して実施することができ
る。
［発明の効果コ
以上詳述したように本発明によれば、従来技術では困難
であった高純度、高品質のＩｎＧａＡＩＰ、ＩｎＧａＡ
ｌＡｓ結晶を再現性良く得ることができ、今後の高性能
電子素子の作成に極めて有効である。
であった高純度、高品質のＩｎＧａＡＩＰ、ＩｎＧａＡ
ｌＡｓ結晶を再現性良く得ることができ、今後の高性能
電子素子の作成に極めて有効である。
第１図は本発明の一実施例方法に使用したＭＯＣＶＤ法
による結晶成長装置を示す概略構成図である。
による結晶成長装置を示す概略構成図である。
Claims (2)
- （１）半導体基板を収容した反応管内に所定の原料ガス
を導入し、有機金属気相成長法により該半導体基板上に
Ｉｎ＿１＿−＿Ｘ＿ＹＧａ＿ＸＡｌ＿ＹＰ（０≦ｘ＜１
、０＜ｙく１）を成長する化合物半導体層の製造方法に
おいて、前記原料ガス中のアルミニウムの原料として、
ＡｌＨ（ＣＨ＿３）＿２を用いたことを特徴とする化合
物半導体層の製造方法。 - （２）半導体基板を収容した反応管内に所定の原料ガス
を導入し、有機金属気相成長法により該半導体基板上に
Ｉｎ＿１＿−＿Ｘ＿ＹＧａ＿ＸＡｌ＿ＹＡｓ（０≦ｘ＜
１、０＜ｙ＜１）を成長する化合物半導体層の製造方法
において、前記原料ガス中のアルミニウムの原料として
、ＡｌＨ（ＣＨ＿３）＿２を用いたことを特徴とする化
合物半導体層の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17231188A JPH0222814A (ja) | 1988-07-11 | 1988-07-11 | 化合物半導体層の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17231188A JPH0222814A (ja) | 1988-07-11 | 1988-07-11 | 化合物半導体層の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0222814A true JPH0222814A (ja) | 1990-01-25 |
Family
ID=15939564
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17231188A Pending JPH0222814A (ja) | 1988-07-11 | 1988-07-11 | 化合物半導体層の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0222814A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009026798A (ja) * | 2007-07-17 | 2009-02-05 | Hitachi Cable Ltd | 発光素子用エピタキシャルウェハ及びその製造方法並びに発光素子 |
-
1988
- 1988-07-11 JP JP17231188A patent/JPH0222814A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009026798A (ja) * | 2007-07-17 | 2009-02-05 | Hitachi Cable Ltd | 発光素子用エピタキシャルウェハ及びその製造方法並びに発光素子 |
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