JPH02253613A - 半導体多層薄膜の作成方法 - Google Patents
半導体多層薄膜の作成方法Info
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- JPH02253613A JPH02253613A JP7409689A JP7409689A JPH02253613A JP H02253613 A JPH02253613 A JP H02253613A JP 7409689 A JP7409689 A JP 7409689A JP 7409689 A JP7409689 A JP 7409689A JP H02253613 A JPH02253613 A JP H02253613A
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- Japan
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- thickness
- solution
- thin film
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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】
(産業上の利用分野)
本発明はInxGa+−xAsvP+−yとI nuC
;at−uAsv P +−v (但しxf−u、
y≠V)の薄膜多層構造を液相エピタキシャル成長法(
以下LPE法と称する)を用いて作製する半導体多層薄
膜の作成方法に関するものである。
;at−uAsv P +−v (但しxf−u、
y≠V)の薄膜多層構造を液相エピタキシャル成長法(
以下LPE法と称する)を用いて作製する半導体多層薄
膜の作成方法に関するものである。
(従来の技術)
従来、液相エピタキシャル成長法を用いてGaAs基板
上にInxGa+−xAsyP、−yやInuGa、−
uAsvP+−vの多層構造を作製するためにはグラフ
ァイトのボートに層の数だけ溶゛夜を用意し、GaAs
基板をそれらの溶液に順次接触させる方法によって行わ
れている。この一連の結晶成長は普通およそ800°C
の温度で純水素雰囲気中で行われる。この従来方式はお
もに厚さがおよそ0.1 μmから1μmの層を3層か
ら5層程度成長させるのに用いられているが、ある1つ
の層の厚さを0.1 μm以下にすることは、その層の
成長時間を短くすることにより可能である。−船釣に言
って、膜厚がおよそ0.1 μm以下のI n、Ga
1−xA5y P +−v や I n uG a
+ −u A S y P 1− yをエピタキシャ
ル成長法により成長させるために必要な成長時間は1秒
以下であるため、そのような薄い層の成長は基板を溶液
の下で止めることなく通過させることによって行われる
。このように成長時間を短くして薄いI nxGar−
tAsv P I−vやInuGa+−uA3vP+−
vを得る方法を厚さ500A以下のI nxGar−x
Asy P +−vと厚さ500Å以下のInuGa+
−uAsvP+−vの多層構造の作製に適用するには、
第1図においてI nxGar−xAsyP l−vを
成長させるための溶液を溶液溜め2と4に、またI n
uGa+−uAsvP l−Vを成長させるための溶液
を溶液溜め3に用意し、溶液溜めlと2の間のボートの
壁7及び溶液溜め4と5の間のボートの壁8を折り返し
点として基板を7と8の間で必要なだけの回数を往復さ
せればよい。このような成長を(111) A Ga
As基板を用いて行うと、成長層表面のいたるところに
欠陥が発生し、その多くに溶液のドロップレットが発生
する。また、膜厚の基板内での均一性が悪(成長層の薄
い部分と厚い部分では数倍の違いが見られる。このよう
な問題は1.折り返し点の壁7及び8において成長層表
面が溶液から切り離されている数秒の間におよそ800
°Cという高温のために成長層表面が荒れるために生じ
ると推定される。
上にInxGa+−xAsyP、−yやInuGa、−
uAsvP+−vの多層構造を作製するためにはグラフ
ァイトのボートに層の数だけ溶゛夜を用意し、GaAs
基板をそれらの溶液に順次接触させる方法によって行わ
れている。この一連の結晶成長は普通およそ800°C
の温度で純水素雰囲気中で行われる。この従来方式はお
もに厚さがおよそ0.1 μmから1μmの層を3層か
ら5層程度成長させるのに用いられているが、ある1つ
の層の厚さを0.1 μm以下にすることは、その層の
成長時間を短くすることにより可能である。−船釣に言
って、膜厚がおよそ0.1 μm以下のI n、Ga
1−xA5y P +−v や I n uG a
+ −u A S y P 1− yをエピタキシャ
ル成長法により成長させるために必要な成長時間は1秒
以下であるため、そのような薄い層の成長は基板を溶液
の下で止めることなく通過させることによって行われる
。このように成長時間を短くして薄いI nxGar−
tAsv P I−vやInuGa+−uA3vP+−
vを得る方法を厚さ500A以下のI nxGar−x
Asy P +−vと厚さ500Å以下のInuGa+
−uAsvP+−vの多層構造の作製に適用するには、
第1図においてI nxGar−xAsyP l−vを
成長させるための溶液を溶液溜め2と4に、またI n
uGa+−uAsvP l−Vを成長させるための溶液
を溶液溜め3に用意し、溶液溜めlと2の間のボートの
壁7及び溶液溜め4と5の間のボートの壁8を折り返し
点として基板を7と8の間で必要なだけの回数を往復さ
せればよい。このような成長を(111) A Ga
As基板を用いて行うと、成長層表面のいたるところに
欠陥が発生し、その多くに溶液のドロップレットが発生
する。また、膜厚の基板内での均一性が悪(成長層の薄
い部分と厚い部分では数倍の違いが見られる。このよう
な問題は1.折り返し点の壁7及び8において成長層表
面が溶液から切り離されている数秒の間におよそ800
°Cという高温のために成長層表面が荒れるために生じ
ると推定される。
(課題を解決するための手段)
本発明の発明者らは従来技術とその問題点の項で述べら
れた実験とそれから得られた推定にもとすき、I nx
lca+−XASyP l−YとI nuca+−uA
svP l−Vの多層構造をエピタキシャル成長法によ
り作製するためには成長層表面が溶液から切り離されて
いる時間をできるだけ短くすることが必要であるという
結論に至った。これは、第1図において折り返し点の壁
7及び8の間でGaAs基板を往復させるのではなく、
2つあるInxGa+−xASvPr−v成長用の溶液
を折り返し点としてGaAs基板を往復させることによ
り実現することができる。しかしこの方法は、I nx
Gar−xAsv P +−vの成長時間が長くなり、
従って厚さ500A以下のl nXGa1−)IAsy
P 1−yを得るためにはI n、Ga+−xAsy
P +−y層の成長速度を小さくする必要がある。本
発明の発明者らは、I nxGar−xAsy P +
−vの成長速度に関する各種の実験を重ねた結果、I
nxGar−xAsv P l−vの成長速度は系の冷
却速度を小さくすることにより小さくすることができる
ことを見いだした。第3図は系が0.025°C冷却さ
れる間に成長するI nxGar−xAsyP I−Y
の厚さを0.05°C/分から0.5°C/分の冷却速
度に対してプロットしたものである。冷却速度を小さく
することにより、厚さ300A以下のInxGa+−x
ASvPr−vを得ることが可能であることを示してい
る。
れた実験とそれから得られた推定にもとすき、I nx
lca+−XASyP l−YとI nuca+−uA
svP l−Vの多層構造をエピタキシャル成長法によ
り作製するためには成長層表面が溶液から切り離されて
いる時間をできるだけ短くすることが必要であるという
結論に至った。これは、第1図において折り返し点の壁
7及び8の間でGaAs基板を往復させるのではなく、
2つあるInxGa+−xASvPr−v成長用の溶液
を折り返し点としてGaAs基板を往復させることによ
り実現することができる。しかしこの方法は、I nx
Gar−xAsv P +−vの成長時間が長くなり、
従って厚さ500A以下のl nXGa1−)IAsy
P 1−yを得るためにはI n、Ga+−xAsy
P +−y層の成長速度を小さくする必要がある。本
発明の発明者らは、I nxGar−xAsy P +
−vの成長速度に関する各種の実験を重ねた結果、I
nxGar−xAsv P l−vの成長速度は系の冷
却速度を小さくすることにより小さくすることができる
ことを見いだした。第3図は系が0.025°C冷却さ
れる間に成長するI nxGar−xAsyP I−Y
の厚さを0.05°C/分から0.5°C/分の冷却速
度に対してプロットしたものである。冷却速度を小さく
することにより、厚さ300A以下のInxGa+−x
ASvPr−vを得ることが可能であることを示してい
る。
以下、厚さおよそ250へのI n、Ga、−、As、
P 、−vと厚さおよそ200 AのI na、 at
Gas、 511 Ass、 +sPe、l16を1
周期とする構造を10周期作製する場合を例にして本発
明を説明する。
P 、−vと厚さおよそ200 AのI na、 at
Gas、 511 Ass、 +sPe、l16を1
周期とする構造を10周期作製する場合を例にして本発
明を説明する。
(実施例)
第1図に示すグラファイトボートの溶液溜め2と4に多
層成長に用いるI n、Ga+−xAsyP +−y用
のInを、?容液溜め3には多層成長に用いるI n6
.4! Gas、 sa Ass、 Ia P a、
[16用のInを用意する。また、溶液溜め1にはへソ
ファー層とじて用いるI nXGar−wAsyP l
−v用のInを用意する。
層成長に用いるI n、Ga+−xAsyP +−y用
のInを、?容液溜め3には多層成長に用いるI n6
.4! Gas、 sa Ass、 Ia P a、
[16用のInを用意する。また、溶液溜め1にはへソ
ファー層とじて用いるI nXGar−wAsyP l
−v用のInを用意する。
その後、グラファイトボートを第2図に示されている石
英管10の中のグラファイトボート設置場所13にセッ
トし、流量600 cc/分の純水素雰囲気中で電気炉
14により800°Cまで温度を上げる。
英管10の中のグラファイトボート設置場所13にセッ
トし、流量600 cc/分の純水素雰囲気中で電気炉
14により800°Cまで温度を上げる。
グラファイトボートの温度は熱電対12によって測定さ
れる。そのまま1時間保持しベーキングをした後、室温
まで温度を下げ、有機洗浄及びエツチング処理を施した
(111) A CaAs基板をボートの基板入れ6
に、またソースはそれぞれの所定の場所にセットする。
れる。そのまま1時間保持しベーキングをした後、室温
まで温度を下げ、有機洗浄及びエツチング処理を施した
(111) A CaAs基板をボートの基板入れ6
に、またソースはそれぞれの所定の場所にセットする。
InXGa、xASvPr−vを成長させるためのソー
スは多結晶のGaP、InPInAsの組合せにより作
り、また I ns、 4t Gas、511 Asa、 Ia
P alhを成長させるためのソースはInP、GaA
s 、InAsの組合せにより作る。多層の成長は二相
溶液を用いて行うため、I nXCat−xAsyP
+−vの場合にはGaPをI ns、 4! Gaa、
58 AS6.14 P s、 sbの場合にはInP
を平衡飽和濃度よりも過剰に入れる。
スは多結晶のGaP、InPInAsの組合せにより作
り、また I ns、 4t Gas、511 Asa、 Ia
P alhを成長させるためのソースはInP、GaA
s 、InAsの組合せにより作る。多層の成長は二相
溶液を用いて行うため、I nXCat−xAsyP
+−vの場合にはGaPをI ns、 4! Gaa、
58 AS6.14 P s、 sbの場合にはInP
を平衡飽和濃度よりも過剰に入れる。
1nXGa+−xASvPr−vバッファー層の成長は
過飽和の溶液を用いて行う。次に、流1600 cc/
分の純水素雰囲気中で800°Cまで温度を上げそのま
ま1時間保持しソークを行う。その後、0.5°C/分
の冷却速度で温度を下げ787°Cとなったところで冷
却速度を0.1’C/分に切り換える。更に温度を下げ
、786°Cとなったところで冷却速度を0.05’C
/分に切り換える。その後、785°Cとなったところ
で以下に示す一連の操作を行う。
過飽和の溶液を用いて行う。次に、流1600 cc/
分の純水素雰囲気中で800°Cまで温度を上げそのま
ま1時間保持しソークを行う。その後、0.5°C/分
の冷却速度で温度を下げ787°Cとなったところで冷
却速度を0.1’C/分に切り換える。更に温度を下げ
、786°Cとなったところで冷却速度を0.05’C
/分に切り換える。その後、785°Cとなったところ
で以下に示す一連の操作を行う。
(1) スライダー捧11を1.4 am/秒のスラ
イド速度でスライドさせることによりスライダー棒11
に接続されているグラファイトボートのスライダー9を
同じスライド速度でスライドさせGaAs基板を溶液溜
め1の下に移動しそこで止め、I n、Ga、−、As
YP 、−Yのバッファ層を0.2 pm程度成長させ
る。
イド速度でスライドさせることによりスライダー棒11
に接続されているグラファイトボートのスライダー9を
同じスライド速度でスライドさせGaAs基板を溶液溜
め1の下に移動しそこで止め、I n、Ga、−、As
YP 、−Yのバッファ層を0.2 pm程度成長させ
る。
(2)スライダー棒11を同じスライド速度でスライド
させることによりGaAs基板を溶液溜め2の下に移動
しそこで止めそのまま30秒保持し成長を行う。これに
より厚さおよそ250Aの InxGa+−xAsyP+−vが成長する。
させることによりGaAs基板を溶液溜め2の下に移動
しそこで止めそのまま30秒保持し成長を行う。これに
より厚さおよそ250Aの InxGa+−xAsyP+−vが成長する。
(3)溶液溜め4の方向にGaAs基板が移動するよう
に、スライダー棒11を同じスライド速度でスライドさ
せG a A s基板を溶液溜め3の下で止めることな
く通過させる。この時の成長時間はおよそ0.5秒で厚
さおよそ200AのI ns、 4□CyaB、 ss
Ass、 14 P s、 sbが成長する。
に、スライダー棒11を同じスライド速度でスライドさ
せG a A s基板を溶液溜め3の下で止めることな
く通過させる。この時の成長時間はおよそ0.5秒で厚
さおよそ200AのI ns、 4□CyaB、 ss
Ass、 14 P s、 sbが成長する。
(4)溶液溜め4の下でGaAs基板を止め30秒保持
する。これにより厚さおよそ250 人のInxGa+
−xAsvP+−vが成長する。
する。これにより厚さおよそ250 人のInxGa+
−xAsvP+−vが成長する。
(5)溶液溜め2の方向にG a A s基板が移動す
るように、スライダー棒11を同じ速度でスライドさせ
G a A s基板を溶液溜め3の下で止めることなく
通過させる。この時の成長時間はおよそ0.5秒で厚さ
およそ200人のI n8. az Gas、 、1l
As@1a P a、 ahが成長する。
るように、スライダー棒11を同じ速度でスライドさせ
G a A s基板を溶液溜め3の下で止めることなく
通過させる。この時の成長時間はおよそ0.5秒で厚さ
およそ200人のI n8. az Gas、 、1l
As@1a P a、 ahが成長する。
(6)溶液溜め2の下でGaAs基板をで止め、30秒
保持する。これにより厚さおよそ250人のI nxG
a+−xA!iyP l−vが成長する。
保持する。これにより厚さおよそ250人のI nxG
a+−xA!iyP l−vが成長する。
(7) (3)ないしく6)の工程を4回繰り返す。
(8) スライダー棒11を同じ速度でスライドさせ
G a A s基板を溶液溜め1の下に移動し、多層構
造を保護するためトップ層として I nX’Ga+−xAsy P +−vをおよそ0.
2 ttrn成長させる。
G a A s基板を溶液溜め1の下に移動し、多層構
造を保護するためトップ層として I nX’Ga+−xAsy P +−vをおよそ0.
2 ttrn成長させる。
(9) スライダー棒11を同じ速度でスライドさせ
GaAs基板を溶液溜め1と2の間のボートの壁7の下
に移動し一連の成長を終了し、温度を室温まで降ろす。
GaAs基板を溶液溜め1と2の間のボートの壁7の下
に移動し一連の成長を終了し、温度を室温まで降ろす。
第4図は本実施例で説明した方法により作製した多層構
造の断面の走査電子顕微鏡写真である。
造の断面の走査電子顕微鏡写真である。
これにより良好な多層構造が得られていることが確かめ
られた。
られた。
(発明の効果)
本発明により作製されるI nxGa、−、AsVP
、−vとI nucya+−uAsv P +−yの薄
膜多層構造はレーザダイオードの活性層として用いるこ
とにより通常ツタフルへテロレーザダイオードと比べて
特性の向上が期待される。また、本発明により作製され
るI ngGa+−xAsyP +−vとI nuGa
l−uAsvP l−Vの薄膜多層構造を反射器として
用いることにより、面発光レーザダイオードの作製が可
能である。
、−vとI nucya+−uAsv P +−yの薄
膜多層構造はレーザダイオードの活性層として用いるこ
とにより通常ツタフルへテロレーザダイオードと比べて
特性の向上が期待される。また、本発明により作製され
るI ngGa+−xAsyP +−vとI nuGa
l−uAsvP l−Vの薄膜多層構造を反射器として
用いることにより、面発光レーザダイオードの作製が可
能である。
第1図は本発明において使用するグラファイトボートの
概略図、 第2図は本発明において使用する液相エピタキシャル成
長装置の概略図、 第3図は本発明において発見された I nxGal−xASy P +−vの膜厚の冷却速
度依存性を示すグラフ、 第4図は本発明による方法で作製されたI nXGa+
−xAsyP +−vとI ns、 ar Gas、
58Ass、 +a P s、 sbの薄膜多層構造の
断面の走査電子顕微鏡写真である。 1〜5・・・溶液溜め 6・・・基板入れ7・・・
溶液溜め1と2の間にあるボートの壁8・・・溶液溜め
4と5の間にあるボートの壁9・・tグラファイトボー
トのスライダー10・・・石英管 11・・
・スライダー棒12・・・熱電対 13・・・石英管内のグラファイトボート設置場所l4
・・・電気炉
概略図、 第2図は本発明において使用する液相エピタキシャル成
長装置の概略図、 第3図は本発明において発見された I nxGal−xASy P +−vの膜厚の冷却速
度依存性を示すグラフ、 第4図は本発明による方法で作製されたI nXGa+
−xAsyP +−vとI ns、 ar Gas、
58Ass、 +a P s、 sbの薄膜多層構造の
断面の走査電子顕微鏡写真である。 1〜5・・・溶液溜め 6・・・基板入れ7・・・
溶液溜め1と2の間にあるボートの壁8・・・溶液溜め
4と5の間にあるボートの壁9・・tグラファイトボー
トのスライダー10・・・石英管 11・・
・スライダー棒12・・・熱電対 13・・・石英管内のグラファイトボート設置場所l4
・・・電気炉
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、液相エピタキシャル成長法を用いて厚さ500Å以
下のIn_xGa_1_−_xAS_yP_1_−_y
(但しx、yは0.47≦x≦0.52、0≦y≦0.
03)と厚さ500Å以下のIn_uGa_1_−_u
As_vP_1_−_v(但しvのとる値の範囲は0.
03<v≦1であり、uのとる値の範囲は該In_uG
a_1_−_uAs_vP_1_−_vがGaAs基板
と格子整合するという条件:0.47−0.49v≦u
≦0.52−0.49vが付加される)をGaAs基板
上に1周期以上の多層に成長させることを特徴とする半
導体多層薄膜の作成方法。 2、(111)AGaAs基板を用い、且つ冷却速度0
.5℃/分以下で行う請求項1記載の半導体多層薄膜の
作成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7409689A JPH02253613A (ja) | 1989-03-28 | 1989-03-28 | 半導体多層薄膜の作成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7409689A JPH02253613A (ja) | 1989-03-28 | 1989-03-28 | 半導体多層薄膜の作成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02253613A true JPH02253613A (ja) | 1990-10-12 |
Family
ID=13537314
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7409689A Pending JPH02253613A (ja) | 1989-03-28 | 1989-03-28 | 半導体多層薄膜の作成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02253613A (ja) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62128522A (ja) * | 1985-11-29 | 1987-06-10 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 液相成長方法 |
| JPS635516A (ja) * | 1986-06-26 | 1988-01-11 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 液相成長方法 |
-
1989
- 1989-03-28 JP JP7409689A patent/JPH02253613A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62128522A (ja) * | 1985-11-29 | 1987-06-10 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 液相成長方法 |
| JPS635516A (ja) * | 1986-06-26 | 1988-01-11 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 液相成長方法 |
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