JPH0350721A - 気相エピタキシャル成長方法 - Google Patents
気相エピタキシャル成長方法Info
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- JPH0350721A JPH0350721A JP18673589A JP18673589A JPH0350721A JP H0350721 A JPH0350721 A JP H0350721A JP 18673589 A JP18673589 A JP 18673589A JP 18673589 A JP18673589 A JP 18673589A JP H0350721 A JPH0350721 A JP H0350721A
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Landscapes
- Semiconductor Lasers (AREA)
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〕
本発明は化合物半導体の気相エピタキシャル成長方法に
関し、特に減圧下において性質の異なる複数の層を成長
させる気相エピタキシャル成長方法に関する。
関し、特に減圧下において性質の異なる複数の層を成長
させる気相エピタキシャル成長方法に関する。
従来、この種のエピタキシャル成長法では、組成や導電
型など性質の異なる複数の層を成長させる場合において
も、反応管内圧力を常に一定に保ちながら成長させる方
法がとられていた。そのために、自動圧力制御器を用い
て反応管の下流側や上流側の配管抵抗を変え、原料ガス
の種類や流量の変化に対して成長中、待機中ともに反応
管内圧が一定となるように調整しながらエピタキシャル
成長を行なっていた。
型など性質の異なる複数の層を成長させる場合において
も、反応管内圧力を常に一定に保ちながら成長させる方
法がとられていた。そのために、自動圧力制御器を用い
て反応管の下流側や上流側の配管抵抗を変え、原料ガス
の種類や流量の変化に対して成長中、待機中ともに反応
管内圧が一定となるように調整しながらエピタキシャル
成長を行なっていた。
しかるに上述した従来の常に一定圧力に設定する気相成
長方法では、性質の異なる結晶層を連続成長させようと
する場合、粘性係数や分解効率の異なる原料ガスを切換
えたり、流量を大きく変化させると、圧力制御しきれず
に成長圧力が変動し、元の圧力へ回復するのに時間がか
かるという問題があった。そうした成長方法では、待機
状態と成長状態との切換時に圧力変動が起きやすく、成
長領域の初期に原料ガスの流れによどみを発生させて、
異種結晶成長層の界面を不安定とさせるので、第４図に
示すように変成層３６．３７゜３８．３９が形成された
り、０．１μｍ程度以下の薄膜では組成ずれが生じたり
する欠点があった。
長方法では、性質の異なる結晶層を連続成長させようと
する場合、粘性係数や分解効率の異なる原料ガスを切換
えたり、流量を大きく変化させると、圧力制御しきれず
に成長圧力が変動し、元の圧力へ回復するのに時間がか
かるという問題があった。そうした成長方法では、待機
状態と成長状態との切換時に圧力変動が起きやすく、成
長領域の初期に原料ガスの流れによどみを発生させて、
異種結晶成長層の界面を不安定とさせるので、第４図に
示すように変成層３６．３７゜３８．３９が形成された
り、０．１μｍ程度以下の薄膜では組成ずれが生じたり
する欠点があった。
本発明の目的は、性質の異なる原料ガスを切換えて、異
種結晶成長層を得る場合において、薄膜であっても安定
した組成であり、界面での欠陥の少ない結晶層が得られ
る結晶成長方法を提供することにある。
種結晶成長層を得る場合において、薄膜であっても安定
した組成であり、界面での欠陥の少ない結晶層が得られ
る結晶成長方法を提供することにある。
本発明の気相エピタキシャル成長方法は、複数の結晶層
を成長させる化合物半導体の気相エピタキシャル成長方
法において、既成長過程と次の成長過程間の待機時間中
に、反応管内圧力を既設定値よりも低い値に再設定する
ことによって、複数の結晶層の各エピタキシャル成長過
程毎に順次成長圧力を低く設定してゆくものである。
を成長させる化合物半導体の気相エピタキシャル成長方
法において、既成長過程と次の成長過程間の待機時間中
に、反応管内圧力を既設定値よりも低い値に再設定する
ことによって、複数の結晶層の各エピタキシャル成長過
程毎に順次成長圧力を低く設定してゆくものである。
次に本発明について図面を参照して説明する。
第１図は本発明の一実施例を説明するための結晶成長時
の時間に対する反応管内の圧力との関係を示す図であり
、４つの結晶層を成長させる場合を示している。それぞ
れの成長過程時間をＴ！Ｔ２．Ｔ、、’ｒ４、成長に先
たつ待機時間をｔｘ１２．１．．１４とすると、従来法
の設定圧力Ｐ１は図中破線Ａのように一定であるが、本
実施例における設定圧力は図中実線Ｂのように、待機時
間と成長過程時間毎に順次Ｐ、からＰ４まで低くなるよ
うに設定する。
の時間に対する反応管内の圧力との関係を示す図であり
、４つの結晶層を成長させる場合を示している。それぞ
れの成長過程時間をＴ！Ｔ２．Ｔ、、’ｒ４、成長に先
たつ待機時間をｔｘ１２．１．．１４とすると、従来法
の設定圧力Ｐ１は図中破線Ａのように一定であるが、本
実施例における設定圧力は図中実線Ｂのように、待機時
間と成長過程時間毎に順次Ｐ、からＰ４まで低くなるよ
うに設定する。
さて、１ｌｉ−Ｖ族化合物半導体について、■族元素有
機金属ガスとＶ族元素水素ガスを原料とする減圧気相エ
ピタキシャル成長を行なう場合−を説明する。
機金属ガスとＶ族元素水素ガスを原料とする減圧気相エ
ピタキシャル成長を行なう場合−を説明する。
第２図は結晶成長装置の一例で、ＧａＡｓ基板２１をカ
ーボンサセプター２２上に乗せて石英反応管２３内に装
着しである。加熱コイル２４に高周波を通電してＧａＡ
ｓ基板２１を加熱し上流から原料ガス２５をキャリア水
素ガスとともに流すと熱分解と化学反応によって結晶成
長を行なわせることができる。そして反応後のガスは圧
力制御器２６を通って真空ポンプ２７によって排気され
る。このとき反応管内圧力は圧力制御器２６の弁の開閉
によって配管抵抗を変えることで調整することができる
。
ーボンサセプター２２上に乗せて石英反応管２３内に装
着しである。加熱コイル２４に高周波を通電してＧａＡ
ｓ基板２１を加熱し上流から原料ガス２５をキャリア水
素ガスとともに流すと熱分解と化学反応によって結晶成
長を行なわせることができる。そして反応後のガスは圧
力制御器２６を通って真空ポンプ２７によって排気され
る。このとき反応管内圧力は圧力制御器２６の弁の開閉
によって配管抵抗を変えることで調整することができる
。
次に、第２図に示した装置を用いて結晶成長を行なった
場合について第３図を用いて説明する。
場合について第３図を用いて説明する。
ｎ型ＧａＡｓ基板３１上にｎ型へ！！ ＩｏＰ層３２を
１μｍ、低い濃度のｐ型ＧａＩｎＰ層３３を０．１μｍ
、ｐ型Ａ！！ＩｎＰ層３４を１μｍ、さらにｐ型ＧａＡ
ｓ層３５を３μｍ順次連続してエピタキシャル成長させ
るとする。このとき各結晶成長層間での原料ガス切換時
に、ガス種の違いや流量変化によって反応管内圧が上昇
したとすると、結晶表面を流れているガス流によどみを
生じる。この切換時の加圧変動は、下流側のガスをおし
もどして上流の原料ガスと混合させるので、第４図に示
したように各結晶層の初期界面にそれぞれ変成層３６．
３７゜３８．３９を形成させてしまう。
１μｍ、低い濃度のｐ型ＧａＩｎＰ層３３を０．１μｍ
、ｐ型Ａ！！ＩｎＰ層３４を１μｍ、さらにｐ型ＧａＡ
ｓ層３５を３μｍ順次連続してエピタキシャル成長させ
るとする。このとき各結晶成長層間での原料ガス切換時
に、ガス種の違いや流量変化によって反応管内圧が上昇
したとすると、結晶表面を流れているガス流によどみを
生じる。この切換時の加圧変動は、下流側のガスをおし
もどして上流の原料ガスと混合させるので、第４図に示
したように各結晶層の初期界面にそれぞれ変成層３６．
３７゜３８．３９を形成させてしまう。
そこで第１図に示したように圧力を設定すると、ガス切
換時に必ず減圧方向へ反応管内圧がずれるので、ガス流
によどみを生じることがなくなり、変成層の形成を防止
することができる。特にＡｓ系結晶とＰ系結晶との境界
やＧａＡｓ結晶に対するＡｅ ＩｎＬＧａｌｎＰ結晶境
界では格子不整合の変成層ができやすく、ｐ−ｎ反転界
面では濃度プロファイルが変動しやすいので、ｐ型Ｇａ
ＩｎＰ Ｍｌ ３３のような層厚の薄い層において最も
変成層の影響を受けやすいことが判明している。しかし
本発明を用いることによって、そうした影響を最少にす
ることができる。
換時に必ず減圧方向へ反応管内圧がずれるので、ガス流
によどみを生じることがなくなり、変成層の形成を防止
することができる。特にＡｓ系結晶とＰ系結晶との境界
やＧａＡｓ結晶に対するＡｅ ＩｎＬＧａｌｎＰ結晶境
界では格子不整合の変成層ができやすく、ｐ−ｎ反転界
面では濃度プロファイルが変動しやすいので、ｐ型Ｇａ
ＩｎＰ Ｍｌ ３３のような層厚の薄い層において最も
変成層の影響を受けやすいことが判明している。しかし
本発明を用いることによって、そうした影響を最少にす
ることができる。
以上説明したように本発明は、複数のエピタキシャル層
を成長するときのそれぞれ待機時間中に、反応管内圧を
順次下げて設定することによって、変成層の形成を防止
し、薄膜であっても安定した組成のエピタキシャル層を
得ることができる効果がある。そのため構成元素が異な
るペテロ・エピタキシャル層界面や、導電型が異なるｐ
−ｎ接合界面にて特に有効であり、結晶欠陥の少ない高
品位のエピタキシャル結晶が得られる効果がある。
を成長するときのそれぞれ待機時間中に、反応管内圧を
順次下げて設定することによって、変成層の形成を防止
し、薄膜であっても安定した組成のエピタキシャル層を
得ることができる効果がある。そのため構成元素が異な
るペテロ・エピタキシャル層界面や、導電型が異なるｐ
−ｎ接合界面にて特に有効であり、結晶欠陥の少ない高
品位のエピタキシャル結晶が得られる効果がある。
第１図は本発明の一実施例を説明するための結晶成長時
間と圧力との関係を示す図、第２図は減圧エピタキシャ
ル成長装置の一例の構成図、第３図は本発明の一実施例
を説明するための結晶の断面図、第４図は従来例を説明
するための結晶の断面図である。 ２１・・・ＧａＡｓ基板、２２・・・カーボンサセプタ
ー、２３・・・石英反応管、２４・・・加熱コイル、２
５・・・原料ガス、２６・・・圧力制御器、２７・・・
真空ポンプ、３１−ｎ型ＧａＡｓ基板、３２ ・−ｎ型
ｋｌ ＩｎＰ層、３３−ｐ型Ｇａ１ｎＰ層、３４−ｐ型
に！！ＩｎＰ層、３５・・・ｐ型ＧａＡｓ層、３６〜３
９・・・変成層。
間と圧力との関係を示す図、第２図は減圧エピタキシャ
ル成長装置の一例の構成図、第３図は本発明の一実施例
を説明するための結晶の断面図、第４図は従来例を説明
するための結晶の断面図である。 ２１・・・ＧａＡｓ基板、２２・・・カーボンサセプタ
ー、２３・・・石英反応管、２４・・・加熱コイル、２
５・・・原料ガス、２６・・・圧力制御器、２７・・・
真空ポンプ、３１−ｎ型ＧａＡｓ基板、３２ ・−ｎ型
ｋｌ ＩｎＰ層、３３−ｐ型Ｇａ１ｎＰ層、３４−ｐ型
に！！ＩｎＰ層、３５・・・ｐ型ＧａＡｓ層、３６〜３
９・・・変成層。
Claims (1)
- 複数の結晶層を成長させる化合物半導体の気相エピタキ
シャル成長方法において、既成長過程と次の成長過程間
の待機時間中に、反応管内圧力を既設定値よりも低い値
に再設定することによって、複数の結晶層の各エピタキ
シャル成長過程毎に順次成長圧力を低く設定してゆくこ
とを特徴とする気相エピタキシャル成長方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18673589A JPH0350721A (ja) | 1989-07-18 | 1989-07-18 | 気相エピタキシャル成長方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18673589A JPH0350721A (ja) | 1989-07-18 | 1989-07-18 | 気相エピタキシャル成長方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0350721A true JPH0350721A (ja) | 1991-03-05 |
Family
ID=16193734
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18673589A Pending JPH0350721A (ja) | 1989-07-18 | 1989-07-18 | 気相エピタキシャル成長方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0350721A (ja) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63159296A (ja) * | 1986-12-22 | 1988-07-02 | Toshiba Corp | 気相エピタキシヤル成長方法 |
-
1989
- 1989-07-18 JP JP18673589A patent/JPH0350721A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63159296A (ja) * | 1986-12-22 | 1988-07-02 | Toshiba Corp | 気相エピタキシヤル成長方法 |
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