JPH0361637B2 - - Google Patents
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- JPH0361637B2 JPH0361637B2 JP7656384A JP7656384A JPH0361637B2 JP H0361637 B2 JPH0361637 B2 JP H0361637B2 JP 7656384 A JP7656384 A JP 7656384A JP 7656384 A JP7656384 A JP 7656384A JP H0361637 B2 JPH0361637 B2 JP H0361637B2
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Landscapes
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
発明の属する技術分野
本発明はGaAs単結晶を気相エピタキシヤル法
により低温で成長させる方法に関する。
により低温で成長させる方法に関する。
従来技術およびその問題点
GaAsの気相エピタキシヤル成長法として、ハ
ロゲン輸送法が知られている。この方法ではあら
かじめAsで飽和したGaソースを800〜900℃に加
熱し、このソース上にAsCl3とH2を導入する。そ
して、この導入されたAsCl3は、一般に AsCl3＋3/2H2→1/4As4＋3HCl にしたがつてAs4とHClに分解し、この分解生成
物とGaソース表面に形成されているGaAs被膜と
が、 GaCl＋1/4As4＋1/2H2←→GaAs＋HCl の反応を通して平衡すると言われている。この状
態のガスを下流に導いて温度の低い基板表面に供
給すると、前記の平衡反応式が右向きに進行し、
GaAs結晶が気相から析出し、エピタキシヤル成
長が起る。この方法では、前記のようにAsCl3の
水素還元が必要であり、そのためには本発明者等
による測定結果の第２図に基づくと、少なくとも
約700℃以上の高温に加熱しなければならない。
しかし、高温にするにつれて石英反応管等から生
じるSiなどによる汚染が増大するため、高純度結
晶を得るうえで一つの障害になる。そのため、で
きるだけ反応管等全体の温度を低温化できる成長
方法が要求される。
ロゲン輸送法が知られている。この方法ではあら
かじめAsで飽和したGaソースを800〜900℃に加
熱し、このソース上にAsCl3とH2を導入する。そ
して、この導入されたAsCl3は、一般に AsCl3＋3/2H2→1/4As4＋3HCl にしたがつてAs4とHClに分解し、この分解生成
物とGaソース表面に形成されているGaAs被膜と
が、 GaCl＋1/4As4＋1/2H2←→GaAs＋HCl の反応を通して平衡すると言われている。この状
態のガスを下流に導いて温度の低い基板表面に供
給すると、前記の平衡反応式が右向きに進行し、
GaAs結晶が気相から析出し、エピタキシヤル成
長が起る。この方法では、前記のようにAsCl3の
水素還元が必要であり、そのためには本発明者等
による測定結果の第２図に基づくと、少なくとも
約700℃以上の高温に加熱しなければならない。
しかし、高温にするにつれて石英反応管等から生
じるSiなどによる汚染が増大するため、高純度結
晶を得るうえで一つの障害になる。そのため、で
きるだけ反応管等全体の温度を低温化できる成長
方法が要求される。
発明の目的
本発明は、高純度のGaAs単結晶を低温で気相
エピタキシヤル成長させる方法を提供するもので
ある。
エピタキシヤル成長させる方法を提供するもので
ある。
発明の構成
本発明は、前記特許請求の範囲に記載されたこ
とを要旨とするもので、Ga／AsCl3／H2系のハ
ロゲン輸送法によりGaAs単結晶をエピタキシヤ
ル成長させるに際し、AsCl3の水素還元反応を光
を照射することにより促進することを特徴として
いる。
とを要旨とするもので、Ga／AsCl3／H2系のハ
ロゲン輸送法によりGaAs単結晶をエピタキシヤ
ル成長させるに際し、AsCl3の水素還元反応を光
を照射することにより促進することを特徴として
いる。
以下本発明を具体的に説明する。まず、AsCl3
の水素還元反応に及ぼす光照射の効果について赤
外吸収法で調べてみた。
の水素還元反応に及ぼす光照射の効果について赤
外吸収法で調べてみた。
AsCl3をH2をキヤリアガスとして導入、それに
光を照射しながら赤外吸収スペクトルを測定し
た。第１図は温度を約500℃に保つてエキシマレ
ーザーからの249nmの光を照射したときの赤外吸
収スペクトルの変化を示したものである。光照射
によりAsCl3の濃度が減少し、新たにHClが生じ
ている。すなわち、光照射によつてAsCl3の水素
還元反応が促進される。第２図はAsCl3の水素還
元の温度依存性について249nmの光を照射した場
合と照射しない場合の比較を示したものである。
縦軸はAsCl3の吸光度を示しており、ほぼ濃度に
対応している。高温側ではAsCl3がH2と熱的に反
応してHClを生じるため減少し、700℃以上の高
温では完全に熱的に水素還元されてしまう。しか
し、光照射をした場合には325℃という低温でも
導入したAsCl3の約30％が還元されてHClを生じ
ており、この値は光照射しない場合の615℃に相
当するもので、温度にして290℃相当の効果を及
ぼしていることになる。第３図はレーザー光のパ
ワーを0.35Wおよび2Wと一定にして照射光の波
長を変化させたときのAsCl3の水素還元の様子を
示したものである。300nmより短波長側の光が水
素還元に有効である。
光を照射しながら赤外吸収スペクトルを測定し
た。第１図は温度を約500℃に保つてエキシマレ
ーザーからの249nmの光を照射したときの赤外吸
収スペクトルの変化を示したものである。光照射
によりAsCl3の濃度が減少し、新たにHClが生じ
ている。すなわち、光照射によつてAsCl3の水素
還元反応が促進される。第２図はAsCl3の水素還
元の温度依存性について249nmの光を照射した場
合と照射しない場合の比較を示したものである。
縦軸はAsCl3の吸光度を示しており、ほぼ濃度に
対応している。高温側ではAsCl3がH2と熱的に反
応してHClを生じるため減少し、700℃以上の高
温では完全に熱的に水素還元されてしまう。しか
し、光照射をした場合には325℃という低温でも
導入したAsCl3の約30％が還元されてHClを生じ
ており、この値は光照射しない場合の615℃に相
当するもので、温度にして290℃相当の効果を及
ぼしていることになる。第３図はレーザー光のパ
ワーを0.35Wおよび2Wと一定にして照射光の波
長を変化させたときのAsCl3の水素還元の様子を
示したものである。300nmより短波長側の光が水
素還元に有効である。
次に前記の光照射によるAsCl3の水素還元反応
をGaAs単結晶のエピタキシヤル成長に適用して
みた。第４図に使用する装置の概略図を示した。
光導入窓１を有する石英反応管２内の所定の位置
にあらかじめAsで飽和したGaソース３とGaAs
結晶基板４を設置する。電気炉５によりGaソー
ス３と基板４をそれぞれ所定の温度に加熱する。
照射光源６からの光を光導入窓１を通して反応管
２内に導入する。H2ガスが流量計７を通つてか
ら恒温槽８により所定の温度に保たれたAsCl3バ
ブラ９を通り、反応管２内に導入されることによ
つて、GaAs単結晶がエピタキシヤル成長させら
れる。
をGaAs単結晶のエピタキシヤル成長に適用して
みた。第４図に使用する装置の概略図を示した。
光導入窓１を有する石英反応管２内の所定の位置
にあらかじめAsで飽和したGaソース３とGaAs
結晶基板４を設置する。電気炉５によりGaソー
ス３と基板４をそれぞれ所定の温度に加熱する。
照射光源６からの光を光導入窓１を通して反応管
２内に導入する。H2ガスが流量計７を通つてか
ら恒温槽８により所定の温度に保たれたAsCl3バ
ブラ９を通り、反応管２内に導入されることによ
つて、GaAs単結晶がエピタキシヤル成長させら
れる。
第４図の装置を用い、Gaソースの温度を600
℃、基板の温度を550℃とし、AsCl3バブラの温
度は０℃に保ち、H2ガスの流量は100ml／minと
して結晶成長を行なつた。この際エキシマレーザ
からの3Wの強度を有する249nmの光を光導入窓
から反応管内に導入した。２時間の成長の結果、
基板上に4μｍの厚さのGaAs単結晶が成長してい
た。そして、このようにして得られた結晶のキヤ
リア密度は１×1013cm-3であつた。
℃、基板の温度を550℃とし、AsCl3バブラの温
度は０℃に保ち、H2ガスの流量は100ml／minと
して結晶成長を行なつた。この際エキシマレーザ
からの3Wの強度を有する249nmの光を光導入窓
から反応管内に導入した。２時間の成長の結果、
基板上に4μｍの厚さのGaAs単結晶が成長してい
た。そして、このようにして得られた結晶のキヤ
リア密度は１×1013cm-3であつた。
また、第５図は前記第４図の装置において、光
の導入方向をガスの流れ方向に対して直角方向に
変えた装置であり、この第５図の装置を用いて前
記と同様の成長を行なつたところ、全く同様の結
晶が得られた。
の導入方向をガスの流れ方向に対して直角方向に
変えた装置であり、この第５図の装置を用いて前
記と同様の成長を行なつたところ、全く同様の結
晶が得られた。
さらに、第６図は前記第５図の装置において、
光導入窓の部分を反応管本体から引出した構造に
なつており、光導入窓への反応生成物の付着によ
る照射光の減衰を防ぐことができる。
光導入窓の部分を反応管本体から引出した構造に
なつており、光導入窓への反応生成物の付着によ
る照射光の減衰を防ぐことができる。
発明の効果
以上のように本発明によれば、従来AsCl3の水
素還元のために必要とされた高温に加熱する必要
がなく、反応管等全体の温度を低温化でき、高純
度のGaAs単結晶のエピタキシヤル成長が容易と
なり、その工業上の効果は大きい。
素還元のために必要とされた高温に加熱する必要
がなく、反応管等全体の温度を低温化でき、高純
度のGaAs単結晶のエピタキシヤル成長が容易と
なり、その工業上の効果は大きい。
第１図はAsCl3とH2の混合ガスに光照射したと
きの吸収スペクトルの変化を示す図であり、Ａは
AsCl3をＢはHClの吸収スペクトルを示してい
る。第２図はAsCl3の水素還元の温度依存性を示
す図である。第３図は光照射によるAsCl3の水素
還元の波長依存性を示す図である。第４図はこの
発明の一実施の成長装置を概略的に示す図であ
り、第５図は第４図と同様な効果が得られる成長
装置を概略的に示す図、第６図は第５図の変形例
を示す図である。 １……光導入窓、２……石英反応管、３……
Gaソース、４……GaAs結晶基板、５……電気
炉、６……照射光源、７……流量計、８……恒温
槽、９……AsCl3バブラ。
きの吸収スペクトルの変化を示す図であり、Ａは
AsCl3をＢはHClの吸収スペクトルを示してい
る。第２図はAsCl3の水素還元の温度依存性を示
す図である。第３図は光照射によるAsCl3の水素
還元の波長依存性を示す図である。第４図はこの
発明の一実施の成長装置を概略的に示す図であ
り、第５図は第４図と同様な効果が得られる成長
装置を概略的に示す図、第６図は第５図の変形例
を示す図である。 １……光導入窓、２……石英反応管、３……
Gaソース、４……GaAs結晶基板、５……電気
炉、６……照射光源、７……流量計、８……恒温
槽、９……AsCl3バブラ。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ AsCl3蒸気及び水素ガスをGaソースあるいは
Asで飽和されたGaソースあるいはGaAs固体ソ
ースに導入して反応させ、この反応によつて生じ
たガスを前記ソースより下流に設置された基板結
晶の表面に供給することにより、前記基板結晶表
面上にGaAs単結晶をエピタキシヤル成長させる
際、AsCl3の水素還元反応を光を照射することに
より促進させることを特徴とするGaAs単結晶の
製造方法。 ２ 照射する光の波長が300nmより短い光である
特許請求の範囲第１項記載のGaAs単結晶の製造
方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7656384A JPS60221393A (ja) | 1984-04-18 | 1984-04-18 | ＧａＡｓ単結晶の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7656384A JPS60221393A (ja) | 1984-04-18 | 1984-04-18 | ＧａＡｓ単結晶の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60221393A JPS60221393A (ja) | 1985-11-06 |
| JPH0361637B2 true JPH0361637B2 (ja) | 1991-09-20 |
Family
ID=13608707
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7656384A Granted JPS60221393A (ja) | 1984-04-18 | 1984-04-18 | ＧａＡｓ単結晶の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60221393A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0630339B2 (ja) * | 1984-07-16 | 1994-04-20 | 新技術事業団 | ＧａＡｓ単結晶の製造方法 |
| JP2743970B2 (ja) * | 1988-03-19 | 1998-04-28 | 住友電気工業株式会社 | 化合物半導体の分子線エピタキシャル成長法 |
-
1984
- 1984-04-18 JP JP7656384A patent/JPS60221393A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60221393A (ja) | 1985-11-06 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |