JPH0368129A - 半導体薄膜形成法 - Google Patents
半導体薄膜形成法Info
- Publication number
- JPH0368129A JPH0368129A JP20287589A JP20287589A JPH0368129A JP H0368129 A JPH0368129 A JP H0368129A JP 20287589 A JP20287589 A JP 20287589A JP 20287589 A JP20287589 A JP 20287589A JP H0368129 A JPH0368129 A JP H0368129A
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- Japan
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- thin film
- semiconductor thin
- organic
- semiconductor
- substrate
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- Pending
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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】
１産業上の利用分野］
本発明は、有機金属半導体材料を原料として用いた半導
体薄膜形成法に関し、特に、成長中に光を照射すること
により、その光照射部分において薄膜成長反応を促進さ
せて、部分的に厚い、もしくは部分的にのみ成長した半
導体薄膜を形成する方法に関するものである。
体薄膜形成法に関し、特に、成長中に光を照射すること
により、その光照射部分において薄膜成長反応を促進さ
せて、部分的に厚い、もしくは部分的にのみ成長した半
導体薄膜を形成する方法に関するものである。
［従来の技術１
半導体デバイスの高度化、高機能化に伴い、その作製プ
ロセスは複雑の一途をたどっている。これらのプロセス
工程をＩ’Ｊｌ化する方法として、光を用いた半導体薄
膜形成法がある。この技術は、薄膜成長後に煩雑なホト
リソグラフィのプロセスを行うことなく、薄膜成長時に
微細パターンを形成できるものである。具体的には、ア
プライドフィジックスレター（＾ｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙ
ｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ）５４巻２３号（１９８８年
）３３５頁にあるように、有機金属分子線エピタキシ（
ＭＯＭＢＥ） ？１などを用いて半専体薄膜を形成する
際に、部分的に光を照射することにより、半導体基板上
に選択的に半導体薄膜を形成する技術が開発された。
ロセスは複雑の一途をたどっている。これらのプロセス
工程をＩ’Ｊｌ化する方法として、光を用いた半導体薄
膜形成法がある。この技術は、薄膜成長後に煩雑なホト
リソグラフィのプロセスを行うことなく、薄膜成長時に
微細パターンを形成できるものである。具体的には、ア
プライドフィジックスレター（＾ｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙ
ｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ）５４巻２３号（１９８８年
）３３５頁にあるように、有機金属分子線エピタキシ（
ＭＯＭＢＥ） ？１などを用いて半専体薄膜を形成する
際に、部分的に光を照射することにより、半導体基板上
に選択的に半導体薄膜を形成する技術が開発された。
従来、この半導体薄膜形成法で作製されるＩＩＩ −Ｖ
族生導体薄膜は、ガリウム砒素、アルよニウムガリウム
砒素、ガリウム燐などであり、ＩＩＩ族元素としてガリ
ウムのみ、あるいはガリウムとアルミニウムを含む半導
体薄膜に限られていた。
族生導体薄膜は、ガリウム砒素、アルよニウムガリウム
砒素、ガリウム燐などであり、ＩＩＩ族元素としてガリ
ウムのみ、あるいはガリウムとアルミニウムを含む半導
体薄膜に限られていた。
［発明が解決しようとする課題］
しかしながら、光通信網を構成する最重要素子の一つで
ある長波長用（ｔ、ｓｓμｍｌＦ、１．３μ−帯）の半
導体光素子（たとえば半導体レーザ、先導波路、光検出
器）の作製には、■族元素としてインジウムムを含むＩ
ＩＩ −Ｖ族生導体薄膜（たとえばＩｎＰ、ＩｎＧａＡ
ｓｊｎＧａＰ、ＩｎＧａＡｓＰ）を用いる。そこで、長
波長用半導体光素子の作製プロセスを簡単化するために
、インジウムを含む半導体薄膜を選択的に成長させる技
術が求められている。
ある長波長用（ｔ、ｓｓμｍｌＦ、１．３μ−帯）の半
導体光素子（たとえば半導体レーザ、先導波路、光検出
器）の作製には、■族元素としてインジウムムを含むＩ
ＩＩ −Ｖ族生導体薄膜（たとえばＩｎＰ、ＩｎＧａＡ
ｓｊｎＧａＰ、ＩｎＧａＡｓＰ）を用いる。そこで、長
波長用半導体光素子の作製プロセスを簡単化するために
、インジウムを含む半導体薄膜を選択的に成長させる技
術が求められている。
本発明に関する技術の開発には、次に示す条件が必要不
可欠である。すなわち、インジウムを含む半導体薄膜の
成長において、光照射領域と非照射領域との薄膜成長温
度の比（選択比）を大きくまたは非照射領域には全く成
長させないこと、成長温度が４００℃以上の高温である
ことである。後者の理由は素子に適用可能な特性を有す
る半導体薄膜を作製するためである。これらの条件を満
たすためには、高温で熱分解しにくく、光で分解する有
機インジウム半導体材料が求められている。
可欠である。すなわち、インジウムを含む半導体薄膜の
成長において、光照射領域と非照射領域との薄膜成長温
度の比（選択比）を大きくまたは非照射領域には全く成
長させないこと、成長温度が４００℃以上の高温である
ことである。後者の理由は素子に適用可能な特性を有す
る半導体薄膜を作製するためである。これらの条件を満
たすためには、高温で熱分解しにくく、光で分解する有
機インジウム半導体材料が求められている。
一般に金属とアルキル基の結合解離エネルギは、アルキ
ル基がメチル基である時に、最大である。
ル基がメチル基である時に、最大である。
本発明は、これら条件を考慮し、各種有機金属材料を探
索した結果なされたものである。
索した結果なされたものである。
そこで、本発明の目的は、基板に光を照射しながら有機
金属半導体材料を供給して、半導体薄膜を成長させる方
法において、ＩＩＩ族元素としてインジウムを含むＩＩ
Ｉ −Ｖ族生導体薄膜の選択成長を達成し、かつ素子に
適用可能となる半導体薄膜が形成される方法を提供する
ことにある。
金属半導体材料を供給して、半導体薄膜を成長させる方
法において、ＩＩＩ族元素としてインジウムを含むＩＩ
Ｉ −Ｖ族生導体薄膜の選択成長を達成し、かつ素子に
適用可能となる半導体薄膜が形成される方法を提供する
ことにある。
［課題を解決するための手段］
このような目的を達成するために、本発明は、基板に光
を照射しながら、有機金属半導体材料を供給し、選択的
に半導体薄膜を成長させる方法において、有機金属半導
体材料としてメチル基を有する有機インジウム化合物を
用いることを特徴とする。
を照射しながら、有機金属半導体材料を供給し、選択的
に半導体薄膜を成長させる方法において、有機金属半導
体材料としてメチル基を有する有機インジウム化合物を
用いることを特徴とする。
ここで、前記光の光源としてアルゴンレーザ光源を用い
ることができる。
ることができる。
前記メチル基を有する有機インジウム化合物としてトリ
メチルインジウムを用いるのが好適である。
メチルインジウムを用いるのが好適である。
［作 用］
本発明によれば、有機金属分子線エピタキシ（ＭＯＭＢ
Ｅ）装置まｋは有機金属ケミカルベーパーデポジション
（ＭＯＣＶＤ）装置を用いて、基板に光を照射しながら
有機金属半導体材料を供給して、半導体薄膜を成長させ
る方法において、ＩＩＩ族元素としてインジウムを含む
ＩＩＩ −Ｖ族生導体薄膜の選択成長が初めて達成でき
、かつ素子に適用可能となる半導体薄膜が得られた。
Ｅ）装置まｋは有機金属ケミカルベーパーデポジション
（ＭＯＣＶＤ）装置を用いて、基板に光を照射しながら
有機金属半導体材料を供給して、半導体薄膜を成長させ
る方法において、ＩＩＩ族元素としてインジウムを含む
ＩＩＩ −Ｖ族生導体薄膜の選択成長が初めて達成でき
、かつ素子に適用可能となる半導体薄膜が得られた。
有機金属の熱分解性は、金属とアルキル基の結合解離エ
ネルギの大小で決まる。結合解離エネルギが大きいほど
、熱分解しにくくなる。したがって、結合解離エネルギ
の大きい有機金属はど選択成長する基板温度は高くなる
。金属とアルキル基の結合では結合解離エネルギが最も
大きいのは、一般に、金属−メチル結合である。
ネルギの大小で決まる。結合解離エネルギが大きいほど
、熱分解しにくくなる。したがって、結合解離エネルギ
の大きい有機金属はど選択成長する基板温度は高くなる
。金属とアルキル基の結合では結合解離エネルギが最も
大きいのは、一般に、金属−メチル結合である。
そこで、本発明者は、インジウム−メチル結合を持つト
リメチルインジウム（ＴＭＩ）に着目し、他のアルキル
化インジウムと比較検討した。その結果、トリメチルイ
ンジウムを用いた場合に、素子に通用可能な薄膜が得ら
れる基板温度（４００℃）で選択成長が達成できたが、
メチル基を有する有機インジウム化合物以外の材料では
この基板温度以上で選択成長が見られなかった。
リメチルインジウム（ＴＭＩ）に着目し、他のアルキル
化インジウムと比較検討した。その結果、トリメチルイ
ンジウムを用いた場合に、素子に通用可能な薄膜が得ら
れる基板温度（４００℃）で選択成長が達成できたが、
メチル基を有する有機インジウム化合物以外の材料では
この基板温度以上で選択成長が見られなかった。
■実施例１
以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する
。
。
実施例１
有機金属分子線エピタキシ装置を用い、ここで、インジ
ウム源の有機金属としてトリメチルインジウムを用いた
。面方位（１（Ｉｎ）のＩｎｌ’ｎｌ上にアルゴンレー
ザ（波長５１４．５ｎｍ 、強度２５０ Ｗ／ｃｍ２）
を照射しながらＩｎＰ薄膜を成長させた。この場合の薄
膜成長速度の基板温度依存性を第１図に示す。
ウム源の有機金属としてトリメチルインジウムを用いた
。面方位（１（Ｉｎ）のＩｎｌ’ｎｌ上にアルゴンレー
ザ（波長５１４．５ｎｍ 、強度２５０ Ｗ／ｃｍ２）
を照射しながらＩｎＰ薄膜を成長させた。この場合の薄
膜成長速度の基板温度依存性を第１図に示す。
成長条件としては、トリメチルインジウムの供給量を、
ｉｃｅ／ｓｉｎ 、 Ｖ族原料として用いたホスフィン
の供給量をｌ１ｃｃ／ｗｉｎとした。
ｉｃｅ／ｓｉｎ 、 Ｖ族原料として用いたホスフィン
の供給量をｌ１ｃｃ／ｗｉｎとした。
第１図に示すように、光照射領域の成長速度（黒丸）は
、４００−４９０℃においてほぼ一定の１．８μ鳳／ｈ
であり、３５０℃で０．８μｍ／ｈに減少した。
、４００−４９０℃においてほぼ一定の１．８μ鳳／ｈ
であり、３５０℃で０．８μｍ／ｈに減少した。
一方、非照射領域の成長速度（白丸）は、４５０℃以下
で指数関数的に減少し、３５０℃では全く成長しなかっ
た。このようにトリメチルインジウムを用いた場合、基
板温度が３５０℃から４４０℃で選択成長が見られた。
で指数関数的に減少し、３５０℃では全く成長しなかっ
た。このようにトリメチルインジウムを用いた場合、基
板温度が３５０℃から４４０℃で選択成長が見られた。
すなわち、素子に適用可能な半導体薄膜が得られる基板
温度（４００℃）以上で選択成長が達成された。
温度（４００℃）以上で選択成長が達成された。
基板温度４３０℃で選択的に成長した膜の７７Ｋにおけ
るホトルミネッセンスを堺１定した。その結果、レーザ
の作成などに現在用いられている実用的な薄膜と同程度
の強度であった。
るホトルミネッセンスを堺１定した。その結果、レーザ
の作成などに現在用いられている実用的な薄膜と同程度
の強度であった。
比較例１
次に、実施例１と同一の装置とレーザ強度の下で、Ｉｎ
源としてトリエチルインジウム（ＴＥＩ）を用いてＩｎ
Ｐの成長を行なった。この場合の薄膜成長速度の基板温
度依存性を第２図に示す。
源としてトリエチルインジウム（ＴＥＩ）を用いてＩｎ
Ｐの成長を行なった。この場合の薄膜成長速度の基板温
度依存性を第２図に示す。
成長条件としては、トリエチルインジウムの供給量をｌ
ｃｃ／ｍｉｎ 、 Ｖ族原料として用いたホスフィンの
供給量を６ｃｃ／ｍｊｎ とした。
ｃｃ／ｍｉｎ 、 Ｖ族原料として用いたホスフィンの
供給量を６ｃｃ／ｍｊｎ とした。
第２図に示すように、基板温度３８０−４９０℃におい
て照射領域（黒丸）と非照射領域（白色）の成長速度は
同じで、はぼ一定の１．８μｍ／ｈであった。すなわち
、素子に通用可能な半導体薄膜が得られる基板温度（４
００℃）で選択成長は見られなかった。
て照射領域（黒丸）と非照射領域（白色）の成長速度は
同じで、はぼ一定の１．８μｍ／ｈであった。すなわち
、素子に通用可能な半導体薄膜が得られる基板温度（４
００℃）で選択成長は見られなかった。
［発明の効果］
以上説明したように、本発明によれば、光を照射しなが
ら半導体薄膜を成長する方法において、メチル基を有す
る有機インジウム化合物を用いることによって、初めて
選択成長が達成され、素子に適用可能なインジウムを含
むＩＩＩ −Ｖ族生導体薄膜が形成された。
ら半導体薄膜を成長する方法において、メチル基を有す
る有機インジウム化合物を用いることによって、初めて
選択成長が達成され、素子に適用可能なインジウムを含
むＩＩＩ −Ｖ族生導体薄膜が形成された。
以上ではＩｎＰについてのみ本発明を説明してきたが、
本発明はＩｎＰのみならず、ＩｎＧａＡｓ 、 ＴｎＧ
ａＰ 。
本発明はＩｎＰのみならず、ＩｎＧａＡｓ 、 ＴｎＧ
ａＰ 。
ＩｎＧａＡｓＰ Ｗｌ＠の選択成長においても有用であ
ることは言うまでもない。
ることは言うまでもない。
従って、本発明は長波長用（１，５５μｉ％Ｆ。
１．３μｍ帯）の半導体光素子（たとえば、半導体レー
ザ、先導波路、光検出器）の作製に有用であるばかりで
なく、シリコン上のＩｎＰ 膜形成などにも有効である
。
ザ、先導波路、光検出器）の作製に有用であるばかりで
なく、シリコン上のＩｎＰ 膜形成などにも有効である
。
第１図はトリメチルインジウムを用いて有機金属分子線
エピタキシ（ＭＯＭＢＥ）装置で、基板上にアルゴンレ
ーザ光を照射しなからＩｎＰ薄膜を成長させたときの薄
膜成長速度の基板温度依存性に関する測定結果を示す特
性図、 第２図はトリエチルインジウムを用いて有機金属分子線
エピタキシ（ＭＯＭＢＥ）装置で、基板上にアルゴンレ
ーザ光を照射しなからＩｎＰｔ１［を成長させたときの
薄膜成長速度の基板温度依存性に関する測定結果を示す
特性図である。
エピタキシ（ＭＯＭＢＥ）装置で、基板上にアルゴンレ
ーザ光を照射しなからＩｎＰ薄膜を成長させたときの薄
膜成長速度の基板温度依存性に関する測定結果を示す特
性図、 第２図はトリエチルインジウムを用いて有機金属分子線
エピタキシ（ＭＯＭＢＥ）装置で、基板上にアルゴンレ
ーザ光を照射しなからＩｎＰｔ１［を成長させたときの
薄膜成長速度の基板温度依存性に関する測定結果を示す
特性図である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １）基板に光を照射しながら有機金属半導体材料を供給
することにより、半導体薄膜を成長させる半導体薄膜形
成法において、前記有機金属半導体材料のうちのIII族
材料として、メチル基を有する有機インジウム化合物を
用いることを特徴とする半導体薄膜形成法。 ２）前記光の光源としてアルゴンレーザ光源を用いるこ
とを特徴とする請求項１記載の半導体薄膜形成法。 ３）前記メチル基を有する有機インジウム化合物がトリ
メチルインジウムであることを特徴とする請求項１また
は２に記載の半導体薄膜形成法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20287589A JPH0368129A (ja) | 1989-08-07 | 1989-08-07 | 半導体薄膜形成法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20287589A JPH0368129A (ja) | 1989-08-07 | 1989-08-07 | 半導体薄膜形成法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0368129A true JPH0368129A (ja) | 1991-03-25 |
Family
ID=16464646
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20287589A Pending JPH0368129A (ja) | 1989-08-07 | 1989-08-07 | 半導体薄膜形成法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0368129A (ja) |
-
1989
- 1989-08-07 JP JP20287589A patent/JPH0368129A/ja active Pending
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