JPH0370124A - ヘテロ構造を有する３―ｖ族化合物半導体装置の製造方法 - Google Patents
ヘテロ構造を有する３―ｖ族化合物半導体装置の製造方法Info
- Publication number
- JPH0370124A JPH0370124A JP1204784A JP20478489A JPH0370124A JP H0370124 A JPH0370124 A JP H0370124A JP 1204784 A JP1204784 A JP 1204784A JP 20478489 A JP20478489 A JP 20478489A JP H0370124 A JPH0370124 A JP H0370124A
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- JP
- Japan
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- semiconductor
- semiconductor layer
- supply
- layer
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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】
〔概 要〕
本発明は、ヘテロ構造を有する■−Ｖ族化合物半導体装
置の製造方法に関し、 有機金属気相成長法による量子井戸作製方法を改良し、
より理想的に急峻なヘテロ界面を有する量子井戸構造を
作製できる■−■族化合物半導体装置の製造方法を提供
することを目的とし、有機金属気相成長法を用いて、２
種類の■−■族化合物半導体の層を積層してヘテロ構造
を形成する工程を含む化合物半導体装置の製造方法にお
いて、一方の半導体の層上に他方の半導体の層を形成す
る際に、上記一方の半導体の■族元素原料ガスの供給を
停止した後に上記一方の半導体のＶ族元素原料ガスの供
給を停止することによって上記一方の半導体層の最表面
をその半導体のＶ族元素で形成し、次に上記他方の半導
体の■族元素原料ガスの供給を開始してから、この■族
元素の１原子層が上記最表面上に形成されるのに要する
よりも短い時間の経過後に、上記他方の半導体装置族元
素原料ガスの供給を開始するように構成する。
置の製造方法に関し、 有機金属気相成長法による量子井戸作製方法を改良し、
より理想的に急峻なヘテロ界面を有する量子井戸構造を
作製できる■−■族化合物半導体装置の製造方法を提供
することを目的とし、有機金属気相成長法を用いて、２
種類の■−■族化合物半導体の層を積層してヘテロ構造
を形成する工程を含む化合物半導体装置の製造方法にお
いて、一方の半導体の層上に他方の半導体の層を形成す
る際に、上記一方の半導体の■族元素原料ガスの供給を
停止した後に上記一方の半導体のＶ族元素原料ガスの供
給を停止することによって上記一方の半導体層の最表面
をその半導体のＶ族元素で形成し、次に上記他方の半導
体の■族元素原料ガスの供給を開始してから、この■族
元素の１原子層が上記最表面上に形成されるのに要する
よりも短い時間の経過後に、上記他方の半導体装置族元
素原料ガスの供給を開始するように構成する。
本発明は、ヘテロ構造を有するＩ−Ｖ族化合物半導体装
置の製造方法に関する。
置の製造方法に関する。
ヘテロ構造を有する■−■族化合物半導体装置の代表的
なものは、ＩｎＰ基板上に第１の半導体層１ｎＧａＡｓ
あるいはＩｎＧａＡｓｐを量子井戸層として形成し、第
１の半導体層よりも大きなエネルギーギャップを有する
第２の半導体層ＩｎＰあるいはＩｎＧａＡｓＰを障壁層
として形成した量子井戸構造を有する。このような構造
は有機金属気相成長（ＭＯＶＰＢ）法を用いて形成され
ており、量子井戸を用いる素子の性能を向上させるため
に、より急峻なヘテロ界面を有する構造を作製すること
が要求されている。
なものは、ＩｎＰ基板上に第１の半導体層１ｎＧａＡｓ
あるいはＩｎＧａＡｓｐを量子井戸層として形成し、第
１の半導体層よりも大きなエネルギーギャップを有する
第２の半導体層ＩｎＰあるいはＩｎＧａＡｓＰを障壁層
として形成した量子井戸構造を有する。このような構造
は有機金属気相成長（ＭＯＶＰＢ）法を用いて形成され
ており、量子井戸を用いる素子の性能を向上させるため
に、より急峻なヘテロ界面を有する構造を作製すること
が要求されている。
従来、ＭＯＶＰＢ法を用いて量子井戸構造を作製する際
には第２図に示すようなタイムテーブルに従って結晶成
長を行なってきた。
には第２図に示すようなタイムテーブルに従って結晶成
長を行なってきた。
すなわち、第１の半導体層の■族元素原料の供給を停止
し、この層の成長を中断し、■族元素原料の反応室から
のパージを終了しかつこの層の最表面をこの半導体の■
族元素で形成した後に、■族元素原料ガスの供給を停止
し、次に第２の半導体層のＶ族元素原料の供給を開始し
、反応室から第１の半導体層の■族元素原料をパージし
終ったのち、■族元素原料の供給を開始し、第２の半導
体層の成長を行なう。また第２の半導体層から第１の半
導体層へのへテロ界面作製時にも同様の操作を行なう。
し、この層の成長を中断し、■族元素原料の反応室から
のパージを終了しかつこの層の最表面をこの半導体の■
族元素で形成した後に、■族元素原料ガスの供給を停止
し、次に第２の半導体層のＶ族元素原料の供給を開始し
、反応室から第１の半導体層の■族元素原料をパージし
終ったのち、■族元素原料の供給を開始し、第２の半導
体層の成長を行なう。また第２の半導体層から第１の半
導体層へのへテロ界面作製時にも同様の操作を行なう。
ところがこの従来の成長法の場合、第１の半導体層と第
２の半導体層のそれぞれのＶ族元素組成が異なるとき、
第１の半導体層の表面を第２の■族供給元素がたたき、
第１の半導体層の表面の■族原子の１部が第２のＶ族供
給元素と置換してしまう。また、第２の半導体層の表面
を第１のＶ族供給元素がたたき、第２の半導体層の表面
のＶ族原子の１部が第１のＶ族供給元素と置換してしま
う。その結果、理想的に急峻な組成プロファイルをもつ
ヘテロ界面は作製できず、理論的に予想される量子効果
を十分に素子特性に生かすことができなかった。このＶ
族元素の置換過程の模式図を第３図に示した。同図はＩ
ｎＰ上に成長するＩｎＧａＡｓ／ＩｎＰヘテロ界面の場
合を示している。
２の半導体層のそれぞれのＶ族元素組成が異なるとき、
第１の半導体層の表面を第２の■族供給元素がたたき、
第１の半導体層の表面の■族原子の１部が第２のＶ族供
給元素と置換してしまう。また、第２の半導体層の表面
を第１のＶ族供給元素がたたき、第２の半導体層の表面
のＶ族原子の１部が第１のＶ族供給元素と置換してしま
う。その結果、理想的に急峻な組成プロファイルをもつ
ヘテロ界面は作製できず、理論的に予想される量子効果
を十分に素子特性に生かすことができなかった。このＶ
族元素の置換過程の模式図を第３図に示した。同図はＩ
ｎＰ上に成長するＩｎＧａＡｓ／ＩｎＰヘテロ界面の場
合を示している。
このように、ヘテロ界面の組成プロフィルが理想的に急
峻でないため、レーザ素子や光変調器等の量子井戸構造
を用いた素子において、量子効果に起因する素子特性を
十分に実現することができないという問題があった。
峻でないため、レーザ素子や光変調器等の量子井戸構造
を用いた素子において、量子効果に起因する素子特性を
十分に実現することができないという問題があった。
本発明は、ＭＯＶＰＩＥ法による量子井戸作製方法を改
良し、より理想的に急峻なヘテロ界面を有する量子井戸
構造を作製できる■−■族化合物半導体装置の製造方法
を提供することを目的とする。
良し、より理想的に急峻なヘテロ界面を有する量子井戸
構造を作製できる■−■族化合物半導体装置の製造方法
を提供することを目的とする。
上記の目的は、本発明によれば、有機金属気相成長法を
用いて、２種類の■−■族化合物半導体の層を積層して
ヘテロ構造を形成する工程を含む化合物半導体装置の製
造方法において、一方の半導体の層上に他方の半導体の
層を形成する際に、上記一方の半導体の■族元素原料ガ
スの供給を停止した後に上記一方の半導体のＶ族元素原
料ガスの供給を停止することによって上記一方の半導体
層の最表面をその半導体のＶ族元素で形成し、次に上記
他方の半導体の■族元素原料ガスの供給を開始してから
、この■族元素のｌ原子層が上記最表面上に形成される
のに要するよりも短い時間の経過後に、上記他方の半導
体のＶ族元素原料ガスの供給を開始することを特徴とす
るヘテロ構造を有する■−Ｖ族化合物半導体装置の製造
方法によって達成される。
用いて、２種類の■−■族化合物半導体の層を積層して
ヘテロ構造を形成する工程を含む化合物半導体装置の製
造方法において、一方の半導体の層上に他方の半導体の
層を形成する際に、上記一方の半導体の■族元素原料ガ
スの供給を停止した後に上記一方の半導体のＶ族元素原
料ガスの供給を停止することによって上記一方の半導体
層の最表面をその半導体のＶ族元素で形成し、次に上記
他方の半導体の■族元素原料ガスの供給を開始してから
、この■族元素のｌ原子層が上記最表面上に形成される
のに要するよりも短い時間の経過後に、上記他方の半導
体のＶ族元素原料ガスの供給を開始することを特徴とす
るヘテロ構造を有する■−Ｖ族化合物半導体装置の製造
方法によって達成される。
本発明のＭＯＶＰＢ法は、２種の異なるＶ族元素組成を
有する半導体層からなる量子井戸構造の作製において、
第１図に示したタイムテーブルに従った原料供給を行な
う。
有する半導体層からなる量子井戸構造の作製において、
第１図に示したタイムテーブルに従った原料供給を行な
う。
まず第１の半導体層の■族元素原料の供給を止め、第１
の半導体層の成長中断を行なう。時間ｔｌの間■族元素
原料の反応室からのパージを行ない、■族元素原料の供
給を停止する。次に第２の半導体層の■族元素原料の供
給を開始する。■族元素原料の供給前に数秒の全ての原
料供給が停止する時間があってもよい。第１の半導体層
の表面に第２の半導体層の■族元素が１原子層成長する
時間より短かい時間ｔ２のあと、第２の半導体層の■族
元素原料の供給を開始し、第２の半導体層の成長を行な
う。第２の半導体層から第１の半導体層へと移るときに
も、同様の操作を行なう。
の半導体層の成長中断を行なう。時間ｔｌの間■族元素
原料の反応室からのパージを行ない、■族元素原料の供
給を停止する。次に第２の半導体層の■族元素原料の供
給を開始する。■族元素原料の供給前に数秒の全ての原
料供給が停止する時間があってもよい。第１の半導体層
の表面に第２の半導体層の■族元素が１原子層成長する
時間より短かい時間ｔ２のあと、第２の半導体層の■族
元素原料の供給を開始し、第２の半導体層の成長を行な
う。第２の半導体層から第１の半導体層へと移るときに
も、同様の操作を行なう。
本発明の成長法を用いれば、第１の半導体層の最表面の
■鉄原子は第２の半導体層のＶ族元素と置換されること
が全くない。また第２の半導体層の最表面のＶ鉄原子は
第１の半導体層のＶ族元素と置換されることが全くない
。
■鉄原子は第２の半導体層のＶ族元素と置換されること
が全くない。また第２の半導体層の最表面のＶ鉄原子は
第１の半導体層のＶ族元素と置換されることが全くない
。
また第１の半導体層上に供給する第２の半導体層の■族
元素と第２の半導体層上に供給する第１の半導体層の■
族元素の、それのみを供給する時間をそれぞれ、１原子
成長時間より短かく区切ったため、■族元素の金属ドロ
ブレットが生じることがない。
元素と第２の半導体層上に供給する第１の半導体層の■
族元素の、それのみを供給する時間をそれぞれ、１原子
成長時間より短かく区切ったため、■族元素の金属ドロ
ブレットが生じることがない。
その結果、非常に急峻なヘテロ界面を有する量子井戸構
造の作製が可能となる。
造の作製が可能となる。
本発明にしたがってＩｎＧａＡｓ／ＩｎＰ多重量子井戸
構造を作製する例を説明する。
構造を作製する例を説明する。
Ｖ族元素組成が１００％Ｐから１００％Ａｓに切り換わ
るこの材料の組み合わせは、急峻なヘテロ界面の作製が
最も困難なＩｎＰ系量子井戸構造の典型例であり、Ｖ族
元素原料の気相中の分圧や成長温度の最適化を要する。
るこの材料の組み合わせは、急峻なヘテロ界面の作製が
最も困難なＩｎＰ系量子井戸構造の典型例であり、Ｖ族
元素原料の気相中の分圧や成長温度の最適化を要する。
この材料の組み合せの場合、ＩｎＰ成長における供給原
料としてはトリメチルインヂウム（ＴＭＩｎ） 、フォ
スフイン（ＰＨ３＞を用いる。成長速度は０．６ ｊａ
／ｈｏｕｒ程度、ＰＨ３）気相中の供給分圧はＱ、 ３
ｔｏｒｒ程度がよい。またＩｎＧａＡｓ成長における
供給原料としては、ＴＭＩｎ、 ） ！Ｊメチルガリ
ウム（ＴＥＧａ） 、アルシン（ＡｓＨ３）を用いる。
料としてはトリメチルインヂウム（ＴＭＩｎ） 、フォ
スフイン（ＰＨ３＞を用いる。成長速度は０．６ ｊａ
／ｈｏｕｒ程度、ＰＨ３）気相中の供給分圧はＱ、 ３
ｔｏｒｒ程度がよい。またＩｎＧａＡｓ成長における
供給原料としては、ＴＭＩｎ、 ） ！Ｊメチルガリ
ウム（ＴＥＧａ） 、アルシン（ＡｓＨ３）を用いる。
成長速度は０．６μ／ ｈ ｏ ｕ ｒ程度、ＡｓＨ，
の気相中の供給分圧はＱ、 ｌ ｔｏｒｒ程度がよい。
の気相中の供給分圧はＱ、 ｌ ｔｏｒｒ程度がよい。
成長圧力は０．１気圧程度、成長温度は５５０〜５８０
℃程度がよい。
℃程度がよい。
それぞれのＩｎＰ （Ｉ ｎＧａＡｓ ）半導体層にＩ
ｎＧａＡｓ （Ｉ ｎＰ ）半導体層を形成する際に、
まずＴＭＩｎ（ＴＭＩｎ ＋ＴＥＧａ）の供給を止め、
ＩｎＰ （Ｉ ｎＧａＡｓ ）の成長を中断する。
ｎＧａＡｓ （Ｉ ｎＰ ）半導体層を形成する際に、
まずＴＭＩｎ（ＴＭＩｎ ＋ＴＥＧａ）の供給を止め、
ＩｎＰ （Ｉ ｎＧａＡｓ ）の成長を中断する。
３〜５ＳｅＣのＰＨ３（ＡｓＨ３）雰囲気での成長中断
後、ＰＨ３（ＡｓＨ３）の供給を停止し、ＴＭＩｎ ＋
Ｔ８Ｇａ （ＴＭＩｎ）の供給を開始する。この間にＨ
２あるいは他の不活性ガスによる数秒以下のパージをは
さんでもよい。
後、ＰＨ３（ＡｓＨ３）の供給を停止し、ＴＭＩｎ ＋
Ｔ８Ｇａ （ＴＭＩｎ）の供給を開始する。この間にＨ
２あるいは他の不活性ガスによる数秒以下のパージをは
さんでもよい。
■族元素原料の供給開始後０．３〜０．７ ｓｅｃでＡ
ｓＨ。
ｓＨ。
（ＰＨ３）の供給を開始し、ＩｎＧａＡｓ （Ｉ ｎＰ
）層の成長を開始する。
）層の成長を開始する。
上記成長性によって極めて理想的に急峻なヘテロ界面を
有するＩｎＧａＡｓ／ＩｎＰ量子井戸構造が作製できる
。
有するＩｎＧａＡｓ／ＩｎＰ量子井戸構造が作製できる
。
以上説明したように、本発明によって極めて急峻なヘテ
ロ界面を有する量子井戸構造を作製できるようになり、
量子井戸構造を利用するＩ−Ｖ族化合物半導体素子の特
性向上に寄与するところが大きい。
ロ界面を有する量子井戸構造を作製できるようになり、
量子井戸構造を利用するＩ−Ｖ族化合物半導体素子の特
性向上に寄与するところが大きい。
第１図は、本発明にしたがってヘテロ構造を形成する過
程を示すグラフ、 第２図は、従来のへテロ構造形成過程を示すグラフ、お
よび 第３図は、Ｖ鉄原子の置換を示す模式図である。
程を示すグラフ、 第２図は、従来のへテロ構造形成過程を示すグラフ、お
よび 第３図は、Ｖ鉄原子の置換を示す模式図である。
Claims (1)
- １、有機金属気相成長法を用いて、２種類のIII−Ｖ族
化合物半導体の層を積層してヘテロ構造を形成する工程
を含む化合物半導体装置の製造方法において、一方の半
導体の層上に他方の半導体の層を形成する際に、上記一
方の半導体のIII族元素原料ガスの供給を停止した後に
上記一方の半導体のＶ族元素原料ガスの供給を停止する
ことによって上記一方の半導体層の最表面をその半導体
のＶ族元素で形成し、次に上記他方の半導体のIII族元
素原料ガスの供給を開始してから、このIII族元素の１
原子層が上記最表面上に形成されるのに要するよりも短
い時間の経過後に、上記他方の半導体のＶ族元素原料ガ
スの供給を開始することを特徴とするヘテロ構造を有す
るIII−Ｖ族化合物半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1204784A JPH0370124A (ja) | 1989-08-09 | 1989-08-09 | ヘテロ構造を有する３―ｖ族化合物半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1204784A JPH0370124A (ja) | 1989-08-09 | 1989-08-09 | ヘテロ構造を有する３―ｖ族化合物半導体装置の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0370124A true JPH0370124A (ja) | 1991-03-26 |
Family
ID=16496291
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1204784A Pending JPH0370124A (ja) | 1989-08-09 | 1989-08-09 | ヘテロ構造を有する３―ｖ族化合物半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0370124A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6833161B2 (en) * | 2002-02-26 | 2004-12-21 | Applied Materials, Inc. | Cyclical deposition of tungsten nitride for metal oxide gate electrode |
| US7732325B2 (en) | 2002-01-26 | 2010-06-08 | Applied Materials, Inc. | Plasma-enhanced cyclic layer deposition process for barrier layers |
| US7781326B2 (en) | 2001-02-02 | 2010-08-24 | Applied Materials, Inc. | Formation of a tantalum-nitride layer |
| US10280509B2 (en) | 2001-07-16 | 2019-05-07 | Applied Materials, Inc. | Lid assembly for a processing system to facilitate sequential deposition techniques |
-
1989
- 1989-08-09 JP JP1204784A patent/JPH0370124A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7781326B2 (en) | 2001-02-02 | 2010-08-24 | Applied Materials, Inc. | Formation of a tantalum-nitride layer |
| US10280509B2 (en) | 2001-07-16 | 2019-05-07 | Applied Materials, Inc. | Lid assembly for a processing system to facilitate sequential deposition techniques |
| US7732325B2 (en) | 2002-01-26 | 2010-06-08 | Applied Materials, Inc. | Plasma-enhanced cyclic layer deposition process for barrier layers |
| US6833161B2 (en) * | 2002-02-26 | 2004-12-21 | Applied Materials, Inc. | Cyclical deposition of tungsten nitride for metal oxide gate electrode |
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