JPH04139096A - 有機金属気相成長法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は■−■族化合物半導体層の形成に適用される有
機金属気相成長法（以下ＭＯＣＶＤ法と略記するに関す
る。

（従来の技術） ＭＯＣＶＤ法によるｍ−ｖ族化合物半導体層の成長は、
光・電子素子などへの応用上極めて重要である。

従来、アルミニウムを含むｍ−■族化合物半導体層の成
長には、アルミニウムの原料としてトリメチルアルミニ
ウム（Ａｌ　（ＣＨｉ　）　３　）が用いられていた。

（発明が解決しようとする課題） しかし、　Ａｌ（ＣＨ３）３を用いたＧａＡｌＡｓ結晶
の成長においては、炭素の取り込まれに起因すると考え
られるキャリア濃度の増大により、高品質の電子素子の
製造は不可能であった。

本発明の目的は、結晶内への炭素の取り込まれの原因を
取り除き、制御性良く高品質のアルミニウムを含む■−
■族化合物半導体層を得ようとするものである。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） 一般に、有機金属原料中のアルキル基の炭素数が増大す
るほど結晶中への炭素の取り込まれは減少するが、蒸気
圧も減少し不安定になる。また、■族−炭素結合につい
ても■族−炭素結合の数が減少するほど結晶内への炭素
の取り込まれは減少するが、蒸気圧も減少し不安定にな
る。

そこで、アルキル基の炭素数がより多く、■族−炭素結
合の数がより少ない化合物を安定に供給することができ
わば、結晶内への炭素の取り込まれは飛躍的に減少する
。トリイソブチルアルミニウム（Ａｌ（ｉ−ｃ４Ｈ，）
３　）は４０−５０℃に加熱することにより、ジイソブ
チルアルミニウムハイドライド（Ａｌ（１−Ｃ４Ｈ９）
２）に分解する。ジイソブチルアルミニウムハイドライ
ドはアルキル基の炭素数が多く、■族−炭素結合の数が
少ない化合物であり結晶内への炭素の取り込まれの飛躍
的な減少が期待できるが、蒸気圧が非常に低く実用的で
なかった。

本発明の有機金属気相成長法は、アルミニウムを含む■
−■族化合物半導体層を気相成長させる有機金属気相成
長法において、原料としてジイソブチルアルミニウムハ
イドライドを用いることを特徴とし、また上記において
、ジイソブチルアルミニウムハイドライドをトリイソブ
チルアルミニウムハイドライドの加熱により生成するこ
とを特徴とする。

（作　用） 本発明による結晶成長は、原料にジイソブチルアルミニ
ウムハイドライドを用いて炭素の取込まれを低減させ、
制御性良く高品質の■−■族化合物半導体層を気相成長
させることができ、高性能の光・電子素子の実現が可能
となる。

本発明は結晶成長にあたって、常態ではＭＯＣＶＤ法に
必要とする蒸気圧を有しないが結晶内への炭素の取込ま
れの飛躍的な低減が期待できる物質を、その前駆体を装
置に供給し反応管の直前で加熱し上記物質に変えると同
時に反応管に導入する。このような改良を施した第１図
に示す装置によって上記物質の安定供給を可能にした。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図示を参照して説明する。

第１図に本発明の一実施例方法に使用した成長装置の概
略を断面図で示す。図中１１は石英製の反応管（反応炉
）であり、この反応管１１内にはガス導入口１２から原
料混合ガスが導入される。Ａ１原料導入ライン１７は、
テープヒータ１８により加熱されている。そして、反応
管ｌｌ内のガスはガス排気口１３から排気されるものと
なっている０反応管１１内には、カーボン製のサセプタ
１４が配置されており、試料基板１５はこのサセプタ１
４上に記載される。またサセプタ１４は高周波コイル１
６により誘導加熱されるものとなっている。

次に、上記装置を用いた結晶成長方法について説明する
。

まず、化学エツチングにより表面清浄化したＧａＡｓ基
板Ｉ５を前記サセプタ１４上に載置する。ガス導入管１
２から高純度水素を毎分２．５Ｑ導入し、反応管１１内
の大気を置換する。次いで、ガス排気口１３をロータリ
ポンプに接続し、反応管１１内を減圧し、内部の圧力を
２０〜３００ｔｏｒｒの範囲に設定する。その後ガス導
入口１２から１０％アルシンガスを導入し、高周波コイ
ル１６によりサセプタ及び基板１５を加熱し基板温度６
００〜８００℃で１時間保持して基板の清浄化を行う。

次いで、テープヒータ１８により４０−５０℃に加熱さ
れ、トリイソブチルアルミニウムより形成されたジイソ
ブチルアルミニウムハイドライド、トリエチルガリウム
（ｃａ（ｃ、ｕ、）ａ）をそれぞれＩ　Ｘ　１０−’ｓ
＋ｏｌ／ｗｉｎガス導入管１２から導入して成長を行う
。

本発明者は、上記実施例方法により、基板温度７５０℃
、反応管内圧力２５ｔｏｒｒ、成長速度３１ｍ／ｈ、反
応管内流速７０Ｇ／　ｓｅｅにて、キャリア濃度１０”
ｃｍ−’のＧａＡｌＡｓ結晶が得られた。この結果は、
ＡＩ（ＣＨ３）ａを原料として用いて成長した場合に得
られる１０１Ｇ〜１０１７Ｑ１１−’を越えるキャリア
濃度より明らかに小さく、本発明による方法が、高品質
のＧａＡｌＡｓ結晶層の成長において十分有効であるこ
とが実証された。

なお、本発明は上述した実施例方法に限定されるもので
はない。Ａ１を含む■−■族化合物半導体、例えばＩｎ
ＧａＡＩＰ、ＧａＡＩＮ等の結晶成長におい“て、特許
請求の範囲を逸脱しない範囲で種々変形して実施できる
。

〔発明の効果〕

以上詳述したように本発明によれば、結晶中への炭素の
取込まれを減少することにより、従来の技術では困難で
あった高品質のＧａＡｌＡｓ結晶を再現性良く得ること
ができ、高性能の光・電子素子の作製に極めて有効であ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例に用いた成長装置の概略を示す
断面図である。 １７・ Ａ１原料導入ライン。 １８・・・テープヒータ。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）アルミニウムを含むIII−Ｖ族化合物半導体層を
   気相成長させる有機金属気相成長法において、原料とし
   てジイソブチルアルミニウムハイドライドを用いること
   を特徴とする有機金属気相成長法。
2. （２）ジイソブチルアルミニウムハイドライドをトリイ
   ソブチルアルミニウムハイドライドの加熱により生成す
   ることを特徴とする請求項１記載の有機金属気相成長法
   。