JPH04252019A - ヘテロエピタキシアル結晶成長方法 - Google Patents
ヘテロエピタキシアル結晶成長方法Info
- Publication number
- JPH04252019A JPH04252019A JP823491A JP823491A JPH04252019A JP H04252019 A JPH04252019 A JP H04252019A JP 823491 A JP823491 A JP 823491A JP 823491 A JP823491 A JP 823491A JP H04252019 A JPH04252019 A JP H04252019A
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- Japan
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- iii
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- iii2
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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
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は， Ｖ属元素が異なる二
種類のＩＩＩ −Ｖ化合物半導体によって構成されるヘ
テロ接合の形成方法に関し， 特に分子ビームエピタキ
シアル法（ＭＢＥ 法）による該ヘテロ接合の形成方法
に関する。
種類のＩＩＩ −Ｖ化合物半導体によって構成されるヘ
テロ接合の形成方法に関し， 特に分子ビームエピタキ
シアル法（ＭＢＥ 法）による該ヘテロ接合の形成方法
に関する。
【０００２】近年， 化合物半導体ヘテロ接合を用いた
素子開発が盛んである。特にＶ属元素が異なるヘテロ接
合系， 例えばＩｎＡｓ／ＧａＳｂ 等をＭＢＥ 成長
法により形成する場合，ＩＩＩ 属元素ビームの切り換
えと同時にＶ属元素ビームの切り換えが必要である。こ
のビーム切り換えが適切に行なわれないと， 理想的に
急峻な組成のプロファイルに基づく，望ましいヘテロ接
合界面特性を得ることはできない。即ち， このような
種類のヘテロ接合をＭＢＥ 成長法により形成する場合
には， ビーム切り換え方法がヘテロ接合界面特性を支
配する。
素子開発が盛んである。特にＶ属元素が異なるヘテロ接
合系， 例えばＩｎＡｓ／ＧａＳｂ 等をＭＢＥ 成長
法により形成する場合，ＩＩＩ 属元素ビームの切り換
えと同時にＶ属元素ビームの切り換えが必要である。こ
のビーム切り換えが適切に行なわれないと， 理想的に
急峻な組成のプロファイルに基づく，望ましいヘテロ接
合界面特性を得ることはできない。即ち， このような
種類のヘテロ接合をＭＢＥ 成長法により形成する場合
には， ビーム切り換え方法がヘテロ接合界面特性を支
配する。
【０００３】
【従来の技術】従来， ＭＢＥ 法によってＶ属元素が
異なるＩＩＩ −Ｖ化合物半導体のヘテロ接合を形成す
る場合には， 先ず接合の一方の側の半導体を成長させ
ているＩＩＩ 属元素ビームとＶ属元素ビームを同時に
停止し，次いで接合の他方の側の半導体を成長させるた
めのＩＩＩ 属元素ビームとＶ属元素ビームを同時に射
出開始するビーム切り換えが行なわれていた。
異なるＩＩＩ −Ｖ化合物半導体のヘテロ接合を形成す
る場合には， 先ず接合の一方の側の半導体を成長させ
ているＩＩＩ 属元素ビームとＶ属元素ビームを同時に
停止し，次いで接合の他方の側の半導体を成長させるた
めのＩＩＩ 属元素ビームとＶ属元素ビームを同時に射
出開始するビーム切り換えが行なわれていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし， このような
方法においては， 現実には， 最初に成長する半導体
の成分元素と次に成長する半導体の成分元素が， 或る
時期において混合することがあり， 従ってこの場合，
それら混合成分の混晶が形成されるために， 組成の
急峻な接合界面を得ることができないという問題があっ
た。 これは又， 望ましいヘテロ接合界面特性を得
ることができないという問題ででもあった。
方法においては， 現実には， 最初に成長する半導体
の成分元素と次に成長する半導体の成分元素が， 或る
時期において混合することがあり， 従ってこの場合，
それら混合成分の混晶が形成されるために， 組成の
急峻な接合界面を得ることができないという問題があっ
た。 これは又， 望ましいヘテロ接合界面特性を得
ることができないという問題ででもあった。
【０００５】そこで， 本発明は， ＭＢＥ 成長法を
用いて急峻な組成のプロファイルを持ち， 且つ良好な
ヘテロ接合界面特性を有するヘテロ接合を形成すること
を目的としている。
用いて急峻な組成のプロファイルを持ち， 且つ良好な
ヘテロ接合界面特性を有するヘテロ接合を形成すること
を目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】図１は本発明の原理説明
図である。以下において， ＭＢＥ 法により， 最初
にＩＩＩ １ Ｖ１ を成長させて， 次にＩＩＩ ２
Ｖ２ を成長させ， ＩＩＩ １ Ｖ１ ／ ＩＩＩ
２ Ｖ２ ヘテロ接合を形成する場合について説明す
る。 ＩＩＩ １ Ｖ１ の成長を終了させるために
ＩＩＩ １ のビームを停止させる。しかしＶ１ のビ
ームは暫く継続させておく。適当な時間後， Ｖ２ の
ビームを開始して適当な時間後にＶ１ のビームを停止
させる。図１ において， Ｖ属元素の蒸気圧が高いた
めに生じる過渡的な状態は省略されている。Ｖ１ の停
止後， ｔ 時間後にＩＩＩ ２ のビームを開始させ
る。この時点からＩＩＩ ２ Ｖ２ の成長が開始され
る。 ＩＩＩ ２ のビームの開始時点はＩＩＩ １
のビーム停止時点からＴ 時間後である。
図である。以下において， ＭＢＥ 法により， 最初
にＩＩＩ １ Ｖ１ を成長させて， 次にＩＩＩ ２
Ｖ２ を成長させ， ＩＩＩ １ Ｖ１ ／ ＩＩＩ
２ Ｖ２ ヘテロ接合を形成する場合について説明す
る。 ＩＩＩ １ Ｖ１ の成長を終了させるために
ＩＩＩ １ のビームを停止させる。しかしＶ１ のビ
ームは暫く継続させておく。適当な時間後， Ｖ２ の
ビームを開始して適当な時間後にＶ１ のビームを停止
させる。図１ において， Ｖ属元素の蒸気圧が高いた
めに生じる過渡的な状態は省略されている。Ｖ１ の停
止後， ｔ 時間後にＩＩＩ ２ のビームを開始させ
る。この時点からＩＩＩ ２ Ｖ２ の成長が開始され
る。 ＩＩＩ ２ のビームの開始時点はＩＩＩ １
のビーム停止時点からＴ 時間後である。
【０００７】このような成長方法において， ｔ 及び
Ｔ の適切な値を選定することによって，前記の問題点
は解決される。
Ｔ の適切な値を選定することによって，前記の問題点
は解決される。
【０００８】
【作用】ＩＩＩ − Ｖ化合物半導体をＭＢＥ 成長法
によって成長する場合， 成長はＩＩＩ 属元素ビーム
によって制御されている。即ち， 基板に対してＶ属元
素雰囲気のみで， ＩＩＩ 属元素ビームの照射がなけ
ればＭＢＥ成長は起こらない。この効果を利用して，最
初に照射するＩＩＩ １ のビームを停止し， 次いで
， ＩＩＩ２ のビームを照射開始するまでの時間（Ｔ
）， 即ち成長中断時間内にＶ属元素ビームの切り換
えを行なう。この様にすることにより各元素が混合する
ことはなく， 形成される ＩＩＩ ２ Ｖ２ の中
にＶ１ が混入してＩＩＩ ２ Ｖ２ Ｖ１のような３
元化合物が含まれることは起こらない。 従って，
急峻な組成プロファイルを有する接合が得られる。し
かし成長中断時間 （Ｔ）が余りに長い場合には残留ガ
ス中の不純物が成長面に吸着されて， そのために界面
特性は劣化することが予想される。 図２ は成長中
断時間 （Ｔ）がヘテロ接合界面特性に及ぼす影響を２
次元電子ガスの移動度によって調べた実験データを示す
グラフである。 実験は，最も良く知られているＧａ
Ａｓ／ ＡｌＧａＡｓのヘテロ接合界面に対して行われ
たものであるが， 成長中断時間 （Ｔ）がヘテロ接合
界面特性に及ぼす影響を調べる上においては， 共通す
るものであって一般性は失われていない。このヘテロ接
合を形成する方法は次の通りである。先ずＧａＡｓ Ｍ
ＢＥを行つた後， Ａｓ のビームを持続したままＧ
ａビームを停止させる。そのＴ 時間後に， Ｇａビー
ムとＡｌビームを同時に開始させて， ＡｌＧａＡｓを
成長させる。 このヘテロ接合のＧａＡｓ側に２次元
電子ガスを発生させて， この電子の移動度が室温と７
７Ｋ において測定された。 実験はＴ が０ 分，
３ 分， ６ 分の三種のヘテロ接合に対して行われ
た。 図２ のグラフより分かるように， Ｔ が５
分を越えると移動度は著しく劣化する。従って， 接
合界面特性を劣化させないためには， Ｔ が５ 分よ
り短いことが必要である。
によって成長する場合， 成長はＩＩＩ 属元素ビーム
によって制御されている。即ち， 基板に対してＶ属元
素雰囲気のみで， ＩＩＩ 属元素ビームの照射がなけ
ればＭＢＥ成長は起こらない。この効果を利用して，最
初に照射するＩＩＩ １ のビームを停止し， 次いで
， ＩＩＩ２ のビームを照射開始するまでの時間（Ｔ
）， 即ち成長中断時間内にＶ属元素ビームの切り換
えを行なう。この様にすることにより各元素が混合する
ことはなく， 形成される ＩＩＩ ２ Ｖ２ の中
にＶ１ が混入してＩＩＩ ２ Ｖ２ Ｖ１のような３
元化合物が含まれることは起こらない。 従って，
急峻な組成プロファイルを有する接合が得られる。し
かし成長中断時間 （Ｔ）が余りに長い場合には残留ガ
ス中の不純物が成長面に吸着されて， そのために界面
特性は劣化することが予想される。 図２ は成長中
断時間 （Ｔ）がヘテロ接合界面特性に及ぼす影響を２
次元電子ガスの移動度によって調べた実験データを示す
グラフである。 実験は，最も良く知られているＧａ
Ａｓ／ ＡｌＧａＡｓのヘテロ接合界面に対して行われ
たものであるが， 成長中断時間 （Ｔ）がヘテロ接合
界面特性に及ぼす影響を調べる上においては， 共通す
るものであって一般性は失われていない。このヘテロ接
合を形成する方法は次の通りである。先ずＧａＡｓ Ｍ
ＢＥを行つた後， Ａｓ のビームを持続したままＧ
ａビームを停止させる。そのＴ 時間後に， Ｇａビー
ムとＡｌビームを同時に開始させて， ＡｌＧａＡｓを
成長させる。 このヘテロ接合のＧａＡｓ側に２次元
電子ガスを発生させて， この電子の移動度が室温と７
７Ｋ において測定された。 実験はＴ が０ 分，
３ 分， ６ 分の三種のヘテロ接合に対して行われ
た。 図２ のグラフより分かるように， Ｔ が５
分を越えると移動度は著しく劣化する。従って， 接
合界面特性を劣化させないためには， Ｔ が５ 分よ
り短いことが必要である。
【０００９】Ｖ属元素がＶ１ とＶ２ のように異なる
場合， Ｖ１ をＶ２ に切り換えた後においてもバッ
クグラウンドに残留しているＶ１ の影響が現れる。
しかし， 一般にバックグラウンド レベルは２
桁程度小さいから， 結晶組成としては， Ｖ１ の濃
度は１ ％ 以下となる。それ故に， このようなヘテ
ロ接合を高速デバイスに使用する場合に影響は少ないが
， 特殊な用途に対してはその影響を無視することがで
きない。 従って， このようなＶ１ の混入を防止
するためには， Ｖ１ の停止後， ＩＩＩ ２ ビー
ム開始までの時間 ｔが 数秒乃至２ 分であれば充
分であることが確認されている。
場合， Ｖ１ をＶ２ に切り換えた後においてもバッ
クグラウンドに残留しているＶ１ の影響が現れる。
しかし， 一般にバックグラウンド レベルは２
桁程度小さいから， 結晶組成としては， Ｖ１ の濃
度は１ ％ 以下となる。それ故に， このようなヘテ
ロ接合を高速デバイスに使用する場合に影響は少ないが
， 特殊な用途に対してはその影響を無視することがで
きない。 従って， このようなＶ１ の混入を防止
するためには， Ｖ１ の停止後， ＩＩＩ ２ ビー
ム開始までの時間 ｔが 数秒乃至２ 分であれば充
分であることが確認されている。
【００１０】
【実施例】本発明の２つの実施例について， 図を参照
しながら説明する。 第１の実施例 図３ （ａ）は第一の実施例における構成図を， 図３
（ｂ）は， その製作におけるタイムチャートを示す
。 ＭＢＥ基板には半絶縁性ＧａＡｓ（ＳＩ−ＧａＡｓ
） を用い，その上にｉ−ＡｌＳｂ， ｉ−ＩｎＡｓ，
ｉ−ＡｌＧａＳｂを順次形成される。 先ず， ｉ
−ＡｌＳｂを１ μｍ 成長させた後Ａｌビームを停止
させる。この時刻を０ とし， １ 秒後にＡｓビーム
を射出開始し，２ 秒後にＳｂビームを停止させる。次
に， 時刻１２１ 秒の時点においてＩｎビームの射出
を開始させｉ−ＩｎＡｓの成長が開始される。ｉ−Ｉｎ
Ａｓが厚さ２０ ｎｍ 成長した時点においてＩｎビー
ムを停止させる。この時刻を再び０ とすると， １
秒後にＳｂビームを射出開始させ， ２秒後にＡｓビー
ムを停止させる。Ｓｂビームの射出開始６０秒後に，
ＡｌビームとＧａビームを同時に射出開始させてｉ−Ａ
ｌＧａＳｂを５０ ｎｍ 成長させる。 第２の実施例 図４ （ａ） は第二の実施例における構成図を， 図
４ （ｂ）は， その製作におけるタイムチャートを示
す。 ＳＩ−ＩｎＰ基板上に， ｉ−ＡｌＳｂ， ｉ
−ＧａＳｂ， ｉ−ＩｎＡｓ， ｉ−ＡｌＳｂ が順次
形成される。 尚， 本タイムチャートには， Ｖ属
元素が切り換えられるｉ−ＧａＳｂ， ｉ−ＩｎＡｓ，
ｉ−ＡｌＳｂ の製作に関する部分のみが示されて
いる。先ず， ｉ−ＡｌＳｂを１ μｍ 成長させた後
， ｉ−ＧａＳｂを３０ ｎｍ 成長させる。その時点
で先ずＧａビームのみを停止させる。この時刻を０ と
して， １ 秒後にＡｓビームを射出開始させる。２秒
後に Ｓｂ ビームを停止させる。Ａｓビームを ２分
射出した後， Ｉｎビームの射出を開始させる。これに
よりＩｎＡｓを３０ ｎｍ 成長させ， その時点でＩ
ｎビームを停止させる。この時刻を０ として， １
秒後にＳｂビームを射出開始させ， ２ 秒後にＡｓビ
ームを停止させる。６１秒後にＡｌビームを射出開始さ
せて２０ ｎｍ の ｉ−ＡｌＳｂを成長させる。
しながら説明する。 第１の実施例 図３ （ａ）は第一の実施例における構成図を， 図３
（ｂ）は， その製作におけるタイムチャートを示す
。 ＭＢＥ基板には半絶縁性ＧａＡｓ（ＳＩ−ＧａＡｓ
） を用い，その上にｉ−ＡｌＳｂ， ｉ−ＩｎＡｓ，
ｉ−ＡｌＧａＳｂを順次形成される。 先ず， ｉ
−ＡｌＳｂを１ μｍ 成長させた後Ａｌビームを停止
させる。この時刻を０ とし， １ 秒後にＡｓビーム
を射出開始し，２ 秒後にＳｂビームを停止させる。次
に， 時刻１２１ 秒の時点においてＩｎビームの射出
を開始させｉ−ＩｎＡｓの成長が開始される。ｉ−Ｉｎ
Ａｓが厚さ２０ ｎｍ 成長した時点においてＩｎビー
ムを停止させる。この時刻を再び０ とすると， １
秒後にＳｂビームを射出開始させ， ２秒後にＡｓビー
ムを停止させる。Ｓｂビームの射出開始６０秒後に，
ＡｌビームとＧａビームを同時に射出開始させてｉ−Ａ
ｌＧａＳｂを５０ ｎｍ 成長させる。 第２の実施例 図４ （ａ） は第二の実施例における構成図を， 図
４ （ｂ）は， その製作におけるタイムチャートを示
す。 ＳＩ−ＩｎＰ基板上に， ｉ−ＡｌＳｂ， ｉ
−ＧａＳｂ， ｉ−ＩｎＡｓ， ｉ−ＡｌＳｂ が順次
形成される。 尚， 本タイムチャートには， Ｖ属
元素が切り換えられるｉ−ＧａＳｂ， ｉ−ＩｎＡｓ，
ｉ−ＡｌＳｂ の製作に関する部分のみが示されて
いる。先ず， ｉ−ＡｌＳｂを１ μｍ 成長させた後
， ｉ−ＧａＳｂを３０ ｎｍ 成長させる。その時点
で先ずＧａビームのみを停止させる。この時刻を０ と
して， １ 秒後にＡｓビームを射出開始させる。２秒
後に Ｓｂ ビームを停止させる。Ａｓビームを ２分
射出した後， Ｉｎビームの射出を開始させる。これに
よりＩｎＡｓを３０ ｎｍ 成長させ， その時点でＩ
ｎビームを停止させる。この時刻を０ として， １
秒後にＳｂビームを射出開始させ， ２ 秒後にＡｓビ
ームを停止させる。６１秒後にＡｌビームを射出開始さ
せて２０ ｎｍ の ｉ−ＡｌＳｂを成長させる。
【００１１】
【発明の効果】本発明においては上述の如く， Ｖ属元
素が異なるＩＩＩ−Ｖ化合物半導体ヘテロ接合の形成に
対して， ＩＩＩ 属及びＶ属元素の切り換え時間プロ
グラムを適切に設定することにより， 異なる二種のＶ
属元素が混入して生じる三元化合物半導体がヘテロ接合
近傍に混合されることはなく， 又， 残留不純物によ
るヘテロ接合近傍の汚染も避けることができ，その結果
良好なヘテロ接合特性が得られる。
素が異なるＩＩＩ−Ｖ化合物半導体ヘテロ接合の形成に
対して， ＩＩＩ 属及びＶ属元素の切り換え時間プロ
グラムを適切に設定することにより， 異なる二種のＶ
属元素が混入して生じる三元化合物半導体がヘテロ接合
近傍に混合されることはなく， 又， 残留不純物によ
るヘテロ接合近傍の汚染も避けることができ，その結果
良好なヘテロ接合特性が得られる。
【図１】 本発明の原理説明図である。
【図２】 本発明における， 成長中断時間のヘテロ
接合界面特性に及ぼす影響を示す図である。
接合界面特性に及ぼす影響を示す図である。
【図３】 本発明の第１の実施例における構成図とタ
イムチャートを示す図である。
イムチャートを示す図である。
【図４】 本発明の第２の実施例における構成図とタ
イムチャートを示す図である。
イムチャートを示す図である。
Claims (1)
- 【請求項１】 Ｖ属元素が異なる二種類のＩＩＩ −
Ｖ属化合物半導体によって構成されるヘテロ接合ＩＩ
Ｉ １ Ｖ１ ／ ＩＩＩ ２ Ｖ２ の結晶成長方法
において，先ず，ＩＩＩ １ ビームを停止させた後，
成長面に不純物が実質的に吸着されない所定時間をお
いて， ＩＩＩ ２ ビームを射出させ， 更に前記所
定時間の間に，Ｖ１ ビームの停止及びＶ２ ビームの
射出開始を行なうことを特徴する結晶成長方法【請求項
２】 前記， Ｖ１ ビームとＶ２ ビームが重畳す
る期間を有することを特徴とする請求項１の結晶成長方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP823491A JPH04252019A (ja) | 1991-01-28 | 1991-01-28 | ヘテロエピタキシアル結晶成長方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP823491A JPH04252019A (ja) | 1991-01-28 | 1991-01-28 | ヘテロエピタキシアル結晶成長方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04252019A true JPH04252019A (ja) | 1992-09-08 |
Family
ID=11687467
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP823491A Pending JPH04252019A (ja) | 1991-01-28 | 1991-01-28 | ヘテロエピタキシアル結晶成長方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04252019A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005006421A1 (ja) * | 2003-07-15 | 2005-01-20 | Nikko Materials Co., Ltd. | エピタキシャル成長方法 |
| JP2015061025A (ja) * | 2013-09-20 | 2015-03-30 | 独立行政法人物質・材料研究機構 | 表面の平坦性および結晶構造の完全性に優れたＧａＳｂ／ＩｎＡｓ／Ｓｉ（１１１）構造とその形成方法、並びにその構造を用いたＭＯＳデバイスおよび赤外線検出デバイス |
-
1991
- 1991-01-28 JP JP823491A patent/JPH04252019A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005006421A1 (ja) * | 2003-07-15 | 2005-01-20 | Nikko Materials Co., Ltd. | エピタキシャル成長方法 |
| JPWO2005006421A1 (ja) * | 2003-07-15 | 2006-08-24 | 日鉱金属株式会社 | エピタキシャル成長方法 |
| JP4714583B2 (ja) * | 2003-07-15 | 2011-06-29 | Ｊｘ日鉱日石金属株式会社 | エピタキシャル成長方法 |
| US8231728B2 (en) | 2003-07-15 | 2012-07-31 | Nippon Mining & Metals Co., Ltd. | Epitaxial growth process |
| JP2015061025A (ja) * | 2013-09-20 | 2015-03-30 | 独立行政法人物質・材料研究機構 | 表面の平坦性および結晶構造の完全性に優れたＧａＳｂ／ＩｎＡｓ／Ｓｉ（１１１）構造とその形成方法、並びにその構造を用いたＭＯＳデバイスおよび赤外線検出デバイス |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 19990914 |