JPH04370923A - 化合物半導体薄膜の成長方法 - Google Patents
化合物半導体薄膜の成長方法Info
- Publication number
- JPH04370923A JPH04370923A JP14861291A JP14861291A JPH04370923A JP H04370923 A JPH04370923 A JP H04370923A JP 14861291 A JP14861291 A JP 14861291A JP 14861291 A JP14861291 A JP 14861291A JP H04370923 A JPH04370923 A JP H04370923A
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- JP
- Japan
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- thin film
- group
- organic compound
- semiconductor thin
- compound semiconductor
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- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
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。
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、Ｓｉ 基板上にＩＩＩ
−Ｖ族化合物半導体を成長させる方法に関し、高電子
移動度トランジスタ、金属半導体界面効果トランジスタ
、ヘテロ接合バイポーラトランジスタ、レーザーなどの
製造に有利に使用することができる。
−Ｖ族化合物半導体を成長させる方法に関し、高電子
移動度トランジスタ、金属半導体界面効果トランジスタ
、ヘテロ接合バイポーラトランジスタ、レーザーなどの
製造に有利に使用することができる。
【０００２】
【従来の技術】ＩＩＩ −Ｖ族化合物半導体薄膜の成長
に、従来は原料としてＶ族無機化合物、たとえばＡｓＨ
３またはＰＨ３ の猛毒性ガスを使用していた。近年、
作業環境を改良するために、毒性が弱く、しかも常温常
圧において液体であって取扱いが容易なＶ族有機化合物
を使用し、得られた化合物半導体薄膜の特性も、無機化
合物ガスを原料とする薄膜に劣らない結果が得られてい
る。この化合物半導体薄膜の成長温度は ６００〜 ８
００℃である。この温度では、原料の金属有機化合物が
分解されるが、基板表面に炭化物を生成することがない
。
に、従来は原料としてＶ族無機化合物、たとえばＡｓＨ
３またはＰＨ３ の猛毒性ガスを使用していた。近年、
作業環境を改良するために、毒性が弱く、しかも常温常
圧において液体であって取扱いが容易なＶ族有機化合物
を使用し、得られた化合物半導体薄膜の特性も、無機化
合物ガスを原料とする薄膜に劣らない結果が得られてい
る。この化合物半導体薄膜の成長温度は ６００〜 ８
００℃である。この温度では、原料の金属有機化合物が
分解されるが、基板表面に炭化物を生成することがない
。
【０００３】基板がＩＩＩ −Ｖ族化合物、たとえばＧ
ａＡｓであって、この上にＧａＡｓ薄膜を成長させる場
合は、ＧａＡｓ基板は表面に自然酸化膜を有しない。し
かし、Ｓｉ 基板は自然酸化膜を有するので、たとえば
温度約 ９５０℃でＨ２ を１０分間供給して還元する
前処理を行う。
ａＡｓであって、この上にＧａＡｓ薄膜を成長させる場
合は、ＧａＡｓ基板は表面に自然酸化膜を有しない。し
かし、Ｓｉ 基板は自然酸化膜を有するので、たとえば
温度約 ９５０℃でＨ２ を１０分間供給して還元する
前処理を行う。
【０００４】この前処理は、本質的にはＨ２ のみでよ
いが、反応管の内壁に付着したＧａ−Ａｓ膜が、高温度
に加熱されて、Ａｓ を離脱し、過剰になったＧａ が
基板上に付着する。これを防止するために、Ａｓ 有機
物化合物をＨ２ に混ぜて流す。しかしこの高温度では
、基板の表面に炭化物を生成して、その後の結晶成長を
阻害する問題がある。
いが、反応管の内壁に付着したＧａ−Ａｓ膜が、高温度
に加熱されて、Ａｓ を離脱し、過剰になったＧａ が
基板上に付着する。これを防止するために、Ａｓ 有機
物化合物をＨ２ に混ぜて流す。しかしこの高温度では
、基板の表面に炭化物を生成して、その後の結晶成長を
阻害する問題がある。
【０００５】なおＳｉ 基板の場合は、ヘテロ接合とな
るので、結晶格子の不整合を生じ、これを緩和するため
に約 ９００℃までの加熱を反復する熱サイクルアニー
ルを行うが、このときの高温度によっても、成長層の表
面に炭化物を生成して、多結晶となり白濁する。
るので、結晶格子の不整合を生じ、これを緩和するため
に約 ９００℃までの加熱を反復する熱サイクルアニー
ルを行うが、このときの高温度によっても、成長層の表
面に炭化物を生成して、多結晶となり白濁する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、Ｓｉ 基板
上にＩＩＩ −Ｖ族化合物薄膜を成長させる方法におい
て、成長温度より高い温度に基板を加熱するときに炭化
物の生成を防止することを目的とする。
上にＩＩＩ −Ｖ族化合物薄膜を成長させる方法におい
て、成長温度より高い温度に基板を加熱するときに炭化
物の生成を防止することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記課題は、Ｓｉ 基板
を加熱して、これにＩＩＩ 族有機化合物とＶ族有機化
合物をＨ２ とともに供給して熱分解し、ＩＩＩ −Ｖ
族化合物半導体薄膜を成長させる方法であって、ＩＩＩ
−Ｖ族化合物薄膜の成長温度より高い温度において、
Ｈ２ とＶ族有機化合物のみを供給する場合に、Ｖ族有
機化合物の流量をＨ２ の流量の ０．１％以下とする
ことを特徴とする化合物半導体薄膜の成長方法によって
解決することができる。
を加熱して、これにＩＩＩ 族有機化合物とＶ族有機化
合物をＨ２ とともに供給して熱分解し、ＩＩＩ −Ｖ
族化合物半導体薄膜を成長させる方法であって、ＩＩＩ
−Ｖ族化合物薄膜の成長温度より高い温度において、
Ｈ２ とＶ族有機化合物のみを供給する場合に、Ｖ族有
機化合物の流量をＨ２ の流量の ０．１％以下とする
ことを特徴とする化合物半導体薄膜の成長方法によって
解決することができる。
【０００８】
【作用】ＩＩＩ −Ｖ族化合物薄膜の成長温度の ６０
０〜 ８００℃より高い温度、たとえばＳｉ基板の前処
理は ９５０℃、薄膜成長中の熱サイクルアニールは
９００℃まで加熱する。このとき、Ｈ２ とともに供給
するＶ族有機化合物の流量がＨ２ の流量の ０．１％
以下と少ないので、熱分解によって不必要な量のＣを遊
離しない。そのため基板または成長層の表面の炭化を防
止することができ、良質の結晶を成長させることができ
る。
０〜 ８００℃より高い温度、たとえばＳｉ基板の前処
理は ９５０℃、薄膜成長中の熱サイクルアニールは
９００℃まで加熱する。このとき、Ｈ２ とともに供給
するＶ族有機化合物の流量がＨ２ の流量の ０．１％
以下と少ないので、熱分解によって不必要な量のＣを遊
離しない。そのため基板または成長層の表面の炭化を防
止することができ、良質の結晶を成長させることができ
る。
【０００９】
【実施例】次表に示す条件でＳｉ 基板上にＧａＡｓ化
合物半導体薄膜を成長させた。
合物半導体薄膜を成長させた。
【００１０】
【表１】
【００１１】まず、ｔ−ブチルアルシン
【化１】
の流量を図１に示すように変えて、Ｓｉ 基板表面の自
然酸化膜を除去するための前処理を行った後に、初期層
成長および第１の薄膜成長を行い、次に熱サイクルアニ
ーリングを行い、最後に第２の薄膜成長を行なった。前
処理およびアニーリングではＩＩＩ 族有機化合物のト
リメチルガリウムを供給せず、Ｈ２ とともにｔ−ブチ
ルアルシンのみを供給し、初期層成長および第１および
第２の薄膜成長ではトリメチルガリウムも供給した。
然酸化膜を除去するための前処理を行った後に、初期層
成長および第１の薄膜成長を行い、次に熱サイクルアニ
ーリングを行い、最後に第２の薄膜成長を行なった。前
処理およびアニーリングではＩＩＩ 族有機化合物のト
リメチルガリウムを供給せず、Ｈ２ とともにｔ−ブチ
ルアルシンのみを供給し、初期層成長および第１および
第２の薄膜成長ではトリメチルガリウムも供給した。
【００１２】得られたＧａＡｓ化合物半導体薄膜をＸ線
回折分析した結果は、前処理におけるｔ−ブチルアルシ
ンの流量が１６ＳＣＣＭ以下では、Ｘ線半値幅が２００
ａｒｃ ｓｅｃ以下であり、基板表面の炭化を抑制して
良質なＧａＡｓ結晶を得たことを示す。ｔ−ブチルアル
シンの１６ＳＣＣＭはＨ２ の１６ ＳＬＭの ０．１
％に相当する。このｔ−ブチルアルシンの流量対Ｈ２
の流量の最適値は、前処理と同様にトリメチルガリウム
を供給しないアニーリングにおいても、この値を適用す
ることができる。なお、表１に示す条件で行ったＳｉ
基板上のＧａＡｓ化合物半導体薄膜の成長は、図２に示
す温度シーケンスで行った。
回折分析した結果は、前処理におけるｔ−ブチルアルシ
ンの流量が１６ＳＣＣＭ以下では、Ｘ線半値幅が２００
ａｒｃ ｓｅｃ以下であり、基板表面の炭化を抑制して
良質なＧａＡｓ結晶を得たことを示す。ｔ−ブチルアル
シンの１６ＳＣＣＭはＨ２ の１６ ＳＬＭの ０．１
％に相当する。このｔ−ブチルアルシンの流量対Ｈ２
の流量の最適値は、前処理と同様にトリメチルガリウム
を供給しないアニーリングにおいても、この値を適用す
ることができる。なお、表１に示す条件で行ったＳｉ
基板上のＧａＡｓ化合物半導体薄膜の成長は、図２に示
す温度シーケンスで行った。
【００１３】
【発明の効果】本発明によれば、ＩＩＩ 族およびＶ族
の有機化合物を使用する薄膜成長において、基板または
成長層の表面の炭化を防止することができ、良質のＩＩ
Ｉ −Ｖ族化合物半導体薄膜をＳｉ 基板上に成長させ
ることができる。
の有機化合物を使用する薄膜成長において、基板または
成長層の表面の炭化を防止することができ、良質のＩＩ
Ｉ −Ｖ族化合物半導体薄膜をＳｉ 基板上に成長させ
ることができる。
【図１】Ｓｉ 基板の前処理工程における、ｔ−ブチル
アルシンの流量とＧａＡｓ半導体薄膜結晶のＸ線半値幅
の関係を示すグラフである。
アルシンの流量とＧａＡｓ半導体薄膜結晶のＸ線半値幅
の関係を示すグラフである。
【図２】Ｓｉ 基板上にＧａＡｓ半導体薄膜を成長させ
る各工程の温度シーケンスを示すグラフである。 Ａ…前処理 Ｂ…初期層成長 Ｃ…第１の薄膜成長 Ｄ…熱サイクルアニール Ｅ…第２の薄膜成長
る各工程の温度シーケンスを示すグラフである。 Ａ…前処理 Ｂ…初期層成長 Ｃ…第１の薄膜成長 Ｄ…熱サイクルアニール Ｅ…第２の薄膜成長
Claims (4)
- 【請求項１】 Ｓｉ 基板を加熱して、これにＩＩＩ
族有機化合物とＶ族有機化合物をＨ２ とともに供給
して熱分解し、ＩＩＩ −Ｖ族化合物半導体薄膜を成長
させる方法であって、ＩＩＩ −Ｖ族化合物薄膜の成長
温度より高い温度において、Ｈ２ とＶ族有機化合物の
みを供給する場合に、Ｖ族有機化合物の流量をＨ２ の
流量の０．１％以下とすることを特徴とする化合物半導
体薄膜の成長方法。 - 【請求項２】 ＩＩＩ −Ｖ族化合物半導体が、Ａｌ
Ａｓ， ＧａＡｓ，ＩｎＡｓもしくはＡｌＰ，ＧａＰ，
ＩｎＰ の結晶またはこれらの混晶である請求項１記
載の方法。 - 【請求項３】 ＩＩＩ 族有機化合物がトリメチルカ
リウム、Ｖ族有機化合物がｔ−ブチルアルシンである請
求項１記載の方法。 - 【請求項４】 ＩＩＩ −Ｖ族化合物薄膜の成長温度
が ６００〜 ８００℃である請求項１記載の方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14861291A JP2967109B2 (ja) | 1991-06-20 | 1991-06-20 | 化合物半導体薄膜の成長方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14861291A JP2967109B2 (ja) | 1991-06-20 | 1991-06-20 | 化合物半導体薄膜の成長方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04370923A true JPH04370923A (ja) | 1992-12-24 |
| JP2967109B2 JP2967109B2 (ja) | 1999-10-25 |
Family
ID=15456680
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14861291A Expired - Lifetime JP2967109B2 (ja) | 1991-06-20 | 1991-06-20 | 化合物半導体薄膜の成長方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2967109B2 (ja) |
-
1991
- 1991-06-20 JP JP14861291A patent/JP2967109B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2967109B2 (ja) | 1999-10-25 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 19990525 |