JPH0450197A - 化合物半導体の気相成長方法 - Google Patents
化合物半導体の気相成長方法Info
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- JPH0450197A JPH0450197A JP16151990A JP16151990A JPH0450197A JP H0450197 A JPH0450197 A JP H0450197A JP 16151990 A JP16151990 A JP 16151990A JP 16151990 A JP16151990 A JP 16151990A JP H0450197 A JPH0450197 A JP H0450197A
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- Japan
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- gas
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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】
［産業上の利用分野］
本発明は、化合物半導体の気相エピタキシャル成長方法
に関し、特に減圧ＭＯＣＶＤ （有機金属気相成長）法
による化合物半導体混晶の成長に利用して好適な技術に
関する。
に関し、特に減圧ＭＯＣＶＤ （有機金属気相成長）法
による化合物半導体混晶の成長に利用して好適な技術に
関する。
［従来の技術］
近年、ＧａＡｓやＩｎＰのような化合物半導体結晶は超
高速ディジタルデバイスや光デバイスの材料として使用
されている。このうち、光デバイスとしてはＧａＡｓ基
板上にこれと格子整合するＱａＩｎＰのような混晶をエ
ピタキシャル成長させたものが実用化されている。
高速ディジタルデバイスや光デバイスの材料として使用
されている。このうち、光デバイスとしてはＧａＡｓ基
板上にこれと格子整合するＱａＩｎＰのような混晶をエ
ピタキシャル成長させたものが実用化されている。
ところで、化合物半導体のエピタキシャル成長技術とし
ては、ＶＰＥ法（気相エピタキシャル成長法）やＭＯＣ
ＶＤ法、ＭＢＥ法（分子線エピタキシャル法）が知られ
ている。このうち、■−■族化合物半導体混晶のエピタ
キシャル成長には、膜厚制御性が良好で大量生産に適し
ているＭＯＣＶＤ法が利用されている。
ては、ＶＰＥ法（気相エピタキシャル成長法）やＭＯＣ
ＶＤ法、ＭＢＥ法（分子線エピタキシャル法）が知られ
ている。このうち、■−■族化合物半導体混晶のエピタ
キシャル成長には、膜厚制御性が良好で大量生産に適し
ているＭＯＣＶＤ法が利用されている。
［発明が解決しようとする課題］
従来実用化されている光デバイスは、ＧａＡｓ基板上に
、ＭＯＣＶＤ法によってＱａＩｎＰ混晶をエピタキシャ
ル成長させたものであったため、その発光波長は６６０
ｎｍまでで、それ以上の短波長の発光は得られなかった
。また、より短波長の発光を得るためにＧａＡｓＰ混晶
基板上にこれを格子整合するＧａ Ｉ ｎＰ混晶を育成
する試みもなされているが、その成長条件として、Ｇａ
Ａｓ基板上へのＧａ Ｉ ｎＰ混晶のエピタキシャル成
長時の条件、あるいはその近傍の条件を用いると、Ｇａ
ＩｎＰ混晶表面には多数の楕円形の突起状欠陥が発生す
る欠点があった。このような欠点の多い混晶を有する光
デバイスは発光効率が悪く、歩留り低下の原因となる。
、ＭＯＣＶＤ法によってＱａＩｎＰ混晶をエピタキシャ
ル成長させたものであったため、その発光波長は６６０
ｎｍまでで、それ以上の短波長の発光は得られなかった
。また、より短波長の発光を得るためにＧａＡｓＰ混晶
基板上にこれを格子整合するＧａ Ｉ ｎＰ混晶を育成
する試みもなされているが、その成長条件として、Ｇａ
Ａｓ基板上へのＧａ Ｉ ｎＰ混晶のエピタキシャル成
長時の条件、あるいはその近傍の条件を用いると、Ｇａ
ＩｎＰ混晶表面には多数の楕円形の突起状欠陥が発生す
る欠点があった。このような欠点の多い混晶を有する光
デバイスは発光効率が悪く、歩留り低下の原因となる。
本発明は上記欠点を解決すべくなされたもので、その目
的とするところは、短波長の発光が可能でかつ欠陥の少
ない混晶エピタキシャル層を形成可能なエピタキシャル
成長技術を提供することにある。
的とするところは、短波長の発光が可能でかつ欠陥の少
ない混晶エピタキシャル層を形成可能なエピタキシャル
成長技術を提供することにある。
［課題を解決するための手段］
発明者らは、ＧａＡｓＰ混晶基板上に、減圧ＭＯＣＶＤ
法によりＱａＩｎＰ混晶層をエピタキシャル成長させる
場合における突起状欠陥の最小となる成長条件を知るべ
く種々の実験を行なった。
法によりＱａＩｎＰ混晶層をエピタキシャル成長させる
場合における突起状欠陥の最小となる成長条件を知るべ
く種々の実験を行なった。
その結果、混晶層の表面状態は、主としてその成長温度
と、■族原料ガスおよび■族原料ガスのモル比とに依存
することを見出した。
と、■族原料ガスおよび■族原料ガスのモル比とに依存
することを見出した。
第１図に、成長温度および■族元素の原料とｍ族元素の
原料とのモル比を変えた場合における成長混晶膜の表面
状態を示す。同図のデータは原料としてトリエチルガリ
ウムとトリメチルインジウムおよび５０％Ｈ８稀釈のホ
スフィン（ＰＨ，）を用い、トリエチルガリウムとトリ
メチルインジウムのキャリアガス（Ｈ８）流量を一定（
３００ｓｅｃＭと１７０３ＣＣＭ）にし、ＰＨ，ガスの
流量を変えることでモル比を変化させた場合のデータで
ある。
原料とのモル比を変えた場合における成長混晶膜の表面
状態を示す。同図のデータは原料としてトリエチルガリ
ウムとトリメチルインジウムおよび５０％Ｈ８稀釈のホ
スフィン（ＰＨ，）を用い、トリエチルガリウムとトリ
メチルインジウムのキャリアガス（Ｈ８）流量を一定（
３００ｓｅｃＭと１７０３ＣＣＭ）にし、ＰＨ，ガスの
流量を変えることでモル比を変化させた場合のデータで
ある。
同図において、目印とＩ印および■印は混晶表面に突起
状欠陥が発生していたものを、またΔ印とム印は微小欠
陥による表面荒れが発生していたものを示す。一方、○
印は表面の微小欠陥密度が１００個／ｃｎｌ以下で突起
状欠陥密度が３００個／ｄ以下の良好な表面状態であっ
たものを示す。
状欠陥が発生していたものを、またΔ印とム印は微小欠
陥による表面荒れが発生していたものを示す。一方、○
印は表面の微小欠陥密度が１００個／ｃｎｌ以下で突起
状欠陥密度が３００個／ｄ以下の良好な表面状態であっ
たものを示す。
また、目印は突起状欠陥密度が３００個／ ａ＋Ｉを超
え、１，０００個／ｄ未満のもの、１印は突起状欠陥密
度が１，０００個／ｃｎｆ以上１０，０００個／ｄ未満
のもの、−印は突起状欠陥密度１００００個／ｄ以上の
ものを示す。
え、１，０００個／ｄ未満のもの、１印は突起状欠陥密
度が１，０００個／ｃｎｆ以上１０，０００個／ｄ未満
のもの、−印は突起状欠陥密度１００００個／ｄ以上の
ものを示す。
また、Δ印は微小欠陥密度が１００個／ｄを超え、１０
，０００個／ｄ未満のもの、ム印は微／Ｊ％欠陥密度が
１０，０００個／ｄ以上のものを示す。
，０００個／ｄ未満のもの、ム印は微／Ｊ％欠陥密度が
１０，０００個／ｄ以上のものを示す。
第１図より、成長温度が７２０℃以下であると、突起状
欠陥が多数発生し、成長温度が７５５℃以上であると、
微小欠陥の多い表面荒れが発生することが分かる。また
、Ｖ族原料ガスとｍ族原料ガスの流量比をｒ、温度をＴ
ｇ（’Ｃ）とおき、グラフ内にＴｇ＝１．１ｒ＋４３２
の直線ＡとＴｇ＝１．１ｒ＋４０２の直線Ｂを引くと、
直線Ａより左側では表面荒れが生じ、直線Ｂより右側で
は突起状欠陥が発生することが分かる。
欠陥が多数発生し、成長温度が７５５℃以上であると、
微小欠陥の多い表面荒れが発生することが分かる。また
、Ｖ族原料ガスとｍ族原料ガスの流量比をｒ、温度をＴ
ｇ（’Ｃ）とおき、グラフ内にＴｇ＝１．１ｒ＋４３２
の直線ＡとＴｇ＝１．１ｒ＋４０２の直線Ｂを引くと、
直線Ａより左側では表面荒れが生じ、直線Ｂより右側で
は突起状欠陥が発生することが分かる。
本発明は上記知見に基づいてなされたもので、Ｇ ａ
Ａ ｓ Ｐ混晶基板上に、これと格子整合するＧａｘＩ
ｎ、ｘＰ混晶（ｘ＝０．６５〜０．７５）を減圧下での
有機金属気相成長法によりエピタキシャル成長させる際
に、成長温度Ｔｇを７２０℃≦Ｔｇ≦７５５℃の範囲に
設定し、かつＶ族元素の原料たるＰＨ，ガスとｍ族元素
の原料たる有機金属ガスとのモル比をｒとしたとき、１
．１ｒ＋４０２≦Ｔｇ≦１．１ｒ＋４３２となるように
原料ガスの流量を制御してエピタキシャル成長を行なう
ことを提案するものである。
Ａ ｓ Ｐ混晶基板上に、これと格子整合するＧａｘＩ
ｎ、ｘＰ混晶（ｘ＝０．６５〜０．７５）を減圧下での
有機金属気相成長法によりエピタキシャル成長させる際
に、成長温度Ｔｇを７２０℃≦Ｔｇ≦７５５℃の範囲に
設定し、かつＶ族元素の原料たるＰＨ，ガスとｍ族元素
の原料たる有機金属ガスとのモル比をｒとしたとき、１
．１ｒ＋４０２≦Ｔｇ≦１．１ｒ＋４３２となるように
原料ガスの流量を制御してエピタキシャル成長を行なう
ことを提案するものである。
［作用コ
Ｇ ａ Ａ ｓ Ｐ混晶基板上に、Ｇ ａ Ｉ ｎ、
Ｐ混晶層をＭＯＣＶＤ法で成長させる場合、成長温度が
高すぎたり■族元素たるリンの原料ガスの比率が小さく
なると、基板もしくは混晶層がらリンが抜けるため表面
荒れが発生し易くなる。原料ガス中のリンの比率が高く
なるとＧ ａ Ａ ｓ Ｐ混晶基板表面にＧａＩｎＰの
粒子が成長し、これが核となって異常成長が起こり、突
起状欠陥が多くなると考えられる。
Ｐ混晶層をＭＯＣＶＤ法で成長させる場合、成長温度が
高すぎたり■族元素たるリンの原料ガスの比率が小さく
なると、基板もしくは混晶層がらリンが抜けるため表面
荒れが発生し易くなる。原料ガス中のリンの比率が高く
なるとＧ ａ Ａ ｓ Ｐ混晶基板表面にＧａＩｎＰの
粒子が成長し、これが核となって異常成長が起こり、突
起状欠陥が多くなると考えられる。
しかるに、上記した手段によれば成長温度Ｔｇを７２０
℃以上７５５℃以下とし、かつ１．１ｒ＋４０２≦Ｔｇ
≦１．１ｒ＋４３２なる条件を満足するように原料ガス
の流量を制御しているので、基板や混晶膜中からリンが
抜けるのを防止するとともに異常成長を抑えることがで
き、これによって表面状態の良好なＧａＩｎＰ混晶の成
長が可能となる。
℃以上７５５℃以下とし、かつ１．１ｒ＋４０２≦Ｔｇ
≦１．１ｒ＋４３２なる条件を満足するように原料ガス
の流量を制御しているので、基板や混晶膜中からリンが
抜けるのを防止するとともに異常成長を抑えることがで
き、これによって表面状態の良好なＧａＩｎＰ混晶の成
長が可能となる。
［実施例］
成長温度を７４０℃に、また容器内圧力を０．１ａｔｍ
に設定し、かつ■族元素の原料とｍ族元素の原料のモル
比ｒが２９０となるように原料ガスの濃度および流量を
決定し、Ｇ ａ Ａ ｓ、、、、 Ｐ。１４．混晶基板
上にＧａ、、、Ｉ ｎ。１Ｐ混晶を、減圧ＭＯＣＶＤ法
によって２μｍの厚みにエピタキシャル成長させた。
に設定し、かつ■族元素の原料とｍ族元素の原料のモル
比ｒが２９０となるように原料ガスの濃度および流量を
決定し、Ｇ ａ Ａ ｓ、、、、 Ｐ。１４．混晶基板
上にＧａ、、、Ｉ ｎ。１Ｐ混晶を、減圧ＭＯＣＶＤ法
によって２μｍの厚みにエピタキシャル成長させた。
成長終了後、光学顕微鏡によって混晶層の表面を観察し
た。その結果、基板表面の荒れはなく、楕円形の突起状
欠陥は３００個／ｄ以下と良好で、突起状欠陥の大きさ
も従来方法に比べて縦、横それぞれ４分の１に減少して
いた。
た。その結果、基板表面の荒れはなく、楕円形の突起状
欠陥は３００個／ｄ以下と良好で、突起状欠陥の大きさ
も従来方法に比べて縦、横それぞれ４分の１に減少して
いた。
以上説明したようにこの発明は、ＧａＡｓＰ混晶基板上
に、これと格子整合するＧａｘＩｎ−ｘＰ混晶（ｘ＝０
．６５〜０．７５）を減圧有機金属気相成長法によりエ
ピタキシャル成長させるにあたり、成長温度Ｔｇを７２
０℃≦Ｔｇ≦７５５℃の範囲に設定し、かつＶ族元素の
原料たるＰＨ，ガスとｍ族元素の原料たる有機金属ガス
とのモル比をｒとしたとき、１，１ｒ＋４０２≦Ｔｇ≦
１．１ｒ＋４３２となるように原料ガスの流量を制御し
てエピタキシャル成長を行なうようにしたので、基板や
混晶膜中からリンが抜けるのを防止するとともに異常成
長を抑えることができ、これによって表面状態の良好な
ＧａＩｎＰ混晶の成長が可能となるという効果がある。
に、これと格子整合するＧａｘＩｎ−ｘＰ混晶（ｘ＝０
．６５〜０．７５）を減圧有機金属気相成長法によりエ
ピタキシャル成長させるにあたり、成長温度Ｔｇを７２
０℃≦Ｔｇ≦７５５℃の範囲に設定し、かつＶ族元素の
原料たるＰＨ，ガスとｍ族元素の原料たる有機金属ガス
とのモル比をｒとしたとき、１，１ｒ＋４０２≦Ｔｇ≦
１．１ｒ＋４３２となるように原料ガスの流量を制御し
てエピタキシャル成長を行なうようにしたので、基板や
混晶膜中からリンが抜けるのを防止するとともに異常成
長を抑えることができ、これによって表面状態の良好な
ＧａＩｎＰ混晶の成長が可能となるという効果がある。
第１図はＧａＡｓＰ混晶基板上に種々の条件でＧａＩｎ
Ｐ混晶層を減圧ＭＯＣＶＤ法でエピタキシャル成長させ
た場合における成長混晶の表面状態の良否を成長温度お
よびＶ族とｍ族の各原料ガスのモル比との関係で示す図
である。
Ｐ混晶層を減圧ＭＯＣＶＤ法でエピタキシャル成長させ
た場合における成長混晶の表面状態の良否を成長温度お
よびＶ族とｍ族の各原料ガスのモル比との関係で示す図
である。
Claims (1)
- （１）ＧａＡｓＰ混晶基板上に、これと格子整合するＧ
ａ＿ｘＩｎ＿１＿−＿ｘＰ混晶（ｘ＝０．６５〜０．７
５）を減圧下での有機金属気相成長法によりエピタキシ
ャル成長させるにあたり、成長温度Ｔｇを７２０℃≦Ｔ
ｇ≦７５５℃の範囲に設定し、かつＶ族元素の原料たる
ＰＨ＿■ガスとIII族元素の原料たる有機金属ガスとの
モル比をｒとしたとき、１．１ｒ＋４０２≦Ｔｇ≦１．
１ｒ＋４３２となるように原料ガスの流量を制御してエ
ピタキシャル成長を行なうようにしたことを特徴とする
化合物半導体の気相成長方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16151990A JPH0450197A (ja) | 1990-06-20 | 1990-06-20 | 化合物半導体の気相成長方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16151990A JPH0450197A (ja) | 1990-06-20 | 1990-06-20 | 化合物半導体の気相成長方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0450197A true JPH0450197A (ja) | 1992-02-19 |
Family
ID=15736619
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16151990A Pending JPH0450197A (ja) | 1990-06-20 | 1990-06-20 | 化合物半導体の気相成長方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0450197A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10385168B2 (en) | 2013-09-03 | 2019-08-20 | Dic Corporation | Polyarylene sulfide resin and manufacturing method therefor, poly(arylenesulfonium salt) and manufacturing method therefor, and sulfoxide |
-
1990
- 1990-06-20 JP JP16151990A patent/JPH0450197A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10385168B2 (en) | 2013-09-03 | 2019-08-20 | Dic Corporation | Polyarylene sulfide resin and manufacturing method therefor, poly(arylenesulfonium salt) and manufacturing method therefor, and sulfoxide |
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