JPH05198518A - 化合物半導体薄膜形成法 - Google Patents
化合物半導体薄膜形成法Info
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- JPH05198518A JPH05198518A JP4030004A JP3000492A JPH05198518A JP H05198518 A JPH05198518 A JP H05198518A JP 4030004 A JP4030004 A JP 4030004A JP 3000492 A JP3000492 A JP 3000492A JP H05198518 A JPH05198518 A JP H05198518A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は、格子欠陥，不純物の少ない高品質
の化合物半導体薄膜を、１サイクル当り単原子層の成長
速度セルフリミッティング現象を実現し成長することを
特徴とする化合物半導体薄膜形成法を提供することを目
的とする。 【構成】 本発明においては、加熱された基板上に水素
によって希釈されたIII族有機金属化合物とＶ族水素化
物を水素キャリアガスによる停止工程を挟んで交互に基
板上に流し、III 族有機金属化合物の導入を停止する工
程において、停止時間が３分間以上であることまたは、
停止工程において基板表面に紫外または可視光を照射す
ることによって、III 族有機金属化合物の導入を停止す
る工程の後、基板上にIII 族元素の単原子層を形成し、
前記表面にＶ族水素化物を供給し、Ｖ族単原子層を形成
する工程を繰り返すことによって、III −Ｖ族化合物半
導体の薄膜を基板上に形成することを特徴とする化合物
半導体薄膜形成法としての構成を有する。
の化合物半導体薄膜を、１サイクル当り単原子層の成長
速度セルフリミッティング現象を実現し成長することを
特徴とする化合物半導体薄膜形成法を提供することを目
的とする。 【構成】 本発明においては、加熱された基板上に水素
によって希釈されたIII族有機金属化合物とＶ族水素化
物を水素キャリアガスによる停止工程を挟んで交互に基
板上に流し、III 族有機金属化合物の導入を停止する工
程において、停止時間が３分間以上であることまたは、
停止工程において基板表面に紫外または可視光を照射す
ることによって、III 族有機金属化合物の導入を停止す
る工程の後、基板上にIII 族元素の単原子層を形成し、
前記表面にＶ族水素化物を供給し、Ｖ族単原子層を形成
する工程を繰り返すことによって、III −Ｖ族化合物半
導体の薄膜を基板上に形成することを特徴とする化合物
半導体薄膜形成法としての構成を有する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はIII −Ｖ族化合物半導体
薄膜の形成に関する。
薄膜の形成に関する。
【０００２】
【開示の概要】本発明はIII −Ｖ族化合物半導体薄膜の
形成において加熱された基板上に、水素によって希釈さ
れたIII 族有機金属化合物と水素によって希釈されたＶ
族水素化物を交互に基板上に流し、
形成において加熱された基板上に、水素によって希釈さ
れたIII 族有機金属化合物と水素によって希釈されたＶ
族水素化物を交互に基板上に流し、
【０００３】水素キャリアガスを輸送しながら、有機金
属の導入を停止する工程において停止時間が３分間以上
であること、または、停止する工程において基板表面に
紫外または可視光を照射することによって、
属の導入を停止する工程において停止時間が３分間以上
であること、または、停止する工程において基板表面に
紫外または可視光を照射することによって、
【０００４】基板上にIII 族元素の単原子層とＶ族元素
の単原子層を交互に形成し、もってIII −Ｖ族化合物半
導体の薄膜を基板に形成することにより、１サイクル当
り単原子層の成長速度セルフリミッティング機能を有
し、格子欠陥，不純物の少ない高品質の化合物半導体薄
膜および極限の急峻性を持つヘテロ構成の成長を可能に
する技術を開示するものである。
の単原子層を交互に形成し、もってIII −Ｖ族化合物半
導体の薄膜を基板に形成することにより、１サイクル当
り単原子層の成長速度セルフリミッティング機能を有
し、格子欠陥，不純物の少ない高品質の化合物半導体薄
膜および極限の急峻性を持つヘテロ構成の成長を可能に
する技術を開示するものである。
【０００５】
【従来の技術】基板上に化合物半導体薄膜を形成する方
法として、原子層エピタキシ法（米国特許第4,058,430
号明細書；1977年) が知られている。またレーザ光をII
I 族原料（ＴＭＧ）又はＶ族原料（ＡｓＨ3 ）供給時に
照射し、分解を促進させる例はA.Doi,Y.Aoyagi and S.N
ambaによる論文,"Growth of GaAs by switched laser m
etalorganic vapor phase epitaxy",Appl.Phys.Lett.4
8，(26),30 June 1986 に開示されている通りである。
原子層エピタキシ法は、T. Suntolaらによって提案され
たもので、半導体元素のそれぞれをパルス上に交互に供
給し、単原子層を基板に交互に付着させるものである。
原子層エピタキシ法をＧａＡｓを例にとって説明する。
反応管内におかれ加熱されたＧａＡｓ基板に導入された
Ｇａの有機金属化合物であるトリメチルガリウム（ＣＨ
3 ）3 Ｇａは、基板表面にＣＨ3 基で終端された表面を
形成する。ＣＨ3 基で終端された基板表面に単原子層以
上に輸送された（ＣＨ3 ）3 Ｇａは、ＣＨ3 基で終端さ
れた表面との分子間反発により表面には付着しない。次
に水素キャリアガスとともに１秒〜５秒程度の（Ｃ
Ｈ3 ）3 Ｇａの導入を停止する工程の後、水素化物であ
るアルシンＡｓＨ3 が基板表面に輸送される。ＡｓＨ3
は、基板表面でＣＨ3 基で終端されたＧａと反応し、分
解してＧａＡｓ単原子層が形成される。この工程を繰り
返すことにより、ＧａＡｓの結晶が成長する。この成長
法では、ＣＨ3 基で終端されたＧａ面にＡｓＨ3 が供給
されて反応し、成長するため、炭素が取り込まれて、結
晶性が悪くなる欠点があった。またＣＨ3 基終端基板表
面でＶ族水素化物の反応が遅く、Ｖ族単原子層の形成が
不完全となり、１サイクル当りの単原子層の成長速度セ
ルフリミッティング現象が得られない欠点があった。
法として、原子層エピタキシ法（米国特許第4,058,430
号明細書；1977年) が知られている。またレーザ光をII
I 族原料（ＴＭＧ）又はＶ族原料（ＡｓＨ3 ）供給時に
照射し、分解を促進させる例はA.Doi,Y.Aoyagi and S.N
ambaによる論文,"Growth of GaAs by switched laser m
etalorganic vapor phase epitaxy",Appl.Phys.Lett.4
8，(26),30 June 1986 に開示されている通りである。
原子層エピタキシ法は、T. Suntolaらによって提案され
たもので、半導体元素のそれぞれをパルス上に交互に供
給し、単原子層を基板に交互に付着させるものである。
原子層エピタキシ法をＧａＡｓを例にとって説明する。
反応管内におかれ加熱されたＧａＡｓ基板に導入された
Ｇａの有機金属化合物であるトリメチルガリウム（ＣＨ
3 ）3 Ｇａは、基板表面にＣＨ3 基で終端された表面を
形成する。ＣＨ3 基で終端された基板表面に単原子層以
上に輸送された（ＣＨ3 ）3 Ｇａは、ＣＨ3 基で終端さ
れた表面との分子間反発により表面には付着しない。次
に水素キャリアガスとともに１秒〜５秒程度の（Ｃ
Ｈ3 ）3 Ｇａの導入を停止する工程の後、水素化物であ
るアルシンＡｓＨ3 が基板表面に輸送される。ＡｓＨ3
は、基板表面でＣＨ3 基で終端されたＧａと反応し、分
解してＧａＡｓ単原子層が形成される。この工程を繰り
返すことにより、ＧａＡｓの結晶が成長する。この成長
法では、ＣＨ3 基で終端されたＧａ面にＡｓＨ3 が供給
されて反応し、成長するため、炭素が取り込まれて、結
晶性が悪くなる欠点があった。またＣＨ3 基終端基板表
面でＶ族水素化物の反応が遅く、Ｖ族単原子層の形成が
不完全となり、１サイクル当りの単原子層の成長速度セ
ルフリミッティング現象が得られない欠点があった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】このように従来の技術
は、炭素の取り込みによる結晶性の劣化、ＣＨ3 基で終
端された表面でのＶ族水素化物の反応が遅いことによる
１サイクル当り単原子層の成長速度セルフリミッティン
グ現象が得られない欠点があった。
は、炭素の取り込みによる結晶性の劣化、ＣＨ3 基で終
端された表面でのＶ族水素化物の反応が遅いことによる
１サイクル当り単原子層の成長速度セルフリミッティン
グ現象が得られない欠点があった。
【０００７】本発明は、上記欠点を解決し、格子欠陥，
不純物の少ない高品質の化合物半導体薄膜を、１サイク
ル当り単原子層の成長速度セルフリミッティング現象を
実現し成長することを目的とする。
不純物の少ない高品質の化合物半導体薄膜を、１サイク
ル当り単原子層の成長速度セルフリミッティング現象を
実現し成長することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明においては、加熱
された基板上に水素によって希釈されたIII 族有機金属
化合物とＶ族水素化物を水素キャリアガスによる停止工
程を挟んで交互に基板上に流し、III 族有機金属化合物
の導入を停止する工程において、停止時間が３分間以上
であることまたは、停止工程において基板表面に紫外ま
たは可視光を照射することによって、III 族有機金属化
合物の導入を停止する工程の後、基板上にIII 族元素の
単原子層を形成し、前記表面にＶ族水素化物を供給し、
Ｖ族単原子層を形成する工程を繰り返すことによって、
III −Ｖ族化合物半導体の薄膜を基板上に形成する。
された基板上に水素によって希釈されたIII 族有機金属
化合物とＶ族水素化物を水素キャリアガスによる停止工
程を挟んで交互に基板上に流し、III 族有機金属化合物
の導入を停止する工程において、停止時間が３分間以上
であることまたは、停止工程において基板表面に紫外ま
たは可視光を照射することによって、III 族有機金属化
合物の導入を停止する工程の後、基板上にIII 族元素の
単原子層を形成し、前記表面にＶ族水素化物を供給し、
Ｖ族単原子層を形成する工程を繰り返すことによって、
III −Ｖ族化合物半導体の薄膜を基板上に形成する。
【０００９】本発明の構成は下記に示す通りである。即
ち、本発明は、III 族有機金属化合物およびＶ族水素化
物を加熱された基板上に輸送し、熱分解によってIII −
Ｖ族化合物半導体を基板上に成長させる化合物半導体薄
膜形成法において、水素で希釈されたIII 族有機金属化
合物を基板上に導入する第１の工程と、水素キャリアガ
スを輸送しながら前記有機金属化合物の導入を停止する
第２の工程と、水素で希釈されたＶ族水素化物を基板上
に導入する第３の工程と、水素キャリアガスを輸送しな
がら前記水素化物の導入を停止する第４の工程とを繰り
返し、前記有機金属化合物がメチル基を有する金属化合
物であり、前記水素キャリアガスを輸送しながら前記有
機金属化合物の導入を停止する時間が３分以上であるこ
とを特徴とする化合物半導体薄膜形成法としての構成を
有するものであり、或いはまた、
ち、本発明は、III 族有機金属化合物およびＶ族水素化
物を加熱された基板上に輸送し、熱分解によってIII −
Ｖ族化合物半導体を基板上に成長させる化合物半導体薄
膜形成法において、水素で希釈されたIII 族有機金属化
合物を基板上に導入する第１の工程と、水素キャリアガ
スを輸送しながら前記有機金属化合物の導入を停止する
第２の工程と、水素で希釈されたＶ族水素化物を基板上
に導入する第３の工程と、水素キャリアガスを輸送しな
がら前記水素化物の導入を停止する第４の工程とを繰り
返し、前記有機金属化合物がメチル基を有する金属化合
物であり、前記水素キャリアガスを輸送しながら前記有
機金属化合物の導入を停止する時間が３分以上であるこ
とを特徴とする化合物半導体薄膜形成法としての構成を
有するものであり、或いはまた、
【００１０】III 族有機金属化合物およびＶ族水素化物
を加熱された基板上に輸送し、熱分解によってIII −Ｖ
族化合物半導体を基板上に成長させる化合物半導体薄膜
形成法において、水素で希釈されたIII 族有機金属化合
物を基板上に導入する第１の工程と、水素キャリアガス
を輸送しながら前記有機金属化合物の導入を停止する第
２の工程と、水素で希釈されたＶ族水素化物を基板上に
導入する第３の工程と、水素キャリアガスを輸送しなが
ら前記水素化物の導入を停止する第４の工程とを繰り返
し、前記有機金属化合物がメチル基を有する金属化合物
であり、前記水素キャリアガスを輸送しながら前記有機
金属化合物の導入を停止する第４の工程において基板表
面に、紫外または可視光を照射することを特徴とする化
合物半導体薄膜形成法としての構成を有するものであ
る。
を加熱された基板上に輸送し、熱分解によってIII −Ｖ
族化合物半導体を基板上に成長させる化合物半導体薄膜
形成法において、水素で希釈されたIII 族有機金属化合
物を基板上に導入する第１の工程と、水素キャリアガス
を輸送しながら前記有機金属化合物の導入を停止する第
２の工程と、水素で希釈されたＶ族水素化物を基板上に
導入する第３の工程と、水素キャリアガスを輸送しなが
ら前記水素化物の導入を停止する第４の工程とを繰り返
し、前記有機金属化合物がメチル基を有する金属化合物
であり、前記水素キャリアガスを輸送しながら前記有機
金属化合物の導入を停止する第４の工程において基板表
面に、紫外または可視光を照射することを特徴とする化
合物半導体薄膜形成法としての構成を有するものであ
る。
【００１１】
【作用】III −Ｖ族化合物半導体であるＩｎＰを例にと
って本発明の作用を図１乃至図５によって説明する。加
熱されたＩｎＰ基板上に水素キャリアガスとともにIII
族有機金属であるトリメチルインジウム（ＣＨ3 ）3 Ｉ
ｎを流す。（ＣＨ3 ）3 Ｉｎは、熱分解し表面に吸着し
てＣＨ3 基で終端されたインジウム単原子層を形成す
る。単原子層以上に供給された（ＣＨ3 ）3 Ｉｎは、基
板表面のＣＨ3 基との分子間反発により基板表面に付着
しない（図１）。次に水素キャリアガスを流しながら、
（ＣＨ3 ）3 Ｉｎの供給を３分以上停止する。停止工程
において、表面を被覆しているＣＨ3 基が水素キャリア
ガスと反応し、還元されてメタンとなり脱離していき
（図２）、インジウム金属面を形成する（図３）。ＣＨ
3 基が脱離していくため炭素が結晶に取り込まれること
がない。前記（ＣＨ3 ）3 Ｉｎの停止工程の後、ホスフ
ィンＰＨ3 が表面に供給される。ＣＨ3 基が脱離して金
属インジウム面が形成されているため、ＰＨ3 は金属イ
ンジウムとの触媒作用により容易に分解してリン単原子
層を形成する（図４）。このサイクルを繰り返しＩｎＰ
が１サイクル当り単原子層の成長速度セルフリミッティ
ング現象を生じながら成長していく。
って本発明の作用を図１乃至図５によって説明する。加
熱されたＩｎＰ基板上に水素キャリアガスとともにIII
族有機金属であるトリメチルインジウム（ＣＨ3 ）3 Ｉ
ｎを流す。（ＣＨ3 ）3 Ｉｎは、熱分解し表面に吸着し
てＣＨ3 基で終端されたインジウム単原子層を形成す
る。単原子層以上に供給された（ＣＨ3 ）3 Ｉｎは、基
板表面のＣＨ3 基との分子間反発により基板表面に付着
しない（図１）。次に水素キャリアガスを流しながら、
（ＣＨ3 ）3 Ｉｎの供給を３分以上停止する。停止工程
において、表面を被覆しているＣＨ3 基が水素キャリア
ガスと反応し、還元されてメタンとなり脱離していき
（図２）、インジウム金属面を形成する（図３）。ＣＨ
3 基が脱離していくため炭素が結晶に取り込まれること
がない。前記（ＣＨ3 ）3 Ｉｎの停止工程の後、ホスフ
ィンＰＨ3 が表面に供給される。ＣＨ3 基が脱離して金
属インジウム面が形成されているため、ＰＨ3 は金属イ
ンジウムとの触媒作用により容易に分解してリン単原子
層を形成する（図４）。このサイクルを繰り返しＩｎＰ
が１サイクル当り単原子層の成長速度セルフリミッティ
ング現象を生じながら成長していく。
【００１２】また図１に示すように（ＣＨ3 ）3 Ｉｎの
成長表面への吸着が飽和した後、水素キャリアガスを輸
送しながら（ＣＨ3 ）3 Ｉｎの供給を停止する工程にお
いて、成長層表面に紫外または可視光を照射する（図
５）。成長層表面で照射された紫外または可視光は表面
でのＣＨ3 基で終端されたインジウムを電子励起し、光
分解を生じさせる。即ち、成長層表面からＣＨ3 基が脱
離し、水素によって還元されてメタンとなる。従って炭
素の混入がなく、高品質な結晶が成長する。（ＣＨ3 ）
3 Ｉｎの停止工程の後、ＰＨ3 が表面に供給される。Ｃ
Ｈ3 基が脱離して金属インジウム面（図３）が形成され
ているため、ＰＨ3 は触媒作用により容易に分解してリ
ン単原子層を形成する（図４）。このサイクルを繰り返
しＩｎＰが１サイクル当り単原子層の成長速度セルフリ
ミッティング現象を生じながら成長していく。
成長表面への吸着が飽和した後、水素キャリアガスを輸
送しながら（ＣＨ3 ）3 Ｉｎの供給を停止する工程にお
いて、成長層表面に紫外または可視光を照射する（図
５）。成長層表面で照射された紫外または可視光は表面
でのＣＨ3 基で終端されたインジウムを電子励起し、光
分解を生じさせる。即ち、成長層表面からＣＨ3 基が脱
離し、水素によって還元されてメタンとなる。従って炭
素の混入がなく、高品質な結晶が成長する。（ＣＨ3 ）
3 Ｉｎの停止工程の後、ＰＨ3 が表面に供給される。Ｃ
Ｈ3 基が脱離して金属インジウム面（図３）が形成され
ているため、ＰＨ3 は触媒作用により容易に分解してリ
ン単原子層を形成する（図４）。このサイクルを繰り返
しＩｎＰが１サイクル当り単原子層の成長速度セルフリ
ミッティング現象を生じながら成長していく。
【００１３】
【実施例】以下本発明の実施例について詳細に説明す
る。
る。
【００１４】
【実施例１】ＩｎＰ基板上にＩｎＰ薄膜を成長させた。
基板は単結晶で成長面は（００１）である。Ｖ族元素の
水素化物としてホスフィンＰＨ3 を、III 族有機金属化
合物としてトリメチルインジウム（ＣＨ3 ）3 Ｉｎを用
いた。
基板は単結晶で成長面は（００１）である。Ｖ族元素の
水素化物としてホスフィンＰＨ3 を、III 族有機金属化
合物としてトリメチルインジウム（ＣＨ3 ）3 Ｉｎを用
いた。
【００１５】図６に本発明装置の実施例の概要を示す。
１は反応炉、２は基板を支えるサセプタ、３はＩｎＰ基
板、４は基板を加熱するためのＲＦコイル、５は水素ガ
ス、６はIII 族有機金属である（ＣＨ3 ）3 Ｉｎ、７は
Ｖ族水素化物であるＰＨ3 、８，９は（ＣＨ3 ）3 Ｉ
ｎ、ＰＨ3 の供給を開始，停止するためのバルブであ
る。
１は反応炉、２は基板を支えるサセプタ、３はＩｎＰ基
板、４は基板を加熱するためのＲＦコイル、５は水素ガ
ス、６はIII 族有機金属である（ＣＨ3 ）3 Ｉｎ、７は
Ｖ族水素化物であるＰＨ3 、８，９は（ＣＨ3 ）3 Ｉ
ｎ、ＰＨ3 の供給を開始，停止するためのバルブであ
る。
【００１６】供給プログラムを図７に示す。まずバルブ
８を１秒間開け、６の（ＣＨ3 ）3 Ｉｎを供給し、水素
ガス５を流しながら、（ＣＨ3 ）3 Ｉｎの供給を３分間
停止し、その後バルブ９を１０秒間開け、ＰＨ3 を供給
し、水素ガス５を供給しながら、ＰＨ3 の供給を１秒間
停止する。このサイクルを繰り返すことによりＩｎＰを
成長させていく。
８を１秒間開け、６の（ＣＨ3 ）3 Ｉｎを供給し、水素
ガス５を流しながら、（ＣＨ3 ）3 Ｉｎの供給を３分間
停止し、その後バルブ９を１０秒間開け、ＰＨ3 を供給
し、水素ガス５を供給しながら、ＰＨ3 の供給を１秒間
停止する。このサイクルを繰り返すことによりＩｎＰを
成長させていく。
【００１７】まずＩｎＰ基板表面に（ＣＨ3 ）3 Ｉｎを
供給した場合について説明する。４のＲＦコイルを加熱
し、基板２の温度を３５０℃に設定し、５の水素キャリ
アガスを５ＳＬＭ流しながら、８のバルブを１秒間開
け、６の（ＣＨ3 ）3 Ｉｎを０．１〜０．６μｍｏｌ供
給した時の表面光吸収法（ＳＰＡ）の反射率変化を図８
に示す。基板温度３５０℃において、ＳＰＡ反射強度は
（ＣＨ3 ）3 Ｉｎ供給量の増加とともに、金属インジウ
ム面の値（反射強度６．２×１０-2）よりも小さな値
（反射強度２．７×１０-2）で顕著な飽和を示す。この
飽和特性は（ＣＨ3 ）3 Ｉｎ分子の成長表面への吸着が
飽和するために生じていることを示している。
供給した場合について説明する。４のＲＦコイルを加熱
し、基板２の温度を３５０℃に設定し、５の水素キャリ
アガスを５ＳＬＭ流しながら、８のバルブを１秒間開
け、６の（ＣＨ3 ）3 Ｉｎを０．１〜０．６μｍｏｌ供
給した時の表面光吸収法（ＳＰＡ）の反射率変化を図８
に示す。基板温度３５０℃において、ＳＰＡ反射強度は
（ＣＨ3 ）3 Ｉｎ供給量の増加とともに、金属インジウ
ム面の値（反射強度６．２×１０-2）よりも小さな値
（反射強度２．７×１０-2）で顕著な飽和を示す。この
飽和特性は（ＣＨ3 ）3 Ｉｎ分子の成長表面への吸着が
飽和するために生じていることを示している。
【００１８】次に水素ガスを流しながら（ＣＨ3 ）3 Ｉ
ｎの供給を停止する工程について説明する。図９に（Ｃ
Ｈ3 ）3 Ｉｎを０．６μｍｏｌ供給後の停止工程におけ
るＳＰＡ反射強度変化を示す。（ＣＨ3 ）3 Ｉｎ供給直
後のＣＨ3 で終端された面から、停止時間の増大ととも
にＳＰＡ反射強度が増加し、金属インジウム面で飽和し
ていく。これは、表面を被覆しているＣＨ3 基が水素キ
ャリアガスと反応し、還元されてメタンとなり脱離して
いき、金属インジウム面が形成されることを示してい
る。
ｎの供給を停止する工程について説明する。図９に（Ｃ
Ｈ3 ）3 Ｉｎを０．６μｍｏｌ供給後の停止工程におけ
るＳＰＡ反射強度変化を示す。（ＣＨ3 ）3 Ｉｎ供給直
後のＣＨ3 で終端された面から、停止時間の増大ととも
にＳＰＡ反射強度が増加し、金属インジウム面で飽和し
ていく。これは、表面を被覆しているＣＨ3 基が水素キ
ャリアガスと反応し、還元されてメタンとなり脱離して
いき、金属インジウム面が形成されることを示してい
る。
【００１９】最後に（ＣＨ3 ）3 Ｉｎの供給を停止する
工程の後、バルブ９を開け、ＰＨ3 を供給した場合のＳ
ＰＡ反射強度変化を図１０に示す。ＰＨ3 は５０ｓｃｃ
ｍ供給している。３分間の供給停止工程により、金属イ
ンジウム面が形成されているため、ＰＨ3 供給開始後、
ほぼ１０秒程度でリン安定化面までＳＰＡ反射強度が到
達している。これは、ＰＨ3 が金属インジウム面との触
媒効果により容易に分解して、リン単原子層が形成され
ることを示している。
工程の後、バルブ９を開け、ＰＨ3 を供給した場合のＳ
ＰＡ反射強度変化を図１０に示す。ＰＨ3 は５０ｓｃｃ
ｍ供給している。３分間の供給停止工程により、金属イ
ンジウム面が形成されているため、ＰＨ3 供給開始後、
ほぼ１０秒程度でリン安定化面までＳＰＡ反射強度が到
達している。これは、ＰＨ3 が金属インジウム面との触
媒効果により容易に分解して、リン単原子層が形成され
ることを示している。
【００２０】以上図７に示す供給プログラムを繰り返す
ことにより、ＩｎＰが１サイクル当り単原子層の成長速
度セルフリミッティング現象を生じながら、成長してい
く。
ことにより、ＩｎＰが１サイクル当り単原子層の成長速
度セルフリミッティング現象を生じながら、成長してい
く。
【００２１】
【実施例２】ＩｎＰ基板上にＩｎＰ薄膜を成長させた。
基板は単結晶で成長面は（００１）である。Ｖ族元素の
水素化物としてホスフィンＰＨ3 を、III 族有機金属化
合物としてトリメチルインジウム（ＣＨ3 ）3 Ｉｎを用
いた。
基板は単結晶で成長面は（００１）である。Ｖ族元素の
水素化物としてホスフィンＰＨ3 を、III 族有機金属化
合物としてトリメチルインジウム（ＣＨ3 ）3 Ｉｎを用
いた。
【００２２】図６に本発明装置の実施例の概要を示す。
１は反応炉、２は基板を支えるサセプタ、３はＩｎＰ基
板、４は基板を加熱するためのＲＦコイル、５は水素ガ
ス、６はIII 族有機金属である（ＣＨ3 ）3 Ｉｎ、７は
Ｖ族水素化物であるＰＨ3 、８，９は（ＣＨ3 ）3 Ｉ
ｎ、ＰＨ3 の供給を開始，停止するためのバルブ、１０
は紫外または可視光源である。今回は、紫外光源とし
て、波長１９３ｎｍのエキシマレーザを用いた。また、
成長時の基板温度は、３５０℃に設定した。
１は反応炉、２は基板を支えるサセプタ、３はＩｎＰ基
板、４は基板を加熱するためのＲＦコイル、５は水素ガ
ス、６はIII 族有機金属である（ＣＨ3 ）3 Ｉｎ、７は
Ｖ族水素化物であるＰＨ3 、８，９は（ＣＨ3 ）3 Ｉ
ｎ、ＰＨ3 の供給を開始，停止するためのバルブ、１０
は紫外または可視光源である。今回は、紫外光源とし
て、波長１９３ｎｍのエキシマレーザを用いた。また、
成長時の基板温度は、３５０℃に設定した。
【００２３】供給プログラムを図１１に示す。まずバル
ブ８を１秒間開け、６の（ＣＨ3 ） 3 Ｉｎを供給し、水
素ガス５を流しながら、（ＣＨ3 ）3 Ｉｎの供給を停止
し、同時に成長表面にエキシマレーザを１０秒間照射
し、その後バルブ９を１０秒間開け、ＰＨ3 を供給し、
水素ガス５を供給しながら、ＰＨ3 の供給を１秒間停止
する。このサイルを繰り返すことによりＩｎＰを成長さ
せていく。
ブ８を１秒間開け、６の（ＣＨ3 ） 3 Ｉｎを供給し、水
素ガス５を流しながら、（ＣＨ3 ）3 Ｉｎの供給を停止
し、同時に成長表面にエキシマレーザを１０秒間照射
し、その後バルブ９を１０秒間開け、ＰＨ3 を供給し、
水素ガス５を供給しながら、ＰＨ3 の供給を１秒間停止
する。このサイルを繰り返すことによりＩｎＰを成長さ
せていく。
【００２４】ＩｎＰ基板表面に（ＣＨ3 ）3 Ｉｎを供給
した場合については、実施例１と同じである。即ち図８
に示すように、ＳＰＡ反射強度は（ＣＨ3 ）3 Ｉｎ供給
量の増加とともに、金属インジウム面の値（反射強度
６．２×１０-2）よりも小さな値（反射強度２．７×１
０-2）で顕著な飽和を示す。これはＣＨ3 で終端された
表面形成され、その表面との分子間反発により（Ｃ
Ｈ3 ）3 Ｉｎ分子の成長表面への吸着が飽和することを
示している。
した場合については、実施例１と同じである。即ち図８
に示すように、ＳＰＡ反射強度は（ＣＨ3 ）3 Ｉｎ供給
量の増加とともに、金属インジウム面の値（反射強度
６．２×１０-2）よりも小さな値（反射強度２．７×１
０-2）で顕著な飽和を示す。これはＣＨ3 で終端された
表面形成され、その表面との分子間反発により（Ｃ
Ｈ3 ）3 Ｉｎ分子の成長表面への吸着が飽和することを
示している。
【００２５】次に水素ガスを流しながら（ＣＨ3 ）3 Ｉ
ｎの供給を停止し、エキシマレーザを照射する工程につ
いて説明する。図１２に（ＣＨ3 ）3 Ｉｎを０．６μｍ
ｏｌ供給後の停止工程におけるエキシマレーザ照射時の
ＳＰＡ反射強度変化を示す。（ＣＨ3 ）3 Ｉｎ供給直後
のＣＨ3 で終端された面から、エキシマレーザ照射時間
の増大とともにＳＰＡ反射強度が増加し、金属インジウ
ム面で飽和していく。これは、成長層表面で照射された
エキシマレーザが表面でのＣＨ3 基で終端されたインジ
ウムを電子励起し、光分解を生じさせ、成長層表面から
ＣＨ3 基が脱離していき、金属インジウム面が形成され
ることを示している。
ｎの供給を停止し、エキシマレーザを照射する工程につ
いて説明する。図１２に（ＣＨ3 ）3 Ｉｎを０．６μｍ
ｏｌ供給後の停止工程におけるエキシマレーザ照射時の
ＳＰＡ反射強度変化を示す。（ＣＨ3 ）3 Ｉｎ供給直後
のＣＨ3 で終端された面から、エキシマレーザ照射時間
の増大とともにＳＰＡ反射強度が増加し、金属インジウ
ム面で飽和していく。これは、成長層表面で照射された
エキシマレーザが表面でのＣＨ3 基で終端されたインジ
ウムを電子励起し、光分解を生じさせ、成長層表面から
ＣＨ3 基が脱離していき、金属インジウム面が形成され
ることを示している。
【００２６】最後に（ＣＨ3 ）3 Ｉｎの供給を停止し、
エキシマレーザを照射する工程の後、バルブ９を開け、
ＰＨ3 を供給した場合には、前記実施例１の図１０で説
明したように、エキシマレーザの照射工程により、金属
インジウム面が形成されているため、ＰＨ3 供給開始
後、ほぼ１０秒程度でリン安定化面までＳＰＡ反射強度
が到達している。これは、ＰＨ3 が金属インジウム面と
の触媒効果により容易に分解して、リン単原子層が形成
されることを示している。
エキシマレーザを照射する工程の後、バルブ９を開け、
ＰＨ3 を供給した場合には、前記実施例１の図１０で説
明したように、エキシマレーザの照射工程により、金属
インジウム面が形成されているため、ＰＨ3 供給開始
後、ほぼ１０秒程度でリン安定化面までＳＰＡ反射強度
が到達している。これは、ＰＨ3 が金属インジウム面と
の触媒効果により容易に分解して、リン単原子層が形成
されることを示している。
【００２７】以上図１１に示す供給プログラムを繰り返
すことにより、ＩｎＰが１サイクル当り単原子層の成長
速度セルフリミッティング現象を生じながら、成長して
いく。
すことにより、ＩｎＰが１サイクル当り単原子層の成長
速度セルフリミッティング現象を生じながら、成長して
いく。
【００２８】なお、上記実施例では、基板温度を３５０
℃に設定したが、材料系，成長装置の幾何学的形状等に
より決まるものであり、好ましくは、３００℃以上５０
０℃以下の範囲にある。更に補足的に説明すると以下の
通りである。即ち、基板温度の上限はセルフリミッティ
ングに決定され、Ｇａ系で４５０℃以下，Ｉｎ系で３５
０℃以下となる。基板温度の下限はエピタキシャル成長
（単結晶成長）条件から決定されるが、材料系，装置系
にも依存するため一意的には決まらない。
℃に設定したが、材料系，成長装置の幾何学的形状等に
より決まるものであり、好ましくは、３００℃以上５０
０℃以下の範囲にある。更に補足的に説明すると以下の
通りである。即ち、基板温度の上限はセルフリミッティ
ングに決定され、Ｇａ系で４５０℃以下，Ｉｎ系で３５
０℃以下となる。基板温度の下限はエピタキシャル成長
（単結晶成長）条件から決定されるが、材料系，装置系
にも依存するため一意的には決まらない。
【００２９】上記実施例１，２における説明ではトリメ
チルインジウムＩｎ（ＣＨ3 ）3 の例を用いていたが、
これに限られるものではない。メチル基を有する金属化
合物であればよいことは図１乃至図５に図示した動作原
理からも明らかである。
チルインジウムＩｎ（ＣＨ3 ）3 の例を用いていたが、
これに限られるものではない。メチル基を有する金属化
合物であればよいことは図１乃至図５に図示した動作原
理からも明らかである。
【００３０】
【発明の効果】以上説明したように本発明においては、
III 族有機金属とＶ族水素化物を水素キャリアガスによ
るパージ工程を挟みながら、交互に供給することによる
III −Ｖ族化合物半導体薄膜形成法においてIII 族有機
金属供給後の水素キャリアガスによるパージ時間を３分
間以上とすることまたはIII 族有機金属供給後の水素キ
ャリアガスによるパージ工程で成長層表面に紫外または
可視光を照射するものである。水素パージ時間を３分間
以上とすることにより、成長層表面を被覆しているＣＨ
3 基は水素によって還元されてメタンとなり、脱離して
いく。また紫外または可視光を照射することにより、成
長層表面を被覆しているＣＨ3 基は電子励起され、光分
解し、脱離していく。このことにより、水素パージ終了
後、または紫外，可視光照射後はIII 族金属面が形成さ
れる。その後、Ｖ族水素化物が供給され、III 族金属面
上で触媒分解し、Ｖ族単原子層が形成される。III 族金
属面とＶ族面がパージ工程後交互に形成されつつ成長す
るため、炭素の取り込みが少なく、結晶性が良くなる。
また１サイクル当り単原子層の成長速度セルフリミッテ
ィング現象を実現することが可能となる。
III 族有機金属とＶ族水素化物を水素キャリアガスによ
るパージ工程を挟みながら、交互に供給することによる
III −Ｖ族化合物半導体薄膜形成法においてIII 族有機
金属供給後の水素キャリアガスによるパージ時間を３分
間以上とすることまたはIII 族有機金属供給後の水素キ
ャリアガスによるパージ工程で成長層表面に紫外または
可視光を照射するものである。水素パージ時間を３分間
以上とすることにより、成長層表面を被覆しているＣＨ
3 基は水素によって還元されてメタンとなり、脱離して
いく。また紫外または可視光を照射することにより、成
長層表面を被覆しているＣＨ3 基は電子励起され、光分
解し、脱離していく。このことにより、水素パージ終了
後、または紫外，可視光照射後はIII 族金属面が形成さ
れる。その後、Ｖ族水素化物が供給され、III 族金属面
上で触媒分解し、Ｖ族単原子層が形成される。III 族金
属面とＶ族面がパージ工程後交互に形成されつつ成長す
るため、炭素の取り込みが少なく、結晶性が良くなる。
また１サイクル当り単原子層の成長速度セルフリミッテ
ィング現象を実現することが可能となる。
【図１】本発明の動作原理を説明する図であって、単原
子層以上に供給された（ＣＨ3 ）3 Ｉｎは、基板表面の
ＣＨ3 基との分子間反発により基板表面に付着しない様
子を示す図である。
子層以上に供給された（ＣＨ3 ）3 Ｉｎは、基板表面の
ＣＨ3 基との分子間反発により基板表面に付着しない様
子を示す図である。
【図２】本発明の動作原理を説明する図であって、停止
工程において、表面を被覆しているＣＨ3 基が水素キャ
リアガスと反応し、還元されてメタンとなり脱離する様
子を示す図である。
工程において、表面を被覆しているＣＨ3 基が水素キャ
リアガスと反応し、還元されてメタンとなり脱離する様
子を示す図である。
【図３】本発明の動作原理を説明する図であって、イン
ジウム金属面を形成する様子を示す図である。
ジウム金属面を形成する様子を示す図である。
【図４】本発明の動作原理を説明する図であって、ホス
フィンＰＨ3 が金属インジウムとの触媒作用により分離
してリン単原子層を形成する様子を示す図である。
フィンＰＨ3 が金属インジウムとの触媒作用により分離
してリン単原子層を形成する様子を示す図である。
【図５】本発明の動作原理を説明する図であって、成長
層表面に紫外または可視光を照射する様子を示す図であ
る。
層表面に紫外または可視光を照射する様子を示す図であ
る。
【図６】本発明の装置の実施例の概要を示す図である。
【図７】本発明の実施例の供給プログラムを示す図であ
る。
る。
【図８】トリメチルインジウム供給量とＳＰＡ反射強度
の関係を示す図である。
の関係を示す図である。
【図９】トリメチルインジウム供給停止時間の効果を示
す図である。
す図である。
【図１０】金属インジウム面上でのホスフィンの分解を
示す図である。
示す図である。
【図１１】本発明の実施例の供給プログラムを示す図で
ある。
ある。
【図１２】レーザ照射の効果を示す図である。
１ 反応管 ２ サセプタ ３ 基板 ４ ＲＦコイル ５ 水素ガス ６ III 族有機金属 ７ Ｖ族水素化物 ８，９ バルブ １０ 紫外または可視光源
Claims (2)
- 【請求項１】 III 族有機金属化合物およびＶ族水素化
物を加熱された基板上に輸送し、熱分解によってIII −
Ｖ族化合物半導体を基板上に成長させる化合物半導体薄
膜形成法において、 水素で希釈されたIII 族有機金属化合物を基板上に導入
する第１の工程と、 水素キャリアガスを輸送しながら前記有機金属化合物の
導入を停止する第２の工程と、 水素で希釈されたＶ族水素化物を基板上に導入する第３
の工程と、 水素キャリアガスを輸送しながら前記水素化物の導入を
停止する第４の工程とを繰り返し、 前記有機金属化合物がメチル基を有する金属化合物であ
り、 前記水素キャリアガスを輸送しながら前記有機金属化合
物の導入を停止する時間が３分以上であることを特徴と
する化合物半導体薄膜形成法。 - 【請求項２】 III 族有機金属化合物およびＶ族水素化
物を加熱された基板上に輸送し、熱分解によってIII −
Ｖ族化合物半導体を基板上に成長させる化合物半導体薄
膜形成法において、 水素で希釈されたIII 族有機金属化合物を基板上に導入
する第１の工程と、 水素キャリアガスを輸送しながら前記有機金属化合物の
導入を停止する第２の工程と、 水素で希釈されたＶ族水素化物を基板上に導入する第３
の工程と、 水素キャリアガスを輸送しながら前記水素化物の導入を
停止する第４の工程とを繰り返し、 前記有機金属化合物がメチル基を有する金属化合物であ
り、 前記水素キャリアガスを輸送しながら前記有機金属化合
物の導入を停止する第４の工程において基板表面に、紫
外または可視光を照射することを特徴とする化合物半導
体薄膜形成法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04030004A JP3090232B2 (ja) | 1992-01-21 | 1992-01-21 | 化合物半導体薄膜形成法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04030004A JP3090232B2 (ja) | 1992-01-21 | 1992-01-21 | 化合物半導体薄膜形成法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05198518A true JPH05198518A (ja) | 1993-08-06 |
| JP3090232B2 JP3090232B2 (ja) | 2000-09-18 |
Family
ID=12291753
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP04030004A Expired - Fee Related JP3090232B2 (ja) | 1992-01-21 | 1992-01-21 | 化合物半導体薄膜形成法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3090232B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007027723A (ja) * | 2005-07-11 | 2007-02-01 | Interuniv Micro Electronica Centrum Vzw | 層を堆積させるための原子層成長法 |
| JP2008098512A (ja) * | 2006-10-13 | 2008-04-24 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 窒化物半導体の製造方法および窒化物半導体構造 |
| JP2019057740A (ja) * | 2019-01-07 | 2019-04-11 | 東芝デバイス＆ストレージ株式会社 | 半導体装置の製造方法 |
-
1992
- 1992-01-21 JP JP04030004A patent/JP3090232B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007027723A (ja) * | 2005-07-11 | 2007-02-01 | Interuniv Micro Electronica Centrum Vzw | 層を堆積させるための原子層成長法 |
| JP2008098512A (ja) * | 2006-10-13 | 2008-04-24 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 窒化物半導体の製造方法および窒化物半導体構造 |
| JP2019057740A (ja) * | 2019-01-07 | 2019-04-11 | 東芝デバイス＆ストレージ株式会社 | 半導体装置の製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3090232B2 (ja) | 2000-09-18 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |