JPH0697076A - 薄膜の気相成長法 - Google Patents
薄膜の気相成長法Info
- Publication number
- JPH0697076A JPH0697076A JP24475792A JP24475792A JPH0697076A JP H0697076 A JPH0697076 A JP H0697076A JP 24475792 A JP24475792 A JP 24475792A JP 24475792 A JP24475792 A JP 24475792A JP H0697076 A JPH0697076 A JP H0697076A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- thin film
- group
- compound
- supplied
- vapor phase
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Abstract
(57)【要約】
【目的】 設定基板温度に合わせて原料を選び、原料の
使用効率を上げると同時に薄膜結晶の質も向上できる有
機金属気相成長法を提供することである。 【構成】 気相成長によって薄膜成長を行うに際し、同
一元素供給のための複数の原料を同時に用い、基板温度
に合わせて原料の混合比を変えて実質的な分解温度を制
御することを特徴とする薄膜の気相成長法。
使用効率を上げると同時に薄膜結晶の質も向上できる有
機金属気相成長法を提供することである。 【構成】 気相成長によって薄膜成長を行うに際し、同
一元素供給のための複数の原料を同時に用い、基板温度
に合わせて原料の混合比を変えて実質的な分解温度を制
御することを特徴とする薄膜の気相成長法。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は薄膜成長のための有機金
属気相成長法に関するものである。
属気相成長法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】たとえば、化合物薄膜の有機金属気相成
長法において基板温度は原料分子の分解のためと成長す
なわち、安定な結晶構造を作るために必要である。前者
と後者でそれぞれに適切な温度が存在する。両者の温度
が一致したときには、その温度に基板温度を設定すれば
良いが、一般には上記二つの温度は一致しない。この時
にはどちらかを犠牲にしなければならない。たとえば、
結晶構造すなわち膜質を重んずれば原料の供給比（III
−Ｖ族化合物の場合はＶ／III比）を著しく大きくしな
ければならず、多い方の原料の大半は膜成長に寄与しな
くては無駄になる、すなわち原料の使用効率が低くな
る。逆に原料の分解すなわち原料間の反応を重視すれば
結晶欠陥が多くなって膜質は必ずしも良くはならない。
長法において基板温度は原料分子の分解のためと成長す
なわち、安定な結晶構造を作るために必要である。前者
と後者でそれぞれに適切な温度が存在する。両者の温度
が一致したときには、その温度に基板温度を設定すれば
良いが、一般には上記二つの温度は一致しない。この時
にはどちらかを犠牲にしなければならない。たとえば、
結晶構造すなわち膜質を重んずれば原料の供給比（III
−Ｖ族化合物の場合はＶ／III比）を著しく大きくしな
ければならず、多い方の原料の大半は膜成長に寄与しな
くては無駄になる、すなわち原料の使用効率が低くな
る。逆に原料の分解すなわち原料間の反応を重視すれば
結晶欠陥が多くなって膜質は必ずしも良くはならない。
【０００３】したがって、これまで原料の分解や反応と
結晶成長の両者から見て最適の基板温度に設定すること
ができなかった。
結晶成長の両者から見て最適の基板温度に設定すること
ができなかった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記のように結晶成長
から見て最適の基板温度に設定したときその温度に合っ
た分解温度の原料を選ぶことができなかった。
から見て最適の基板温度に設定したときその温度に合っ
た分解温度の原料を選ぶことができなかった。
【０００５】本発明の目的は設定基板温度に合わせて原
料を選び、原料の使用効率を上げると同時に薄膜結晶の
質も向上できる方法を提供することである。
料を選び、原料の使用効率を上げると同時に薄膜結晶の
質も向上できる方法を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明に係る薄膜の気相
成長法は上記問題点に鑑みてなされたものであり、同一
元素供給のための複数の原料を同時に用い、基板温度に
合わせて原料の混合比を変えて実質的な分解温度を制御
することを特徴とする。
成長法は上記問題点に鑑みてなされたものであり、同一
元素供給のための複数の原料を同時に用い、基板温度に
合わせて原料の混合比を変えて実質的な分解温度を制御
することを特徴とする。
【０００７】「即ち、（１）薄膜成長において同一元素
供給のための原料として分解温度の異なる複数の原料を
用いることを特徴とする薄膜の気相成長法。（２）III
−Ｖ族化合物の気相成長法により形成する薄膜膜質向上
のために、Ｖ族化合物について分解温度が比較的に高い
Ｖ族元素化合物と低いＶ族元素化合物とを混合しその高
い側の温度で分解させることにより分解温度が比較的に
高い分解生成物と分解温度の低い原料から供給されるＶ
族元素の化学種を用いることを特徴とする上記１項に記
載の薄膜の気相成長法。（３）III−Ｖ族化合物の薄膜
成長を行うに際しＶ族元素の原料としてＴＢＰとＭＭＰ
を供給して行うことを特徴とする上記（２）項に記載の
III−Ｖ族化合物の薄膜の気相成長法。（４）III−Ｖ族
化合物の薄膜成長に際しＶ族元素の原料としてＴＢＰと
ＰＨ3を供給して行うことを特徴とする上記（２）項に
記載のIII−Ｖ族化合物の薄膜の気相成長法。」を含む
ものである。
供給のための原料として分解温度の異なる複数の原料を
用いることを特徴とする薄膜の気相成長法。（２）III
−Ｖ族化合物の気相成長法により形成する薄膜膜質向上
のために、Ｖ族化合物について分解温度が比較的に高い
Ｖ族元素化合物と低いＶ族元素化合物とを混合しその高
い側の温度で分解させることにより分解温度が比較的に
高い分解生成物と分解温度の低い原料から供給されるＶ
族元素の化学種を用いることを特徴とする上記１項に記
載の薄膜の気相成長法。（３）III−Ｖ族化合物の薄膜
成長を行うに際しＶ族元素の原料としてＴＢＰとＭＭＰ
を供給して行うことを特徴とする上記（２）項に記載の
III−Ｖ族化合物の薄膜の気相成長法。（４）III−Ｖ族
化合物の薄膜成長に際しＶ族元素の原料としてＴＢＰと
ＰＨ3を供給して行うことを特徴とする上記（２）項に
記載のIII−Ｖ族化合物の薄膜の気相成長法。」を含む
ものである。
【０００８】
【作用】本発明は上記の方法を用いることにより原料の
使用効率を高め、かつ結晶の質の良好な膜を得ることが
できる。
使用効率を高め、かつ結晶の質の良好な膜を得ることが
できる。
【０００９】
【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
て詳細に説明する。
て詳細に説明する。
【００１０】図１に本発明の一実施例のＩｎ0.5Ｇａ0.5
Ｐ成長のための有機金属気相成長装置を概略の断面図で
示す。図中、１は原料供給のための配管、２はステンレ
スで水冷式の気相成長装置、３は気相成長が施される基
板、４は基板を載置するサセプタ、５は排気管である。
まず、１からアルシン（ＡｓＨ3）を水素キャリアとと
もに４０ｓｃｃｍ供給し、ヒーター４によって７００℃
に昇温したＧａＡｓ（００１）基板３のクリーニングを
行う。その後、トリメチルガリウム（（ＣＨ3）3Ｇａ：
ＴＭＧ）を０．２ｓｃｃｍ供給してＧａＡｓバッファ層
を０．５μｍ成長する。その上にトリメチルインジウム
（（ＣＨ3）3Ｉｎ：ＴＭＩ）とＴＭＧをそれぞれ０．２
４ｓｃｃｍおよび０．２０ｓｃｃｍ、Ｐ原料はターシャ
リブチルフォスフィン（（ＣＨ3）3ＣＰＨ2：ＴＢＰ）
とモノメチルフォスフィン（ＣＨ3ＰＨ2：ＭＭＰ）を
１：２の割合で混合し、III族原料の３０倍（Ｖ／III比
＝３０）供給した。成長圧力は１００Ｔｏｒｒ、使用後
の廃ガスは５から排気した。Ｉｎ0.5Ｇａ0.5Ｐは５μｍ
成長した。鏡面で、良好な電気的光学的特性が得られ
た。一方、ＴＢＰ単独で用いた時にはＶ／III比＝１５
０以上、ＭＭＰ単独で用いた時にはＶ／III比＝３５０
以上それぞれ用いないと鏡面は得られなかった。
Ｐ成長のための有機金属気相成長装置を概略の断面図で
示す。図中、１は原料供給のための配管、２はステンレ
スで水冷式の気相成長装置、３は気相成長が施される基
板、４は基板を載置するサセプタ、５は排気管である。
まず、１からアルシン（ＡｓＨ3）を水素キャリアとと
もに４０ｓｃｃｍ供給し、ヒーター４によって７００℃
に昇温したＧａＡｓ（００１）基板３のクリーニングを
行う。その後、トリメチルガリウム（（ＣＨ3）3Ｇａ：
ＴＭＧ）を０．２ｓｃｃｍ供給してＧａＡｓバッファ層
を０．５μｍ成長する。その上にトリメチルインジウム
（（ＣＨ3）3Ｉｎ：ＴＭＩ）とＴＭＧをそれぞれ０．２
４ｓｃｃｍおよび０．２０ｓｃｃｍ、Ｐ原料はターシャ
リブチルフォスフィン（（ＣＨ3）3ＣＰＨ2：ＴＢＰ）
とモノメチルフォスフィン（ＣＨ3ＰＨ2：ＭＭＰ）を
１：２の割合で混合し、III族原料の３０倍（Ｖ／III比
＝３０）供給した。成長圧力は１００Ｔｏｒｒ、使用後
の廃ガスは５から排気した。Ｉｎ0.5Ｇａ0.5Ｐは５μｍ
成長した。鏡面で、良好な電気的光学的特性が得られ
た。一方、ＴＢＰ単独で用いた時にはＶ／III比＝１５
０以上、ＭＭＰ単独で用いた時にはＶ／III比＝３５０
以上それぞれ用いないと鏡面は得られなかった。
【００１１】Ｉｎ0.5Ｇａ0.5Ｐの成長はＧａＡｓバッフ
ァ層までの手順は同じで、７５０℃の基板にＴＭＩを
０．２４ｓｃｃｍ、ＴＭＡを０．１１ｓｃｃｍそれぞれ
供給した。Ｐ原料はＴＢＰとフォスフィン（ＰＨ3）を
１：３の割合で混合し、Ｖ／III比＝４０で供給した。
その結果、５μｍの成長膜は鏡面で、良好な電気的光学
的特性を示した。一方、ＴＢＰ単独で用いた時にはＶ／
III比＝２５０以上、ＰＨ3単独で用いた時にはＶ／III
比＝４００以上それぞれ用いないと鏡面は得られなかっ
た。
ァ層までの手順は同じで、７５０℃の基板にＴＭＩを
０．２４ｓｃｃｍ、ＴＭＡを０．１１ｓｃｃｍそれぞれ
供給した。Ｐ原料はＴＢＰとフォスフィン（ＰＨ3）を
１：３の割合で混合し、Ｖ／III比＝４０で供給した。
その結果、５μｍの成長膜は鏡面で、良好な電気的光学
的特性を示した。一方、ＴＢＰ単独で用いた時にはＶ／
III比＝２５０以上、ＰＨ3単独で用いた時にはＶ／III
比＝４００以上それぞれ用いないと鏡面は得られなかっ
た。
【００１２】上の結果は
【表１】 および
【表２】 に纏めて示す。これらの表からＶ族原料を単独に用いる
より混合して用いることにより極めて少量のＶ族原料で
良好な膜が得られることが明らかである。すなわち、Ｖ
族原料の使用効率を極めて増大することができる。
より混合して用いることにより極めて少量のＶ族原料で
良好な膜が得られることが明らかである。すなわち、Ｖ
族原料の使用効率を極めて増大することができる。
【００１３】また、基板温度を変えて成長したが膜の特
性からＩｎ0.5Ｇａ0.5ＰとＩｎ0.5Ａｌ0.5Ｐで最適な温
度はそれぞれ７００℃と７５０℃であった。
性からＩｎ0.5Ｇａ0.5ＰとＩｎ0.5Ａｌ0.5Ｐで最適な温
度はそれぞれ７００℃と７５０℃であった。
【００１４】このように膜の種類にしたがって膜特性を
最良にするための基板温度が存在し、その温度で最も原
料を有効に使うためには原料の性質を適切に選ぶ必要が
ある。この理由を以下に述べる。
最良にするための基板温度が存在し、その温度で最も原
料を有効に使うためには原料の性質を適切に選ぶ必要が
ある。この理由を以下に述べる。
【００１５】Ｉｎ0.5Ｇａ0.5ＰやＩｎ0.5Ａｌ0.5Ｐの成
長はＶ族原料よりIII族原料は分解し易く、III族元素は
蒸気圧が低いのでIII族原料の供給で律速されている
が、膜の質はＶ族原料の性質と供給量に依存する。すな
わち、膜の成長反応は非平衡状態でおこなわれるので活
性な化学種が要求される。しかし、出来た膜を劣化させ
ないためには膜表面の解離（Ｉｎ0.5Ｇａ0.5Ｐ，Ｉｎ
0.5Ａｌ0.5Ｐ→Ｉｎ，Ｇａ，Ａｌ，Ｐ2，Ｐ4）をさせな
いようにＰ2やＰ4の分圧を増して熱平衡からずらす必要
がある。Ｐを含む活性な化学種は実施例の場合ではＰＨ
n（ｎ＝０，１，２）である。すなわち、膜中の欠陥や
不純物を少なくするためには一定分圧以上のＰＨn（ｎ
＝０，１，２）と同時にＰ2やＰ4の存在が必要である。
これらの化学種が必要であることは発明者が初めて見出
だし、本発明はこの原理に基づいている。
長はＶ族原料よりIII族原料は分解し易く、III族元素は
蒸気圧が低いのでIII族原料の供給で律速されている
が、膜の質はＶ族原料の性質と供給量に依存する。すな
わち、膜の成長反応は非平衡状態でおこなわれるので活
性な化学種が要求される。しかし、出来た膜を劣化させ
ないためには膜表面の解離（Ｉｎ0.5Ｇａ0.5Ｐ，Ｉｎ
0.5Ａｌ0.5Ｐ→Ｉｎ，Ｇａ，Ａｌ，Ｐ2，Ｐ4）をさせな
いようにＰ2やＰ4の分圧を増して熱平衡からずらす必要
がある。Ｐを含む活性な化学種は実施例の場合ではＰＨ
n（ｎ＝０，１，２）である。すなわち、膜中の欠陥や
不純物を少なくするためには一定分圧以上のＰＨn（ｎ
＝０，１，２）と同時にＰ2やＰ4の存在が必要である。
これらの化学種が必要であることは発明者が初めて見出
だし、本発明はこの原理に基づいている。
【００１６】ＰＨ3，ＭＭＰ，ＴＢＰ，の５０％分解す
る温度はそれぞれ８５０℃、６００℃、４５０℃であ
り、これらを混合した場合、分解温度の低い原料はきわ
めて効率良くＰ2やＰ4を供給でき、一方分解温度の高い
原料はきわめて効率良くＰＨn（ｎ＝０，１，２）を供
給することができる。単独の原料を用いて両機能を持た
せようとすると大量の原料が必要になる。したがって、
複数の原料によって機能を分担させると供給量は著しく
減少させることができる。ただし、Ｐ原料の混合比と総
量は基板温度によって決める必要がある。
る温度はそれぞれ８５０℃、６００℃、４５０℃であ
り、これらを混合した場合、分解温度の低い原料はきわ
めて効率良くＰ2やＰ4を供給でき、一方分解温度の高い
原料はきわめて効率良くＰＨn（ｎ＝０，１，２）を供
給することができる。単独の原料を用いて両機能を持た
せようとすると大量の原料が必要になる。したがって、
複数の原料によって機能を分担させると供給量は著しく
減少させることができる。ただし、Ｐ原料の混合比と総
量は基板温度によって決める必要がある。
【００１７】本発明を適用できる半導体はIII−Ｖ族化
合物半導体以外、例えばII−VI族化合物半導体や、Ｓｉ
Ｇｅ等のIV−IV族化合物半導体化合物でも可能である。
II−VI族化合物半導体、例えばＺｎＳｅ単結晶を形成す
る際、ジメチル亜鉛、ジメチルセレンと水素化セレンを
使用することができる。
合物半導体以外、例えばII−VI族化合物半導体や、Ｓｉ
Ｇｅ等のIV−IV族化合物半導体化合物でも可能である。
II−VI族化合物半導体、例えばＺｎＳｅ単結晶を形成す
る際、ジメチル亜鉛、ジメチルセレンと水素化セレンを
使用することができる。
【００１８】
【発明の効果】以上説明したように本発明による成長法
にしたがえば、原料の使用効率をきわめて高くでき、し
かも良好な膜特性を得ることができる。
にしたがえば、原料の使用効率をきわめて高くでき、し
かも良好な膜特性を得ることができる。
【図１】有機金属気相成長法に用いる装置の概略を示す
断面図。
断面図。
【符号の説明】 １ 原料供給用配管 ２ 気相成長装置 ３ 気相成長が施される基板 ４ サセプタ ５ 排気管
Claims (4)
- 【請求項１】 気相成長によって薄膜成長を行うに際
し、同一元素供給のための原料として分解温度の異なる
複数の原料を用いることを特徴とする薄膜の気相成長
法。 - 【請求項２】 III−Ｖ族化合物の気相成長法により形
成する薄膜膜質向上のために、Ｖ族化合物について分解
温度が比較的に高いＶ族元素化合物と低いＶ族元素化合
物とを混合しその高い側の温度で分解させることにより
分解温度が比較的に高いＶ族元素化合物から生ずる分解
生成物と分解温度の低い原料から供給されるＶ族元素の
化学種を用いることを特徴とする請求項１に記載の薄膜
の気相成長法。 - 【請求項３】 III−Ｖ族化合物の薄膜成長を行うに際
しＶ族元素の原料としてＴＢＰとＭＭＰを供給して行う
ことを特徴とする請求項２に記載のIII−Ｖ族化合物の
薄膜の気相成長法。 - 【請求項４】 III−Ｖ族化合物の薄膜成長に際しＶ族
元素の原料としてＴＢＰとＰＨ3を供給して行うことを
特徴とする請求項２に記載のIII−Ｖ族化合物の薄膜の
気相成長法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24475792A JPH0697076A (ja) | 1992-09-14 | 1992-09-14 | 薄膜の気相成長法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24475792A JPH0697076A (ja) | 1992-09-14 | 1992-09-14 | 薄膜の気相成長法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0697076A true JPH0697076A (ja) | 1994-04-08 |
Family
ID=17123449
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24475792A Pending JPH0697076A (ja) | 1992-09-14 | 1992-09-14 | 薄膜の気相成長法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0697076A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0786184A (ja) * | 1993-09-20 | 1995-03-31 | Nec Kansai Ltd | 結晶成長方法 |
-
1992
- 1992-09-14 JP JP24475792A patent/JPH0697076A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0786184A (ja) * | 1993-09-20 | 1995-03-31 | Nec Kansai Ltd | 結晶成長方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3239622B2 (ja) | 半導体薄膜の形成方法 | |
| JPS6134928A (ja) | 元素半導体単結晶薄膜の成長法 | |
| JP3198912B2 (ja) | ３−５族化合物半導体の製造方法 | |
| JPH08316151A (ja) | 半導体の製造方法 | |
| JP4528413B2 (ja) | 気相成長方法 | |
| JPH0697076A (ja) | 薄膜の気相成長法 | |
| JP2736655B2 (ja) | 化合物半導体結晶成長方法 | |
| JP2587624B2 (ja) | 化合物半導体のエピタキシヤル結晶成長方法 | |
| JP3221318B2 (ja) | Ｉｉｉ−ｖ族化合物半導体の気相成長方法 | |
| JP3242571B2 (ja) | 気相成長方法 | |
| JP2952831B2 (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| JP2519232B2 (ja) | 化合物半導体結晶層の製造方法 | |
| JPH06244110A (ja) | 気相成長装置 | |
| JPH0547668A (ja) | 化合物半導体結晶成長方法 | |
| JPH0897149A (ja) | 有機金属気相成長方法及び有機金属気相成長装置 | |
| JP2784384B2 (ja) | 気相成長方法 | |
| JPH02122521A (ja) | 化合物半導体結晶層の製造方法 | |
| JPH1126382A (ja) | 窒化ガリウム系化合物半導体薄膜の製造方法 | |
| JP2753832B2 (ja) | 第▲ｉｉｉ▼・ｖ族化合物半導体の気相成長法 | |
| JP2736417B2 (ja) | 半導体素子の製法 | |
| JPH0613323A (ja) | 化合物半導体混晶の気相成長方法 | |
| JPS62202894A (ja) | 第３・ｖ族化合物半導体の気相成長法 | |
| JPH06132227A (ja) | 気相成長方法 | |
| JPH06124900A (ja) | 化合物結晶のエピタキシャル成長方法及びそのドーピング方法 | |
| JPH07247196A (ja) | 化合物半導体の結晶成長法 |