JPH0864530A - 選択成長方法 - Google Patents

選択成長方法

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JPH0864530A
JPH0864530A JP19833794A JP19833794A JPH0864530A JP H0864530 A JPH0864530 A JP H0864530A JP 19833794 A JP19833794 A JP 19833794A JP 19833794 A JP19833794 A JP 19833794A JP H0864530 A JPH0864530 A JP H0864530A
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JP
Japan
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gaas
selective growth
film
growth method
oxide film
Prior art date
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Application number
JP19833794A
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English (en)
Inventor
Kiyoteru Yoshida
清輝 吉田
Masahiro Sasaki
正洋 佐々木
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Optoelectronics Technology Research Laboratory
Original Assignee
Optoelectronics Technology Research Laboratory
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Publication date
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Priority to US08/514,229 priority patent/US5741360A/en
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  • Physical Deposition Of Substances That Are Components Of Semiconductor Devices (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 GaAs成長膜中のカーボン濃度を低下させ
ることができる選択成長方法を提供する。 【構成】 GaAs基板11を成長室内に置き、TEG
とAsとを同時照射し、GaAsのバッファ層の成長を
行った後、バッファ層を酸化して酸化膜12を形成す
る。次ぎに、Ga層14を酸化膜12の表面に選択的に
つけ、熱処理するとGa層14の形成された部分の酸化
膜12が選択的に除去されて、酸化膜12中に開口部1
5ができる。開口部15を有する酸化膜12をマスクと
して、TMGとTDMAAsとを用い、GaAs膜16
を成長させる。 【効果】 GaAs膜16中に含まれるカーボン濃度
は、質量分析の検出感度以下まで低減できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は選択成長方法に関し、特
に、マスクを用いてGaAs系の選択成長を行う選択成
長方法に関する。
【0002】
【従来の技術】有機金属ガスを用いる分子線エピタキシ
ー(MOMBE)法によって、GaAs等を選択成長す
る方法として、以下のような方法が採用されている。ま
ず、GaAs基板上にGaAs酸化膜あるいはGaNの
マスクを超高真空装置を用いて形成しておき、このマス
クを電子ビームと塩素ガスとによりエッチングし、マス
クをパターニングし、このパターンニングにより、マス
ク内に開口部が形成されると、基板温度を450℃とし
て、トリメチルガリウム(TMG)とAs4 とを照射し
ている。このトリメチルガリウム(TMG)とAs4
照射の結果、GaAsをそのマスクの開口部に選択成長
させることができる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】従来技術において、T
MGとAs4 を原料として用いた場合、成長したGaA
s膜中には、5×1019cm-3以上のカーボンが混入し
ていることが質量分析の結果から分かった。このように
多量のカーボンが膜中に混入していると、n型の不純物
のドーピングがしにくく、デバイスを作成する場合大き
な問題となる。すなわち、TMGとAs4 の組み合わせ
によりGaAs膜の成長は、カーボン濃度を低減できな
いという問題があることが判明した。
【0004】したがって、本発明の目的は、GaAs成
長膜中のカーボン濃度を低下させることができる選択成
長方法を提供することである。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、マスク
を用いて、アミノ基を有するAs化合物と有機金属ガリ
ウムとを組み合わせてGaAs、AlGaAs、また
は、InGaAsの選択成長を行うことを特徴とする選
択成長方法が得られる。この場合、アミノ基を有するA
s化合物として、トリスジメチルアミノアルシンを用い
ることができるし、他方、有機金属ガリウムとして、ト
リメチルガリウムまたはトリエチルガリウムを用いるこ
とができる。更に、上記した選択成長の際に使用される
マスクとしては、GaAs酸化膜またはGaN膜を用い
ることができる。
【0006】また、本発明においては、マスクを電子ビ
ームもしくは電子ビームと塩素エッチングとを組み合わ
せたパターニングで形成することができる。
【0007】
【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。
【0008】図1は本発明の一実施例によるGaAsの
選択成長方法における各プロセスを示し、図2は図1に
示した選択成長方法に用いる選択成長装置を示す。
【0009】図2を参照すると、本実施例に用いる選択
成長装置は、バッファ層を成長させるのに使用される成
長室21と、表面処理を行わせる表面処理室22と、パ
ターニングを行うパターニング室23とを有している。
成長室21には、Asセルのほか、各種のガス源に接続
された可変リークバルブが設けられると共に、RHEE
D(反射高速電子回折)によって、表面状態を観測する
ために、RHEEDガン及び蛍光スクリーンが設置され
ている。
【0010】図1及び図2を参照すると、本実施例にお
いては、まず、図1(A)に示すGaAs(100)基
板11を成長室21内に置き、610℃〜630℃の温
度で、基板表面の汚染物質を除去する。次に、580℃
までGaAs基板11の温度をさげて、トリエチルガリ
ウム(TEG)とAsとを同時照射し、GaAsのバッ
ファ層の成長を行う。バッファ層の成長を行った後、成
長室11の温度を室温まで下げる。
【0011】その後、GaAs基板11を図示しない移
送装置を用いて、成長室21から表面処理室22に移送
する。表面処理室22内では、10トル(Torr)の
酸素を導入して、ハロゲンランプの光を照射しながら、
15分間、光を使用した光酸化を行う。これにより、図
1(B)に示すような酸化膜12が基板11表面に形成
される。
【0012】酸化膜12が形成されたGaAs基板11
をパターニング室23に移し、図1(C)に示すよう
に、メタルマスク13を基板表面に近付けてGaをデポ
ジットする。このGaのデポジットにより、15モノレ
イヤー(monolayer )のGa層14がGaAs酸化膜1
2の表面に選択的につけられる(図1(D))。
【0013】15モノレイヤーのGa層14をGaAs
酸化膜12上に選択的につけられた基板11(図1
(D))を、成長室21に戻し、60℃/分の昇温レー
トで540℃の温度まで昇温する。これによって、図1
(E)に示すように、Ga層14をつけたGaAs酸化
膜のみが脱離される。このようにして、酸化膜12の中
に開口部15ができる。
【0014】上記したように、15モノレイヤー程度の
厚さを有するGa層14を酸化膜につけた場合、Ga層
の下のGaAs酸化膜が540℃以下の温度ですべて昇
温脱離してしまうことは、四重極質量分析計を用いた測
定から確認されている。
【0015】その後、開口部15を有する酸化膜12を
マスクとして、トリメチルガリウム(TMG)とトリス
ジメチルアミノアルシン(As[N(CH3 2 3
TDMAAs)とを用い、GaAs膜16を開口部15
上にのみ選択的に成長させる(図1(F))。この選択
成長の際におけるTMGの圧力は1.0×10-7トル、
TDMAAsの圧力は1.5×10-7トルとした。
【0016】基板温度を450℃とした場合、GaAs
はマスクの開口部に選択的に成長したが、マスクの後退
が生じたが、基板温度を420℃以下にするとマスクの
開口部15に後退を生じさせることなく、GaAs膜を
開口部15上に選択成長させることができた。
【0017】ここで、TMGとTDMAAsとを用いた
場合、450℃〜360℃の温度範囲、好ましくは、4
20℃〜360℃でGaAs膜16の選択成長ができる
事が分かった。換言すれば、有機金属ガリウムとアミノ
基を含むAs化合物を使用することにより、GaAs膜
16を選択成長させることができた。
【0018】上に説明した実施例では、有機金属ガリウ
ムとして、トリメチルガリウム(TMG)を使用した
が、TMGの代わりに、トリエチルガリウム(TEG)
を用いることもできる。
【0019】上記したように、有機金属ガリウムとアミ
ノ基を含むAs化合物を使用することにより成長したG
aAs膜中に含まれるカーボン濃度を調べた所、カーボ
ン濃度は質量分析(SIMS分析)の検出感度以下(〜
2×1017cm-3)まで低減していることが確認できた。
すなわち、TMGとTDMAAsとを用いた450℃以
下でのGaAsの選択成長は、成長膜中のカーボン濃度
の低減に著しい効果があることが分かった。
【0020】上に述べた実施例においては、GaAs酸
化膜12をマスクとして用いたが、GaNマスクを用い
ることもできる。
【0021】さらに、MOMBE法を用いるGaAs膜
の選択成長の他に、MOCVD法を用いるGaAs膜の
選択成長にもこの方法は適用可能である。
【0022】更に、本発明は、GaAs膜のカーボン濃
度の低減の他に、GaAlAs,InGaAs等のGa
As系のカーボン濃度の低減にも有効である。この場
合、アミノ基を有するAs化合物に、有機金属ガリウ
ム、有機金属アルミニウム、有機金属インジウムを組み
合わせれば良い。
【0023】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
GaAs系の選択成長において、成長膜中のカーボン濃
度を著しく低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例による選択成長方法の各プロ
セスを示す図である。
【図2】本発明の一実施例に使用される選択成長装置を
示す図である。
【符号の説明】
11 GaAs基板 12 酸化膜 13 メタルマスク 14 Ga層 15 開口部 16 GaAs膜 21 成長室 22 表面処理室 23 パターニング室

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 マスクを用いて、GaAs系の選択成長
    を行う選択成長方法において、アミノ基を有するAs化
    合物と有機金属ガリウムとを組み合わせて前記GaAs
    系の選択成長を行うことを特徴とする選択成長方法。
  2. 【請求項2】 予め定められた量のGaを予め決められ
    た箇所に堆積させ、前記Gaが堆積された部分を熱的に
    脱離させて開口部を形成し、前記開口部に、アミノ基を
    有するAs化合物と有機金属ガリウムとを組み合わせて
    前記GaAs系の選択成長を行うことを特徴とする選択
    成長方法。
  3. 【請求項3】 前記アミノ基を有するAs化合物が、ト
    リスジメチルアミノアルシンである請求項1または2記
    載の選択成長方法。
  4. 【請求項4】 前記有機ガリウムが、トリメチルガリウ
    ムまたはトリエチルガリウムである請求項1または2記
    載の選択成長方法。
  5. 【請求項5】 前記マスクがGaAs酸化膜またはGa
    N膜である請求項1〜4のいずれかに記載された選択成
    長方法。
  6. 【請求項6】 前記GaAs系がGaAsである請求項
    1〜5のいずれかに記載された選択成長方法。
  7. 【請求項7】 前記GaAs系がAlGaAsである請
    求項1〜5のいずれかに記載された選択成長方法。
  8. 【請求項8】 前記GaAs系がInGaAsである請
    求項1〜5のいずれかに記載された選択成長方法。
  9. 【請求項9】 前記マスクを電子ビームもしくは電子ビ
    ームと塩素エッチングとを組み合わせたパターニングで
    形成する請求項1〜8のいずれかに記載された選択成長
    方法。
JP19833794A 1994-08-12 1994-08-23 選択成長方法 Pending JPH0864530A (ja)

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JP19833794A JPH0864530A (ja) 1994-08-23 1994-08-23 選択成長方法
US08/514,229 US5741360A (en) 1994-08-12 1995-08-11 Method of growing a crystal of a compound semiconductor at a low temperature

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006078470A (ja) * 2004-08-10 2006-03-23 Fujitsu Ltd 3次元微細領域元素分析方法及び3次元微細領域元素分析装置
US7094685B2 (en) 2002-01-26 2006-08-22 Applied Materials, Inc. Integration of titanium and titanium nitride layers

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Effective date: 19980909