JPH09320965A - 化合物半導体の製造方法 - Google Patents
化合物半導体の製造方法Info
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- JPH09320965A JPH09320965A JP13176996A JP13176996A JPH09320965A JP H09320965 A JPH09320965 A JP H09320965A JP 13176996 A JP13176996 A JP 13176996A JP 13176996 A JP13176996 A JP 13176996A JP H09320965 A JPH09320965 A JP H09320965A
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Abstract
のみ選択性よくIII-V族化合物半導体薄膜の成長を行う
ことができる。 【解決手段】III-V族化合物半導体単結晶のオフアング
ルが0.5〜30°の{100}面に保護膜を形成した
後、III-V族化合物半導体の原料ガスとともにハライド
ガスおよび/またはハロゲンガスを添加して、該保護膜
が形成されていない部分にIII-V族化合物半導体単結晶
薄膜を成長させる。
Description
機金属を原料とする化合物半導体薄膜の気相成長におい
て、化合物半導体層を形成する方法に係わり、特に選択
成長用保護膜への堆積を抑制するのに適した化合物半導
体の製造方法に関するものである。
させる技術のひとつとして選択成長が用いられている
が、MBE法では選択成長は困難であるため、通常MO
CVD法が用いられている。MOCVD法の選択成長に
おける利点としては、基板またはエピタキシャル成長層
へのダメージが殆どないことおよび比較的低温でプロセ
スが行えるため、品質の高い選択成長領域が得られるこ
とにある。
護膜上に多結晶の堆積が起こらないようにするため、成
長条件、混晶比、およびマスク幅等に大きな制約を受け
ていた。特に、Alを含んだ化合物の場合には、Alの
混晶比を上げるほど、そしてマスク幅を大きくするほ
ど、保護膜上に多結晶が堆積しやすくなるという問題が
あった。この解決方法としては、選択成長を行う際に成
長させる化合物の母体元素を含まないハライド法および
/またはハロゲンガスを加えることにより広い範囲にわ
たり保護膜上への多結晶の堆積が回避できることが報告
されている。(WO93/01614号公報)
記の手法を用いてもまだ選択性が十分でない場合があっ
た。特に、保護膜で保護される領域が広い場合や、保護
膜に対して選択成長を行いたい領域が極端に狭い場合に
選択性が十分でない場合がある。
題を解決すべく鋭意検討した結果、ハライドガスおよび
/またはハロゲンガスを加えて選択成長を行う際に、特
定の結晶成長面を選択することにより、選択性を向上し
得ることを見出し、本発明に到達した。即ち、本発明の
要旨は、 III-V族化合物半導体単結晶のオフアングル
が0.5〜30°の{100}面の一部に保護膜を形成
した後、III-V族化合物半導体の原料ガスとともにハラ
イドガスおよび/またはハロゲンガスを添加して、該保
護膜が形成されていない部分にIII-V族化合物半導体単
結晶薄膜を選択成長させる工程を含むことを特徴とする
化合物半導体の製造方法に存する。
本発明においては、選択性向上のため、III-V族化合物
半導体単結晶のオフアングルが0.5〜30°、好まし
くは1〜4°の{100}面上に選択成長を行うことを
特徴としている。オフアングルの方向は基本的にはどの
方向でもよいが、<011>A方向、<011>B方向
または<010>方向が好ましく、中でも<010>方
向が最も好ましい。また、オフアングルの方向はこれら
の方向ジャストの方向である必要は必ずしもなく、±3
0°以内、より好ましくは±20°以内の方向であれば
よい。なお、本明細書においては、<011>B方向と
は、V族元素が表面に出ている{111}B面の法線の
{100}面上への正射影の方向のことである。即ち、
図1aに示す(100)面に対しては[0−11]および
[01−1]で表される方向であって、この方向に形成し
たストライプ状保護膜を図1bに示した。他の{10
0}面についても、それぞれについてこれと結晶学的に
等価な方向を選べばよい。また、<011>A方向と
は、III族元素が表面に出ている{111}A面の法線
の{100}面上への正射影の方向のことである。
め、その面の一部、つまり成長が不要な部分に窒化珪
素、酸化珪素等公知の保護膜を設ける。保護膜は多くの
場合ストライプ状であり、その場合ストライプの方向
を、オフアングルの方向と垂直な方向から±45°以
内、より好ましくは±30°以内とすると、選択性がよ
り向上し、好ましい。また、かかるストライプ状の保護
膜は、短辺の幅が50μm以上で、かつ{100}面上
で薄膜形成領域に対する保護膜形成領域の割合が1以
上、好ましくは2以上、最も好ましくは2.5以上とな
る様に形成するのが好ましい場合がある。ブロードエリ
アのレーザ等を製造する場合や、局所的に成長速度を上
げる必要がある場合等にその様な保護膜形成領域が大き
く、成長領域を狭くすることが要求され、その場合、一
般に選択性は著しく低下するが、本発明によれば、保護
膜の方位を選ぶことにより、選択性よく成長を行うこと
ができる。
しては、有機金属、水素化物、塩化物等公知のいずれの
ものも使用可能であり、有機金属としてはトリメチルガ
リスム(TMG)、トリエチルガリウム(TEG)、ト
リメチルアルミニウム(TMA)およびトリエチルイン
ジウム(TMI)等が、水素化物としてはアルシン(A
sH3)およびホスフィン(PH3)等が、塩化物として
は塩化ガリウム(GaCl)、ジエチルガリウムクロラ
イド(DEGaCl)および三塩化砒素(AsCl3)
等が用いられるが、これらの中でも成長機構が比較的簡
単で、精密な成長速度の制御が比較的容易に行える等の
点で、塩素を含まない有機金属および塩素を含まない水
素化物が好ましい。また、特に有機金属を用いる場合
に、本発明の選択性向上の効果は大きい。
F、HCl等のハロゲン化水素やCCl2F2等のハロゲ
ン化炭素が、ハロゲンガスとしてはCl2、I2、F2、
Br2など、およびこれらの混合物が挙げられ、望まし
くはHClがよい。なお、原料ガスとして上記の塩化物
を用いた場合であって、Al混晶比が0.3〜0.4以
下の化合物半導体単結晶薄膜を成長させる場合には、別
途ハライドガスまたはハロゲンガスを導入しなくても、
ある程度選択性よく成長を行うことができる。
ゲンガスの使用量は成長室の大きさ、成長温度、成長圧
力、使用する原料の種類等に依存するが、量が多すぎる
と薄膜成長が止まり、エッチングになってしまうエッチ
ングモード域となり、量が少なすぎると保護膜上に多結
晶が成長するデポジションモード域となるので、ハライ
ドガスおよび/またはハロゲンガスの流量を適宜調節し
てこれらの領域を避け、選択成長を行いたい領域には結
晶が成長するが、保護膜上には多結晶が成長しないセレ
クティブモードで行うこととする。
ましく、成長温度については一般に気相成長で用いられ
る条件でよく、一般的には500〜900℃程度だが、
低温側では選択性が低下する傾向にあり、一方あまりに
高温だとIII-V族元素の再蒸発や不純物の取り込みが問
題となる場合があるので、600〜850℃、より好ま
しくは650〜800℃程度がよい。ただし、本発明の
効果、即ち面方位や保護膜形成の方向による選択性の向
上効果はより低温側、即ち500〜700℃程度で顕著
であって、本発明は比較的穏やかな条件で効果的に選択
成長を行える点でも有用である。
半導体薄膜の成長に有効であるが、特にアルミニウムを
含むIII-V族化合物半導体の成長に適している。具体的
には、AlInGaP、InAlAs、AlInP、A
lGaAsなどであり、特にAlGaAsへは好適であ
る。
するが、本発明は、その要旨を越えない限り、下記実施
例により限定されるものではない。 (実施例1および比較例)表面がそれぞれ(100)
面、(100)面から[0−11]方向に2°傾いた面、
(100)面から[0−1−1]方向に2°傾いた面また
は(100)面から[0−10]方向に2°傾いた面であ
るGaAs基板上に、窒化珪素からなる幅300μmの
ストライプ状の保護膜を、保護膜の長辺の方向が[0−
11]方向(図1b:B方向)または[011]方向(図
1c:A方向)となる様に100μm間隔で形成した
後、MOVPE法により膜厚約0.5μmのAl0.3G
a0.7As層を選択成長させて化合物半導体を製造し
た。原料ガスとしては、トリメチルガリウム(TMG)
2.7×10-4mol/min、トリメチルアルミニウム(T
MA)1.0×10-4mol/minおよびアルシン(As
H3)250sccm(standard cubic cmper minute)を、キ
ャリアガスとしての水素とともにガスの総流量が22sl
m(standard cubic liter per minute)となるように供給
し、成長温度は660℃、成長圧力は133hPaと
し、成長中に塩化水素を4cc添加した。微分干渉光学
顕微鏡で観察した結果を表1に示す。なお、結果の評価
は次の基準に従って行った。 ○−○ 保護膜上に多結晶の堆積が全く見られない ○−△ 保護膜上に多結晶の堆積がわずかに見られる ○−× 保護膜上に多結晶の堆積がまばらに見られる △−○ 保護膜の中央部に多結晶の堆積が連なりかかっ
た部分が見られる △−△ 保護膜の中央部に多結晶の堆積が連なった部分
が見られる(隙間あり) △−× 保護膜の中央部に多結晶の堆積が連なった部分
が見られる(隙間なし) ×−○ 保護膜の半分程度が多結晶の堆積により覆われ
ている ×−△ 保護膜の端部を除く大部分が多結晶に覆われて
いる ×−× 保護膜全体が多結晶に覆われている
−1−1]方向へ2°傾いた面であるGaAs基板のみ
を用い、成長温度580℃、660℃または780℃で
Al0.3Ga0.7As層を選択成長させた以外は、実施例
1と全く同様にして化合物半導体を製造した。その結果
を表2に示す。
堆積がなく、成長領域にのみ選択性よくIII-V族化合物
半導体薄膜の成長を行うことができる。
す模型の(100)面側から見た上面図。bは各実施例
および比較例において<011>B方向に形成されたス
トライプ状保護膜の方向の説明図。cは各実施例および
比較例において<011>A方向に形成されたストライ
プ状保護膜の方向の説明図。
Claims (7)
- 【請求項1】 III-V族化合物半導体単結晶のオフアン
グルが0.5〜30°の{100}面の一部に保護膜を
形成した後、III-V族化合物半導体の原料ガスとともに
ハライドガスおよび/またはハロゲンガスを添加して、
該保護膜が形成されていない部分にIII-V族化合物半導
体単結晶薄膜を選択成長させる工程を含むことを特徴と
する化合物半導体の製造方法。 - 【請求項2】 前記保護膜がストライプ状である請求
項1の方法。 - 【請求項3】 前記オフアングルの方向が、<010
>方向から±30°以内の方向、<011>A方向から
±30°以内の方向または<011>B方向から±30
°以内の方向である請求項1乃至2の方法。 - 【請求項4】 前記ストライプ状の保護膜の方向が、
オフアングルの方向と垂直な方向から±45°以内の方
向である請求項2乃至3の方法。 - 【請求項5】 前記ハライドガスがハロゲン化水素ま
たはハロゲン化炭素である請求項1乃至4の方法。 - 【請求項6】 前記選択成長の温度が500〜900
℃である請求項1乃至5の方法。 - 【請求項7】 前記ストライプ状の保護膜の短辺の幅
が50μm以上でかつ前記表面上の薄膜形成領域に対す
る保護膜形成領域の割合が1以上である請求項2乃至6
の方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13176996A JPH09320965A (ja) | 1996-05-27 | 1996-05-27 | 化合物半導体の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13176996A JPH09320965A (ja) | 1996-05-27 | 1996-05-27 | 化合物半導体の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09320965A true JPH09320965A (ja) | 1997-12-12 |
Family
ID=15065740
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13176996A Pending JPH09320965A (ja) | 1996-05-27 | 1996-05-27 | 化合物半導体の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09320965A (ja) |
-
1996
- 1996-05-27 JP JP13176996A patent/JPH09320965A/ja active Pending
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