JPS5856324A - 気相成長方法 - Google Patents

気相成長方法

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JPS5856324A
JPS5856324A JP56154635A JP15463581A JPS5856324A JP S5856324 A JPS5856324 A JP S5856324A JP 56154635 A JP56154635 A JP 56154635A JP 15463581 A JP15463581 A JP 15463581A JP S5856324 A JPS5856324 A JP S5856324A
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Kenya Nakai
中井 建弥
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    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10PGENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10P14/00Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars
    • H10P14/20Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of semiconductor materials
    • H10P14/34Deposited materials, e.g. layers
    • H10P14/3402Deposited materials, e.g. layers characterised by the chemical composition
    • H10P14/3414Deposited materials, e.g. layers characterised by the chemical composition being group IIIA-VIA materials
    • H10P14/3421Arsenides
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/448Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for generating reactive gas streams, e.g. by evaporation or sublimation of precursor materials
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は半導体等の製造に対して酸素の影響を極めて低
くするために、製造に用いるガスに不純物として存在す
るH、0,0.、GO等の酸素分をMあるいはMg等極
めて酸化しや丁い晶酸化性金”異材料の性質を利用して
低減Tる方法である。
トリメチ少ガリウムTMG、)リメチIレアルミニ17
 A TMA I トAsH,を用いた0 @ A I
 A @0)MO−CVDによる気相エビ成長ではAI
の存在のためにG―結晶中に電子トラップが多量に混入
することが知られており、これは、AIが酸化しや丁い
ことと関係していると考えられる。気相成長に用いるキ
ャリヤーガスにはCO、H,0,0,等のal1票を含
む不純書が考えられ、用いるガスの純化が計られている
が、現在のところ不完全である。MO−CVD装置のガ
ス配管系の配管内壁・に吸着したCO,H,0゜0、或
いは純化装置が存在しない人mHsガス等からのO嘗が
原因であると考えられる。キャリヤーガス自身について
は、はぼ完全な純度が期待されるPd拡敏膜を利用した
純化装置かあるが、前記原因によるものは装置の長期に
渡る使用等により改善が考えられるが、成長装置の酸素
のリーク等もあり、不完全である。
謳1図は従来公知であるGaAlAsのエビ成長装置の
概略である。キャリヤーガスにはP″′d拡歓膜式の純
化装置9により超高MI J[a)kl 、ガス、純化
装置として過通なものがない、AsH,H,8を含むH
,ガスが各々ボンベ7Irjjンベ8から供給される。
原料(1)TMG、TMA、L)MZn(Zn(CHs
)鵞)は各々ボンベ式のバブラー3.4.5により気化
され成長反応管12に供給される。反応管13内のサヤ
ブタ−15を高周波コイIし14で誘導加熱してサセプ
ター15上に於れた基板11を加熱して、熱分解反応に
よりGaAlAsをエビ成長するもである。ガス配管等
ガスの通路は主にステンレスパイプが使用されている。
ここで、HI3.Aaf(、は高純度な水素をベースに
作られたガスを使用するが、残貿分として、又、ボンベ
7.8ガス配管バイブ1111圧器lO流量計2バーレ
ブ6等の内壁には成長装置の組立時に多量のHlO,O
□CO等が吸着し、容易に脱着することなし長期に渡り
H,ガス中のH,0,0□COv源となる。ざらに成長
装置の各機器からのOtのリークが考えられ、良質のG
aAlAsがエビ成長しない。低キャリヤー濃度の結晶
は得られず、エビ層は高抵抗化しやすく、易動度は低い
。Ga0.7AI0.3人SはG a A s O)易
動度の1/2以下である。
本発明は上述の点に鑑みてなされたものでガス中の酸素
分を低減するため、酸化しやすい物質を酸化反応が進行
しやすい状態に保持しざらに酸化しやすい物質の酸化生
成物が、目的である気相処理に障害を与えないようにし
て利用丁6方法を提供するものである。
本発明は、AIやMg等の極めて酸化しやTい資質に処
理して用いるガスJi−接触させることによりガス中の
不純物であるO、 H,COCo、等を除去下へ通常の
反応では上記AI、Mg等の表面に酸化膜が形成T^た
め、酸化反応が停止あるいは低下してしまう。従って、
酸化膜の影響を低減Tるために、本発明者は上記物質を
合金化丁ればよいと舊う着想を得た。上記金属とGa、
In、So等の低融点金属との合金では比較的低温で、
液体状態となる。液体金属では、安定な酸化膜が形成さ
れない0なおAI、Mgを合金化することなしに高温に
加熱しても同様の効果を期待丁にとが可能テあるf;)
1、GaAlAsの成長を考えた場合、原料ガス中のA
sH,TMA (AI(CHs)a)等の分解反応が通
行し、GaAlAlの成長制御が困難となる障害を生じ
る。
、以下本発明の実施例について説明する。
1g2図(alは本発明を利用して作られた成長装置の
概略である。従来の1lI1図のものとの違いは、反応
管内に於て、本発明の易酸化性金属と低融点金−との合
金のを入れた合金ポートに出来るだけ近接し、ガスを纂
2図(blに41!、部を示す如く吹き付けるようにし
た点である@ 1g2図においても第1図と同一物には同符号で示した
・ g211には反応管13内にポー1−20が配設され、
ポート20には処理用ガスを吹き付けてガス中の不純物
である酸累分を除去Tる人1.M1等の易酸化性金属と
Ga、In、an、Pb等の低融点金属との合金が充填
されている@反応管13内部又は外部のヒーター18に
より加熱されたボート20内の合金19は液体となって
おり、ガスを吹き付けることにより、液体は流動し、酸
化膜は除去されやTくなっている。加熱温度は例えば合
金としrA I tfi 30 atomic XのG
a−AI(30X)合金を用いると約300℃に加熱す
ることにより液体合金となるOGa中のAIは選択的に
酸化されるのでGa、0.等の気化しゃ丁い酸化物は生
成しない・又目的で、y)4.GaAlAsのエビ成長
の原料であ4 A @ H@ e T M G (G 
a (CHm ) s ) * TM’(” (cHs
)i)は熱分解反応には温度低いので分解することはな
い。従ってほぼ原料及びそのキャリヤーガス中に含まれ
るCOH,0,0,CO,等の酸素は合金中のAIと結
合T6ためにガス中の酸素分はほぼ完全に除去これ従り
て、GaAlAsの特性は酸素が混入されないために著
しく向上する。Ga 0.7 AIO,!IA$の結晶
の鳥動度として、 Ga、Asの約90%以上のものが
得られるようになりた。又GaAsの成長に於ても、酸
素の低減により、カーボンの混入の楊度が低減し、不純
物濃度としてlQl’c11−1一度のものが得られる
ようになった。これは炭素の混入に対して酸素が重要な
作用があるものと考えられ、GaAsの成長にも有効で
あることが判った。
GaAsGaAlAs等の化合物半導体の成長に適用丁
にとを目的の発明であり従って実施例で合金とじrGa
−As合金を用いたが、P形の01リムの場合にはGa
 −Mg−AI合金を、n形の結晶に対してハGa−8
n −AI 8n −AI 、 Pb−Al等の合金を
使用丁れば嵐い。他の物質の気相成長に対して不純物と
しての影響を考慮した合金を使用することが可能である
また本実施例ではガス中のl!素分を除却する方法とし
て、反応管内に溶融合金を置いたが、場合によっては、
ガス配管系の内部あるいは前部に置設することも可能で
あり、善に純化装置を通じないAsH1ガスやドーピン
グのためのH,8ガスについて重点的に脱酸処理するこ
とも有効である。
又、上記合金には酸化膜が形Jilc75れこれが酸化
反応を低減する左用を成丁。従りて、反応ガスを吹付け
るだけでは合金表面に形成される酸化膜を除去Tるのに
不十分であるような場合には積極的に、機械的に合金a
mを攪拌もしくは、融液上面に形成された酸化膜をスク
イズし、常時合金の清浄面を与えるようにすることは、
本発明の作用をより有効にすることが出来る。
1.0a又はIn、Pb、8a等低融点金属とアルミニ
ウム(A1)あるいはマグネシウム(Mg)との合金を
室温又は室温から約SOO℃m度の温度に加熱し、半導
体処理あるいは半導体成長に用いる、H□Ar 、He
 、N、等の牛ヤリャガス或いはA魯Ha eHaSs
G”(CHs)m sλl(CHs)s−2n(CHs
)m等の反応性のガスを接触させて該ガス中に不純物と
して存在する酸素分を、AI又はMgの酸化物として一
定し、該ガス中より除去丁6方法。
1 上記低融点金属と、ム■又はMgとの合金を111
m1状態として、酸素分を不純物として含むガスを接触
させ6方法。
3、上記溶融状態の合金上に生成したAI、Mgの酸化
物の表面形成物を該溶融金属を攪拌もしくは表面をスク
イズして、除去しつつ、半導体処理用ガスを接触せしめ
る方法。
4、トリノ千少ガリウム、トリメチフレアIL/にラム
等の■族元素の有機金属化合物と、AaH,PH。
等のV族元素の水素化物を用いてff−V族化合物中導
体を熱分解して気相成長する成長法に於て、ガスを上記
方法で処理する。
不発明の超高純度ガス処理法番こより下記効果が得らす
る。
1、ガス中の酸素分をほぼ完全に除去することが可能で
ある。
2、 9素分除去の効果を持続的に利用出来る・3、酸
素を結合しや丁い物質とそれと温合する物質を選ぶこと
により目的の処理に対して悪影響を与えることはない。
4.良質のAIあるいはMgを含みかつ酸素の混入が障
害となる物質の気相感層が可能である・5、  jL質
のGa AI A@の気相エビ成長が可能である・
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の気相成長装置を説明する図、票2図は本
発明の気相成長装置を説明する図である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 (1)ff−V族化合物中溝体を気相成長する気相成長
    方法に於て気相成長用ガスを易酸化性金属或いはその合
    金Iこ接触させ、該ガス中に不純物として存在する酸素
    外を、咳易酸化性金属の酸化物として固定し、該ガス中
    より除去することを特徴とする気相成長方法。 (2)上記易酸化性金属がアlレミニウム、マグネシウ
    ムであるこt8特徴とする特許請求の範囲第1項記載の
    気相成長方法。 (3)上記合金を形成する金属が低融点金属であること
    を特徴とする特許請求の範囲第111記載の気相成長方
    法。 (4)上記低融点金属がGa、In、Pb又は8nであ
    ることを特徴とする特許請求の範囲wca項記載の気相
    成長方法。 (均 上記ガスが不活性ガス又は反応性ガスであること
    を特徴とする特許請求の範囲第1項記載の気相成長方法
    。 (6)易酸化性金属或いはその合金に被処理ガスを所定
    の温度で接触させることをIF#徽とする特許請求の範
    囲第1項記載の気相成長方法◎(7)上記温度を反応性
    ガスの分解温度より低温とすることを特徴とするI¥#
    杵請求の範囲6項記載の気相成長方法。 (8)易酸化性金属と低融金属との合金を溶融状態とす
    ることを%黴とする!f#杵請求の範囲181項記載の
    気相成長方法。 (9)上記S融状態の合金融液上に生成する咳酸化智の
    表面形成物を、該合金融液を攪拌或いは表面をスクイズ
    して除去しつつ処理することを特徴とする特許請求の範
    囲第8項記載の気相成長方法。 (幻)上記反応性ガスが有機金属化合物、非金属元素の
    水素化物、又は水素であることを特徴とする特許請求の
    範囲第5項記載の気相成長方法。 (11)上記不活性ガスがHe、Ar、Ne、Nlであ
    ることを41黴とTる特許請求の範囲第5項記載の気相
    成長方法◎
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007042854A (ja) * 2005-08-03 2007-02-15 Tokyo Univ Of Agriculture & Technology アルミニウム系iii族窒化物結晶の製造方法および結晶積層基板
US7968362B2 (en) 2001-03-27 2011-06-28 Ricoh Company, Ltd. Semiconductor light-emitting device, surface-emission laser diode, and production apparatus thereof, production method, optical module and optical telecommunication system

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