JPS6083324A - 有機金属熱分解法による３−５族化合物半導体の製造方法 - Google Patents
有機金属熱分解法による３−５族化合物半導体の製造方法Info
- Publication number
- JPS6083324A JPS6083324A JP58190850A JP19085083A JPS6083324A JP S6083324 A JPS6083324 A JP S6083324A JP 58190850 A JP58190850 A JP 58190850A JP 19085083 A JP19085083 A JP 19085083A JP S6083324 A JPS6083324 A JP S6083324A
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- JP
- Japan
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- reaction
- reaction pipe
- temperature
- pipe
- 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
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10P14/00—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars
- H10P14/20—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of semiconductor materials
- H10P14/24—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of semiconductor materials using chemical vapour deposition [CVD]
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10P14/00—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars
- H10P14/20—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of semiconductor materials
- H10P14/34—Deposited materials, e.g. layers
- H10P14/3402—Deposited materials, e.g. layers characterised by the chemical composition
- H10P14/3414—Deposited materials, e.g. layers characterised by the chemical composition being group IIIA-VIA materials
- H10P14/3421—Arsenides
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明輪有様金属熱分解法によシ■−ｖ族化合物半導体
を作製する方法に関する。化合物半導体基板結晶上Ｋｌ
［Ｉ−Ｖ族化合物半導体エピタキシャル層を単層又は複
数層成長して各種デバイスを形成することが多い。■族
元素の有機化合物とＶ族元素の水素化物又は有機化合物
とを、加熱した基板上で熱分解して成長する有機金属熱
分解法囲気中に水分又は酸素等があるとき、これが結晶
中にとシ込まれ、結晶の電気的、光学的性質に重大な影
響を及ぼすことが知られている。従って、原料ガス中に
水分や酸素が含まれないようにすることは重要である。
を作製する方法に関する。化合物半導体基板結晶上Ｋｌ
［Ｉ−Ｖ族化合物半導体エピタキシャル層を単層又は複
数層成長して各種デバイスを形成することが多い。■族
元素の有機化合物とＶ族元素の水素化物又は有機化合物
とを、加熱した基板上で熱分解して成長する有機金属熱
分解法囲気中に水分又は酸素等があるとき、これが結晶
中にとシ込まれ、結晶の電気的、光学的性質に重大な影
響を及ぼすことが知られている。従って、原料ガス中に
水分や酸素が含まれないようにすることは重要である。
更Ｋ、結晶成長装置の配管に大気の漏洩がおこらぬよう
にするととも重要である。しかし、これらの点に細心の
注意を払っても、なお、基板結晶の装填時に大気が反応
管中に混入することはさけられない。反応管中に混入し
た大気は、反応管内を清浄ガスでパージングすることに
より大巾に減少させることができるが、混入した大気中
の水蒸気や酸素、特に水蒸気は反応管壁に吸着され、短
時間のパージングによっては充分に水蒸気ガスをおい出
すことができない。この水蒸気は結晶成長中に管壁より
脱離し原料ガス中に混入して基板に到達し、結晶中に不
純物として取込まれる。これは、結晶中に格子欠陥を導
入し、結晶の電気的、光学的特性を劣化させる。従来、
これら障害に対して良好な結果をもたらす手段は存在し
なかった。
にするととも重要である。しかし、これらの点に細心の
注意を払っても、なお、基板結晶の装填時に大気が反応
管中に混入することはさけられない。反応管中に混入し
た大気は、反応管内を清浄ガスでパージングすることに
より大巾に減少させることができるが、混入した大気中
の水蒸気や酸素、特に水蒸気は反応管壁に吸着され、短
時間のパージングによっては充分に水蒸気ガスをおい出
すことができない。この水蒸気は結晶成長中に管壁より
脱離し原料ガス中に混入して基板に到達し、結晶中に不
純物として取込まれる。これは、結晶中に格子欠陥を導
入し、結晶の電気的、光学的特性を劣化させる。従来、
これら障害に対して良好な結果をもたらす手段は存在し
なかった。
本発明は結晶成長中の管壁からの水蒸気の脱離による結
晶品質の低下を防止する手段を提供する。
晶品質の低下を防止する手段を提供する。
本発明の原理を以下に説明する。本発明の主りは、水蒸
気が反応管壁に吸着しても、反応管壁の温度を、充分に
下げることにより、事実上、結晶品質を低下せしめない
程度にまで水蒸気の蒸気圧を低下せしめることによって
管壁への水蒸気吸尤の問題全解決しようとするものであ
る。■−ｖ族化合物半導体結晶とりわけアルミニウムな
ど易酸化性の元素金倉む結晶は有機金属熱分解法による
結晶成長の際原料ガス、キャリアガス中の水蒸気の影響
を著しく受けやすい。実験的な検討の結果、１０ｐｐｍ
以上の水μ気が存在するガス雰囲気中で成長されたＡｔ
ＸＧａ、−ｘＡｓ等Ａｔを含む化合物半導体結晶は高抵
抗となシ、フオトルミネ、センス発光効率も低い。それ
に反し、水蒸気濃度が１ないし数ｐｐｍ以下の低水分温
度雰囲気で成長された上記ＡＩ Ｘ Ｇａ、−ｘＡｓ等
の半導体結晶は良好な発光特性を示すことか４４」明し
た。第１図は、成長キャリアガス中の水蒸気濃度を変え
、その他の結晶成長条件全一定にしたとき得られた■−
ｖ族化合物Ａｔｏ、３０ｇｏ、７Ａｓ結晶のホトルミネ
ッセンス発光効率を調べた結果金示したものである。水
蒸気濃度が１０ｐｐｍ以上では、ホトルミネッセンス発
光効率は極端に小さく、数ｐｐｍ以下では大きな発光効
率が得られることがわかる。第２図に示した水蒸気の平
衡蒸気圧の温度依存性の関係全考慮すると、１０ｐｐｍ
は一６０℃での平衡蒸気圧に対応し、数ｐｐｍは一７０
℃の平衡蒸気圧に対応することがわかる。前記のように
、この水蒸気濃度を減らすために反応管内の不純物ガス
の置換を充分におこなうことが重要であるが、完全な置
換を行なうには長時間を要し駐済効率が著しく低く牟り
だ。本発明は、原料ガスが接する反応１ｇ壁の温度ｔ−
−’７０℃以下に制御する仁とによシ、成長ガス１雰囲
気中の水盆纏度’ｉ ２ ｐｐｍ以下に保たせること：
によって、室温又はその近傍の温度においてはｊＯ，ｐ
ｐｍ以上の高内度水蒸気金主ぜしめるほど大量の水分子
を吸着している反応管内壁においても水：分に関しこれ
全凍結せしめることによって、良質：の結晶を得怜乎造
方法である。第３図は本製造方１１法の一実施例（おけ
る反応管壁、の温度プログラム、１でおる。時刻ｔ、以
降にお諭て結晶成長を開始するに先だ：ち時刻ｔ、、以
前に反応管壁は室温（ＴＡ）にせ、、し＋！５ておき、
成長に＃ｉする基！結晶を反応管内に導入し・反導管内
０不純物ガス’ｆｆ Ｈ２、ｊｌｅ等のガスで置換する
。しかるのち時刻りからｔ、にかけて反応管壁を温度Ｔ
Ｂ（ＴＢ≦−７０℃）にせしめ、時刻１を以呻において
結晶成長を開始し、結晶成長中は条件ＴＢ＜−７０℃を
保持する。結晶成長終了後の時刻ｔ、からｔ４にかけて
基板結晶の温度を室温にもどす。時刻ｔ４以降に成長結
晶全反応管よシとり出す。
気が反応管壁に吸着しても、反応管壁の温度を、充分に
下げることにより、事実上、結晶品質を低下せしめない
程度にまで水蒸気の蒸気圧を低下せしめることによって
管壁への水蒸気吸尤の問題全解決しようとするものであ
る。■−ｖ族化合物半導体結晶とりわけアルミニウムな
ど易酸化性の元素金倉む結晶は有機金属熱分解法による
結晶成長の際原料ガス、キャリアガス中の水蒸気の影響
を著しく受けやすい。実験的な検討の結果、１０ｐｐｍ
以上の水μ気が存在するガス雰囲気中で成長されたＡｔ
ＸＧａ、−ｘＡｓ等Ａｔを含む化合物半導体結晶は高抵
抗となシ、フオトルミネ、センス発光効率も低い。それ
に反し、水蒸気濃度が１ないし数ｐｐｍ以下の低水分温
度雰囲気で成長された上記ＡＩ Ｘ Ｇａ、−ｘＡｓ等
の半導体結晶は良好な発光特性を示すことか４４」明し
た。第１図は、成長キャリアガス中の水蒸気濃度を変え
、その他の結晶成長条件全一定にしたとき得られた■−
ｖ族化合物Ａｔｏ、３０ｇｏ、７Ａｓ結晶のホトルミネ
ッセンス発光効率を調べた結果金示したものである。水
蒸気濃度が１０ｐｐｍ以上では、ホトルミネッセンス発
光効率は極端に小さく、数ｐｐｍ以下では大きな発光効
率が得られることがわかる。第２図に示した水蒸気の平
衡蒸気圧の温度依存性の関係全考慮すると、１０ｐｐｍ
は一６０℃での平衡蒸気圧に対応し、数ｐｐｍは一７０
℃の平衡蒸気圧に対応することがわかる。前記のように
、この水蒸気濃度を減らすために反応管内の不純物ガス
の置換を充分におこなうことが重要であるが、完全な置
換を行なうには長時間を要し駐済効率が著しく低く牟り
だ。本発明は、原料ガスが接する反応１ｇ壁の温度ｔ−
−’７０℃以下に制御する仁とによシ、成長ガス１雰囲
気中の水盆纏度’ｉ ２ ｐｐｍ以下に保たせること：
によって、室温又はその近傍の温度においてはｊＯ，ｐ
ｐｍ以上の高内度水蒸気金主ぜしめるほど大量の水分子
を吸着している反応管内壁においても水：分に関しこれ
全凍結せしめることによって、良質：の結晶を得怜乎造
方法である。第３図は本製造方１１法の一実施例（おけ
る反応管壁、の温度プログラム、１でおる。時刻ｔ、以
降にお諭て結晶成長を開始するに先だ：ち時刻ｔ、、以
前に反応管壁は室温（ＴＡ）にせ、、し＋！５ておき、
成長に＃ｉする基！結晶を反応管内に導入し・反導管内
０不純物ガス’ｆｆ Ｈ２、ｊｌｅ等のガスで置換する
。しかるのち時刻りからｔ、にかけて反応管壁を温度Ｔ
Ｂ（ＴＢ≦−７０℃）にせしめ、時刻１を以呻において
結晶成長を開始し、結晶成長中は条件ＴＢ＜−７０℃を
保持する。結晶成長終了後の時刻ｔ、からｔ４にかけて
基板結晶の温度を室温にもどす。時刻ｔ４以降に成長結
晶全反応管よシとり出す。
第４図は実施例において使用した結晶成長装置の反応管
部分の断面図を示す。１は反応管壁であシこの壁面の温
度が制御される。２は１の反応管壁をとりかこむ外管で
あシ、１の反応・Ｕ壁と２の外′Ｕとの間には反応管壁
１？冷却する冷媒が入口３よシ導入され出口４よル排出
される。反応に用いられるガスは入口５よシ導入され、
反応ｗ壁ｌＫ囲まれた反応管内に設けられたヒーター８
で熱せられたサブストレートホルダー７の上に置かれた
基板１０上で結晶成長反応がおこなわれる。実施例にお
いては、Ａｔ、４Ｇｍ６．７Ａｓをとりあけたが、等大
ガスはトリメチルガリウム（以下ＴＭＧと略称する）、
トリメチルアルミニウム（以下ＴＭＡと略称する）、ア
ルシンでおシーキャリアガスとして水素イスを用いた。
部分の断面図を示す。１は反応管壁であシこの壁面の温
度が制御される。２は１の反応管壁をとりかこむ外管で
あシ、１の反応・Ｕ壁と２の外′Ｕとの間には反応管壁
１？冷却する冷媒が入口３よシ導入され出口４よル排出
される。反応に用いられるガスは入口５よシ導入され、
反応ｗ壁ｌＫ囲まれた反応管内に設けられたヒーター８
で熱せられたサブストレートホルダー７の上に置かれた
基板１０上で結晶成長反応がおこなわれる。実施例にお
いては、Ａｔ、４Ｇｍ６．７Ａｓをとりあけたが、等大
ガスはトリメチルガリウム（以下ＴＭＧと略称する）、
トリメチルアルミニウム（以下ＴＭＡと略称する）、ア
ルシンでおシーキャリアガスとして水素イスを用いた。
ＴＭＡ：・ＴＭＧのモル比は０．３ ： ０．７アルシ
ン対（ＴＭＡ＋ＴＭＧ）のモル比は約１０とした。結晶
成長温度は７５０℃とした。又冷媒は冷却した窒素ガス
を用いた。このよう処してＡｔＸ Ｇａ、□Ａｌｌ結晶
全有機金属熱分解法にて成長した結果、反応管壁１の温
度が一７０℃以下のとき一発光効率の極めて高い良質の
結晶が得られていることがわかった。又再現性について
も従来の反応管パージングのみの水分除去法に対して大
ｒｊＪに改善された結果の得られることがわかった。
ン対（ＴＭＡ＋ＴＭＧ）のモル比は約１０とした。結晶
成長温度は７５０℃とした。又冷媒は冷却した窒素ガス
を用いた。このよう処してＡｔＸ Ｇａ、□Ａｌｌ結晶
全有機金属熱分解法にて成長した結果、反応管壁１の温
度が一７０℃以下のとき一発光効率の極めて高い良質の
結晶が得られていることがわかった。又再現性について
も従来の反応管パージングのみの水分除去法に対して大
ｒｊＪに改善された結果の得られることがわかった。
第１図は成長キャリアガス中の水蒸気濃度に対するＡ１
６，３ Ｇ ａ （Ｌ ７ Ａ ８結晶の発光効率を描
いた図である。第２図は飽和水蒸気量の温度依存性を示
す図、第３図は本発明の実施例における温度プログラム
を示す図である。第４図は本発明の実施例における反応
管部分の断面図を示す。第４図において１は反応管管壁
、２は外壁、３は冷媒入口、４は冷媒出口、５は成長に
あづかる原料ガス及びキャリアガスの入口、７はサブス
トレートホルダー、８は加熱用ヒーター、１０は基板結
晶を示す。 特許出願人工業ｔｉ術院長川用を争岬 悴１図 バ×摂キャリノ７ガ文中の７Ｆ蒸り乏【、（ｐｐｍ）亭
２ 口 １（１ 温 虐 （０Ｃ〕 畔 間 （をン 亭 ４ 図
６，３ Ｇ ａ （Ｌ ７ Ａ ８結晶の発光効率を描
いた図である。第２図は飽和水蒸気量の温度依存性を示
す図、第３図は本発明の実施例における温度プログラム
を示す図である。第４図は本発明の実施例における反応
管部分の断面図を示す。第４図において１は反応管管壁
、２は外壁、３は冷媒入口、４は冷媒出口、５は成長に
あづかる原料ガス及びキャリアガスの入口、７はサブス
トレートホルダー、８は加熱用ヒーター、１０は基板結
晶を示す。 特許出願人工業ｔｉ術院長川用を争岬 悴１図 バ×摂キャリノ７ガ文中の７Ｆ蒸り乏【、（ｐｐｍ）亭
２ 口 １（１ 温 虐 （０Ｃ〕 畔 間 （をン 亭 ４ 図
Claims (1)
- ＩＩＩ族原′料にＪｕｌ族の有機化合物をもちい、Ｖ鉄
原料にＶ族の水素化物又は■族の有機化合物をもちいて
、反応管に該原料ガスを導き、該反応管内に設置された
高温の成長温度に保拐された基板結晶上で該原料ガスを
熱分解して■−ｖ族化合物半導体を結晶成長させる有機
金属熱分解法において、該原料ガス及びキャリアガスが
接するところの該反応管管壁の温度を少なくとも結晶成
長中に、−７０℃以下に設定して結晶を成長せしめるこ
とを特徴とする有機金属熱分所法による１■−Ｖ族化合
物半導体の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58190850A JPS6083324A (ja) | 1983-10-14 | 1983-10-14 | 有機金属熱分解法による３−５族化合物半導体の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58190850A JPS6083324A (ja) | 1983-10-14 | 1983-10-14 | 有機金属熱分解法による３−５族化合物半導体の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6083324A true JPS6083324A (ja) | 1985-05-11 |
Family
ID=16264811
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58190850A Pending JPS6083324A (ja) | 1983-10-14 | 1983-10-14 | 有機金属熱分解法による３−５族化合物半導体の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6083324A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6155916A (ja) * | 1984-08-27 | 1986-03-20 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 気相成長方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5422159A (en) * | 1977-07-19 | 1979-02-19 | Secr Defence Brit | Method of producing semiconductor |
-
1983
- 1983-10-14 JP JP58190850A patent/JPS6083324A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5422159A (en) * | 1977-07-19 | 1979-02-19 | Secr Defence Brit | Method of producing semiconductor |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6155916A (ja) * | 1984-08-27 | 1986-03-20 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 気相成長方法 |
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