JPS62207796A - 分子線エピタキシヤル成長方法 - Google Patents
分子線エピタキシヤル成長方法Info
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- JPS62207796A JPS62207796A JP4973386A JP4973386A JPS62207796A JP S62207796 A JPS62207796 A JP S62207796A JP 4973386 A JP4973386 A JP 4973386A JP 4973386 A JP4973386 A JP 4973386A JP S62207796 A JPS62207796 A JP S62207796A
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Landscapes
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Physical Deposition Of Substances That Are Components Of Semiconductor Devices (AREA)
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】
〔産業上の利用分野〕
本発明はＧａＰ からなる基板上に高品質の結晶層を成
長させる分子線エピタキシャル成長方法に関する。
長させる分子線エピタキシャル成長方法に関する。
従来ＧａＰからなる基板上に半導体単結晶層を分子線を
用いてエピタキシャル成長させるには、化学的エツチン
グ処理によって薄い酸化膜を基板表面に形成し真空中で
基板加熱によりその酸化膜を成長直前に除去し、同時に
表面の汚染物質を除去するという基板清浄化処理がとら
几ていた。
用いてエピタキシャル成長させるには、化学的エツチン
グ処理によって薄い酸化膜を基板表面に形成し真空中で
基板加熱によりその酸化膜を成長直前に除去し、同時に
表面の汚染物質を除去するという基板清浄化処理がとら
几ていた。
（このような方法は、ジャーナル・オプ・エレクトロケ
ミ力／ｌ／ −７サイアテ４ （Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ
Ｅｌｅｃ−ｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ ５ｏｃｉｅｔｙ
） 、第１３０巻１９８３年、第２０９９ページに記載
さ几ている。）この場合、基板が清浄化されたことの目
安として、反射型高速電子線回折によりＶ族安定化面超
構造パターンの出現を確認することを行なっていた。
ミ力／ｌ／ −７サイアテ４ （Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ
Ｅｌｅｃ−ｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ ５ｏｃｉｅｔｙ
） 、第１３０巻１９８３年、第２０９９ページに記載
さ几ている。）この場合、基板が清浄化されたことの目
安として、反射型高速電子線回折によりＶ族安定化面超
構造パターンの出現を確認することを行なっていた。
反射型高速電子線回折パターンは基板結晶表面のわずか
な酸化膜や■族微小液滴の存在には敏感ではないが、一
方表面モホロジーや界面の結晶性はそのわずかな酸化膜
や■族微小液滴の存在に敏感である。特ＫＧａＰ から
なる基板の場合、表面酸化膜が除去される温度と表面で
ＧａとＰとが分解して蒸発する温度とが１１とんど等し
く、しかも表面酸化物が除去さ几る温度は洗浄法や化学
的エツチング処理のわずかな条件の違いによって太きく
異なるので、同一温度で基板脱酸化膜処理を行なっても
清浄表面が得ら几良質の成長層が得られる場合もあ几ば
、最表面層に酸化物が残ったりＧａＰが分解してＧａの
微小液滴が発生し、その結果成長層に表面欠陥や界面不
良が生じることもあり、とｎらの場合を反射型高速電子
線回折バターｑレ ンＶ族安定化面が出現したことによって識別することは
困難であった。
な酸化膜や■族微小液滴の存在には敏感ではないが、一
方表面モホロジーや界面の結晶性はそのわずかな酸化膜
や■族微小液滴の存在に敏感である。特ＫＧａＰ から
なる基板の場合、表面酸化膜が除去される温度と表面で
ＧａとＰとが分解して蒸発する温度とが１１とんど等し
く、しかも表面酸化物が除去さ几る温度は洗浄法や化学
的エツチング処理のわずかな条件の違いによって太きく
異なるので、同一温度で基板脱酸化膜処理を行なっても
清浄表面が得ら几良質の成長層が得られる場合もあ几ば
、最表面層に酸化物が残ったりＧａＰが分解してＧａの
微小液滴が発生し、その結果成長層に表面欠陥や界面不
良が生じることもあり、とｎらの場合を反射型高速電子
線回折バターｑレ ンＶ族安定化面が出現したことによって識別することは
困難であった。
本願の発明者は、ＧａＰ からなる基板の清浄化の際に
Ｖ族安定化面を反射型高速電子線回折パターンで確認し
ても、実際には基板表面に酸素及び他の不純物が微量に
堆積していることを２次イオン質量分析により見い出し
た。すなわち、Ｖ族安定化面の確認だけでは、Ｇａ原子
をとり囲む酸素原子の存在を蒐逃してみまうのである。
Ｖ族安定化面を反射型高速電子線回折パターンで確認し
ても、実際には基板表面に酸素及び他の不純物が微量に
堆積していることを２次イオン質量分析により見い出し
た。すなわち、Ｖ族安定化面の確認だけでは、Ｇａ原子
をとり囲む酸素原子の存在を蒐逃してみまうのである。
そうして、この微量の酸素原子の存在は、ＧａＰ 表面
酸化膜がＱａ２Ｑ３として残存していることを意味して
いると考えられる。Ｐ２Ｏ５は蒸気圧が高いので残存し
ている可能性は考え雌い。
酸化膜がＱａ２Ｑ３として残存していることを意味して
いると考えられる。Ｐ２Ｏ５は蒸気圧が高いので残存し
ている可能性は考え雌い。
以上述べたように、従来の方法ではＧａＰ からなる基
板の清浄化が不十分であったので、例えばＧａをドープ
したＺｎ５ｅ層を成長しても室温での移動度が３６０ｉ
／Ｖ−ｓと小さいものしか得ら几なかった。
板の清浄化が不十分であったので、例えばＧａをドープ
したＺｎ５ｅ層を成長しても室温での移動度が３６０ｉ
／Ｖ−ｓと小さいものしか得ら几なかった。
上述した従来の分子線エピタキシャル成長方法は、Ｇａ
Ｐ からなる基板のＰ安定化面上に分子線を照射してエ
ピタキシャル成長を行うものであり上質の成長層が得ら
ｎないという欠点があった。
Ｐ からなる基板のＰ安定化面上に分子線を照射してエ
ピタキシャル成長を行うものであり上質の成長層が得ら
ｎないという欠点があった。
本発明の目的はＧａＰ からなる基板上に高品質の結晶
を再現性良く成長することの可能な分子線エピタキシャ
ル成長法を提供することにある。
を再現性良く成長することの可能な分子線エピタキシャ
ル成長法を提供することにある。
本発明の分子線エピタキシャル成長方法は熱分解を防止
しながら加熱することによりＧａＰ からなる基板の表
面を清浄化して得らｎたＧａ安定化面上に所定の分子線
を照射してエピタキシャル成長を行うものである。
しながら加熱することによりＧａＰ からなる基板の表
面を清浄化して得らｎたＧａ安定化面上に所定の分子線
を照射してエピタキシャル成長を行うものである。
次に本発明の実施例を図面を参照して説明する。
第１図は本発明の実施に使用するのに適当な分子線エピ
タキシャル成長装置の模式図である。
タキシャル成長装置の模式図である。
超高真空排気系１を有する分子線エピタキシャル成長チ
ャンバー２内の結晶成長位置に半固定された。基板ホル
ダー３にセットされ九〇ａＰ からなる基板４０表面温
度をボート５のガラス窓６を通して赤外線温度計カメラ
７でモニターできるようになっている。まずマニユピユ
レータ８を回転するととＫよって基板ホルダー３と直角
に保持さ几た真空計９を結晶成長位置に一時固定して、
ボート１０に取り付けられたヒ素セル１１から基板のＰ
原子の蒸発によるＧａ液滴発生を抑える為に照射さ几る
ヒ素分子線強度の測定を行ない、ヒ素セル加熱用ヒータ
電源１２を用いて、基板４に熱による損傷を与えない為
に必要士譬なヒ素照射線強Ｋ（ＩＸＩＯ＋ｗ＋Ｈｇ）を
設定する。そしてマニユピユレータ８を成長位置にもど
し上述のヒ素分子線の照射のもとて基板加熱用ヒータ１
３を基板加熱用ヒータ電源１４を用いて、基板表面温度
を制御しながら脱酸化膜処理を行ない、Ｇａ安定化面が
出現したことを螢光スクリーン１５上に現わ几る反射型
高速電子線回折パターンで確認した後成長を開始する。
ャンバー２内の結晶成長位置に半固定された。基板ホル
ダー３にセットされ九〇ａＰ からなる基板４０表面温
度をボート５のガラス窓６を通して赤外線温度計カメラ
７でモニターできるようになっている。まずマニユピユ
レータ８を回転するととＫよって基板ホルダー３と直角
に保持さ几た真空計９を結晶成長位置に一時固定して、
ボート１０に取り付けられたヒ素セル１１から基板のＰ
原子の蒸発によるＧａ液滴発生を抑える為に照射さ几る
ヒ素分子線強度の測定を行ない、ヒ素セル加熱用ヒータ
電源１２を用いて、基板４に熱による損傷を与えない為
に必要士譬なヒ素照射線強Ｋ（ＩＸＩＯ＋ｗ＋Ｈｇ）を
設定する。そしてマニユピユレータ８を成長位置にもど
し上述のヒ素分子線の照射のもとて基板加熱用ヒータ１
３を基板加熱用ヒータ電源１４を用いて、基板表面温度
を制御しながら脱酸化膜処理を行ない、Ｇａ安定化面が
出現したことを螢光スクリーン１５上に現わ几る反射型
高速電子線回折パターンで確認した後成長を開始する。
まず第１の実施例について説明する。
（Ｄ （１００）面を有する、Ｚａ ドープｏｐ型Ｇ
ａＰからなる基板を化学的エツチング処理により表面に
博い酸化膜を形成したのち、基板ホルダー３にセットし
、超高真空排気系１によって超高真空状態（ｌＸ１０〜
１０ ｗＨｇ）にする。
ａＰからなる基板を化学的エツチング処理により表面に
博い酸化膜を形成したのち、基板ホルダー３にセットし
、超高真空排気系１によって超高真空状態（ｌＸ１０〜
１０ ｗＨｇ）にする。
（１１）次に、照射線強度１×１０ ■Ｈｇ のヒ素分
子巌を照射しつつ基板温度を６６０℃に加熱して脱酸化
膜処理を行う。ヒ素分子線の照射によりＧａＰの熱分解
は防止される。
子巌を照射しつつ基板温度を６６０℃に加熱して脱酸化
膜処理を行う。ヒ素分子線の照射によりＧａＰの熱分解
は防止される。
０１Ｄ 反射型高速電子線回折パターンにより、Ｇａ
安定化面の出現を確認しこの６６０℃の温度を１〜２分
間維持した後、成長温度３６０℃まで下げヒ素分子線の
照射を中止し、Ｚｎ分子線とＳｅ分子線の照射を行うこ
とによりＺｎ５ｅの成長を開始した。このとき、同時に
、Ｇａセルを開き、Ｇａｔｎ型ドーパントとして用い、
Ｚｎ５ｅｆ：ｎ−型とした。
安定化面の出現を確認しこの６６０℃の温度を１〜２分
間維持した後、成長温度３６０℃まで下げヒ素分子線の
照射を中止し、Ｚｎ分子線とＳｅ分子線の照射を行うこ
とによりＺｎ５ｅの成長を開始した。このとき、同時に
、Ｇａセルを開き、Ｇａｔｎ型ドーパントとして用い、
Ｚｎ５ｅｆ：ｎ−型とした。
こうして得ら几た厚さ１μｍのｎ−型Ｚｎ５ｅ成長層の
移動度は室温で平均５３０→■・Ｓという大きな値で再
現性良く得られた。
移動度は室温で平均５３０→■・Ｓという大きな値で再
現性良く得られた。
なお、材料は純度９９．９９９９％のＺｎ、純度９９．
９９９９チのＳｅ、 純度９９．９９９９９１ＤＧａ
、純度９９．９９９９９チのＡｓを用いた。
９９９９チのＳｅ、 純度９９．９９９９９１ＤＧａ
、純度９９．９９９９９チのＡｓを用いた。
次に第２の実施例について説明する二
第１の実施例の工程（１）と同じことを行ったのち照射
線強度２Ｘ１０ ｍＨｇ のヒ素分子線を照射しつ
つ基板温度を６７０℃に加熱して脱酸化処理を行なう。
線強度２Ｘ１０ ｍＨｇ のヒ素分子線を照射しつ
つ基板温度を６７０℃に加熱して脱酸化処理を行なう。
ヒ素分子線の照射によりＧａＰ 基板の熱分解は防止さ
れる。
れる。
次に、反射型高速電子線回折パターンにより、Ｇａ安定
化面の出現を確認しこの６７０℃の温度を１〜２分間維
持した後、成長温度５７０℃まで下げてＧａＡｓの成長
を開始した。成長開始と同時にＳｉセルを開き、Ｓｉを
ｎ型ドーパントとして用いＧａＡｓをｎ−型とした。こ
うして得られた厚さ１μｍのｎ−型ＧａＡａ成長層の移
動度は７７にで平均１３０．０００□−８という非常に
大きな値で再現性よく得らｎた。
化面の出現を確認しこの６７０℃の温度を１〜２分間維
持した後、成長温度５７０℃まで下げてＧａＡｓの成長
を開始した。成長開始と同時にＳｉセルを開き、Ｓｉを
ｎ型ドーパントとして用いＧａＡｓをｎ−型とした。こ
うして得られた厚さ１μｍのｎ−型ＧａＡａ成長層の移
動度は７７にで平均１３０．０００□−８という非常に
大きな値で再現性よく得らｎた。
なお、材料は純度９９．９９９９９％のＳｉ 、Ａｓ
、Ｇａを用いた。
、Ｇａを用いた。
なお、以上の実施例において基板清浄化の際に基板の鵬
分解を防ぐ為にヒ素分子線を基板表面に照射したが、本
発明の本質はＧａＰ 基板のＧａ安定化面を出現させる
ことにあり、他の方法によってこれを行なってもよい。
分解を防ぐ為にヒ素分子線を基板表面に照射したが、本
発明の本質はＧａＰ 基板のＧａ安定化面を出現させる
ことにあり、他の方法によってこれを行なってもよい。
例えば、アルシンガスを加熱さ几た基板表面に照射して
、基板の熱分解を防ぎかつＧａ安定化面を出現させても
よい。
、基板の熱分解を防ぎかつＧａ安定化面を出現させても
よい。
なお、厚さ１μｍ未満の超薄膜の形成に本発明を適用し
うろことは改めていうまでもない。
うろことは改めていうまでもない。
以上説明したように本発明は、ＧａＰ 基板のＧａ安定
化面上に所定の分子線を照射してエピタキシャル成長を
行うことにより、高品質の半導体結晶層が得られるとい
う効果がある。
化面上に所定の分子線を照射してエピタキシャル成長を
行うことにより、高品質の半導体結晶層が得られるとい
う効果がある。
第１図は本発明の実施に使用するのに適当な分子線エピ
タキシャル成長装置の模式図である。 １・・・・・・超高真空排気系、２・・・・・・分子線
エピタキシャル成長チャンバー、３・・・・・・基板ホ
ルダー、４・・・・・・基板、５・・・・・・ポート、
６・・・・・・ガラス窓、７・・・・・・赤外線温度計
カメラ、８・・・・・・マニユピユレータ、９・・・・
・・真空計、１０・・・・・・ポート、１１・・・・・
・ヒ素セル、１２・・・・・・ヒ素セル加熱用ヒータ電
源、１３・・・・・・基板加熱用ヒータ、１４・・・・
・・基板加熱用ヒータ電源、１５・・・・・・螢光スク
リーン、１６・・・・・・反射型高速電子線回折用電子
銃。 ｙ６１ 図
タキシャル成長装置の模式図である。 １・・・・・・超高真空排気系、２・・・・・・分子線
エピタキシャル成長チャンバー、３・・・・・・基板ホ
ルダー、４・・・・・・基板、５・・・・・・ポート、
６・・・・・・ガラス窓、７・・・・・・赤外線温度計
カメラ、８・・・・・・マニユピユレータ、９・・・・
・・真空計、１０・・・・・・ポート、１１・・・・・
・ヒ素セル、１２・・・・・・ヒ素セル加熱用ヒータ電
源、１３・・・・・・基板加熱用ヒータ、１４・・・・
・・基板加熱用ヒータ電源、１５・・・・・・螢光スク
リーン、１６・・・・・・反射型高速電子線回折用電子
銃。 ｙ６１ 図
Claims (1)
- 熱分解を防止しながら加熱することによりＧａＰからな
る基板の表面を清浄化して得られたＧａ安定化面上に所
定の分子線を照射してエピタキシャル成長を行うことを
特徴とする分子線エピタキシャル成長方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4973386A JPS62207796A (ja) | 1986-03-06 | 1986-03-06 | 分子線エピタキシヤル成長方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4973386A JPS62207796A (ja) | 1986-03-06 | 1986-03-06 | 分子線エピタキシヤル成長方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62207796A true JPS62207796A (ja) | 1987-09-12 |
Family
ID=12839391
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4973386A Pending JPS62207796A (ja) | 1986-03-06 | 1986-03-06 | 分子線エピタキシヤル成長方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62207796A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5491106A (en) * | 1990-11-26 | 1996-02-13 | Sharp Kabushiki Kaisha | Method for growing a compound semiconductor and a method for producing a semiconductor laser |
-
1986
- 1986-03-06 JP JP4973386A patent/JPS62207796A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5491106A (en) * | 1990-11-26 | 1996-02-13 | Sharp Kabushiki Kaisha | Method for growing a compound semiconductor and a method for producing a semiconductor laser |
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