JPH10242062A - 半導体薄膜の成長方法 - Google Patents
半導体薄膜の成長方法Info
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- JPH10242062A JPH10242062A JP4354097A JP4354097A JPH10242062A JP H10242062 A JPH10242062 A JP H10242062A JP 4354097 A JP4354097 A JP 4354097A JP 4354097 A JP4354097 A JP 4354097A JP H10242062 A JPH10242062 A JP H10242062A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 半導体薄膜の成長方法に関し、III-V族化合
物半導体混晶薄膜の膜厚及び組成の面内分布を均一にす
る。 【解決手段】 半導体基板3を収容した反応炉1内にガ
ス導入部4に設けた複数ガス吹き出し口5からIII 族原
料を含む原料ガス6とV族原料を含む原料ガス7を導入
すると共に、V族原料を含む原料ガス7とIII 族原料を
含む原料ガス6の流量比を各ガス吹き出し口5毎に制御
する。
物半導体混晶薄膜の膜厚及び組成の面内分布を均一にす
る。 【解決手段】 半導体基板3を収容した反応炉1内にガ
ス導入部4に設けた複数ガス吹き出し口5からIII 族原
料を含む原料ガス6とV族原料を含む原料ガス7を導入
すると共に、V族原料を含む原料ガス7とIII 族原料を
含む原料ガス6の流量比を各ガス吹き出し口5毎に制御
する。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体薄膜の成長方
法に関するものであり、特に、組成の均一なIII-V族化
合物半導体混晶薄膜をエピタキシャル成長させるための
半導体薄膜の成長方法に関するものである。
法に関するものであり、特に、組成の均一なIII-V族化
合物半導体混晶薄膜をエピタキシャル成長させるための
半導体薄膜の成長方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、半導体レーザや半導体光検出素子
の製造工程において薄膜成長技術は重要な工程の一つで
あり、その膜厚や組成の制御は素子性能や製造歩留りを
大きく左右する要因となっている。
の製造工程において薄膜成長技術は重要な工程の一つで
あり、その膜厚や組成の制御は素子性能や製造歩留りを
大きく左右する要因となっている。
【0003】この様な薄膜成長技術の内、MOVPE法
(有機金属気相成長法)は、前述の制御性が優れている
と共に、大量生産が可能であるため主要な薄膜成長技術
の地位を占めているが、今後量産技術として確固たる地
位を築くためには、さらに大口径半導体基板結晶上への
高均一性成膜技術の開発が望まれている。
(有機金属気相成長法)は、前述の制御性が優れている
と共に、大量生産が可能であるため主要な薄膜成長技術
の地位を占めているが、今後量産技術として確固たる地
位を築くためには、さらに大口径半導体基板結晶上への
高均一性成膜技術の開発が望まれている。
【0004】ここで、図5を参照して、従来の縦型MO
VPE装置を用いたInGaAsP混晶薄膜の成長方法
を説明する。 図5(a)参照 図5(a)は、従来の縦型MOVPE装置の概念的構成
を示す図であり、直径2インチ(約5cm)の口径のI
nP基板23、及び、InP基板23を載置するサセプ
タ22を収容する縦型反応炉21のInP基板23に対
向する側に、InP基板23と略同じ面積を有し、且
つ、ガスの流れを均一にするための蜂の巣状のガス吹き
出し口25を有するガス導入部24が設けられている。
VPE装置を用いたInGaAsP混晶薄膜の成長方法
を説明する。 図5(a)参照 図5(a)は、従来の縦型MOVPE装置の概念的構成
を示す図であり、直径2インチ(約5cm)の口径のI
nP基板23、及び、InP基板23を載置するサセプ
タ22を収容する縦型反応炉21のInP基板23に対
向する側に、InP基板23と略同じ面積を有し、且
つ、ガスの流れを均一にするための蜂の巣状のガス吹き
出し口25を有するガス導入部24が設けられている。
【0005】そして、この各ガス吹き出し口25には、
TMI(トリメチルインジウム)、TEG(トリエチル
ガリウム)、AsH3 、及び、PH3 を混合したIII 族
・V族混合原料ガス26が上流側で分流されてMFC
(マスフローコントローラ)27で流量が制御された状
態で配管28を介して供給される(必要ならば、ガス吹
き出し口の構成は異なるものの、特開平1−14071
2号公報参照)。
TMI(トリメチルインジウム)、TEG(トリエチル
ガリウム)、AsH3 、及び、PH3 を混合したIII 族
・V族混合原料ガス26が上流側で分流されてMFC
(マスフローコントローラ)27で流量が制御された状
態で配管28を介して供給される(必要ならば、ガス吹
き出し口の構成は異なるものの、特開平1−14071
2号公報参照)。
【0006】図5(b)参照 図5(b)はガス吹き出し口25の配置状況を示す図で
あり、ガス吹き出し口25の数を19とし、これを同心
円状に配置しており、各ガス吹き出し口25の分流比
は、ガス吹き出し口1 :ガス吹き出し口2-7 :ガス吹き
出し口8-19=1:1:1.2になるように制御して膜厚
の面内分布が均一になるようにし、且つ、全てのガス吹
き出し口1-19におけるV族原料ガスとIII 族原料ガスの
流量比、即ち、V/III 比は200に設定してある。
あり、ガス吹き出し口25の数を19とし、これを同心
円状に配置しており、各ガス吹き出し口25の分流比
は、ガス吹き出し口1 :ガス吹き出し口2-7 :ガス吹き
出し口8-19=1:1:1.2になるように制御して膜厚
の面内分布が均一になるようにし、且つ、全てのガス吹
き出し口1-19におけるV族原料ガスとIII 族原料ガスの
流量比、即ち、V/III 比は200に設定してある。
【0007】なお、この場合の配管28は10本であ
り、ガス吹き出し口1 には1本の配管から供給し、ガス
吹き出し口2-7 には3本の配管を用いて1本の配管から
2つのガス吹き出し口に供給するようにし、ガス吹き出
し口8-19には6本の配管を用いて1本の配管から2つの
ガス吹き出し口に供給するようにしている。
り、ガス吹き出し口1 には1本の配管から供給し、ガス
吹き出し口2-7 には3本の配管を用いて1本の配管から
2つのガス吹き出し口に供給するようにし、ガス吹き出
し口8-19には6本の配管を用いて1本の配管から2つの
ガス吹き出し口に供給するようにしている。
【0008】また、他の成長方法としては、III 族・V
族混合原料ガスを上流側で分流してMFCで流量制御し
たのち、各配管に夫々独立にIn供給配管及びAs供給
配管を接続し、ガス吹き出し口におけるガス組成比を任
意に制御することによって、III-V族化合物半導体混晶
薄膜の組成の面内分布を均一にすることも提案されてい
る(必要ならば、特開平3−262116号公報参
照)。
族混合原料ガスを上流側で分流してMFCで流量制御し
たのち、各配管に夫々独立にIn供給配管及びAs供給
配管を接続し、ガス吹き出し口におけるガス組成比を任
意に制御することによって、III-V族化合物半導体混晶
薄膜の組成の面内分布を均一にすることも提案されてい
る(必要ならば、特開平3−262116号公報参
照)。
【0009】さらに、他の成長方法としては、III 族原
料ガス及びV族原料ガスを夫々独立に上流側で分流し
て、独立した配管により反応炉内に導入するとともに、
各配管における流量をニードルバルブで制御したのち、
メッシュを介して原料ガスを供給することによりIII-V
族化合物半導体混晶薄膜の組成の面内分布を均一にする
ことも提案されている(必要ならば、特開平6−295
862号公報の図7参照)。
料ガス及びV族原料ガスを夫々独立に上流側で分流し
て、独立した配管により反応炉内に導入するとともに、
各配管における流量をニードルバルブで制御したのち、
メッシュを介して原料ガスを供給することによりIII-V
族化合物半導体混晶薄膜の組成の面内分布を均一にする
ことも提案されている(必要ならば、特開平6−295
862号公報の図7参照)。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】しかし、図5に示した
従来の縦型MOVPE装置を用いた成膜方法において
は、組成比、特に、III-V族化合物半導体混晶における
V族の組成比が均一に得られないという問題があるの
で、これを図6を参照して説明する。
従来の縦型MOVPE装置を用いた成膜方法において
は、組成比、特に、III-V族化合物半導体混晶における
V族の組成比が均一に得られないという問題があるの
で、これを図6を参照して説明する。
【0011】図6参照 図6は従来の成膜方法におけるPL(フォトルミネッセ
ンス)波長及び膜厚の面内分布の説明図であり、膜厚分
布に関しては、上述の分流比の制御によってInP基板
23の中心±20mmの領域内で2%程度と高い均一性
が得られている。
ンス)波長及び膜厚の面内分布の説明図であり、膜厚分
布に関しては、上述の分流比の制御によってInP基板
23の中心±20mmの領域内で2%程度と高い均一性
が得られている。
【0012】しかし、組成分布に関しては、1.3μm
波長組成のInGaAsPを成膜させた場合、PL波長
換算でInP基板23の周辺部の方が中央部よりも10
nm程度短波長化して大きな面内分布を生じるという問
題がある。この様な周辺部における短波長化は、V族原
料のPH3 とAsH3 の熱分解温度の違いに起因して生
ずるP/As取り込み比の分布によるものと理解されて
いる。
波長組成のInGaAsPを成膜させた場合、PL波長
換算でInP基板23の周辺部の方が中央部よりも10
nm程度短波長化して大きな面内分布を生じるという問
題がある。この様な周辺部における短波長化は、V族原
料のPH3 とAsH3 の熱分解温度の違いに起因して生
ずるP/As取り込み比の分布によるものと理解されて
いる。
【0013】即ち、AsH3 よりもPH3 の方が熱分解
温度が高いために、基板中央部に供給された原料ガスが
周辺部に輸送される過程での加熱効果により、周辺部の
方がPH3 の分解が起こりやすく、Pの供給量が多くな
りPリッチの組成になるものと考えられている。
温度が高いために、基板中央部に供給された原料ガスが
周辺部に輸送される過程での加熱効果により、周辺部の
方がPH3 の分解が起こりやすく、Pの供給量が多くな
りPリッチの組成になるものと考えられている。
【0014】この様なV族組成分布の不均一性は素子特
性のバラツキ、例えば、発光波長のバラツキ等の要因と
なり、製造歩留り及び量産性を低下させるという問題が
ある。なお、この場合のIII 族の組成については、通常
の成長温度においては組成分布が見られない。
性のバラツキ、例えば、発光波長のバラツキ等の要因と
なり、製造歩留り及び量産性を低下させるという問題が
ある。なお、この場合のIII 族の組成については、通常
の成長温度においては組成分布が見られない。
【0015】また、上述の2つの他の従来の成長装置の
前者の場合には、成長装置の構成及び流量制御方法が複
雑になるという問題があり、且つ、その効果についても
単に可能性を述べるだけであって、具体的にどの程度の
組成均一性の改善が得られ、また、膜厚均一性が得られ
るのかは全く不明である。
前者の場合には、成長装置の構成及び流量制御方法が複
雑になるという問題があり、且つ、その効果についても
単に可能性を述べるだけであって、具体的にどの程度の
組成均一性の改善が得られ、また、膜厚均一性が得られ
るのかは全く不明である。
【0016】また、後者においては、反応炉の内部にII
I 族原料ガス及びV族原料ガスを夫々独立に導入し、メ
ッシュの直前で混合しているので、V/III 比の制御性
が必ずしも良好であるとは考えられず、且つ、結果とし
て具体的にどの程度の組成均一性の改善が得られ、ま
た、膜厚均一性が得られるのかは全く不明である。
I 族原料ガス及びV族原料ガスを夫々独立に導入し、メ
ッシュの直前で混合しているので、V/III 比の制御性
が必ずしも良好であるとは考えられず、且つ、結果とし
て具体的にどの程度の組成均一性の改善が得られ、ま
た、膜厚均一性が得られるのかは全く不明である。
【0017】したがって、本発明は、半導体基板上に成
長させるIII-V族化合物半導体混晶薄膜の膜厚及び組成
の面内分布を、簡単な構成及び制御方法によって確実に
均一にすることを目的とする。
長させるIII-V族化合物半導体混晶薄膜の膜厚及び組成
の面内分布を、簡単な構成及び制御方法によって確実に
均一にすることを目的とする。
【0018】
【課題を解決するための手段】図1は本発明の原理的構
成の説明図であり、また、図2はV族固相組成比のV/
III 比依存性の説明図であり、この図1及び図2を参照
して本発明における課題を解決するための手段を説明す
る。
成の説明図であり、また、図2はV族固相組成比のV/
III 比依存性の説明図であり、この図1及び図2を参照
して本発明における課題を解決するための手段を説明す
る。
【0019】図1参照 (1)本発明は、半導体薄膜の成長方法において、半導
体基板3を収容した反応炉1内に、ガス導入部4に設け
た複数ガス吹き出し口5からIII 族原料を含む原料ガス
6とV族原料を含む原料ガス7を導入し、半導体基板3
上にIII-V族化合物半導体混晶薄膜を成長させる際に、
V族原料を含む原料ガス7とIII 族原料を含む原料ガス
6の流量比を各ガス吹き出し口5毎に制御することを特
徴とする。
体基板3を収容した反応炉1内に、ガス導入部4に設け
た複数ガス吹き出し口5からIII 族原料を含む原料ガス
6とV族原料を含む原料ガス7を導入し、半導体基板3
上にIII-V族化合物半導体混晶薄膜を成長させる際に、
V族原料を含む原料ガス7とIII 族原料を含む原料ガス
6の流量比を各ガス吹き出し口5毎に制御することを特
徴とする。
【0020】この様に、III-V族化合物半導体混晶薄膜
を成長させる際に、V族原料を含む原料ガス7における
V族組成比ではなく、V族原料を含む原料ガス7とIII
族原料を含む原料ガス6の流量比、即ち、V/III 比を
各ガス吹き出し口5毎に行うことによって、III-V族化
合物半導体混晶薄膜中におけるV族組成比の面内分布を
均一にすることができる。
を成長させる際に、V族原料を含む原料ガス7における
V族組成比ではなく、V族原料を含む原料ガス7とIII
族原料を含む原料ガス6の流量比、即ち、V/III 比を
各ガス吹き出し口5毎に行うことによって、III-V族化
合物半導体混晶薄膜中におけるV族組成比の面内分布を
均一にすることができる。
【0021】(2)また、本発明は、上記(1)におい
て、ガス吹き出し口5におけるガス分流比を、各ガス吹
き出し口5毎に制御することを特徴とする。
て、ガス吹き出し口5におけるガス分流比を、各ガス吹
き出し口5毎に制御することを特徴とする。
【0022】この様に、ガス分流比を各ガス吹き出し口
5毎に制御することによって成長させる半導体薄膜の膜
厚の面内分布を均一にすることができる。
5毎に制御することによって成長させる半導体薄膜の膜
厚の面内分布を均一にすることができる。
【0023】(3)また、本発明は、上記(1)または
(2)において、V族原料を含む原料ガス7がAsH3
及びPH3 からなり、且つ、ガス導入部4の周辺部に配
置したガス吹き出し口5におけるV族原料を含む原料ガ
ス7とIII 族原料を含む原料ガス6の流量比を中央部に
配置したガス吹き出し口5におけるV族原料を含む原料
ガス7とIII 族原料を含む原料ガス6の流量比より大き
くすることを特徴とする。
(2)において、V族原料を含む原料ガス7がAsH3
及びPH3 からなり、且つ、ガス導入部4の周辺部に配
置したガス吹き出し口5におけるV族原料を含む原料ガ
ス7とIII 族原料を含む原料ガス6の流量比を中央部に
配置したガス吹き出し口5におけるV族原料を含む原料
ガス7とIII 族原料を含む原料ガス6の流量比より大き
くすることを特徴とする。
【0024】V族原料を含む原料ガス7としてAsH3
及びPH3 を用いた場合、III-V族化合物半導体混晶薄
膜における通常の場合のP/As組成比は、半導体基板
3の周辺部においてPリッチになるので、ガス導入部4
の周辺部に配置したガス吹き出し口5におけるV/III
比を中央部に配置したガス吹き出し口5におけるV/II
I 比より大きくすることによってP/As組成比の面内
分布を均一にすることができる。
及びPH3 を用いた場合、III-V族化合物半導体混晶薄
膜における通常の場合のP/As組成比は、半導体基板
3の周辺部においてPリッチになるので、ガス導入部4
の周辺部に配置したガス吹き出し口5におけるV/III
比を中央部に配置したガス吹き出し口5におけるV/II
I 比より大きくすることによってP/As組成比の面内
分布を均一にすることができる。
【0025】図2参照 即ち、V族元素としてP及びAsを含むIII-V族化合物
半導体混晶、例えば、InGaAsP混晶を成長させる
場合、P/As気相組成比、即ち、供給ガスにおけるP
H3 /AsH3 比とP/As固相組成比、即ち、成長し
たInGaAsP混晶におけるP/As比とは両対数関
係において略リニアな関係にあり、また、通常の条件で
はV/III 比を大きくすることによって、同じP/As
気相組成比の場合のP/As固相組成比を小さくするこ
とができる。
半導体混晶、例えば、InGaAsP混晶を成長させる
場合、P/As気相組成比、即ち、供給ガスにおけるP
H3 /AsH3 比とP/As固相組成比、即ち、成長し
たInGaAsP混晶におけるP/As比とは両対数関
係において略リニアな関係にあり、また、通常の条件で
はV/III 比を大きくすることによって、同じP/As
気相組成比の場合のP/As固相組成比を小さくするこ
とができる。
【0026】したがって、ガス導入部4の周辺部に配置
したガス吹き出し口5におけるV/III 比を中央部に配
置したガス吹き出し口5におけるV/III 比より大きく
することによって、周辺部のP/Asを通常の値よりも
小さくすることができるのでPリッチ化を補償し組成比
の面内分布を均一にすることができる。
したガス吹き出し口5におけるV/III 比を中央部に配
置したガス吹き出し口5におけるV/III 比より大きく
することによって、周辺部のP/Asを通常の値よりも
小さくすることができるのでPリッチ化を補償し組成比
の面内分布を均一にすることができる。
【0027】(5)また、本発明は、上記(1)または
(2)において、V族原料を含む原料ガス7がAsH3
及びPH3 からなり、且つ、ガス導入部4の周辺部に配
置したガス吹き出し口5におけるV族原料を含む原料ガ
ス7とIII 族原料を含む原料ガス6の流量比を中央部に
配置したガス吹き出し口5におけるV族原料を含む原料
ガス7とIII 族原料を含む原料ガス6の流量比より小さ
くすることを特徴とする。
(2)において、V族原料を含む原料ガス7がAsH3
及びPH3 からなり、且つ、ガス導入部4の周辺部に配
置したガス吹き出し口5におけるV族原料を含む原料ガ
ス7とIII 族原料を含む原料ガス6の流量比を中央部に
配置したガス吹き出し口5におけるV族原料を含む原料
ガス7とIII 族原料を含む原料ガス6の流量比より小さ
くすることを特徴とする。
【0028】また、MOVPE装置の構成によっては、
周辺部における加熱温度が低くなり、周辺部がAsリッ
チとなって長波長化する場合があるが、その場合には、
ガス導入部4の周辺部に配置したガス吹き出し口5にお
けるV/III 比を中央部に配置したガス吹き出し口5に
おけるV/III 比より小さくすることによって、周辺部
のP/Asを通常の値よりも大きくすることができるの
でAsリッチ化を補償し組成比の面内分布を均一にする
ことができる。
周辺部における加熱温度が低くなり、周辺部がAsリッ
チとなって長波長化する場合があるが、その場合には、
ガス導入部4の周辺部に配置したガス吹き出し口5にお
けるV/III 比を中央部に配置したガス吹き出し口5に
おけるV/III 比より小さくすることによって、周辺部
のP/Asを通常の値よりも大きくすることができるの
でAsリッチ化を補償し組成比の面内分布を均一にする
ことができる。
【0029】
【発明の実施の形態】ここで、本発明の実施の形態を図
3及び図4を参照して説明する。なお、図3(a)は本
発明の実施に用いる縦型MOVPE装置の概念的構成を
示す図であり、また、図3(b)はガス吹き出し口の配
置状況とガスの供給比の説明図であり、図4は本発明の
実施の形態におけるPL波長及び膜厚の面内分布の説明
図である。
3及び図4を参照して説明する。なお、図3(a)は本
発明の実施に用いる縦型MOVPE装置の概念的構成を
示す図であり、また、図3(b)はガス吹き出し口の配
置状況とガスの供給比の説明図であり、図4は本発明の
実施の形態におけるPL波長及び膜厚の面内分布の説明
図である。
【0030】図3(a)参照 本発明の実施に用いる縦型MOVPE装置は、InP基
板13を載置するサセプタ12を収容する縦型反応炉1
1のInP基板13に対向する側に、InP基板13と
略同じ面積を有し、且つ、ガスの流れを均一にするため
の蜂の巣状のガス吹き出し口15を有するガス導入部1
4が設けられている。
板13を載置するサセプタ12を収容する縦型反応炉1
1のInP基板13に対向する側に、InP基板13と
略同じ面積を有し、且つ、ガスの流れを均一にするため
の蜂の巣状のガス吹き出し口15を有するガス導入部1
4が設けられている。
【0031】なお、この縦型MOVPE装置と類似の構
成の成長装置は、対象がHg1-x Cdx Te薄膜の成長
装置であるため、具体的目的及び流量制御方法は異なる
ものの、配管内における原料ガスの事前分解反応を防止
するための成長装置として、本出願人により既に提案さ
れている(必要ならば、特開平4−116920号公報
参照)。
成の成長装置は、対象がHg1-x Cdx Te薄膜の成長
装置であるため、具体的目的及び流量制御方法は異なる
ものの、配管内における原料ガスの事前分解反応を防止
するための成長装置として、本出願人により既に提案さ
れている(必要ならば、特開平4−116920号公報
参照)。
【0032】そして、TMI及びTEGを混合したIII
族原料ガス16、及び、AsH3 及びPH3 を混合した
V族原料ガス17を夫々独立に上流側で分流してMFC
18で流量を制御した状態で配管19,20で輸送し、
ガス導入部15の近傍で配管19,20を一組毎合流さ
せたのち、各ガス吹き出し口15に供給する。
族原料ガス16、及び、AsH3 及びPH3 を混合した
V族原料ガス17を夫々独立に上流側で分流してMFC
18で流量を制御した状態で配管19,20で輸送し、
ガス導入部15の近傍で配管19,20を一組毎合流さ
せたのち、各ガス吹き出し口15に供給する。
【0033】図3(b)参照 図3(b)はガス吹き出し口15の配置状況を示す図で
あり、ガス吹き出し口15の数を19とし、これを同心
円状に配置しており、各ガス吹き出し口15におけるII
I 族原料ガスの分流比は、ガス吹き出し口1 :ガス吹き
出し口2-7 :ガス吹き出し口8-19=1:1:1.2にな
るように制御して膜厚の面内分布が均一になるように
し、且つ、各ガス吹き出し口15におけるV/III 比
が、ガス吹き出し口1 :ガス吹き出し口2-7 :ガス吹き
出し口8-19=200:250:300=1:1.25:
1.5になるように制御し、1.3μm波長のIn
0.716 Ga 0.284 As0.613 P0.387 薄膜が得られるよ
うにする。
あり、ガス吹き出し口15の数を19とし、これを同心
円状に配置しており、各ガス吹き出し口15におけるII
I 族原料ガスの分流比は、ガス吹き出し口1 :ガス吹き
出し口2-7 :ガス吹き出し口8-19=1:1:1.2にな
るように制御して膜厚の面内分布が均一になるように
し、且つ、各ガス吹き出し口15におけるV/III 比
が、ガス吹き出し口1 :ガス吹き出し口2-7 :ガス吹き
出し口8-19=200:250:300=1:1.25:
1.5になるように制御し、1.3μm波長のIn
0.716 Ga 0.284 As0.613 P0.387 薄膜が得られるよ
うにする。
【0034】なお、この場合の配管19及び20は夫々
19本であり、配管19,20を一組毎合流させたの
ち、各ガス吹き出し口1-19に1本の合流配管から混合ガ
スを供給するようにする。
19本であり、配管19,20を一組毎合流させたの
ち、各ガス吹き出し口1-19に1本の合流配管から混合ガ
スを供給するようにする。
【0035】また、この場合の他の成長条件は、InP
基板13として直径が2インチの(100)面を主面と
するInP基板を用いるとともに、成長圧力を50To
rrとし、成長温度を630℃としている。
基板13として直径が2インチの(100)面を主面と
するInP基板を用いるとともに、成長圧力を50To
rrとし、成長温度を630℃としている。
【0036】図4参照 上述の様な成長条件でIn0.716 Ga0.284 As0.613
P0.387 薄膜を成長させた場合、In0.716 Ga0.284
As0.613 P0.387 薄膜の中央部におけるPL波長は設
計通りに1.300μmとなり、基板中心から±20m
m離れた周辺部におけるPL波長は1.298μmとな
り、PL波長分布は従来の10nm(0.01μm)の
1/5の2nmとなり、大きな改善がみられた。
P0.387 薄膜を成長させた場合、In0.716 Ga0.284
As0.613 P0.387 薄膜の中央部におけるPL波長は設
計通りに1.300μmとなり、基板中心から±20m
m離れた周辺部におけるPL波長は1.298μmとな
り、PL波長分布は従来の10nm(0.01μm)の
1/5の2nmとなり、大きな改善がみられた。
【0037】これは、上記において図2に関して説明し
たように、InGaAsP混晶を成長させる場合、P/
As気相組成比とP/As固相組成比とは両対数関係に
おいて略リニアな関係にあり、また、通常の条件ではV
/III 比を大きくすることによって、同じP/As気相
組成比におけるP/As固相組成比を小さくすることが
できるので、ガス導入部14の周辺部に配置したガス吹
き出し口15、即ち、ガス吹き出し口8-19におけるV/
III 比を中央部に配置したガス吹き出し口15、即ち、
ガス吹き出し口1-7 におけるV/III 比より大きくする
ことによって、周辺部のP/Asを通常の値よりも小さ
くすることができるのでPリッチ化を補償し組成比の面
内分布を均一にすることができるものである。
たように、InGaAsP混晶を成長させる場合、P/
As気相組成比とP/As固相組成比とは両対数関係に
おいて略リニアな関係にあり、また、通常の条件ではV
/III 比を大きくすることによって、同じP/As気相
組成比におけるP/As固相組成比を小さくすることが
できるので、ガス導入部14の周辺部に配置したガス吹
き出し口15、即ち、ガス吹き出し口8-19におけるV/
III 比を中央部に配置したガス吹き出し口15、即ち、
ガス吹き出し口1-7 におけるV/III 比より大きくする
ことによって、周辺部のP/Asを通常の値よりも小さ
くすることができるのでPリッチ化を補償し組成比の面
内分布を均一にすることができるものである。
【0038】また、InGaAsP薄膜の膜厚の±20
mmの範囲における面内分布は、従来と同様の2%程度
であり、十分高い均一性が得られている。
mmの範囲における面内分布は、従来と同様の2%程度
であり、十分高い均一性が得られている。
【0039】この様に、本発明の実施の形態において
は、簡単な装置構成及び制御方法によって、組成及び膜
厚の面内分布が均一なIII-V族化合物半導体混晶薄膜を
成長させることができる具体的な成長方法を提案するも
のであり、半導体基板の直前において、流量を制御した
III 族原料ガスとV族原料ガスをガス導入部に設けた各
ガス吹き出し口毎に制御しているので、反応炉内におけ
るV/III 比分布及び分流比分布を精度良く制御するこ
とができる。
は、簡単な装置構成及び制御方法によって、組成及び膜
厚の面内分布が均一なIII-V族化合物半導体混晶薄膜を
成長させることができる具体的な成長方法を提案するも
のであり、半導体基板の直前において、流量を制御した
III 族原料ガスとV族原料ガスをガス導入部に設けた各
ガス吹き出し口毎に制御しているので、反応炉内におけ
るV/III 比分布及び分流比分布を精度良く制御するこ
とができる。
【0040】したがって、この様な成長方法を半導体レ
ーザの製造方法に用いることによって発振波長等の素子
特性のそろった半導体レーザを製造歩留り良く、大量生
産することができる。
ーザの製造方法に用いることによって発振波長等の素子
特性のそろった半導体レーザを製造歩留り良く、大量生
産することができる。
【0041】なお、上記の実施の形態においては、周辺
部のガス吹き出し口におけるV/III 比を中央部のガス
吹き出し口におけるV/III 比より大きく設定して、周
辺部における短波長化を防止しているが、縦型MOVP
E装置によっては、加熱機構の違いにより、半導体基板
の中央部の方が高温になりやすい場合、均一なV/III
比の成長条件で成膜した場合、周辺部の組成がAsリッ
チになる場合もあるので、その場合には、周辺部のガス
吹き出し口におけるV/III 比を中央部のガス吹き出し
口におけるV/III 比より小さく設定して、周辺部にお
けるAsリッチ化を防止する必要がある。
部のガス吹き出し口におけるV/III 比を中央部のガス
吹き出し口におけるV/III 比より大きく設定して、周
辺部における短波長化を防止しているが、縦型MOVP
E装置によっては、加熱機構の違いにより、半導体基板
の中央部の方が高温になりやすい場合、均一なV/III
比の成長条件で成膜した場合、周辺部の組成がAsリッ
チになる場合もあるので、その場合には、周辺部のガス
吹き出し口におけるV/III 比を中央部のガス吹き出し
口におけるV/III 比より小さく設定して、周辺部にお
けるAsリッチ化を防止する必要がある。
【0042】したがって、各ガス吹き出し口におけるV
/III 比の分布は、上述の比に限られるものではなく、
半導体基板の口径、成膜しようするIII-V族化合物半導
体混晶薄膜の組成比、及び、使用するMOVPE装置の
特性に応じて適宜変更すべきものである。
/III 比の分布は、上述の比に限られるものではなく、
半導体基板の口径、成膜しようするIII-V族化合物半導
体混晶薄膜の組成比、及び、使用するMOVPE装置の
特性に応じて適宜変更すべきものである。
【0043】また、上記の実施の形態においては、ガス
吹き出し口を19個設けた例で説明しているが、19個
に限られるものではなく、半導体ウェハの口径、したが
って、ガス導入部の大きさ等に合わせて適宜設定すれば
良く、また、ガス吹き出し口と配管とを1:1に対応さ
せる必要は必ずしもなく、図5に示した従来例のように
1つの合流配管から2つのガス吹き出し口に供給するよ
うにしても良く、いずれにしても、ガス吹き出し口及び
配管の数が多ければ制御性は高まるが、装置構成及び制
御が複雑になる。
吹き出し口を19個設けた例で説明しているが、19個
に限られるものではなく、半導体ウェハの口径、したが
って、ガス導入部の大きさ等に合わせて適宜設定すれば
良く、また、ガス吹き出し口と配管とを1:1に対応さ
せる必要は必ずしもなく、図5に示した従来例のように
1つの合流配管から2つのガス吹き出し口に供給するよ
うにしても良く、いずれにしても、ガス吹き出し口及び
配管の数が多ければ制御性は高まるが、装置構成及び制
御が複雑になる。
【0044】また、各ガス吹き出し口における分流比
も、上記の数値に限られるものではなく、半導体基板の
口径及び必要とするInGaAsP薄膜の組成比等に応
じて適宜変更すれば良いものである。
も、上記の数値に限られるものではなく、半導体基板の
口径及び必要とするInGaAsP薄膜の組成比等に応
じて適宜変更すれば良いものである。
【0045】また、本発明の対象はInGaAsPに限
られるものでなく、V族原料ガスとして互いに熱分解温
度の異なる複数のV族原料ガスを用いたIII-V族化合物
半導体混晶薄膜の成長方法を対象とするものである。
られるものでなく、V族原料ガスとして互いに熱分解温
度の異なる複数のV族原料ガスを用いたIII-V族化合物
半導体混晶薄膜の成長方法を対象とするものである。
【0046】
【発明の効果】本発明によれば、III 族原料ガスとV族
原料ガスとを独立に分流して流量制御を行い、ガス導入
部に設けたガス吹き出し口毎にガスの分流比及びV/II
I 比を精度良く抑制しているので、III-V族化合物半導
体混晶薄膜の組成比及び膜厚の面内分布を均一にするこ
とができ、化合物半導体装置の製造歩留り及び量産性の
向上に寄与するところが大きい。
原料ガスとを独立に分流して流量制御を行い、ガス導入
部に設けたガス吹き出し口毎にガスの分流比及びV/II
I 比を精度良く抑制しているので、III-V族化合物半導
体混晶薄膜の組成比及び膜厚の面内分布を均一にするこ
とができ、化合物半導体装置の製造歩留り及び量産性の
向上に寄与するところが大きい。
【図1】本発明の原理的構成の説明図である。
【図2】V族固相組成比のV/III 比依存性の説明図で
ある。
ある。
【図3】本発明の実施の形態の説明図である。
【図4】本発明の実施の形態におけるPL波長及び膜厚
の面内分布の説明図である。
の面内分布の説明図である。
【図5】従来の縦型MOVPE装置を用いた成膜方法の
説明図である。
説明図である。
【図6】従来の成膜方法におけるPL波長及び膜厚の面
内分布の説明図である。
内分布の説明図である。
1 反応炉 2 サセプタ 3 半導体基板 4 ガス導入部 5 ガス吹き出し口 6 III 族原料を含む原料ガス 7 V族原料を含む原料ガス 8 マスフローコントローラ 9 配管 10 配管 11 縦型反応炉 12 サセプタ 13 InP基板 14 ガス導入部 15 ガス吹き出し口 16 III 族原料ガス 17 V族原料ガス 18 MFC 19 配管 20 配管 21 縦型反応炉 22 サセプタ 23 InP基板 24 ガス導入部 25 ガス吹き出し口 26 III 族・V族混合原料ガス 27 MFC 28 配管
Claims (4)
- 【請求項1】 半導体基板を収容した反応炉内に、ガス
導入部に設けた複数のガス吹き出し口からIII 族原料を
含む原料ガスとV族原料を含む原料ガスを導入し、前記
半導体基板上にIII-V族化合物半導体混晶薄膜を成長さ
せる際に、V族原料を含む原料ガスと前記III 族原料を
含む原料ガスの流量比を上記各ガス吹き出し口毎に制御
することを特徴とする半導体薄膜の成長方法。 - 【請求項2】 上記ガス吹き出し口におけるガス分流比
を、前記各ガス吹き出し口毎に制御することを特徴とす
る請求項1記載の半導体薄膜の成長方法。 - 【請求項3】 上記V族原料を含む原料ガスがAsH3
及びPH3 からなり、且つ、上記ガス導入部の周辺部に
配置した上記ガス吹き出し口におけるV族原料を含む原
料ガスとIII 族原料を含む原料ガスの流量比を中央部に
配置したガス吹き出し口におけるV族原料を含む原料ガ
スとIII 族原料を含む原料ガスの流量比より大きくする
ことを特徴とする請求項1または2に記載の半導体薄膜
の成長方法。 - 【請求項4】 上記V族原料を含む原料ガスがAsH3
及びPH3 からなり、且つ、上記ガス導入部の周辺部に
配置した上記ガス吹き出し口におけるV族原料を含む原
料ガスとIII 族原料を含む原料ガスの流量比を中央部に
配置したガス吹き出し口におけるV族原料を含む原料ガ
スとIII 族原料を含む原料ガスの流量比より小さくする
ことを特徴とする請求項1または2に記載の半導体薄膜
の成長方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4354097A JPH10242062A (ja) | 1997-02-27 | 1997-02-27 | 半導体薄膜の成長方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4354097A JPH10242062A (ja) | 1997-02-27 | 1997-02-27 | 半導体薄膜の成長方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH10242062A true JPH10242062A (ja) | 1998-09-11 |
Family
ID=12666581
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP4354097A Withdrawn JPH10242062A (ja) | 1997-02-27 | 1997-02-27 | 半導体薄膜の成長方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH10242062A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2013030636A (ja) * | 2011-07-28 | 2013-02-07 | Horiba Stec Co Ltd | ガス供給システム |
CN115341194A (zh) * | 2022-07-05 | 2022-11-15 | 华灿光电(苏州)有限公司 | 提高微型发光二极管发光一致性的生长方法 |
-
1997
- 1997-02-27 JP JP4354097A patent/JPH10242062A/ja not_active Withdrawn
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2013030636A (ja) * | 2011-07-28 | 2013-02-07 | Horiba Stec Co Ltd | ガス供給システム |
CN115341194A (zh) * | 2022-07-05 | 2022-11-15 | 华灿光电(苏州)有限公司 | 提高微型发光二极管发光一致性的生长方法 |
CN115341194B (zh) * | 2022-07-05 | 2024-02-23 | 华灿光电(苏州)有限公司 | 提高微型发光二极管发光一致性的生长方法 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20040511 |