JPS6356199B2 - - Google Patents
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- JPS6356199B2 JPS6356199B2 JP58135136A JP13513683A JPS6356199B2 JP S6356199 B2 JPS6356199 B2 JP S6356199B2 JP 58135136 A JP58135136 A JP 58135136A JP 13513683 A JP13513683 A JP 13513683A JP S6356199 B2 JPS6356199 B2 JP S6356199B2
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- JP
- Japan
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- crystal
- intensity ratio
- beam intensity
- substrate
- Prior art date
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-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
- C30B29/10—Inorganic compounds or compositions
- C30B29/40—AIIIBV compounds wherein A is B, Al, Ga, In or Tl and B is N, P, As, Sb or Bi
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B23/00—Single-crystal growth by condensing evaporated or sublimed materials
- C30B23/002—Controlling or regulating
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Physical Deposition Of Substances That Are Components Of Semiconductor Devices (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
Description
この発明は分子線結晶成長法による高品質のア
ルミニウム・ガリウム・砒素（AlGaAs）結晶の
製造方法に関するものである。 AlGaAsはGaAsよりも禁制帯幅を広くするこ
とができ、屈折率も小さいので、GaAsとヘテロ
接合して半導体レーザを構成しているが、レーザ
の特性を高めるために非発光中心が少ない高品質
のAlGaAs結晶が要求されている。 上述のAlGaAs結晶を製造する分子線結晶成長
装置の一例を第１図により説明すると、超高真空
槽１２の中にはGaAs基板結晶１がモリブデン製
のブロツク２にインジウムにより貼りつけられて
おり、ブロツク２の裏面に設けられたヒーター３
により、基板はブロツクを介して加熱される。ブ
ロツク２の裏面には更に熱電対４が設けられ、ブ
ロツクの裏面温度によりヒーター３の加熱温度を
制御する。基板１の直面する真空槽１２の内周面
にはAs，Ga，Alなどの母材材料蒸発源５，６，
７とBe，Siなどの不純物材料蒸発源８，９が設
けられ、母材材料、不純物を加熱、蒸発もしくは
昇華させる。それぞれの蒸発源の蒸発口にはシヤ
ツターが設けられ、シヤツターの開かれた蒸発口
より蒸発、昇華した分子は発射され、加熱された
基板へ入射し基板上で結晶が成長する。発射され
る分子線の強度は各蒸発源の加熱温度により制御
される。 上述の分子線結晶成長において、Al，Ga及び
Asの分子線強度割合が適切であり、基板の加熱
温度が適温であれば、結晶性の良いAlGaAs単結
晶が成長するが、これまで高品質の結晶が形成す
る具体的な成長条件を検知する方法は知られてい
なかつた。即ち、基板の温度は熱電対または放射
温度計によつて測定されているが、実際の結晶が
成長する基板表面の温度はいずれの場合も正確に
知ることができず、結晶成長条件などによつて、
基板表面温度は微妙に変るため推定することも困
難であつて、熱電対、放射温度計の測定値を結晶
成長条件のパラメータとして用い得なかつた。ま
た分子線強度比と結晶の品質の関係については、
Appl.Phys.Lett.39(6)、（1981）pp486−487におい
て、分子線強度比As／Gaを低い場合とその８倍
とに変えて成長した結晶の光ルミネセンスのスペ
クトルを測定し、強度比が低い場合にバンドエツ
ジエミツシヨンが観測されるので品質の高い結晶
が得られるとしている。しかしこの場合の分子線
強度比はAsリツチの条件であるとしており、具
体的な条件は明らかにされていない。 また、J.Appl.Phys.52(9)、（1981）p5792におい
て、分子線強度比As／（Al＋Ga）を〜10と大き
くすると光ルミネセンスのスペクトルから評価さ
れる結晶の品質は悪く、分子線強度比が２のとき
最も良いスペクトルが得られるとしているが、具
体的な成長条件、正確な基板表面温度などが示さ
れておらず、再現性に乏しかつた。 このようにこれまで高品質のAlGaAs結晶が得
られる具体的な成長条件をこれまで同定すること
ができず、経験的に得られた成長条件に基いて結
晶成長を行つていたが、再現性が乏しく成長条件
などが少しでも変ると、形成する結晶の品質に影
響を与え、高品質のAlGaAs結晶が高収率で製造
できなかつた。 この発明の目的は光学的にも電気的にも特性の
優れた高品質のAlGaAs結晶を分子線結晶成長法
にて再現性良く製造する方法を提供することにあ
る。 AlGaAs結晶の成長中に基板表面に電子線を照
射して回折像を観察すると、回折像と結晶成長条
件及び形成した結晶の品質との間に明確な相関関
係があることが判り、観察された回折像によつて
高品質のAlGaAs結晶が得られる条件を特定する
ことができることを見出し、この発明を完成し
た。 分子線結晶成長において、形成するAlGaAs結
晶の品質を左右する主たる成長条件としては上述
の如く、Asに対するAlとGaの分子線強度比と基
板温度である。 第２図はGaAs基板温度を750℃として成長し
たAlGaAs結晶からの光ルミネンスのスペクトル
を示し、第２図ａはAsの分子線強度と、AlとGa
を加えた分子線強度比As／（Al＋Ga）を3.4とし
て成長した結晶のスペクトルであり、第２図ｂは
上記の分子線強度比を1.0として成長した結晶の
スペクトルであり、それぞれの矢印で示したピー
クは束縛励起子による発光ピークである。この発
光ピークの幅は狭く、強度は大きい程、欠陥が少
なく、光学的な品質の高い結晶ということができ
る。従つて、第２図より分子線の強度比を3.4か
ら1.0と小さくすると、結晶の品質が向上する傾
向を示すことが判る。 尚、本明細書で用いる基板温度とは基板を貼付
したモリブデン製ブロツクの裏面に熱電対を圧接
して測定した温度を意味し、分子線強度は結晶成
長時の基板の位置にイオンゲージを置き分圧を測
定して、式(1)により求めた値である。 式中、ｘは分子の種類、Pxは分圧、Txは蒸発
源の温度、Mxは１モル当りの分子の重さ、ηxは
N2のイオン化率を１としたときの分子ｘのイオ
ン化率で経験的に式(2)で与えられることが知られ
ている。 ηx＝0.6ΣZ／14＋0.4 ……(2) 式中、Ｚは原子数で、ΣZは分子ｘを構成する
原子の原子数の総和を意味する。また、分子線強
度比はJAs4／（JGa＋JAl）を意味する。 第３図はGaAs基板温度と分子線強度比を種々
変えて成長したAlGaAs結晶からの束縛励起子の
発光強度の相対値を示したグラフである。第３図
のグラフより基板温度を高くする程束縛励起子の
発光強度が増加し、また同じ基板温度でもAs／
（Al＋Ga）の分子線強度比が小さい程束縛励起子
の発光強度が増加することが判る。そして、基板
温度が720℃と750℃の場合は分子線強度比が1.0
のとき、基板温度が780℃の場合は分子線強度比
が2.5附近のとき最も高い発光強度が得られる。
しかし更に分子線強度比を小さくすると、結晶表
面にAl，Gaが単体で析出し、結晶性の劣化を生
じる傾向を示す。 上記よりAlGaAs結晶の成長条件を基板温度が
約750℃のときは分子線強度比を1.0附近とし、基
板温度を上昇するにつれて分子線強度比を大きく
して、基板温度が780℃近傍のとき分子線強度比
が2.5附近となるような範囲とすることにより品
質の優れたAlGaAs結晶が成長することゝなる。 上述の束縛励起子の発光強度測定で高品質の結
晶と判定された試料のホール移動度と自由電子の
濃度を測定した結果は次表の如くであつた。
ルミニウム・ガリウム・砒素（AlGaAs）結晶の
製造方法に関するものである。 AlGaAsはGaAsよりも禁制帯幅を広くするこ
とができ、屈折率も小さいので、GaAsとヘテロ
接合して半導体レーザを構成しているが、レーザ
の特性を高めるために非発光中心が少ない高品質
のAlGaAs結晶が要求されている。 上述のAlGaAs結晶を製造する分子線結晶成長
装置の一例を第１図により説明すると、超高真空
槽１２の中にはGaAs基板結晶１がモリブデン製
のブロツク２にインジウムにより貼りつけられて
おり、ブロツク２の裏面に設けられたヒーター３
により、基板はブロツクを介して加熱される。ブ
ロツク２の裏面には更に熱電対４が設けられ、ブ
ロツクの裏面温度によりヒーター３の加熱温度を
制御する。基板１の直面する真空槽１２の内周面
にはAs，Ga，Alなどの母材材料蒸発源５，６，
７とBe，Siなどの不純物材料蒸発源８，９が設
けられ、母材材料、不純物を加熱、蒸発もしくは
昇華させる。それぞれの蒸発源の蒸発口にはシヤ
ツターが設けられ、シヤツターの開かれた蒸発口
より蒸発、昇華した分子は発射され、加熱された
基板へ入射し基板上で結晶が成長する。発射され
る分子線の強度は各蒸発源の加熱温度により制御
される。 上述の分子線結晶成長において、Al，Ga及び
Asの分子線強度割合が適切であり、基板の加熱
温度が適温であれば、結晶性の良いAlGaAs単結
晶が成長するが、これまで高品質の結晶が形成す
る具体的な成長条件を検知する方法は知られてい
なかつた。即ち、基板の温度は熱電対または放射
温度計によつて測定されているが、実際の結晶が
成長する基板表面の温度はいずれの場合も正確に
知ることができず、結晶成長条件などによつて、
基板表面温度は微妙に変るため推定することも困
難であつて、熱電対、放射温度計の測定値を結晶
成長条件のパラメータとして用い得なかつた。ま
た分子線強度比と結晶の品質の関係については、
Appl.Phys.Lett.39(6)、（1981）pp486−487におい
て、分子線強度比As／Gaを低い場合とその８倍
とに変えて成長した結晶の光ルミネセンスのスペ
クトルを測定し、強度比が低い場合にバンドエツ
ジエミツシヨンが観測されるので品質の高い結晶
が得られるとしている。しかしこの場合の分子線
強度比はAsリツチの条件であるとしており、具
体的な条件は明らかにされていない。 また、J.Appl.Phys.52(9)、（1981）p5792におい
て、分子線強度比As／（Al＋Ga）を〜10と大き
くすると光ルミネセンスのスペクトルから評価さ
れる結晶の品質は悪く、分子線強度比が２のとき
最も良いスペクトルが得られるとしているが、具
体的な成長条件、正確な基板表面温度などが示さ
れておらず、再現性に乏しかつた。 このようにこれまで高品質のAlGaAs結晶が得
られる具体的な成長条件をこれまで同定すること
ができず、経験的に得られた成長条件に基いて結
晶成長を行つていたが、再現性が乏しく成長条件
などが少しでも変ると、形成する結晶の品質に影
響を与え、高品質のAlGaAs結晶が高収率で製造
できなかつた。 この発明の目的は光学的にも電気的にも特性の
優れた高品質のAlGaAs結晶を分子線結晶成長法
にて再現性良く製造する方法を提供することにあ
る。 AlGaAs結晶の成長中に基板表面に電子線を照
射して回折像を観察すると、回折像と結晶成長条
件及び形成した結晶の品質との間に明確な相関関
係があることが判り、観察された回折像によつて
高品質のAlGaAs結晶が得られる条件を特定する
ことができることを見出し、この発明を完成し
た。 分子線結晶成長において、形成するAlGaAs結
晶の品質を左右する主たる成長条件としては上述
の如く、Asに対するAlとGaの分子線強度比と基
板温度である。 第２図はGaAs基板温度を750℃として成長し
たAlGaAs結晶からの光ルミネンスのスペクトル
を示し、第２図ａはAsの分子線強度と、AlとGa
を加えた分子線強度比As／（Al＋Ga）を3.4とし
て成長した結晶のスペクトルであり、第２図ｂは
上記の分子線強度比を1.0として成長した結晶の
スペクトルであり、それぞれの矢印で示したピー
クは束縛励起子による発光ピークである。この発
光ピークの幅は狭く、強度は大きい程、欠陥が少
なく、光学的な品質の高い結晶ということができ
る。従つて、第２図より分子線の強度比を3.4か
ら1.0と小さくすると、結晶の品質が向上する傾
向を示すことが判る。 尚、本明細書で用いる基板温度とは基板を貼付
したモリブデン製ブロツクの裏面に熱電対を圧接
して測定した温度を意味し、分子線強度は結晶成
長時の基板の位置にイオンゲージを置き分圧を測
定して、式(1)により求めた値である。 式中、ｘは分子の種類、Pxは分圧、Txは蒸発
源の温度、Mxは１モル当りの分子の重さ、ηxは
N2のイオン化率を１としたときの分子ｘのイオ
ン化率で経験的に式(2)で与えられることが知られ
ている。 ηx＝0.6ΣZ／14＋0.4 ……(2) 式中、Ｚは原子数で、ΣZは分子ｘを構成する
原子の原子数の総和を意味する。また、分子線強
度比はJAs4／（JGa＋JAl）を意味する。 第３図はGaAs基板温度と分子線強度比を種々
変えて成長したAlGaAs結晶からの束縛励起子の
発光強度の相対値を示したグラフである。第３図
のグラフより基板温度を高くする程束縛励起子の
発光強度が増加し、また同じ基板温度でもAs／
（Al＋Ga）の分子線強度比が小さい程束縛励起子
の発光強度が増加することが判る。そして、基板
温度が720℃と750℃の場合は分子線強度比が1.0
のとき、基板温度が780℃の場合は分子線強度比
が2.5附近のとき最も高い発光強度が得られる。
しかし更に分子線強度比を小さくすると、結晶表
面にAl，Gaが単体で析出し、結晶性の劣化を生
じる傾向を示す。 上記よりAlGaAs結晶の成長条件を基板温度が
約750℃のときは分子線強度比を1.0附近とし、基
板温度を上昇するにつれて分子線強度比を大きく
して、基板温度が780℃近傍のとき分子線強度比
が2.5附近となるような範囲とすることにより品
質の優れたAlGaAs結晶が成長することゝなる。 上述の束縛励起子の発光強度測定で高品質の結
晶と判定された試料のホール移動度と自由電子の
濃度を測定した結果は次表の如くであつた。
【表】
上記の表より分子線強度比が小さい条件で成長
させた結晶程、高いホール移動度を示し、光学的
特性が優れた結晶、即ち基板温度が780℃で分子
線強度比が2.3と基板温度が750℃で分子線強度比
が1.0の条件で成長した結晶はいずれも優れた電
気特性を示し、AlGaAs結晶の成長条件が最適で
あることが裏付けられる。しかし、分子線強度比
の制御は比較的信頼性が高いが、基板温度は上述
の如くブロツクの裏面より熱電対により測定した
温度であつて、基板表面の実際の温度との対応関
係は基板を保持しているブロツクの構造などに依
存し、異なる装置間ではブロツク裏面より同じ温
度が測定されたとしても基板表面の温度は必ずし
も常に同じという保証は得られない。 そこで、この発明において、GaAs基板に
AlGaAs層が成長しているときに高速電子回折像
を観察する。即ち、第１図において、電子線回折
用の電子銃１０を真空槽１２に取付け、電子銃１
０よりの電子線が基板表面を照射し、反射光が到
達する反対側の真空槽内壁には電子線回折用スク
リーン１１を設け、回折像を観察する。 上述の如くして、GaAs基板温度と分子線強度
比As／（Al＋Ga）を変えて、基板にAlGaAsを
成長させ、高速電子回折像を観察した結果、観測
される回折像が基板温度と分子線強度比に依存す
ることが見出された。例えば、電子線を（001）
GaAs基板の（１１０）方向に沿つて入射させ基
板温度が700℃で分子線強度比が1.7以上の時の回
折像は第４図ａの如く２倍周期構造を示す。基板
温度が750℃で分子線強度比が1.7の時の回折像は
第４図ｂに示すように１倍周期構造を示す。更
に、基板温度が780℃で分子線強度比が1.7となる
と回折像は第４図ｃに示すように３倍周期構造を
示す。 上記の観察された回折像と基板温度、分子線強
度比の関係を第５図に示す。図中、縦軸は分子線
強度比、横軸は基板温度、は３倍周期構造、○
は１倍周期構造、◎は２倍周期構造が観察された
領域を示す。第５図より、基板温度が低く、分子
線強度比が大きい条件で成長した結晶は２倍周期
構造で、基板温度を高く、分子線強度比が小さく
なるにつれて、回折像は次第に１倍周期構造から
３倍周期構造へ移つていくことが判る。第３図の
グラフより、基板温度が750℃附近で分子線強度
比が約1.0から、基板温度が780℃で分子線強度比
が約2.5までの範囲の条件下で成長した結晶はそ
の品質が最も優れていることから、この範囲を第
５図に示すと、点線で示したようになる。即ち、
観察される回折像が１倍周期構造から、３倍周期
構造へ移動したときの条件であつて、この条件で
結晶成長を行うと最も品質の優れた結晶が得られ
ることになる。 具体的にこの発明によりAlGaAs結晶を製造す
る方法を述べると、真空槽内にGaAs基板を設定
し、槽内を所定の真空にすると共に基板を加熱
し、蒸発源より母材材料としてAl，Ga，As分子
線を発射させる。必要に応じてBe，Siなどの不
純物の分子線を併せて発射させても良い。基板の
加熱温度及び分子線強度比は成長した結晶が１倍
周期構造の回折像を観察されるような成長条件に
設定するのが望ましいが、必ずしも厳格に要求さ
れるものではない。 基板上に或る程度のAlGaAs層が形成したら、
電子線を照射し、回折像を観察する。観察された
回折像が１倍周期構造であつたら、基板温度を若
干上昇させる。また必要に応じて、分子線強度比
を若干小さくする。このように成長条件を変えて
結晶を成長させ、観察された回折像が１倍周期構
造から、３倍周期構造に変つたら、その条件で結
晶成長を継続して行う。当初に観察された結晶回
折像が２倍周期構造の場合は基板の加熱温度を上
げ、必要に応じて分子線強度比を小さくして、回
折像が１倍周期構造から更に３倍周期構造へ移行
したときの条件で結晶成長を行うようにする。 当初に観察された結晶の回折像が３倍周期構造
の場合は、基板温度を下げ、必要であれば分子線
強度比を大きくして結晶の成長を行い、回折像が
１倍周期構造となつた時点で、基板温度を再び上
昇する。温度の上昇幅は、下げ幅より小さくし
て、回折像が１倍周期構造より３倍周期構造に戻
つたときの条件で結晶成長を行うことにより品質
の優れたAlGaAs結晶が形成する。このとき分子
線強度比も小さくなるよう制御しても良い。 上記回折像を３倍周期構造へ移行させる手段と
して基板温度の制御を主体的に述べたが、分子線
強度比を主体的に制御しても良い。 上述の如くして成長する結晶の高速電子線に基
いて基板温度と分子線強度比を最適な結晶成長条
件に制御することができたら、その結晶成長条件
に基いて結晶成長を行う。 これまで分子線結晶成長法においては、結晶成
長の最適な条件は知られておらず、例え最適な基
板温度、分子線強度比が知られていたとしても、
実際にその条件下で結晶成長を行うことは殆ど不
可能に近かつたが、この発明によれば、結晶が成
長する基板表面の温度が正確に測定されなくて
も、或るいは結晶成長する分子線強度比の正確な
値が判らなくても、上記基板温度及び分子線強度
比を最適な条件に導いて結晶成長を行うことがで
き、上記最適条件に制御する方法も容易且つ確実
であつて、常に高品質のAlGaAs結晶を再現性良
く製造することができる。
させた結晶程、高いホール移動度を示し、光学的
特性が優れた結晶、即ち基板温度が780℃で分子
線強度比が2.3と基板温度が750℃で分子線強度比
が1.0の条件で成長した結晶はいずれも優れた電
気特性を示し、AlGaAs結晶の成長条件が最適で
あることが裏付けられる。しかし、分子線強度比
の制御は比較的信頼性が高いが、基板温度は上述
の如くブロツクの裏面より熱電対により測定した
温度であつて、基板表面の実際の温度との対応関
係は基板を保持しているブロツクの構造などに依
存し、異なる装置間ではブロツク裏面より同じ温
度が測定されたとしても基板表面の温度は必ずし
も常に同じという保証は得られない。 そこで、この発明において、GaAs基板に
AlGaAs層が成長しているときに高速電子回折像
を観察する。即ち、第１図において、電子線回折
用の電子銃１０を真空槽１２に取付け、電子銃１
０よりの電子線が基板表面を照射し、反射光が到
達する反対側の真空槽内壁には電子線回折用スク
リーン１１を設け、回折像を観察する。 上述の如くして、GaAs基板温度と分子線強度
比As／（Al＋Ga）を変えて、基板にAlGaAsを
成長させ、高速電子回折像を観察した結果、観測
される回折像が基板温度と分子線強度比に依存す
ることが見出された。例えば、電子線を（001）
GaAs基板の（１１０）方向に沿つて入射させ基
板温度が700℃で分子線強度比が1.7以上の時の回
折像は第４図ａの如く２倍周期構造を示す。基板
温度が750℃で分子線強度比が1.7の時の回折像は
第４図ｂに示すように１倍周期構造を示す。更
に、基板温度が780℃で分子線強度比が1.7となる
と回折像は第４図ｃに示すように３倍周期構造を
示す。 上記の観察された回折像と基板温度、分子線強
度比の関係を第５図に示す。図中、縦軸は分子線
強度比、横軸は基板温度、は３倍周期構造、○
は１倍周期構造、◎は２倍周期構造が観察された
領域を示す。第５図より、基板温度が低く、分子
線強度比が大きい条件で成長した結晶は２倍周期
構造で、基板温度を高く、分子線強度比が小さく
なるにつれて、回折像は次第に１倍周期構造から
３倍周期構造へ移つていくことが判る。第３図の
グラフより、基板温度が750℃附近で分子線強度
比が約1.0から、基板温度が780℃で分子線強度比
が約2.5までの範囲の条件下で成長した結晶はそ
の品質が最も優れていることから、この範囲を第
５図に示すと、点線で示したようになる。即ち、
観察される回折像が１倍周期構造から、３倍周期
構造へ移動したときの条件であつて、この条件で
結晶成長を行うと最も品質の優れた結晶が得られ
ることになる。 具体的にこの発明によりAlGaAs結晶を製造す
る方法を述べると、真空槽内にGaAs基板を設定
し、槽内を所定の真空にすると共に基板を加熱
し、蒸発源より母材材料としてAl，Ga，As分子
線を発射させる。必要に応じてBe，Siなどの不
純物の分子線を併せて発射させても良い。基板の
加熱温度及び分子線強度比は成長した結晶が１倍
周期構造の回折像を観察されるような成長条件に
設定するのが望ましいが、必ずしも厳格に要求さ
れるものではない。 基板上に或る程度のAlGaAs層が形成したら、
電子線を照射し、回折像を観察する。観察された
回折像が１倍周期構造であつたら、基板温度を若
干上昇させる。また必要に応じて、分子線強度比
を若干小さくする。このように成長条件を変えて
結晶を成長させ、観察された回折像が１倍周期構
造から、３倍周期構造に変つたら、その条件で結
晶成長を継続して行う。当初に観察された結晶回
折像が２倍周期構造の場合は基板の加熱温度を上
げ、必要に応じて分子線強度比を小さくして、回
折像が１倍周期構造から更に３倍周期構造へ移行
したときの条件で結晶成長を行うようにする。 当初に観察された結晶の回折像が３倍周期構造
の場合は、基板温度を下げ、必要であれば分子線
強度比を大きくして結晶の成長を行い、回折像が
１倍周期構造となつた時点で、基板温度を再び上
昇する。温度の上昇幅は、下げ幅より小さくし
て、回折像が１倍周期構造より３倍周期構造に戻
つたときの条件で結晶成長を行うことにより品質
の優れたAlGaAs結晶が形成する。このとき分子
線強度比も小さくなるよう制御しても良い。 上記回折像を３倍周期構造へ移行させる手段と
して基板温度の制御を主体的に述べたが、分子線
強度比を主体的に制御しても良い。 上述の如くして成長する結晶の高速電子線に基
いて基板温度と分子線強度比を最適な結晶成長条
件に制御することができたら、その結晶成長条件
に基いて結晶成長を行う。 これまで分子線結晶成長法においては、結晶成
長の最適な条件は知られておらず、例え最適な基
板温度、分子線強度比が知られていたとしても、
実際にその条件下で結晶成長を行うことは殆ど不
可能に近かつたが、この発明によれば、結晶が成
長する基板表面の温度が正確に測定されなくて
も、或るいは結晶成長する分子線強度比の正確な
値が判らなくても、上記基板温度及び分子線強度
比を最適な条件に導いて結晶成長を行うことがで
き、上記最適条件に制御する方法も容易且つ確実
であつて、常に高品質のAlGaAs結晶を再現性良
く製造することができる。
第１図は分子線結晶成長装置の概略断面図、第
２図は成長したAlGaAs結晶のスペクトル図、第
３図は基板温度と分子線強度比を変化させて成長
させた結晶と発光強度の関係を示すグラフ、第４
図は成長した結晶の高速電子線回析像、第５図は
結晶の回折像の周期構造分布図を示す。 １……GaAs基板、２……ブロツク、３……ヒ
ーター、４……熱電対、５，６，７，８，９……
分子線蒸発源、１０……電子銃、１１……スクリ
ーン、１２……真空槽。
２図は成長したAlGaAs結晶のスペクトル図、第
３図は基板温度と分子線強度比を変化させて成長
させた結晶と発光強度の関係を示すグラフ、第４
図は成長した結晶の高速電子線回析像、第５図は
結晶の回折像の周期構造分布図を示す。 １……GaAs基板、２……ブロツク、３……ヒ
ーター、４……熱電対、５，６，７，８，９……
分子線蒸発源、１０……電子銃、１１……スクリ
ーン、１２……真空槽。
Claims (1)
- １ （001）面を基板とするGaAs基板上に分子
線結晶成長法によりAlGaAs結晶を成長させる方
法において、先ずGaAs基板の温度とAsに対する
AlとGaの分子線強度比を、（１１０）方向に電子
線を照射したときに結晶成長時の高速電子回折像
が１倍周期構造が観察されるような条件とし、次
いで３倍周期構造が観察されるまで条件を変化さ
せ、３倍周期構造が観察された時点での条件下で
GaAs基板上にAlGaAs結晶層を成長させるよう
にしたことを特徴とするAlGaAs結晶の分子線結
晶成長法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58135136A JPS6027689A (ja) | 1983-07-26 | 1983-07-26 | ＡｌＧａＡｓ結晶の分子線結晶成長法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58135136A JPS6027689A (ja) | 1983-07-26 | 1983-07-26 | ＡｌＧａＡｓ結晶の分子線結晶成長法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6027689A JPS6027689A (ja) | 1985-02-12 |
| JPS6356199B2 true JPS6356199B2 (ja) | 1988-11-07 |
Family
ID=15144644
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58135136A Granted JPS6027689A (ja) | 1983-07-26 | 1983-07-26 | ＡｌＧａＡｓ結晶の分子線結晶成長法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6027689A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61227164A (ja) * | 1985-03-29 | 1986-10-09 | Agency Of Ind Science & Technol | 固体蒸発制御法 |
| JPS6217093A (ja) * | 1985-07-13 | 1987-01-26 | Agency Of Ind Science & Technol | 薄膜結晶成長法 |
| JPH01176292A (ja) * | 1987-12-29 | 1989-07-12 | Nec Corp | 分子線エピタキシャル成長方法及び装置 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5141546A (ja) * | 1974-10-05 | 1976-04-07 | Tokyo Seimitsu Co Ltd | Setsushokukaitengatachotsukeisokuteisochi |
| JPS5537092A (en) * | 1978-09-05 | 1980-03-14 | Ibm | Mode switch for setting threshold value |
-
1983
- 1983-07-26 JP JP58135136A patent/JPS6027689A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6027689A (ja) | 1985-02-12 |
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