塩化物法によるAlGaAs原子層エピタキシーの成長機構

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最終年度である平成5年度は、最終目標であるAlAs.AlGaAsのALE成長の試み、およびそのSPA信号の観測を行った。最初にまず基板温度400℃でAlCl_3とAsH_3の交互供給を行ったが、最初の10サイクル程度でSPA信号が減衰してしまい、ALE成長を得ることが出来なかった。これは基板温度がAlAsの成長には低すぎるものと考え、基板温度を580℃にして同様の実験を行ったが、GaAs基板のガスエッチングが起こってしまった。SPA測定用の装置でAlCl_3とAsH_3を同時供給した場合、基板温度何度からAlAsの成長が得られるか検討した。SPA装置なので同時に反射光の変化を測定したところ、AlAs成長表面とAlAs/GaAs基板界面からの反射光の干渉によって、AlAs成長の“その場観察"が出来ることが判った。その結果AlCl_3とAsH_3を同時供給した場合、最低成長基板温度は反応管の構造によって異なること、AlAs表面は数分間のアルシン供給あるいは水素パージによって表面が酸化されてしまい、その後の成長が起こらないこと、AlCl_3を流していると表面の酸化が抑制されることが判った。これらの結果を受け、配管を増設し、同時供給で成長されたAlAs上にGaAsのALE成長を試みた。その結果AlCl_3を供給しているところにGlCl_3を供給すると、AlAs表面は塩化Ga(GaCl?)で覆われ、GaAsのALE成長が起こることが判った。またGaAsALE成長中にAlCl_3を添加すると、その割合が10%以下の場合にはSPA信号が持続し、ALE成長が起こることが確認された。また実際SIMS測定の結果、絶対値は定量出来なかったが、成長層にAlが含まれていることが確認された。したがって、酸素や水分の遥かに少ない成長装置を用いれば、塩化物法によるAlGaAsのALE成長が可能と考えられる。