JPH0198219A - 化合物半導体薄膜の製法 - Google Patents
化合物半導体薄膜の製法Info
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- JPH0198219A JPH0198219A JP25600887A JP25600887A JPH0198219A JP H0198219 A JPH0198219 A JP H0198219A JP 25600887 A JP25600887 A JP 25600887A JP 25600887 A JP25600887 A JP 25600887A JP H0198219 A JPH0198219 A JP H0198219A
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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】
〔技術分野〕
この発明は、化合物半導体薄膜の製法に関する〔背景技
術〕 化合物半導体薄膜の製法として、気相成長法、液相成長
法、および分子線エピタキシー法等が知られており、気
相成長法には、ハロゲン化物輸送法、有機金属法等があ
る。
術〕 化合物半導体薄膜の製法として、気相成長法、液相成長
法、および分子線エピタキシー法等が知られており、気
相成長法には、ハロゲン化物輸送法、有機金属法等があ
る。
いずれの方法においても、良質の薄膜を析出させるため
には、基板をかなりの高温に保持する必要がある。たと
えば、ＧａＡｓのエピタキシャル単結晶薄膜を製造する
場合においては、６００℃以上の基板温度で形成させる
のが望ましい。ところが、予め半導体装置が形成されて
いる基板上に化合物半導体薄膜を形成して多層の半導体
集積回路装置を製造する場合には、前記半導体装置の特
性が破壊されないような基板温度で反応をおこなう必要
がある。この問題は、二律相反的な面があるため、両立
させることができない。このようなことから、半導体装
置の特性劣化を防ぐため、基板温度が低くても良質の薄
膜が得られる化合物半導体薄膜の製法の開発が望まれて
いた。
には、基板をかなりの高温に保持する必要がある。たと
えば、ＧａＡｓのエピタキシャル単結晶薄膜を製造する
場合においては、６００℃以上の基板温度で形成させる
のが望ましい。ところが、予め半導体装置が形成されて
いる基板上に化合物半導体薄膜を形成して多層の半導体
集積回路装置を製造する場合には、前記半導体装置の特
性が破壊されないような基板温度で反応をおこなう必要
がある。この問題は、二律相反的な面があるため、両立
させることができない。このようなことから、半導体装
置の特性劣化を防ぐため、基板温度が低くても良質の薄
膜が得られる化合物半導体薄膜の製法の開発が望まれて
いた。
また、複数種の原料ガスを用いる場合には、原料の分解
、基板表面への付着、成長等の各工程で必要とされる熱
エネルギーが、原料ガスの種類によって異なるため、基
板温度の選定に困難を伴っていた。このため、外部から
の熱エネルギーだけに依存しない薄膜製法の開発が望ま
れていた。
、基板表面への付着、成長等の各工程で必要とされる熱
エネルギーが、原料ガスの種類によって異なるため、基
板温度の選定に困難を伴っていた。このため、外部から
の熱エネルギーだけに依存しない薄膜製法の開発が望ま
れていた。
さらに、化合物半導体の原料には取り扱い上の危険性、
人体に対する影響のあるものが多いため、取り扱いに細
心の注意を要する。たとえば、ＧａＡｓの薄膜の製造に
用いられているアルシン（ＡＳＨ３）は可燃性で毒性の
ガスである。また、一般に高圧ガスボンベで供給されて
いるため、取り扱いに厳重な注意を必要とする。このた
め、危険性、毒性の少ない原料を用いることができる薄
膜製法の開発も望まれていた。
人体に対する影響のあるものが多いため、取り扱いに細
心の注意を要する。たとえば、ＧａＡｓの薄膜の製造に
用いられているアルシン（ＡＳＨ３）は可燃性で毒性の
ガスである。また、一般に高圧ガスボンベで供給されて
いるため、取り扱いに厳重な注意を必要とする。このた
め、危険性、毒性の少ない原料を用いることができる薄
膜製法の開発も望まれていた。
この発明は、以上の事情に鑑みてなされたものであって
、製造上の危険性が少なく、基板温度が低くても良質の
薄膜が得られる化合物半導体薄膜の製法を提供すること
を目的とする。
、製造上の危険性が少なく、基板温度が低くても良質の
薄膜が得られる化合物半導体薄膜の製法を提供すること
を目的とする。
前記目的を達成するため、この発明は、電子サイクロト
ロン共鳴により形成される励起水素プラズマ空間に有機
金属ガスを導入して反応種を生成させ、基板表面上に前
記反応種から化合物半導体を形成させるようにする化合
物半導体薄膜の製法を要旨とする。
ロン共鳴により形成される励起水素プラズマ空間に有機
金属ガスを導入して反応種を生成させ、基板表面上に前
記反応種から化合物半導体を形成させるようにする化合
物半導体薄膜の製法を要旨とする。
以下、この発明にかかる化合物半導体薄膜の製法を、そ
の実施例をあられす説明図を参照しつつ詳しく説明する
。
の実施例をあられす説明図を参照しつつ詳しく説明する
。
第１図は、この発明にかかる製法を実施するのに用いら
れる化合物半導体薄膜の製造装置の一例を、あられして
いる。図にみるように、中央に空洞共振器５、その−例
にマイクロ波発振器１、他側に成長室７がそれぞれ配さ
れている。空洞共振器５は、そのマイクロ波発振器１に
臨む壁にその室内を外部と遮断するための結合窓３が装
着され、ここにマイクロ波発振器１の導波路２が臨んで
いる。空洞共振器５の室内にはキャリヤーガス導入管６
の一端が臨んでおり、かつ、この室は前記成長室７と内
部で通じている。空洞共振器５の外側には、磁界発生装
置４が嵌め合わされている。成長室７内のほぼ中央には
空洞共振器５との通路と対面するように基板ホルダー９
が配されており、同基板ホルダー９上の前記通路に向か
う面には、基板１０が置かれている。成長室・７には有
機金属ガス導入管１１．１２が基板１０に斜めの方向か
ら対するように臨んでいる。成長室７には真空排気装置
８が付設され、これにより空洞共振器５内と成長室７内
とが排気され、キャリヤーガス導入管６より導入された
水素ガスの分圧を適度に保持する。
れる化合物半導体薄膜の製造装置の一例を、あられして
いる。図にみるように、中央に空洞共振器５、その−例
にマイクロ波発振器１、他側に成長室７がそれぞれ配さ
れている。空洞共振器５は、そのマイクロ波発振器１に
臨む壁にその室内を外部と遮断するための結合窓３が装
着され、ここにマイクロ波発振器１の導波路２が臨んで
いる。空洞共振器５の室内にはキャリヤーガス導入管６
の一端が臨んでおり、かつ、この室は前記成長室７と内
部で通じている。空洞共振器５の外側には、磁界発生装
置４が嵌め合わされている。成長室７内のほぼ中央には
空洞共振器５との通路と対面するように基板ホルダー９
が配されており、同基板ホルダー９上の前記通路に向か
う面には、基板１０が置かれている。成長室・７には有
機金属ガス導入管１１．１２が基板１０に斜めの方向か
ら対するように臨んでいる。成長室７には真空排気装置
８が付設され、これにより空洞共振器５内と成長室７内
とが排気され、キャリヤーガス導入管６より導入された
水素ガスの分圧を適度に保持する。
マイクロ波発振器１によって周波数ｆのマイクロ波を発
振させ、このマイクロ波を、導波路２から結合窓３を介
して空洞共振器５に導く。空洞共振器５の長さ寸法は、
その断面形状、マイクロ波の周波数ｆおよび選択された
共振モードからマイクロ波工学上の数式によって計算さ
れる。磁界発生装置４により空洞共振器５の室内に磁界
を印加する。磁界発生装置４として永久磁石または電磁
石を用いることができる。ここで、ｅを電荷素置、Ｂを
磁束密度、ｍを電子質量としたとき、ｆ＝ｅＢ／（２π
ｍ）の関係が成立するようにｆとＢを選ぶ。そうすると
、電子サイクロトロン共鳴条件が成立し、共鳴吸収が始
まる。通常、マイクロ波の周波数ｆとしては、２．４５
ギガヘルツが使用されるが、この場合は、電子サイクロ
トロン共鳴条件を満たす磁束密度Ｂは前記関係式より、
８７５ガウスとなる。空洞発振器５内の真空度が１×１
０−’Ｔｏｒｒ程度になるように水素ガス６の流量を与
えて、電子サイクロトロン共鳴条件を実現して、水素プ
ラズマを励起する。この励起水素プラズマを、磁界発生
装置４によって形成される発散磁界により基板１０に向
かって引き出し、プラズマ流を造る。有機金属ガス導入
管１１．１２により導入された有機金属ガスＡおよび有
機金属ガスＢを前記プラズマ流と合流させ、基板１０に
向かわせる。前記有機金属は水素プラズマにより分解し
、基板１０の表面上に化合物半導体薄膜を生成させるこ
とができる。有機金属ガスＡおよび有機金属ガスＢとし
ては、たとえば、■−■族化合物半導体であるＧａＡｓ
薄膜を製造する場合、■族元素であるＧａの原料として
、トリメチルガリウム（（ＣＨｓ）＊ Ｇａ）またはト
リエチルガリウム〔（Ｃ＊ Ｈａ）ｓ Ｇａ）を、■族
元素であるＡｓの原料として、トリメチル砒素（（ＣＨ
ｓ）＝ Ａｓ）またはトリエチル砒素（（ｃ、Ｈｌ）！
Ａｓ）を、それぞれ用いることができる。たとえば、
トリエチルガリウムとトリエチル砒素を原料として電子
サイクロトロン共鳴励起水素プラズマによって分解を促
進すると、基板９の温度を４００℃に保持することによ
って良質の単結晶エピタキシャル薄膜を製造することが
できる。
振させ、このマイクロ波を、導波路２から結合窓３を介
して空洞共振器５に導く。空洞共振器５の長さ寸法は、
その断面形状、マイクロ波の周波数ｆおよび選択された
共振モードからマイクロ波工学上の数式によって計算さ
れる。磁界発生装置４により空洞共振器５の室内に磁界
を印加する。磁界発生装置４として永久磁石または電磁
石を用いることができる。ここで、ｅを電荷素置、Ｂを
磁束密度、ｍを電子質量としたとき、ｆ＝ｅＢ／（２π
ｍ）の関係が成立するようにｆとＢを選ぶ。そうすると
、電子サイクロトロン共鳴条件が成立し、共鳴吸収が始
まる。通常、マイクロ波の周波数ｆとしては、２．４５
ギガヘルツが使用されるが、この場合は、電子サイクロ
トロン共鳴条件を満たす磁束密度Ｂは前記関係式より、
８７５ガウスとなる。空洞発振器５内の真空度が１×１
０−’Ｔｏｒｒ程度になるように水素ガス６の流量を与
えて、電子サイクロトロン共鳴条件を実現して、水素プ
ラズマを励起する。この励起水素プラズマを、磁界発生
装置４によって形成される発散磁界により基板１０に向
かって引き出し、プラズマ流を造る。有機金属ガス導入
管１１．１２により導入された有機金属ガスＡおよび有
機金属ガスＢを前記プラズマ流と合流させ、基板１０に
向かわせる。前記有機金属は水素プラズマにより分解し
、基板１０の表面上に化合物半導体薄膜を生成させるこ
とができる。有機金属ガスＡおよび有機金属ガスＢとし
ては、たとえば、■−■族化合物半導体であるＧａＡｓ
薄膜を製造する場合、■族元素であるＧａの原料として
、トリメチルガリウム（（ＣＨｓ）＊ Ｇａ）またはト
リエチルガリウム〔（Ｃ＊ Ｈａ）ｓ Ｇａ）を、■族
元素であるＡｓの原料として、トリメチル砒素（（ＣＨ
ｓ）＝ Ａｓ）またはトリエチル砒素（（ｃ、Ｈｌ）！
Ａｓ）を、それぞれ用いることができる。たとえば、
トリエチルガリウムとトリエチル砒素を原料として電子
サイクロトロン共鳴励起水素プラズマによって分解を促
進すると、基板９の温度を４００℃に保持することによ
って良質の単結晶エピタキシャル薄膜を製造することが
できる。
つぎに、この発明にかかる化合物半導体の製法の実施例
を、ＧａＡｓエピタキシャル単結晶薄膜の製法を例とし
て説明する。
を、ＧａＡｓエピタキシャル単結晶薄膜の製法を例とし
て説明する。
（実施例）
まず、ＧａＡｓ基板を有機溶剤、硫酸・過酸化水素混液
などで洗浄エツチングし、基板表面を清浄化した後、成
長室７内に導入し、基板ホルダー９に固定する。つぎに
、真空排気装置８を用いて成長室７を高真空に排気する
。なお、真空度は１Ｏ−９Ｔｏｒｒ以上が望ましい。基
板ホルダー９に付設する図示しない基板加熱装置により
ＧａＡｓ基板を所定の温度に保持する。この基板温度は
４００℃程度で十分であり、それ以上高温に保持する必
要はない。空洞共振器５の室内にキャリヤーガス導入管
６を通じて水素ガスを適当量導入し、室内の真空度をＩ
Ｘ １０−４〜３ Ｘ １０−’Ｔｏｒｒ程度とする
。つぎに、マイクロ波発振器１により、周波数２．４５
ギガヘルツのマイクロ波を１００〜２００Ｗ程度の出力
で発振させ、同時に磁界発生装置４により８７５ガウス
の磁界を空洞共振器５０室内に発生させると、電子サイ
クロトロン共鳴励起の水素プラズマが発生し、ＧａＡｓ
基板に照射される。この照射を３０分程度以上保持する
と、水素プラズマによりＧａＡｓ基板表面を清浄化する
ことができる。
などで洗浄エツチングし、基板表面を清浄化した後、成
長室７内に導入し、基板ホルダー９に固定する。つぎに
、真空排気装置８を用いて成長室７を高真空に排気する
。なお、真空度は１Ｏ−９Ｔｏｒｒ以上が望ましい。基
板ホルダー９に付設する図示しない基板加熱装置により
ＧａＡｓ基板を所定の温度に保持する。この基板温度は
４００℃程度で十分であり、それ以上高温に保持する必
要はない。空洞共振器５の室内にキャリヤーガス導入管
６を通じて水素ガスを適当量導入し、室内の真空度をＩ
Ｘ １０−４〜３ Ｘ １０−’Ｔｏｒｒ程度とする
。つぎに、マイクロ波発振器１により、周波数２．４５
ギガヘルツのマイクロ波を１００〜２００Ｗ程度の出力
で発振させ、同時に磁界発生装置４により８７５ガウス
の磁界を空洞共振器５０室内に発生させると、電子サイ
クロトロン共鳴励起の水素プラズマが発生し、ＧａＡｓ
基板に照射される。この照射を３０分程度以上保持する
と、水素プラズマによりＧａＡｓ基板表面を清浄化する
ことができる。
■族金属元素の原料としてトリエチルガリウム、Ｖ族金
属元素の原料としてトリエチル砒素を用い、所定の比率
で成長室７に導入し、水素プラズマと合流させてＧａＡ
ｓ基板に向けて流す。なお、安定した水素プラズマを得
るためには、真空度が５ Ｘ １０−’Ｔｏｒｒを超え
ないように、原料ガスの流入量を選択するのが望ましい
。原料ガスの分解により生成したＧａおよびＡｓはＧａ
Ａｓ基板上に成長し、エピタキシャル単結晶薄膜が形成
される。分解して生じた他の成分は、そのまま、あるい
は、水素と結合して真空排気装置を通じて排気される。
属元素の原料としてトリエチル砒素を用い、所定の比率
で成長室７に導入し、水素プラズマと合流させてＧａＡ
ｓ基板に向けて流す。なお、安定した水素プラズマを得
るためには、真空度が５ Ｘ １０−’Ｔｏｒｒを超え
ないように、原料ガスの流入量を選択するのが望ましい
。原料ガスの分解により生成したＧａおよびＡｓはＧａ
Ａｓ基板上に成長し、エピタキシャル単結晶薄膜が形成
される。分解して生じた他の成分は、そのまま、あるい
は、水素と結合して真空排気装置を通じて排気される。
このようにしてＧａＡｓエピタキシャル単結晶薄膜が製
造できるが、以上はこの発明に係る化合物半導体薄膜の
製法の一実施例であり、この発明は、原料、工程、条件
等を前記のものに限定するものでないことはもとよりで
ある。
造できるが、以上はこの発明に係る化合物半導体薄膜の
製法の一実施例であり、この発明は、原料、工程、条件
等を前記のものに限定するものでないことはもとよりで
ある。
この発明にかかる化合物半導体薄膜の製法は、以上のよ
うに構成され、有機金属ガスを原料ガスとして用いるた
め、取り扱いが容易で安全性が高い。また、この原料ガ
スを電子サイクロトロン共鳴励起水素プラズマにより、
解離またはイオン化させることで反応種となるようにし
たので、熱力学的にはかなりの高温でなければ不可能で
あった反応を比較的低温で行うことができる。そのため
、すでに半導体装置が形成されている基板上に化合物半
導体薄膜を形成して多層の半導体集積回路を製作するこ
とが可能となる。
うに構成され、有機金属ガスを原料ガスとして用いるた
め、取り扱いが容易で安全性が高い。また、この原料ガ
スを電子サイクロトロン共鳴励起水素プラズマにより、
解離またはイオン化させることで反応種となるようにし
たので、熱力学的にはかなりの高温でなければ不可能で
あった反応を比較的低温で行うことができる。そのため
、すでに半導体装置が形成されている基板上に化合物半
導体薄膜を形成して多層の半導体集積回路を製作するこ
とが可能となる。
第１図は、この発明にかかる製法を実施するのに用いら
れる化合物半導体薄膜の製造装置の一例を示す。 １・・・マイクロ波発振器 ２・・・導波路 ３・・・
結合窓 ４・・・磁界発生装置 ５・・・空洞共振器
６・・・キャリヤーガス導入管 ７・・・成長室 ８・
・・真空排気装置 ９・・・基板ホルダー １０・・・
基板 １１・・・有機金属ガス導入管 １２・・・有機
金属ガス導入管代理人 弁理士 松 本 武 彦
れる化合物半導体薄膜の製造装置の一例を示す。 １・・・マイクロ波発振器 ２・・・導波路 ３・・・
結合窓 ４・・・磁界発生装置 ５・・・空洞共振器
６・・・キャリヤーガス導入管 ７・・・成長室 ８・
・・真空排気装置 ９・・・基板ホルダー １０・・・
基板 １１・・・有機金属ガス導入管 １２・・・有機
金属ガス導入管代理人 弁理士 松 本 武 彦
Claims (1)
- （１）電子サイクロトロン共鳴により形成される励起水
素プラズマ空間に有機金属ガスを導入して反応種を生成
させ、基板表面上に前記反応種から化合物半導体を形成
させるようにする化合物半導体薄膜の製法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25600887A JPH0198219A (ja) | 1987-10-09 | 1987-10-09 | 化合物半導体薄膜の製法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25600887A JPH0198219A (ja) | 1987-10-09 | 1987-10-09 | 化合物半導体薄膜の製法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0198219A true JPH0198219A (ja) | 1989-04-17 |
Family
ID=17286626
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25600887A Pending JPH0198219A (ja) | 1987-10-09 | 1987-10-09 | 化合物半導体薄膜の製法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0198219A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100705189B1 (ko) * | 2000-12-30 | 2007-04-06 | 주식회사 하이닉스반도체 | 반도체 소자의 박막 형성 방법 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5934628A (ja) * | 1982-08-23 | 1984-02-25 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 半導体薄膜製造法 |
| JPS6021518A (ja) * | 1983-07-15 | 1985-02-02 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | ３−５族化合物半導体の気相成長方法 |
| JPS61179527A (ja) * | 1985-02-04 | 1986-08-12 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 化合物半導体単結晶膜の成長方法および装置 |
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1987
- 1987-10-09 JP JP25600887A patent/JPH0198219A/ja active Pending
Patent Citations (3)
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