JPH02117128A - 化合物半導体装置の製造方法 - Google Patents
化合物半導体装置の製造方法Info
- Publication number
- JPH02117128A JPH02117128A JP27134288A JP27134288A JPH02117128A JP H02117128 A JPH02117128 A JP H02117128A JP 27134288 A JP27134288 A JP 27134288A JP 27134288 A JP27134288 A JP 27134288A JP H02117128 A JPH02117128 A JP H02117128A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- gas
- reaction chamber
- compound semiconductor
- hydrogen
- selector valve
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (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】
〔概要〕
例えば、ＧａＡｓ結晶を基板上に成長せしめる化合物半
導体装置の製造方法に係り、特に低温で良好な原子層エ
ピタキシを可能にする化合物半導体結晶の成長方法に関
し、低温で良好な化合物半導体の結晶成長が可能であり
、熱、膨張率の大きく異なる化合物の結晶成長後におけ
る温度低下に際しても反りや歪みが生じることのない化
合物半導体装置の製造方法を提供することを目的とし、
反応室内に基板を設置し、反応室内に化合物半導体結晶
の構成元素を含むガスを供給して前記基板上に化合物半
導体結晶を成長させる化合物半導体装置の製造方法にお
いて、前記化合物半導体結晶の構成元素を含むガスはそ
の構成元素のアリル基を含む化合物のガスと、前記構成
元素とともに化合物半導体結晶を構成する他の構成元素
を含む化合物のガスとからなり、前記２つの化合物のガ
スを交互に反応室内に供給するように構成する。
導体装置の製造方法に係り、特に低温で良好な原子層エ
ピタキシを可能にする化合物半導体結晶の成長方法に関
し、低温で良好な化合物半導体の結晶成長が可能であり
、熱、膨張率の大きく異なる化合物の結晶成長後におけ
る温度低下に際しても反りや歪みが生じることのない化
合物半導体装置の製造方法を提供することを目的とし、
反応室内に基板を設置し、反応室内に化合物半導体結晶
の構成元素を含むガスを供給して前記基板上に化合物半
導体結晶を成長させる化合物半導体装置の製造方法にお
いて、前記化合物半導体結晶の構成元素を含むガスはそ
の構成元素のアリル基を含む化合物のガスと、前記構成
元素とともに化合物半導体結晶を構成する他の構成元素
を含む化合物のガスとからなり、前記２つの化合物のガ
スを交互に反応室内に供給するように構成する。
本発明は、例えば、ＧａＡｓ結晶を基板上に成長せしめ
る化合物半導体装置の製造方法に係り、特に低温で良好
な原子層エピタキシを可能にする化合物半導体結晶の成
長方法に関する。
る化合物半導体装置の製造方法に係り、特に低温で良好
な原子層エピタキシを可能にする化合物半導体結晶の成
長方法に関する。
最近、電子デバイスを微細化してその性能を向上し、ま
た基板上にＧ ａ Ａ ｓ等の化合物半導体の薄膜を形
成し従来のバルク材料にはない物性を実現して新しい機
能を備えさせるために化合物半導体結晶及びその不純物
濃度を原子層単位で制御することが強く要望されている
。
た基板上にＧ ａ Ａ ｓ等の化合物半導体の薄膜を形
成し従来のバルク材料にはない物性を実現して新しい機
能を備えさせるために化合物半導体結晶及びその不純物
濃度を原子層単位で制御することが強く要望されている
。
従来、基板上に有機金属の例えばＧａＡｓ結晶を成長さ
せる場合に、石英管からなる真空容器内にシリコン等の
基板を設置し、この真空容器内にＧａ原料としてトリメ
チルガリウム 〔（ＣＨ３）３Ｇａ〕又はトリエチルガリウムＣ（ｃ２
Ｈ５） ３Ｇａ）のガスを供給するとともに、Ａ、 ｓ
の原料としてアルシン（Ａ ｓ Ｈ３）のガスを供給し
、前記真空容器内を加熱コイル等によって約５００°Ｃ
に維持しつつ結晶を成長させていた。
せる場合に、石英管からなる真空容器内にシリコン等の
基板を設置し、この真空容器内にＧａ原料としてトリメ
チルガリウム 〔（ＣＨ３）３Ｇａ〕又はトリエチルガリウムＣ（ｃ２
Ｈ５） ３Ｇａ）のガスを供給するとともに、Ａ、 ｓ
の原料としてアルシン（Ａ ｓ Ｈ３）のガスを供給し
、前記真空容器内を加熱コイル等によって約５００°Ｃ
に維持しつつ結晶を成長させていた。
ところが、上述のように結晶成長温度が５００℃のよう
に高いと、シリコン基板の上にガリウムヒ素等のへテロ
界面を有する化合物半導体結晶の成長を行った場合、ヘ
テロ界面近傍で結晶構成原子の相互拡散が起こり、急峻
なヘテロ界面を形成することが回能であるし、また、単
原子層の厳密さで急峻な不純物濃度の制御を行なうこと
も難しい、更に、基板を構成する化合物と化合物半導体
結晶を構成する化合物との熱膨張率が大きく異なる場合
に、高温での結晶成長後に室温に戻したときに、ヘテロ
界面において化合物相互の熱膨張率の差から反りや歪み
を引き起こすという問題がある。
に高いと、シリコン基板の上にガリウムヒ素等のへテロ
界面を有する化合物半導体結晶の成長を行った場合、ヘ
テロ界面近傍で結晶構成原子の相互拡散が起こり、急峻
なヘテロ界面を形成することが回能であるし、また、単
原子層の厳密さで急峻な不純物濃度の制御を行なうこと
も難しい、更に、基板を構成する化合物と化合物半導体
結晶を構成する化合物との熱膨張率が大きく異なる場合
に、高温での結晶成長後に室温に戻したときに、ヘテロ
界面において化合物相互の熱膨張率の差から反りや歪み
を引き起こすという問題がある。
そこで本発明は、低温で良好な化合物半導体の結晶成長
が可能であり、熱膨張率の大きく異なる化合物の結晶成
長後における温度低下に際しても反りや歪みが生じるこ
とのない化合物半導体装置の製造方法を提供することを
目的とする。
が可能であり、熱膨張率の大きく異なる化合物の結晶成
長後における温度低下に際しても反りや歪みが生じるこ
とのない化合物半導体装置の製造方法を提供することを
目的とする。
そこで本発明は、反応室内に基板を設置し、反応室内に
化合物半導体結晶の構成元素を含むガスを供給して前記
基板上に化合物半導体結晶を成長させる化合物半導体装
置の製造方法において、前記化合物半導体結晶の構成元
素を含むガスはその構成元素のアリル基を含む化合物の
ガスと、前記構成元素とともに化合物半導体結晶を構成
する他の構成元素を含む化合物のガスとからなり、前記
２つの化合物のガスを交互に反応室内に供給するように
構成しな。
化合物半導体結晶の構成元素を含むガスを供給して前記
基板上に化合物半導体結晶を成長させる化合物半導体装
置の製造方法において、前記化合物半導体結晶の構成元
素を含むガスはその構成元素のアリル基を含む化合物の
ガスと、前記構成元素とともに化合物半導体結晶を構成
する他の構成元素を含む化合物のガスとからなり、前記
２つの化合物のガスを交互に反応室内に供給するように
構成しな。
反応室内に基板を設置し、この基板表面に化合物半導体
結晶の一つの構成元素を含むアリル基を有する化合物の
ガスと、前記構成元素とともに化合物半導体結晶を構成
する他の構成元素を含む化合物のガスとを交互に反応室
内に供給する。このようにアリル基を含む化合物のガス
を使用すれば、低温で良好な化合物半導体結晶を成長さ
せることができる。
結晶の一つの構成元素を含むアリル基を有する化合物の
ガスと、前記構成元素とともに化合物半導体結晶を構成
する他の構成元素を含む化合物のガスとを交互に反応室
内に供給する。このようにアリル基を含む化合物のガス
を使用すれば、低温で良好な化合物半導体結晶を成長さ
せることができる。
以下、図面を参照して本発明の一実施例について説明す
る。
る。
第１図において従来のＭＯ（有機金属）ＣＶＤ法を実施
するための気相成長装置Ｍは、石英管からなる反応容器
１を有し、この反応容器１の周囲には、加熱コイル２が
巻かれ、反応容器１内の反応室■の温度を所定温度（例
えば２５０”Ｃンに維持するようになっている。前記反
応室Ｖ内にはカーボンサセプタ３が吊持され、このサセ
プタ３の下面には基板４が加熱状態で保持され、この基
板４上に例えばガリウムヒ素（ＧａＡｓ）の化合物半導
体の結晶が成長する。前記反応容器１の上部からは排気
パイプ５が図示しない真空源に伸びている。この真空源
により反応室内は、例えば２０Ｔｏ ｒ ｒ程度にされ
る。
するための気相成長装置Ｍは、石英管からなる反応容器
１を有し、この反応容器１の周囲には、加熱コイル２が
巻かれ、反応容器１内の反応室■の温度を所定温度（例
えば２５０”Ｃンに維持するようになっている。前記反
応室Ｖ内にはカーボンサセプタ３が吊持され、このサセ
プタ３の下面には基板４が加熱状態で保持され、この基
板４上に例えばガリウムヒ素（ＧａＡｓ）の化合物半導
体の結晶が成長する。前記反応容器１の上部からは排気
パイプ５が図示しない真空源に伸びている。この真空源
により反応室内は、例えば２０Ｔｏ ｒ ｒ程度にされ
る。
前記反応容器１の下端には、ガス導入部７が設けられ、
このガス導入部７には２つの第１および第２ガス導入路
８．９が接続されるとともに水素供給管１２が接続され
ている。この第１ガス導入路８にはガス切換えバルブ１
０が設けられ、このガス切換バルブ１０にはバブラー装
置１１が接続されている。
このガス導入部７には２つの第１および第２ガス導入路
８．９が接続されるとともに水素供給管１２が接続され
ている。この第１ガス導入路８にはガス切換えバルブ１
０が設けられ、このガス切換バルブ１０にはバブラー装
置１１が接続されている。
前記バブラー装置１１は約５０℃位に維持された恒温槽
１３を有し、この恒温槽１３には、バブラー容器１４が
収納され、このバブラー容器１４内には液状のアリル基
を含む化合物例えばトリアリルガリウム（ＣＨ２＝ＣＨ
ＣＨ２）３Ｇａが収納され、この液体内に水素導入管１
５の下端が浸漬され、一方、バブラー容器１４の液面上
の空間２７には、ガス管１６の下端が位置している。こ
のバブラー装置１１は水素（Ｈ２）をキャリヤとしてト
リアリルガリウムのガスを発生し、このガスが反応室Ｖ
内に供給されてトリアリルガリウム中のガリウム［：Ｇ
ａ］が基板４上に結晶する。
１３を有し、この恒温槽１３には、バブラー容器１４が
収納され、このバブラー容器１４内には液状のアリル基
を含む化合物例えばトリアリルガリウム（ＣＨ２＝ＣＨ
ＣＨ２）３Ｇａが収納され、この液体内に水素導入管１
５の下端が浸漬され、一方、バブラー容器１４の液面上
の空間２７には、ガス管１６の下端が位置している。こ
のバブラー装置１１は水素（Ｈ２）をキャリヤとしてト
リアリルガリウムのガスを発生し、このガスが反応室Ｖ
内に供給されてトリアリルガリウム中のガリウム［：Ｇ
ａ］が基板４上に結晶する。
一方、前記第２ガス導入路９にはガス切換えバルブ１７
が接続され、このガス切換えバルブ１７にはアリシンガ
スＣＡ ｓ Ｈ３）が供給され、このガスが反応室Ｖ内
に供給されてアルシン中のヒ素（Ａｓ）が基板上に結晶
する。
が接続され、このガス切換えバルブ１７にはアリシンガ
スＣＡ ｓ Ｈ３）が供給され、このガスが反応室Ｖ内
に供給されてアルシン中のヒ素（Ａｓ）が基板上に結晶
する。
また、前記切換えバルブ１０．１７は２流路切換えバル
ブであり、各ガスを反応容器１の下端のガス導入部７に
供給するガス導入流路と外部に排気する排気流路とに切
換える。
ブであり、各ガスを反応容器１の下端のガス導入部７に
供給するガス導入流路と外部に排気する排気流路とに切
換える。
次に、気相成長装置Ｍの操作について説明する。
先ず、水素供給管１２を介して水素ガスが反応室ｖ内に
送られ、反応室内が洗浄される。この水素ガスを流す時
間は例えば３秒であり、水素の送りを停止した後、常に
バブラー装置１１を動作させて発生したトリアリルガリ
ウムのガスを切換えバルブ１０をガス導入流路が開くと
ともに排気流路が閉じる位置に切換えて、例えば１０秒
間反応室ｖ内に送る。なお、前記反応容器ｌ内は加熱コ
イル２によって、約２５０°Ｃ位に維持されており２こ
の温度でトリアリルガリウムは加熱された基板上に（Ｃ
Ｈ＝ＣＨＣＨ２）。Ｇａ （ｎ＝１〜３）の形で吸着し
、このガスはアリル基とガリウムとの結合力が弱いため
に、基板表面上で（ＣＨ２＝ＣＨＣＨ２）。とＧａにす
ばやく分解し、このＧａが加熱された基板４上に結晶す
る。
送られ、反応室内が洗浄される。この水素ガスを流す時
間は例えば３秒であり、水素の送りを停止した後、常に
バブラー装置１１を動作させて発生したトリアリルガリ
ウムのガスを切換えバルブ１０をガス導入流路が開くと
ともに排気流路が閉じる位置に切換えて、例えば１０秒
間反応室ｖ内に送る。なお、前記反応容器ｌ内は加熱コ
イル２によって、約２５０°Ｃ位に維持されており２こ
の温度でトリアリルガリウムは加熱された基板上に（Ｃ
Ｈ＝ＣＨＣＨ２）。Ｇａ （ｎ＝１〜３）の形で吸着し
、このガスはアリル基とガリウムとの結合力が弱いため
に、基板表面上で（ＣＨ２＝ＣＨＣＨ２）。とＧａにす
ばやく分解し、このＧａが加熱された基板４上に結晶す
る。
次に、前記水素供給管１２から水素ガスを供給して３秒
間反応室Ｖ内を洗浄し、次いで、切換えバルブ１７を切
換えて約１０秒間アルシンのガスを反応室Ｖ内に供給し
、ヒ素を基板４上に結晶させる。この間においては、反
対側の切換えバルブ１０は排気流路側を開放してトリア
リルガリウムのガスを外部に排出する。次いで、再び、
水素を反応室Ｖ内に３秒間供給して反応室内を洗浄した
後に、第１ガス導入路８側のガス切換えバルブ１０を切
換えて１０秒間反応室Ｖ内にトリアリルガリウムを供給
する。この間には、アルシンガスは切換えバルブ１７を
切換えることにより外部に排出する。このようにして、
トリアリルガリウムの供給、洗浄のための水素の供給、
アルシンガスの供給、洗浄のための水素の供給という一
連のサイクルが所定回数繰り返される。
間反応室Ｖ内を洗浄し、次いで、切換えバルブ１７を切
換えて約１０秒間アルシンのガスを反応室Ｖ内に供給し
、ヒ素を基板４上に結晶させる。この間においては、反
対側の切換えバルブ１０は排気流路側を開放してトリア
リルガリウムのガスを外部に排出する。次いで、再び、
水素を反応室Ｖ内に３秒間供給して反応室内を洗浄した
後に、第１ガス導入路８側のガス切換えバルブ１０を切
換えて１０秒間反応室Ｖ内にトリアリルガリウムを供給
する。この間には、アルシンガスは切換えバルブ１７を
切換えることにより外部に排出する。このようにして、
トリアリルガリウムの供給、洗浄のための水素の供給、
アルシンガスの供給、洗浄のための水素の供給という一
連のサイクルが所定回数繰り返される。
前記アルシンガスの流量を４８０ ＳＣＣＭ（ｃｃ／ｍ
１ｎ）とし、トリアリルガリウムの流量を変化させた各
場合について前述の１サイクル動作を１７７回繰り返し
、その平均をとって１周期当りのＧａＡｓの成長厚さの
ＧａＡｓ１分子層の厚さに対する比を求めたグラフが第
２図である。
１ｎ）とし、トリアリルガリウムの流量を変化させた各
場合について前述の１サイクル動作を１７７回繰り返し
、その平均をとって１周期当りのＧａＡｓの成長厚さの
ＧａＡｓ１分子層の厚さに対する比を求めたグラフが第
２図である。
すなわち、第２図の横軸はトリアリルガリウムの流量を
示し、その縦軸は１サイクル当りのＧａＡｓ結晶の成長
厚さを示している。これによれば、成長温度２５０°Ｃ
においてトリアリルガリウムの流量が２００ＳＣＣＭに
達する迄はその１周期当りの成長厚さは曲線的に増加し
ていき、その流量が２００３ＣＣＭに達すれば、これ以
上トリアリルガリウムの流量を増加しても成長厚さは増
加せずに１サイクル当りの成長厚さが１分子層に保たれ
た原子層エピタキシ成長が可能であることが判る。同様
な成長はトリメチルガリウム（（ＣＨ３） ３ Ｇ ａ
）又はトリエチルガリウム〔（Ｃ２Ｈ５）３Ｇａ〕で
は、成長温度２５０°Ｃにおいて行なわれないことが確
認された。
示し、その縦軸は１サイクル当りのＧａＡｓ結晶の成長
厚さを示している。これによれば、成長温度２５０°Ｃ
においてトリアリルガリウムの流量が２００ＳＣＣＭに
達する迄はその１周期当りの成長厚さは曲線的に増加し
ていき、その流量が２００３ＣＣＭに達すれば、これ以
上トリアリルガリウムの流量を増加しても成長厚さは増
加せずに１サイクル当りの成長厚さが１分子層に保たれ
た原子層エピタキシ成長が可能であることが判る。同様
な成長はトリメチルガリウム（（ＣＨ３） ３ Ｇ ａ
）又はトリエチルガリウム〔（Ｃ２Ｈ５）３Ｇａ〕で
は、成長温度２５０°Ｃにおいて行なわれないことが確
認された。
なお、本発明では、トリアリルガリウム以外にモノアリ
ルガリウム、ジアリルガリウム等を用いても低温で成長
できる。
ルガリウム、ジアリルガリウム等を用いても低温で成長
できる。
本発明は、アリル基中に結晶の構成元素を含むガスと、
他の構成元素を含むガスを一定周期で交互に供給するよ
うにしなので、低温で化合物半導体結晶を十分に成長さ
せることができ、成長後の熱膨張の差による半導体素子
の歪あるいは反り等を有効に防止できるという効果を奏
する。また、本発明は急峻なペテロ界面を形成すること
ができ、急峻な不純物濃度の制御ができるという効果を
奏する。
他の構成元素を含むガスを一定周期で交互に供給するよ
うにしなので、低温で化合物半導体結晶を十分に成長さ
せることができ、成長後の熱膨張の差による半導体素子
の歪あるいは反り等を有効に防止できるという効果を奏
する。また、本発明は急峻なペテロ界面を形成すること
ができ、急峻な不純物濃度の制御ができるという効果を
奏する。
１・・・バブラー装置。
第１図は、本発明に係る気相成長装置の概略構成図、第
２図はトリアリルガリウム供給量に対する１サイクル当
りのＧａＡｓ結晶の成長厚を示すグラフである。 １・・・反応容器、 ２・・・加熱コイル、 ４・・・基板、 １０．１７・・・ガス導入路、
２図はトリアリルガリウム供給量に対する１サイクル当
りのＧａＡｓ結晶の成長厚を示すグラフである。 １・・・反応容器、 ２・・・加熱コイル、 ４・・・基板、 １０．１７・・・ガス導入路、
Claims (1)
- 反応室（Ｖ）内に基板（４）を設置し、反応室（Ｖ）内
に化合物半導体結晶の構成元素を含むガスを供給して前
記基板上に化合物半導体結晶を成長させる化合物半導体
装置の製造方法において、前記化合物半導体結晶の構成
元素を含むガスはその構成元素のアリル基を含む化合物
のガスと、前記構成元素とともに化合物半導体結晶を構
成する他の構成元素を含む化合物のガスとからなり、前
記２つの化合物のガスを交互に反応室内（Ｖ）に供給す
ることを特徴とする化合物半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27134288A JPH02117128A (ja) | 1988-10-27 | 1988-10-27 | 化合物半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27134288A JPH02117128A (ja) | 1988-10-27 | 1988-10-27 | 化合物半導体装置の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02117128A true JPH02117128A (ja) | 1990-05-01 |
Family
ID=17498726
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27134288A Pending JPH02117128A (ja) | 1988-10-27 | 1988-10-27 | 化合物半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02117128A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5284519A (en) * | 1990-05-16 | 1994-02-08 | Simon Fraser University | Inverted diffuser stagnation point flow reactor for vapor deposition of thin films |
-
1988
- 1988-10-27 JP JP27134288A patent/JPH02117128A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5284519A (en) * | 1990-05-16 | 1994-02-08 | Simon Fraser University | Inverted diffuser stagnation point flow reactor for vapor deposition of thin films |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| TWI641718B (zh) | MOCVD layer growth method including subsequent multi-stage purification steps | |
| JPH01313927A (ja) | 化合物半導体結晶成長方法 | |
| JPH06132236A (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| JPH01290221A (ja) | 半導体気相成長方法 | |
| JPH03185716A (ja) | 化合物半導体結晶の成長方法 | |
| JPH01290222A (ja) | 半導体気相成長方法 | |
| JPH04260696A (ja) | 化合物半導体結晶の製造方法 | |
| JP3895410B2 (ja) | Ｉｉｉ−ｖ族窒化物結晶膜を備えた素子、およびその製造方法 | |
| CN120844197A (zh) | 一种用于氢化物气相外延法生长氮化铝厚膜的方法 | |
| JPH02117128A (ja) | 化合物半導体装置の製造方法 | |
| JPH0274029A (ja) | 薄膜の形成方法およびその装置 | |
| JP2736655B2 (ja) | 化合物半導体結晶成長方法 | |
| JPS593099A (ja) | 化合物半導体結晶成長法 | |
| KR100688148B1 (ko) | 갈륨 나이트라이드 기판의 제조 방법 | |
| JPH02188493A (ja) | 化合物半導体装置の製造方法 | |
| JPS61260622A (ja) | ＧａＡｓ単結晶薄膜の成長法 | |
| JP3006776B2 (ja) | 気相成長方法 | |
| JP4784112B2 (ja) | ＺｎＯ系化合物結晶の成長方法 | |
| JP2569141B2 (ja) | 結晶形成方法 | |
| JP2569140B2 (ja) | 結晶性化合物半導体膜の形成方法 | |
| JP2753832B2 (ja) | 第▲ｉｉｉ▼・ｖ族化合物半導体の気相成長法 | |
| KR100488852B1 (ko) | 산화아연 박막 제조방법 | |
| JPS62167293A (ja) | 気相結晶成長装置 | |
| JP2736417B2 (ja) | 半導体素子の製法 | |
| JPH02116120A (ja) | 結晶成長方法 |