JPH02141497A - 3−v族化合物半導体のエピタキシャル成長方法 - Google Patents

3−v族化合物半導体のエピタキシャル成長方法

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JPH02141497A
JPH02141497A JP29434588A JP29434588A JPH02141497A JP H02141497 A JPH02141497 A JP H02141497A JP 29434588 A JP29434588 A JP 29434588A JP 29434588 A JP29434588 A JP 29434588A JP H02141497 A JPH02141497 A JP H02141497A
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今泉 豊明
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光朗 生和
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、半導体ウェハ製造技術さらにはm −■族化
合物半導体の気相エピタキシャル成長方法に利用して有
効な技術に関する。
[従来の技術] 一般に、不純物をドーピングしたGaAs、GaP、I
nP、InAs等の1■−■族化合物半導体を基板上に
気相エピタキシャル成長させるには、例えば第6図に示
すような気相成長装置を用いて行なっている。
この気相成長装置は、両端が閉塞された円筒状をなす石
英製の反応管1と、この反応管1を外部から加熱する電
気炉2とからなり、電気炉2は反応管1の軸方向温度分
布を制御できるように構成されている。この気相成長装
置によりGaAsを気相エピタキシャル成長させる場合
、反応管1内には、上流側(図では左側)に材料源であ
るガリウム3を収納した原料ボート4を配置し、下流側
に気相成長をさせるG a A s基板5を配置する。
一方、反応管1の上流端には、原料ボート4をバイパス
してガスを基板5の上流に供給するための第1のガス導
入管6aと第2のガス導入管6bが接続されている。ま
た、反応管1の上流端には原料ボート4にガスを供給す
るための第3のガス導入管6cが接続されている。
そして、ガス導入管6b、6cの管路途中にはそれぞれ
A s Cn3の入ったバブラ8b、8cが介装されて
いる。ガス導入管6b、6cには、H2ガスが導入され
、バブラ8 b、8 c内のA s Cn 3中へH2
ガスを吹き込むことによってA s CQ3+H2の混
合ガスを反応管1内に供給できるように構成されている
。また、バブラ8b、8cは温度制御可能な恒温槽(図
示省略)に入れ、温度を制御することによってA s 
CQ 3の蒸発量を制御するようにしである。なお、9
は反応管1の下流端に接続された排気管である。
以下の説明ではガス導入管6aからなるガス供給系をA
系統と、また、バブラ8bおよびガス導入管6bからな
るガス供給系をB系統と、さらに、バブラ8cおよびガ
ス導入管8cからなるガス供給系をC系統と呼ぶ。
従来、上記構成の気相成長装置によりG a A sの
気相成長を行なうには、先ずC系統からA s CQ3
+H2の混合ガスの供給を開始する。次に、所定時間経
過後、B系統からAsCθ3+H2の混合ガスを供給す
ると同時に、A系統からドーピングガスを供給し始め、
気相成長を行なう。そして、成長終了後は、A、B、C
系統全てのガス供給を同時に停止していた。
しかし、このようにガス供給を同時に停止すると、ドー
ピングガスの分圧の減少が遅れるために。
ドーピングガス分圧が相対的に高まって、エピタキシャ
ル成長膜の最終形成部分(表面部分)でキャリア濃度が
高くなってしまうという問題があった。キャリア濃度が
エピタキシャル成長膜の表面にて変動すると、FET等
のデバイスを製造する際、正常な金属−半導体電極を得
ることが困難となる。
そこで、例えば特開昭62−20251.5号公報に開
示されるように、A系統のドーピングガス供給とC系統
のエピタキシャル成長用ガス供給とを同時に停止した後
、5〜10秒程度経過してからB系統ガス供給を停止す
ることにより、エピタキシャル成長膜内でのキャリア濃
度の均一化を図った技術が提案されている。これは、B
系統のAsCQ3+H,の混合ガスが、反応管1内のA
s2の分圧を高めてドーピングガスの分圧を下げ、不純
物濃度を下げる作用を有するためである。
[発明が解決しようとする課題] しかし、上記公報に開示された気相エピタキシャル成長
方法では、ある程度のキャリア濃度の均一化を図ること
はできるものの、均一化のためのガス濃度の制御等が困
難で、エピタキシャル成長膜の表面部分と他の部分とで
完全な均一化を図ることはできなかった。
本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてなされたもので
、成長させたエピタキシャル成長膜の表面にあるキャリ
ア濃度が不均一な部分をエツチングすることにより、エ
ピタキシャル成長膜の厚さ方向全体にわたってキャリア
濃度が均一な■−■族化合物半導体のエピタキシャル成
長膜を得ることができる■−■族化合物半導体の気相エ
ピタキシャル成長方法を提供することを目的とする。
[課題を解決するための手段] 上記目的を達成するために、本発明は、■族原料と基板
を収容した反応管中へエピタキシャル成長用ガスとドー
ピングガスとを供給して■−■族化合物半導体基板上に
不純物をドーピングした■−■族化合物半導体のエピタ
キシャル成長膜を気相成長させる気相エピタキシャル成
長方法において、所定の膜厚より厚くエピタキシャル層
が形成された後、基板上に形成したエピタキシャル成長
膜の表面を所定の膜厚までエツチングするようにした。
[作用] 上記のようなm−v族化合物半導体の気相エピタキシャ
ル成長方法においては、キャリア濃度が不均一となり易
いエピタキシャル成長膜表面が、気相成長停止後に導入
されるエツチングガスにより削除されるため、基板表面
のエピタキシャル成長膜の厚さ方向全体に亘ってキャリ
ア濃度を均一化することができる。
[実施例] 第2図に、本発明に係る気相エピタキシャル成長方法に
使用する気相成長装置の一例を示す。
この気相成長装置は、第7図に示すものとほぼ同様であ
るが、電気炉2は反応管1の軸方向に移動可能であり、
反応管1を室温で急冷することができるように構成され
ている。また、ガス導入管6b、6cには、三方弁10
b、10c、llcがそれぞれ介装されており、N2ガ
スをバブラ8b、8c内のA s CQ 3に吹き込ま
せてA s CQ 3+H2の混合ガスとしたり、N2
ガスをそのまま反応管1内へ供給できるように設けられ
ている。
本実施例においては、上記気相成長装置を用いて第1図
に示すような手順に従って、A、B、C系統のガスの供
給開始、停止を行なうことにより、G a A s基板
5上にSiドープG a A s層を気相成長させる。
すなわち、時刻T。−T1まではBおよびC系統からN
2ガスを供給して反応管1内を一旦N2ガスで置換した
後、時刻T1〜T2までN2ガスを供給して反応管1内
をN2で置換し、電気炉2を作動させ、反応管1内の温
度分布を第3図に示すように、Ga源は820℃に、基
板5は750℃になるように保持する。
次に、時刻T2から、BおよびC系統を介してA s 
CQ 3を含有するN2ガスを供給する。すると、先ず
ボー1〜部4ではA s 4がGa中に溶解限度まで溶
は込んでG a A sクラストが生成されるとともに
、このとき発生したHCQが下流に移動して基板5の表
面がエツチングされる。そして、Ga源3がG a A
 s膜で完全に覆われると、GaAsとHCQが反応し
てGaCQとAs4が生成され、これが下流の基板5に
供給され、基板5の表面にてG a A sが析出し、
G a A s Mが成長する。このとき、B系統から
供給されるA s Cn 3+ H2ガスは、成長され
るバッファ層の81の取り込みを抑制するように作用す
る。
バッファ層が所定の厚さまで成長すると、時刻T3でB
系統の供給ガスをN2に切換え、A系統からはドーピン
グガスとして5iH4(水素稀釈]Oppm)を供給し
始め、不純物をドーピングしながら基板5上にG a 
A s活性層を所望の膜厚よりも後にエツチング除去す
る分だけ厚くエピタキシヤル成長させる。この際、B系
統から供給されるN2は、Siの取り込みを一定にする
作用をなす。
次に、時刻T4でA系統のドーピングガス(Sj、H,
)の供給を停止するとともに、C系統の供給ガス髪エピ
タキシャル成長用ガス(AsCQ3+H2)からN2ガ
スに切換え、B系統からはN2ガスの代わりにAsCQ
3+H,の混合ガスを供給し始め、熱分解によって得ら
れたHCQで基板5上に形成したエピタキシャル成長膜
の表面のエツチングを開始する。ただし、ドーピング停
止後。
B系統の供給ガスを直ちにN2ガスからA s CQ+
82に切り替える代わりに、しばらく (数秒間)B系
統からN2ガスを流し続け、時刻T、、でN2ガスをA
sCQ+H2の混合ガスに切り替えるようにしてもよい
その後、時刻Tr、でB系統の供給ガスをN2に切換え
、反応管1内のエツチング用ガスをN2で置換し、時刻
T7で電気炉2を反応管1の軸方向上流側(第2図にお
いて左側)に移動させ、室温で急冷を行なう。そして、
時刻TI、でBおよびC系統の供給ガスをN2に切換え
、反応管1内をN2で置換し、時刻T9でエピタキシャ
ル成長した基板5を取り出して終了する。
なお、上記実施例においては、バブラ8b、8Cの温度
を20℃とした。
以上のようにして得られた気相エピタキシャル成長膜の
キャリヤ濃度分布をC−v?FIII定により測定した
。その結果を第4図に示す。第4図は、横軸にエピタキ
シャル成長膜の表面からの深さを、縦軸にキャリア濃度
をとったものである。同図から判るように、表面から0
.05〜0.5μmの深さにおいて、キャリア濃度は6
 X 1017■−3で一定しており、表面近傍でキャ
リア濃度が変化することはなかった。
また、上記実施例では、時刻TGでB系統の供給ガスを
N2に切換え、反応管1内のエツチング用ガスをN2で
置換し、時刻T7で反応管1から電気炉2を移動して室
温で急冷することとしたので、各成長毎に所定のエピタ
キシャル成長膜の厚さを再現性良く得ることができ、ま
た面内均一性も良好となった。
第5図は、エツチング時間(TG  ’r5)と面内均
一性との関係を検討したもので、横軸にウェハ(基板)
内の位置を、縦軸に膜厚分布(1/シート抵抗×103
)をとったものである。第5図において、各実線1]〜
15はエツチング時間を異ならせたもので、実線11は
エツチング時間20秒、実線12は30秒、実線13は
40秒、実線14は50秒、実線15は60秒とした場
合である。シー1〜抵抗測定結果の平均値(Ω/口)は
、実線11が99.2、実線12が10.76、実線1
3が141.5、実線14が195.2、実線15が2
74.7であった。また、標準偏差/平均値(%)は、
実線11が2.8、実線12が3.0、実線13が3.
1、実線14が5.3、実線15が14.5であった。
エツチング時間が60秒以上になると膜厚分布のばらつ
きが大きくなり、10秒以下ではエツチングの効果が現
われないので、エツチング時間としては10秒を超え6
0秒未満、好ましくは20秒以上50秒以下の範囲で選
ばれる。対応するエツチングの厚みは0゜05μmを超
え0.30μm未満、好ましくは0゜1cμm以上0.
25μm以下である。
なお、前記実施例においては、エツチングガスとしてA
 S CQ 3 + H2の混合ガスを用いたが、本発
明はかかる実施例に限定されるものではなく、例えばA
 s CQ3の代わりにHCQおよびAs分圧付与のた
めのA s H3を含む気体を用いてもよく、エピタキ
シャル成長膜表面をエツチングできるものであればガス
に限らず、エツチング液、機械研磨、電解研磨などでも
よい。
また、本発明は、GaAsの気相エピタキシャル成長方
法にのみ適用されるものではなく、GaP、InP、I
nAs等の気相エピタキシャル成長方法にも適用できる
ことは勿論である。
[発明の効果] 以上のように、本発明のm−v族化合物半導体の気相エ
ピタキシャル成長方法によれば、反応管内にエピタキシ
ャル成長用ガスとドーピングガスを供給して、基板上に
m−v族化合物半導体層を所定の膜厚より厚く成長させ
た後、基板上に形成したエピタキシャル成長膜の表面を
所定の膜厚までエツチングすることとしたので、膜厚方
向全体にわたり均一なキャリア濃度を有するエピタキシ
ャル成長膜を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係るIII −V族化合物半導体の気
相エピタキシャル成長方法の一実施例におけるガス制御
タイミング図、 第2図は本発明の一実施例に用いた気相成長装置を示す
縦断正面図、 第3図は本発明の一実施例における反応管内の温度分布
を示すグラフ、 第4図は本発明の一実施例で得たエピタキシャル成長膜
のキャリア濃度分布を示すグラフ、第5図はエツチング
時間を変化させた場合のエピタキシャル成長膜の膜厚分
布を示すグラフ、第6図は従来のm−v族化合物半導体
の気相エピタキシャル成長方法で用いた気相成長装置を
示す縦断正面図である。 1・・・・反応管、2・・・・電気炉、3・・・・Ga
源、4・・・・原料ボート、5・・・・基板、6,6a
、6b、6c・・・・ガス導入管、8b、8c・・・・
バブ第 図 深 第 図 うエノ\内C)4に苦巨 手続補正書 (自発) 1、事件の表示 昭和63年特許願第294345号 2、発明の名称 ■−■族化合物半導体のエピタキシャル成長方法3、補
正をする者 事件との関係

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)III族原料と半導体基板とを収容した反応管中へ
    エピタキシャル成長用ガスとドーピングガスとを供給し
    て、上記半導体基板上に不純物をドーピングしたIII−
    V族化合物半導体膜を気相成長させるIII−V族化合物
    半導体の気相エピタキシャル成長方法において、エピタ
    キシャル成長膜が所望の膜厚より厚く成長した後、基板
    上に形成したエピタキシャル成長膜の表面を所望の膜厚
    までエッチングすることを特徴とするIII−V族化合物
    半導体の気相エピタキシャル成長方法。
JP63294345A 1988-11-21 1988-11-21 ▲iii▼−v族化合物半導体のエピタキシャル成長方法 Expired - Lifetime JP2753523B2 (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5924224A (en) * 1997-03-20 1999-07-20 Rowenta-Werke Gmbh Steam iron with anti-drip device

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JPS6235577A (ja) * 1985-08-08 1987-02-16 Fujitsu Ltd 半導体装置の製造方法

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