JPH02203517A - ３―ｖ族化合物半導体の選択気相エピタキシャル成長方法 - Google Patents
３―ｖ族化合物半導体の選択気相エピタキシャル成長方法Info
- Publication number
- JPH02203517A JPH02203517A JP2078989A JP2078989A JPH02203517A JP H02203517 A JPH02203517 A JP H02203517A JP 2078989 A JP2078989 A JP 2078989A JP 2078989 A JP2078989 A JP 2078989A JP H02203517 A JPH02203517 A JP H02203517A
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- Japan
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- chamber
- substrate
- sample
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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】
［産業上の利用分野］
本発明は、マスク開口部を有する基板上への選択気相エ
ピタキシャル成長方法に関するものである。
ピタキシャル成長方法に関するものである。
［従来の技術およびその課題］
■−ｖ族化合物半導体を用いたＭＥＳＦＥＴ。
２次元電子ガス（２ＤＥＧ）ＦＥＴでは、デバイスの高
性能化を目積した構造形成のため、ＦＥＴのソース、ド
レイン領域に選択成長による高濃度ｎ 層を形成するこ
とがしばしば行われている。
性能化を目積した構造形成のため、ＦＥＴのソース、ド
レイン領域に選択成長による高濃度ｎ 層を形成するこ
とがしばしば行われている。
特に２０ＥＧＦＥＴでは、ヘテロ界面が劣化しや°すい
ため低温での選択成長が必要となる。この成長手法とし
て、従来、有機金属熱分解法（ＭＯＣｖＤ）、ハロゲン
輸送気相成長法（ＶＰＥ）等が広く用いられてきた。
ため低温での選択成長が必要となる。この成長手法とし
て、従来、有機金属熱分解法（ＭＯＣｖＤ）、ハロゲン
輸送気相成長法（ＶＰＥ）等が広く用いられてきた。
しかし、従来のＭＯＣＶＤ、ＶＰ、Ｅの成長手法は、成
長速度が選択成長領域の面積および開口部間の距離に大
きく依存し、成長速度を精密に制御することが難しいと
いう欠点を有すると共に、成長温度が高いことから、ヘ
テロ界面が劣化しやすいという欠点も有している。この
点、新しい成長手法であるＡ Ｌ Ｅ （Ａｔｏｍｉｃ
Ｌａｙｅｒ Ｅｐｉｔａｘｙ ）の成長手法は、成長
温度を低温化できるという大きな長所を有している。ま
た、それ以上に単分子層単位の成長が可能であり、これ
を選択成長に応用できれば、極めて有力な手法となる。
長速度が選択成長領域の面積および開口部間の距離に大
きく依存し、成長速度を精密に制御することが難しいと
いう欠点を有すると共に、成長温度が高いことから、ヘ
テロ界面が劣化しやすいという欠点も有している。この
点、新しい成長手法であるＡ Ｌ Ｅ （Ａｔｏｍｉｃ
Ｌａｙｅｒ Ｅｐｉｔａｘｙ ）の成長手法は、成長
温度を低温化できるという大きな長所を有している。ま
た、それ以上に単分子層単位の成長が可能であり、これ
を選択成長に応用できれば、極めて有力な手法となる。
しかし、これまでに部分的に開口部を持つ基板上へのＡ
ＬＥ法による成長の報告はほとんどない。
ＬＥ法による成長の報告はほとんどない。
そのため、次のような実験を行ってＡＬＥ法によるＧａ
Ａｓ選択成長の挙動を調べた。成長装置の概略構成図を
第４図に示す。図中、４１は■族原料を供給する成長室
、４３はＶ族原料を供給する成長室、４２はガリウム、
４４は試料である。成長手順としては、まず成長室４１
に試料４４を配置し、その基板領域にガリウム（（３ａ
）４２とＨＣｆとが反応してできる塩化ガリウム（Ｇａ
Ｏ２）を供給し、試料４４上に吸着させる。ここで試料
４４は第５図にその部分断面図を示すように、基板結晶
４５上に、５１０２をマスク４６とした開口部を有する
ものである。次に、試料４４をヒ素（ＡＳ）の成長室４
３に移動する。そこで、ＡＳＨ３を供給し、ＧａＡＳを
形成する。この操作を繰り返し、第５図に示すようなＧ
ａＡＳ層４７層形７した。
Ａｓ選択成長の挙動を調べた。成長装置の概略構成図を
第４図に示す。図中、４１は■族原料を供給する成長室
、４３はＶ族原料を供給する成長室、４２はガリウム、
４４は試料である。成長手順としては、まず成長室４１
に試料４４を配置し、その基板領域にガリウム（（３ａ
）４２とＨＣｆとが反応してできる塩化ガリウム（Ｇａ
Ｏ２）を供給し、試料４４上に吸着させる。ここで試料
４４は第５図にその部分断面図を示すように、基板結晶
４５上に、５１０２をマスク４６とした開口部を有する
ものである。次に、試料４４をヒ素（ＡＳ）の成長室４
３に移動する。そこで、ＡＳＨ３を供給し、ＧａＡＳを
形成する。この操作を繰り返し、第５図に示すようなＧ
ａＡＳ層４７層形７した。
上記のような方法により、成長条例として基板温度４５
０°Ｃ，ＧａＣ！供給時間１０秒、ＡＳＨ３供給時間１
０秒、ＡＳＨ３ガスのパージ時間を２５秒として実験を
行った。その結果、ＧａＯ２の成長室４１でマスク４６
領域にもＧａＯ２が吸着し、マスク４６領域に吸着した
ＧａＯ２が成長室４３で脱離して開口部の成長速度の増
大をもたらし、１ＡＬＥサイクル当たりの成長膜厚は単
分子層より厚くなり、膜厚の制御が難しいことが分かっ
た。
０°Ｃ，ＧａＣ！供給時間１０秒、ＡＳＨ３供給時間１
０秒、ＡＳＨ３ガスのパージ時間を２５秒として実験を
行った。その結果、ＧａＯ２の成長室４１でマスク４６
領域にもＧａＯ２が吸着し、マスク４６領域に吸着した
ＧａＯ２が成長室４３で脱離して開口部の成長速度の増
大をもたらし、１ＡＬＥサイクル当たりの成長膜厚は単
分子層より厚くなり、膜厚の制御が難しいことが分かっ
た。
本発明は以上述べたような従来の問題点を解決するため
になされたもので、ＡＬＥ成長方法において、マスク開
口部を持つ基板上の開口部分の成長速度が、開口面積お
よび開口部間からの距離に影響されずに単分子層単位の
成長を行うことのできる手法を提供することを目的とす
る。
になされたもので、ＡＬＥ成長方法において、マスク開
口部を持つ基板上の開口部分の成長速度が、開口面積お
よび開口部間からの距離に影響されずに単分子層単位の
成長を行うことのできる手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］
本発明は、マスク開口部を有する基板上への■−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、■
族元素原料と塩化水素を同時に供給する工程と、Ｖ族元
素原料を供給する工程とを交互に行うことを特徴とする
■−ｖ族化合物半導体の選択気相エピタキシャル成長方
法である。
合物半導体の気相エピタキシャル成長方法において、■
族元素原料と塩化水素を同時に供給する工程と、Ｖ族元
素原料を供給する工程とを交互に行うことを特徴とする
■−ｖ族化合物半導体の選択気相エピタキシャル成長方
法である。
［作用１
本発明によれば■族元素化合物の供給工程において、塩
化水素（ＨＣｆ）を同時供給することにより、マスク上
への■族元素の塩化物の吸着が抑制され、あるいは−旦
吸着が起っても脱離することにより、結果的にマスク上
への■族元素塩化物の吸着が生じない。このため、開口
部を持つ基板上への選択成長における１ＡＬＥサイクル
当たりの膜厚を１分子層の単位で制御することができる
。
化水素（ＨＣｆ）を同時供給することにより、マスク上
への■族元素の塩化物の吸着が抑制され、あるいは−旦
吸着が起っても脱離することにより、結果的にマスク上
への■族元素塩化物の吸着が生じない。このため、開口
部を持つ基板上への選択成長における１ＡＬＥサイクル
当たりの膜厚を１分子層の単位で制御することができる
。
［実施例］
次に本発明の実施例について図面を参照して詳細に説明
する。
する。
第１図は本実施例で使用したＡＬＥ成長装置の概略構成
図であり、第２図は本実施例により得られた基板結晶の
部分断面図である。なお、本実施例では、■−ｖ族化合
物半導体としてＧａＡＳをＡＬＥ成長方法により成長さ
せる例を用いて説明する。
図であり、第２図は本実施例により得られた基板結晶の
部分断面図である。なお、本実施例では、■−ｖ族化合
物半導体としてＧａＡＳをＡＬＥ成長方法により成長さ
せる例を用いて説明する。
成長装置は、Ｇａ原料を供給するための成長室１１とＡ
Ｓ原料を供給するための成長室１３とからなり、成長室
１１には（３ａ原料１２とＨＣ１供給配管１８が設置さ
れている。各成長室のキャリアガスとして水素（Ｈ２）
を用い、成長温度は４００℃とした。
Ｓ原料を供給するための成長室１３とからなり、成長室
１１には（３ａ原料１２とＨＣ１供給配管１８が設置さ
れている。各成長室のキャリアガスとして水素（Ｈ２）
を用い、成長温度は４００℃とした。
その他の成長条件は次の通りである。
ＨＣｆｆｉ （Ｇａ） １ ｃｃ／ｍ
ｔｎＡ Ｓ Ｈ３５ｃｃ／ｍ１ｎ ＨＣ！ （バイパス用＞ ８ ｃｃ／ｍ１ｎ
Ｈ２（各成長室） ４７００ ｃｃ／ｍｉｎ
開口部長さ ２００ 卯成長に際して
は、５ｉ０２をマスク１６とし、部分的に開口部を持つ
基板結晶（試料）１４をまず成長室１３におき、所定の
温度まで昇温する。成長温度に達したところで、成長室
１１の成長領域に、ガリウム（Ｇａ）１３上にＨＣｆｆ
ｉを供給して生成した反応生成物ＧａＣｆ！と、Ｇａ１
２にバイパスするＨＣ２供給配管１８からのＨＣｆとを
供給し、成長領域をＧａＣｆｆ１とＨＣ！混合雰囲気に
する。雰囲気が安定したところで試料１４を成長室１１
に移動する。約７秒間、試料１４をこれらのガスにさら
したのち、試料１４を成長室１３に移動する。そこで、
Ａ・ＳＨ３を約７秒間供給し、ＧａＡＳ層を形成する。
ｔｎＡ Ｓ Ｈ３５ｃｃ／ｍ１ｎ ＨＣ！ （バイパス用＞ ８ ｃｃ／ｍ１ｎ
Ｈ２（各成長室） ４７００ ｃｃ／ｍｉｎ
開口部長さ ２００ 卯成長に際して
は、５ｉ０２をマスク１６とし、部分的に開口部を持つ
基板結晶（試料）１４をまず成長室１３におき、所定の
温度まで昇温する。成長温度に達したところで、成長室
１１の成長領域に、ガリウム（Ｇａ）１３上にＨＣｆｆ
ｉを供給して生成した反応生成物ＧａＣｆ！と、Ｇａ１
２にバイパスするＨＣ２供給配管１８からのＨＣｆとを
供給し、成長領域をＧａＣｆｆ１とＨＣ！混合雰囲気に
する。雰囲気が安定したところで試料１４を成長室１１
に移動する。約７秒間、試料１４をこれらのガスにさら
したのち、試料１４を成長室１３に移動する。そこで、
Ａ・ＳＨ３を約７秒間供給し、ＧａＡＳ層を形成する。
次に、ＡＳＨ３のパージを２５秒間行う。この操作を繰
り返し、第２図に示すようなＧａＡｓ層１７を成長した
。
り返し、第２図に示すようなＧａＡｓ層１７を成長した
。
第３図に、上記の方法で幅の異なる開口部形成したＧａ
Ａｓ層２３の１ＡＬＥサイクル当たりの膜厚を示す。同
図から、開口部の幅に依らずに１サイクル当たり１分子
層成長が実現されていることが分かる。
Ａｓ層２３の１ＡＬＥサイクル当たりの膜厚を示す。同
図から、開口部の幅に依らずに１サイクル当たり１分子
層成長が実現されていることが分かる。
なお、本実施例では■族原料にＧａＣｊ！によるＧａＡ
ｓＡＬＥの選択成長の場合を示したが、その他の■−ｖ
族化合物半導体でも塩化物と塩化水素を同時に供給する
ことで、マスクの影響が減少した単分子層単位の選択成
長が得られる。
ｓＡＬＥの選択成長の場合を示したが、その他の■−ｖ
族化合物半導体でも塩化物と塩化水素を同時に供給する
ことで、マスクの影響が減少した単分子層単位の選択成
長が得られる。
Ｕ発明の効果Ｊ
以上説明したように、本発明の選択気相エピタキシャル
成長方法を用いれば、幅の異なる種々の開口部を有する
基板上への選択成長において、どの開口部も１ＡＬＥサ
イクル当たり１分子層の単位で成長を制御性良く行うこ
とができる。
成長方法を用いれば、幅の異なる種々の開口部を有する
基板上への選択成長において、どの開口部も１ＡＬＥサ
イクル当たり１分子層の単位で成長を制御性良く行うこ
とができる。
第１図は本発明の一実施例に用いられるＡＬＥ成長装置
の概略構成図、第２図は選択成長により得られた基板結
晶の部分断面図、第３図は本発明の１実施例により得ら
れた開口部幅と１ＡＬＥサイクル当たりの膜厚との関係
を示す図、第４図は従来の選択成長層を形成するための
ＡＬＥ成長装置の概略構成図、第５図は従来技術により
得られた基板結晶の部分断面図である。 １１、４１・・・■族元素原料を供給するための成長室
１２、４２・・・ガリウム １３、４３・・・Ｖ族元素原料を供給するための成長室
１４、４４・・・試料 １５、４５・・・基板結晶 １６、４６・・・マスク １７、４７−Ｇ ａ Ａ Ｓ層 １８・・・ＨＣβ供給配管
の概略構成図、第２図は選択成長により得られた基板結
晶の部分断面図、第３図は本発明の１実施例により得ら
れた開口部幅と１ＡＬＥサイクル当たりの膜厚との関係
を示す図、第４図は従来の選択成長層を形成するための
ＡＬＥ成長装置の概略構成図、第５図は従来技術により
得られた基板結晶の部分断面図である。 １１、４１・・・■族元素原料を供給するための成長室
１２、４２・・・ガリウム １３、４３・・・Ｖ族元素原料を供給するための成長室
１４、４４・・・試料 １５、４５・・・基板結晶 １６、４６・・・マスク １７、４７−Ｇ ａ Ａ Ｓ層 １８・・・ＨＣβ供給配管
Claims (1)
- （１）マスク開口部を有する基板上への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、III
族元素原料と塩化水素を同時に供給する工程と、Ｖ族元
素原料を供給する工程とを交互に行うことを特徴とする
III−Ｖ族化合物半導体の選択気相エピタキシャル成長
方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2078989A JPH02203517A (ja) | 1989-02-01 | 1989-02-01 | ３―ｖ族化合物半導体の選択気相エピタキシャル成長方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2078989A JPH02203517A (ja) | 1989-02-01 | 1989-02-01 | ３―ｖ族化合物半導体の選択気相エピタキシャル成長方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02203517A true JPH02203517A (ja) | 1990-08-13 |
Family
ID=12036855
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2078989A Pending JPH02203517A (ja) | 1989-02-01 | 1989-02-01 | ３―ｖ族化合物半導体の選択気相エピタキシャル成長方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02203517A (ja) |
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|---|---|---|---|---|
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| US6911391B2 (en) | 2002-01-26 | 2005-06-28 | Applied Materials, Inc. | Integration of titanium and titanium nitride layers |
| US6916398B2 (en) | 2001-10-26 | 2005-07-12 | Applied Materials, Inc. | Gas delivery apparatus and method for atomic layer deposition |
| US6936906B2 (en) | 2001-09-26 | 2005-08-30 | Applied Materials, Inc. | Integration of barrier layer and seed layer |
| US6951804B2 (en) | 2001-02-02 | 2005-10-04 | Applied Materials, Inc. | Formation of a tantalum-nitride layer |
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| US7022948B2 (en) | 2000-12-29 | 2006-04-04 | Applied Materials, Inc. | Chamber for uniform substrate heating |
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| US7595263B2 (en) | 2003-06-18 | 2009-09-29 | Applied Materials, Inc. | Atomic layer deposition of barrier materials |
-
1989
- 1989-02-01 JP JP2078989A patent/JPH02203517A/ja active Pending
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