JPH0380188A - 気相成長方法 - Google Patents
気相成長方法Info
- Publication number
- JPH0380188A JPH0380188A JP21640089A JP21640089A JPH0380188A JP H0380188 A JPH0380188 A JP H0380188A JP 21640089 A JP21640089 A JP 21640089A JP 21640089 A JP21640089 A JP 21640089A JP H0380188 A JPH0380188 A JP H0380188A
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- JP
- Japan
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- substrate
- film
- defects
- semiconductor
- growth method
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- Pending
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- 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】
〔産業上の利用分野］
本発明は原料気体を分解して基板上に半導体を結晶成長
させる気相成長方法に関する。
させる気相成長方法に関する。
Ｓｉよりハンドギセップが広く、しかも電子の移動度が
大きいＧａＡｓ等の化合物半導体は、例えば高速動作を
要求される装置、または受光装置に多く用いられている
。Ｓｉ基板にＧａＡｓをヘテロエピタキシャル成長させ
てなる化合物半導体のウェハにあっては、その低価格化
、高品質、化が望まれている。
大きいＧａＡｓ等の化合物半導体は、例えば高速動作を
要求される装置、または受光装置に多く用いられている
。Ｓｉ基板にＧａＡｓをヘテロエピタキシャル成長させ
てなる化合物半導体のウェハにあっては、その低価格化
、高品質、化が望まれている。
第３図は、ＧａＡｓをＳｉ基基土上気相成長させるため
の装置の模式図であり、図中１０は気相成長する場であ
る反応管を示す。反応管１０内には、ｓＢＡ板上を載置
するサセプタ１１が設Ｕられており、また反応管１０の
外周には高周波コイル１２が囲繞されている。また図中
１３は液体のトリメチルガリウムを貯留するバブうであ
り、バブラ１３内にて気化されたトリメチルガリウムが
、流量計１４を介してバブラ１３に供給されるキャリア
ガス（Ｈ，ガス）と共に、原料気体として反応管１０へ
供給される。また流量計１５を介して、別の原料気体で
あるアルシン（Ａｓｌｌａ）が反応管１０へ供給される
。
の装置の模式図であり、図中１０は気相成長する場であ
る反応管を示す。反応管１０内には、ｓＢＡ板上を載置
するサセプタ１１が設Ｕられており、また反応管１０の
外周には高周波コイル１２が囲繞されている。また図中
１３は液体のトリメチルガリウムを貯留するバブうであ
り、バブラ１３内にて気化されたトリメチルガリウムが
、流量計１４を介してバブラ１３に供給されるキャリア
ガス（Ｈ，ガス）と共に、原料気体として反応管１０へ
供給される。また流量計１５を介して、別の原料気体で
あるアルシン（Ａｓｌｌａ）が反応管１０へ供給される
。
このような装置構成において、トリメチルガリウムの蒸
気及びアルソンを、Ｓ ｉ ４％板■をサセプタ１１上
に載置しである反応管１０へ供給した後、高周波コイル
１２に通電してサセプタ１１を７５０°Ｃ程度まで加熱
する。そうすると、Ｓｉ基板１上も加熱され、その周辺
の原料気体が分解５反応して、Ｓ ｉ 基板１上にＧａ
Ａｓがエピタキシャル成長して半導体ウェハが製造され
る。
気及びアルソンを、Ｓ ｉ ４％板■をサセプタ１１上
に載置しである反応管１０へ供給した後、高周波コイル
１２に通電してサセプタ１１を７５０°Ｃ程度まで加熱
する。そうすると、Ｓｉ基板１上も加熱され、その周辺
の原料気体が分解５反応して、Ｓ ｉ 基板１上にＧａ
Ａｓがエピタキシャル成長して半導体ウェハが製造され
る。
ところが、−１＝述したような従来の気相成長方法では
、ＧａＡｓとＳｉとの熱膨張率の差が大きいので、成長
温度（７５０°Ｃ）から室温に温度を下降させた際に、
結晶成長さセた半導体膜中に大きな応力が生じる。この
ため、半導体膜中に微細なりランクが発生したり、欠陥
領域が増大するという問題が起こり、その結果、５ｉＪ
Ｊ板１上のＧａＡｓウェハ上に製作した装置の特性が著
しく劣化する場合がある。
、ＧａＡｓとＳｉとの熱膨張率の差が大きいので、成長
温度（７５０°Ｃ）から室温に温度を下降させた際に、
結晶成長さセた半導体膜中に大きな応力が生じる。この
ため、半導体膜中に微細なりランクが発生したり、欠陥
領域が増大するという問題が起こり、その結果、５ｉＪ
Ｊ板１上のＧａＡｓウェハ上に製作した装置の特性が著
しく劣化する場合がある。
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、半導
体を結晶成長させる前に酸化膜を基板」二に選択的に形
成し、これにイオンを照射することにより、装置が製作
されるべき領域におけるクランク等の欠陥発生を減少さ
せ、半導体装置の特性の劣化を防止できる気相成長方法
を提供することを目的とする。
体を結晶成長させる前に酸化膜を基板」二に選択的に形
成し、これにイオンを照射することにより、装置が製作
されるべき領域におけるクランク等の欠陥発生を減少さ
せ、半導体装置の特性の劣化を防止できる気相成長方法
を提供することを目的とする。
本発明に係る気相成長方法は、原料気体を分解して基板
上に半導体を結晶成長させる気相成長方法において、基
板上に前記半導体を結晶成長させるに先立ち、酸化膜を
基板」二に選択的に形成し、基板にイオンを照１・１シ
た後、前記酸化膜を除去することを特徴とする。
上に半導体を結晶成長させる気相成長方法において、基
板上に前記半導体を結晶成長させるに先立ち、酸化膜を
基板」二に選択的に形成し、基板にイオンを照１・１シ
た後、前記酸化膜を除去することを特徴とする。
（作用］
半導体を結晶成長させる前の基板上に酸化膜を選択的に
形成し、基板に質量が大きく、エネルギが高いイオンを
照射すると、酸化膜が形成されていない領域、即ち装置
を製作しない領域の表面近傍には、前記イオンによる衝
撃、イオンの注入及び基板中の半導体原子の離脱によっ
て、多くの欠陥が発生ずる。一方、酸化膜が形成されて
いる領域、即ち装置を製作するべき領域の表ｉ１丁近傍
は、酸化膜により保護されるため欠陥の発生が防Ｉヒさ
れる。そして、この基板上の酸化膜を除去し、基板上に
半導体を結晶成長させると、将来装置を製作しない領域
の基板上に成長した半導体膜に、集中して新たに多くの
欠陥が発生し、基板と成長さセ゛た半導体との熱膨張率
の斧による応力が部分的に緩和され、装置を製作するべ
き領域の基板上に成長した半導体膜におけるクラック等
の欠陥の発生が抑制される。また、酸化膜の除去と共に
基板表面上にイ」着している不純物が取り除かれ、成長
した半導体膜における欠陥の発生がさらに抑制される。
形成し、基板に質量が大きく、エネルギが高いイオンを
照射すると、酸化膜が形成されていない領域、即ち装置
を製作しない領域の表面近傍には、前記イオンによる衝
撃、イオンの注入及び基板中の半導体原子の離脱によっ
て、多くの欠陥が発生ずる。一方、酸化膜が形成されて
いる領域、即ち装置を製作するべき領域の表ｉ１丁近傍
は、酸化膜により保護されるため欠陥の発生が防Ｉヒさ
れる。そして、この基板上の酸化膜を除去し、基板上に
半導体を結晶成長させると、将来装置を製作しない領域
の基板上に成長した半導体膜に、集中して新たに多くの
欠陥が発生し、基板と成長さセ゛た半導体との熱膨張率
の斧による応力が部分的に緩和され、装置を製作するべ
き領域の基板上に成長した半導体膜におけるクラック等
の欠陥の発生が抑制される。また、酸化膜の除去と共に
基板表面上にイ」着している不純物が取り除かれ、成長
した半導体膜における欠陥の発生がさらに抑制される。
〔実施例］
以下、本発明に係る気相反応方法（以下、本発明方法と
いう）をその実施例を示す図面に基づいて具体的に説明
する。
いう）をその実施例を示す図面に基づいて具体的に説明
する。
第１図は本発明方法の工程を示す模式図であり、まず、
Ｓｉ （００１）面基板１の表面を、９２０’Ｃでウェ
ット酸化することにより、約５００人のＳｉＯ□膜２を
形成する（第１図（ａ））。次にフォトリソグラフィ技
術により、装置を形成しない領域のＳｉＯ□膜２を、１
１Ｆを用いたエツチングにより除去する（第１図（ｂ）
）第２図はイオン照射装置の一例を示す模式的断面図で
あり、図中２０は真空の容器を示している。
Ｓｉ （００１）面基板１の表面を、９２０’Ｃでウェ
ット酸化することにより、約５００人のＳｉＯ□膜２を
形成する（第１図（ａ））。次にフォトリソグラフィ技
術により、装置を形成しない領域のＳｉＯ□膜２を、１
１Ｆを用いたエツチングにより除去する（第１図（ｂ）
）第２図はイオン照射装置の一例を示す模式的断面図で
あり、図中２０は真空の容器を示している。
容器２０の下底中央には、電極２２が固着されている。
なお、電極２２上には電極保護のため石英板２３が配設
されている。また電極２２は回転自在の出力軸２１に取
付けられている。電極２２と対向する位置には、ンヤッ
タ２４を介して、Ｓｉ基板１を保持するための基板ホル
ダ２６が設けられており、基板ホルダ２６は、容器２０
の上底中央に固着されている。また基板ホルダ２６は、
高電圧の電源２５と接続されており、基板ホルダ２６内
部には、これを冷却するための冷却水が通流せしめられ
るようになっている。
されている。また電極２２は回転自在の出力軸２１に取
付けられている。電極２２と対向する位置には、ンヤッ
タ２４を介して、Ｓｉ基板１を保持するための基板ホル
ダ２６が設けられており、基板ホルダ２６は、容器２０
の上底中央に固着されている。また基板ホルダ２６は、
高電圧の電源２５と接続されており、基板ホルダ２６内
部には、これを冷却するための冷却水が通流せしめられ
るようになっている。
一方、容器２０の下底一端側には、容器２０外部の図示
しない真空ポンプと接続され、容器２０内のガスを排気
する排気口２７が、また他端側には、Ａｒガスを真空の
容器２０内に供給するガス導入口２８が夫々設けられて
いる。
しない真空ポンプと接続され、容器２０内のガスを排気
する排気口２７が、また他端側には、Ａｒガスを真空の
容器２０内に供給するガス導入口２８が夫々設けられて
いる。
さて、例えばこのような構造をなすイオン１（ｑ射装置
を用い、第１図に示した如く選択的に５ｉＯｚ膜２を除
去したＳｉ基板１に、以下に述べる方法にてへｒ゛イオ
ンを照射する。
を用い、第１図に示した如く選択的に５ｉＯｚ膜２を除
去したＳｉ基板１に、以下に述べる方法にてへｒ゛イオ
ンを照射する。
まず、前記基板ホルダ２６にＳｉ基板１を保持せしめ、
次いで容器２０内を所定の真空度になるまで真空ポンプ
を用いて排気する。その後、ガス導入口２８からＡｒガ
スを容器２０内に導入し、次いで電極２２とそれに対向
する基板ホルダ２６との間に電＃ｔ２５を用いて］ｋｖ
程度の電圧をＳｉ基板１が負電位となるように印加して
、Ａｒ’イオンを発生させる。そして、Ａｒ”イオンを
加速させながら３１基板１に照射する。なお、このとき
の容器２０内のガス圧は、〜１０” ’ ｔｏｒｒ程度
である。
次いで容器２０内を所定の真空度になるまで真空ポンプ
を用いて排気する。その後、ガス導入口２８からＡｒガ
スを容器２０内に導入し、次いで電極２２とそれに対向
する基板ホルダ２６との間に電＃ｔ２５を用いて］ｋｖ
程度の電圧をＳｉ基板１が負電位となるように印加して
、Ａｒ’イオンを発生させる。そして、Ａｒ”イオンを
加速させながら３１基板１に照射する。なお、このとき
の容器２０内のガス圧は、〜１０” ’ ｔｏｒｒ程度
である。
このＡｒ＋イオンによる衝撃により、ＳｉＯ□膜２が除
去された領域のＳｉ基板１表面近傍では、Ｓｉ原子が離
脱したり、Ａｒ’イオンがＳｉ基板１内に打ち込まれた
りして、欠陥（第１図（Ｃ）のＡ）が多数発生ずる。ま
た、ＳｉＯ□膜２が形成されている領域のＳｉ基板１は
、５ｉｎ２膜２で保護されるため、Ａｒ”イオンにより
損傷を受＆Ｊない（第１図（Ｃ））。従って、Ｓｉ、ｌ
板１表面近傍に、欠陥が多い領域と欠陥が殆どない領域
が選択的に形成されることとなる。
去された領域のＳｉ基板１表面近傍では、Ｓｉ原子が離
脱したり、Ａｒ’イオンがＳｉ基板１内に打ち込まれた
りして、欠陥（第１図（Ｃ）のＡ）が多数発生ずる。ま
た、ＳｉＯ□膜２が形成されている領域のＳｉ基板１は
、５ｉｎ２膜２で保護されるため、Ａｒ”イオンにより
損傷を受＆Ｊない（第１図（Ｃ））。従って、Ｓｉ、ｌ
板１表面近傍に、欠陥が多い領域と欠陥が殆どない領域
が選択的に形成されることとなる。
次いで、こうして得られたＳｉ基板１を、前述した第３
図に示すような気相反応装置の反応管１０内のサセプタ
１１上に載置する。Ｉｈ雰囲気中で、高周波コイル１２
に通電してＳｉ基板１の温度を９００°Ｃまで上昇させ
、ブリヘーキングしてＳｉ基板１に形成されているＳｉ
Ｏ□膜２を除去する（第１図（ｄ））。なお、Ａｒ”イ
オン照射時に５ｉ０２膜２も同時にスパッタされ、薄層
化されているので、このＳｉＯ□膜２の除去は容易に行
うことが可能である。
図に示すような気相反応装置の反応管１０内のサセプタ
１１上に載置する。Ｉｈ雰囲気中で、高周波コイル１２
に通電してＳｉ基板１の温度を９００°Ｃまで上昇させ
、ブリヘーキングしてＳｉ基板１に形成されているＳｉ
Ｏ□膜２を除去する（第１図（ｄ））。なお、Ａｒ”イ
オン照射時に５ｉ０２膜２も同時にスパッタされ、薄層
化されているので、このＳｉＯ□膜２の除去は容易に行
うことが可能である。
そして、反応管１０内にアルシン及びトリメチルガリウ
ムの原料気体を供給し、またＳｉ基板１の温度を４５０
’Ｃ，６５０°Ｃの２段階に順次」二昇させながら、Ｓ
ｉ基板１上にＧａＡｓエピタキシャル膜３を結晶成長さ
せる。このとき、Ｓｉ基板１表面近傍の結晶状態の影響
を受けて、欠陥が多い領域のＳｉ基板１」二には、欠陥
が多いＧａＡｓエピタキシャル膜３が成長し、欠陥が少
ない領域のＳｉ基板１上には、欠陥が少ないＧａＡｓエ
ピタキシャル膜３が成長する（第１図（Ｃ））次いでア
ルシン及びトリメチルガリウムの原料気体の供給を停止
し、室温までＳｊｗ板ｌを冷却すると、欠陥が多い領域
のＧａＡｓエピタキシャル膜３に新たにクランク（第１
図（ｆ）のＢ）又は結晶欠陥（第１図（ｆ）のＣ）が生
しる（第１図（ｆ））。これによって、Ｓｉ、ｌ！：Ｇ
ａＡｓとの熱膨張率の差により生しる応力が緩和され、
装置が製作されるべき領域に形成されたＧａＡｓエピタ
キシャル膜３におりるタラツク等の欠陥の発生が防止さ
れる。また、装置製作中にＳｉ基板１に加わる応力によ
り発生するクラック等の欠陥の発生も防止することが可
能となる。
ムの原料気体を供給し、またＳｉ基板１の温度を４５０
’Ｃ，６５０°Ｃの２段階に順次」二昇させながら、Ｓ
ｉ基板１上にＧａＡｓエピタキシャル膜３を結晶成長さ
せる。このとき、Ｓｉ基板１表面近傍の結晶状態の影響
を受けて、欠陥が多い領域のＳｉ基板１」二には、欠陥
が多いＧａＡｓエピタキシャル膜３が成長し、欠陥が少
ない領域のＳｉ基板１上には、欠陥が少ないＧａＡｓエ
ピタキシャル膜３が成長する（第１図（Ｃ））次いでア
ルシン及びトリメチルガリウムの原料気体の供給を停止
し、室温までＳｊｗ板ｌを冷却すると、欠陥が多い領域
のＧａＡｓエピタキシャル膜３に新たにクランク（第１
図（ｆ）のＢ）又は結晶欠陥（第１図（ｆ）のＣ）が生
しる（第１図（ｆ））。これによって、Ｓｉ、ｌ！：Ｇ
ａＡｓとの熱膨張率の差により生しる応力が緩和され、
装置が製作されるべき領域に形成されたＧａＡｓエピタ
キシャル膜３におりるタラツク等の欠陥の発生が防止さ
れる。また、装置製作中にＳｉ基板１に加わる応力によ
り発生するクラック等の欠陥の発生も防止することが可
能となる。
またＳｉ基板１に気相成長させる直前まで、ＳｉＯ□膜
２を除去しないので反応管１０にＳｉ基板１を移送する
途中で付着した不純物は、ＳｉＯ□膜除去工程にて５ｉ
Ｏ７膜と共に除去され、その結果、装置を製作すべき領
域のＧａＡｓエピタキシャル膜における不純物に起因す
る欠陥の発生をさらに減少さセることかできる。
２を除去しないので反応管１０にＳｉ基板１を移送する
途中で付着した不純物は、ＳｉＯ□膜除去工程にて５ｉ
Ｏ７膜と共に除去され、その結果、装置を製作すべき領
域のＧａＡｓエピタキシャル膜における不純物に起因す
る欠陥の発生をさらに減少さセることかできる。
以上、詳述した如く本発明方法にあっては、クランク等
の欠陥が発律し易い領域を半導体膜中に選択的に形成す
るので、基板と半導体との熱膨張率の差に伴う応力が前
記領域において緩和される。
の欠陥が発律し易い領域を半導体膜中に選択的に形成す
るので、基板と半導体との熱膨張率の差に伴う応力が前
記領域において緩和される。
従って、装置が製作されるべき領域におけるクラック等
の欠陥発生が抑制され、半導体装置の特性の劣化を防止
できる。また、酸化膜の除去と共に基板上に４１着して
いる不純物が除去されるので、欠陥発止がさらに抑制さ
れる等、本発明は優れた効果を奏する。
の欠陥発生が抑制され、半導体装置の特性の劣化を防止
できる。また、酸化膜の除去と共に基板上に４１着して
いる不純物が除去されるので、欠陥発止がさらに抑制さ
れる等、本発明は優れた効果を奏する。
第１図は本発明方法の工程を示す模式図、第２図はイオ
ン照射装置の一例を示す模式的断面図、第３図は気相成
長方法を実施するための装置の模式図である。 １・・・Ｓｉ基板 ２・・・ＳｉＯ□膜 ３・・・
ＧａＡｓエピタキシャル膜
ン照射装置の一例を示す模式的断面図、第３図は気相成
長方法を実施するための装置の模式図である。 １・・・Ｓｉ基板 ２・・・ＳｉＯ□膜 ３・・・
ＧａＡｓエピタキシャル膜
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、原料気体を分解して基板上に半導体を結晶成長させ
る気相成長方法において、 基板上に前記半導体を結晶成長させるに先 立ち酸化膜を基板上に選択的に形成し、基板にイオンを
照射した後、前記酸化膜を除去することを特徴とする気
相成長方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21640089A JPH0380188A (ja) | 1989-08-22 | 1989-08-22 | 気相成長方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21640089A JPH0380188A (ja) | 1989-08-22 | 1989-08-22 | 気相成長方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0380188A true JPH0380188A (ja) | 1991-04-04 |
Family
ID=16687974
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21640089A Pending JPH0380188A (ja) | 1989-08-22 | 1989-08-22 | 気相成長方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0380188A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2012029216A1 (ja) * | 2010-09-01 | 2012-03-08 | パナソニック株式会社 | 化合物半導体の製造方法 |
-
1989
- 1989-08-22 JP JP21640089A patent/JPH0380188A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2012029216A1 (ja) * | 2010-09-01 | 2012-03-08 | パナソニック株式会社 | 化合物半導体の製造方法 |
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