JPH04226018A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

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JPH04226018A
JPH04226018A JP3119105A JP11910591A JPH04226018A JP H04226018 A JPH04226018 A JP H04226018A JP 3119105 A JP3119105 A JP 3119105A JP 11910591 A JP11910591 A JP 11910591A JP H04226018 A JPH04226018 A JP H04226018A
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JP
Japan
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cycle
substrate
epitaxial growth
semiconductor device
manufacturing
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Pending
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JP3119105A
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English (en)
Inventor
Keijser Marco S De
マルコ ステファン デ ケーイセル
Opdorp Christianus J M Van
クリスチアヌス ヨハネス マリヌス ファン オプドルプ
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Koninklijke Philips NV
Original Assignee
Philips Gloeilampenfabrieken NV
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10PGENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10P14/00Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars
    • H10P14/20Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of semiconductor materials
    • H10P14/29Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of semiconductor materials characterised by the substrates
    • H10P14/2901Materials
    • H10P14/2907Materials being Group IIIA-VA materials
    • H10P14/2911Arsenides
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10PGENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
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    • H10P14/20Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of semiconductor materials
    • H10P14/24Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of semiconductor materials using chemical vapour deposition [CVD]
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10PGENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10P14/00Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars
    • H10P14/20Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of semiconductor materials
    • H10P14/34Deposited materials, e.g. layers
    • H10P14/3402Deposited materials, e.g. layers characterised by the chemical composition
    • H10P14/3414Deposited materials, e.g. layers characterised by the chemical composition being group IIIA-VIA materials

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】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、各サイクル当り周期律
表のIII 族に属する元素アルミニウム、ガリウムお
よびインジウムのうちの少なくとも1つの元素の1つの
単原子層と周期律表のV族に属する元素窒素、燐、砒素
及びアンチモンのうちの少なくとも1つの元素の1つの
単原子層とを順次に形成する複数のサイクルを有する処
理を少なくとも部分的に行なう気相からのエピタキシア
ル成長を単結晶基板の表面上に行なうことにより半導体
装置を製造する方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】上述した方法で砒化ガリウム及び砒化ア
ルミニウムガリウムの層を成長させることは1986年
 9月29日発行の“Appl. Phys. Let
t. 49(13)” の第 785〜 787頁の論
文(A. ドイ, Y.アオヤギ及びS.ナンバ氏著)
に記載されており既知である。この論文によれば、単原
子ガリウム層を形成する表面をレーザ照射することによ
り良好な原子層の成長を促進しうる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしこの方法の場合
、レーザ照射を用いる際の実際的な理由で、エピタキシ
アル成長を行なう表面積が著しく制限されるという欠点
がある。又、レーザ照射中温度が一時的に高くなる為、
固相中に不所望な拡散が生じるおそれがある。又、気相
中にIII 族元素の一種以上の化合物が存在する中で
レーザを照射すると、早期解離が生じ、III 族元素
より成る2つ以上の単原子層が1サイクル中に形成され
るおそれがあるという欠点を生じる。本発明の目的は特
に上述した欠点を少なくとも可成りの程度回避すること
にある。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明は、各サイクル当
り周期律表のIII 族に属する元素アルミニウム、ガ
リウムおよびインジウムのうちの少なくとも1つの元素
の1つの単原子層と周期律表のV族に属する元素窒素、
燐、砒素及びアンチモンのうちの少なくとも1つの元素
の1つの単原子層とを順次に形成する複数のサイクルを
有する処理を少なくとも部分的に行なう気相からのエピ
タキシアル成長を単結晶基板の表面上に行なうことによ
り半導体装置を製造するに当り、各サイクルの一部分中
に、特に気相がIII 族の元素の化合物を含まない部
分中に原子水素を基板の表面に送給することを特徴とす
る。
【0005】本発明は、特に、原子水素を用いることに
より、III 族の前記の元素、例えばガリウムの化合
物の解離がこの化合物の供給中に気相中及び表面上の双
方で生じない程度に低い温度を選択することができ、一
方、原子水素を供給するサイクルの一部分とは異なるサ
イクルの一部分中に前記のIII 族の元素への変換が
行われる為、このIII 族の元素の堆積が単原子層に
限定されるという認識を基に成したものである。本発明
の方法によれば、固相中の拡散が行われる一時的な温度
の上昇を生ぜしめることなく、広い温度範囲で大きな基
板表面上にエピタキシアル成長を行なうことができると
いう利点が得られる。単原子層としてはガリウム及び砒
素の単原子層を選択するのが好ましい。この場合、各サ
イクルの処理を400 〜 500℃の温度で行なう。
【0006】
【実施例】本発明は、単結晶基板2の表面1上に気相か
らエピタキシアル成長を行なう半導体装置の製造方法に
関するものである(図1参照)。このエピタキシアル成
長は少なくとも一部で数サイクルを有する処理より成っ
ており、各サイクルに対し、周期律表のIII 族に属
する元素のアルミニウム、ガリウム及びインジウムのう
ちの少なくとも1つの元素より成る1つの単原子層21
(図2参照)と、周期律表のV族に属する元素の窒素、
燐、砒素及びアンチモンのうちの少なくとも1つの元素
より成る1つの単原子層22とを交互に形成する。本発
明により各サイクルの一部分中、特に気相がIII 族
の元素の化合物を含まない部分中に原子水素を基板2の
表面に導びけば、エピタキシアル成長を比較的大きな表
面積の基板2上に行なうことができる。
【0007】本発明による方法は例えば図1に示す装置
内で行なう。この装置(反応器)は誘導加熱されるシリ
コン支持台4(直径=32mm)を有する石英管3より
成る。反応器内には内径が8mmの石英管5(以後プラ
ズマ管と称する)を挿入し、マイクロ波発生器(マイク
ロトロン200;2.45GHz; 200W)により
このプラズマ管中にプラズマ11を発生しうるようにす
る。(このプラズマ中に水素、すなわち原子水素を流し
た場合に)このプラズマ中で形成された反応性粒子はプ
ラズマ管中を流れ支持台4上の基板2の表面1に直接供
給される。このプラズマ管中では希ガスから水素への及
びその逆の切換えが迅速に行えうるように装置を設計す
る。基部は砒化ガリウム基板2(住友社製、配向〔00
1 〕2°off.(110) ±0.50°、N型、
Siドーピング濃度1.0 〜4.0 ・1018cm
−3、エッチングピット密度≦2.0 ・103cm2
) を以って構成し、この基板を通常の方法で清浄とす
る。
【0008】ガリウム層21及び砒素層22に対する成
長成分はそれぞれトリメチルガリウム(Ga(CH3)
3) 及びアルシン(AsH3)であり、これらは通常
双方共キャリヤーガスとしての精製水素中に含ませる。 これらは反応器の上部の個所6及び7から導入し、いず
れもプラズマ中を通さない。主流の水素は個所9から導
入し、これもプラズマ中を通さない。基板が支持台4上
に置かれると、反応器を23トルの圧力にし、支持台を
40rpm の速度で回転させ、水素によるフラッシン
グを2slm(標準リットル/分)で約30分間行なう
【0009】1サイクルでは以下の処理パラメータを用
いる。 a)  永続的な主流9を1250sccmの水素とす
る。 b)  プラズマ管を流れるガス流10を1170sc
cmの水素とする場合で原子水素を必要とする場合を除
いて、このガス流10を960sccm のヘリウムと
する。 c)  反応器中のAsH3の分圧を0.11トル(A
sH3 モル流量= 518・10−6モル/分)とす
る。 d) Ga(CH3)3 の分圧を0.011 トル(
Ga(CH3)3 モル流量=51・10−6モル/分
)とする。 支持台を440 ℃の成長温度にし、プラズマ11を発
生させる。このプラズマにヘリウムを流す。マイクロ波
発生空間を圧縮空気8で冷却する。1サイクルは以下の
工程を有する。 1.  AsH3を2秒供給する。 2.  水素流9及びヘリウム流10によるフラッシン
グを15秒行なう。 3.  Ga(CH3)3を6秒供給する。 4.  水素流9及びヘリウム流10によるフラッシン
グを20秒行なう。 5.  流れ10を水素流としてH(原子水素)を3秒
供給する。 6.  水素流9及びヘリウム流10によるフラッシン
グを3秒行なう。 このサイクルの持続時間の合計は49秒であり、従って
 200サイクルに対する全成長時間は約2.45時間
である。200 個の層の全厚さは56.6nmである
【0010】水素をプラズマを通して流す工程5を除い
てサイクル全体に亘ってヘリウムをプラズマを通して流
す。成長が終了したらプラズマを消滅させる。本発明の
方法によれば、層の厚さを特に良好に制御できるととも
にこの層の厚さを極めて均一にすることができる。本発
明による方法は例えば均一な量子井戸を製造するのに極
めて適している。本発明は上述した実施例に限定される
ものではなく種々に変更を加えうること勿論である。例
えば、砒化ガリウムの層の代わりに単原子層より成る砒
化アルミニウム又は砒化アルミニウムガリウムの層を用
いることができる。更に、エピタキシアル成長処理中、
1サイクル当りの組成を変えたり、或いは1μm 程度
の厚さを有する層を成長させる通常のエピタキシアル成
長処理に多サイクル成長の全処理を含めることができる
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による方法を実施する装置の一部を示す
線図的断面図である。
【図2】本発明による方法のある一製造工程における半
導体装置の一部を示す線図的断面図である。
【符号の説明】
1  基板の表面 2  基板 3  石英管 4  シリコン支持台 5  石英管(プラズマ管) 8  圧縮空気 9  水素流 10  ヘリウム流又は水素流 11  プラズマ 21  ガリウム層 22  砒素層

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  各サイクル当り周期律表のIII 族
    に属する元素アルミニウム、ガリウムおよびインジウム
    のうちの少なくとも1つの元素の1つの単原子層と周期
    律表のV族に属する元素窒素、燐、砒素及びアンチモン
    のうちの少なくとも1つの元素の1つの単原子層とを順
    次に形成する複数のサイクルを有する処理を少なくとも
    部分的に行なう気相からのエピタキシアル成長を単結晶
    基板の表面上に行なうことにより半導体装置を製造する
    に当り、各サイクルの一部分中に、特に気相がIII 
    族の元素の化合物を含まない部分中に原子水素を基板の
    表面に送給することを特徴とする半導体装置の製造方法
  2. 【請求項2】  請求項1に記載の半導体装置の製造方
    法において、単原子層としてガリウム及び砒素の単原子
    層を選択することを特徴とする半導体装置の製造方法。
  3. 【請求項3】  請求項2に記載の半導体装置の製造方
    法において、各サイクルの処理を400 〜 500℃
    の温度で行なうことを特徴とする半導体装置の製造方法
JP3119105A 1990-04-24 1991-04-24 半導体装置の製造方法 Pending JPH04226018A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

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NL9000973A NL9000973A (nl) 1990-04-24 1990-04-24 Werkwijze voor het vervaardigen van een halfgeleiderinrichting.
NL9000973 1990-04-24

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ID=19856992

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EP (1) EP0454237B1 (ja)
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NL9000973A (nl) 1991-11-18
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