JPH0529231A - Ｉｉｉ−ｖ族化合物半導体の気相成長方法 - Google Patents
Ｉｉｉ−ｖ族化合物半導体の気相成長方法Info
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- JPH0529231A JPH0529231A JP18250191A JP18250191A JPH0529231A JP H0529231 A JPH0529231 A JP H0529231A JP 18250191 A JP18250191 A JP 18250191A JP 18250191 A JP18250191 A JP 18250191A JP H0529231 A JPH0529231 A JP H0529231A
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- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 スパイク状のｎ型層を形成することなく、半
絶縁性基板の上にIII-Ｖ族化合物半導体を気相成長する
方法を提供しようとするものである。 【構成】 気相成長に先立って、成長室内の圧力を数Ｔ
ｏｒｒ〜大気圧の範囲に保ちながら、水素ガス中のアル
シンガスのモル分率を１×１０-3以上としてアルシンガ
スを流し、４００〜９００℃の範囲の温度で、上記基板
を熱処理することを特徴とするIII-Ｖ族化合物半導体の
気相成長方法である。
絶縁性基板の上にIII-Ｖ族化合物半導体を気相成長する
方法を提供しようとするものである。 【構成】 気相成長に先立って、成長室内の圧力を数Ｔ
ｏｒｒ〜大気圧の範囲に保ちながら、水素ガス中のアル
シンガスのモル分率を１×１０-3以上としてアルシンガ
スを流し、４００〜９００℃の範囲の温度で、上記基板
を熱処理することを特徴とするIII-Ｖ族化合物半導体の
気相成長方法である。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、III 族元素からなる有
機化合物及びＶ族元素からなる水素化物もしくは有機化
合物を熱分解してIII-Ｖ族化合物半導体を気相成長する
方法（ＯＭＶＰＥ法という）に関する。
機化合物及びＶ族元素からなる水素化物もしくは有機化
合物を熱分解してIII-Ｖ族化合物半導体を気相成長する
方法（ＯＭＶＰＥ法という）に関する。
【０００２】
【従来の技術】図４及び図５は、ＯＭＶＰＥ法を実施す
る装置の概念図である。図４はバレル型サセプタを使用
する装置であり、図５はパンケーキ型サセプタを使用す
る装置である。以下、ＧａＡｓ基板上にIII-Ｖ族化合物
半導体を気相成長する場合について説明する。通常、結
晶成長を行うＧａＡｓ基板は、予め、硫酸系のエッチン
グ液（硫酸／過酸化水素／水からなる混液）中でエッチ
ングして基板表面に形成されている自然酸化膜を除去す
る。前処理を施した基板５は、バレル型サセプタ３若し
くはパンケーキ型サセプタ８に装着し、すみやかに成長
室４内に収容し、室内を排気する。その後、成長室４内
部の抵抗加熱器若しくは外部の誘導加熱器により、基板
５を所定の温度に加熱する。その際に、ＧａＡｓ基板か
らＡｓの脱離を防ぐため、水素ガス中に少量のアルシン
（ＡｓＨ3 ) を含有するガスを流すのが普通である。基
板の温度が所定温度に達すると、ノズル２から成長室４
に原料ガス１を供給し、基板５の上に半導体結晶膜を形
成する。過剰のガスは排気管７から排出される。なお、
成長時にはサセプタ３，８は回転軸６により所定の回転
数で回転させる。
る装置の概念図である。図４はバレル型サセプタを使用
する装置であり、図５はパンケーキ型サセプタを使用す
る装置である。以下、ＧａＡｓ基板上にIII-Ｖ族化合物
半導体を気相成長する場合について説明する。通常、結
晶成長を行うＧａＡｓ基板は、予め、硫酸系のエッチン
グ液（硫酸／過酸化水素／水からなる混液）中でエッチ
ングして基板表面に形成されている自然酸化膜を除去す
る。前処理を施した基板５は、バレル型サセプタ３若し
くはパンケーキ型サセプタ８に装着し、すみやかに成長
室４内に収容し、室内を排気する。その後、成長室４内
部の抵抗加熱器若しくは外部の誘導加熱器により、基板
５を所定の温度に加熱する。その際に、ＧａＡｓ基板か
らＡｓの脱離を防ぐため、水素ガス中に少量のアルシン
（ＡｓＨ3 ) を含有するガスを流すのが普通である。基
板の温度が所定温度に達すると、ノズル２から成長室４
に原料ガス１を供給し、基板５の上に半導体結晶膜を形
成する。過剰のガスは排気管７から排出される。なお、
成長時にはサセプタ３，８は回転軸６により所定の回転
数で回転させる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】電界効果トラトジスタ
（ＦＥＴ）用ウエハは、上記の方法で、ＧａＡｓ基板上
に、不純物を添加しないＧａＡｓバッファ層を成長さ
せ、引き続き、ｎ型不純物、例えばシランガスを添加し
たｎ−ＧａＡｓ活性層を成長させてＦＥＴ用ウエハを製
造する。該ウエハ表面にショットキー電極を形成して、
電子濃度の深さ方向の分布を調べたところ、図２に示す
ように、基板とバッファ層の間にスパイク状のｎ型層が
形成されていることを見いだした。ＳＩＭＳ（Ｓｅｃｏ
ｎｄａｒｙＩｏｎ Ｍａｓｓ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒ
ｙ）で分析すると、活性層の電子密度が１．２×１０17
ｃｍ-3であるのに対して、半絶縁性基板とバッファ層の
界面に１×１０18ｃｍ-3以上のシリコン（Ｓｉ）が存在
することが判明した。このようなスパイク状のｎ型層が
存在すると、活性層下にリーク電流が発生し、ＦＥＴに
使用することができない。
（ＦＥＴ）用ウエハは、上記の方法で、ＧａＡｓ基板上
に、不純物を添加しないＧａＡｓバッファ層を成長さ
せ、引き続き、ｎ型不純物、例えばシランガスを添加し
たｎ−ＧａＡｓ活性層を成長させてＦＥＴ用ウエハを製
造する。該ウエハ表面にショットキー電極を形成して、
電子濃度の深さ方向の分布を調べたところ、図２に示す
ように、基板とバッファ層の間にスパイク状のｎ型層が
形成されていることを見いだした。ＳＩＭＳ（Ｓｅｃｏ
ｎｄａｒｙＩｏｎ Ｍａｓｓ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒ
ｙ）で分析すると、活性層の電子密度が１．２×１０17
ｃｍ-3であるのに対して、半絶縁性基板とバッファ層の
界面に１×１０18ｃｍ-3以上のシリコン（Ｓｉ）が存在
することが判明した。このようなスパイク状のｎ型層が
存在すると、活性層下にリーク電流が発生し、ＦＥＴに
使用することができない。
【０００４】そこで、本発明は、上記の欠点を解消し、
スパイク状のｎ型層を形成することなく、半絶縁性基板
の上にIII-Ｖ族化合物半導体を気相成長する方法を提供
しようとするものである。
スパイク状のｎ型層を形成することなく、半絶縁性基板
の上にIII-Ｖ族化合物半導体を気相成長する方法を提供
しようとするものである。
【０００５】
【課題を解決するためき手段】本発明は、半絶縁性基板
の上にIII-Ｖ族化合物半導体を気相成長する方法におい
て、気相成長に先立って、成長室内の圧力を１０〜１０
０Ｔｏｒｒの範囲に保ちながら、水素ガス中のモル分率
で６．０×１０-3以上のアルシンガスを流し、６００℃
以上の温度で２０分以上で、上記基板を熱処理すること
を特徴とするIII-Ｖ族化合物半導体の気相成長方法であ
る。
の上にIII-Ｖ族化合物半導体を気相成長する方法におい
て、気相成長に先立って、成長室内の圧力を１０〜１０
０Ｔｏｒｒの範囲に保ちながら、水素ガス中のモル分率
で６．０×１０-3以上のアルシンガスを流し、６００℃
以上の温度で２０分以上で、上記基板を熱処理すること
を特徴とするIII-Ｖ族化合物半導体の気相成長方法であ
る。
【０００６】熱処理に際して、成長室内の圧力は数Ｔｏ
ｒｒ乃至大気圧、好ましくは、１０〜１００Ｔｏｒｒ、
特に好ましくは、２０〜５０Ｔｏｒｒの範囲に保つこと
がよい。なお、熱処理中の圧力は、成長圧力と同じが好
ましい。圧力の変更は界面に悪影響を及ぼす。また、熱
処理中、水素ガス中のアルシンガスのモル分率は、１×
１０-3以上に保つ必要があり、この値を下回るとＡｓ抜
けが激しく表面荒れが発生する。好ましくは、３×１０
-3〜３×１０-2の範囲に保つことが良く、この範囲は実
用的な範囲であり、上限値を上回っても効果に変化はな
い。なお、特に好ましい範囲は６×１０-3〜１０×１０
-3である。さらに、熱処理条件として、成長温度は、４
００〜６００℃の範囲に保つ必要があり、この範囲を下
回るとエッチング効果がなく、上回るとＡｓ抜けが激し
く表面荒れが発生する。好ましくは、５００〜８００
℃、特に好ましくは、６００〜７５０℃の範囲である。
処理時間は、高濃度Ｓｉ層をエッチングするために、２
０〜４０分の範囲が好ましい。
ｒｒ乃至大気圧、好ましくは、１０〜１００Ｔｏｒｒ、
特に好ましくは、２０〜５０Ｔｏｒｒの範囲に保つこと
がよい。なお、熱処理中の圧力は、成長圧力と同じが好
ましい。圧力の変更は界面に悪影響を及ぼす。また、熱
処理中、水素ガス中のアルシンガスのモル分率は、１×
１０-3以上に保つ必要があり、この値を下回るとＡｓ抜
けが激しく表面荒れが発生する。好ましくは、３×１０
-3〜３×１０-2の範囲に保つことが良く、この範囲は実
用的な範囲であり、上限値を上回っても効果に変化はな
い。なお、特に好ましい範囲は６×１０-3〜１０×１０
-3である。さらに、熱処理条件として、成長温度は、４
００〜６００℃の範囲に保つ必要があり、この範囲を下
回るとエッチング効果がなく、上回るとＡｓ抜けが激し
く表面荒れが発生する。好ましくは、５００〜８００
℃、特に好ましくは、６００〜７５０℃の範囲である。
処理時間は、高濃度Ｓｉ層をエッチングするために、２
０〜４０分の範囲が好ましい。
【０００７】
【作用】本発明は、成長室内の圧力を１０〜１００Ｔｏ
ｒｒの範囲に保ちながら、水素ガス中のモル分率で６．
０×１０-3以上のアルシンガスを流し、６００℃以上の
温度で２０分以上で、半絶縁性基板を予め熱処理するこ
とにより、基板とIII-Ｖ族化合物半導体層との間に高電
子濃度層の生成を抑制するものである。
ｒｒの範囲に保ちながら、水素ガス中のモル分率で６．
０×１０-3以上のアルシンガスを流し、６００℃以上の
温度で２０分以上で、半絶縁性基板を予め熱処理するこ
とにより、基板とIII-Ｖ族化合物半導体層との間に高電
子濃度層の生成を抑制するものである。
【０００８】
【実施例】（実施例）図４の装置を用い、図３の基板の
成長温度並びにアルシン流量のプロファイルの下で、Ｇ
ａＡｓ半絶縁性基板上にＧａＡｓバッファ層及びｎ型Ｇ
ａＡｓ活性層をＯＭＶＰＥ法で形成した。まず、上記基
板をバレル型サセプタに装着し、成長室を真空排気して
から、基板からＡｓ脱離を防ぐために、１０％に水素希
釈されたＡｓＨ3 ガスを１リットル／分で流しながら、
基板温度を７００℃まで昇温し、次いで、上記ＡｓＨ3
ガスを２．５リットル／分に増やして３０分間保持し
た。この間のＡｓＨ3 のモル分率は７．７×１０-3であ
った。その後、基板温度を６５０℃に降温してから、成
長圧力５０Ｔｏｒｒの下で、（ＣＨ3 ) 3 Ｇａ（トリメ
チルガリウム）を流量２０ｓｃｃｍ、ＡｓＨ3 （アルシ
ン）を流量１．２リットル／分水素を３０リットル／分
で成長室上方のノズルから３０分間供給して、厚さ０．
５μｍのＧａＡｓバッファ層を形成し、次いで、上記の
原料ガスにＳｉＨ4 （シランガス）を流量５０ｓｃｃｍ
で添加して３０分間供給して、厚さ０．５μｍのｎ−Ｇ
ａＡｓ活性層を形成して、ＦＥＴ用ウエハを得た。得ら
れたウエハの表面にショットキー電極を形成して電子濃
度の深さ方向の分布を調べたところ、図１の通りであっ
た。即ち、基板とバッファ層の界面にスパイク状のｎ型
層は認められず、ＳＩＭＳによる分析では、上記界面の
電子濃度は１×１０16ｃｍ-3以下のレベルまで低減され
ていた。このウエハは、ＦＥＴ用として良好な品質を備
えていた。なお、熱処理時間を２０分間として同様の実
験を行ったところ、上記と同様の品質を有するウエハを
得ることができた。
成長温度並びにアルシン流量のプロファイルの下で、Ｇ
ａＡｓ半絶縁性基板上にＧａＡｓバッファ層及びｎ型Ｇ
ａＡｓ活性層をＯＭＶＰＥ法で形成した。まず、上記基
板をバレル型サセプタに装着し、成長室を真空排気して
から、基板からＡｓ脱離を防ぐために、１０％に水素希
釈されたＡｓＨ3 ガスを１リットル／分で流しながら、
基板温度を７００℃まで昇温し、次いで、上記ＡｓＨ3
ガスを２．５リットル／分に増やして３０分間保持し
た。この間のＡｓＨ3 のモル分率は７．７×１０-3であ
った。その後、基板温度を６５０℃に降温してから、成
長圧力５０Ｔｏｒｒの下で、（ＣＨ3 ) 3 Ｇａ（トリメ
チルガリウム）を流量２０ｓｃｃｍ、ＡｓＨ3 （アルシ
ン）を流量１．２リットル／分水素を３０リットル／分
で成長室上方のノズルから３０分間供給して、厚さ０．
５μｍのＧａＡｓバッファ層を形成し、次いで、上記の
原料ガスにＳｉＨ4 （シランガス）を流量５０ｓｃｃｍ
で添加して３０分間供給して、厚さ０．５μｍのｎ−Ｇ
ａＡｓ活性層を形成して、ＦＥＴ用ウエハを得た。得ら
れたウエハの表面にショットキー電極を形成して電子濃
度の深さ方向の分布を調べたところ、図１の通りであっ
た。即ち、基板とバッファ層の界面にスパイク状のｎ型
層は認められず、ＳＩＭＳによる分析では、上記界面の
電子濃度は１×１０16ｃｍ-3以下のレベルまで低減され
ていた。このウエハは、ＦＥＴ用として良好な品質を備
えていた。なお、熱処理時間を２０分間として同様の実
験を行ったところ、上記と同様の品質を有するウエハを
得ることができた。
【０００９】（比較例）実施例の熱処理操作を省略し
て、実施例と同様の条件の下でＧａＡｓ半絶縁性基板上
にＧａＡｓバッファ層及びｎ型ＧａＡｓ活性層をＯＭＶ
ＰＥ法で形成し、得られたウエハの表面にショットキー
電極を形成して電子濃度の深さ方向の分布を調べたとこ
ろ、図２の通り、基板とバッファ層の界面にスパイク状
のｎ型層が認められ、ＳＩＭＳによる分析では、１×１
０18ｃｍ-3以上のＳｉの存在が確認された。
て、実施例と同様の条件の下でＧａＡｓ半絶縁性基板上
にＧａＡｓバッファ層及びｎ型ＧａＡｓ活性層をＯＭＶ
ＰＥ法で形成し、得られたウエハの表面にショットキー
電極を形成して電子濃度の深さ方向の分布を調べたとこ
ろ、図２の通り、基板とバッファ層の界面にスパイク状
のｎ型層が認められ、ＳＩＭＳによる分析では、１×１
０18ｃｍ-3以上のＳｉの存在が確認された。
【００１０】
【発明の効果】本発明は、上記の構成を採用することに
より、半絶縁性基板とIII-Ｖ族化合物半導体層との間に
高電子濃度層の生成を抑制することができ、ＦＥＴ用ウ
エハに適した良好なIII-Ｖ族化合物半導体層を成長する
ことができるようになった。
より、半絶縁性基板とIII-Ｖ族化合物半導体層との間に
高電子濃度層の生成を抑制することができ、ＦＥＴ用ウ
エハに適した良好なIII-Ｖ族化合物半導体層を成長する
ことができるようになった。
【図１】本発明の実施例で得たウエハの電子濃度の深さ
方向の分布図である。
方向の分布図である。
【図２】比較例２で得たウエハの電子濃度の深さ方向の
分布図である。
分布図である。
【図３】本発明の実施例で採用した基板温度並びにアル
シン流量のプロファイル図である。
シン流量のプロファイル図である。
【図４】バレル型サセプタを用いた、ＯＭＶＰＥ装置の
概念図である。
概念図である。
【図５】パンケーキ型サセプタを用いた、ＯＭＶＰＥ装
置の概念図である。
置の概念図である。
Claims (3)
- 【請求項１】 半絶縁性基板の上にIII-Ｖ族化合物半導
体を気相成長する方法において、気相成長に先立って、
成長室内の圧力を数Ｔｏｒｒ〜大気圧の範囲に保ちなが
ら、水素ガス中のアルシンガスのモル分率を１×１０-3
以上で流し、４００〜９００℃の範囲の温度で、上記基
板を熱処理することを特徴とするIII-Ｖ族化合物半導体
の気相成長方法。 - 【請求項２】 請求項１記載の成長方法において、有機
金属気相成長方法で気相成長することを特徴とするIII-
Ｖ族化合物半導体の気相成長方法。 - 【請求項３】 請求項１または２記載の成長方法におい
て、半絶縁性基板の上にバッファ層及び活性層を気相成
長することを特徴とするIII-Ｖ族化合物半導体の気相成
長方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18250191A JPH0529231A (ja) | 1991-07-23 | 1991-07-23 | Ｉｉｉ−ｖ族化合物半導体の気相成長方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18250191A JPH0529231A (ja) | 1991-07-23 | 1991-07-23 | Ｉｉｉ−ｖ族化合物半導体の気相成長方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0529231A true JPH0529231A (ja) | 1993-02-05 |
Family
ID=16119400
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18250191A Pending JPH0529231A (ja) | 1991-07-23 | 1991-07-23 | Ｉｉｉ−ｖ族化合物半導体の気相成長方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0529231A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7595259B2 (en) | 2004-06-01 | 2009-09-29 | Sumitomo Chemical Company, Limited | Method for manufacturing compound semiconductor substrate with pn junction |
-
1991
- 1991-07-23 JP JP18250191A patent/JPH0529231A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7595259B2 (en) | 2004-06-01 | 2009-09-29 | Sumitomo Chemical Company, Limited | Method for manufacturing compound semiconductor substrate with pn junction |
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