JPH0687459B2 - 気相成長装置 - Google Patents
気相成長装置Info
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- JPH0687459B2 JPH0687459B2 JP5996587A JP5996587A JPH0687459B2 JP H0687459 B2 JPH0687459 B2 JP H0687459B2 JP 5996587 A JP5996587 A JP 5996587A JP 5996587 A JP5996587 A JP 5996587A JP H0687459 B2 JPH0687459 B2 JP H0687459B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はIII−Ｖ族化合物半導体、例えばガリウム砒素
（GaAs）の気相成長に用いて好適な気相成長装置に関す
るものである。
（GaAs）の気相成長に用いて好適な気相成長装置に関す
るものである。
近年、GaAsを用いたマイクロ波デバイス、特にGaAsFET
の需要が急増している。GaAsFETは半絶縁性GaAs基板上
に成長させたエピタキシャル層に形成されるが、このエ
ピタキシャル層を成長させるにはGa/AsCl3／H2系による
気相成長方法が一般に用いられている。
の需要が急増している。GaAsFETは半絶縁性GaAs基板上
に成長させたエピタキシャル層に形成されるが、このエ
ピタキシャル層を成長させるにはGa/AsCl3／H2系による
気相成長方法が一般に用いられている。
第４図にGa/AsCl3／H2系気相成長に用いる成長装置を示
す。図において１は反応管、２は成長炉、３はGaソー
ス、４はソースボート、５は基板、６は基板ボルダ、７
は原料ガス供給部、８はエッチングガス供給部である。
す。図において１は反応管、２は成長炉、３はGaソー
ス、４はソースボート、５は基板、６は基板ボルダ、７
は原料ガス供給部、８はエッチングガス供給部である。
また、第５図には、第４図に示す成長装置内の温度分布
を示しており、S4はGaソース領域の温度分布、S5は成長
領域の温度分布である。
を示しており、S4はGaソース領域の温度分布、S5は成長
領域の温度分布である。
この成長装置を用いたエピタキシャル成長は、反応管１
内の温度領域S4に置かれたGaソース３を原料ガス供給部
７から供給されるAsを含むガス状原料と反応せしめ、生
じた反応生成ガスを低温領域S5にて反応させ、基板５上
にGaAsをエピタキシャル成長させるものである。
内の温度領域S4に置かれたGaソース３を原料ガス供給部
７から供給されるAsを含むガス状原料と反応せしめ、生
じた反応生成ガスを低温領域S5にて反応させ、基板５上
にGaAsをエピタキシャル成長させるものである。
ところで、この種のエピタキシャル成長においては、Ga
ソースとAsとの反応が再現性良く安定している事がエピ
タキシャル成長層の品質を高める上で不可欠である。ま
た、Gaソース反応の安定化の重要な要素として、Gaソー
ス中にAsを溶解させ、過飽和状態で生じるGaAsクラスト
とよばれる薄い固相皮膜が、成長時にソース表面全体に
一様に存在していることが必要である。
ソースとAsとの反応が再現性良く安定している事がエピ
タキシャル成長層の品質を高める上で不可欠である。ま
た、Gaソース反応の安定化の重要な要素として、Gaソー
ス中にAsを溶解させ、過飽和状態で生じるGaAsクラスト
とよばれる薄い固相皮膜が、成長時にソース表面全体に
一様に存在していることが必要である。
このため、従来では上記したエピタキシャル成長に先だ
ち、Gaソース３を約865℃一定の高温領域に置き、Asを
含むガス状原料をGaソース中へ流してGa中のAs過飽和で
生じるGaAsクラストをソース表面全体に渡って一様に形
成している。
ち、Gaソース３を約865℃一定の高温領域に置き、Asを
含むガス状原料をGaソース中へ流してGa中のAs過飽和で
生じるGaAsクラストをソース表面全体に渡って一様に形
成している。
また、この際に、Asを含むガス状原料の分解によって生
じるHClとGaソースのGaとが反応し、GaClという形で基
板５上に移動され、ここでAsと反応してGaAsが基板上に
エピタキシャル成長してしまうことがある。このため、
GaAsクラストをソース表面全体に渡って一様に形成した
後に、この成長相をエッチングガスによりタスエッチン
グし、その後引き続きこのGaソースを用いて、所望のエ
ピタキシャル層を成長させる工程が必要とされている。
じるHClとGaソースのGaとが反応し、GaClという形で基
板５上に移動され、ここでAsと反応してGaAsが基板上に
エピタキシャル成長してしまうことがある。このため、
GaAsクラストをソース表面全体に渡って一様に形成した
後に、この成長相をエッチングガスによりタスエッチン
グし、その後引き続きこのGaソースを用いて、所望のエ
ピタキシャル層を成長させる工程が必要とされている。
しかしながら、Gaソースを約865℃の温度領域に保って
成長を行うと、GaAsソースでは、Gaクラストの消費に対
してクラストを形成するためのAsの供給が追いつかず、
Gaソース表面にクラストの消失した部分が現れてしま
う。このためソース反応がGaソース全体に一様でなくな
り、これが原因して基板に成長されるエピタキシャル層
表面にヒロックやピットが多発し、品質の低下を招くと
いう問題が生じている。
成長を行うと、GaAsソースでは、Gaクラストの消費に対
してクラストを形成するためのAsの供給が追いつかず、
Gaソース表面にクラストの消失した部分が現れてしま
う。このためソース反応がGaソース全体に一様でなくな
り、これが原因して基板に成長されるエピタキシャル層
表面にヒロックやピットが多発し、品質の低下を招くと
いう問題が生じている。
このような欠陥のあるエピタキシャル層を用いてFETを
製造すると、パターンぼけによる製造歩留りの低下や、
マスクを傷つけるという不具合、更にはデバイス動作時
に欠陥への電界集中が起きて、特性の劣化が生じること
になる。
製造すると、パターンぼけによる製造歩留りの低下や、
マスクを傷つけるという不具合、更にはデバイス動作時
に欠陥への電界集中が起きて、特性の劣化が生じること
になる。
本発明の目的は成長したエピタキシャル層に結晶欠陥が
少なく、表面にヒロックやピットの少ない良好なエピタ
キシャル層を形成することができる気相成長装置を提供
することになる。
少なく、表面にヒロックやピットの少ない良好なエピタ
キシャル層を形成することができる気相成長装置を提供
することになる。
本発明の気相成長装置は、Gaソースの表面に形成したGa
Asクラストを利用して基板上にエピタキシャル成長を行
う気相成長装置において、Gaソースを、エピタキシャル
成長時と成長開始前とで反応管内の異なった領域に移動
可能に構成するとともに、このエピタキシャル成長開始
前におけるGaソース領域の温度を、エピタキシャル成長
時におけるGaソース領域の温度よりも高温に設定した構
成としている。
Asクラストを利用して基板上にエピタキシャル成長を行
う気相成長装置において、Gaソースを、エピタキシャル
成長時と成長開始前とで反応管内の異なった領域に移動
可能に構成するとともに、このエピタキシャル成長開始
前におけるGaソース領域の温度を、エピタキシャル成長
時におけるGaソース領域の温度よりも高温に設定した構
成としている。
ここでは、前者の領域温度を後者の領域温度よりも10℃
高く設定している。
高く設定している。
次に、本発明を図面を参照して説明する。
第１図は本発明の一実施例の概略断面図であり、従来構
造と同一部分には同一符号を附している。
造と同一部分には同一符号を附している。
図において、反応管１は成長炉２内に内挿配置され、内
部が加熱されるように構成している。この反応管１内に
は、Gaソース３を入れたソースボード４が位置移動可能
に載置されている。また、反応管１には、エピタキシャ
ル成長を行う基板５を基板ボルダ６により載置してい
る。更に、反応管１には、原料ガス供給部７と、エッチ
ングガス供給部８を配設している。
部が加熱されるように構成している。この反応管１内に
は、Gaソース３を入れたソースボード４が位置移動可能
に載置されている。また、反応管１には、エピタキシャ
ル成長を行う基板５を基板ボルダ６により載置してい
る。更に、反応管１には、原料ガス供給部７と、エッチ
ングガス供給部８を配設している。
第２図は前記した反応管１内の温度分布を示しており、
前記成長炉２における管軸方向の温度制御により、図示
のように、最も高温（875℃）の成長長開始前ソースボ
ート領域S1と、これよりも若干低い温度（865℃）の成
長時ソースボード領域S2と、更に低温（750℃）の調整
領域S3の各領域を構成している。
前記成長炉２における管軸方向の温度制御により、図示
のように、最も高温（875℃）の成長長開始前ソースボ
ート領域S1と、これよりも若干低い温度（865℃）の成
長時ソースボード領域S2と、更に低温（750℃）の調整
領域S3の各領域を構成している。
次に、この成長装置によるエピタキシャル成長方法を説
明する。
明する。
先ず、成長開始前には、Gaソース３を入れたソースボー
ド４が成長開始前のソースボート領域S1に載置し、成長
炉２を昇温し、反応管１内の温度分布を第２図に示す温
度分布に安定させる。
ド４が成長開始前のソースボート領域S1に載置し、成長
炉２を昇温し、反応管１内の温度分布を第２図に示す温
度分布に安定させる。
そして、温度安定後に、原料ガス供給部７よりAaを含む
ガス状原料をGaソース３中に流し、Ga中のAsの過飽和状
態で生じるGaAsクラストをGAソース３の表面全体にわた
って一様に形成する。
ガス状原料をGaソース３中に流し、Ga中のAsの過飽和状
態で生じるGaAsクラストをGAソース３の表面全体にわた
って一様に形成する。
次に、Gaソース３表面のGaAsクラストの分布が一様にな
った後、ソースボート４を約10℃低い成長時ソースボー
トと領域S2に移動し、かつエッチングガス供給部８から
エッチングガスを反応管１内に供給し、前工程のGaAsク
ラスト形成に際して同時に基板５上に成長してしまった
エピタキシャル層をエッチング除去する。この際、Asを
含むガス状原料は流し続ける。
った後、ソースボート４を約10℃低い成長時ソースボー
トと領域S2に移動し、かつエッチングガス供給部８から
エッチングガスを反応管１内に供給し、前工程のGaAsク
ラスト形成に際して同時に基板５上に成長してしまった
エピタキシャル層をエッチング除去する。この際、Asを
含むガス状原料は流し続ける。
その後、エッチングガスの供給を止め、これまでと同様
に気相反応を行わせ、基板５上に所望のエピタキシャル
層を成長させる。
に気相反応を行わせ、基板５上に所望のエピタキシャル
層を成長させる。
したがって、この気相成長装置によれば、成長開始前に
Gaソース３を高温状態にしてGaAsクラストを形成してい
るため、このGaAsクラストはGa中にAsが多く溶け込んだ
状態、即ち厚いGaAsクラストが形成されることになる。
このため、エピタキシャル成長時に、Ga表面にGaAsクラ
ストの消失した部分が生じることがなく、ソース反応が
ソース全体に一様になってエピタキシャル層中の結晶欠
陥が少なくなり、表面にヒロックやピットの少ない良好
なエピタキシャル層の成長が実現できる。
Gaソース３を高温状態にしてGaAsクラストを形成してい
るため、このGaAsクラストはGa中にAsが多く溶け込んだ
状態、即ち厚いGaAsクラストが形成されることになる。
このため、エピタキシャル成長時に、Ga表面にGaAsクラ
ストの消失した部分が生じることがなく、ソース反応が
ソース全体に一様になってエピタキシャル層中の結晶欠
陥が少なくなり、表面にヒロックやピットの少ない良好
なエピタキシャル層の成長が実現できる。
第３図は装置内おける成長開始前ソースボート領域S1と
成長時ソースボート領域S2の間の温度分布を一定の割合
で傾斜状に変化させた例である。
成長時ソースボート領域S2の間の温度分布を一定の割合
で傾斜状に変化させた例である。
即ち、前記実施例では成長開始前ソースボート領域S1
と、成長時ソースボート領域S2の温度分布をステップ状
に変化させているが、このように両者間の温度分布を傾
斜状にしても、前記実施例と同様なエピタキシャル成長
を行うことができる。
と、成長時ソースボート領域S2の温度分布をステップ状
に変化させているが、このように両者間の温度分布を傾
斜状にしても、前記実施例と同様なエピタキシャル成長
を行うことができる。
また、このように一定の割合で傾斜状に変化する温度分
布に設定する方が、前記実施例のようにステップ状の温
度分布に設定するよりも、実際に温度分布を設ける際に
は簡単であり、反応管内の温度制御を容易に行うことが
できる効果がある。
布に設定する方が、前記実施例のようにステップ状の温
度分布に設定するよりも、実際に温度分布を設ける際に
は簡単であり、反応管内の温度制御を容易に行うことが
できる効果がある。
以上説明したように本発明は、Gaソースを、エピタキシ
ャル成長時と成長開始前とで反応管内の異なった領域に
移動可能に構成するとともに、このエピタキシャル成長
開始前におけるGaソース領域の温度を、エピタキシャル
成長時におけるGaソース領域の温度よりも高温に設定し
ているので、エピタキシャル成長時に常に均一で一様な
GaAsクラストを形成することができ、Gaソース表面にGa
Asクラストの消失した部分が現れることはなく、結晶欠
陥が少なくて表面にヒロックやピットの少ない良好なエ
ピタキシャル層を成長することができる。
ャル成長時と成長開始前とで反応管内の異なった領域に
移動可能に構成するとともに、このエピタキシャル成長
開始前におけるGaソース領域の温度を、エピタキシャル
成長時におけるGaソース領域の温度よりも高温に設定し
ているので、エピタキシャル成長時に常に均一で一様な
GaAsクラストを形成することができ、Gaソース表面にGa
Asクラストの消失した部分が現れることはなく、結晶欠
陥が少なくて表面にヒロックやピットの少ない良好なエ
ピタキシャル層を成長することができる。
第１図は本発明の一実施例の概略断面図、第２図は第１
図の成長装置内の温度分布を示す図、第３図は第１図の
成長装置内の異なる温度分布を示す図、第４図は従来の
成長装置の概略断面図、第５図は第４図の成長装置内温
度分布を示す図である。 １…反応管、２…成長炉、３…Gaソース、４…ソースボ
ート、５…基板、６…基板ホルダ、７…原料ガス供給
部、８…エッチングガス供給部、S1…成長開始前ソース
領域、S2…成長じGaソース領域、S3…成長領域、S4…Ga
ソース領域、S5…成長領域。
図の成長装置内の温度分布を示す図、第３図は第１図の
成長装置内の異なる温度分布を示す図、第４図は従来の
成長装置の概略断面図、第５図は第４図の成長装置内温
度分布を示す図である。 １…反応管、２…成長炉、３…Gaソース、４…ソースボ
ート、５…基板、６…基板ホルダ、７…原料ガス供給
部、８…エッチングガス供給部、S1…成長開始前ソース
領域、S2…成長じGaソース領域、S3…成長領域、S4…Ga
ソース領域、S5…成長領域。
Claims (2)
- 【請求項１】反応管内にGaソース及び基板を載置すると
ともに、反応管内にAsを含む原料ガスとエッチングガス
とを供給し、Gaソースの表面に形成したGaAsクラストを
利用して基板上にエピタキシャル成長を行う気相成長装
置において、前記Gaソースを、エピタキシャル成長時と
成長開始前とで反応管内の異なった領域に移動可能に構
成するとともに、このエピタキシャル成長開始前におけ
るGaソース領域の温度を、エピタキシャル成長時におけ
るGaソース領域の温度よりも高温に設定したことを特徴
とする気相成長装置。 - 【請求項２】エピタキシャル成長開始前の領域温度を、
エピタキシャル成長時の領域温度よりも10℃高く設定し
てなる特許請求の範囲第１項記載の気相成長装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5996587A JPH0687459B2 (ja) | 1987-03-17 | 1987-03-17 | 気相成長装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5996587A JPH0687459B2 (ja) | 1987-03-17 | 1987-03-17 | 気相成長装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63226916A JPS63226916A (ja) | 1988-09-21 |
| JPH0687459B2 true JPH0687459B2 (ja) | 1994-11-02 |
Family
ID=13128390
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5996587A Expired - Fee Related JPH0687459B2 (ja) | 1987-03-17 | 1987-03-17 | 気相成長装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0687459B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102004039734A1 (de) | 2004-08-17 | 2006-02-23 | Zf Friedrichshafen Ag | Lagerung für einen Schwingungsdämpfer |
-
1987
- 1987-03-17 JP JP5996587A patent/JPH0687459B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63226916A (ja) | 1988-09-21 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |