JPS62123094A - 3―5属化合物半導体気相成長用サセプタ - Google Patents

3―5属化合物半導体気相成長用サセプタ

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JPS62123094A
JPS62123094A JP26136985A JP26136985A JPS62123094A JP S62123094 A JPS62123094 A JP S62123094A JP 26136985 A JP26136985 A JP 26136985A JP 26136985 A JP26136985 A JP 26136985A JP S62123094 A JPS62123094 A JP S62123094A
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JP
Japan
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susceptor
atn
film
semiconductor
vapor phase
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Hiroaki Tanji
丹治 宏彰
Masaharu Suzuki
正治 鈴木
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Denka Co Ltd
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Denki Kagaku Kogyo KK
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は半導体、特にGaAs 、  InP等のIT
I −V族化合物半導体の気相成長に用いられるサセプ
タに関するものである。
〔従来技術とその問題点〕
■−v族化合物半導体(混晶を含む)は、キャリア易動
度が高く高速素子として用いられている他、発光素子と
して用いられている等、シリコン半導体に見られない特
徴を有することから、活発な研究開発が行なわれている
。そのためデバイス形成に必要な■−v族化合物半導体
エピタキシャルウェハの量産が進められておυ、特に高
性能デバイス用の高品質エピタキシャルウェハに対する
需要が急速に高まりつつある。
エビタキシャ〃ウェハの製造は量産性の面から気相成長
法により行なわれる事が多い。気相成長法では化合物半
導体の原料ガス、例えばGaAsの場合にはGa 源と
してGaC63やGa(CH,)3を、As源としてA
s4やAsH3を、H2などのキャリアガスにより気相
成長炉内に搬送する。成長炉内にはGaAs基板ウェハ
がサセプタ上に置かれており、高周波誘導加熱方式や赤
外ランプ加熱方式により基板加熱が行なわれる。サセプ
タは炭素(黒鉛を含む)鯛で、炭素中の不純物による汚
染を防ぐためにSiCや熱分解黒鉛により被覆されてい
る。このようなサセプタは、シリコン半導体の気相成長
用として従来からIt、lいられていたものを化合物半
導体用に転用したものであるが、高品質の化合物半導体
膜を成長させる場合に問題を生じていた。即ち、サセプ
タ表面のSiCや熱分解黒鉛IJ!!覆自身はCVD法
により形成されており高純度であるが、被覆物質が周期
律表第■属の元素から構成されているため、これらが■
−■族化合物半導体中に混入すると電気的特性が低下す
る。特にサセプタと基板ウェハは高温で直接接触してい
るため、SiCや黒鉛のサセプタ上の被覆物質が基板ウ
ェハ側に拡散等して、成長する化合物半導体膜の電気特
性低下を招く可能性が非常に高かったのである。
〔問題点を解決するだめの手段〕
本発明者等は従来のサセプタの前記問題点を解決するた
めに、炭素製サセプタからの不純物汚染を防止し、かつ
化合物半導体に対して電気的に中性な材料からなる被&
層の開発について検討し、trt −v族化合物半導体
材料と同族元素からなるAtN被覆層が好ましい性能を
有することを見出し、特に炭素基材の表面を気相から析
出した結晶質窒化アルミニウム(AtN )膜により被
覆した場合に最も性能の安定したサセプタが得られるこ
とを見出だした。即ち本発明は、炭素基材の表面を気相
から析出した結晶質窒化アルミニウム膜により被覆した
ことを特徴とする半導体気相成長用サセプタである。
AtN膜は化学気相蒸着(CVD )法により気相から
炭素残材表面上に析出される。原料としてA/−源には
AtC/=、やAtBr3などのハロゲン化アルミニウ
ムやAtEt3()リエチルアルミニウム)などの有機
アルミニウム化合物が用いられ、N源にはNH,が一般
に用いられる。NH3はAt源に対して七ル比で0.5
から20倍、より好ましくは1〜5倍の割合で供給する
のがよい。
NH,の供給量が少いと反応率が低下してAt源が無駄
になり、また多すぎると過剰のNH3によってCVD反
応室の腐食等がおこり好ましくないからである。At源
のハロゲン化アルミニウム、有機アルミニウム化合物は
常温で固体もしくは液体であるので、適当な蒸気圧が得
られる温度まで加熱して、N2やN2  などのキャリ
アガスにより気体原料としてCVD反応炉内に送られる
。反応炉内には基材(この場合には所定のサセプタの形
状に加工された炭素基材)が置かれ、所定の温度・圧力
等の条件の下、基材表面にAtNが析出される。この時
の温度・圧力条件等によって析出するAtN膜の性状が
変化するが、本発明が目的とするサセプタとして好まし
い特性のものはAtN膜が結晶質の場合にのみ得られ、
非晶質AtN膜ではサセプタに好ましくない。
非晶質AtN 114はCVD温度が低い場合(たとえ
ば500℃)に得られるが、このような膜は繰り返しの
加熱冷却によりクツツクの発生を起こしやすく、も(材
炭素の不純物がクラック部分から出て来るという問題が
ある。また非晶質AtN膜は空気中の水分により容易に
加水分解するためその取り扱いが著しく困難で、実用性
に著しい難点がある。これに対し、6oo℃以上、より
好ましくは800℃以上の高温でAtN膜のCVDを行
うと結晶質の朕が得られる。結晶質AtN 19はサセ
プタのように繰り返しの加熱冷却を受ける場合でもクラ
ックの発生を起こすことがなく、壕だ加水分解性もない
のでサセプタ彼役として)ψれた特性を有している。A
tN自身が■族(At)  とV族(N)の化合物であ
るのでSiC被覆サセプタを用いる場合のような■−v
族化合物半導体への■族元素の混入汚染という問題がな
く、また本発明におけるAtN ill、覆は気相から
の析出により形成されるので極めて高純度であり、他の
不純物による汚染の心配もない。
このため本発明のサセプタは高品質の■−V族化合物半
導体を気相成長させる上で最適の特性を有するものであ
る。
サセプタを構成する炭素基材は高純度のものが好ましく
、灰分0.1%以下であることが望まれる。またAtN
被覆層の厚さは5μm以上が好ましい。灰分が0.1チ
を越える炭素基材を用いたり、AtN層が5μm未満で
あると基材炭素中の不純物がAtN層を拡散して外部に
出現し、成長膜を汚染するからである。尚、AtN層を
CVD法により析出させる際に高周波プラズマやマイク
ロ波プラズマを併用するプラズマCVD法を採用するこ
とも勿論可能である。
また、結晶性AtN膜を10μrIL/hr 以上の高
蒸着速度で析出させるためにはCVDを100TOrr
以下の圧力で行うことが好ましい。これ以上の圧力で行
うと原料ガスが気1目中で反応してA/、N微粒子を形
成するため怜社蒸着速度が低下するばかりでなく、微粒
子が膜中に取り込壕れて欠陥となり、クラック発生を起
こしやすくなる等の悪影響を及ぼすからである。
次に実施例により本発明を更に詳しく説明する。
〔実施例〕
A/=C/−3とNH3を原料として、減圧C’VD法
によりサセプタ形状に加工した炭素基材上にAtN膜を
析出させた。A L CAsをガス状原料として減圧C
VD炉内に搬送するため、Atct3を入れた容器を1
70℃に加熱し、この容器にキャリアガスとしてN、ガ
スを流し、Atct3容器とCVD炉の間のA L C
As供給用ガス配管部を200℃に加熱してAtCl3
の再析出を防止するようにした。
kl、ct3の170℃における蒸気圧とキャリアN2
ガスの流量とからAtct3のCVD炉内への供給量が
計算できる。NH3の流量を1 t/minとし、At
ct3の流量が0.5 t/minとなるようキャリア
N。
ガスの流量を調節し、圧力5Torr、基材温度100
0℃の条件で炭素拭材上にAtN膜を析出させた。
CVDを8時間行い、400μmの厚さのAtN膜を析
出させた(実施例)。X線回折法により析出膜を調べた
ところ、A、tNのシャープなX線回折ピークが測定さ
れ、結晶質A、tN膜が析出していることが確認された
。比較のため、基材温度を450℃とした他は上と同一
の条件でAtN膜を析出させたが、X線回折を行っても
ピークは検出されず、非晶質A 乙N膜であった(比較
例)。
サセプタとして使用される半を想定し、実施例と比較例
のサセプタをN、雰囲気中で高周波誘導加熱により60
0℃に加熱した後、自然冷却するサイクルを繰り返し、
毎サイクルごとにサセプタ上のAtN被覆の様子を調べ
た。実施例のサセプタは20回の加熱・冷却の繰り返し
後も何の変化も々く、AtN層は強固に基材に付着し、
クラックの発生も全く認められなかった。これに対し比
較例のサセプタは第1回目のサイクルでクラックが無数
に発生し、AtN層の部分的欠落が起きており、炭素基
材表面を被覆するAtN層が結晶質でなければならない
ことが明白に示された。
また、2種のサセプタを温度25℃、湿度60チの条件
下で1ケ月放置した後、外観を検査したところ、実施例
のサセプタのAtN被覆層には何の変化も認められなか
ったが、比較例のサセプタではA/J被覆層が白色化し
、また無数のクラックが発生していた。
実施例のサセプタと従来のSiC被覆サセプタを用いて
C)aAsウェハ上にGaAsのエピタキシャル成長を
実施した。得られたエビタキンヤル膜中の不純物濃度を
測定したところ、実施例のサセプタを用いた場合には2
 X 10’atoms/口3 と高純度であったが、
従来のSiC被覆サセプタを用いた場合には5X1gl
s原子/cm3  と1桁悪い純度となっていた。
〔発明の効果〕
本発明のサセプタを用いて■−V族化合物半導体の気相
成長を行えば、サセプタの基材炭素からの不純物混入が
抑止できるだけでなく、サセプタ被覆層物質の混入によ
る電気的特性低下がなくなるので、高品質の化合物半導
体膜を成長させることができる。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 炭素基材の表面を気相から析出した結晶質窒化アルミニ
    ウム膜により被覆したことを特徴とする半導体気相成長
    用サセプタ。
JP26136985A 1985-11-22 1985-11-22 3―5属化合物半導体気相成長用サセプタ Granted JPS62123094A (ja)

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JP26136985A JPS62123094A (ja) 1985-11-22 1985-11-22 3―5属化合物半導体気相成長用サセプタ

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