JPS62124734A - 半導体気相成長用サセプタ - Google Patents
半導体気相成長用サセプタInfo
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- JPS62124734A JPS62124734A JP26263485A JP26263485A JPS62124734A JP S62124734 A JPS62124734 A JP S62124734A JP 26263485 A JP26263485 A JP 26263485A JP 26263485 A JP26263485 A JP 26263485A JP S62124734 A JPS62124734 A JP S62124734A
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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。
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 ＋工ｎＰ等のｍ−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。
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。
■−■族化合物半導体（混晶を含む）は、キャリア易動
度が高く高速素子や発光素子として用いられる等、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。
度が高く高速素子や発光素子として用いられる等、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ｎｌ−Ｖ族化合物半導体
二一タキシャルウエハの量産が進められており、特に高
性能デバイス用の高品質二一タキシャルウエハに対する
需要が急速に高まりつつある。
二一タキシャルウエハの量産が進められており、特に高
性能デバイス用の高品質二一タキシャルウエハに対する
需要が急速に高まりつつある。
エピタキシャル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Ｇａ０Ｊｉ！３やｅａ（ａＨ３）３、Ａｓ源とし
てＡｓ、やＡｓ Ｎ３をＮ２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ＧｆｉＡＳ基板
ウェハがす七ブ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。
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Ｇａ０Ｊｉ！３やｅａ（ａＨ３）３、Ａｓ源とし
てＡｓ、やＡｓ Ｎ３をＮ２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ＧｆｉＡＳ基板
ウェハがす七ブ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）製で、炭素中の不純物に
よる汚染を防ぐためにｓｌｃ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用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。ｍち、サセプ
タ表面のＳｉＣや熱分解黒鉛被覆自身はＯ”／Ｄ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■−■
族化族化合物半導体中入１人と電気的特性が低下する。
よる汚染を防ぐためにｓｌｃ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用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。ｍち、サセプ
タ表面のＳｉＣや熱分解黒鉛被覆自身はＯ”／Ｄ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■−■
族化族化合物半導体中入１人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、ｓｌｃや黒鉛のサセプタ上被シ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。
め、ｓｌｃや黒鉛のサセプタ上被シ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。
本発明者らはこのようなｓ１ｃ被覆サセプタの問題点を
解決するために研究を重ねた結果、気相より析出した結
晶質窒化アルミニウム（ＡＪＮ ）により炭素基材を被
覆してなるサセプタが、ＧＢ−Ａ９等の■−■−■合物
半導体の気相成長に特に優れた性能を有することを見い
出した。このサセプタはｈｌＮ被覆層により基材炭素か
らの不純物によるウェハ汚染が防止できるのみならず、
被薇層が■族（Ａｌ）とＶ族（Ｎ）の元素から構成され
る化合物であるため、成長する■−■−■物半導体薄膜
の！気持性を低下させる恐れがないという特徴を有して
おり、高品質の化合物半導体薄膜を成長させることがで
きるものである。このサセプタを用いてＧａａ６のエピ
タキシャル成長を行うと、従来はかなり困難とされてい
た不純物濃度が１０１０１４ａｔｏ ／ｃＩｒＬ３オー
ダーのエピタキシャル膜を安定して得ることができる。
解決するために研究を重ねた結果、気相より析出した結
晶質窒化アルミニウム（ＡＪＮ ）により炭素基材を被
覆してなるサセプタが、ＧＢ−Ａ９等の■−■−■合物
半導体の気相成長に特に優れた性能を有することを見い
出した。このサセプタはｈｌＮ被覆層により基材炭素か
らの不純物によるウェハ汚染が防止できるのみならず、
被薇層が■族（Ａｌ）とＶ族（Ｎ）の元素から構成され
る化合物であるため、成長する■−■−■物半導体薄膜
の！気持性を低下させる恐れがないという特徴を有して
おり、高品質の化合物半導体薄膜を成長させることがで
きるものである。このサセプタを用いてＧａａ６のエピ
タキシャル成長を行うと、従来はかなり困難とされてい
た不純物濃度が１０１０１４ａｔｏ ／ｃＩｒＬ３オー
ダーのエピタキシャル膜を安定して得ることができる。
ところがこのような結晶質ＡＩＮ被覆サセプタを用いて
ＧＩＡｓのエピタキシャル成長を行ウド、３Ｘ １０１
４ａｔｏｍｓ／−以下の不純物濃度の良好な膜が得られ
る場合と、９ Ｘ １０１４ａｔｏｍｓ／ＣＩｒＬ３程
度の膜となる場合とがあることがわかった。本発明者ら
はこの問題を解決するためＫさらに検討を重ねたところ
、ＡＩＮ被覆層の純度がエピタキシャル膜の純度と密接
に関係し、特にＡＩＮに随伴しやすい金属不純物の中で
もＪ、Ｔ１．Ｆ６．Ｏｒ、Ｎｉが重要であることを見い
出し、本発明に至ったものである。
ＧＩＡｓのエピタキシャル成長を行ウド、３Ｘ １０１
４ａｔｏｍｓ／−以下の不純物濃度の良好な膜が得られ
る場合と、９ Ｘ １０１４ａｔｏｍｓ／ＣＩｒＬ３程
度の膜となる場合とがあることがわかった。本発明者ら
はこの問題を解決するためＫさらに検討を重ねたところ
、ＡＩＮ被覆層の純度がエピタキシャル膜の純度と密接
に関係し、特にＡＩＮに随伴しやすい金属不純物の中で
もＪ、Ｔ１．Ｆ６．Ｏｒ、Ｎｉが重要であることを見い
出し、本発明に至ったものである。
本発明のサセプタは、炭素基材上に気相から析出した結
晶質窒化アルミニウムを被覆してなる半導体気相成長用
サセプタにおいて、被覆層の窒化アルミニウム中の金属
不純物含有量が、（１）金属不鈍物量で１０ ｐｐｍ以
下、がっ（２） ８ｉ及びＴ１の含有量が合計で”ｒ
ｐｐｍ以下、がっ （３１Ｐｅ 、 Ｏｒ及びＮ１の含有量が合計で５ ｐ
ｐｍ以下、 であることを特徴とするもので、このサセプタを用いて
ＧａａＳのエピタキシャル成長を行うと不純物濃度３
Ｘ １０１４ａｔｏｍｓ／〆以下のエピタキシャル膜が
安定して得られる。ところが被覆層の窒化アルミニウム
中の金属不純物含有量が前記（１）、（２）。
晶質窒化アルミニウムを被覆してなる半導体気相成長用
サセプタにおいて、被覆層の窒化アルミニウム中の金属
不純物含有量が、（１）金属不鈍物量で１０ ｐｐｍ以
下、がっ（２） ８ｉ及びＴ１の含有量が合計で”ｒ
ｐｐｍ以下、がっ （３１Ｐｅ 、 Ｏｒ及びＮ１の含有量が合計で５ ｐ
ｐｍ以下、 であることを特徴とするもので、このサセプタを用いて
ＧａａＳのエピタキシャル成長を行うと不純物濃度３
Ｘ １０１４ａｔｏｍｓ／〆以下のエピタキシャル膜が
安定して得られる。ところが被覆層の窒化アルミニウム
中の金属不純物含有量が前記（１）、（２）。
（３）の範囲のどれか一つでも越えた場合にはエピタキ
シャル膜中の不純物濃度が増え、最悪の場合には９ Ｘ
１０” ａｔｏｍｓ／ｃｍ”以上となってしまう。。
シャル膜中の不純物濃度が増え、最悪の場合には９ Ｘ
１０” ａｔｏｍｓ／ｃｍ”以上となってしまう。。
ＡＡＮ ｐは化学気相蒸着（ＣＶＤ）法により気相から
炭素基材表面上に析出される。原料として、ｈｌ源には
ＡＡＩＣＩ３やＡｌＢｒ３などのハロゲン化アルミニウ
ムやａ１ｍｔ３（）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：、ＡＩ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などのキャリアがスにより気体原料としてＣＶＤ
反応炉内に送られる。
炭素基材表面上に析出される。原料として、ｈｌ源には
ＡＡＩＣＩ３やＡｌＢｒ３などのハロゲン化アルミニウ
ムやａ１ｍｔ３（）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：、ＡＩ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などのキャリアが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
条件の下、基材表面にＡＡ’Ｎ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ＡｌＮ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、 ＡｌＮ膜が結晶質の場合にのみ得られ
、非晶質ＡｌＮ膜ではサセプタに好ましくない。ＡｌＮ
膜の析出条件は種々選択できるが、結晶質の良好なＡｌ
Ｎ膜を得るためには、析出温度を６００℃以上、より好
ましくは８００℃以上とするのが良い。また、析出圧力
は１００ Ｔｏｒｒ以下の減圧が好ましく、これ以上の
圧力で行うと原料ガスが気相中で反応してＡＩＮ微粒子
を形成するため蒸着速度が低下するばかりでなく、微粒
子が膜中に取り込まれて欠陥となり、クラック発生を起
こしやすくなる等の問題が発生する。析出速度は、経済
性の面からは１μｍ／ ｈｒ以上、膜の緻密性の面から
は３００℃ｍ／ｈｒ以下とするのが好ましい。
に加工された炭素基材）が置かれ、所定の温度・圧力等
条件の下、基材表面にＡＡ’Ｎ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ＡｌＮ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、 ＡｌＮ膜が結晶質の場合にのみ得られ
、非晶質ＡｌＮ膜ではサセプタに好ましくない。ＡｌＮ
膜の析出条件は種々選択できるが、結晶質の良好なＡｌ
Ｎ膜を得るためには、析出温度を６００℃以上、より好
ましくは８００℃以上とするのが良い。また、析出圧力
は１００ Ｔｏｒｒ以下の減圧が好ましく、これ以上の
圧力で行うと原料ガスが気相中で反応してＡＩＮ微粒子
を形成するため蒸着速度が低下するばかりでなく、微粒
子が膜中に取り込まれて欠陥となり、クラック発生を起
こしやすくなる等の問題が発生する。析出速度は、経済
性の面からは１μｍ／ ｈｒ以上、膜の緻密性の面から
は３００℃ｍ／ｈｒ以下とするのが好ましい。
本発明のサセプタを得るためには原料純度とＣＶＤ炉材
純度とに細心の注意が必要である。
純度とに細心の注意が必要である。
ＣＶＤ炉材としては炭素材料が多用されるが、少くとも
灰分０．１％以下の高純度炭素材料を用いることが望ま
しく、また、原料純度は目的とする窒化アルミニウム中
の不純物量の２倍以下とするのが望ましい。このような
高純度原料は市販の高純度材料をそのまま用いても良い
が、たとえば−級試薬グレードのものを精製して調製し
ても良い。
灰分０．１％以下の高純度炭素材料を用いることが望ま
しく、また、原料純度は目的とする窒化アルミニウム中
の不純物量の２倍以下とするのが望ましい。このような
高純度原料は市販の高純度材料をそのまま用いても良い
が、たとえば−級試薬グレードのものを精製して調製し
ても良い。
またハロデフ化アルミつウムをＡＡＦ源とする場合には
、５Ｎ（ファイブナイン）以上の高純度アルミニウムと
ハロゲンの直接反応によって高純度ハロゲン化アルミニ
ウムを発生させる事も可能である。
、５Ｎ（ファイブナイン）以上の高純度アルミニウムと
ハロゲンの直接反応によって高純度ハロゲン化アルミニ
ウムを発生させる事も可能である。
次に実施例により本発明を更に説明する。
ＡｌＣｌ３とＮＨ３を原料として、減圧ＣＶＤ法により
、サセプタ形状に加工した高純度炭素基材上にＡＩＨ膜
を析出させた。ｋｌＣｌ３をガス状原料として減圧ＣＶ
Ｄ炉内に搬送するため、ＡｌＣｌ３を入れた容器を１７
０℃に加熱し、この容器にキャリアがスとしてＮ２ガス
を流し、ＡｌＣｌ３容器とＣＶＤ炉の間のｐ、１０１３
供給用ガス配管部を２００’Ｏに加熱してＡｌＣｌ３の
再析出を防止するようにした。既知であるＡｌＣｌ３の
１７０°ＯＫおける蒸気圧とキャリアＮ２ガスの流量と
からＡｌＣｌ３のｃｖｎ炉内への供給量が計算できる。
、サセプタ形状に加工した高純度炭素基材上にＡＩＨ膜
を析出させた。ｋｌＣｌ３をガス状原料として減圧ＣＶ
Ｄ炉内に搬送するため、ＡｌＣｌ３を入れた容器を１７
０℃に加熱し、この容器にキャリアがスとしてＮ２ガス
を流し、ＡｌＣｌ３容器とＣＶＤ炉の間のｐ、１０１３
供給用ガス配管部を２００’Ｏに加熱してＡｌＣｌ３の
再析出を防止するようにした。既知であるＡｌＣｌ３の
１７０°ＯＫおける蒸気圧とキャリアＮ２ガスの流量と
からＡｌＣｌ３のｃｖｎ炉内への供給量が計算できる。
ＮＨ３の流量を１）７ｎ１ｍとし、ＡｌＣｌ３の流量が
０．３１／ｍ１ｍとなるようキャリアＮ２がスの流量を
調節し、圧力５ Ｔｏｒｒ 、基材温度１０００℃の条
件とし析出速度５０μｍ／ｈｒで炭素基材上に５０μｍ
の厚味のＡＩＨ膜を析出させた。
０．３１／ｍ１ｍとなるようキャリアＮ２がスの流量を
調節し、圧力５ Ｔｏｒｒ 、基材温度１０００℃の条
件とし析出速度５０μｍ／ｈｒで炭素基材上に５０μｍ
の厚味のＡＩＨ膜を析出させた。
析出するＡｎの純度を変えるため、市販のＡＡ’ ＣＩ
。
。
−級試薬を昇華精製し、昇華条件、回数を変えて様々の
純度のＡｌＣ１３を用意し、これを用いてそれぞれＡＩ
Ｎ被覆サセプタを作製した。これらのサセプタを用いて
ＧａＡＳ単結晶ウェハ上にＧａＡ３のエピタキシャル成
長を行い、成長した（）ａＡＳ膜中の不純物濃度を測定
した。また各々のサセプタについて、それと同じ原料を
用いて析出させたＡＩＨの純度を測定した。表に原料Ａ
ｌＣ１）ｓの純度、析出ＡＩＮの純度、及び（）ａＡＳ
工ぎタキシャル膜中の不Ｍ物濃度を示す。なお、ｋｌＣ
ｌ、とＡｌＮ中の不純物濃度はＩＣＰ法により測定した
。また、ＧａＡ３エピタキシャル膜中の不純物濃度はＮ
Ｄ十ＮＡＯ値である。
純度のＡｌＣ１３を用意し、これを用いてそれぞれＡＩ
Ｎ被覆サセプタを作製した。これらのサセプタを用いて
ＧａＡＳ単結晶ウェハ上にＧａＡ３のエピタキシャル成
長を行い、成長した（）ａＡＳ膜中の不純物濃度を測定
した。また各々のサセプタについて、それと同じ原料を
用いて析出させたＡＩＨの純度を測定した。表に原料Ａ
ｌＣ１）ｓの純度、析出ＡＩＮの純度、及び（）ａＡＳ
工ぎタキシャル膜中の不Ｍ物濃度を示す。なお、ｋｌＣ
ｌ、とＡｌＮ中の不純物濃度はＩＣＰ法により測定した
。また、ＧａＡ３エピタキシャル膜中の不純物濃度はＮ
Ｄ十ＮＡＯ値である。
表から、本発明のサセプタを用いれば、不純物濃度３
Ｘ １０１４ａｔｏｍｓ／ｃＲ５以下（Ｄ ＧａＡｓ
エピタキシャル膜が得られることがわかる。
Ｘ １０１４ａｔｏｍｓ／ｃＲ５以下（Ｄ ＧａＡｓ
エピタキシャル膜が得られることがわかる。
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、かつサセプタ被覆物質からの有害不鈍物混入
も極めて少くすることができるので、不純物濃度の低い
高品質工ぎタキシャル膜を得ることができる。
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、かつサセプタ被覆物質からの有害不鈍物混入
も極めて少くすることができるので、不純物濃度の低い
高品質工ぎタキシャル膜を得ることができる。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、炭素基材上に気相から析出した結晶質窒化アルミニ
ウムを被覆してなる半導体気相成長用サセプタにおいて
、被覆層の窒化アルミニウム中の金属不純物含有量が、 （１）金属不純物量で１０ｐｐｍ以下、かつ（２）Ｓｉ
及びＴｉの含有量が合計で３ｐｐｍ以下、かつ （３）Ｆｅ、Ｃｒ及びＮｉの含有量が合計で５ｐｐｍ以
下 であることを特徴とする半導体気相成長用サセプタ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26263485A JPS62124734A (ja) | 1985-11-25 | 1985-11-25 | 半導体気相成長用サセプタ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26263485A JPS62124734A (ja) | 1985-11-25 | 1985-11-25 | 半導体気相成長用サセプタ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62124734A true JPS62124734A (ja) | 1987-06-06 |
Family
ID=17378508
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26263485A Pending JPS62124734A (ja) | 1985-11-25 | 1985-11-25 | 半導体気相成長用サセプタ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62124734A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6424383A (en) * | 1987-07-20 | 1989-01-26 | Tokai Konetsu Kogyo Kk | Graphite heat emitting body |
| JP2003066313A (ja) * | 2001-08-29 | 2003-03-05 | Nikon Corp | 光学装置 |
| JP2011244009A (ja) * | 2011-08-08 | 2011-12-01 | Tokyo Univ Of Agriculture & Technology | ＡｌＮ半導体の製造方法 |
-
1985
- 1985-11-25 JP JP26263485A patent/JPS62124734A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6424383A (en) * | 1987-07-20 | 1989-01-26 | Tokai Konetsu Kogyo Kk | Graphite heat emitting body |
| JP2003066313A (ja) * | 2001-08-29 | 2003-03-05 | Nikon Corp | 光学装置 |
| JP2011244009A (ja) * | 2011-08-08 | 2011-12-01 | Tokyo Univ Of Agriculture & Technology | ＡｌＮ半導体の製造方法 |
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