JPS6286817A - 有機金属熱分解気相成長方法 - Google Patents
有機金属熱分解気相成長方法Info
- Publication number
- JPS6286817A JPS6286817A JP60226905A JP22690585A JPS6286817A JP S6286817 A JPS6286817 A JP S6286817A JP 60226905 A JP60226905 A JP 60226905A JP 22690585 A JP22690585 A JP 22690585A JP S6286817 A JPS6286817 A JP S6286817A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- substrate
- susceptor
- temperature
- impurities
- growth
- Prior art date
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- Pending
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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】
〔概要〕
化合物半導体の結晶成長でＭＯＣＶＤと呼ばれる気相成
長法は、装置が簡単で制御が容易であり、またエピタキ
シアル成長が可能なること等により広（用いられつつあ
るが、成長した結晶内の不純物の濃度が高いという問題
があり、本発明は基板の成長温度をコントロールするこ
とにより不純物問題の解決を行った。
長法は、装置が簡単で制御が容易であり、またエピタキ
シアル成長が可能なること等により広（用いられつつあ
るが、成長した結晶内の不純物の濃度が高いという問題
があり、本発明は基板の成長温度をコントロールするこ
とにより不純物問題の解決を行った。
本発明は、化合物半導体の結晶成長方法の改良に関する
。
。
化合物半導体の結晶成長方法に、’ＭＢＥ法と並んでＭ
ＯＣＶ Ｄ （ＭｅｔａｌＯｒｇａｎｉｃＣＶ Ｄ）
、即ち有機金属熱分解気相成長方法が実用化されつつあ
る。
ＯＣＶ Ｄ （ＭｅｔａｌＯｒｇａｎｉｃＣＶ Ｄ）
、即ち有機金属熱分解気相成長方法が実用化されつつあ
る。
この技術は加熱個所が一個所で構造が簡単であること、
成長速度が気体の流量で決りその制御が容易であること
、エピタキシアル成長が可能であること、ハロゲン化合
物等を用いないので基板がエツチングされることが無い
等の利点があり、広く用いられつつある。
成長速度が気体の流量で決りその制御が容易であること
、エピタキシアル成長が可能であること、ハロゲン化合
物等を用いないので基板がエツチングされることが無い
等の利点があり、広く用いられつつある。
有機金属化合物としてはＡ Ｌ Ｇａ、 Ｉ ｎｌ Ｃ
ｄ等のメチルあるいはエチル化合物が用いられ、ＳｉＣ
をコートせるカーボンよりなるサセプターを高周波によ
り加熱して、間接的に基板の温度を上げて気相成長を行
っている。
ｄ等のメチルあるいはエチル化合物が用いられ、ＳｉＣ
をコートせるカーボンよりなるサセプターを高周波によ
り加熱して、間接的に基板の温度を上げて気相成長を行
っている。
上記の気相成長方法では、基板上に成長せる結晶内に管
理限度以上の不純物が含まれることが多くその成長方法
の改善が要望されている。
理限度以上の不純物が含まれることが多くその成長方法
の改善が要望されている。
従来のＭＯＣＶＤによる結晶成長方法を図面を用いて説
明する。
明する。
第３図はこれに使用する成長装置の構造断面図を示す。
１は横型の石英ガラスよりなる反応管、２は反応ガス導
入口、３は排気口を示す。カーボンよりなるサセプター
４が反応管に設置され、半導体基板５はサセプターに搭
載される。
入口、３は排気口を示す。カーボンよりなるサセプター
４が反応管に設置され、半導体基板５はサセプターに搭
載される。
反応管１を取り巻いた高周波コイル６によりサセプター
４は加熱され、その温度は熱電対７により外部で測定さ
れて基板温度を制御する。
４は加熱され、その温度は熱電対７により外部で測定さ
れて基板温度を制御する。
−例として、ＧａＡｓ基板を用い、反応ガスとして水素
ガスＨｚ 、ＴＭＧ （（ＣＨ：＋）３Ｇａ−）リメチ
ルガリウム〕、及びアルシンガスＡｓＨｓを用いてＧａ
Ａｓを気相成長させる場合について説明する。
ガスＨｚ 、ＴＭＧ （（ＣＨ：＋）３Ｇａ−）リメチ
ルガリウム〕、及びアルシンガスＡｓＨｓを用いてＧａ
Ａｓを気相成長させる場合について説明する。
ＴＭＧは常温では液体であるので、Ｈ２ガスをバブリン
グさせることにより導入する。これらのガスの流量の一
例としては、Ｍｏｌ比でＨ２： ＡＳＨ３： ＴＭ Ｇ
＝ １ ： ０．００Ｌ：０．００００５にコント
ロールされ、全ガス流量は１０β／ｍｉｎとする。
グさせることにより導入する。これらのガスの流量の一
例としては、Ｍｏｌ比でＨ２： ＡＳＨ３： ＴＭ Ｇ
＝ １ ： ０．００Ｌ：０．００００５にコント
ロールされ、全ガス流量は１０β／ｍｉｎとする。
サセプターの温度を約７００℃に加熱することにより、
ＧａＡｓ基板上にエピタキシアル成長させることが可能
である。
ＧａＡｓ基板上にエピタキシアル成長させることが可能
である。
上記に述べた、従来の技術によるＧａＡｓの成長方法に
よるエピタキシアル成長層の断面での不純物濃度を測定
すると第４図のごとき結果が得られる。
よるエピタキシアル成長層の断面での不純物濃度を測定
すると第４図のごとき結果が得られる。
横軸は成長層の表面からの深さをとっているが、基板の
成長前の表面に近い部分の不純物濃度が異常に高いこと
が判る。
成長前の表面に近い部分の不純物濃度が異常に高いこと
が判る。
このような不純物が析出する原因として、基板設置台の
サセプターと基板との間に微小の温度差が存在し、基板
の方がサセプターより温度が低くなること、そのためガ
ス中に含まれる微量の不純物ガス、ＨｚＯ，ＣＯ，ＣＯ
Ｚ＋Ｃ１ｚ、ＨＣｌ等がサセプター上に析出しているＧ
ａＡｓと反応し、温度の低い基板側にＧａＡｓの移動が
起こる。これと同時に不純物の移動も起こるためと考え
られる。
サセプターと基板との間に微小の温度差が存在し、基板
の方がサセプターより温度が低くなること、そのためガ
ス中に含まれる微量の不純物ガス、ＨｚＯ，ＣＯ，ＣＯ
Ｚ＋Ｃ１ｚ、ＨＣｌ等がサセプター上に析出しているＧ
ａＡｓと反応し、温度の低い基板側にＧａＡｓの移動が
起こる。これと同時に不純物の移動も起こるためと考え
られる。
これらの微量ガスは装置内に必ず存在し、全く無くすこ
とは困難で、これはソースガスに含まれることもあるし
、前回の気相成長でサセプタ一部に析出されて再度気化
するもの、あるいはサセプターの成長前の処理工程でカ
ーボンに残留せる不純物が含まれることもある。
とは困難で、これはソースガスに含まれることもあるし
、前回の気相成長でサセプタ一部に析出されて再度気化
するもの、あるいはサセプターの成長前の処理工程でカ
ーボンに残留せる不純物が含まれることもある。
第４図で基板面の近くで不純物濃度が非常に高いのは、
基板を設置せるサセプター上に前回の成長時に残留せる
不純物が再度気化して基板上に輸送されたもので、成長
の進行と共にサセプターはクリーンアンプされてくるの
で漸次低下するものと見られる。
基板を設置せるサセプター上に前回の成長時に残留せる
不純物が再度気化して基板上に輸送されたもので、成長
の進行と共にサセプターはクリーンアンプされてくるの
で漸次低下するものと見られる。
上記の理由としては半導体材料が不純物を含んで気相輸
送されるとき、微小間隙をおき且つ微小の温度差をもっ
て反応面が対向して置かれたときは、高温部より低温部
に半導体物質が輸送され、同時に不純物も輸送されるこ
とが考えられる。
送されるとき、微小間隙をおき且つ微小の温度差をもっ
て反応面が対向して置かれたときは、高温部より低温部
に半導体物質が輸送され、同時に不純物も輸送されるこ
とが考えられる。
これらの不純物による汚染を完全になくすことは非常に
困難で、Ｍ ＯＣＶ Ｄ成長時の半導体結晶の品質の低
下を来している。
困難で、Ｍ ＯＣＶ Ｄ成長時の半導体結晶の品質の低
下を来している。
ｃ問題点を解決するための手段〕
上記問題点は、ＧａＡｓの輸送が温度の高い方から低い
方に進行し、この輸送に伴って不純物の汚染が起こる。
方に進行し、この輸送に伴って不純物の汚染が起こる。
逆に基板をサセプタ一部よりも０〜１０度高い温度に保
持することにより、不純物汚染の著しいサセプター上の
ＧａＡｓの発散を防ぐことが出来る。
持することにより、不純物汚染の著しいサセプター上の
ＧａＡｓの発散を防ぐことが出来る。
即ち、外部高周波電源よりサセプターを加熱して、サセ
プターに搭載された基板を成長温度まであげると共に、
赤外線ランプ等の補助加熱手段により基板をサセプター
の温度よりも、常に１０度以下の温度範囲で高く保持す
ることよりなる本発明の成長方法によって解決される。
プターに搭載された基板を成長温度まであげると共に、
赤外線ランプ等の補助加熱手段により基板をサセプター
の温度よりも、常に１０度以下の温度範囲で高く保持す
ることよりなる本発明の成長方法によって解決される。
従来のごとくサセプターを高周波で加熱する手段のみの
場合は、基板は熱伝導で加熱されるので、その温度は常
にサセプターよりも５〜１０度程度低くなる。このため
不純物はサセプターより基板側に輸送される。
場合は、基板は熱伝導で加熱されるので、その温度は常
にサセプターよりも５〜１０度程度低くなる。このため
不純物はサセプターより基板側に輸送される。
本発明の方法により、温度差を逆にすることにより不純
物の輸送方向も反転し、サセプター上に析出したＧａＡ
ｓ中の不純物は基板側に発散することがない。
物の輸送方向も反転し、サセプター上に析出したＧａＡ
ｓ中の不純物は基板側に発散することがない。
本発明による一実施例を図面により詳細説明する。従来
の技術の項において用いた符号と同一のものは説明を省
略する。
の技術の項において用いた符号と同一のものは説明を省
略する。
第１図において従来の方法で用いた装置との相違点は、
赤外線ランプ８及び反射鏡９を反応管の外部に設置した
ことである。
赤外線ランプ８及び反射鏡９を反応管の外部に設置した
ことである。
高周波コイルによるサセプターの加熱と同時に赤外線ラ
ンプを作動させることにより、基板温度をサセプターよ
りも約５〜１０度高く保持する。
ンプを作動させることにより、基板温度をサセプターよ
りも約５〜１０度高く保持する。
基板の加熱のメインはサセプターよりの熱伝導により行
われるので、赤外線よりの加熱容量は僅かで良い。
われるので、赤外線よりの加熱容量は僅かで良い。
この方法により従来温度が５〜１０度前後サセプターよ
り低い基板に析出していた不純物は、逆に温度の低いサ
セプター側に析出されることになり、基板の汚染は著し
く低減される。
り低い基板に析出していた不純物は、逆に温度の低いサ
セプター側に析出されることになり、基板の汚染は著し
く低減される。
この方法でエピタキシアル成長させた不純物の濃度分布
を第２図に示す。この場合の成長条件は第４図のデータ
を測定せる場合と同一である。
を第２図に示す。この場合の成長条件は第４図のデータ
を測定せる場合と同一である。
第４図と比較して明らかなごとく、基板上での成長初期
の汚染が殆ど無くなり、不純物濃度の低い平坦なる特性
を得ることが出来る。
の汚染が殆ど無くなり、不純物濃度の低い平坦なる特性
を得ることが出来る。
本実施例で説明せる基板加熱用の光源は、赤外線ランプ
に限定されるものでない。他の輻射源でも同様である。
に限定されるものでない。他の輻射源でも同様である。
また光源も一個でなく複数個用いてシャツタ窓により基
板のみを照射する構造の方が望ましい。
板のみを照射する構造の方が望ましい。
以上に説明せるごとく、基板温度をサセプタ一部よりも
僅かに高く保持することにより、基板での不純物の汚染
は殆ど防止され、純度の高い化合物半導体結晶を成長さ
せることが可能となった。
僅かに高く保持することにより、基板での不純物の汚染
は殆ど防止され、純度の高い化合物半導体結晶を成長さ
せることが可能となった。
第１図は本発明にかかわる結晶成長に用いる装置の断面
図、 第２図は本発明の成長方法による不純物濃度分布特性、 第３図は従来の結晶成長に用いる装置の断面図、第４図
は従来の成長方法による不純物濃度分布特性を示す。 図面において、 ｌは反応管、 ２は反応ガス導入口、 ３は排気口、 ４はサセプター、 ５は半導体基板、 ６は高周波コイル、 ７は熱電対、 ８は赤外線ランプ、 ９は反射鏡、 をそれぞれ示す。 特許出願人 工業技術院長 等々力 達Ｉ ２
３ ｐｒｎ 表白で・Ｓっ岸々→ ４入省≦９耳めメΣ゛（シ、うｙンと１？よシａ【θε
物号艮度舛ｈＳ４；な才→ 焚迷１八ニー＋７ｓゑにＩう不凛０吻凛屓少争第４図
図、 第２図は本発明の成長方法による不純物濃度分布特性、 第３図は従来の結晶成長に用いる装置の断面図、第４図
は従来の成長方法による不純物濃度分布特性を示す。 図面において、 ｌは反応管、 ２は反応ガス導入口、 ３は排気口、 ４はサセプター、 ５は半導体基板、 ６は高周波コイル、 ７は熱電対、 ８は赤外線ランプ、 ９は反射鏡、 をそれぞれ示す。 特許出願人 工業技術院長 等々力 達Ｉ ２
３ ｐｒｎ 表白で・Ｓっ岸々→ ４入省≦９耳めメΣ゛（シ、うｙンと１？よシａ【θε
物号艮度舛ｈＳ４；な才→ 焚迷１八ニー＋７ｓゑにＩう不凛０吻凛屓少争第４図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 基板（５）上に半導体結晶を気相成長させるに当たり、
主たる加熱手段（６）を備えたサセプター（４）により
該基板を成長温度まで加熱すると共に、 該基板を前記主たる加熱手段とは別の補助加熱手段（８
）、（９）により常に前記サセプターより１０度以下の
温度範囲で高く保持することを特徴とする有機金属熱分
解気相成長方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60226905A JPS6286817A (ja) | 1985-10-14 | 1985-10-14 | 有機金属熱分解気相成長方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60226905A JPS6286817A (ja) | 1985-10-14 | 1985-10-14 | 有機金属熱分解気相成長方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6286817A true JPS6286817A (ja) | 1987-04-21 |
Family
ID=16852433
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60226905A Pending JPS6286817A (ja) | 1985-10-14 | 1985-10-14 | 有機金属熱分解気相成長方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6286817A (ja) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS535967A (en) * | 1976-07-06 | 1978-01-19 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Method and device for forming thin film by vapor-phase reaction |
-
1985
- 1985-10-14 JP JP60226905A patent/JPS6286817A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS535967A (en) * | 1976-07-06 | 1978-01-19 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Method and device for forming thin film by vapor-phase reaction |
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