JPS63224221A - 気相エピタキシヤル成長方法 - Google Patents
気相エピタキシヤル成長方法Info
- Publication number
- JPS63224221A JPS63224221A JP62056747A JP5674787A JPS63224221A JP S63224221 A JPS63224221 A JP S63224221A JP 62056747 A JP62056747 A JP 62056747A JP 5674787 A JP5674787 A JP 5674787A JP S63224221 A JPS63224221 A JP S63224221A
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- JP
- Japan
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- mercury
- vapor phase
- gas
- excitation light
- sensitizer
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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】
［産業上の利用分野］
この発明は、薄膜を半導体基板の表面に成長させる気相
エピタキシャル成長方法に関する。
エピタキシャル成長方法に関する。
［従来の技術］
従来、エピタキシャル成長させる方法の１つとしてＭＯ
ＣＶＤ法が知られている。例えば、Ｇａ Ａｓを半導体
基板上に成長させる際には、Ｇａの原料としてＴＭＧあ
るいはＴＥＧが用いられるものであり、またＡｓの原料
としてはＡｓ Ｈ３が通常用いられている。
ＣＶＤ法が知られている。例えば、Ｇａ Ａｓを半導体
基板上に成長させる際には、Ｇａの原料としてＴＭＧあ
るいはＴＥＧが用いられるものであり、またＡｓの原料
としてはＡｓ Ｈ３が通常用いられている。
このような原料ガスを半導体基板の設定された反応室に
導入し、半導体基板表面にＧａ Ａｓを成長形成する場
合においては、半導体基板の温度が低い程高密度のＧａ
Ａｓ薄膜が形成されるものであることが知られている
。しかし、半導体基板の温度が例えば６００℃以下の状
態となると、上記Ａｓ Ｈ３の熱分解率が低下するよう
になり、したがって結晶性が劣化して移動度が低下する
ようになる。またヒ素以外の他のＶ放水素化物であるＰ
Ｈ３、ＮＨ３とうであっても同様の問題点がある。
導入し、半導体基板表面にＧａ Ａｓを成長形成する場
合においては、半導体基板の温度が低い程高密度のＧａ
Ａｓ薄膜が形成されるものであることが知られている
。しかし、半導体基板の温度が例えば６００℃以下の状
態となると、上記Ａｓ Ｈ３の熱分解率が低下するよう
になり、したがって結晶性が劣化して移動度が低下する
ようになる。またヒ素以外の他のＶ放水素化物であるＰ
Ｈ３、ＮＨ３とうであっても同様の問題点がある。
このような問題点を解決するためには、Ａｓ Ｈ３を熱
的な過程以外の方法によって分解する必要があり、その
分解手段の１つとしてグロー放電を利用するプラズマＭ
ＯＣＶＤ法が知られている。このプラズマＭＯＣＶＤ法
によって成長されたＧａ Ａｓは、半導体基板の温度が
３００℃であっても、その移動度が低下しないとの報告
がされている。
的な過程以外の方法によって分解する必要があり、その
分解手段の１つとしてグロー放電を利用するプラズマＭ
ＯＣＶＤ法が知られている。このプラズマＭＯＣＶＤ法
によって成長されたＧａ Ａｓは、半導体基板の温度が
３００℃であっても、その移動度が低下しないとの報告
がされている。
しかし、このようなプラズマＭＯＣＶＤ法を用いたので
は、グロー放電によって発生する荷電粒子によって成長
層に損傷が与えられるような状態となり、さらにスパッ
タ作用によって反応室を構成する反応管付着物が成長層
に混入する等の問題点があり、超高速デバイス等の製造
過程で使用できる程の品質が得られない。
は、グロー放電によって発生する荷電粒子によって成長
層に損傷が与えられるような状態となり、さらにスパッ
タ作用によって反応室を構成する反応管付着物が成長層
に混入する等の問題点があり、超高速デバイス等の製造
過程で使用できる程の品質が得られない。
［発明が解決しようとする問題点コ
この発明は上記のような点に鑑みなされたもので、成長
温度が効果的に低温に設定できるようにして、エピタキ
シャル成長膜への不純物の混入が抑制でき、さらに薄膜
の多層構造を作製する際に不純物や組成の熱拡散による
再分布が防止されるようにする気相エピタキシャル成長
方法を提供しようとするものである。
温度が効果的に低温に設定できるようにして、エピタキ
シャル成長膜への不純物の混入が抑制でき、さらに薄膜
の多層構造を作製する際に不純物や組成の熱拡散による
再分布が防止されるようにする気相エピタキシャル成長
方法を提供しようとするものである。
［問題点を解決するための手段］
すなわち、この発明に係る気相エピタキシャル成長方法
にあっては、例えば水銀のような増感剤を混入した原料
ガスを、半導体基板の設定された反応室内に導入すると
共に、上記増感剤を励起する例えば水銀ランプのような
光源によって照射するようにしたものである。
にあっては、例えば水銀のような増感剤を混入した原料
ガスを、半導体基板の設定された反応室内に導入すると
共に、上記増感剤を励起する例えば水銀ランプのような
光源によって照射するようにしたものである。
［作用コ
上記のような手段を採用することによって、増感剤の混
入された原料ガスは、反応室内で励起光が照射されるよ
うになるものであるため、上記増感剤が励起されて増感
光分解を起こし、半導体基板にエピタキシャル膜を形成
するようになる。例えばＧａ ＡｓをＭＯＣＶＤ法によ
って半導体基板上に成長させる場合、その最低成長温度
を決定しているのはＡｓ Ｈ３の熱分解温度である。し
たがって、Ｇａ Ａｓの成長温度の低温化のためには、
Ａｓ Ｈ３を熱的過程以外の手段によって分解する必要
がある。
入された原料ガスは、反応室内で励起光が照射されるよ
うになるものであるため、上記増感剤が励起されて増感
光分解を起こし、半導体基板にエピタキシャル膜を形成
するようになる。例えばＧａ ＡｓをＭＯＣＶＤ法によ
って半導体基板上に成長させる場合、その最低成長温度
を決定しているのはＡｓ Ｈ３の熱分解温度である。し
たがって、Ｇａ Ａｓの成長温度の低温化のためには、
Ａｓ Ｈ３を熱的過程以外の手段によって分解する必要
がある。
この発明では低温によって上記Ａｓ Ｈ３を分解する手
段と七て光化学反応を用いるようにしているものである
が、原料であるＡｓ Ｈ３の光吸収のピーク値が１８３
ｎｍであり、したがって光源として簡単に使用される低
圧水銀ランプからの光の大部分を占める２５３．７ｎｍ
の光では、Ａｓ Ｈ３に吸収されない。したがって、こ
のままではＡｓ Ｈ３を効率良く分解させることができ
ない。
段と七て光化学反応を用いるようにしているものである
が、原料であるＡｓ Ｈ３の光吸収のピーク値が１８３
ｎｍであり、したがって光源として簡単に使用される低
圧水銀ランプからの光の大部分を占める２５３．７ｎｍ
の光では、Ａｓ Ｈ３に吸収されない。したがって、こ
のままではＡｓ Ｈ３を効率良く分解させることができ
ない。
そこでこの発明では原料ガスであるＡｓ Ｈ３に対して
、増感剤となる水銀を微量添加させるようにしているも
ので、励起光源とし低圧水銀ランプを使用して水銀増感
化学反応が行われるようにしてる。そして、Ａｓ Ｈ３
が低温状態で効果的に分解されるようにしていものであ
る。
、増感剤となる水銀を微量添加させるようにしているも
ので、励起光源とし低圧水銀ランプを使用して水銀増感
化学反応が行われるようにしてる。そして、Ａｓ Ｈ３
が低温状態で効果的に分解されるようにしていものであ
る。
［発明の実施例］
以下、図面を参照してこの発明の一実施例を説明する。
第１図はこの発明に係る気相エピタキシャル成長方法を
実施する装置の構成を示すもので、エピタキシャル成長
を行なわせる反応室を構成する反応管１１の内部に、基
板サセプタ１２で支持するようにして半導体基板１３が
設定されるようにする。
実施する装置の構成を示すもので、エピタキシャル成長
を行なわせる反応室を構成する反応管１１の内部に、基
板サセプタ１２で支持するようにして半導体基板１３が
設定されるようにする。
この反応管１１は、例えばステンレスや石英等の有機金
属材料、あるいはＡｓ Ｈ３に対して安定した性質を有
する材料によって密封容器状に構成される。
属材料、あるいはＡｓ Ｈ３に対して安定した性質を有
する材料によって密封容器状に構成される。
この反応管１１の一方の端部分には、第１および第２の
ガス導入口１４ａおよび１４ｂが設定されておリ、他方
には排出口１５が形成されている。そして、その第１の
ガス導入口Ｌ４ａには、Ａ ｓ Ｈ３のガスが導入され
るようになるものであるが、このガスを導くガス管の途
中には水銀溜め１Ｇが設定されている。この水銀溜め１
Ｂは、ステンレス、石英等の水素あるいは水銀に対して
反応性を持たない材料によって、内部に水銀を収納する
密封容器で構成されている。そして、この容器には一対
のガス出入口ｌｅａ 、 １６ｂが形成され、その一方
にｒＡｓ Ｈ３＋Ｈ２Ｊのガスが導入され、他方からの
出力ガスが上記第１の導入口１４ａから反応管ｌｌ内に
導入されるものである。すなわち、微量の水銀を含んだ
Ａｓ Ｈ３のガスが、反応管１１内に導入されるように
なる。反応管１１の第２の投入口１４ｂには、ＴＭＧあ
るいはＴＥＧがＨ２と共に導入されている。
ガス導入口１４ａおよび１４ｂが設定されておリ、他方
には排出口１５が形成されている。そして、その第１の
ガス導入口Ｌ４ａには、Ａ ｓ Ｈ３のガスが導入され
るようになるものであるが、このガスを導くガス管の途
中には水銀溜め１Ｇが設定されている。この水銀溜め１
Ｂは、ステンレス、石英等の水素あるいは水銀に対して
反応性を持たない材料によって、内部に水銀を収納する
密封容器で構成されている。そして、この容器には一対
のガス出入口ｌｅａ 、 １６ｂが形成され、その一方
にｒＡｓ Ｈ３＋Ｈ２Ｊのガスが導入され、他方からの
出力ガスが上記第１の導入口１４ａから反応管ｌｌ内に
導入されるものである。すなわち、微量の水銀を含んだ
Ａｓ Ｈ３のガスが、反応管１１内に導入されるように
なる。反応管１１の第２の投入口１４ｂには、ＴＭＧあ
るいはＴＥＧがＨ２と共に導入されている。
上記水銀溜め１６は、恒温槽１７の浴槽内に設定されて
いるもので、水銀溜め１６内の水銀の温度が所定の水銀
蒸気となり易い状態に設定されている。
いるもので、水銀溜め１６内の水銀の温度が所定の水銀
蒸気となり易い状態に設定されている。
上記反応管１１の側壁には、基板サセプタ１２の位置に
対応して励起光入射窓１８が形成されている。
対応して励起光入射窓１８が形成されている。
この窓１８は、溶融石英あるいは合成石英、ＭｇＦ２等
の波長２５３．７ｎｍあるイハ１８４．９ｎｍの紫外線
光を透過できる材料によって構成される。そして、この
励起光入射窓１８を介して、励起光源１９からの励起光
が反応管１１内の半導体基板１３部に照射されるように
している。この励起光源１９としては、２５３．７ｎｍ
あるいは１８４．９ｎｍのの少なくとも一方の紫外光を
発生する低圧水銀ランプによって構成されるものである
。
の波長２５３．７ｎｍあるイハ１８４．９ｎｍの紫外線
光を透過できる材料によって構成される。そして、この
励起光入射窓１８を介して、励起光源１９からの励起光
が反応管１１内の半導体基板１３部に照射されるように
している。この励起光源１９としては、２５３．７ｎｍ
あるいは１８４．９ｎｍのの少なくとも一方の紫外光を
発生する低圧水銀ランプによって構成されるものである
。
すなわち、Ａｓ Ｈ３が恒温槽１７によって加熱された
水銀溜め１６の内部を通過することによって、恒温槽１
７の設定温度における水銀の飽和蒸気圧程度の水銀蒸気
が、Ａｓ Ｈ３ガス中に混入されるようになる。そして
、この水銀を含むＡｓ Ｈ３はガス配管を通って第１の
導入口Ｌ４ａから反応管１１の内部に入り、第２の導入
口１４ｂからのを機金属と混合されるようになる。
水銀溜め１６の内部を通過することによって、恒温槽１
７の設定温度における水銀の飽和蒸気圧程度の水銀蒸気
が、Ａｓ Ｈ３ガス中に混入されるようになる。そして
、この水銀を含むＡｓ Ｈ３はガス配管を通って第１の
導入口Ｌ４ａから反応管１１の内部に入り、第２の導入
口１４ｂからのを機金属と混合されるようになる。
また、励起光源１９で発生された紫外線励起光は、光入
射窓１８を通過して反応管１１内に入射され、上記ガス
中に含まれる水銀に吸収され、これを励起するようにな
る。
射窓１８を通過して反応管１１内に入射され、上記ガス
中に含まれる水銀に吸収され、これを励起するようにな
る。
このよう１に励起された水銀とＡｓ Ｈ３とが衝突する
ようになると、水銀が紫外光の吸収によって得られたエ
ネルギーがＡｓ Ｈ３に移行されるようになる。
ようになると、水銀が紫外光の吸収によって得られたエ
ネルギーがＡｓ Ｈ３に移行されるようになる。
フォトンのエネルギーは、波長２５３．７ｎｍの紫外光
が４６９． ４ＫＪ／ｍｏｌ 、波長１８４．９ｎｍの
光が６４３．９ＫＪ／ａ＋ｏｌで、共にＡｓ Ｈ３の結
合解離エネルギーである３ １０、 ６ Ｋ Ｊ ／ｍ
ｏｌ （Ｈ２Ａｓ−Ｈ結合）よりも大きくなり、この
ためエネルギーの移行によってＡｓ Ｈ３は分解するよ
うになる。また、同様のメカニズムによって有機金属の
水銀増感分解も可能である。
が４６９． ４ＫＪ／ｍｏｌ 、波長１８４．９ｎｍの
光が６４３．９ＫＪ／ａ＋ｏｌで、共にＡｓ Ｈ３の結
合解離エネルギーである３ １０、 ６ Ｋ Ｊ ／ｍ
ｏｌ （Ｈ２Ａｓ−Ｈ結合）よりも大きくなり、この
ためエネルギーの移行によってＡｓ Ｈ３は分解するよ
うになる。また、同様のメカニズムによって有機金属の
水銀増感分解も可能である。
そして、このような過程によって生成された■族金属（
Ｇａ、Ａ）等）とＡｓは、基板サセプタ１２によって加
熱された状態の半導体基板１３の表面で反応し、■−ｖ
族化合物半導体となるものである。
Ｇａ、Ａ）等）とＡｓは、基板サセプタ１２によって加
熱された状態の半導体基板１３の表面で反応し、■−ｖ
族化合物半導体となるものである。
すなわち、上記のようなエピタキシャル成長方法にあっ
ては、原料ガスの分解のために熱エネルギーを用いてい
ない。したがって、原料ガスの熱分解温度により成長温
度が制限されることがな、く、理想的な低温成長が可能
となるものである。
ては、原料ガスの分解のために熱エネルギーを用いてい
ない。したがって、原料ガスの熱分解温度により成長温
度が制限されることがな、く、理想的な低温成長が可能
となるものである。
第２図は他の実施例を示しているもので、Ａｓ Ｈ３ガ
スに対して、光増感用希ガスを作り、これをガス配管上
で混合して反応管１１内に導くようにしている。
スに対して、光増感用希ガスを作り、これをガス配管上
で混合して反応管１１内に導くようにしている。
尚、この気相エビじ′キシャル成長方法によって使用さ
れるＶ族原料としては、ＰＨ３、Ｎ Ｈ３等の砒素以外
のＶ放水素化物を用いてもよい。またＶ族原料としてＡ
Ｓ （ＣＨ３） ３、Ａｓ （Ｃ２Ｈ５） ３、Ｐ
（ＣＨ３） ３、Ｐ （Ｃ２Ｈａ ） ｓ 、Ｓｂ
（ＣＨ３） ３、Ｓｂ （Ｃ２Ｈｓ ）ｓ等のＶ族
アルキル金属を用いてもよい。さらにＡｓ Ｃノ３ 、
ｓｂ ｃノ３ 、Ｓ ｂＦ３等のＶ族ハロゲン化物が用
いてもよい。
れるＶ族原料としては、ＰＨ３、Ｎ Ｈ３等の砒素以外
のＶ放水素化物を用いてもよい。またＶ族原料としてＡ
Ｓ （ＣＨ３） ３、Ａｓ （Ｃ２Ｈ５） ３、Ｐ
（ＣＨ３） ３、Ｐ （Ｃ２Ｈａ ） ｓ 、Ｓｂ
（ＣＨ３） ３、Ｓｂ （Ｃ２Ｈｓ ）ｓ等のＶ族
アルキル金属を用いてもよい。さらにＡｓ Ｃノ３ 、
ｓｂ ｃノ３ 、Ｓ ｂＦ３等のＶ族ハロゲン化物が用
いてもよい。
■元素の供給源としては、（ＣＨ３） ３Ｇａ ・ＡＳ
（ＣＨ３）３や、（ＣＨ３）３ Ｉｎ −ＰＨ３等の
■−Ｖ族アグアダクト用することができる。
（ＣＨ３）３や、（ＣＨ３）３ Ｉｎ −ＰＨ３等の
■−Ｖ族アグアダクト用することができる。
励起光［１９としては低圧水銀ランプを使用するように
説明したが、Ｈｅ 、Ｎｅ １Ａｒ １Ｋｒ ％Ｘｅ等
の希ガス共鳴ランプを用い、原料ガス中にこれらのガス
を増感剤として混入するようにしてもよい。この場合、
増感剤が室温で気体であるため、第２図で示した実施例
のようにこの希ガス用の配管を設定し、これを使用すれ
ばよいものである。また、キ、〜・リアガスとしてこの
ような希ガスを用いるようにしｚ ｂよい。この場合、
励起光入射窓の材料も、このような希ガス共鳴ランプか
ら発生する紫外光を透過するものを用いる必要がある。
説明したが、Ｈｅ 、Ｎｅ １Ａｒ １Ｋｒ ％Ｘｅ等
の希ガス共鳴ランプを用い、原料ガス中にこれらのガス
を増感剤として混入するようにしてもよい。この場合、
増感剤が室温で気体であるため、第２図で示した実施例
のようにこの希ガス用の配管を設定し、これを使用すれ
ばよいものである。また、キ、〜・リアガスとしてこの
ような希ガスを用いるようにしｚ ｂよい。この場合、
励起光入射窓の材料も、このような希ガス共鳴ランプか
ら発生する紫外光を透過するものを用いる必要がある。
［発明の効果〕
以上のようにこの発明に係る気相エピタキシャル成長方
法にあっては、低温の状態で原料ガスが分解できるもの
であり、基板温度が低い状態でエピタキシャル成長がで
きるようになる。したがつて、高純度のエピタキシャル
成長膜が効果的に得られるようになり、例えば超高速デ
バイス等に効果的に適用できる成長膜が得られるように
なる。
法にあっては、低温の状態で原料ガスが分解できるもの
であり、基板温度が低い状態でエピタキシャル成長がで
きるようになる。したがつて、高純度のエピタキシャル
成長膜が効果的に得られるようになり、例えば超高速デ
バイス等に効果的に適用できる成長膜が得られるように
なる。
第１図はこの発明の一実施例に係る気相エピタキシャル
成長方法を説明するための装置を示す構成図、第２図は
この発明の他の実施例を説明する構成図である。 １１・・・反応管（反応室）、１２・・・基板サセプタ
、１３・・・半導体基板、１Ｂ・・・水銀溜め、１７・
・・恒温槽、１８・・・励起光入射窓、１９・・・励起
光源。
成長方法を説明するための装置を示す構成図、第２図は
この発明の他の実施例を説明する構成図である。 １１・・・反応管（反応室）、１２・・・基板サセプタ
、１３・・・半導体基板、１Ｂ・・・水銀溜め、１７・
・・恒温槽、１８・・・励起光入射窓、１９・・・励起
光源。
Claims (3)
- （１）エピタキシャル膜の形成させられる半導体基板が
設定された反応室内に増感剤を混入した原料ガスを導入
すると共に、上記反応室内の基板に上記増感剤を励起す
る励起光を照射させることによってエピタキシャル成長
膜を形成するようにしたことを特徴とする気相エピタキ
シャル成長方法。 - （２）上記エピタキシャル成長膜がIII−Ｖ族化合物で
ある特許請求の範囲第１項記載の気相エピタキシャル成
長方法。 - （３）上記増感剤としては水銀が用いられ、励起光源で
はその波長が２５３．７ｎｍあるいは１８４．９ｎｍの
少なくとも一方を含む励起光を発生することを特徴とす
る特許請求の範囲第１項記載の気相エピタキシャル成長
方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62056747A JPS63224221A (ja) | 1987-03-13 | 1987-03-13 | 気相エピタキシヤル成長方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62056747A JPS63224221A (ja) | 1987-03-13 | 1987-03-13 | 気相エピタキシヤル成長方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63224221A true JPS63224221A (ja) | 1988-09-19 |
Family
ID=13036117
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62056747A Pending JPS63224221A (ja) | 1987-03-13 | 1987-03-13 | 気相エピタキシヤル成長方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63224221A (ja) |
-
1987
- 1987-03-13 JP JP62056747A patent/JPS63224221A/ja active Pending
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