JP2003022976A - 有機金属気相成長装置 - Google Patents
有機金属気相成長装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ＨＢＴ性能のウエハ間ばらつきが小さいエピ
タキシャル成長が可能なＭＯＶＰＥ装置の提供を目的と
する。 【解決手段】 ＭＯＶＰＥ装置のサセプタにおいて、サ
セプタ表面のうち基板と直接接触していない部分に多数
の穴を形成し、これらの穴から、Ｈ２等のガスが放出さ
れる機構を持つ。この放出ガスが、原料ガスとサセプタ
との間にガスのバリア層を形成し、原料ガスおよびその
分解生成ガスが直接サセプタ表面には接触しないように
することができる。
タキシャル成長が可能なＭＯＶＰＥ装置の提供を目的と
する。 【解決手段】 ＭＯＶＰＥ装置のサセプタにおいて、サ
セプタ表面のうち基板と直接接触していない部分に多数
の穴を形成し、これらの穴から、Ｈ２等のガスが放出さ
れる機構を持つ。この放出ガスが、原料ガスとサセプタ
との間にガスのバリア層を形成し、原料ガスおよびその
分解生成ガスが直接サセプタ表面には接触しないように
することができる。
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体薄膜の結晶
成長を行うための有機金属気相成長装置に関する。 【０００２】 【従来の技術】従来から、有機金属および金属水素化物
を原料として反応炉内に流し、加熱したサセプタに接触
した化合物半導体基板上に、ヘテロ接合バイポーラトラ
ンジスタ（以下、ＨＢＴ）や高電子移動度トランジスタ
（ＨＥＭＴ）の半導体薄膜エピタキシャルウエハ（以
下、エピウエハ）を製造する、有機金属気相成長装置
（以下、ＭＯＶＰＥ装置）が知られている。 【０００３】図３は、従来におけるＭＯＶＰＥ装置の反
応炉付近を示した概略図の一例である。ステンレス製の
横型反応炉３０１の中にグラファイト製のサセプタ３０
２があり、サセプタ３０２上にはＧａＡｓ基板３０３が
載っている。成長時には、サセプタ３０２およびＧａＡ
ｓ基板３０３は、回転軸３０４を中心に回転し、また、
抵抗加熱装置３０５によって４００〜８００℃に加熱さ
れている。原料ガス導入口３０６からは、ガス制御系で
Ｈ2キャリアガスと混合された原料ガス３０７が供給さ
れる。原料ガス３０７はサセプタ３０２およびＧａＡｓ
基板３０３の熱によって分解され、ＧａＡｓ基板３０３
上に半導体薄膜がエピタキシャル成長される。 【０００４】図３に示したＭＯＶＰＥ装置を用いて、図
４に示したＨＢＴエピウエハを成長させる工程を説明す
る。まず、サセプタ３０２上に載せた半絶縁性ＧａＡｓ
基板４０１を６５０℃まで昇温し、半絶縁性ＧａＡｓ基
板４０１表面の酸化膜除去を行う。その後、基板温度４
００〜６５０℃の範囲で、ｎ型ＧａＡｓサブコレクタ層
４０２（ｎ型不純物濃度２×１０18ｃｍ-3，厚さ５００
ｎｍ）、ｎ型ＩｎＧａＰエッチングストッパ層４０３
（ｎ型不純物濃度２×１０18ｃｍ-3，厚さ５０ｎｍ）、
ｎ型ＧａＡｓコレクタ層４０４（ｎ型不純物濃度１×１
０16ｃｍ-3，厚さ５００ｎｍ）、ｐ型ＧａＡｓベース層
４０５（ｐ型不純物濃度３×１０19ｃｍ-3，厚さ１００
ｎｍ）、ｎ型ＩｎＧａＰエミッタ層４０６（ｎ型不純物
濃度５×１０17ｃｍ-3，厚さ１００ｎｍ）、ｎ型Ｉｎx
Ｇａ1-xＡｓエミッタコンタクト層４０７（Ｘ＝０〜
０．５，ｎ型不純物濃度１×１０19ｃｍ-3，厚さ２００
ｎｍ）を順次成長させる。成長には、III族原料として
トリメチルガリウム（ＴＭＧａ），トリメチルインジウ
ム（ＴＭＩｎ）、Ｖ族原料としてアルシン（Ａｓ
Ｈ3），ホスフィン（ＰＨ3）、Ｓｉドープｎ型層のドー
パント原料としてジシラン（Ｓｉ2Ｈ6）、Ｃドープｐ型
ＧａＡｓ層のドーパント原料として四臭化炭素（ＣＢｒ
4）を用いる。 【０００５】 【発明が解決しようとする課題】このような従来のＨＢ
Ｔエピウエハの成長方法には、以下の問題点があった。
成長の際には、サセプタ３０２の熱によって気相中で各
原料が分解し、その一部はサセプタ３０２表面に付着す
る。この付着物が成長中に再蒸発すると、エピ層中に不
純物として混入し、各層での純度の低下の原因となる。
ｎ型層の成長時には、このような原因による不純物混入
量は、ＨＢＴのデバイス性能に悪影響を及ぼすほどの濃
度にはならなかった。 【０００６】一方、ｐ型ＧａＡｓベース層４０５の成長
時には、インジウム（Ｉｎ）がｐ型ＧａＡｓ層中に混入
し、デバイス性能に影響を及ぼしていた。 【０００７】Ｉｎが混入するメカニズムは、以下の通り
である。ｐ型ＧａＡｓ層のＣドーパント原料であるＣＢ
ｒ4には、エッチング作用がある。ｎ型ＩｎＧａＰエッ
チングストッパ層４０３成長時にＩｎ原料として供給さ
れたＴＭＩｎの一部は、分解してサセプタ３０２表面に
付着している。このＩｎがＣＢｒ4によってエッチング
され、ＣＢｒ4と共に半絶縁性ＧａＡｓ基板４０１表面
に供給されると、ｐ型ＧａＡｓエピ層中に混入する。 【０００８】ｐ型ＧａＡｓ層中のＣ濃度は、ＣＢｒ4の
供給量によってコントロールされるが、エピ層中へのＩ
ｎ混入量が大きくなるほどドーピング効率（＝Ｃアクセ
プタ濃度／ＣＢｒ4供給量）が低くなるため、同一ＣＢ
ｒ4流量でもＣアクセプタ濃度が変化する。また、混入
するＩｎの濃度は、ｐ型ＧａＡｓ層の成長条件、ＣＢｒ
4の供給量、ＴＭＩｎを供給してからＣＢｒ4を供給する
までの時間、サセプタのベーキングをしてからの成長回
数等、さまざまな条件の影響を受けるため、同一構造を
成長してもＩｎ濃度は一定にはならない。 【０００９】その結果、ｐ型ＧａＡｓ層中のＣ濃度は成
長ごとにばらつき、ＨＢＴのベース抵抗、電流利得等の
性能もウエハ間でばらつく、という問題点があった。 【００１０】以上述べたように、従来のＭＯＶＰＥ装置
では、サセプタ表面に分解して付着したＩｎがＣＢｒ4
のエッチング作用によってｐ型ＧａＡｓエピ層中に混入
するために、ＨＢＴのベース抵抗、電流利得等の性能が
ウエハ間でばらつく、という問題点があった。 【００１１】本発明は、これらの点を解決し、ＨＢＴ性
能のウエハ間ばらつきが小さいエピタキシャル成長が可
能なＭＯＶＰＥ装置の提供を目的とする。 【００１２】 【課題を解決するための手段】この発明による有機金属
気相成長装置は、半導体基板を接触させて加熱するサセ
プタと、前記半導体基板上に半導体層をエピタキシャル
成長させるための原料ガスを前記半導体基板表面に供給
する反応炉とを有する有機金属気相成長装置において、
前記サセプタ表面のうち前記半導体基板と直接接触して
いない部分の少なくとも一部に形成された多数の穴か
ら、Ｈ２ガスもしくはＮ２ガスもしくは不活性ガスを放
出させる機構を有することを特徴としている。 【００１３】 【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
の実施の形態について説明する。 【００１４】図１は、本発明におけるＭＯＶＰＥ装置の
反応炉付近を示した概略図の一例である。ステンレス製
の横型反応炉１０１の中にサセプタ１０２がある。サセ
プタ１０２は、セラミックス製で円板形状の１０２ａ
と、グラファイト製で１０２ａのサイズの溝が切られて
いる１０２ｂの２部品で構成されている。 【００１５】サセプタ１０２ａの詳細な形状を図２に示
す。サセプタ１０２ａには、表面から裏面にかけて貫通
する直径１ｍｍ以下の穴２０１が多数設けられている。
また、裏面には、サセプタの中心から各穴２０１へのガ
ス流路となる溝２０２が切られている。 【００１６】図１において、サセプタ１０２ａ上にはＧ
ａＡｓ基板１０３が載っている。サセプタ１０２ａおよ
びＧａＡｓ基板１０３は、回転軸１０４を中心に回転す
る。回転軸１０４の内側には、ガス導入用配管１０５が
通っている。成長時にはマスフローコントローラ１０６
で流量調整されたＨ２ガスもしくはＮ２ガスもしくは不
活性ガスが、ガス導入用配管１０５から、サセプタ１０
２ａの裏面の溝２０２および穴２０１を通り、サセプタ
１０２ａ表面から放出される。 【００１７】この放出ガスは、原料ガス導入口１０７か
ら導入される原料ガス１０８とサセプタ１０２との間
に、ガスのバリア層１０９を形成する。すると、原料ガ
スおよびその分解生成ガスが直接サセプタ１０２表面に
は接触しないため、サセプタ１０２表面への分解生成物
の堆積は、ほとんどなくなる。 【００１８】このＭＯＶＰＥ装置で図４に示したＨＢＴ
構造を成長させると、ＩｎＧａＰ層成長時にＩｎの堆積
がなく、また、ｐ型ＧａＡｓ層成長時にＣＢｒ4がサセ
プタ１０２表面に接触しないので、ＣＢｒ4のエッチン
グ作用によってＩｎがＧａＡｓ基板１０３上に供給さ
れ、エピ層中に混入することもない。 【００１９】その結果、ｐ型ＧａＡｓ層中のＩｎ濃度
は、従来のＭＯＶＰＥ装置で成長させた場合の１×１０
20ｃｍ-3以上に対して、１×１０18ｃｍ-3以下まで下げ
ることができた。このように、ｐ型ＧａＡｓ層中のＩｎ
濃度が十分下げられたことによって、ｐ型ＧａＡｓ層に
おけるキャリア濃度のウエハごとのばらつきが、従来に
比べ大幅に小さくなった。 【００２０】本発明のＭＯＶＰＥ装置では、ＧａＡｓ基
板１０３（半導体基板）が載っていない部分のサセプタ
１０２表面に小さな穴２０１を多数開け、また、これら
の穴からガスを放出できるようなガス導入部をサセプタ
１０２内に設ける。成長時には、これらの穴からマスフ
ローコントローラ１０６等で制御された、Ｈ２ガスある
いはＮ２ガスあるいは不活性ガスを微量に放出させる。
すると、原料ガスを含むキャリアガスとサセプタ１０２
は、サセプタ１０２から放出されたガスによる薄いバリ
ア層１０９によって隔てられるため、原料ガスおよび分
解生成物のサセプタ１０２への付着が抑えられる。 【００２１】その結果、ＩｎＧａＰ層成長中のＩｎのサ
セプタ１０２への付着、および、ｐ型ＧａＡｓ層成長中
のＣＢｒ4によるサセプタ１０２表面付着物のエッチン
グ作用の両者とも抑制されるため、ｐ型ＧａＡｓ層への
Ｉｎの混入はほとんど無くなる。その結果、ＨＢＴエピ
ウエハのウエハごとの性能ばらつきを大幅に抑制するこ
とができる。 【００２２】なお、サセプタ１０２からの放出ガスが原
料ガスを含むキャリアガスの流れを乱すことは、エピ層
の膜厚、組成のばらつきの要因となる。従って、サセプ
タ１０２表面の穴２０１の数をできる限り増やし、サセ
プタ１０２全体にガスのバリア層１０９を形成するのに
必要なガス流量をなるべく少なくすることが望ましい。 【００２３】また、ＧａＡｓ基板１０３を置く部分の近
くほど穴２０１の大きさを小さくすることによって、ガ
スのバリア層１０９をＧａＡｓ基板１０３付近で薄くす
ることができる。その結果、キャリアガスの流れを乱す
ことなく原料をＧａＡｓ基板１０３表面に供給すること
ができる。 【００２４】また、本発明は、ｐ型ＧａＡｓ層以外に
も、シクロペンタジエニルマグネシウム（Ｃｐ2Ｍ
ｇ）、ジエチルテルル（ＤＥＴｅ）、あるいは、セレン
化水素（H2Ｓｅ）のように、サセプタ１０２表面に付着
した原料ガスの蒸気圧が高く、他のエピ層に混入しやす
い材料を用いるエピタキシャル成長時にも、サセプタ１
０２表面への原料の付着を抑制できるため、他のエピ層
への不純物混入を防ぐことができる。 【００２５】また、ＩｎＧａＰのようにＰをＶ族元素と
する材料へのＡｓの混入、および、ＧａＡｓのようにＡ
ｓをＶ族元素とする材料へのＰの混入も防ぐことが可能
である。 【００２６】また、本発明のＭＯＶＰＥ装置は、サセプ
タ１０２への原料および分解生成物の付着がないため、
従来のＭＯＶＰＥ装置では必要であった、サセプタ１０
２を成長温度以上高い温度にして付着物を除去するベー
キング作業、あるいは、エッチング性ガスを流して行う
クリーニング作業が不要となる。その結果、従来のＭＯ
ＶＰＥ装置よりも稼動率を高めることができる。 【００２７】また、サセプタ１０２への付着物がないた
め、サセプタ１０２から出るパーティクルのエピウエハ
表面への付着も抑制することができる。 【００２８】その他、この発明の要旨を変えない範囲に
おいて、種々変形実施可能なことは勿論である。 【００２９】 【発明の効果】以上述べたように、本発明のＭＯＶＰＥ
装置では、サセプタ表面のうち半導体基板と直接接触し
ていない部分に、多数形成された穴から、Ｈ２ガスもし
くはＮ２ガスもしくは不活性ガスを放出させることがで
きる機能を有する。これにより、この放出ガスが、原料
ガスとサセプタとの間にガスのバリア層を形成するた
め、原料ガスおよびその分解生成ガスが直接サセプタ表
面には接触しない。その結果、サセプタ表面への分解生
成物の堆積、および、ＣＢｒ4等エッチング性ガスによ
るサセプタ表面の付着物のエッチング作用がほとんどな
くなり、原料ガス成分以外の不純物のエピ層中への混入
を防ぐことができる。このため、不純物混入の影響を受
けるエピウエハ特性のウエハごとのばらつきを従来のＭ
ＯＶＰＥ装置より大幅に小さくすることができ、デバイ
ス性能を安定させることができる。
成長を行うための有機金属気相成長装置に関する。 【０００２】 【従来の技術】従来から、有機金属および金属水素化物
を原料として反応炉内に流し、加熱したサセプタに接触
した化合物半導体基板上に、ヘテロ接合バイポーラトラ
ンジスタ（以下、ＨＢＴ）や高電子移動度トランジスタ
（ＨＥＭＴ）の半導体薄膜エピタキシャルウエハ（以
下、エピウエハ）を製造する、有機金属気相成長装置
（以下、ＭＯＶＰＥ装置）が知られている。 【０００３】図３は、従来におけるＭＯＶＰＥ装置の反
応炉付近を示した概略図の一例である。ステンレス製の
横型反応炉３０１の中にグラファイト製のサセプタ３０
２があり、サセプタ３０２上にはＧａＡｓ基板３０３が
載っている。成長時には、サセプタ３０２およびＧａＡ
ｓ基板３０３は、回転軸３０４を中心に回転し、また、
抵抗加熱装置３０５によって４００〜８００℃に加熱さ
れている。原料ガス導入口３０６からは、ガス制御系で
Ｈ2キャリアガスと混合された原料ガス３０７が供給さ
れる。原料ガス３０７はサセプタ３０２およびＧａＡｓ
基板３０３の熱によって分解され、ＧａＡｓ基板３０３
上に半導体薄膜がエピタキシャル成長される。 【０００４】図３に示したＭＯＶＰＥ装置を用いて、図
４に示したＨＢＴエピウエハを成長させる工程を説明す
る。まず、サセプタ３０２上に載せた半絶縁性ＧａＡｓ
基板４０１を６５０℃まで昇温し、半絶縁性ＧａＡｓ基
板４０１表面の酸化膜除去を行う。その後、基板温度４
００〜６５０℃の範囲で、ｎ型ＧａＡｓサブコレクタ層
４０２（ｎ型不純物濃度２×１０18ｃｍ-3，厚さ５００
ｎｍ）、ｎ型ＩｎＧａＰエッチングストッパ層４０３
（ｎ型不純物濃度２×１０18ｃｍ-3，厚さ５０ｎｍ）、
ｎ型ＧａＡｓコレクタ層４０４（ｎ型不純物濃度１×１
０16ｃｍ-3，厚さ５００ｎｍ）、ｐ型ＧａＡｓベース層
４０５（ｐ型不純物濃度３×１０19ｃｍ-3，厚さ１００
ｎｍ）、ｎ型ＩｎＧａＰエミッタ層４０６（ｎ型不純物
濃度５×１０17ｃｍ-3，厚さ１００ｎｍ）、ｎ型Ｉｎx
Ｇａ1-xＡｓエミッタコンタクト層４０７（Ｘ＝０〜
０．５，ｎ型不純物濃度１×１０19ｃｍ-3，厚さ２００
ｎｍ）を順次成長させる。成長には、III族原料として
トリメチルガリウム（ＴＭＧａ），トリメチルインジウ
ム（ＴＭＩｎ）、Ｖ族原料としてアルシン（Ａｓ
Ｈ3），ホスフィン（ＰＨ3）、Ｓｉドープｎ型層のドー
パント原料としてジシラン（Ｓｉ2Ｈ6）、Ｃドープｐ型
ＧａＡｓ層のドーパント原料として四臭化炭素（ＣＢｒ
4）を用いる。 【０００５】 【発明が解決しようとする課題】このような従来のＨＢ
Ｔエピウエハの成長方法には、以下の問題点があった。
成長の際には、サセプタ３０２の熱によって気相中で各
原料が分解し、その一部はサセプタ３０２表面に付着す
る。この付着物が成長中に再蒸発すると、エピ層中に不
純物として混入し、各層での純度の低下の原因となる。
ｎ型層の成長時には、このような原因による不純物混入
量は、ＨＢＴのデバイス性能に悪影響を及ぼすほどの濃
度にはならなかった。 【０００６】一方、ｐ型ＧａＡｓベース層４０５の成長
時には、インジウム（Ｉｎ）がｐ型ＧａＡｓ層中に混入
し、デバイス性能に影響を及ぼしていた。 【０００７】Ｉｎが混入するメカニズムは、以下の通り
である。ｐ型ＧａＡｓ層のＣドーパント原料であるＣＢ
ｒ4には、エッチング作用がある。ｎ型ＩｎＧａＰエッ
チングストッパ層４０３成長時にＩｎ原料として供給さ
れたＴＭＩｎの一部は、分解してサセプタ３０２表面に
付着している。このＩｎがＣＢｒ4によってエッチング
され、ＣＢｒ4と共に半絶縁性ＧａＡｓ基板４０１表面
に供給されると、ｐ型ＧａＡｓエピ層中に混入する。 【０００８】ｐ型ＧａＡｓ層中のＣ濃度は、ＣＢｒ4の
供給量によってコントロールされるが、エピ層中へのＩ
ｎ混入量が大きくなるほどドーピング効率（＝Ｃアクセ
プタ濃度／ＣＢｒ4供給量）が低くなるため、同一ＣＢ
ｒ4流量でもＣアクセプタ濃度が変化する。また、混入
するＩｎの濃度は、ｐ型ＧａＡｓ層の成長条件、ＣＢｒ
4の供給量、ＴＭＩｎを供給してからＣＢｒ4を供給する
までの時間、サセプタのベーキングをしてからの成長回
数等、さまざまな条件の影響を受けるため、同一構造を
成長してもＩｎ濃度は一定にはならない。 【０００９】その結果、ｐ型ＧａＡｓ層中のＣ濃度は成
長ごとにばらつき、ＨＢＴのベース抵抗、電流利得等の
性能もウエハ間でばらつく、という問題点があった。 【００１０】以上述べたように、従来のＭＯＶＰＥ装置
では、サセプタ表面に分解して付着したＩｎがＣＢｒ4
のエッチング作用によってｐ型ＧａＡｓエピ層中に混入
するために、ＨＢＴのベース抵抗、電流利得等の性能が
ウエハ間でばらつく、という問題点があった。 【００１１】本発明は、これらの点を解決し、ＨＢＴ性
能のウエハ間ばらつきが小さいエピタキシャル成長が可
能なＭＯＶＰＥ装置の提供を目的とする。 【００１２】 【課題を解決するための手段】この発明による有機金属
気相成長装置は、半導体基板を接触させて加熱するサセ
プタと、前記半導体基板上に半導体層をエピタキシャル
成長させるための原料ガスを前記半導体基板表面に供給
する反応炉とを有する有機金属気相成長装置において、
前記サセプタ表面のうち前記半導体基板と直接接触して
いない部分の少なくとも一部に形成された多数の穴か
ら、Ｈ２ガスもしくはＮ２ガスもしくは不活性ガスを放
出させる機構を有することを特徴としている。 【００１３】 【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
の実施の形態について説明する。 【００１４】図１は、本発明におけるＭＯＶＰＥ装置の
反応炉付近を示した概略図の一例である。ステンレス製
の横型反応炉１０１の中にサセプタ１０２がある。サセ
プタ１０２は、セラミックス製で円板形状の１０２ａ
と、グラファイト製で１０２ａのサイズの溝が切られて
いる１０２ｂの２部品で構成されている。 【００１５】サセプタ１０２ａの詳細な形状を図２に示
す。サセプタ１０２ａには、表面から裏面にかけて貫通
する直径１ｍｍ以下の穴２０１が多数設けられている。
また、裏面には、サセプタの中心から各穴２０１へのガ
ス流路となる溝２０２が切られている。 【００１６】図１において、サセプタ１０２ａ上にはＧ
ａＡｓ基板１０３が載っている。サセプタ１０２ａおよ
びＧａＡｓ基板１０３は、回転軸１０４を中心に回転す
る。回転軸１０４の内側には、ガス導入用配管１０５が
通っている。成長時にはマスフローコントローラ１０６
で流量調整されたＨ２ガスもしくはＮ２ガスもしくは不
活性ガスが、ガス導入用配管１０５から、サセプタ１０
２ａの裏面の溝２０２および穴２０１を通り、サセプタ
１０２ａ表面から放出される。 【００１７】この放出ガスは、原料ガス導入口１０７か
ら導入される原料ガス１０８とサセプタ１０２との間
に、ガスのバリア層１０９を形成する。すると、原料ガ
スおよびその分解生成ガスが直接サセプタ１０２表面に
は接触しないため、サセプタ１０２表面への分解生成物
の堆積は、ほとんどなくなる。 【００１８】このＭＯＶＰＥ装置で図４に示したＨＢＴ
構造を成長させると、ＩｎＧａＰ層成長時にＩｎの堆積
がなく、また、ｐ型ＧａＡｓ層成長時にＣＢｒ4がサセ
プタ１０２表面に接触しないので、ＣＢｒ4のエッチン
グ作用によってＩｎがＧａＡｓ基板１０３上に供給さ
れ、エピ層中に混入することもない。 【００１９】その結果、ｐ型ＧａＡｓ層中のＩｎ濃度
は、従来のＭＯＶＰＥ装置で成長させた場合の１×１０
20ｃｍ-3以上に対して、１×１０18ｃｍ-3以下まで下げ
ることができた。このように、ｐ型ＧａＡｓ層中のＩｎ
濃度が十分下げられたことによって、ｐ型ＧａＡｓ層に
おけるキャリア濃度のウエハごとのばらつきが、従来に
比べ大幅に小さくなった。 【００２０】本発明のＭＯＶＰＥ装置では、ＧａＡｓ基
板１０３（半導体基板）が載っていない部分のサセプタ
１０２表面に小さな穴２０１を多数開け、また、これら
の穴からガスを放出できるようなガス導入部をサセプタ
１０２内に設ける。成長時には、これらの穴からマスフ
ローコントローラ１０６等で制御された、Ｈ２ガスある
いはＮ２ガスあるいは不活性ガスを微量に放出させる。
すると、原料ガスを含むキャリアガスとサセプタ１０２
は、サセプタ１０２から放出されたガスによる薄いバリ
ア層１０９によって隔てられるため、原料ガスおよび分
解生成物のサセプタ１０２への付着が抑えられる。 【００２１】その結果、ＩｎＧａＰ層成長中のＩｎのサ
セプタ１０２への付着、および、ｐ型ＧａＡｓ層成長中
のＣＢｒ4によるサセプタ１０２表面付着物のエッチン
グ作用の両者とも抑制されるため、ｐ型ＧａＡｓ層への
Ｉｎの混入はほとんど無くなる。その結果、ＨＢＴエピ
ウエハのウエハごとの性能ばらつきを大幅に抑制するこ
とができる。 【００２２】なお、サセプタ１０２からの放出ガスが原
料ガスを含むキャリアガスの流れを乱すことは、エピ層
の膜厚、組成のばらつきの要因となる。従って、サセプ
タ１０２表面の穴２０１の数をできる限り増やし、サセ
プタ１０２全体にガスのバリア層１０９を形成するのに
必要なガス流量をなるべく少なくすることが望ましい。 【００２３】また、ＧａＡｓ基板１０３を置く部分の近
くほど穴２０１の大きさを小さくすることによって、ガ
スのバリア層１０９をＧａＡｓ基板１０３付近で薄くす
ることができる。その結果、キャリアガスの流れを乱す
ことなく原料をＧａＡｓ基板１０３表面に供給すること
ができる。 【００２４】また、本発明は、ｐ型ＧａＡｓ層以外に
も、シクロペンタジエニルマグネシウム（Ｃｐ2Ｍ
ｇ）、ジエチルテルル（ＤＥＴｅ）、あるいは、セレン
化水素（H2Ｓｅ）のように、サセプタ１０２表面に付着
した原料ガスの蒸気圧が高く、他のエピ層に混入しやす
い材料を用いるエピタキシャル成長時にも、サセプタ１
０２表面への原料の付着を抑制できるため、他のエピ層
への不純物混入を防ぐことができる。 【００２５】また、ＩｎＧａＰのようにＰをＶ族元素と
する材料へのＡｓの混入、および、ＧａＡｓのようにＡ
ｓをＶ族元素とする材料へのＰの混入も防ぐことが可能
である。 【００２６】また、本発明のＭＯＶＰＥ装置は、サセプ
タ１０２への原料および分解生成物の付着がないため、
従来のＭＯＶＰＥ装置では必要であった、サセプタ１０
２を成長温度以上高い温度にして付着物を除去するベー
キング作業、あるいは、エッチング性ガスを流して行う
クリーニング作業が不要となる。その結果、従来のＭＯ
ＶＰＥ装置よりも稼動率を高めることができる。 【００２７】また、サセプタ１０２への付着物がないた
め、サセプタ１０２から出るパーティクルのエピウエハ
表面への付着も抑制することができる。 【００２８】その他、この発明の要旨を変えない範囲に
おいて、種々変形実施可能なことは勿論である。 【００２９】 【発明の効果】以上述べたように、本発明のＭＯＶＰＥ
装置では、サセプタ表面のうち半導体基板と直接接触し
ていない部分に、多数形成された穴から、Ｈ２ガスもし
くはＮ２ガスもしくは不活性ガスを放出させることがで
きる機能を有する。これにより、この放出ガスが、原料
ガスとサセプタとの間にガスのバリア層を形成するた
め、原料ガスおよびその分解生成ガスが直接サセプタ表
面には接触しない。その結果、サセプタ表面への分解生
成物の堆積、および、ＣＢｒ4等エッチング性ガスによ
るサセプタ表面の付着物のエッチング作用がほとんどな
くなり、原料ガス成分以外の不純物のエピ層中への混入
を防ぐことができる。このため、不純物混入の影響を受
けるエピウエハ特性のウエハごとのばらつきを従来のＭ
ＯＶＰＥ装置より大幅に小さくすることができ、デバイ
ス性能を安定させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明におけるＭＯＶＰＥ装置の反応炉付近の
一例を示した概略図の。 【図２】（ａ），（ｂ）本発明におけるＭＯＶＰＥ装置
のサセプタ形状の一例を示した平面図。 【図３】従来におけるＭＯＶＰＥ装置の反応炉付近の概
略図。 【図４】ＨＢＴエピウエハの一例を示した断面図。 【符号の説明】 １０１，３０１…反応炉 １０２ａ，１０２ｂ，３０２…サセプタ １０３，３０３…ＧａＡｓ基板 １０４，３０４…回転軸 １０５…ガス導入用配管 １０６…マスフローコントローラ １０７，３０６…原料ガス導入口 １０８，３０７…原料ガスの流れ １０９…ガスのバリア層 １１０，３０５…抵抗加熱ヒーター ２０１…穴 ２０２…溝 ４０１…半絶縁性ＧａＡｓ基板 ４０２…ｎ型ＧａＡｓサブコレクタ層 ４０３…ｎ型ＩｎＧａＰエッチングストッパ層 ４０４…ｎ型ＧａＡｓコレクタ層 ４０５…ｐ型ＧａＡｓベース層 ４０６…ｎ型ＩｎＧａＰエミッタ層 ４０７…ｎ型ＩｎＧａＡｓエミッタコンタクト層
一例を示した概略図の。 【図２】（ａ），（ｂ）本発明におけるＭＯＶＰＥ装置
のサセプタ形状の一例を示した平面図。 【図３】従来におけるＭＯＶＰＥ装置の反応炉付近の概
略図。 【図４】ＨＢＴエピウエハの一例を示した断面図。 【符号の説明】 １０１，３０１…反応炉 １０２ａ，１０２ｂ，３０２…サセプタ １０３，３０３…ＧａＡｓ基板 １０４，３０４…回転軸 １０５…ガス導入用配管 １０６…マスフローコントローラ １０７，３０６…原料ガス導入口 １０８，３０７…原料ガスの流れ １０９…ガスのバリア層 １１０，３０５…抵抗加熱ヒーター ２０１…穴 ２０２…溝 ４０１…半絶縁性ＧａＡｓ基板 ４０２…ｎ型ＧａＡｓサブコレクタ層 ４０３…ｎ型ＩｎＧａＰエッチングストッパ層 ４０４…ｎ型ＧａＡｓコレクタ層 ４０５…ｐ型ＧａＡｓベース層 ４０６…ｎ型ＩｎＧａＰエミッタ層 ４０７…ｎ型ＩｎＧａＡｓエミッタコンタクト層
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考）
Ｈ０１Ｌ 29/737
29/778
29/812
Ｆターム(参考） 4K030 AA11 AA16 AA17 AA18 CA04
CA12 EA06 FA10 KA24
5F003 BB04 BE04 BF06 BM02 BM03
BP32 BP42 BP96 BZ03
5F045 AA04 AB09 AB10 AC01 AC08
AC15 AC19 AF02 AF03 AF04
BB06 CA02 DP03 DQ10 EM02
EM07 EM09 EM10
5F102 GB01 GC01 GD01 GJ05 GL04
GM04 GQ01 HC01 HC21
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 【請求項１】半導体基板を接触させて加熱するサセプタ
と、 前記半導体基板上に半導体層をエピタキシャル成長させ
るための原料ガスを前記半導体基板表面に供給する反応
炉とを有する有機金属気相成長装置において、 前記サセプタ表面のうち前記半導体基板と直接接触して
いない部分の少なくとも一部に形成された多数の穴か
ら、Ｈ２ガスもしくはＮ２ガスもしくは不活性ガスを放
出させる機構を有することを特徴とする有機金属気相成
長装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001208722A JP2003022976A (ja) | 2001-07-10 | 2001-07-10 | 有機金属気相成長装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001208722A JP2003022976A (ja) | 2001-07-10 | 2001-07-10 | 有機金属気相成長装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003022976A true JP2003022976A (ja) | 2003-01-24 |
Family
ID=19044488
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001208722A Pending JP2003022976A (ja) | 2001-07-10 | 2001-07-10 | 有機金属気相成長装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003022976A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015233089A (ja) * | 2014-06-10 | 2015-12-24 | 株式会社サイオクス | 化合物半導体素子用エピタキシャルウェハ及び化合物半導体素子 |
-
2001
- 2001-07-10 JP JP2001208722A patent/JP2003022976A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015233089A (ja) * | 2014-06-10 | 2015-12-24 | 株式会社サイオクス | 化合物半導体素子用エピタキシャルウェハ及び化合物半導体素子 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| RD02 | Notification of acceptance of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422 Effective date: 20050414 |
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| RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20050606 |