JP2661155B2 - 気相エピタキシャル成長方法 - Google Patents
気相エピタキシャル成長方法Info
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- JP2661155B2 JP2661155B2 JP17324288A JP17324288A JP2661155B2 JP 2661155 B2 JP2661155 B2 JP 2661155B2 JP 17324288 A JP17324288 A JP 17324288A JP 17324288 A JP17324288 A JP 17324288A JP 2661155 B2 JP2661155 B2 JP 2661155B2
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- growth
- growth method
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、化合物半導体の気相エピタキシャル成長方
法に関する。
法に関する。
従来、化合物半導体の気相エピタキシャル成長方法と
して、クロライドVPE（Vapor phase Epitaxy）、ハイ
ドライドVPE、MO（Metal Organic）VPEなどがある。
して、クロライドVPE（Vapor phase Epitaxy）、ハイ
ドライドVPE、MO（Metal Organic）VPEなどがある。
第３図は従来例を説明するためのｎ−InP結晶中の不
純物濃度と結晶の深さの関係を示す相関図である。上述
した方法により半導体基板上にホモあるいはヘテロのエ
ピタキシャル層を堆積する場合、第３図に示すように、
石英反応管やガスソース、メタルソースからのシリコン
不純物が基板−エピタキシャルの界面に集まり、不純物
濃度のピークを示する傾向がある。
純物濃度と結晶の深さの関係を示す相関図である。上述
した方法により半導体基板上にホモあるいはヘテロのエ
ピタキシャル層を堆積する場合、第３図に示すように、
石英反応管やガスソース、メタルソースからのシリコン
不純物が基板−エピタキシャルの界面に集まり、不純物
濃度のピークを示する傾向がある。
上述した従来の気相エピタキシャル成長方法では、上
述した界面への不純物の堆積を、高温での気相エッチン
グにより除去し、その後、エピタキシャル成長へ進むの
が一般的である。しかし、エッチングプロセスは、高温
にしなければ基板表面の鏡面性を保持できないばかりで
なく、基板に含まれている不純物がエピタキシャル層に
取り込まれてしまう欠点がある。
述した界面への不純物の堆積を、高温での気相エッチン
グにより除去し、その後、エピタキシャル成長へ進むの
が一般的である。しかし、エッチングプロセスは、高温
にしなければ基板表面の鏡面性を保持できないばかりで
なく、基板に含まれている不純物がエピタキシャル層に
取り込まれてしまう欠点がある。
本発明の目的は、シリコン不純物の基板−エピタキシ
ャル界面の不純物のピークを消滅させ、高温での気相エ
ッチングが不要な気相エピタキシャル成長方法を提供す
ることにある。
ャル界面の不純物のピークを消滅させ、高温での気相エ
ッチングが不要な気相エピタキシャル成長方法を提供す
ることにある。
本発明の気相エピタキシャル成長方法は、化合物半導
体の気相エピタキシャル成長法において、反応管内の昇
温工程中エピタキシャル成長を開始する直前まで雰囲気
ガス中に酸素を添加することにより構成される。
体の気相エピタキシャル成長法において、反応管内の昇
温工程中エピタキシャル成長を開始する直前まで雰囲気
ガス中に酸素を添加することにより構成される。
次に、本発明の実施例について図面を参照して説明す
る。本実施例では、ｎ−InP層の成長について説明す
る。
る。本実施例では、ｎ−InP層の成長について説明す
る。
第１図（ａ）〜（ｄ）は本発明の方法の実施例を説明
するためのｎ−InP結晶中の不純物濃度と結晶の深さの
関係を示す相関図、第２図は本発明の方法を実現するた
めのハイドライド気相成長装置の断面図である。二成長
室反応管１には、ホスフィン，ドーパントを供給するＶ
族管７と水素，塩化水素を供給するキャリヤー導入管８
が接続され、二成長室反応管１内にInソース４とGaソー
ス５がそれぞれ設置されている。Feドープの半絶縁性In
P基板２は、昇温工程ではＢ炉に位置し、InPの成長を開
始する時点でＡ炉の位置まで回転により移動する。Ｂ炉
の雰囲気ガスは、昇温前は水素のみ、昇温中は水素とIn
P基板２の熱劣化防止用のホスフィン、成長中は水素の
み、降温時はエピタキシャル成長済InP基板２の熱劣化
防止用ホスフィンと水素、熱劣化の心配がない温度まで
下がればホスフィンは止められる。Ａ炉の雰囲気ガス
は、成長開始数分前から水素，ホスフィン及び塩化水素
を導入して定常的な雰囲気を作り、Ｂ炉からの基板２の
回転移動、すなわち成長開始にそなえる。InGaAsやInGa
AsP等の三元系や四元系の場合は、上述した説明とは逆
に、昇温中の基板待機にはＡ炉を用い、成長にＢ炉を用
いることになる。
するためのｎ−InP結晶中の不純物濃度と結晶の深さの
関係を示す相関図、第２図は本発明の方法を実現するた
めのハイドライド気相成長装置の断面図である。二成長
室反応管１には、ホスフィン，ドーパントを供給するＶ
族管７と水素，塩化水素を供給するキャリヤー導入管８
が接続され、二成長室反応管１内にInソース４とGaソー
ス５がそれぞれ設置されている。Feドープの半絶縁性In
P基板２は、昇温工程ではＢ炉に位置し、InPの成長を開
始する時点でＡ炉の位置まで回転により移動する。Ｂ炉
の雰囲気ガスは、昇温前は水素のみ、昇温中は水素とIn
P基板２の熱劣化防止用のホスフィン、成長中は水素の
み、降温時はエピタキシャル成長済InP基板２の熱劣化
防止用ホスフィンと水素、熱劣化の心配がない温度まで
下がればホスフィンは止められる。Ａ炉の雰囲気ガス
は、成長開始数分前から水素，ホスフィン及び塩化水素
を導入して定常的な雰囲気を作り、Ｂ炉からの基板２の
回転移動、すなわち成長開始にそなえる。InGaAsやInGa
AsP等の三元系や四元系の場合は、上述した説明とは逆
に、昇温中の基板待機にはＡ炉を用い、成長にＢ炉を用
いることになる。
以上説明した装置により、まず、Ｂ炉の雰囲気ガスに
昇温中は水素とInP基板２の熱劣化防止用のホスフィン
のみという従来通りのガスを用いて、Feドープ半絶縁性
InP基板２上に成長したエピタキシャル層の深さ方向不
純物濃度分布を測定した結果が第１図（ｃ）に示してあ
る。同図により明らかなように、表面からの深さが基板
−エピタキシャル界面と思われる位置に不純物濃度のピ
ークが発生している。このピークの高さや幅は成長毎に
変動する。ピークを形成する元素はシリコンであること
は、SIMS分析により同定されている。次に、昇温中のＢ
炉の雰囲気ガスに酸素を3ppm添加した時の基板２上に成
長したエピタキシャル層の深さ方向不純物濃度分布を測
定した結果を第１図（ａ）に示す。同図から明らかなよ
うに、第１図（ｃ）のようなピークは完全に消滅してい
る。更に、酸素を1ppm添加した時の結果を第１図（ｂ）
に示す。この場合、3ppm添加した時に比べ完全にはピー
クが消滅していないが、酸素添加の場合よりも、明らか
にピークの減少が見られる。以上の結果より、昇温中の
Ｂ炉の雰囲気ガスに酸素を添加することにより、基板−
エピタキシャル界面位置に表れる不純物濃度のピークを
制御できることがわかる。次に、エピタキシャル成長中
の雰囲気ガス、すなわち、Ａ炉の雰囲気ガス中に酸素を
3ppm添加した結果を第１図（ｄ）に示す。これから明ら
かなように、エピタキシャル層全体の不純物濃度は下が
っているが、基板−エピタキシャル界面のピークには影
響しない。この結果より、ピークの消滅は、基板２の表
面に吸着しているシリコンが、酸素により、Si−Oxとい
う不活性な形態なるためと考えることができる。
昇温中は水素とInP基板２の熱劣化防止用のホスフィン
のみという従来通りのガスを用いて、Feドープ半絶縁性
InP基板２上に成長したエピタキシャル層の深さ方向不
純物濃度分布を測定した結果が第１図（ｃ）に示してあ
る。同図により明らかなように、表面からの深さが基板
−エピタキシャル界面と思われる位置に不純物濃度のピ
ークが発生している。このピークの高さや幅は成長毎に
変動する。ピークを形成する元素はシリコンであること
は、SIMS分析により同定されている。次に、昇温中のＢ
炉の雰囲気ガスに酸素を3ppm添加した時の基板２上に成
長したエピタキシャル層の深さ方向不純物濃度分布を測
定した結果を第１図（ａ）に示す。同図から明らかなよ
うに、第１図（ｃ）のようなピークは完全に消滅してい
る。更に、酸素を1ppm添加した時の結果を第１図（ｂ）
に示す。この場合、3ppm添加した時に比べ完全にはピー
クが消滅していないが、酸素添加の場合よりも、明らか
にピークの減少が見られる。以上の結果より、昇温中の
Ｂ炉の雰囲気ガスに酸素を添加することにより、基板−
エピタキシャル界面位置に表れる不純物濃度のピークを
制御できることがわかる。次に、エピタキシャル成長中
の雰囲気ガス、すなわち、Ａ炉の雰囲気ガス中に酸素を
3ppm添加した結果を第１図（ｄ）に示す。これから明ら
かなように、エピタキシャル層全体の不純物濃度は下が
っているが、基板−エピタキシャル界面のピークには影
響しない。この結果より、ピークの消滅は、基板２の表
面に吸着しているシリコンが、酸素により、Si−Oxとい
う不活性な形態なるためと考えることができる。
以上、ｎ−InP層の成長について説明したが、本発明
は、InGaAsやInGaAsP等を成長する場合でも同様な効果
を有するばかりでなく、クロライドVPEやMOVPEについて
も同様な効果を得られる。
は、InGaAsやInGaAsP等を成長する場合でも同様な効果
を有するばかりでなく、クロライドVPEやMOVPEについて
も同様な効果を得られる。
以上説明したように、本発明は、エピタキシャル成長
反応管内の昇温工程中に、成長を開始する直前まで雰囲
気ガス中に微量の酸素を添加することにより、シリコン
不純物の基板−エピタキシャル界面の不純物のピークを
消滅させ、高温での気相エッチングを不要にすることが
できるという効果がある。
反応管内の昇温工程中に、成長を開始する直前まで雰囲
気ガス中に微量の酸素を添加することにより、シリコン
不純物の基板−エピタキシャル界面の不純物のピークを
消滅させ、高温での気相エッチングを不要にすることが
できるという効果がある。
第１図（ａ）〜（ｄ）は本発明の方法の実施例を説明す
るためのｎ−InP結晶中の不純物濃度と結晶の深さの関
係を示す相関図、第２図は本発明を実現するためのハイ
ドライド気相成長装置の断面図、第３図は従来例を説明
するためのｎ−InP結晶中の不純物濃度と結晶の深さの
関係を示す相関図である。 １……二成長室成長管、２……In基板、３……ホルダ
ー、４……Inソース、５……Gaソース、６……Inソー
ス、７……Ｖ族管、８……キャリヤー導入管。
るためのｎ−InP結晶中の不純物濃度と結晶の深さの関
係を示す相関図、第２図は本発明を実現するためのハイ
ドライド気相成長装置の断面図、第３図は従来例を説明
するためのｎ−InP結晶中の不純物濃度と結晶の深さの
関係を示す相関図である。 １……二成長室成長管、２……In基板、３……ホルダ
ー、４……Inソース、５……Gaソース、６……Inソー
ス、７……Ｖ族管、８……キャリヤー導入管。
Claims (1)
- 【請求項１】化合物半導体の気相エピタキシャル成長方
法において、反応管内の昇温工程中エピタキシャル成長
を開始する直前まで雰囲気ガス中に酸素を添加すること
を特徴とする気相エピタキシャル成長方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17324288A JP2661155B2 (ja) | 1988-07-11 | 1988-07-11 | 気相エピタキシャル成長方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17324288A JP2661155B2 (ja) | 1988-07-11 | 1988-07-11 | 気相エピタキシャル成長方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0222199A JPH0222199A (ja) | 1990-01-25 |
| JP2661155B2 true JP2661155B2 (ja) | 1997-10-08 |
Family
ID=15956794
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17324288A Expired - Lifetime JP2661155B2 (ja) | 1988-07-11 | 1988-07-11 | 気相エピタキシャル成長方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2661155B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110777433B (zh) * | 2018-07-30 | 2023-09-29 | 住友化学株式会社 | 氮化物晶体 |
| CN110777432B (zh) * | 2018-07-30 | 2023-09-29 | 住友化学株式会社 | 氮化物晶体 |
-
1988
- 1988-07-11 JP JP17324288A patent/JP2661155B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0222199A (ja) | 1990-01-25 |
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