JPH01123411A - 気相成長方法および装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、気相成長技術、特に、有機金属を原料として
使用する気相成長技術に関し、例えば、半導体装置の製
造工程において、■−■族やｎ−■族の化合物結晶を成
長させるのに利用して有効な技術に関する。

〔従来の技術〕

半導体装置の製造工程において、ｍ−ｖ族化合物半導体
の一例であるガリウム（Ｇａ）−砒素（Ａｓ）化学物結
晶の薄膜形成を、を機金属の熱分解反応を利用した気相
成長技術（以下、Ｍ　ＯＣＶＤということがある。ＭＯ
ＣＶＤとはｐＪｉ　ｅ　ｔ　ａ　１０ｒｇａｎｉｃ　　
Ｃｈｅｍｉｃａｌ　　Ｖａｐ。

ｒ　　１）ａｐｏｓｉｔｉｏｎの略である。）を使用し
て実行しようとすることが考えられている。

有機金属の熱分解反応を利用した気相成長技術を使用し
てＧａＡｓ化合物の結晶を成長させる方法として、次の
ような方法が提案され得る。

まず、原料として、アルシン（Ａ３Ｈ３）と、有機金属
を一部成分とするトリメチルガリウム（Ｇａ　　（ＣＨ
３）　３）とが使用される。

通常、反応炉内に水素ガスを流し、水素雰囲気中で、高
周波加熱によりカーボンサセプタを加熱し、サセプタに
載せられたＧａＡｓ基板を所望の成長温度まで加熱する
。その際、基板からのＡｓの蒸発を防止するため、Ａ３
Ｈ３もＡｓの蒸気圧以上に流す、この状態で、水素（Ｈ
Ｑ）をＧａ　（ＣＨ３）　３の蒸発器に流し、Ｇａ　（
ＣＨ３）ｓを炉内へ導く。基板上では次の反応が起こり
、ＧａＡｓの結晶が成長する。

Ａｓｆ（＋（ｇ）→ １　／　４　Ａ　ｓ　ａ　　（ｇ　）　　＋　３　／　
２　Ｈ２（ｇ　）Ｇａ　（ＣＨ３）３　（ｇ）　＋３／
２Ｈｇ　（ｇ）−Ｇａ　　（ｇ）＋３ＣＨ４（ｇ） Ｇａ　（ｇ）　＋１／４Ａｓａ　（ｇ）−＝ＧａＡｓ　
　（ｓ） この際、Ｇａ（ＣＨｚ）３の分解から生ずるカーボン（
Ｃ）は、全てがメタンガス（ＣＨａ）として排出されず
、１０ｐｐｍ程度以下のカーボン濃度が結晶中に取り込
まれる。

なお、ＭＯＣＶＤによるＧａＡｓ化合物の結晶成長技術
を述べである例としては、株式会社工業調査会発行　西
沢潤−編「半導体研究２３　化合物半導体の結晶成長と
完全性」昭和６０年８月１０日発行、　　Ｐ１５３〜Ｐ
１７８、がある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

このようなＭＯＣＶＤによるＧａＡｓ化合物の結晶成長
方法においては、結晶中にカーボンが取り込まれるため
、結晶の諸性質に悪影響が発生するという問題点がある
ことが、本発明者によって明らかにされた。

すなわち、アルシンとトリメチルガリウムとの比（以下
、（ＡｓＨ３）／　（ＴＭＧＥ比という。

）が小さくなる場合、成長層はＰ型となり、その比の減
少とともにＰ型濃度は増加する。一方、電子移動度もカ
ーボン濃度の増加に伴って低下することが知られている
。また、（Ａ３Ｈ３３／　（ＴＭＧ）比が大きくなる場
合はカーボン濃度は低くなるが、Ａｓ析出や、ｒＥＬ２
Ｊと呼ばれる深い準位の濃度が大きくなり、ｎ型を示す
。電子移動度も（ＡｓＨａ　）／　（ＴＭＧ）比の増加
とともに、減少する傾向にある。

これらの結果から、特性上（特に移動度）の面から見れ
ば良好なのは（ＡｓＨ３）／　（ＴＭ、Ｇ）＃２０〜３
０の範囲である。しかし、結晶性から見れは、当然、ス
トイキオメトリが得られる条件に近い方が良（、（Ａｓ
Ｈ３）／　（ＴＭＧ）比が「１」に近いほうが望ましい
。

本発明の目的は、結晶性の最良の条件で、しかも、移動
度の最良なものを得るための気相成長技術を提供するこ
とにある。

本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本
明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう
。

〔問題点を解決するための手段〕

本願において開示される発明のうち代表的なものの概要
を説明すれば、次の通りである。

すなわち、原料として有機金属が使用される気相成長方
法において、少なくとも気相成長反応中、励起された水
素ガスを反応領域に供給するようにしたものである。

〔作用〕　　　、 例えば、アルシンとトリメチルガリウムとを用いたＭＯ
ＣＶＤによるＧａＡｓ化合物の結晶成長方法において、
気相成長反応中、励起された水素ガスが反応領域に供給
されると、励起された水素ガスがメチル基ときわめて効
果的に反応するため、メチル基の全てをメタンＣＨａと
して全て完全に排出させることができ、カーボンが結晶
中に取り込まれるのを防止することができる。

その結果、（ＡｓＨ３〕／、（ＴＭＧ）比が［１」に近
い領域において、ＭＯＣＶＤによるＧａＡＳ化合物の結
晶成長を実現させることができる。

そして、この条件においては、ストイキオメトリが得ら
れるため、良好な結晶性が得られることになる。

（実施例〕 第１図は本発明の一実施例であるエピタキシャル装置を
示す模式図、第２図＋ａｌ、（ｂｌ、（Ｃ１、ｌｄｌ、
＋Ｑ）、（ｆｌは作用を説明するための各線図、第３図
および第４図は同じく各説明図である。

本実施例において、有機金属を使用した気相成長装置と
してのエピタキシャル装置は試料としてのウェハ１を収
容して処理するための処理室２を備えており、処理室２
はステンレス等を用いて略円板形状に形成されている基
台３上に、同様に大略チューブ形状に形成されているベ
ルジャ４を開閉自在で、気密を維持し得るように被せら
れて構成されるようになっている。基台３の中心部には
略円柱形状に形成された支軸５が略垂直に配されて立脚
されている。処理室２内にはカーボンを用いて略円板形
状に形成されたサセプタ６が支軸５上に直交するように
配されて、支持されており、サセプタ６は１枚のウェハ
１を同心的に配されて、これを保持し得るように構成さ
れている。

処理室２の外部には加熱手段としての高周波加熱式ヒー
タ７がサセプタ６上のウェハＪを全体にわたって均一に
加熱し得るように設置されており、このヒータ７はコン
トローラ９により温度制御されるように構成されている
。また、処理室２の基台３には排気装置８が処理室内を
真空排気し得るように接続されており、排気装置８はコ
ントローラ９により排気作動を制御されるように構成さ
れている。

なお、コントローラ９はコンピュータ等を用いて構築さ
れており、予め設定されたシーケンスおよび／または各
種センサ（図示せず）から送信されるフィードバック信
号により、前記および後記する諸装置を自動的に制御す
るように構成されている。

処理室２には内外二重管構造に構成されているノズルエ
０が処理室２内外にわたって挿通されており、このノズ
ル１０の外管１２の先端部には細径の吹出口１２ａが複
数個、ガスを全周にわたって略均等に吹き出し得るよう
に配されて、ガスを径方向外向きに吹き出すように開設
されている。

また、ノズル１０の゛内管１１はその先端に開設された
吹出口１１ａがノズル外管１２内であって、外管１２の
吹出口１２３群の対向位置、またはその近傍位置に臨む
ように配設されている。

そして、ノズル１０の内管１１には、ＧａＡｓ化合物結
晶を気相成長させるのに必要な原料ガスを供給するため
の原料ガス供給装置（詳細は後記する。）　１３が、そ
の外管１２には原料ガスとは別の非原料ガスを供給する
ための非原料ガス供給装置Ｉ４がそれぞれ接続されてお
り、これらガス供給装置１３．１４はコントローラ９に
よりガス供給をそれぞれ制御されるように構成されてい
る。

非原料ガス供給装置１４は、パージガスとして高純度の
窒素（Ｎｌりガスを供給するためのＮＩ！ガス供給装置
１５と、その流量、流速、および流圧等を制御するため
の？１１１１ｍ弁装置１５ａと、キャリアガスとしての
Ｈ２ガスを供給するためのＨ！ガス供給装置１６と、そ
の流量、流速および流圧等を制御するための制御弁装置
１６ａとを備えており、その共通の供給路１７の途中に
は励起手段としての紫外線ランプ１８が介設されている
。

この紫外線ランプ１８としては、例えば、波長１８４．
９ｎｍ／２５３．７ｎｍ、光強度１／１０の低圧水銀ラ
ンプが用いられており、紫外線を照射することにより、
キャリアガス中のＨ２分子を励起させ得るように構成さ
れている。また、このランプ１８はコントローラ９によ
りその照射作動を制御されるように構成されている。

原料ガス供給装置１３は、第１原料ガスとしてアルシン
（ＡＳＨ３）を供給するためのＡＳＨ３ガス供給装置１
９と、その流量、流速および流圧等を制御するための制
御弁装置１９ａと、第２原料ガスとして有機金属を一部
成分とするトリメチルガリウム（以下、ＴＭＧという。

）を供給するためのＴＭＧガス供給装置２０と、不純物
をド−ピングする場合等必要に応じて、第３原料ガスと
してセレン化水素（ＨｔＳｅ）等を供給するためのドー
パントガス供給装置２６と、その流量、流速および流圧
等を制御するための制御弁装置２６ａとを備えている。

ＴＭＧガス供給装置２０は、ＴＭＧガスのソース２１を
貯留している蒸発器２２と、この蒸発器２２を定温度に
維持するための恒温槽２３と、蒸発器２２にキャリアガ
スとしてのＮ２ガスを前記Ｎ２ガス供給装置１６から導
くためのキャリアガス導入路２４と、キャリアガスの導
入量等を制御するための制御弁装置２４ａと、発生され
たＴＭＧガスをキャリアガスに乗せて蒸発器２２からノ
ズル１０へ導くためのＴＭＧガス供給路２５とを備えて
おり、キャリアガスを蒸発器２２に導入することにより
、ソース２１からＴＭＧガスを蒸発させて、キャリアガ
スと共にノズル１０へ供給するように構成されている。

次に、本発明の一実施例である有機金属を使用したエピ
タキシャル成長方法を、前記構成にかかるエピタキシャ
ル装置を使用して、ＧａＡｓ化合物をエピタキシャル成
長させる場合につき、第２図を参考にして説明する。

第２図は前記構成にかかるエピタキシャル装置によるＧ
ａＡｓ結晶のエピタキシャル成長プロセスを示すシーケ
ンス・フロー図であり、ｆａｔはウェハの温度推移、（
ｂｌはパージガスの供給、ｔｃ＋はキャリアガスの供給
、ｆｄｌおよび（ｅｌは第１および第２原料ガスの供給
、（ｆｌは紫外線ランプの点灯・消灯をそれぞれ示す各
線図である。

ＧａＡｓ化学物半導体基板から成るウェハ１がサセプタ
６上に同心的に載面され、処理室２が密封されると、排
気装置８により処理室２が排気されるとともに、Ｎ２ガ
ス供給装置Ｅ１５によりＮ２ガスが処理室２内に供給さ
れ、処理室２内がパージされる（第２図（ｂｌ参照）。

処理室２内がＮ１１ガス雰囲気で置換されると、Ｎ２ガ
ス供給装置１６によりキャリアガス六してのＮ２ガスが
ノズルｌＯの外管１２を通じて、吹出口１２３群から処
理室２内へ送給される（第２図ｆｃ）参照）。

一方、ヒータ７に高周波電圧が印加されることにより、
サセプタ６が誘導加熱され、ウェハ１が所定の温度（例
えば、約７００℃、以下、かっこ内の数字について同じ
、）まで昇温されて行き、一定に維持される（第２図（
Ｍｌ参照）。

ここで、ウェハ１の加熱温度が所定の温度、（約４００
℃）に達すると、ＡＳＨ３ガス供給装置１９により、一
方の原料ガスとしてのＡＳＨ３ガスが、所定の流量、流
速および流圧をもってノズル１０の内管１１を通じて処
理室２内へ供給される（第２図ｆｆｌ参照）。この場合
、ＧａＡｓ化合物半導体ウェハ１中におけるＡ３の蒸発
を防止するため、ＡｓＨ３ガスはＡｓの蒸気圧を維持し
得るように供給される。

また、ウェハ１の加熱温度が所定の温度、（約４００℃
）に達すると、供給路１７の途中に介設されている紫外
線ランプ１８が点灯される（第２図ｆｆｌ参照）。これ
により、数ｅＶ　（４，４８ｅＶ）以上の高エネルギを
付勢し得る所定の紫外線がそこを流れるＮ２ガスに照射
される。この照射により、Ｈ２分子が励起状態に直接励
起され、励起されたＨｔ分子を含むガス（以下、励起Ｎ
２ガスという、ことがある、）が処理室２にノズル１０
の外管１２を通じて吹出口１２ａ群から供給されること
になる。この励起キャリアガスとＮ２ガスの還元作用と
の相乗効果により、ウェハ１の表面がきわめて効果的に
清浄化される。

ウェハ１の表面が充分に清浄化され、ウェハ１の温度お
よび処理室２内の励起ガス雰囲気が安定したところで（
第２図（ａｌ、（ｅｌ参照）　、ＴＭＧガス供給装置２
０により第２原料ガスとしてのＴＭＧガスがキャリアガ
スとしてのＮ９ガスに乗せられてノズルＩＯの内管１１
を通じてＡｓＨ３ガスと合流され処理室２内へ供給され
る。

すなわち、制御弁装置２４ａが開かれることにより、Ｎ
２ガス供給装置１６からキャリアガスとしてのＮ２ガス
が導入路２４を通じて蒸発器２２に供給され、蒸発器２
３内のソース２１が蒸発されてキャリアガスによって搬
送されることにより、ＴＭＧガスが供給装置２５を通じ
て処理室２へ供給される。

このＴＭＧガスおよびＡｓＨ３ガスの供給中、ＨＩ！ガ
スが非原料供給装置１４からも所定の流量供給されてい
るとともに、紫外線ランプ１８により励起されている（
第２図（Ｃ１、（ｄ）、（ｅ）、（ｆ）参照）。

ここで、ノズル１０において内管１１の吹出口１１ａが
外管１２内における吹出口１２３群の近傍に臨まされて
いるため、ノズルｌＯの内管１１に供給されたＡｓＨ３
ガスおよびＴＭＧガスは、処理室２内に吹き出される直
前において初めて、外管１２により供給されている励起
Ｈｔガスと合流することになる０合流すると、ＡｓＨ３
ガスお−よびＴＭＧガス中の分子は励起ＨＩ！ガスによ
って移送される状態になる。

そして、合流したＡｓＨ３ガスおよびＴＭＧガスは励起
Ｎ２ガスおよびキャリアガスにより移送されて、ノズル
１０の吹出口１２８群から処理室２内に吹き出されると
ともに、全体にわたって均一に拡散されて行き、サセプ
タ６上のウェハ１に接触する。所定温度に加熱され、清
浄化されたウェハ１の単結晶表面にＡ１１Ｈ３ガスおよ
びＴＭＧガスが接触すると、前記した化学反応により、
ウェハ１上にＧａＡｓ化合物から成るエピタキシャル層
が成長される。このとき、ＡｓＨｓガスおよびＴＭＧガ
スは励起Ｈ！ガスと合流されているため、分解、表面吸
着およびマイグレーシラン等のようなエピタキシャル成
長反応は、比較的低い温度（７００℃）においても充分
促進される。

エピタキシャル層が所望の厚さに気相成長したところで
、原料ガス供給装置１３による原料ガスの供給、ヒータ
７による加熱、および紫外線ランプ１８による励起がそ
れぞれ停止される（第２図ｆａｔ、＋ｄ＋、（ｅｌ、（
ｆｌ参照）。このとき、前述したように、Ａｓの蒸発を
防止するため、ＡｓＨ３ガスの供給は蒸発が起こらない
温度（約４００℃以下）まで継続される。

その後、処理室２の温度が充分に降下したところで、Ｎ
！ガス供給装置１５によりＮ２ガスが処理室２に供給さ
れる（第２図（ａｌ、伽）参照）。そして、充分にパー
ジされたところで、処理済みのウェハ１がサセプタ６か
ら下ろされて処理室２外に搬出される。

なお、前記プロセスにおいて、紫外線ランプはＨ１１ガ
スを供給すると同時に点灯させて、キャリアガスの供給
初期から紫外線をＮ２ガスに照射するように設定しても
よい。

また、ウェハの清浄化が別の清浄化手段により達成可能
である場合には、紫外線ランプにより励起Ｎ２ガスを作
ることは、原料ガスの供給開始直前から実施するように
設定してもよい。

ウェハの清浄化作動温度と、エピタキシャル成長温度と
は相異させてもよい。

さらに、ＧａＡｓ化合物結晶のエピタキシャル層へＳｅ
を不純物としてドーピングしたい場合には、前記エピタ
キシャル成長方法において、ＴＭＧガスの供給シーケン
スに合わせて、ドーパントガス供給装置２６によりＨ２
Ｓｅガスを供給すればよい。

ところで、Ａ３Ｈ３ガスとＴＭＧガスとによるエピタキ
シャル成長反応についての原理的なメカニズムは第３図
および第４図に示されているようになる、と考えられる
。

すなわち、第３図に示されているように、処理室内へＡ
５Ｈ３と共に導入されたＴＭＧは、ＧａＡｓ化合物半導
体から成るウェハｌへ向かって拡散し、高温かつ清浄化
されたウェハ１の極近傍において、ダングリングボンド
（ｄａｎｇＪ！ｔｎｇｂｏｎｄ）を持ったＧａと、メチ
ル基（−ＣＨコ）とに熱分解される。

そして、ダングリングボンドを持ったＧａはウェハｌの
Ａｓ分子に表面吸着される。同時に、ＡｓＨ３がこのダ
ングリングボンドを持ったＧａに表面吸着されるととも
に、Ａｓと水素基（Ｈ）とに分解される。このとき、分
解、表面吸着およびマイグレーション等のようなエピタ
キシャル成長反応に対して励起Ｎ２ガスのエネルギが有
効に作用するため、ＧａＡｓ化合物の結晶が精密に成長
されることになる。

他方、−ＣＨｖは周囲のＨ２分子と反応して安定なメタ
ン（ＣＨａ　）を形成し、メタンガスとなって排気され
て行く。

ところが、このとき、ダングリングボンドを持ったーＣ
Ｈａが結晶表面においてＧａＡｓ化合物結晶と結合する
と、そのうちのカーボン（Ｃ）が結晶中に取り込まれる
ため、結晶性が低下することになる。

しかし、本実施例においては、このようなエピタキシャ
ル成長反応中、励起されたＨ２ガスが供給されているた
め、　ＣＨａは結晶と結合することなく、全てが安定な
ＣＨａになって完全に排気されて行く０、すなわち、励
起状態にあるＨ！分子はきわめて活性であるため、　Ｃ
Ｈａは迅速かつ余すことなく、水素分子と確実に結合す
ることにより、安定なＣＨａとなり、メタンガスとして
完全に排気されて行く。

このようにして、本実施例によれば、−ＣＨ３はＣＨａ
となって完全に排気されることにより、カーボンが結晶
中に取り込まれる現象が解消ないしは極低減化されるた
め、（Ａ　ｓ　Ｈｓ　）　／　（ＴＭＧ〕比を「１」に
近い値に設定させることができる。（ＡｓＨ３）／　（
ＴＭＧ）比が「１」近くに設定されることにより、スト
イキオメトリが得られる条件に近くなるため、結晶性が
良好になる。

しかも、（ＡｓＨ３）／　（ＴＭＧ）比が低く設定され
ても、本実施例においては、カーボン濃度が増加しない
ため、電子移動度も良好になる。つまり、本実施例によ
れば、結晶性の最良の条件で、移動度の最良のＧａＡｓ
化合物結晶が得られることになる。

ところで、物と物との反応にはエネルギ障壁があり、反
応を起こさせるには障壁低下が必要である。一般に、熱
エネルギで分子運動を活性化するが、光や電子で分子を
励起し、解離し、エネルギを高めておくと、相手物体と
の反応が容易に進むことが知られている。

そこで、エピタキシャル成長の低温化を実現する方法と
して、第１に、原料ガスおよび試料をプラズマ雰囲気中
に置くことにより、試料の表面および原料ガスの分子を
励起する方法と、第２に、高エネルギの光を原料ガスお
よび試料に照射して、試料の表面および原料ガスの分子
を励起する方法とが、考えられる。

ところが、第１のプラズマ励起による低温化方法におい
ては、原料ガスおよび試料に高エネルギが処理室内で直
接的に付勢されるため、過剰なエネルギによるイオン衝
撃や不純物汚染等による照射損傷が懸念されるという問
題点があり、第２の光励起による低温化方法においては
、原料ガスおよび試料に光を直接照射するため、処理室
に光学窓を設ける必要があり、この光学窓が反応生成物
の付着によりくもらされてしまう、また、紫外線ランプ
の大きさに限界があるため、大型量産装置においては反
応の均一性を得るのが算常に困難であるという問題点が
あることが、本発明者によって明らかにされた。

しかし、本実施例においては、処理室２の外部において
、紫外線ランプ１８により、キャリアガスであるＨ！ガ
スに紫外線が照射されてこのキャリアガスが励起され、
この励起キャリアガスに原料ガスが合流されて、原料ガ
スが励起キャリアガスによってウェハに供給されること
により、反応を低温度下においそ促進させているため、
過剰なエネルギによる傷害を回避することができる。ま
た、紫外線を処理室に取り入れるための光学窓を廃止す
ることができるため、窓のくもり現象を必然的に回避す
ることができる。さらに、紫外線を全面的にウェハ群に
照射させる必要がないため、紫外線ランプおよび装置の
大型化を抑制することができる。

一方、原料ガスが励起キャリアガスに合流されているこ
とにより、分解、表面吸着およびマイグレーシラン等の
ようなエピタキシャル成長反応が低温度下においても充
分に促進されるため、エピタキシャル成長の低温化を実
現することができる。

その低温化により、不純物の再分布や蒸発、およびオー
トドーピング現象等の発生を防止することができる。ま
た、励起キャリアガスが原料ガスおよびウェハ群に全体
にわたって均一に接触するため、エピタキシャル層が全
体にわたって均一に成長することになる。

ところで、原料ガスと励起キャリアガスとが処理室前の
移送路内で合流されると、励磁キャリアガスにより原料
ガスの分解、反応が促進されて、反応生成物が析出し、
それが移送路内に付着堆積することがあるため、移送路
の目詰まりが発生する危険があり、また、大型の量産装
置においては、原料ガスと励起キャリアガスとの混合が
均一に行われないため、エピタキシャル層の成長が全体
にわたって不均一になるという問題点があることが、本
発明者によって明らかにされた。

しかし、本実施例においては、前述したように、原料ガ
スと励起キャリアガスとがノズル１０内にて処理室２内
への吹き出し拡散直前に合流されるため、移送路中の目
詰まりを防止することができるとともに、合流された原
料ガスが励起キャリアガスと共にノズル１０の吹出口１
２８群から周方向に均一に吹き出されるため、濃度分布
の不均一化を防止することができる。

前記実施例によれば次の効果が得られる。

■　原料として育機金属が使用される気相成長方法にお
いて、少なくとも気相成長反応中、励起されたＨ２ガス
を反応領域に供給することにより、励起状態のＨ！分子
によってメチル基を安定なメタンに反応させることがで
きるため、カーボンが結晶中に取り込まれるのを防止す
ることができ、その結果、電子移動度を良化させること
ができる。

■　カーボンが結晶中に取り込まれるを防止することに
より、原料ガスの供給比をストイキオメトリが得られる
条件に近い値に設定することができるため、結晶性を良
化させることができる。

■　前記■、■により、良質の結晶性が得られる条件下
で、しかも、電子移動度が最良となる結晶を気相成長さ
せることができる。

■　前記■により、超高周波数帯域の低雑音ＧａＡｓ電
界効果トランジスタ、同高電子移動度トランジスタ製品
における雑音指数を良化させることができる。

■　Ｈ！ガスを励起手段で励起し、この励起ガスを原料
ガスと合流させて試料に供給することにより、原料ガス
の分解、吸着、解離およびマイグレーション等のような
反応を比較的低温度下においても充分に促進させること
ができるため、反応による成膜処理を低温化させること
ができる。

■　反応による成膜処理を低温度下において実現させる
ことにより、不純物の再分布や蒸発、およびオートドー
ピング現象等の発生を抑制することができるため、成膜
の品質および信頼性を高めることができる。

■　処理室の外部でキャリアガスとしてのＨ！ガスを励
起し、この励起キャリアガスと原料ガスとを合流させて
試料に供給することにより、被処理物である試料が過剰
なエネルギにより損傷されるのを回避することができる
ため、反応による成膜の品質および信頼性を高めること
ができる。

■　励起手段である紫外線を処理室に取り入れるための
光学窓を廃止することにより、窓のくもり現象を必然的
に回避することができるため、長期間にわたって定常状
態を維持することができ、これにより、繰り返し生産に
よる量産を実現することができる。

■　紫外線を原料ガスおよび試料の全面に照射しなくて
済むため、紫外線ランプを大型化しなくて済み、バッチ
処理による量産を実現することができる。

０　ガス吹出ノズルを多重管構造にして原料ガスと、励
起Ｈｔガスとを処理室の直前にて合流させることより、
処理室内における原料ガスの反応促進作用を効率よく起
こさせることができるため、移送路中の目詰まりや、合
流ガスの濃度分布の不均一を防止することができる。

■　励起手段で励起されたＨ２ガスを試料に供給するこ
とにより、試料表面に発生した自然酸化膜等のような汚
染面を洗浄化させることができるため、前記Φの成膜処
理をより一層促進させることができる。

■　前記■〜■により、生産性並びに製品の品質および
信頼性を大幅に高めることができるため、より優れた製
品をより安価にて供給することができる。

以上本発明者によってなされた発明を実施例に基づき具
体的に説明したが、本発明は前記実施例に限定されるも
のではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能
であることはいうまでもない。

例えば、光励起手段としては、紫外線レーザ、エキシマ
レーザ、炭酸ガスレーザ等を使用することができる。さ
らに、励起手段としては、光励起手段を使用するに限ら
ず、プラズマ発生装置等を使用することができる。

原料ガスおよび励起されたＨ！ガスの供給構造や、その
合流構造等は前記実施例による構成を使用するに限らず
、原料ガスと励起されたＨｔガスとを各別の配管により
それぞれ処理室内に供給し、処理室内で合流させるよう
に構成してもよいし、処理室外で合流させた後、処理室
に供給するように構成してもよい。

また、原料ガスが２種類以上使用される場合には、各ガ
スを各別の供給路により処理室にそれぞれ供給するよう
に構成してもよい。

以上の説明では主として本発明者によってなされた発明
をその背景となった利用分野であるＧａＡｓ化合物結晶
のエピタキシャル成゛長技術に適用した場合について説
明したが、それに限定されるものではなく、他の化合物
半導体の気相成長技術、さらには、ダイヤモンド、その
他の物質のＭＯＣＶＤ技術等のような有機金属を使用す
る気相成長技術全般に通用することができる。

なお、化学物半導体のＭＯＣＶＤ技術に関する例を示す
と、本書の末尾に携載されている第１表の通りになる。

〔発明の効果〕

本願において開示される発明のうち代表的なものによっ
て得られる効果を簡単に説明すれば、次の通りである。

原料として有機金属が使用される気相成長方法において
、少なくとも気相成長反応中、励起されたＨ！ガスを反
応領域に供給することにより、励起状態のＨ！分子によ
ってメチル基を安定なメタンに反応させることができる
ため、カーボンが結晶中に取り込まれるのを防止するこ
とができ、その結果、結晶性の最良の条件下で、移動度
の最良な結晶を気相成長させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例であるエピタキシャル装置を
示す縦断面図、 第２図（ａｌ、偽）、（ｅｌ、（ｄｌ、＋９１、（ｆｌ
はその作用を説明するための各線図である。 第３図および第４図は作用を説明するための各模式図で
ある。 １・・・ウェハ（試料）、２・・・処理室、３・・・基
台、４・・・ベルジャ、５・・・支軸、６・・・サセプ
タ、７・・・ヒータ、８・・・排気装置、９・・・コン
トローラ、１０・・・ノズル、１１・・・内管、ｌｌａ
・・・吹出口、１２・・・外管、１２ａ・・・吹出口、
１３・・・原料ガス供給装置、１４・・・非原料ガス供
給装置、１５・・・Ｎ！ガス（パージガス）供給装置、
１６・・・Ｈａ　　（キャリアガス）供給装置、１７・
・・供給路、１８・・・紫外線ランプ（励起手段）、１
９・・・ＡｓＨ３ガス供給装置、２０・・・Ｇａ　（Ｃ
Ｈ３）３ガス（有機金属を成分とするガス）供給装置、
２１・・・ソース、２２・・・蒸発器、２３・・・恒温
槽、２４・・・キャリアガス導入路、２５・・・Ｇａ　
（ＣＨｓ　）　３ガス供給路、２６・・・セレン化水素
（ドーパント）ガス供給装置。 代理人　弁理士　　梶　　原　　辰　　也第　　１　　
表 なお、表中、ＴＭＧａはＧａ　（ＣＨ１３）３　、ＴＥ
ＧａはＧａ＜Ｃｅ　Ｈｓ　）　３、ＤＥＧＣは（Ｃｔ　
Ｈｓ　）ｔ　ＧａＣ１、ＴＭＩｎはＩｎ　（ＣＨ３）３
、ＴＥＩｎはＩｎ（ＣｔＨｓ）３、ＴＭＰはＰ　（ＣＨ
３）３　、ＴＥＰはＰ　（Ｃｔ　Ｈｓ　）　３　、ＴＭ
Ａ　１２はＡＩ　（ＣＨ３）３　、ＴＥＡＭはＡｌ１（
ＣｓＨｓ）３、を意味する。また、ＴＭＩｎ−ＴＥＰは
（ＣＨ３）　３１　ｎ−Ｐ　（Ｃｔ　Ｈｓ）３として結
びついている化合物である。 第２図 手続補正書（方式）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、原料として有機金属が使用される気相成長方法であ
   って、少なくとも気相成長反応中、励起された水素ガス
   が反応領域に供給されることを特徴とする気相成長方法
   。 ２、励起された水素ガスが、キャリアガスとして使用さ
   れている水素ガスの少なくとも一部を励起されて成るこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の気相成長方
   法。 ３、試料を収容する処理室と、試料を加熱する加熱手段
   と、有機金属を少なくとも一部成分とする原料ガスを供
   給する供給手段と、水素ガスを供給する供給手段と、水
   素ガスを励起させる励起手段とを備えており、前記励起
   手段で励起された水素ガスが前記原料ガスの供給中、前
   記処理室に供給されるように構成されていることを特徴
   とする気相成長装置。 ４、励起手段が、水素ガスに紫外線を照射させてこのガ
   スを励起させるように構成されていることを特徴とする
   特許請求の範囲第３項記載の気相成長装置。 ５、励起手段が、キャリアガスとして使用されている水
   素ガスを励起させるように構成されていることを特徴と
   する特許請求の範囲第３項記載の気相成長装置。