JPH01264218A - 原子層エピタキシャル成長方法 - Google Patents

原子層エピタキシャル成長方法

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JPH01264218A
JPH01264218A JP9292688A JP9292688A JPH01264218A JP H01264218 A JPH01264218 A JP H01264218A JP 9292688 A JP9292688 A JP 9292688A JP 9292688 A JP9292688 A JP 9292688A JP H01264218 A JPH01264218 A JP H01264218A
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JP
Japan
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temperature
substrate
gas
supplied
controller
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Application number
JP9292688A
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English (en)
Inventor
Koji Mochizuki
望月 孔二
Nobuyuki Otsuka
信幸 大塚
Masashi Ozeki
尾関 雅志
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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Publication of JPH01264218A publication Critical patent/JPH01264218A/ja
Pending legal-status Critical Current

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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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 陽イオンを含む分子と陰イオンを含む分子とを基板に交
互に供給し【基板上に原F層を単位として結晶成長させ
る方法に関し、 高速かつ高スルーブツトで経済的な原子層のエピタキシ
ャル成長方法を提供することを目的とし、化合物半導体
を原子層エピタキシャルで成長させる際、原料供給のタ
イミングに合わせて基板温度を変化させ、基板湿度を下
げ時に分解温度の低いガスを供給し、基板温度を上げた
時に分解温度の高いガスを供給するよう構成する。
〔産業上の利用分野〕
本発明は原子層エピタキシャル成長方法に係り、特に陽
イオンを含む分子と陰イオンを含む分子とを基板に交互
に供給して基板上に原子層を中位として結晶成長させる
方法に関する。
原子層エピタキシャル成長方法(ALE:Atolc 
1−ayer  l:pitaxy)は半導体結晶成長
法の一つで、化合物半導体成長を行なう場合、陽イオン
を含む分子と陰イオンを含む分子とを基板に交互に供給
することにより原子層を単位として行なわれる。ALE
が理想的に行なわれるためには、原料は成る一定の♀ま
では基板に吸着するが、−旦その一定量が吸着したなら
ばそれ以上の吸着は起こらないという自己停止効果(セ
ルフリミテイング効果)を有する必要がある。
〔従来の技術〕
従来、化合物半導体を成長するALE成長装置としては
、第3図に示す如き構成のものが多かった。この装鱈は
化学気相成長(CV D : chemicalvap
or deposition )法による成長炉をAl
2炉に転用したもので、第3図中、1はリアクタ、2は
リセプタ、3はセリ“ブタ2上にa置された基板、4は
ガス導入口、5はゲートバルブ、6はガス排気口、7は
リアクタ1の外周に巻回された高周波コイルである。
化合物半導体として硫化亜鉛(ZnS)を原子層エビタ
キシャルヤル成長法で成長させるには、次の様な手法を
用いる。
すなわち、Zn原料として塩化亜鉛(znC之、)ガス
が一定時間、第3図のガス導入口4より導入されてリア
クタ1内に充満される。これにより、第4図(A)に模
式的に示すように、基板3上に塩素基を含むZn化合物
分子が吸着する。
吸着Zn化合物分子が基板表面を覆いつくすと、過剰の
Zn化合物分子を供給しても、更にそれ以上の化合物分
子の吸着はされず成長は停止するセルフリミティング効
果が生ずる。
次の硫化水素(H25)ガスがガス導入口4より一定期
間導入されることにより、第4図(B)に模式的に示す
ようにS原子と水lA基よりなる陰イ′オンを含むS化
合物分子が吸着し、S化合物分子の水素基とZn化合物
分子の1%基とが反応して一定期間後第4図(C)に模
式的に示す如く、zn原子層9a上にS分子FM9t)
が形成される。
以下、上記と同様にしてzn原子層とS原子層とが交互
に成長し、ZnS層が基板3上に所定の膜厚で形成され
ることになる。
このように、従来は基板表面上でセルフリミティング効
果のある化合物原料を供給することにより、セルフリミ
テイング効宋をもたせようとしてきた。
しかし、一般に上記のような好都合な化合物原料は殆ど
存在しない。例えばGaAsを原子層エピタキシャルで
成長するにはGa原料、As原料にセルフリミテイング
効果をもたせる必要がある。
Asにはセルフリミティング効果があるため、Asはど
のような原料で供給しても原子層エピタキシャル成長を
行なう妨げにはならない。一方、QaS原子はセルフリ
ミティング効果がないため、Ga原子の形で原料供給を
行うならば理想的な原子層エピタキシャル成長は行われ
ない。そのため、G a n料としては化合物原料が使
用されている。
すなわち、基板表面上でセルフリミテイング効果のある
Gaの化合物を供給することにより、Gaにセルフリミ
テイング効宋を持たせようとしてきた。
GaASの原子層エピタキシャル成長は、Ga原料とし
てTMG(トリメチルガリウム)、TEG(トリエチル
ガリウム)等を用い、As原料としてASH3(アルシ
ン)等を用いている。従来は、これらの原料を交互に、
一定の温度に保った基板上に供給して、成長を行ってき
た。
第5図に、従来の結晶成長時のガス供給及び基板温度の
シーケンスを示す。同図(a)、(b)及び(C)の横
軸は峙間を表わす。また、同図(a)、(b)及び(C
)の縦軸はそれぞれ基板温度、TMG供給吊及びASH
3供給楢を示す。
基板湿度は400℃前後で一定に保たれる。この状態で
、TMG供給とASH3供給とを10秒j3きに交互に
行う、TMG供給は40cc/winで10秒間行う。
ASH3供給は40cc/m111で120秒周行う。
TMGとASHtの分解温度は、八5l12の方が高(
、分解が起こりにくい。TMGは500℃前後で分解し
、A S Hsは600〜700℃前後で分解する。T
EGは400℃前後で分解する。
靭板温度を400℃に保ち、TMGの分解温度にG、I
ぼ等しいか又はそれ以下設定しである。基板温度をTM
Gの分解温度以上に設定すると、TMGは分解できない
〔発明が解決しようとする課題〕
しかしながら、従来の成長方法では基板fA度をTMG
又はTEGの分解温度近傍に設定しているため、ASH
3の分解が進まず、成長に時間がかかるという問題点が
ある。また、所望の成長速度を得るためには長時間にわ
たり多聞のASH3を必要とする。このため、結晶成長
の高スループツトが望めず1また不経済である。更に、
基板温度を高い分解温度のASH3に合わせたならば、
TMG又はTEGが基板に到達する前に分解するため、
セルフリミテイング効果が得られず、ALEが行なわれ
ないという問題点もある。
従って、本発明は上記問題点を解決し、高速かつ高スル
ープツトで経済的な原子層のエピタキシャル成長を提供
することを目的とする。
〔課題を解決する手段〕
本発明は、化合物半導体を原子層エピタキシャルで成長
させる際、原料供給のタイミングに合わせて基板温度を
変化させ、 基板温度を下げ時に分解温度の低いガスを供給し、基板
温度を上げた時に分解温度の高いガスを供給する原子層
エピタキシャル成長方法である。
〔作用〕
本発明では、供給するガスの分解湿度に合わせて基板温
度を変化させているので、上記問題点を解決することが
できる。
〔実施例〕
以下、本発明の実施例を図面を参照して詳細に説明する
第2図は、本発明方法を実施できる原子層エピタキシャ
ル成長装置の構成図である。同図中、10はリアクタ、
11はサセプタ、12は基板、13はガス導入口、14
は排気口、15はランプ炉、16a、16b、16cは
それぞれバルブ、17はコントローラである。
サセプタ11は熱容量を下げるため2m程度と薄い。一
般に用いられているサセプタは30#I前後である。サ
セプタ11の熱容Φを下げるためには、薄くするほか、
熱容量の小さい材料を選択することも有効である。サセ
プタ11の熱容量を下げる理由は、本発明ではガスの供
給に応じて基板温度を変化させるため、基板温度を迅速
に変化させることができるようにするためである。サセ
プタ11上には、基板12が載置される。
ランプ炉15は基板12を加熱する。本実施例では、A
SH3を供給する時は基板12の温度を600℃程度に
設定するため、従来の加熱用高周波コイルより高い出力
のランプ炉15を用いている。
ランプ炉15は赤外線加熱炉で構成できる。
コントローラ17はランプ炉15の加熱温度を制御する
。同時に、コントローラ17はランプ炉15の加熱温度
の設定に応じて、バルブ16a〜16cの開閉をt11
制御する。コントローラ17は例えばマイクロコンピュ
ータで構成でき、侵述する動作シーケンスに従ってラン
プ炉15及びバルブ16a〜16Cを制御する。
次に、動作を第1図の動作シーンスを参照して説明する
まず、コントローラ17はランプ炉15に加熱の指爪を
与え、基板12の温度を600℃まで上昇させる。この
とき、コントローラ17はパルスP+をバルブ16a及
び16Cに供給し、これらを開かせる。これにより、H
2ガスとASH3ガスとがガス導入口13を介してリア
クタ10内に供給される。このガス供給は、基板12を
保護するために行う。
次に排気後、コントローラ17はランプ炉15の加熱を
停止させ、基板12の温度を400℃に設定する。コン
トローラ17は第2図に図示していない熱雷対等の温度
検出器で基板12の温度を監視しており、基板12の温
度が400℃に到達した時点で、パルスP2をバルブ1
6a及び16bに与え、H2ガスとTMGとをリアク1
0内に供給する。パルスP2の存続時間は10秒で、T
MGの供給mは第1図(b)に示すように40cc/■
inである。
パルスP2が立下った時点で、コントローラ17はラン
プ炉15を再び加熱し、基板12の温度を600℃に設
定する。そして、コントローラ17はパルスP3をバル
ブ16a及び16cに与え、H2ガスとASH3ガスと
をリアクタ10内に導入する。このパルスP3の立上り
は第1図に示すようにパルスP2の立下りから10秒後
と予め設定しても良いし、前述した熱雷対で検出した温
度が600℃になった時点でパルスP3を立上げても良
い。パルスP3は4秒間印加されA S H3の供給♀
は40CC/■inである。
次に、パルスP3の立下りに同期して、コントローラ1
7はランプ炉15の加熱を停止させ、基板12の温度が
400℃になった時点でパルスP4をバルブ16a及び
16bに供給する。このパルスP4の立上りはパルスP
3の立下りから20秒後に行っても良いし、検出した温
度が400℃になった時刻としても良い。
以下、同様にしてランプ炉15の加熱制御及びパルスの
印加を制御して、TMGとAsHtとを交互に供給する
最後に、基板12の温度を下げつつパルスP7でバルブ
16a及び16cを開き、H2と^5113とを供給す
る。
以上のとおり、TMGとASH3とを供給することによ
り、高速かつ高スルーブツトでΔ5t−hの消費ωを少
なく抑えた成長が可能となる。本実施例でのASH3の
消′n量は、従来の方法にくらべ、1/30はどになる
ことが実験により確認された。
(発明の効果) 以上説明したように、本発明によれば、供給するガスの
種類に応じて基板温度を変化させることとしたため、高
速かつ高スルーブツトで経済的な原子層エピタキシャル
成長を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明実施例の結晶成長時のガス供給及び基板
温疾のti11t11シーケンスを示す図、第2図は本
発明方法を実施する原子層エピタキシャル成長装置の構
成図、 第3図は従来方法を実施するための原子層エビ全4成長
ヤル成良装置の一例の構成図、第4図はzn層の成長過
程の説明図、及び第5図は従来方法の結晶成長時のガス
供給及び基板温度の制御シーケンスを示す図である。 図において、 10はリアクタ、 11はサセプタ、 12は基板、 13はガス導入口、 14は排気口、 15はランプ炉、 16a〜16Cはバルブ、 17はコントローラ である。 一−□↓I ゝ−一〆〆 F   ε     5 AsH,供給量  TMG tft給量     基板
温度ZnS層の成長過程説明図 第4図 F   5   6

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】  化合物半導体を原子層エピタキシャルで成長させる際
    、原料供給のタイミングに合わせて基板温度を変化させ
    、 基板温度を下げ時に分解温度の低いガスを供給し、 基板温度を上げた時に分解温度の高いガスを供給するこ
    とを特徴とする原子層エピタキシャル成長方法。
JP9292688A 1988-04-15 1988-04-15 原子層エピタキシャル成長方法 Pending JPH01264218A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7601393B2 (en) 2000-12-06 2009-10-13 Novellus Systems, Inc. Controlling the temperature of a substrate in a film deposition apparatus
US7732325B2 (en) 2002-01-26 2010-06-08 Applied Materials, Inc. Plasma-enhanced cyclic layer deposition process for barrier layers
US7781326B2 (en) 2001-02-02 2010-08-24 Applied Materials, Inc. Formation of a tantalum-nitride layer
US10280509B2 (en) 2001-07-16 2019-05-07 Applied Materials, Inc. Lid assembly for a processing system to facilitate sequential deposition techniques

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7601393B2 (en) 2000-12-06 2009-10-13 Novellus Systems, Inc. Controlling the temperature of a substrate in a film deposition apparatus
US7781326B2 (en) 2001-02-02 2010-08-24 Applied Materials, Inc. Formation of a tantalum-nitride layer
US10280509B2 (en) 2001-07-16 2019-05-07 Applied Materials, Inc. Lid assembly for a processing system to facilitate sequential deposition techniques
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