JPH03137095A - 気相エピタキシャル成長方法 - 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） 本発明は気相エピタキシャル成長装置特に有機金属を含
む原料ガスを熱分解して結晶成長させるｍ−ｖ、ＩＩ−
Ｖｌ化合物半導体結晶用気相エピタキシャル成長方法に
関する。

（従来の技術） ■−ｖ族化合物半導体、例えば、ヒ化ガリウム（ＧａＡ
ｓ　）　、リン化ガリウム（ＧａＰ　）等は発光ダイオ
ード、ＦＥＴ等の素子材料として広く用いられている。

これらの素子は半導体単結晶基板上にエピタキシャル膜
を形成することにより製造される。

エピタキシャル膜を形成する手段としては気相又は液相
エピタキシャル成長方法が多用されている。

気相エピタキシャル成長方法はエピタキシャル成長膜の
混晶比を変化させるのが容易であり、欠陥の少ない・高
品質の成膜が得られる等の特徴を有している。

この種の成長装置は第３図に示すように、支持台ｌに載
置された基板用トレイ２上に基板３を保持し、これを反
応室６内に設置し高周波コイル７により支持台ｌと共に
基板用トレイ２と基板３とを加熱し、この反応室６内に
有機金属を含む原料ガスを導入して熱分解させることに
より、基板３への結晶成長を行なっている。

ところで、従来の装置では、基板３を保持した基板用ト
レイ２上に、基板か載置されていない原料ガスへの露出
部４か必要である。これは基板を保持すると共に基板周
辺ての原料ガスの流れの乱れを抑制するためである。こ
のため、エピタキシャル成長中に基板用トレイ２上の露
出部ｊｈに反応生成物か析出し、この生成物か基板用ト
レイ２から容易に剥離し基板３上に運ばれ、エピタキシ
ャル成膜中に取り込まれ表面異常突起などの欠陥を生成
する。基板用トレイは通常高純度黒鉛を材質とするが、
露出部からの反応生成物の剥離を抑制するため、炭化硅
素（５ｉＣ）皮膜を黒鉛上につけた物等が使用されてい
る。

（発明が解決し　ようとする課題） 異物を避けるために、規定回数使用の毎に基板用トレイ
露出部上に析出した反応生成物の除去あるいは基板用ト
レイの交換等、繁雑な工程か必要となる。

また、析出した反応生成物の剥離を抑制するため、基板
用トレイの表面を炭化硅素（５ｉＣ）等の皮膜で覆うこ
とか必要となるが、基板成膜量の増加につれて基板用ト
レイの処理の増加ｖＪ必要となる。

さらに、基板用トレイ上では、露出部と基板載置部とで
支持台から伝えられた熱の放熱量か異なるため、基板の
内部と周囲とに温度勾配か生じ、基板内に熱的不均一性
か発生し、キャリア濃度２膜厚か不均一になるという問
題点がある。

本発明の目的は、表面異常突起などの欠陥の発生を抑制
し、均一性にすぐれた高品質なエピタキシャル成長膜を
成長させることである。

〔課題を解決するための手段〕

基板用トレイ上で基板か載置されていない、原料ガスへ
の露出部上に析出した反応生成物の剥離を抑制するため
、基板用トレイの表面を種々の皮膜で覆った。その結果
、１回の成長での析出反応生成物のＭ離量は減少したが
、多数回成長するにつれて剥離量が増加し、析出物の除
去あるいは基板用トレイの交換か必要となった。

このように、露出部上に析出した反応生成物の剥離は、
反応生成物と基板用トレイの露出部の材質が異なる限り
解決されない。

この問題を解決するため、基板用トレイの露出部上に基
板あるいは成長膜と同質の材質、結晶構造から成るダミ
ーの保護基板を設置する手段を採用した。これは露出部
上の保護基板上に析出する反応生成物を、エピタキシャ
ル膜として保護基板上に堆積させることにより、露出部
上への反応生成物のエピタキシャルでない析出及び剥離
を抑制するためである。

保護基板の材質としては、反応生成物がエピタキシャル
成長するような物質、最も簡単な例として、ＧａＡｓエ
ピタキシャル膜を成長させる場合には、ＧａＡｓ単結晶
基板を使用する。すなわち、基板または成長膜になるべ
く近い結晶構造を有している物が好ましい。

保護基板の面積９形状は、基板用トレイ上の露出部を完
全に覆うことか必要である。

また、保護基板と基板との間隔は可能な限り小さいこと
が必要である。保護基板の厚さは、基板と同一の厚さま
たはそれ以下であることか必要である。保護基板と基板
は基板用トレイ上ててきる限り同一平面を構成するのか
好ましい。

基板用トレイ２は第１［Ｊに示すように反応ガス流に対
して直角に置いても良いし、あるいは第２図に示すよう
に反応ガスに対して斜めに置いてもよい。

（作用） 基板用トレイ上の基板が載置されていない露出部は、所
定温度に加熱され原料ガスが供給されているため、原料
ガスの分解か起こり反応生成物か析出する。

この露出部上に反応生成物がエピタキシャル成長を行な
うよう（保護基板を置けば、エピタキシャル成長中の反
応生成物の剥離は完全に抑制できる。

また、保護基板上に析出した反応生成物は、エピタキシ
ャル成長しているため、反応生成物の除去は不要となり
、保護基板の再使用か可能である。

また、基板用トレイの露出部は保：Ｊ基板て覆われてい
るため、露出部上に反応生成物か析出することはない。

さらに、基板用トレイ上は、基板と保護基板で全面同一
物質て覆われているため基板用トレイ上て温度分布は一
様となり、基板上の温度分布は均一化され、熱的疲労等
が大幅に緩和される。

このように、表面欠陥の少なく、均一性に優れた高品質
のエピタキシャル成長膜の成長が可能となる。

（実施例） 以下、本発明の一実施例を図により説明する。

第１図において、反応室６内の支持台ｌ上にｔｉされた
基板用トレイ２上にＧａＡｓ基板３を設置した。

ここて、基板用トレイ２上の露出部４上にＧａＡｓ単詰
晶基板を保護基板５として置いた。

高周波コイル７により、基板用トレイ２と共に基板３を
６５０°Ｃに加熱し、Ｈ２ガスと原料ガス（Ａ−Ｈ：＋
とＧａ（ＣＨ：＋）ｚの混合ガス）を反応室６内に導入
し、ＧａＡｓ基板３近傍てＡ、Ｈ，とＧａＣＣＨｙ）ｚ
とを熱分解させＧａＡｓ基板３上にＧａＡｓ結晶をエピ
タキシャル成長させた。

このとき、保護基板Ｓ上ではＧａＡｓ結晶がエピタキシ
ャル成長するため、成長中に保護基板上に析出した反応
生成物か剥離し、　ＧａＡｓ基板上に運ばれることはな
くなった。また、保護基板５上に析出した反応生成物は
、エピタキシャル成長しているため反応生成物の除去か
不要となり、保護基板の綴り返し使用か可能となった。

また、基板用トレイは保護基板で覆われているため、反
応物は析出せず、繰り返し使用が可能となった。

さらに保護基板を置くことにより、基板内の温度分布が
緩和され、エピタキシャル膜のキャリア濃度、膜厚の均
一性が向上した。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明は、基板を保持する基板用
トレイの基板か載置されていない原料ガスへの露出部上
に保護基板を置くことにより、露出部に析出した反応生
成物の剥離を防ぐことかでき、これによって表面異常突
起等の欠陥のない高品質のエピタキシャル成長膜を成長
させることかてきる。

また、保護基板上で析出する反応生成物は、エピタキシ
ャル成長するため、保護基板上の反応生成物の除去は不
要となり、保護基板の再使用か可能である。

また、基板用トレイは、露出部が保護基板で覆われてい
るため１反応生成物の析出はなく、基板用トレイの再使
用が可能である。

さらに、保護基板により基板内の温度勾配は抑制される
ため、熱的疲労のかからない、均一性に優れた高品質の
エピタキシャル成長膜を成長させることかできる。

また、本発明は、他の■−ｖ族、ＩＩ−ＶＴ族をエピタ
キシャル成長する場合にも応用でき、保護基板について
は、エピタキシャル成長する基板と同一の単結晶基板以
外にも、同一組成の多結晶、アモルファス結晶、さらに
、エピタキシャル成長膜と同一の単結晶、同一格子定数
を有する単結晶等も利用できるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に用いた気相エピタキシャル成長膜Ｈの
一実施例の縦断面図、第２図は本発明に用いた気相エピ
タキシャル成長装置の他の実施例の縦断面図、第３図は
従来の気相エピタキシャル成長装置の縦断面図である。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）支持台上に載置され加熱された基板が設置された
   反応室内に、有機金属を含む原料ガスを導入し、これら
   のガスを熱分解することにより、基板上への結晶成長を
   行う気相エピタキシャル成長方法において、前記基板を
   保持して前記支持台上に載置される基板用トレイ上に、
   基板に隣接して基板と同一平面をなす保護基板を載置し
   て成長させることを特徴とする気相エピタキシャル成長
   方法。
2. （２）前記保護基板が、基板と同一組成、同一結晶構造
   を有する結晶からなることを特徴とする第１項記載の気
   相エピタキシャル成長方法。
3. （３）前記保護基板が、基板上のエピタキシャル成長膜
   と同一の結晶構造、同一の格子定数を有する結晶からな
   ることを特徴とする第１項記載の気相エピタキシャル成
   長方法。