JPH0334314A - 半導体結晶の製造方法 - Google Patents
半導体結晶の製造方法Info
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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。
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Description
【発明の詳細な説明】
〔概要〕
本発明はアルシンやホスフィン等の水素化合物を原料に
用いた化合物半導体の有機金属気相成長法や、これらの
原料を用いてドーピングしながらシリコン（Ｓｉ）等の
結晶を成長させる不純物ドーピングＳｉの成長方法に関
し。
用いた化合物半導体の有機金属気相成長法や、これらの
原料を用いてドーピングしながらシリコン（Ｓｉ）等の
結晶を成長させる不純物ドーピングＳｉの成長方法に関
し。
アルシンやホスフィン等のガスを低温で効率良く分解し
て、結晶成長温度の低温化及びプロセスの低温化を実現
し、使用するガス量を減少させることを目的とし。
て、結晶成長温度の低温化及びプロセスの低温化を実現
し、使用するガス量を減少させることを目的とし。
原料物質の水素化合物を用いた反応ガスにハロゲン化合
物を添加して、化合物半導体の有機金属気相成長を行う
ように、或いは、不純物の水素化合物を用いた反応ガス
にハロゲン化合物を添加して、該不純物のドーピングを
行いながらシリコンの成長を行うように構成する。
物を添加して、化合物半導体の有機金属気相成長を行う
ように、或いは、不純物の水素化合物を用いた反応ガス
にハロゲン化合物を添加して、該不純物のドーピングを
行いながらシリコンの成長を行うように構成する。
本発明はアルシン（ＡｓＨｌ）、やホスフィン（Ｐ６）
等の水素化合物を原料に用いた化合物半導体の有機金属
気相成長法や、これらの原料を用いてドーピングしなが
らシリコン（Ｓｉ）等の結晶を成長させる不純物ドーピ
ングｓｉの成長方法に関する。
等の水素化合物を原料に用いた化合物半導体の有機金属
気相成長法や、これらの原料を用いてドーピングしなが
らシリコン（Ｓｉ）等の結晶を成長させる不純物ドーピ
ングｓｉの成長方法に関する。
〔従来の技術］
ＧａＡｓ、 Ａ Ｉ Ａｓ、 ＩｎＡｓ、 ＧａＰ、
ＩｎＰなどの二元化合物半導体の結晶、及びそれらを
組合わせた三元混晶、四元混晶半導体結晶の成長技術と
して、有機金属気相成長（Ｍｅｔａｌ Ｏｒｇａｎｉｃ
Ｃｈｅｍｉｃａｌ ＶａｐｏｒＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ
； ＭＯＣＶＤ ）法や原子気相成長（ＡｔｏｍｉｃＬ
ａｙｅｒ ＢｐｉｔａｘｙＨ＾ＬＥ）法が注目されてい
る。
ＩｎＰなどの二元化合物半導体の結晶、及びそれらを
組合わせた三元混晶、四元混晶半導体結晶の成長技術と
して、有機金属気相成長（Ｍｅｔａｌ Ｏｒｇａｎｉｃ
Ｃｈｅｍｉｃａｌ ＶａｐｏｒＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ
； ＭＯＣＶＤ ）法や原子気相成長（ＡｔｏｍｉｃＬ
ａｙｅｒ ＢｐｉｔａｘｙＨ＾ＬＥ）法が注目されてい
る。
これらの方法では９通常Ｖ族元素の原料としてＡｓＨ，
やＰＩ（、等に代表される水素化合物が用いられている
。
やＰＩ（、等に代表される水素化合物が用いられている
。
又、＾ｓＨ，，ＰＨ３等はＳｉ結晶へのドーピングガス
としても広く使用されている。
としても広く使用されている。
ところが、＾ｓＨ，，ＰＨ３等を熱分解さセるには。
相当な高温を必要とする。この温度が結晶成長温度の低
温化や、半導体装置の製造プロセスの低温化を阻む原因
になっていた。
温化や、半導体装置の製造プロセスの低温化を阻む原因
になっていた。
半導体結晶の製造に高温プロセスを適用した場合には、
ドープした不純物の拡散が起こり、急峻な接合界面が得
られなくなるとともに、高温中での成長では、熱的に発
生する欠陥や転移の密度が高くなる問題がある。
ドープした不純物の拡散が起こり、急峻な接合界面が得
られなくなるとともに、高温中での成長では、熱的に発
生する欠陥や転移の密度が高くなる問題がある。
従って、半導体素子の高集積化を図る場合に集積された
各素子の寸法が微小化されるため１上記問題点は、素子
が正常に作動するか否かに決定的な影響を及ぼし、 Ｌ
ＳＩ等の半導体素子の歩留りの良否を左右することにな
る。
各素子の寸法が微小化されるため１上記問題点は、素子
が正常に作動するか否かに決定的な影響を及ぼし、 Ｌ
ＳＩ等の半導体素子の歩留りの良否を左右することにな
る。
このために、できるだけ低温で結晶成長させることが望
ましい。
ましい。
又、大量のガスを使用するために安全性やコストの点で
も問題となっていた。
も問題となっていた。
本発明は、＾ｓＨ３，ｐＨ，等のガスを低温で効率良く
分解して、結晶成長温度の低温化及びプロセスの低温化
を実現することと、使用するガス量を減少させることを
目的とする。
分解して、結晶成長温度の低温化及びプロセスの低温化
を実現することと、使用するガス量を減少させることを
目的とする。
〔課題を解決するための手段］
本発明では、 Ａｓ１１３． ＰＨｚ等を使用している
雰囲気中にＣＰ□、 Ｆｚ、 Ｂｒ２．Ｉｔに代表され
るハロゲン化合物を注入する。
雰囲気中にＣＰ□、 Ｆｚ、 Ｂｒ２．Ｉｔに代表され
るハロゲン化合物を注入する。
ハロゲン化合物としては、上記の単元素分子に限定する
ものではなく５例えば＋ ＡｓＣｌ １．ｐｃ Ｉ！
３１ＧａＣ１３，１ｎｌ＊等でも良い。
ものではなく５例えば＋ ＡｓＣｌ １．ｐｃ Ｉ！
３１ＧａＣ１３，１ｎｌ＊等でも良い。
上述したように１本発明では、 ＡｓＨ，、ＰＨ，等を
使用している雰囲気中にハロゲン化合物を注入する。
使用している雰囲気中にハロゲン化合物を注入する。
これによりＡｓ１（３，ＰＲ，等はハロゲン化合物と化
学反応を起こし、＾Ｓ、＾Ｓ２＋＾Ｓ、やｐ、 ｐ、、
ｐ、等に分解する。
学反応を起こし、＾Ｓ、＾Ｓ２＋＾Ｓ、やｐ、 ｐ、、
ｐ、等に分解する。
Ａｓ１Ｉ＝、 ＰＨ３等の水素化物はハロゲン化合物と
の反応性が非常に高いので、 Ａｓｆ１３． ＰＦＩｚ
の熱分解温度よりもはるかに低い温度で分解する。この
ため結晶成長温度の低温化、 Ｓｉ結晶へのドーピング
プロセスの低温化が可能となる。
の反応性が非常に高いので、 Ａｓｆ１３． ＰＦＩｚ
の熱分解温度よりもはるかに低い温度で分解する。この
ため結晶成長温度の低温化、 Ｓｉ結晶へのドーピング
プロセスの低温化が可能となる。
又、 ＡｓＨ，、ＰＨ，の分解率の制御は、注入するハ
ロゲン化合物の濃度等を制御することで可能である。
ロゲン化合物の濃度等を制御することで可能である。
〔実施例］
先ず１本発明の実施例Ｉとして、 ＧａＡｓ０Ｍ０ＣＶ
Ｄ法について説明する。
Ｄ法について説明する。
第１図は本発明の実施例Ｉの装置概略図である。
図において１１は反応管、２は基板支持台、３は基板２
４は高周波コイル、５は原料ガス導入管。
４は高周波コイル、５は原料ガス導入管。
６はハロゲンガス導入管である。
第１図に示すように１反応管ｌ内に設けられた回転する
基板支持台２上の基板３は反応管１の周囲に設けられた
高周波コイル４により３００’Ｃに加熱される。
基板支持台２上の基板３は反応管１の周囲に設けられた
高周波コイル４により３００’Ｃに加熱される。
原料ガスはトリメチルガリウム（ＴＭＧ）とＡ ｓ ｌ
（、で。
（、で。
反応管１の上部にある原料ガス導入管５よりＴＭＧをバ
ブラをＯ′Ｃに保った状態でキャリアガスの０２を２０
ｃｃ／１ＩＩｉｎ流し、 １０％濃度のＡｓＨ，を１０
０ｃｃ／ｍｉｎをキャリアガスとして５１７ｍ１ｎの水
素（Ｈ２）ガスに混合して流し１反応管ｌに導入する。
ブラをＯ′Ｃに保った状態でキャリアガスの０２を２０
ｃｃ／１ＩＩｉｎ流し、 １０％濃度のＡｓＨ，を１０
０ｃｃ／ｍｉｎをキャリアガスとして５１７ｍ１ｎの水
素（Ｈ２）ガスに混合して流し１反応管ｌに導入する。
同時に。
ハロゲンガス導入管６よりｃＩ！、ガスを反応ガスに対
してｉ／１０〜１／ｌｏｏの割合で反応管ｌ内に導入す
る。
してｉ／１０〜１／ｌｏｏの割合で反応管ｌ内に導入す
る。
反応ガスの化学反応により、基板３の表面上にＧａＡｓ
の結晶成長が行われる。
の結晶成長が行われる。
第２図にＧａＡｓの成長温度と成長速度の関係図を示す
。
。
本発明に依らない通常の成長を行った場合にはΔ印で示
した成長速度となる。
した成長速度となる。
即ち、杓５００’Ｃ以下では反応律速となり、それ以上
の温度ではＴＭＧの供給量で成長速度が律速される。又
、 ４００ ’Ｃ以下の基板の成長温度では成長は認め
られない。
の温度ではＴＭＧの供給量で成長速度が律速される。又
、 ４００ ’Ｃ以下の基板の成長温度では成長は認め
られない。
これに対して１本発明を適用して、導入管より０２□ガ
スを注入した結果を第２図の○印で示す。
スを注入した結果を第２図の○印で示す。
ＴＭＧ、ＡｓＨ，濃度などの条件は先の場合と同じであ
る。
る。
Ｃ２□ガスを注入することにより、約３００°Ｃ付近ま
で供給律速の領域が拡がる。
で供給律速の領域が拡がる。
又、 ２００″Ｃの低温においても、結晶性の良好なＧ
ａＡｓが得られ９本発明が低温での結晶成長に極めて有
効な方法であることを示している。
ａＡｓが得られ９本発明が低温での結晶成長に極めて有
効な方法であることを示している。
同様な方法で、 ＧａＡｓ、以外にも＾Ｉ Ａｓ、 Ｉ
ｎＡｓ＋ＧａＰ、 ＩｎＰなどの化合物半導体の結晶の
成長が行える。
ｎＡｓ＋ＧａＰ、 ＩｎＰなどの化合物半導体の結晶の
成長が行える。
次に５本発明の実施例■として、＾ｓＨ，，，Ｐｉｔ、
等の原料を用いた。不純物ドーピングＳｉの成長方法に
ついて説明する。
等の原料を用いた。不純物ドーピングＳｉの成長方法に
ついて説明する。
第３図は本発明の実施例Ｈの装置概略図である。
図において、７は反応管、８は基板、９は基板支持台、
１０は高周波コイル、 １１は原料ガス導入管。
１０は高周波コイル、 １１は原料ガス導入管。
１２はドーピングガス導入管である。
第３図に示すように３反応管７内に設けられたカーボン
製の基板支持台９上の基板８は反応管７の周囲に設けら
れた高周波コイル１０により６００°Ｃに加熱される。
製の基板支持台９上の基板８は反応管７の周囲に設けら
れた高周波コイル１０により６００°Ｃに加熱される。
原料ガスはシラン（Ｓｉｌｌｓ）ガスで、濃度が３ρρ
ｍのＳｉＨ４ガスを５００ｃｃ／ｍｉｎの割合で２反応
管７の前部にある原料ガス導入管ｌｌよりキャリアガス
のＨ２とともに流す。又、同時に、ドーピングガスとし
てＰＨ，ガスを、濃度が０．ｌｐｐｍのＰ１１３ガスを
５０ｃｃ／ｓｉｎと０．０１ｐｐ−の０１２ガスを３０
ｃｃ／＋ｗｉｎの割合で反応管７の前部にあるドーピン
グガス導入管１２よりキャリアガスのｈとともに流す。
ｍのＳｉＨ４ガスを５００ｃｃ／ｍｉｎの割合で２反応
管７の前部にある原料ガス導入管ｌｌよりキャリアガス
のＨ２とともに流す。又、同時に、ドーピングガスとし
てＰＨ，ガスを、濃度が０．ｌｐｐｍのＰ１１３ガスを
５０ｃｃ／ｓｉｎと０．０１ｐｐ−の０１２ガスを３０
ｃｃ／＋ｗｉｎの割合で反応管７の前部にあるドーピン
グガス導入管１２よりキャリアガスのｈとともに流す。
キャリアガスとしての０２の全流量は５１／ｌｌｌ１ｎ
である。
である。
上記成長条件により、 ５ ｘｌＯ’ ”／ｃ−のｎ
型Ｓｉ単結晶を得ることができた。
型Ｓｉ単結晶を得ることができた。
これに対して、従来のＣ１，ガスを導入しない方法では
、３に１０”／ｃ−のｎ型Ｓｉ単結晶しか得られず、
Ｃ２□がＰＩ（３の分解に寄与することを示している。
、３に１０”／ｃ−のｎ型Ｓｉ単結晶しか得られず、
Ｃ２□がＰＩ（３の分解に寄与することを示している。
（発明の効果）
以上説明したように１本発明によればＡｓ）１．、ＰＨ
３等の水素化物を低温においても高効率で分解すること
ができ、又、使用するガス量を減少することが出来る。
３等の水素化物を低温においても高効率で分解すること
ができ、又、使用するガス量を減少することが出来る。
これにより以下の効果が期待できる。
■ＧａＡｓをはじめとする化合物半導体結晶の低温成長
が可能となる。
が可能となる。
■Ｓｉへのドーピング温度の低温化が可能になる。従っ
て、高温プロセスで問題となる不純物プロファイルのだ
れが無くなり、急峻な接合が得られる。
て、高温プロセスで問題となる不純物プロファイルのだ
れが無くなり、急峻な接合が得られる。
■Ｃ１２等のハロゲンガスがない時には、 Ａｓｔｌ、
。
。
ＰＲ，の分解率は温度によって決まる。したがって、必
要量の分解したＡｓ、やＡＳｚ、＾Ｓを得るには大量の
ガスを要する。ところが、Ｃ１２等を導入する事によっ
て、熱以外にも、 Ａｓｈ、とＣ１２の化学反応による
分解によってＡｓ４やＡｓ、、Ａｓが発生するから、上
記の熱だけによるものと比べて１分解率が上がって、同
じ量のＡｓ、等を得ようとする場合に、使用するＡｓＨ
，。
要量の分解したＡｓ、やＡＳｚ、＾Ｓを得るには大量の
ガスを要する。ところが、Ｃ１２等を導入する事によっ
て、熱以外にも、 Ａｓｈ、とＣ１２の化学反応による
分解によってＡｓ４やＡｓ、、Ａｓが発生するから、上
記の熱だけによるものと比べて１分解率が上がって、同
じ量のＡｓ、等を得ようとする場合に、使用するＡｓＨ
，。
ＰＨ１等のハイドライドガスの使用量を大量に減らすこ
とができ、安全性やコストに寄与できる。
とができ、安全性やコストに寄与できる。
尚１以上の説明では、主にＡｓ、 Ｐ等のＶ族元素を含
んだ水素化合物について述べたが、Ｖ族に限らず、■族
、■族、■族の水素化合物にも適用できる。
んだ水素化合物について述べたが、Ｖ族に限らず、■族
、■族、■族の水素化合物にも適用できる。
又、実施例では、ｍ−ｖ族化合物半導体の成長について
説明したが１作用の欄で説明したように。
説明したが１作用の欄で説明したように。
原理的にｎ −Ｖｌ族等その他の化合物半導体の成長に
通用できるものと考えられる。
通用できるものと考えられる。
第１図は本発明の実施例Ｉの装置概略図。
第２図はＧａＡｓの成長温度と成長速度の関係図。
第３図は本発明の実施例Ｈの装置概略図である。
図において
２は基板支持台。
４は高周波コイル。
ｌは反応管。
３は基板。
５は原料ガス導入管。
６はハロゲンガス導入管。
７は反応管、 ８は基板。
９は基板支持台、 １０は高周波コイル１１は原
料ガス導入管。 １２はドーピングガス導入管 本金明の突塔仔肛の装置概略図 第１尿 戊長温１（’Ｃ） ！Ｏ ２ ４ ！６ ７ｇ ０ ２ ｑ １０３／Ｔ （Ｋ−リ ＧαＡｓｔｎ戎長温廣り成長送度 第２図 ２ド→’６ｓ月の実）既伊ｊ１の衰置軒毛略図第 図
料ガス導入管。 １２はドーピングガス導入管 本金明の突塔仔肛の装置概略図 第１尿 戊長温１（’Ｃ） ！Ｏ ２ ４ ！６ ７ｇ ０ ２ ｑ １０３／Ｔ （Ｋ−リ ＧαＡｓｔｎ戎長温廣り成長送度 第２図 ２ド→’６ｓ月の実）既伊ｊ１の衰置軒毛略図第 図
Claims (2)
- （１）原料物質の水素化合物を用いた反応ガスに、ハロ
ゲン化合物を添加して、化合物半導体の有機金属気相成
長を行うことを特徴とする半導体結晶の製造方法。 - （２）不純物の水素化合物を用いた反応ガスに、ハロゲ
ン化合物を添加して、該不純物のドーピングを行いなが
らシリコンの成長を行うことを特徴とする半導体結晶の
製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16784289A JPH0334314A (ja) | 1989-06-29 | 1989-06-29 | 半導体結晶の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16784289A JPH0334314A (ja) | 1989-06-29 | 1989-06-29 | 半導体結晶の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0334314A true JPH0334314A (ja) | 1991-02-14 |
Family
ID=15857093
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16784289A Pending JPH0334314A (ja) | 1989-06-29 | 1989-06-29 | 半導体結晶の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0334314A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5948161A (en) * | 1994-03-25 | 1999-09-07 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Method of fabricating a semiconductor device and method of cleaning a crystalline semiconductor surface |
-
1989
- 1989-06-29 JP JP16784289A patent/JPH0334314A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5948161A (en) * | 1994-03-25 | 1999-09-07 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Method of fabricating a semiconductor device and method of cleaning a crystalline semiconductor surface |
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