JPH04240198A - 気相薄膜成長方法 - Google Patents
気相薄膜成長方法Info
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- JPH04240198A JPH04240198A JP1598991A JP1598991A JPH04240198A JP H04240198 A JPH04240198 A JP H04240198A JP 1598991 A JP1598991 A JP 1598991A JP 1598991 A JP1598991 A JP 1598991A JP H04240198 A JPH04240198 A JP H04240198A
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Landscapes
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、気相薄膜成長方法の改
良に関する。特に、第１の化合物半導体と第２の化合物
半導体との積層体例えば超格子、ＨＥＭＴ等を形成する
気相薄膜成長方法において、上記の第１の化合物半導体
の層と第２の化合物半導体の層との組成分布を急峻に切
り替えることができる改良に関する。
良に関する。特に、第１の化合物半導体と第２の化合物
半導体との積層体例えば超格子、ＨＥＭＴ等を形成する
気相薄膜成長方法において、上記の第１の化合物半導体
の層と第２の化合物半導体の層との組成分布を急峻に切
り替えることができる改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、電界効果型トランジスタのスイッ
チング速度を向上する目的で、電子移動度がシリコン半
導体よりも大きい化合物半導体が盛んに使用されている
。本発明は、この化合物半導体における気相薄膜成長方
法に関するものである。例えば、砒化ガリウム（以下Ｇ
ａＡｓと云う。）基板上にＧａＡｓの薄膜と砒化アルミ
ニウム（以下ＡｌＡｓと云う。）の薄膜とを交互に形成
して積層体すなわち超格子等となす場合、従来技術にお
いては、反応炉内にガスを供給するメインラインとガス
を排出するベントラインとを設け、例えばＧａＡｓの薄
膜を形成するときにはメインラインにトリメチルガリウ
ム（以下ＴＭＧと云う。）とアルシン（以下ＡｓＨ３
と云う。）とを流し、ベントラインにはトリメチルアル
ミニウム（以下ＴＭＡと云う。）を流しておく。そして
、つぎにＡｌＡｓの薄膜を形成するときに、メインライ
ンに流れていたＴＭＧをベントラインに切り替え、ベン
トラインに流れていたＴＭＡをメインラインに切り替え
る。そして、上記の切り替えを繰り返して超格子等の積
層体を形成してゆく。ベントラインは、つぎの薄膜成長
に必要な反応ガスをベントラインに流しておくことによ
って、反応炉に供給する反応ガスを切り替えたときの反
応炉内の圧力変動や反応ガスの流量変動を抑制し、反応
炉への安定したガス供給を可能にするためのものである
。
チング速度を向上する目的で、電子移動度がシリコン半
導体よりも大きい化合物半導体が盛んに使用されている
。本発明は、この化合物半導体における気相薄膜成長方
法に関するものである。例えば、砒化ガリウム（以下Ｇ
ａＡｓと云う。）基板上にＧａＡｓの薄膜と砒化アルミ
ニウム（以下ＡｌＡｓと云う。）の薄膜とを交互に形成
して積層体すなわち超格子等となす場合、従来技術にお
いては、反応炉内にガスを供給するメインラインとガス
を排出するベントラインとを設け、例えばＧａＡｓの薄
膜を形成するときにはメインラインにトリメチルガリウ
ム（以下ＴＭＧと云う。）とアルシン（以下ＡｓＨ３
と云う。）とを流し、ベントラインにはトリメチルアル
ミニウム（以下ＴＭＡと云う。）を流しておく。そして
、つぎにＡｌＡｓの薄膜を形成するときに、メインライ
ンに流れていたＴＭＧをベントラインに切り替え、ベン
トラインに流れていたＴＭＡをメインラインに切り替え
る。そして、上記の切り替えを繰り返して超格子等の積
層体を形成してゆく。ベントラインは、つぎの薄膜成長
に必要な反応ガスをベントラインに流しておくことによ
って、反応炉に供給する反応ガスを切り替えたときの反
応炉内の圧力変動や反応ガスの流量変動を抑制し、反応
炉への安定したガス供給を可能にするためのものである
。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところが、従来技術に
係る気相薄膜成長方法を使用した場合、反応炉へ供給す
る反応ガスを切り替えたときに、反応炉内壁や基板やサ
セプタの表面には切り替え前のガスがまだ残留しており
（以下この残留ガスの層を濃度境界層と云う。）この残
留ガスが、つぎの反応ガスと完全に交換するのに時間を
要し、この時間内は、前のガスを含んだガスが基板上で
反応することになり、ＧａＡｓの層とＡｌＡｓの層との
境界近傍においては組成が乱れ、ＧａＡｓ層からＡｌＡ
ｓ層へ、またはＡｌＡｓ層からＧａＡｓ層への組成分布
の急峻な切り替わりが困難であると云う欠点がある。
係る気相薄膜成長方法を使用した場合、反応炉へ供給す
る反応ガスを切り替えたときに、反応炉内壁や基板やサ
セプタの表面には切り替え前のガスがまだ残留しており
（以下この残留ガスの層を濃度境界層と云う。）この残
留ガスが、つぎの反応ガスと完全に交換するのに時間を
要し、この時間内は、前のガスを含んだガスが基板上で
反応することになり、ＧａＡｓの層とＡｌＡｓの層との
境界近傍においては組成が乱れ、ＧａＡｓ層からＡｌＡ
ｓ層へ、またはＡｌＡｓ層からＧａＡｓ層への組成分布
の急峻な切り替わりが困難であると云う欠点がある。
【０００４】本発明の目的は、この欠点を解消すること
にあり、第１の化合物半導体（例えばＧａＡｓ）の層と
第２の化合物半導体（例えばＡｌＡｓ）の層との組成分
布を急峻に切り替えることができる気相薄膜成長方法を
提供することにある。
にあり、第１の化合物半導体（例えばＧａＡｓ）の層と
第２の化合物半導体（例えばＡｌＡｓ）の層との組成分
布を急峻に切り替えることができる気相薄膜成長方法を
提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記の目的は、第１のＩ
ＩＩ 族またはＩＩ族元素のアルキル化合物と第１のＶ
族またはＶＩ族元素の水素化合物と、第２のＩＩＩ 族
またはＩＩ族元素のアルキル化合物と第２のＶ族または
ＶＩ族元素の水素化合物とを交互に供給して、第１のＩ
ＩＩ ・Ｖ族またはＩＩ・ＶＩ族化合物半導体と第２の
ＩＩＩ ・Ｖ族またはＩＩ・ＶＩ族化合物半導体との積
層体例えば超格子・ＨＥＭＴ等を形成する気相薄膜成長
方法において、前記の第１のＩＩＩ 族またはＩＩ族元
素のアルキル化合物の供給を停止し、前記の第２のＩＩ
Ｉ 族またはＩＩ族元素のアルキル化合物を供給するに
先立ち、水素ガス・炭酸ガス・不活性ガスまたはこれら
の混合ガス等のパージガスを供給する気相薄膜成長方法
によって達成される。
ＩＩ 族またはＩＩ族元素のアルキル化合物と第１のＶ
族またはＶＩ族元素の水素化合物と、第２のＩＩＩ 族
またはＩＩ族元素のアルキル化合物と第２のＶ族または
ＶＩ族元素の水素化合物とを交互に供給して、第１のＩ
ＩＩ ・Ｖ族またはＩＩ・ＶＩ族化合物半導体と第２の
ＩＩＩ ・Ｖ族またはＩＩ・ＶＩ族化合物半導体との積
層体例えば超格子・ＨＥＭＴ等を形成する気相薄膜成長
方法において、前記の第１のＩＩＩ 族またはＩＩ族元
素のアルキル化合物の供給を停止し、前記の第２のＩＩ
Ｉ 族またはＩＩ族元素のアルキル化合物を供給するに
先立ち、水素ガス・炭酸ガス・不活性ガスまたはこれら
の混合ガス等のパージガスを供給する気相薄膜成長方法
によって達成される。
【０００６】上記の工程において、前記のパージガスの
供給圧力は、当初、その後に供給される反応ガスの圧力
より高く、その後、その後に供給される反応ガスの圧力
とおゝむね同一にすると特に効果は顕著であり、また、
前記のパージガス供給後に、供給する反応ガスの流量は
、当初、その後に供給される反応ガスの流量より大きく
、その後、その後に供給される反応ガスの流量とおゝむ
ね同一にすると特に効果は顕著である。
供給圧力は、当初、その後に供給される反応ガスの圧力
より高く、その後、その後に供給される反応ガスの圧力
とおゝむね同一にすると特に効果は顕著であり、また、
前記のパージガス供給後に、供給する反応ガスの流量は
、当初、その後に供給される反応ガスの流量より大きく
、その後、その後に供給される反応ガスの流量とおゝむ
ね同一にすると特に効果は顕著である。
【０００７】さらに、前記の流量切り替えの速度は極め
て速いと効果的であり、この急速切り替えは電磁弁を使
用してなすと有効である。
て速いと効果的であり、この急速切り替えは電磁弁を使
用してなすと有効である。
【０００８】また、パージガス供給後に供給する反応ガ
スの流量（ＩＩＩ 族またはＩＩ族原料ガス流量）にあ
わせてもう一方の原料ガス（Ｖ族またはＶＩ族）の流量
を同時に増やし、Ｖ族またはＶＩ族のガスの蒸気圧を高
くしてもよい。
スの流量（ＩＩＩ 族またはＩＩ族原料ガス流量）にあ
わせてもう一方の原料ガス（Ｖ族またはＶＩ族）の流量
を同時に増やし、Ｖ族またはＶＩ族のガスの蒸気圧を高
くしてもよい。
【０００９】
【作用】本発明に係る気相薄膜成長方法においては、反
応炉内への反応ガスを切り替えたときに基板表面等の濃
度境界層に残留している切り替え前のガスを急速に排除
することによって、基板上に形成される第１化合物半導
体の層と第２の化合物半導体の層との組成分布の急峻な
切り替わりを達成するものである。上記の濃度境界層に
残留するガスを急速に排除するために反応ガス切り替え
時に、反応炉内のガスの流速を一時的に高める。具体的
には、第１の反応ガスの供給と第２の反応ガスの供給と
の間に水素ガス・炭酸ガス・不活性ガスまたはこれらの
混合ガス等のパージガスを反応炉内に流すことゝとし、
このパージガスの圧力を、当初は、その後に供給される
反応ガスの圧力より高く、その後、その後に供給される
反応ガスの圧力と同じにするか、または、パージガス供
給後に供給される反応ガスの流量を、当初は大きくし、
その後、正常に戻す。また、その際、流量の切り替え速
度を極力速くして、上記の残留ガスの排除を効果的に行
う。
応炉内への反応ガスを切り替えたときに基板表面等の濃
度境界層に残留している切り替え前のガスを急速に排除
することによって、基板上に形成される第１化合物半導
体の層と第２の化合物半導体の層との組成分布の急峻な
切り替わりを達成するものである。上記の濃度境界層に
残留するガスを急速に排除するために反応ガス切り替え
時に、反応炉内のガスの流速を一時的に高める。具体的
には、第１の反応ガスの供給と第２の反応ガスの供給と
の間に水素ガス・炭酸ガス・不活性ガスまたはこれらの
混合ガス等のパージガスを反応炉内に流すことゝとし、
このパージガスの圧力を、当初は、その後に供給される
反応ガスの圧力より高く、その後、その後に供給される
反応ガスの圧力と同じにするか、または、パージガス供
給後に供給される反応ガスの流量を、当初は大きくし、
その後、正常に戻す。また、その際、流量の切り替え速
度を極力速くして、上記の残留ガスの排除を効果的に行
う。
【００１０】
【実施例】以下、図面を参照して、本発明の二つの実施
例に係る気相薄膜成長方法について説明する。
例に係る気相薄膜成長方法について説明する。
【００１１】第１実施例は請求項１・２に対応する実施
例である。本実施例は第１のＩＩＩ ・Ｖ族化合物半導
体例えばＧａＡｓの基板上に、ＧａＡｓの層と第２のＩ
ＩＩ ・Ｖ族化合物半導体例えばＡｌＡｓの層とを交互
に堆積させる場合である。
例である。本実施例は第１のＩＩＩ ・Ｖ族化合物半導
体例えばＧａＡｓの基板上に、ＧａＡｓの層と第２のＩ
ＩＩ ・Ｖ族化合物半導体例えばＡｌＡｓの層とを交互
に堆積させる場合である。
【００１２】図２は気相薄膜成長装置のガス供給系統を
示す図である。（ａ）はガス供給系統図であり、（ｂ）
はこの系統図における３方バルブの説明図である。図に
おいて、１はその中にＴＭＧが収容されているバブラで
あり、２はその中にＴＭＡが収容されているバブラであ
る。３・４は３方バルブである。図（ｂ）に３方バルブ
の詳細を示す。この３方バルブにおいては、メインライ
ンにおけるガスはバルブ操作に関係なく常時、実線矢印
の方向に流れることができ、バルブ操作によって一点鎖
線矢印または破線矢印の方向に原料ガスの流れを変更す
ることができる。図（ａ）において、５はバルブである
。６・７・８・９・１０・１１はその設定を変更するこ
とによってガスの圧力または流量を調整することができ
るマスフローコントローラである。１２は気相薄膜成長
用の反応炉であり、１３は基板１４をその面上に支持す
るサセプタである。１５は基板１４を加熱する加熱手段
である。
示す図である。（ａ）はガス供給系統図であり、（ｂ）
はこの系統図における３方バルブの説明図である。図に
おいて、１はその中にＴＭＧが収容されているバブラで
あり、２はその中にＴＭＡが収容されているバブラであ
る。３・４は３方バルブである。図（ｂ）に３方バルブ
の詳細を示す。この３方バルブにおいては、メインライ
ンにおけるガスはバルブ操作に関係なく常時、実線矢印
の方向に流れることができ、バルブ操作によって一点鎖
線矢印または破線矢印の方向に原料ガスの流れを変更す
ることができる。図（ａ）において、５はバルブである
。６・７・８・９・１０・１１はその設定を変更するこ
とによってガスの圧力または流量を調整することができ
るマスフローコントローラである。１２は気相薄膜成長
用の反応炉であり、１３は基板１４をその面上に支持す
るサセプタである。１５は基板１４を加熱する加熱手段
である。
【００１３】図１は本実施例に係る気相薄膜成長方法を
使用してなす薄膜成長工程の説明図である。図１・図２
を参照しつゝ、本実施例に係る気相薄膜成長方法につい
て説明する。まず、反応炉１２内のサセプタ１３に基板
１４を設置し、反応炉１２外に設けた加熱手段１５によ
って基板１４を加熱する。加熱に先立って、メインライ
ンにマスフローコントローラ１０・９を介してキャリヤ
ガスとして水素ガス・炭酸ガスもしくは不活性ガスまた
はこれらの混合ガスとＡｓＨ３ とを流しておき、基板
１４が所定温度に達したら、３方バルブ３を操作してＴ
ＭＧを含んだキャリアガス（水素ガス・炭酸ガス・不活
性ガスまたはこれらの混合ガス等）をメインラインに流
し反応炉１２に供給する。このとき、３方バルブ４を操
作してＴＭＡを含んだキャリアガス（水素ガス・炭酸ガ
ス・不活性ガスまたはこれらの混合ガス等）をベントラ
インに排出する。所定時間経過しＧａＡｓ基板上に所定
の厚さのＧａＡｓの薄膜が成長した後、３方バルブ３を
操作してＴＭＧを含んだキャリアガス（水素ガス・炭酸
ガス・不活性ガスまたはこれらの混合ガス等）をベント
ラインに排出すると同時に、バルブ５を開としてパージ
ラインとメインラインとを連通させ、それまで反応炉１
２に供給していたＴＭＧからキャリアガス（水素ガス・
炭酸ガス・不活性ガスまたはこれらの混合ガス等）に切
り替える。このとき、パージラインのパージガス（水素
ガス・炭酸ガス・不活性ガスまたはこれらの混合ガス等
）の圧力をその後に供給される反応ガスの圧力より高く
しておく。このことにより、反応炉１２内におけるパー
ジガス（水素ガス・炭酸ガス・不活性ガスまたはこれら
の混合ガス等）の流速は速くなり、基板表面等における
濃度境界層に残留している切り替え前の反応ガスを強力
に排除することができる。 パージラインのパージガス（水素ガス・炭酸ガス・不活
性ガスまたはこれらの混合ガス等）の圧力はマスフロー
コントローラ６によって、上記の切り替え後数秒後に、
その後に供給される反応ガスの圧力とおゝむね同一にな
るように低減される。この処置はつぎに供給される反応
ガスとの切り替えを円滑に行うためである。パージガス
（水素ガス・炭酸ガス・不活性ガスまたはこれらの混合
ガス等）を所定時間供給した後、３方バルブ４を操作し
て、ＴＭＡを含んだキャリアガス（水素ガス・炭酸ガス
・不活性ガスまたはこれらの混合ガス等）をベントライ
ンからメインラインに切り替えると同時に、バルブ５を
閉として、パージラインからメインラインへのパージガ
ス（水素ガス・炭酸ガス・不活性ガスまたはこれらの混
合ガス等）の供給を停止する。所定時間経過し上記のＧ
ａＡｓの薄膜上に所定の厚さのＡｌＡｓの薄膜が成長し
た後、３方バルブ４を操作してＴＭＡを含んだパージガ
ス（水素ガス・炭酸ガス・不活性ガスまたはこれらの混
合ガス等）をメインラインからベントラインへ切り替え
、排出すると同時に、バルブ５を開としてパージライン
とメインラインとを連通させ、それまで反応炉１２に供
給していたＴＭＡからパージガス（水素ガス・炭酸ガス
・不活性ガスまたはこれらの混合ガス等）に切り替える
。そして、上記と同様、パージガス（水素ガス・炭酸ガ
ス・不活性ガスまたはこれらの混合ガス等）の圧力を当
初は大きく、その後低減する。上記の工程を必要な回数
繰り返す。なお、マスフローコントローラ１１は、メイ
ンラインとベントラインとの切り替えによってベントラ
インに流量変動が起こり、反応ガスの流れに動揺が発生
するのを抑制するためにベントラインに流すパージガス
（水素ガス・炭酸ガス・不活性ガスまたはこれらの混合
ガス等）の流量調整用のものである。
使用してなす薄膜成長工程の説明図である。図１・図２
を参照しつゝ、本実施例に係る気相薄膜成長方法につい
て説明する。まず、反応炉１２内のサセプタ１３に基板
１４を設置し、反応炉１２外に設けた加熱手段１５によ
って基板１４を加熱する。加熱に先立って、メインライ
ンにマスフローコントローラ１０・９を介してキャリヤ
ガスとして水素ガス・炭酸ガスもしくは不活性ガスまた
はこれらの混合ガスとＡｓＨ３ とを流しておき、基板
１４が所定温度に達したら、３方バルブ３を操作してＴ
ＭＧを含んだキャリアガス（水素ガス・炭酸ガス・不活
性ガスまたはこれらの混合ガス等）をメインラインに流
し反応炉１２に供給する。このとき、３方バルブ４を操
作してＴＭＡを含んだキャリアガス（水素ガス・炭酸ガ
ス・不活性ガスまたはこれらの混合ガス等）をベントラ
インに排出する。所定時間経過しＧａＡｓ基板上に所定
の厚さのＧａＡｓの薄膜が成長した後、３方バルブ３を
操作してＴＭＧを含んだキャリアガス（水素ガス・炭酸
ガス・不活性ガスまたはこれらの混合ガス等）をベント
ラインに排出すると同時に、バルブ５を開としてパージ
ラインとメインラインとを連通させ、それまで反応炉１
２に供給していたＴＭＧからキャリアガス（水素ガス・
炭酸ガス・不活性ガスまたはこれらの混合ガス等）に切
り替える。このとき、パージラインのパージガス（水素
ガス・炭酸ガス・不活性ガスまたはこれらの混合ガス等
）の圧力をその後に供給される反応ガスの圧力より高く
しておく。このことにより、反応炉１２内におけるパー
ジガス（水素ガス・炭酸ガス・不活性ガスまたはこれら
の混合ガス等）の流速は速くなり、基板表面等における
濃度境界層に残留している切り替え前の反応ガスを強力
に排除することができる。 パージラインのパージガス（水素ガス・炭酸ガス・不活
性ガスまたはこれらの混合ガス等）の圧力はマスフロー
コントローラ６によって、上記の切り替え後数秒後に、
その後に供給される反応ガスの圧力とおゝむね同一にな
るように低減される。この処置はつぎに供給される反応
ガスとの切り替えを円滑に行うためである。パージガス
（水素ガス・炭酸ガス・不活性ガスまたはこれらの混合
ガス等）を所定時間供給した後、３方バルブ４を操作し
て、ＴＭＡを含んだキャリアガス（水素ガス・炭酸ガス
・不活性ガスまたはこれらの混合ガス等）をベントライ
ンからメインラインに切り替えると同時に、バルブ５を
閉として、パージラインからメインラインへのパージガ
ス（水素ガス・炭酸ガス・不活性ガスまたはこれらの混
合ガス等）の供給を停止する。所定時間経過し上記のＧ
ａＡｓの薄膜上に所定の厚さのＡｌＡｓの薄膜が成長し
た後、３方バルブ４を操作してＴＭＡを含んだパージガ
ス（水素ガス・炭酸ガス・不活性ガスまたはこれらの混
合ガス等）をメインラインからベントラインへ切り替え
、排出すると同時に、バルブ５を開としてパージライン
とメインラインとを連通させ、それまで反応炉１２に供
給していたＴＭＡからパージガス（水素ガス・炭酸ガス
・不活性ガスまたはこれらの混合ガス等）に切り替える
。そして、上記と同様、パージガス（水素ガス・炭酸ガ
ス・不活性ガスまたはこれらの混合ガス等）の圧力を当
初は大きく、その後低減する。上記の工程を必要な回数
繰り返す。なお、マスフローコントローラ１１は、メイ
ンラインとベントラインとの切り替えによってベントラ
インに流量変動が起こり、反応ガスの流れに動揺が発生
するのを抑制するためにベントラインに流すパージガス
（水素ガス・炭酸ガス・不活性ガスまたはこれらの混合
ガス等）の流量調整用のものである。
【００１４】なお、上記の第１の反応ガスの供給と第２
の反応ガスの供給との中間に行うパージガス（水素ガス
・炭酸ガス・不活性ガスまたはこれらの混合ガス等）の
供給において、パージガス（水素ガス・炭酸ガス・不活
性ガスまたはこれらの混合ガス等）の圧力を制御して、
当初、圧力を大きくし、その後、圧力を低減する代わり
に、パージガス（水素ガス・炭酸ガス・不活性ガスまた
はこれらの混合ガス等）の流量を制御して、当初、流量
を大きくし、その後流量を低減して定常値となすことに
よっても、圧力制御の場合と同等の効果をあげることが
できる。
の反応ガスの供給との中間に行うパージガス（水素ガス
・炭酸ガス・不活性ガスまたはこれらの混合ガス等）の
供給において、パージガス（水素ガス・炭酸ガス・不活
性ガスまたはこれらの混合ガス等）の圧力を制御して、
当初、圧力を大きくし、その後、圧力を低減する代わり
に、パージガス（水素ガス・炭酸ガス・不活性ガスまた
はこれらの混合ガス等）の流量を制御して、当初、流量
を大きくし、その後流量を低減して定常値となすことに
よっても、圧力制御の場合と同等の効果をあげることが
できる。
【００１５】第２実施例は請求項１・３に対応する実施
例である。本実施例が第１実施例と相違する点は、第１
実施例においては第１の反応ガスの供給と第２の反応ガ
スの供給との中間に行うパージガス（水素ガス・炭酸ガ
ス・不活性ガスまたはこれらの混合ガス等）の供給にお
いてパージガス（水素ガス・炭酸ガス・不活性ガスまた
はこれらの混合ガス等）の圧力を、切り替え当初とその
後とで変化させるのに対し、本実施例はパージガス（水
素ガス・炭酸ガス・不活性ガスまたはこれらの混合ガス
等）供給後に供給する反応ガスの流量を、切り替え当初
とその後とで変化させることのみである。
例である。本実施例が第１実施例と相違する点は、第１
実施例においては第１の反応ガスの供給と第２の反応ガ
スの供給との中間に行うパージガス（水素ガス・炭酸ガ
ス・不活性ガスまたはこれらの混合ガス等）の供給にお
いてパージガス（水素ガス・炭酸ガス・不活性ガスまた
はこれらの混合ガス等）の圧力を、切り替え当初とその
後とで変化させるのに対し、本実施例はパージガス（水
素ガス・炭酸ガス・不活性ガスまたはこれらの混合ガス
等）供給後に供給する反応ガスの流量を、切り替え当初
とその後とで変化させることのみである。
【００１６】本実施例の場合のガス供給系統図は図２と
同一である。
同一である。
【００１７】図３は本実施例に係る気相薄膜成長方法を
使用してなす薄膜成長工程の説明図である。最初のＧａ
Ａｓの薄膜を成長させるまでは第１実施例の場合と同一
工程を実施する。最初のＧａＡｓの薄膜が成長した後、
３方バルブ３を操作してＴＭＧを含んだキャリアガス（
水素ガス・炭酸ガス・不活性ガスまたはこれらの混合ガ
ス等）をベントラインに排出すると同時にバルブ５を開
としてパージラインとメインラインとを連通させ、それ
まで反応炉１２に供給していたＴＭＧからパージガス（
水素ガス・炭酸ガス・不活性ガスまたはこれらの混合ガ
ス等）に切り替える。所定時間、パージガス（水素ガス
・炭酸ガス・不活性ガスまたはこれらの混合ガス等）を
反応炉１２に供給した後、３方バルブ４を操作して、Ｔ
ＭＡを含んだパージガス（水素ガス・炭酸ガス・不活性
ガスまたはこれらの混合ガス等）をベントラインからメ
インラインに切り替えると同時に、バルブ５を閉として
、パージラインからメインラインへのパージガス（水素
ガス・炭酸ガス・不活性ガスまたはこれらの混合ガス等
）の供給を停止する。この切り替えにおいて、反応炉１
２に供給されるＴＭＡを含んだパージガス（水素ガス・
炭酸ガス・不活性ガスまたはこれらの混合ガス等）の流
量は、マスフローコントローラ８の設定を変えることに
よって、当初、その後に流される正常な流量より大きく
されている。このことにより、反応炉１２内の反応ガス
の流速は速くなり、基板表面等における濃度境界層に残
留している切り替え前の反応ガスを強力に排除すること
ができる。ＴＭＡを含んだキャリアガス（水素ガス・炭
酸ガス・不活性ガスまたはこれらの混合ガス等）に切り
替えてから数秒後に、マスフローコントローラ８の設定
がもとに戻され、流量が正常な流量に戻される。ＴＭＡ
を含んだキャリアガス（水素ガス・炭酸ガス・不活性ガ
スまたはこれらの混合ガス等）の反応炉１２への供給を
所定時間継続した後、上記のＴＭＧの場合と同様にして
、反応炉１２への供給をパージガス（水素ガス・炭酸ガ
ス・不活性ガスまたはこれらの混合ガス等）に切り替え
る。パージガス（水素ガス・炭酸ガス・不活性ガスまた
はこれらの混合ガス等）を所定時間供給した後に、ＴＭ
Ｇを含んだキャリアガス（水素ガス・炭酸ガス・不活性
ガスまたはこれらの混合ガス等）に切り替えるときは、
マスフローコントローラ７によって上記のＴＭＡの場合
と同様な流量変更がなされる。上記の工程を必要な回数
繰り返す。
使用してなす薄膜成長工程の説明図である。最初のＧａ
Ａｓの薄膜を成長させるまでは第１実施例の場合と同一
工程を実施する。最初のＧａＡｓの薄膜が成長した後、
３方バルブ３を操作してＴＭＧを含んだキャリアガス（
水素ガス・炭酸ガス・不活性ガスまたはこれらの混合ガ
ス等）をベントラインに排出すると同時にバルブ５を開
としてパージラインとメインラインとを連通させ、それ
まで反応炉１２に供給していたＴＭＧからパージガス（
水素ガス・炭酸ガス・不活性ガスまたはこれらの混合ガ
ス等）に切り替える。所定時間、パージガス（水素ガス
・炭酸ガス・不活性ガスまたはこれらの混合ガス等）を
反応炉１２に供給した後、３方バルブ４を操作して、Ｔ
ＭＡを含んだパージガス（水素ガス・炭酸ガス・不活性
ガスまたはこれらの混合ガス等）をベントラインからメ
インラインに切り替えると同時に、バルブ５を閉として
、パージラインからメインラインへのパージガス（水素
ガス・炭酸ガス・不活性ガスまたはこれらの混合ガス等
）の供給を停止する。この切り替えにおいて、反応炉１
２に供給されるＴＭＡを含んだパージガス（水素ガス・
炭酸ガス・不活性ガスまたはこれらの混合ガス等）の流
量は、マスフローコントローラ８の設定を変えることに
よって、当初、その後に流される正常な流量より大きく
されている。このことにより、反応炉１２内の反応ガス
の流速は速くなり、基板表面等における濃度境界層に残
留している切り替え前の反応ガスを強力に排除すること
ができる。ＴＭＡを含んだキャリアガス（水素ガス・炭
酸ガス・不活性ガスまたはこれらの混合ガス等）に切り
替えてから数秒後に、マスフローコントローラ８の設定
がもとに戻され、流量が正常な流量に戻される。ＴＭＡ
を含んだキャリアガス（水素ガス・炭酸ガス・不活性ガ
スまたはこれらの混合ガス等）の反応炉１２への供給を
所定時間継続した後、上記のＴＭＧの場合と同様にして
、反応炉１２への供給をパージガス（水素ガス・炭酸ガ
ス・不活性ガスまたはこれらの混合ガス等）に切り替え
る。パージガス（水素ガス・炭酸ガス・不活性ガスまた
はこれらの混合ガス等）を所定時間供給した後に、ＴＭ
Ｇを含んだキャリアガス（水素ガス・炭酸ガス・不活性
ガスまたはこれらの混合ガス等）に切り替えるときは、
マスフローコントローラ７によって上記のＴＭＡの場合
と同様な流量変更がなされる。上記の工程を必要な回数
繰り返す。
【００１８】なお、上記の流量切り替え速度は速い程、
濃度境界層における残留ガスの排除に効果的であり、そ
のために流量の切り替えを電磁弁を使用してなすと有効
である。
濃度境界層における残留ガスの排除に効果的であり、そ
のために流量の切り替えを電磁弁を使用してなすと有効
である。
【００１９】また、このとき、ＩＩＩ 族の原料ガスの
流量を正常な流量より多くしたときに、Ｖ族の原料ガス
を多く流し、Ｖ族原料の蒸気圧を成長中、ほゞ一定にす
ることが望ましい。この状態を図４に示す。
流量を正常な流量より多くしたときに、Ｖ族の原料ガス
を多く流し、Ｖ族原料の蒸気圧を成長中、ほゞ一定にす
ることが望ましい。この状態を図４に示す。
【００２０】
【発明の効果】以上説明したとおり、本発明に係る気相
薄膜成長方法は、第１のＩＩＩ 族またはＩＩ族元素の
アルキル化合物と第１のＶ族またはＶＩ族元素の水素化
合物と、第２のＩＩＩ 族またはＩＩ族元素のアルキル
化合物と第２のＶ族またはＶＩ族元素の水素化合物とを
交互に供給して、２種の化合物半導体の積層体（超格子
・ＨＥＭＴ等）を形成する気相薄膜成長方法において、
第１のＩＩＩ 族またはＩＩ族元素のアルキル化合物の
供給と第２のＩＩＩ 族またはＩＩ族元素のアルキル化
合物の供給との間に水素ガス・炭酸ガス・不活性ガスま
たはこれらの混合ガス等のパージガスを供給することゝ
され、このパージガスの供給圧力は当初、高く、その後
、その後に供給される反応ガスの圧力とおゝむね同一に
まで低下されるか、または、パージガス供給後に供給す
る反応ガスの流量を当初、大きく、その後、その後に供
給される反応ガスの流量とおゝむね同一とされるので、
一時的に高められたパージガスの圧力や一時的に増大さ
れた反応ガスの流量によって、一時的に反応炉内のガス
の流速が速まり、これによって基板表面等の濃度境界層
に残留する切り替え前の反応ガスを強力に排除すること
ができ、実験の結果によれば、ＧａＡｓとＡｌＡｓとの
積層体（超格子・ＨＥＭＴ等）を形成する場合、ＧａＡ
ｓの層とＡｌＡｓの層との境界における遷移層の厚さが
、従来、５０Åであったものが、本発明に係る気相薄膜
成長方法をした結果２０〜３０Åにすることができた。
薄膜成長方法は、第１のＩＩＩ 族またはＩＩ族元素の
アルキル化合物と第１のＶ族またはＶＩ族元素の水素化
合物と、第２のＩＩＩ 族またはＩＩ族元素のアルキル
化合物と第２のＶ族またはＶＩ族元素の水素化合物とを
交互に供給して、２種の化合物半導体の積層体（超格子
・ＨＥＭＴ等）を形成する気相薄膜成長方法において、
第１のＩＩＩ 族またはＩＩ族元素のアルキル化合物の
供給と第２のＩＩＩ 族またはＩＩ族元素のアルキル化
合物の供給との間に水素ガス・炭酸ガス・不活性ガスま
たはこれらの混合ガス等のパージガスを供給することゝ
され、このパージガスの供給圧力は当初、高く、その後
、その後に供給される反応ガスの圧力とおゝむね同一に
まで低下されるか、または、パージガス供給後に供給す
る反応ガスの流量を当初、大きく、その後、その後に供
給される反応ガスの流量とおゝむね同一とされるので、
一時的に高められたパージガスの圧力や一時的に増大さ
れた反応ガスの流量によって、一時的に反応炉内のガス
の流速が速まり、これによって基板表面等の濃度境界層
に残留する切り替え前の反応ガスを強力に排除すること
ができ、実験の結果によれば、ＧａＡｓとＡｌＡｓとの
積層体（超格子・ＨＥＭＴ等）を形成する場合、ＧａＡ
ｓの層とＡｌＡｓの層との境界における遷移層の厚さが
、従来、５０Åであったものが、本発明に係る気相薄膜
成長方法をした結果２０〜３０Åにすることができた。
【００２１】したがって、本発明は第１の化合物半導体
と第２の化合物半導体との積層体（超格子・ＨＥＭＴ等
）を形成する場合、上記の第１の化合物半導体の層と第
２の化合物半導体の層との組成を急峻に切り替えること
ができる気相薄膜成長方法を提供することができる。
と第２の化合物半導体との積層体（超格子・ＨＥＭＴ等
）を形成する場合、上記の第１の化合物半導体の層と第
２の化合物半導体の層との組成を急峻に切り替えること
ができる気相薄膜成長方法を提供することができる。
【図１】本発明の第１実施例に係る気相薄膜成長方法の
工程説明図である。
工程説明図である。
【図２】本発明に係るガス供給系統図である。
【図３】本発明の第２実施例に係る気相薄膜成長方法の
工程説明図である。
工程説明図である。
【図４】本発明の第２実施例の改変に係る気相薄膜成長
方法の工程説明図である。
方法の工程説明図である。
１・２ バブラ
３・４ ３方バルブ
５ バルブ
６・７・８・９・１０・１１ マスフローコント
ローラ１２ 反応炉 １３ サセプタ １４ 基板 １５ 加熱手段
ローラ１２ 反応炉 １３ サセプタ １４ 基板 １５ 加熱手段
Claims (6)
- 【請求項１】 第１のＩＩＩ 族またはＩＩ族元素の
アルキル化合物と第１のＶ族またはＶＩ族元素の水素化
合物と、第２のＩＩＩ 族またはＩＩ族元素のアルキル
化合物と第２のＶ族またはＶＩ族元素の水素化合物とを
交互に供給して、第１のＩＩＩ ・Ｖ族またはＩＩ・Ｖ
Ｉ族化合物半導体と第２のＩＩＩ ・Ｖ族またはＩＩ・
ＶＩ族化合物半導体との積層体を形成する気相薄膜成長
方法において、前記第１のＩＩＩ 族またはＩＩ族元素
のアルキル化合物の供給を停止し、前記第２のＩＩＩ
族またはＩＩ族元素のアルキル化合物を供給するに先立
ち、水素ガス、炭酸ガス、不活性ガスを含む群から選択
されるパージガスを供給することを特徴とする気相薄膜
成長方法。 - 【請求項２】 前記パージガスの供給圧力は、当初、
その後に供給される反応ガスの圧力より高く、その後、
その後に供給される反応ガスの圧力とおゝむね同一にす
ることを特徴とする請求項１記載の気相薄膜成長方法。 - 【請求項３】 前記パージガス供給後に、供給する反
応ガスの流量は、当初、その後に供給される反応ガスの
流量より大きく、その後、その後に供給される反応ガス
の流量とおゝむね同一にすることを特徴とする請求項１
記載の気相薄膜成長方法。 - 【請求項４】 前記流量切り替えの速度は極めて速い
ことを特徴とする請求項３記載の気相薄膜成長方法。 - 【請求項５】 前記急速切り替えは電磁弁を使用して
なすことを特徴とする請求項４記載の気相薄膜成長方法
。 - 【請求項６】 前記パージガス供給後に供給する反応
ガスの流量（ＩＩＩ 族またはＩＩ族原料ガス流量）に
あわせてもう一方の原料ガス（Ｖ族またはＶＩ族原料ガ
ス）の流量を同時に増やし、Ｖ族またはＶＩ族のガスの
蒸気圧を高くすることを特徴とする請求項３記載の気相
薄膜成長方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1598991A JPH04240198A (ja) | 1991-01-14 | 1991-01-14 | 気相薄膜成長方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1598991A JPH04240198A (ja) | 1991-01-14 | 1991-01-14 | 気相薄膜成長方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04240198A true JPH04240198A (ja) | 1992-08-27 |
Family
ID=11904073
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1598991A Pending JPH04240198A (ja) | 1991-01-14 | 1991-01-14 | 気相薄膜成長方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04240198A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009279527A (ja) * | 2008-05-23 | 2009-12-03 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | 調圧機能付高速ガス切替装置 |
| JP2012119429A (ja) * | 2010-11-30 | 2012-06-21 | Sanken Electric Co Ltd | 半導体装置の製造方法、半導体装置 |
-
1991
- 1991-01-14 JP JP1598991A patent/JPH04240198A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009279527A (ja) * | 2008-05-23 | 2009-12-03 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | 調圧機能付高速ガス切替装置 |
| JP2012119429A (ja) * | 2010-11-30 | 2012-06-21 | Sanken Electric Co Ltd | 半導体装置の製造方法、半導体装置 |
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