JPH05175145A - 結晶成長方法 - Google Patents
結晶成長方法Info
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- JPH05175145A JPH05175145A JP34458191A JP34458191A JPH05175145A JP H05175145 A JPH05175145 A JP H05175145A JP 34458191 A JP34458191 A JP 34458191A JP 34458191 A JP34458191 A JP 34458191A JP H05175145 A JPH05175145 A JP H05175145A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】本発明は、化合物半導体の結晶成長技術のう
ち、原料ガスの交互供給を行う原子層エピタキシー法を
用いた結晶成長方法に関し、III −Ｖ族化合物半導体結
晶を原子層エピタキシー法を用いて成長させる際に、原
料ガスの利用効率を向上させた結晶成長方法を提供する
ことを目的とする。 【構成】III 族の原料ガスとＶ族の原料ガスとを交互に
供給して、半導体基板表面にIII −Ｖ族化合物半導体結
晶を成長させる原子層エピタキシー法を用いた結晶成長
方法において、結晶成長時に前記半導体基板表面に流れ
る前記Ｖ族の原料ガスの線速度を前記III 族の原料ガス
の線速度よりも遅くするように構成する。
ち、原料ガスの交互供給を行う原子層エピタキシー法を
用いた結晶成長方法に関し、III −Ｖ族化合物半導体結
晶を原子層エピタキシー法を用いて成長させる際に、原
料ガスの利用効率を向上させた結晶成長方法を提供する
ことを目的とする。 【構成】III 族の原料ガスとＶ族の原料ガスとを交互に
供給して、半導体基板表面にIII −Ｖ族化合物半導体結
晶を成長させる原子層エピタキシー法を用いた結晶成長
方法において、結晶成長時に前記半導体基板表面に流れ
る前記Ｖ族の原料ガスの線速度を前記III 族の原料ガス
の線速度よりも遅くするように構成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、化合物半導体の結晶成
長技術のうち、原料ガスの交互供給を行う原子層エピタ
キシー法を用いた結晶成長方法に関する。
長技術のうち、原料ガスの交互供給を行う原子層エピタ
キシー法を用いた結晶成長方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体装置の高集積化、或いは、量子効
果等を利用した新機能化を実現するためには、ヘテロ界
面や不純物プロファイルなどを原子オーダで制御する必
要がある。この原子オーダの制御に適した結晶成長方法
として、原子層エピタキシー法（ＡＬＥ）がある。原子
層が一層だけ成長した時点で結晶成長を停止する自己停
止（セルフリミッティング）機構が働くような結晶成長
条件を使用した原子層エピタキシー法を用いると、半導
体基板上に一層ずつ原子層を積んでいくことができる。
この結晶成長の自己停止機構を利用した原子層エピタキ
シー法が活発に研究されている。
果等を利用した新機能化を実現するためには、ヘテロ界
面や不純物プロファイルなどを原子オーダで制御する必
要がある。この原子オーダの制御に適した結晶成長方法
として、原子層エピタキシー法（ＡＬＥ）がある。原子
層が一層だけ成長した時点で結晶成長を停止する自己停
止（セルフリミッティング）機構が働くような結晶成長
条件を使用した原子層エピタキシー法を用いると、半導
体基板上に一層ずつ原子層を積んでいくことができる。
この結晶成長の自己停止機構を利用した原子層エピタキ
シー法が活発に研究されている。
【０００３】従来の研究において、例えばＧａＡｓ等の
III −Ｖ族化合物半導体結晶を原子層エピタキシー法を
用いて成長させるには、III 族の原料ガスに有機化合物
ガスを用い、Ｖ族の原料ガスに水素化物ガスを用い、そ
れぞれの原料ガスを高速のガス流で交互に半導体基板表
面に供給することが有効であることがすでに実証されて
いる。
III −Ｖ族化合物半導体結晶を原子層エピタキシー法を
用いて成長させるには、III 族の原料ガスに有機化合物
ガスを用い、Ｖ族の原料ガスに水素化物ガスを用い、そ
れぞれの原料ガスを高速のガス流で交互に半導体基板表
面に供給することが有効であることがすでに実証されて
いる。
【０００４】それぞれの原料ガスを高速のガス流で交互
に半導体基板表面に供給する結晶成長条件においては、
半導体基板表面での化学反応が支配的となり、原料ガス
を同時に供給していた従来型のＭＯＣＶＤ法に対し、比
較的低い温度で結晶成長を行わせることができる。低温
で結晶を成長させることができるということも、拡散を
抑制するため原子オーダでの制御を行う上で原子層エピ
タキシー法が有利な点の一つである。
に半導体基板表面に供給する結晶成長条件においては、
半導体基板表面での化学反応が支配的となり、原料ガス
を同時に供給していた従来型のＭＯＣＶＤ法に対し、比
較的低い温度で結晶成長を行わせることができる。低温
で結晶を成長させることができるということも、拡散を
抑制するため原子オーダでの制御を行う上で原子層エピ
タキシー法が有利な点の一つである。
【０００５】図３を用いて従来の原子層エピタキシー法
を用いた結晶成長方法を示す。本従来例は、III −Ｖ族
化合物半導体結晶としてＧａＡｓを成長させる場合につ
いてのものである。結晶成長の条件を以下に示す。III
族の原料ガスとして、温度３℃のＴＭＧａを用い、キャ
リアガスとしてＨ 2 を用いる。Ｖ族の原料ガスとして１
０％のＡｓＨ3 を用い、Ｈ2 でバランスさせる。結晶成
長させる半導体基板は、ＧａＡｓ（１００）基板であ
る。結晶の成長温度は５００℃、炉内圧力は２０Ｔｏｒ
ｒである。
を用いた結晶成長方法を示す。本従来例は、III −Ｖ族
化合物半導体結晶としてＧａＡｓを成長させる場合につ
いてのものである。結晶成長の条件を以下に示す。III
族の原料ガスとして、温度３℃のＴＭＧａを用い、キャ
リアガスとしてＨ 2 を用いる。Ｖ族の原料ガスとして１
０％のＡｓＨ3 を用い、Ｈ2 でバランスさせる。結晶成
長させる半導体基板は、ＧａＡｓ（１００）基板であ
る。結晶の成長温度は５００℃、炉内圧力は２０Ｔｏｒ
ｒである。
【０００６】Ｖ族の原料ガスであるＡｓＨ3 の流量は５
００ｃｃｍ（ｃｃ／ｍｉｎ）であり、III 族の原料ガス
であるＴＭＧａとキャリアガスのＨ2 は、それぞれ４０
ｃｃｍ、４６０ｃｃｍの流量である。結晶成長過程にお
いて、排気速度は常に一定に保たれている。従って、半
導体基板表面を流れるIII 族及びＶ族の原料ガスの線速
度は一定である。ここで、半導体基板を流れる原料ガス
の線速度を計算してみる。反応管の内径を６ｃｍとする
と、半導体基板を流れる原料ガスの線速度ｖは、 ｖ＝５００ｃｃｍ／（（３ｃｍ）2 ×π）×７６０Ｔｏｒｒ／２０Ｔｏｒｒ ＝５００ｃｃｍ／２８．２７ｃｍ2 ×３８ 〜６７２ｃｍ／ｍｉｎ となる。
００ｃｃｍ（ｃｃ／ｍｉｎ）であり、III 族の原料ガス
であるＴＭＧａとキャリアガスのＨ2 は、それぞれ４０
ｃｃｍ、４６０ｃｃｍの流量である。結晶成長過程にお
いて、排気速度は常に一定に保たれている。従って、半
導体基板表面を流れるIII 族及びＶ族の原料ガスの線速
度は一定である。ここで、半導体基板を流れる原料ガス
の線速度を計算してみる。反応管の内径を６ｃｍとする
と、半導体基板を流れる原料ガスの線速度ｖは、 ｖ＝５００ｃｃｍ／（（３ｃｍ）2 ×π）×７６０Ｔｏｒｒ／２０Ｔｏｒｒ ＝５００ｃｃｍ／２８．２７ｃｍ2 ×３８ 〜６７２ｃｍ／ｍｉｎ となる。
【０００７】原子層エピタキシー法による結晶成長は、
図３に示すようなサイクルでおこなわれる。図中横軸は
時間（秒）を表し、各縦軸は、それぞれの工程が行われ
ていることを示している。まず、５００ｃｃｍの流量で
１０秒間、Ｖ族の原料ガスであるＡｓＨ3 を反応管内に
流し、半導体基板表面にＡｓＨ3 を供給する。次に、５
００ｃｃｍの流量で１秒間、反応管内にＨ2 ガスを流
す。次に、III 族の原料ガスであるＴＭＧａを４０ｃｃ
ｍとキャリアガスのＨ2 を４６０ｃｃｍの割合で混合し
て反応管内に３秒間流し、半導体基板表面にＴＭＧａを
供給する。次に、５００ｃｃｍの流量で１秒間、反応管
内にＨ2 ガスを流して、１サイクルを終了する。
図３に示すようなサイクルでおこなわれる。図中横軸は
時間（秒）を表し、各縦軸は、それぞれの工程が行われ
ていることを示している。まず、５００ｃｃｍの流量で
１０秒間、Ｖ族の原料ガスであるＡｓＨ3 を反応管内に
流し、半導体基板表面にＡｓＨ3 を供給する。次に、５
００ｃｃｍの流量で１秒間、反応管内にＨ2 ガスを流
す。次に、III 族の原料ガスであるＴＭＧａを４０ｃｃ
ｍとキャリアガスのＨ2 を４６０ｃｃｍの割合で混合し
て反応管内に３秒間流し、半導体基板表面にＴＭＧａを
供給する。次に、５００ｃｃｍの流量で１秒間、反応管
内にＨ2 ガスを流して、１サイクルを終了する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかし、原子層エピタ
キシー法では、結晶成長温度が低く、また原料ガスが高
速で半導体基板表面に供給させるため、Ｖ族の原料ガス
である水素化物ガスの熱分解の割合が低下してしてしま
う。従って、高純度、低欠陥の良質な結晶を半導体基板
上に成長させるためには、この利用効率の低下している
Ｖ族の原料ガスを半導体基板上に大量に供給しなければ
ならないという問題がある。
キシー法では、結晶成長温度が低く、また原料ガスが高
速で半導体基板表面に供給させるため、Ｖ族の原料ガス
である水素化物ガスの熱分解の割合が低下してしてしま
う。従って、高純度、低欠陥の良質な結晶を半導体基板
上に成長させるためには、この利用効率の低下している
Ｖ族の原料ガスを半導体基板上に大量に供給しなければ
ならないという問題がある。
【０００９】本発明の目的は、III −Ｖ族化合物半導体
結晶を原子層エピタキシー法を用いて成長させる際に、
原料ガスの利用効率を向上させた結晶成長方法を提供す
ることにある。
結晶を原子層エピタキシー法を用いて成長させる際に、
原料ガスの利用効率を向上させた結晶成長方法を提供す
ることにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記目的は、III 族の原
料ガスとＶ族の原料ガスとを交互に供給して、半導体基
板表面にIII −Ｖ族化合物半導体結晶を成長させる原子
層エピタキシー法を用いた結晶成長方法において、結晶
成長時に前記半導体基板表面に流れる前記Ｖ族の原料ガ
スの線速度を前記III 族の原料ガスの線速度よりも遅く
することを特徴とする結晶成長方法によって達成され
る。
料ガスとＶ族の原料ガスとを交互に供給して、半導体基
板表面にIII −Ｖ族化合物半導体結晶を成長させる原子
層エピタキシー法を用いた結晶成長方法において、結晶
成長時に前記半導体基板表面に流れる前記Ｖ族の原料ガ
スの線速度を前記III 族の原料ガスの線速度よりも遅く
することを特徴とする結晶成長方法によって達成され
る。
【００１１】
【作用】本発明によれば、結晶成長時に半導体基板表面
に流れるＶ族の原料ガスの線速度をIII 族の原料ガスの
線速度よりも遅くさせて結晶成長させるので、原料ガス
の利用効率を向上させた結晶成長方法を実現することが
できる。
に流れるＶ族の原料ガスの線速度をIII 族の原料ガスの
線速度よりも遅くさせて結晶成長させるので、原料ガス
の利用効率を向上させた結晶成長方法を実現することが
できる。
【００１２】
【実施例】本発明の一実施例による原子層エピタキシー
法を図１及び図２を用いて説明する。本実施例による原
子層エピタキシー法では、結晶成長工程における原料ガ
スの排気速度をIII 族又はＶ族の原料ガスとで変化させ
ていることに特徴を有している。即ち、従来のようにII
I 族の原料ガスとＶ族の原料ガスを同じように高速な流
れで半導体基板に供給するのではなく、Ｖ族の原料ガス
を供給する時のみ、半導体基板表面の原料ガスの線流速
を遅くする。線流速を遅くすることで、半導体基板表面
付近でＶ族の原料ガスの滞在時間が長くなる。
法を図１及び図２を用いて説明する。本実施例による原
子層エピタキシー法では、結晶成長工程における原料ガ
スの排気速度をIII 族又はＶ族の原料ガスとで変化させ
ていることに特徴を有している。即ち、従来のようにII
I 族の原料ガスとＶ族の原料ガスを同じように高速な流
れで半導体基板に供給するのではなく、Ｖ族の原料ガス
を供給する時のみ、半導体基板表面の原料ガスの線流速
を遅くする。線流速を遅くすることで、半導体基板表面
付近でＶ族の原料ガスの滞在時間が長くなる。
【００１３】従来用いられている原子層エピタキシー法
において、原料ガスを高速で半導体基板に供給するの
は、III 族の原料ガスとして用いられている有機金属化
合物を半導体基板の上流で熱分解させることなく、未分
解の状態で半導体基板表面に供給する必要があるからで
ある。特にIII 族の原料ガスの場合、半導体基板表面に
至るまでに原料ガスが熱分解してしまうと、過剰に供給
されたIII 族元素も全て半導体基板表面に残ってしまう
ので、原子層を一層だけ成長させた時点で結晶成長が停
止する自己停止機構を利用することができない。しか
し、未分解の状態で原料ガスを半導体基板に供給するこ
とができれば、有機金属化合物の基板表面での選択吸着
脱離が起こり、過剰の原料が半導体基板表面に取り込ま
れず自己停止機構を得ることができる。
において、原料ガスを高速で半導体基板に供給するの
は、III 族の原料ガスとして用いられている有機金属化
合物を半導体基板の上流で熱分解させることなく、未分
解の状態で半導体基板表面に供給する必要があるからで
ある。特にIII 族の原料ガスの場合、半導体基板表面に
至るまでに原料ガスが熱分解してしまうと、過剰に供給
されたIII 族元素も全て半導体基板表面に残ってしまう
ので、原子層を一層だけ成長させた時点で結晶成長が停
止する自己停止機構を利用することができない。しか
し、未分解の状態で原料ガスを半導体基板に供給するこ
とができれば、有機金属化合物の基板表面での選択吸着
脱離が起こり、過剰の原料が半導体基板表面に取り込ま
れず自己停止機構を得ることができる。
【００１４】一方、Ｖ族の原料ガスなど、その元素自体
の蒸気圧が高いものは、過剰に供給された原料ガスが基
板表面から再蒸発するため、選択吸着脱離を利用せずと
も、表面再配列状態を含む安定化表面の状態が容易に形
成され、自己停止機構を得ることができる。本実施例で
は、この点に注目し、従来のようにIII 族の原料ガスと
Ｖ族の原料ガスを同じように高速な流れで半導体基板に
供給するのではなく、Ｖ族の原料ガスを供給する時の
み、半導体基板表面の原料ガスの線流速を遅くする。線
流速を遅くすることで、半導体基板表面付近でＶ族の原
料ガスの滞在時間を長くさせることができる。また、半
導体基板表面のガス流の熱分布が変化し、より上流まで
高温となる。
の蒸気圧が高いものは、過剰に供給された原料ガスが基
板表面から再蒸発するため、選択吸着脱離を利用せずと
も、表面再配列状態を含む安定化表面の状態が容易に形
成され、自己停止機構を得ることができる。本実施例で
は、この点に注目し、従来のようにIII 族の原料ガスと
Ｖ族の原料ガスを同じように高速な流れで半導体基板に
供給するのではなく、Ｖ族の原料ガスを供給する時の
み、半導体基板表面の原料ガスの線流速を遅くする。線
流速を遅くすることで、半導体基板表面付近でＶ族の原
料ガスの滞在時間を長くさせることができる。また、半
導体基板表面のガス流の熱分布が変化し、より上流まで
高温となる。
【００１５】この２つの効果により、Ｖ族の原料ガスの
熱分解効率が向上する。Ｖ族の原料ガスは過剰分が再蒸
発し、III 族の原料ガスは従来通り高速流で供給するた
め従来通りの自己停止機能を維持したまま、Ｖ族の原料
ガスの利用効率を向上することができる。図１は、本発
明の一実施例による原子層エピタキシー法を用いた結晶
成長方法を示す図である。
熱分解効率が向上する。Ｖ族の原料ガスは過剰分が再蒸
発し、III 族の原料ガスは従来通り高速流で供給するた
め従来通りの自己停止機能を維持したまま、Ｖ族の原料
ガスの利用効率を向上することができる。図１は、本発
明の一実施例による原子層エピタキシー法を用いた結晶
成長方法を示す図である。
【００１６】本実施例は、III −Ｖ族化合物半導体結晶
としてＧａＡｓを成長させる場合についてのものであ
る。結晶成長の条件を以下に示す。III 族の原料ガスと
して、温度３℃のＴＭＧａを用い、キャリアガスとして
Ｈ 2 を用いる。Ｖ族の原料ガスとして１０％のＡｓＨ3
を用い、Ｈ2 でバランスさせる。結晶成長させる半導体
基板は、ＧａＡｓ（１００）基板である。結晶の成長温
度は５００℃、炉内圧力は２０Ｔｏｒｒである。
としてＧａＡｓを成長させる場合についてのものであ
る。結晶成長の条件を以下に示す。III 族の原料ガスと
して、温度３℃のＴＭＧａを用い、キャリアガスとして
Ｈ 2 を用いる。Ｖ族の原料ガスとして１０％のＡｓＨ3
を用い、Ｈ2 でバランスさせる。結晶成長させる半導体
基板は、ＧａＡｓ（１００）基板である。結晶の成長温
度は５００℃、炉内圧力は２０Ｔｏｒｒである。
【００１７】Ｖ族の原料ガスであるＡｓＨ3 の流量は、
従来の結晶成長条件により原子層エピタキシー法を用い
た場合の１／１０である５０ｃｃｍである。III 族の原
料ガスであるＴＭＧａとキャリアガスのＨ2 は、それぞ
れ４０ｃｃｍ、４６０ｃｃｍの流量である。バランスの
Ｈ2 も５００ｃｃｍの流量である。原子層エピタキシー
法による結晶成長は、図１に示すようなサイクルでおこ
なわれる。図中横軸は時間（秒）を表し、各縦軸は、そ
れぞれの工程が行われていることを示している。但し、
排気速度の図においては、縦軸は排気速度の速さを示し
ている。
従来の結晶成長条件により原子層エピタキシー法を用い
た場合の１／１０である５０ｃｃｍである。III 族の原
料ガスであるＴＭＧａとキャリアガスのＨ2 は、それぞ
れ４０ｃｃｍ、４６０ｃｃｍの流量である。バランスの
Ｈ2 も５００ｃｃｍの流量である。原子層エピタキシー
法による結晶成長は、図１に示すようなサイクルでおこ
なわれる。図中横軸は時間（秒）を表し、各縦軸は、そ
れぞれの工程が行われていることを示している。但し、
排気速度の図においては、縦軸は排気速度の速さを示し
ている。
【００１８】まず、５０ｃｃｍの流量で１０秒間、Ｖ族
の原料ガスであるＡｓＨ3 を反応管内に流し、半導体基
板表面にＡｓＨ3 を供給する。次に、５００ｃｃｍの流
量で１秒間、反応管内にＨ2 ガスを流す。次に、III 族
の原料ガスであるＴＭＧａを４０ｃｃｍとキャリアガス
のＨ2 を４６０ｃｃｍの割合で混合して反応管内に３秒
間流し、半導体基板表面にＴＭＧａを供給する。次に、
５００ｃｃｍの流量で１秒間、反応管内にＨ2 ガスを流
して、１サイクルを終了する。
の原料ガスであるＡｓＨ3 を反応管内に流し、半導体基
板表面にＡｓＨ3 を供給する。次に、５００ｃｃｍの流
量で１秒間、反応管内にＨ2 ガスを流す。次に、III 族
の原料ガスであるＴＭＧａを４０ｃｃｍとキャリアガス
のＨ2 を４６０ｃｃｍの割合で混合して反応管内に３秒
間流し、半導体基板表面にＴＭＧａを供給する。次に、
５００ｃｃｍの流量で１秒間、反応管内にＨ2 ガスを流
して、１サイクルを終了する。
【００１９】ここで、半導体基板を流れる原料ガスの線
速度を計算してみる。反応管の内径は６ｃｍであるの
で、半導体基板表面を流れるIII 族の原料ガスであるＴ
ＭＧａの線速度ｖは、 ｖ＝５００ｃｃｍ／（（３ｃｍ）2 ×π）×７６０Ｔｏｒｒ／２０Ｔｏｒｒ ＝５００ｃｃｍ／２８．２７ｃｍ2 ×３８ 〜６７２ｃｍ／ｍｉｎ となる。
速度を計算してみる。反応管の内径は６ｃｍであるの
で、半導体基板表面を流れるIII 族の原料ガスであるＴ
ＭＧａの線速度ｖは、 ｖ＝５００ｃｃｍ／（（３ｃｍ）2 ×π）×７６０Ｔｏｒｒ／２０Ｔｏｒｒ ＝５００ｃｃｍ／２８．２７ｃｍ2 ×３８ 〜６７２ｃｍ／ｍｉｎ となる。
【００２０】一方、半導体基板表面を流れるＶ族の原料
ガスであるＡｓＨ3 の線速度ｖは、 ｖ＝５０ｃｃｍ／（（３ｃｍ）2 ×π）×７６０Ｔｏｒｒ／２０Ｔｏｒｒ ＝５０ｃｃｍ／２８．２７ｃｍ2 ×３８ 〜６７．２ｃｍ／ｍｉｎ となる。即ち、Ｖ族の原料ガスの流量を従来の１／１０
にしたことから、線速度も従来の１／１０にしたもので
ある。
ガスであるＡｓＨ3 の線速度ｖは、 ｖ＝５０ｃｃｍ／（（３ｃｍ）2 ×π）×７６０Ｔｏｒｒ／２０Ｔｏｒｒ ＝５０ｃｃｍ／２８．２７ｃｍ2 ×３８ 〜６７．２ｃｍ／ｍｉｎ となる。即ち、Ｖ族の原料ガスの流量を従来の１／１０
にしたことから、線速度も従来の１／１０にしたもので
ある。
【００２１】この線速度を１／１０にするためには、排
気速度を１／１０にする必要がある。図２は、本発明の
一実施例による原子層エピタキシー法を用いた結晶成長
装置を示す図である。III −Ｖ族化合物半導体の原子層
エピタキシー法を行う結晶成長装置を示している。
気速度を１／１０にする必要がある。図２は、本発明の
一実施例による原子層エピタキシー法を用いた結晶成長
装置を示す図である。III −Ｖ族化合物半導体の原子層
エピタキシー法を行う結晶成長装置を示している。
【００２２】本発明の一実施例による結晶成長装置の構
造を簡単に説明する。III 族原料ガス供給系及びＶ族原
料ガス供給系（共に図示せず）に接続され、III 族原料
ガス及びＶ族原料ガスを交互に反応管４に供給するガス
切替弁２が設けられている。反応管４内には半導体基板
８を載置するサセプタ６が設けられている。半導体基板
８は、基板表面がガス流入側に向けて載置されている。
反応管の内径Ａは６ｃｍ、ガス切替弁２側のガス流入側
側壁から半導体基板８表面までの距離Ｂは２０ｃｍであ
る。反応管４内のガスは、排気速度を変更することがで
きる排気速度制御装置１０を介して排気系１２により排
気される。
造を簡単に説明する。III 族原料ガス供給系及びＶ族原
料ガス供給系（共に図示せず）に接続され、III 族原料
ガス及びＶ族原料ガスを交互に反応管４に供給するガス
切替弁２が設けられている。反応管４内には半導体基板
８を載置するサセプタ６が設けられている。半導体基板
８は、基板表面がガス流入側に向けて載置されている。
反応管の内径Ａは６ｃｍ、ガス切替弁２側のガス流入側
側壁から半導体基板８表面までの距離Ｂは２０ｃｍであ
る。反応管４内のガスは、排気速度を変更することがで
きる排気速度制御装置１０を介して排気系１２により排
気される。
【００２３】次に、本発明の一実施例による結晶成長装
置の動作を簡単に説明する。ガス切替弁２により、III
族とＶ族の原料ガスを交互に供給することにより半導体
基板８表面に一原子層ずつ結晶を成長させる。この際、
Ｖ族の原料ガスの流量はIII 族の原料ガスの流量に比べ
て１／１０に設定されている。従って、III族の原料ガ
スからＶ族の原料ガスに切替わると反応管４内に流れる
原料ガスの流量が低下する。ガス切替弁２による、この
原料ガスの切替に連動して、排気速度制御装置１０によ
り反応管４内の原料ガスの排気速度を遅くすることで、
少量のＶ族の原料ガスを遅い線速度でサセプタ６に載置
された半導体基板８表面に流すことができ、Ｖ族の原料
ガスの利用効率を向上することができる。また、Ｖ族の
原料ガスからIII 族の原料ガスへの切替時には排気速度
を速くすることで、高速なガス流を得ることができ、II
I 族原料ガス供給時における自己停止機構を維持するこ
とができる。
置の動作を簡単に説明する。ガス切替弁２により、III
族とＶ族の原料ガスを交互に供給することにより半導体
基板８表面に一原子層ずつ結晶を成長させる。この際、
Ｖ族の原料ガスの流量はIII 族の原料ガスの流量に比べ
て１／１０に設定されている。従って、III族の原料ガ
スからＶ族の原料ガスに切替わると反応管４内に流れる
原料ガスの流量が低下する。ガス切替弁２による、この
原料ガスの切替に連動して、排気速度制御装置１０によ
り反応管４内の原料ガスの排気速度を遅くすることで、
少量のＶ族の原料ガスを遅い線速度でサセプタ６に載置
された半導体基板８表面に流すことができ、Ｖ族の原料
ガスの利用効率を向上することができる。また、Ｖ族の
原料ガスからIII 族の原料ガスへの切替時には排気速度
を速くすることで、高速なガス流を得ることができ、II
I 族原料ガス供給時における自己停止機構を維持するこ
とができる。
【００２４】本発明は、上記実施例に限らず種々の変形
が可能である。例えば、上記実施例は、ＧａＡｓの結晶
成長について本発明を適用したが、他のIII −Ｖ族化合
物半導体の結晶成長に用いる原子層エピタキシー法にも
本発明を適用することができる。例えば、ＩｎＰの結晶
を成長させる場合は、III 族原料ガスにＴＭＩｎ、Ｖ族
原料ガスにＰＨ3 を用いればよく、ＡｌＡｓの結晶を成
長させる場合は、III 族原料ガスにＴＭＡｌ、Ｖ族原料
ガスにＡｓＨ3 を用いればよい。また、ＧａＰの結晶を
成長させる場合は、III 族原料ガスにＴＭＧａ、Ｖ族原
料ガスにＰＨ3 を用いればよく、ＩｎＡｓの結晶を成長
させる場合は、III 族原料ガスにＴＭＩｎ、Ｖ族原料ガ
スにＡｓＨ3 を用いればよい。
が可能である。例えば、上記実施例は、ＧａＡｓの結晶
成長について本発明を適用したが、他のIII −Ｖ族化合
物半導体の結晶成長に用いる原子層エピタキシー法にも
本発明を適用することができる。例えば、ＩｎＰの結晶
を成長させる場合は、III 族原料ガスにＴＭＩｎ、Ｖ族
原料ガスにＰＨ3 を用いればよく、ＡｌＡｓの結晶を成
長させる場合は、III 族原料ガスにＴＭＡｌ、Ｖ族原料
ガスにＡｓＨ3 を用いればよい。また、ＧａＰの結晶を
成長させる場合は、III 族原料ガスにＴＭＧａ、Ｖ族原
料ガスにＰＨ3 を用いればよく、ＩｎＡｓの結晶を成長
させる場合は、III 族原料ガスにＴＭＩｎ、Ｖ族原料ガ
スにＡｓＨ3 を用いればよい。
【００２５】
【発明の効果】本発明によれば、結晶成長時に半導体基
板表面に流れるＶ族の原料ガスの線速度をIII 族の原料
ガスの線速度よりも遅くさせて結晶成長させるので、少
量の原料ガスで原子層エピタキシー法の結晶成長が可能
となり、原料ガスの利用効率を向上させた結晶成長方法
を実現することができる。
板表面に流れるＶ族の原料ガスの線速度をIII 族の原料
ガスの線速度よりも遅くさせて結晶成長させるので、少
量の原料ガスで原子層エピタキシー法の結晶成長が可能
となり、原料ガスの利用効率を向上させた結晶成長方法
を実現することができる。
【図１】本発明の一実施例による原子層エピタキシー法
を用いた結晶成長方法を示す図である。
を用いた結晶成長方法を示す図である。
【図２】本発明の一実施例による原子層エピタキシー法
を用いた結晶成長装置を示す図である。
を用いた結晶成長装置を示す図である。
【図３】従来の原子層エピタキシー法を用いた結晶成長
方法を示す図である。
方法を示す図である。
２…ガス切替弁 ４…反応管 ６…サセプタ ８…半導体基板 １０…排気速度制御装置 １２…排気系
Claims (3)
- 【請求項１】 III 族の原料ガスとＶ族の原料ガスとを
交互に供給して、半導体基板表面にIII −Ｖ族化合物半
導体結晶を成長させる原子層エピタキシー法を用いた結
晶成長方法において、 結晶成長時に前記半導体基板表面に流れる前記Ｖ族の原
料ガスの線速度を前記III 族の原料ガスの線速度よりも
遅くすることを特徴とする結晶成長方法。 - 【請求項２】 請求項１記載の結晶成長方法において、 結晶成長時の前記半導体基板表面の圧力を一定にしてお
くことを特徴とする結晶成長方法。 - 【請求項３】 請求項１又は２記載の結晶成長方法にお
いて、 前記III 族の原料ガスは有機金属化合物であり、前記Ｖ
族の原料ガスは水素化物であることを特徴とする結晶成
長方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34458191A JPH05175145A (ja) | 1991-12-26 | 1991-12-26 | 結晶成長方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34458191A JPH05175145A (ja) | 1991-12-26 | 1991-12-26 | 結晶成長方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05175145A true JPH05175145A (ja) | 1993-07-13 |
Family
ID=18370380
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP34458191A Withdrawn JPH05175145A (ja) | 1991-12-26 | 1991-12-26 | 結晶成長方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05175145A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| 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 |
-
1991
- 1991-12-26 JP JP34458191A patent/JPH05175145A/ja not_active Withdrawn
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| 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 |
| US7732325B2 (en) | 2002-01-26 | 2010-06-08 | Applied Materials, Inc. | Plasma-enhanced cyclic layer deposition process for barrier layers |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19990311 |