JPH05243158A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
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- JPH05243158A JPH05243158A JP4506792A JP4506792A JPH05243158A JP H05243158 A JPH05243158 A JP H05243158A JP 4506792 A JP4506792 A JP 4506792A JP 4506792 A JP4506792 A JP 4506792A JP H05243158 A JPH05243158 A JP H05243158A
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- Japan
- Prior art keywords
- buffer layer
- gaas
- layer
- carbon
- substrate
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は，シリコン基板上への化合物半導体
装置の製造方法に関し，シリコン基板と化合物半導体層
との間に, 高純度のバッファ層を得ることを目的とす
る。 【構成】 Si基板１上に, GaAsバッファ層２を介してGa
As層３を形成するに際して, GaAsバッフア層２のＶ族ガ
スソースにターシャリブチルアルシンを用いるように，
また，Si基板１の加熱温度を 500℃以下にして, GaAsバ
ッファ層２の膜厚を50〜200 Åに成膜するように構成す
る。
装置の製造方法に関し，シリコン基板と化合物半導体層
との間に, 高純度のバッファ層を得ることを目的とす
る。 【構成】 Si基板１上に, GaAsバッファ層２を介してGa
As層３を形成するに際して, GaAsバッフア層２のＶ族ガ
スソースにターシャリブチルアルシンを用いるように，
また，Si基板１の加熱温度を 500℃以下にして, GaAsバ
ッファ層２の膜厚を50〜200 Åに成膜するように構成す
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は，シリコン(Si)基板上へ
の化合物半導体装置, 特に砒化ガリウム(GaAs)素子の製
造方法に関する。
の化合物半導体装置, 特に砒化ガリウム(GaAs)素子の製
造方法に関する。
【０００２】近年，半導体デバイスの高速化にともな
い，Siに比べて高い電子移動度を有する化合物半導体系
の電子デバイスが必要とされている。
い，Siに比べて高い電子移動度を有する化合物半導体系
の電子デバイスが必要とされている。
【０００３】
【従来の技術】図５は従来例の説明図である。図におい
て，１はSi基板, ２はバッファ層, ３はGaAs層である。
て，１はSi基板, ２はバッファ層, ３はGaAs層である。
【０００４】従来，Si基板１上に化合物半導体層, 例え
ばGaAs層３を形成するためには，Siと化合物半導体の格
子定数，熱膨張係数の違いを緩和するため，また，三次
元成長を抑え，二次元の平坦な結晶層を得るために，バ
ッファ層，例えばGaAsバッファ層２を介在させる必要が
あり，成膜温度を二段階にして成長している。
ばGaAs層３を形成するためには，Siと化合物半導体の格
子定数，熱膨張係数の違いを緩和するため，また，三次
元成長を抑え，二次元の平坦な結晶層を得るために，バ
ッファ層，例えばGaAsバッファ層２を介在させる必要が
あり，成膜温度を二段階にして成長している。
【０００５】即ち, 500 ℃以下の低温で, Ｖ族ガスソー
スとしてアルシン(AsH3)を用い,III族ガスソースとして
トリメチルガリウム（ＴＭＧ）を用いてGaAsバッファ層
２の成膜を行い, 続いて，600 ℃以上に温度を上げて化
合物半導体層としてのGaAs層３を形成していた。
スとしてアルシン(AsH3)を用い,III族ガスソースとして
トリメチルガリウム（ＴＭＧ）を用いてGaAsバッファ層
２の成膜を行い, 続いて，600 ℃以上に温度を上げて化
合物半導体層としてのGaAs層３を形成していた。
【０００６】しかし, III 族のガスソースの原料に用い
られているＴＭＧ：Ga(CH3)3中に，炭素(C) が多く含ま
れ, その炭素が成膜中にGaAsバッファ層２中にも取り込
まれてしまう。この炭素はドーパントとして働くために
GaAsバッファ層２の抵抗を下げてしまうという問題のほ
か, その上に成長するGaAs層３の結晶性を悪化させると
いう問題がある。
られているＴＭＧ：Ga(CH3)3中に，炭素(C) が多く含ま
れ, その炭素が成膜中にGaAsバッファ層２中にも取り込
まれてしまう。この炭素はドーパントとして働くために
GaAsバッファ層２の抵抗を下げてしまうという問題のほ
か, その上に成長するGaAs層３の結晶性を悪化させると
いう問題がある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】従って，GaAsバッファ
層中に含まれる炭素がドーパントとして働くために,GaA
sバッファ層の抵抗が低くなったり，その上のGaAs層の
結晶性に影響を及ぼし, 延いてはデバイス特性に悪影響
を与えるといった問題が生じていた。
層中に含まれる炭素がドーパントとして働くために,GaA
sバッファ層の抵抗が低くなったり，その上のGaAs層の
結晶性に影響を及ぼし, 延いてはデバイス特性に悪影響
を与えるといった問題が生じていた。
【０００８】本発明は，バッファ層中の炭素の量を減ら
し，高品質の化合物半導体装置を得ることを目的とす
る。
し，高品質の化合物半導体装置を得ることを目的とす
る。
【０００９】
【課題を解決するための手段】図１は本発明の原理説明
図である。図１において，１はSi基板，２はGaAsバッフ
ァ層, ３はGaAs層である。
図である。図１において，１はSi基板，２はGaAsバッフ
ァ層, ３はGaAs層である。
【００１０】GaAsバッファ層２中の炭素量を減らすため
に，GaAsバッファ層２の成膜原料には，従来用いられて
いたAsH3ではなく，有機砒素，例えばターシャリブチル
アルシン（ｔＢAs) を用いることにより，GaAsバッファ
層２中の炭素を減らすことができる。
に，GaAsバッファ層２の成膜原料には，従来用いられて
いたAsH3ではなく，有機砒素，例えばターシャリブチル
アルシン（ｔＢAs) を用いることにより，GaAsバッファ
層２中の炭素を減らすことができる。
【００１１】すなわち，本発明の目的は，Si基板１上
に, GaAsバッファ層２を介してGaAs層３を形成するに際
して, 該GaAsバッフア層２のＶ族ガスソースにｔＢAsを
用いることにより，また，前記Si基板１の加熱温度を 5
00℃以下にして, 前記GaAsバッファ層２を成膜すること
により，更に，前記GaAsバッファ層２の膜厚を50〜200
Åとする事により達成される。
に, GaAsバッファ層２を介してGaAs層３を形成するに際
して, 該GaAsバッフア層２のＶ族ガスソースにｔＢAsを
用いることにより，また，前記Si基板１の加熱温度を 5
00℃以下にして, 前記GaAsバッファ層２を成膜すること
により，更に，前記GaAsバッファ層２の膜厚を50〜200
Åとする事により達成される。
【００１２】
【作用】本発明においては，GaAsバッファ層の成膜原料
に有機砒素のｔＢAsを用いて行うため，成膜されたGaAs
バッファ層中の炭素が減少して，GaAsバッファ層の抵抗
を下げる恐れがなくなる。
に有機砒素のｔＢAsを用いて行うため，成膜されたGaAs
バッファ層中の炭素が減少して，GaAsバッファ層の抵抗
を下げる恐れがなくなる。
【００１３】また, GaAsバッファ層の上に積み上げて成
長する各種化合物半導体層の結晶性が品質的に良くな
る。
長する各種化合物半導体層の結晶性が品質的に良くな
る。
【００１４】
【実施例】図２は本発明に用いたＭＯＣＶＤ装置の概略
図である。図において，１は表面にGaAs層を成長させる
Si基板，４はGaAs層の成長を行うリアクタ, ５はカーボ
ンサセプタ６を誘導加熱するための高周波コイル, ６は
Si基板を加熱するカーボンサセプタ, ７，８はそれぞれ
Siウエハをリアクタ内へ導入するためのロードロック,
及び, 搬送アーム, ９はリアクタ内を真空, 或いは減圧
にするためのロータリーポンプ, 10は原料, 或いはそれ
らから生成される有害成分を除去するための除害装置,
11,12,13はそれぞれGaAsを成長させるための原料で，Ｔ
ＭＧ，ｔＢAs, AsH3であり, ＴＭＧ，ｔＢAsは水素(H2)
14のキャリアガスにてバブリングして用いる。
図である。図において，１は表面にGaAs層を成長させる
Si基板，４はGaAs層の成長を行うリアクタ, ５はカーボ
ンサセプタ６を誘導加熱するための高周波コイル, ６は
Si基板を加熱するカーボンサセプタ, ７，８はそれぞれ
Siウエハをリアクタ内へ導入するためのロードロック,
及び, 搬送アーム, ９はリアクタ内を真空, 或いは減圧
にするためのロータリーポンプ, 10は原料, 或いはそれ
らから生成される有害成分を除去するための除害装置,
11,12,13はそれぞれGaAsを成長させるための原料で，Ｔ
ＭＧ，ｔＢAs, AsH3であり, ＴＭＧ，ｔＢAsは水素(H2)
14のキャリアガスにてバブリングして用いる。
【００１５】GaAs層の薄膜成長は図３に示す成長の温度
シーケンスに従って行う。始めに，Si基板１の表面の自
然酸化膜を除去するために, 1,000 ℃程度の高温でプリ
ベークを10分間行う。プリベーク時の雰囲気は, 本質的
にはH2ガスのみでもかまわないのであるが, 以前のGaAs
層成長時にリアクタ４の内部に付着したGaAs膜の分解を
抑えるために, As圧下にてプリベークするのが好まし
く, 400 ℃以上の高温ではAsH313のガスを供給しながら
行った。
シーケンスに従って行う。始めに，Si基板１の表面の自
然酸化膜を除去するために, 1,000 ℃程度の高温でプリ
ベークを10分間行う。プリベーク時の雰囲気は, 本質的
にはH2ガスのみでもかまわないのであるが, 以前のGaAs
層成長時にリアクタ４の内部に付着したGaAs膜の分解を
抑えるために, As圧下にてプリベークするのが好まし
く, 400 ℃以上の高温ではAsH313のガスを供給しながら
行った。
【００１６】次に, 所定温度まで降温した後, ＴＭＧ11
とｔＢAs12を原料としてGaAsバッファ層２の成長を行
う。GaAsバッファ層２の形成は, 三次元成長を抑え, 表
面の平坦な二次元成長を促進することを目的としている
ので, 低温での成長が望ましく, 500 ℃以下で行う。
とｔＢAs12を原料としてGaAsバッファ層２の成長を行
う。GaAsバッファ層２の形成は, 三次元成長を抑え, 表
面の平坦な二次元成長を促進することを目的としている
ので, 低温での成長が望ましく, 500 ℃以下で行う。
【００１７】ただし, 温度が低すぎると, 成長速度が遅
くなり, 成長時間が長くなるので,実用的ではなく, 350
℃以上が好ましい。より好ましくは 400〜450 ℃であ
る。また, GaAsバッファ層２の成長膜厚は 50 〜200 Å
とするのが望ましい。膜厚がこれより厚いと三次元成長
が顕著になり, 表面平坦性が悪化し, 逆に，膜厚がこれ
より薄いと, Si基板１の表面を完全に覆いきれない部分
が生じる。
くなり, 成長時間が長くなるので,実用的ではなく, 350
℃以上が好ましい。より好ましくは 400〜450 ℃であ
る。また, GaAsバッファ層２の成長膜厚は 50 〜200 Å
とするのが望ましい。膜厚がこれより厚いと三次元成長
が顕著になり, 表面平坦性が悪化し, 逆に，膜厚がこれ
より薄いと, Si基板１の表面を完全に覆いきれない部分
が生じる。
【００１８】GaAsバッファ層２の成長が終わったら，続
いて，その上にGaAs層３を３μｍの厚さに成長し，降温
する。通常，ＭＯＣＶＤ法によるGaAs膜３の成長は，成
長温度の低温化に伴ってＴＭＧ11からの炭素の混入が顕
著になる。
いて，その上にGaAs層３を３μｍの厚さに成長し，降温
する。通常，ＭＯＣＶＤ法によるGaAs膜３の成長は，成
長温度の低温化に伴ってＴＭＧ11からの炭素の混入が顕
著になる。
【００１９】図４に，450 ℃で成長したGaAsバッファ層
２中の炭素量のＳＩＭＳ分析の深さ方向分析結果を示
す。ＳＩＭＳ分析に用いた試料は，Si基板１上にGaAsバ
ッファ層２のみを膜厚を，1,000Å程度と厚く成長した
ものを用いた。
２中の炭素量のＳＩＭＳ分析の深さ方向分析結果を示
す。ＳＩＭＳ分析に用いた試料は，Si基板１上にGaAsバ
ッファ層２のみを膜厚を，1,000Å程度と厚く成長した
ものを用いた。
【００２０】図４（ａ）はＶ族のソースにAsH313を用い
た従来の場合, 図３（ｂ）はＶ族のソースにｔＢAs12を
用いた本発明の場合を示す。図３より明らかにｔＢAsを
用いた方が, GaAsバッファ層２中の炭素量が少ないこと
がわかる。
た従来の場合, 図３（ｂ）はＶ族のソースにｔＢAs12を
用いた本発明の場合を示す。図３より明らかにｔＢAsを
用いた方が, GaAsバッファ層２中の炭素量が少ないこと
がわかる。
【００２１】図４（ｂ）において，表面付近で炭素量が
増加しているように見えるが，これは，表面に吸着した
炭素の影響と考えられ，GaAsバッファ層２中の炭素では
ない。
増加しているように見えるが，これは，表面に吸着した
炭素の影響と考えられ，GaAsバッファ層２中の炭素では
ない。
【００２２】350 ℃〜500 ℃の温度範囲で, いずれもｔ
ＢAs12を用いて成長したGaAsバッファ層２の方が炭素混
入量が少ないことがわかり，GaAsバッファ層２の高純度
化が図れることがわかった。
ＢAs12を用いて成長したGaAsバッファ層２の方が炭素混
入量が少ないことがわかり，GaAsバッファ層２の高純度
化が図れることがわかった。
【００２３】さらに，Si基板１上に 100Åの厚さのGaAs
バッファ層２を介して成長した３μｍの厚さのGaAs層３
の結晶性をＸ線回折法で評価したところ，本発明のｔＢ
As12を用いたGaAsバッファ層２上に成長したGaAs層３の
方が，回折ピークの半値幅が小さくなっていることがわ
かり，GaAs層３の結晶性が向上していることがわかっ
た。
バッファ層２を介して成長した３μｍの厚さのGaAs層３
の結晶性をＸ線回折法で評価したところ，本発明のｔＢ
As12を用いたGaAsバッファ層２上に成長したGaAs層３の
方が，回折ピークの半値幅が小さくなっていることがわ
かり，GaAs層３の結晶性が向上していることがわかっ
た。
【００２４】本実施例では，バッファ層として，GaAsバ
ッファ層２を用いた例を示したが,AlAs, AlGaAs等の，
他のAs系バッファ層を用いた場合も同様に炭素の混入を
抑える効果が得られる。
ッファ層２を用いた例を示したが,AlAs, AlGaAs等の，
他のAs系バッファ層を用いた場合も同様に炭素の混入を
抑える効果が得られる。
【００２５】
【発明の効果】以上説明したように，本発明によれば，
GaAsバッファ層のＶ族ガスソースに，ｔＢAsを用いるた
め，炭素の量の少ない高純度のGaAsの結晶を成長するこ
とが可能となるため, 化合物半導体装置の性能向上に寄
与するところが大きい。
GaAsバッファ層のＶ族ガスソースに，ｔＢAsを用いるた
め，炭素の量の少ない高純度のGaAsの結晶を成長するこ
とが可能となるため, 化合物半導体装置の性能向上に寄
与するところが大きい。
【図１】 本発明の原理説明図
【図２】 ＭＯＣＶＤ装置の概略図
【図３】 成長の温度シーケンス
【図４】 有機砒素とアルシンを用いたバッファ層中の
炭素量
炭素量
【図５】 従来例の説明図
１ Si基板 ２ GaAsバッファ層 ３ GaAs層 ４ リアクタ ５ 高周波コイル ６ カーボンサセプタ ７ ロードロック ８ 搬送アーム ９ ロータリーポンプ 10 除害装置 11 ＴＭＧ 12 ｔＢAs 13 AsH3 14 H2
Claims (3)
- 【請求項１】 シリコン基板(1) 上に, 砒化ガリウムバ
ッファ層(2) を介して砒化ガリウム層(3) を形成するに
際して,該砒化ガリウムバッフア層(2) のＶ族ガスソー
スにターシャリブチルアルシンを用いることを特徴とす
る半導体装置の製造方法。 - 【請求項２】 前記シリコン基板(1) の加熱温度を 500
℃以下にして, 前記砒化ガリウムバッファ層(2) を成膜
することを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造
方法。 - 【請求項３】 前記バッファ層(2) の膜厚を50〜200 Å
とする事を特徴とする請求項１, 及び, 請求項２記載の
半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4506792A JPH05243158A (ja) | 1992-03-03 | 1992-03-03 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4506792A JPH05243158A (ja) | 1992-03-03 | 1992-03-03 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05243158A true JPH05243158A (ja) | 1993-09-21 |
Family
ID=12709007
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4506792A Withdrawn JPH05243158A (ja) | 1992-03-03 | 1992-03-03 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05243158A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104733352A (zh) * | 2013-12-20 | 2015-06-24 | 株式会社Eugene科技 | 基板处理装置 |
| JP2016036017A (ja) * | 2007-12-20 | 2016-03-17 | アプライド マテリアルズ インコーポレイテッドＡｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ | ガス流分布が改善された熱反応器 |
-
1992
- 1992-03-03 JP JP4506792A patent/JPH05243158A/ja not_active Withdrawn
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016036017A (ja) * | 2007-12-20 | 2016-03-17 | アプライド マテリアルズ インコーポレイテッドＡｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ | ガス流分布が改善された熱反応器 |
| CN104733352A (zh) * | 2013-12-20 | 2015-06-24 | 株式会社Eugene科技 | 基板处理装置 |
| JP2015122503A (ja) * | 2013-12-20 | 2015-07-02 | ユ−ジーン テクノロジー カンパニー．リミテッド | 基板処理装置 |
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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: 19990518 |