JPH0566919B2 - - Google Patents

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JPH0566919B2
JPH0566919B2 JP60261369A JP26136985A JPH0566919B2 JP H0566919 B2 JPH0566919 B2 JP H0566919B2 JP 60261369 A JP60261369 A JP 60261369A JP 26136985 A JP26136985 A JP 26136985A JP H0566919 B2 JPH0566919 B2 JP H0566919B2
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JP
Japan
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susceptor
aln
film
cvd
carbon
Prior art date
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JP60261369A
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JPS62123094A (ja
Inventor
Hiroaki Tanji
Masaharu Suzuki
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Denka Co Ltd
Original Assignee
Denki Kagaku Kogyo KK
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は半導体、特にGaAs、InP等の−
族化合物半導体の気相成長に用いられるサセプタ
に関するものである。
〔従来技術とその問題点〕
−族化合物半導体(混晶を含む)は、キヤ
リア易動度が高く高速素子として用いられている
他、発光素子として用いられる等、シリコン半導
体に見られない特徴を有することから、活発は研
究開発が行なわれている。そのためデバイス形成
に必要な−族化合物半導体エピタキシヤルウ
エハの量産が進められており、特に高性能デバイ
ス用の高品質エピタキシヤルウエハに対する需要
が急速に高まりつつある。
エピタキシヤルウエハの製造は量産性の面から
気相成長法により行なわれる事が多い、気相成長
法では化合物半導体の原料ガス、例えばGaAsの
場合にはGa源としてGaCl3やGa(CH33を、As源
としてAs4やAsH3を、H2などのキヤリアガスに
より気相成長炉内に搬送する。成長炉内には
GaAs基板ウエハがサセプタ上に置かれており、
高周波誘導加熱方式や赤外ランプ加熱方式により
基板加熱が行なわれる。サセプタは炭素(黒鉛を
含む)製で、炭素中の不純物による汚染を防ぐた
めにSiCや熱分解黒鉛により被覆されている。こ
のようなサセプタは、シリコン半導体の気相成長
用として従来から用いられていたものを化合物半
導体用に転用したものであるが、高品質を化合物
半導体膜を成長させる場合に問題を生じていた。
即ち、サセプタ表面のSiCや熱分解黒鉛被覆自身
はCVD法により形成されており高純度であるが、
被覆物質が周期律表第族の元素から構成されて
いるため、これらが−族化合物半導体中に混
入すると電気的特性が低下する。特にサセプタと
基板ウエハは高温で直接接触しているため、SiC
黒鉛のサセプタ上の被覆物質が基板ウエハ側に拡
散等して、成長する化合物半導体の電気特性低下
を招く可能性が非常に高かつたのである。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明者等は従来のサセプタの前記問題点を解
決するために炭素製サセプタから不純物汚染を防
止し、かつ化合物半導体に対して電気的に中性な
材料からなる被覆層の開発について検討し、−
族化合物半導体材料と同族元素からなるAlN
被覆層が好ましい性能を有することを見出し、特
に炭素基材を表面を気相から析出した結晶質窒化
アルミニウム(AlN)膜により被覆した場合に
最も性能の安定したサセプタが得られることを見
出だした。側ち本発明は、炭素基材の表面を気相
から析出した結晶質窒化アルミニウム膜により被
覆したことを特徴とする−属化合物半導体気
相成長用サセプタである。
AlN膜は化学気相蒸着(CVD)法により気相
から炭素基材表面上に析出させる。原料として
Al源にはAlCl3やAlBr3などのハロゲン化アルミ
ニウムやAlEt3(トリエチルアルミニウム)など
の有機アルミニウム化合物が用いられ、N源には
NH3が一般に用いられる。NH3はAl源に対して
モル比で0.5から20倍、より好ましくは1〜5倍
の割合で供給するのがよい。
NH3の供給量が少いと反応率が低下してAl源
が無駄になり、また多すぎると過剰のNH3によ
つてCVD反応室の腐食等がおこり好ましくない
からである。Al源のハロゲン化アルミニウム、
有機アルミニウム化合物は常温で固体もしくは液
体であるので、適当な蒸気圧が得られる温度まで
加熱して、N2やH2などのキヤリアガスにより気
体原料としてCVD反応炉内に送られる。反応炉
内には基材(この場合には所定のサセプタの形状
に加工された炭素基材)が置かれ、所定の温度・
圧力等の条件の下、基材表面にAlNが析出され
る。この時の温度・圧力条件等によつて析出する
AlN膜の性状が変化するが、本発明が目的とす
るサセプタとして好ましい特性のものはAlN膜
が結晶質の場合にのみ得られ、非晶質AlN膜で
はサセプタに好ましくない。
非晶質AlN膜はCVD温度が低い場合(たとえ
ば500℃)に得られるが、このような膜は繰り返
しの加熱冷却によりクラツクの発生を起こしやす
く、基材炭素の不純物がクラツク部分から出て来
るという問題がある。また非晶質AlN膜は空気
中の水分により容易に加水分解するためその取り
扱いが著しく困難で、実用性に著しい難点があ
る。これに対し、600℃以上、より好ましくは800
℃以上の高温でAlN膜のCVDを行うと結晶質の
膜が得られる。結晶質AlN膜はサセプタのよう
に繰り返しの加熱冷却を受ける場合でもクラツク
の発生を起こすことがなく、また加水分解性もな
いのでサセプタ被覆として優れた特性を有してい
る。AlN自身が族(Al)と族(N)の化合
物であるのでSiC被覆サセプタを用いる場合のよ
うな−族化合物半導体への族元素の混入汚
染という問題がなく、また本発明におけるAlN
被覆は気相からの析出により形成されるので極め
て高純度であり、他の不純物による汚染の心配も
ない。このため本発明のサセプタは高品質の−
族化合物半導体を気相成長させる上で最適の特
性を有するものである。
サセプタを構成する炭素基材は高純度のものが
好ましく、灰分0.1%以下であることが望まれる。
またAlN被覆層の厚さは5μm以上が好ましい。
灰分が0.1%を越える炭素基材を用いたり、AlN
層が5μm未満であると基材炭素中の不純物が
AlN層を拡散して外部に出現し、成長膜を汚染
するからである。尚、AlN層をCVD法により析
出させる際に高周波プラズマやマイクロ波プラズ
マCVD法を採用することも勿論可能である。
また、結晶性AlN膜を10μm/hr以上の高蒸着
速度で析出させるためにはCVDを100Torr以下
の圧力で行うことが好ましい。これ以上の圧力で
行うと原料ガスが気相中で反応してAlN微粒子
を形成するため蒸着速度が低下するばかりでな
く、微粒子が膜中に取り込まれて欠陥となり、ク
ラツク発生を起こしやすくなる等の悪影響を及ぼ
すからである。
次に実施例により本発明を更に詳しく説明す
る。
〔実施例〕
AlCl3とNH3を原料として、減圧CVD法により
サセプタ形状に加工した炭素基材上にAlN膜を
析出させた。AlCl3をガス状原料として減圧CVD
炉内に搬送するため、AlCl3を入れた容器を170
℃に加熱し、この容器にキヤリアガスとしてN2
ガスを流し、AlCl3容器とCVD炉の間のAlCl3
給用ガス配管部を200℃に加熱してAlCl3の再析
出を防止するようにした。AlCl3の170℃におけ
る蒸気圧とキヤリアN2ガスの流量とからAlCl3
CVD炉内への供給量が計算できる。NH3の流量
を1/minとし、AlCl3流量が0.5/minとな
るようにキヤリアN2ガスの流量を調整し、圧力
5Torr、基材温度1000℃の条件で炭素基材上に
AlN膜を析出させた。
CVDを8時間行い、400μmの厚さのAlN膜を
析出させた(実施例)。X線回析法により析出膜
を調べたところ、AlNのシヤープなX線回析ピ
ークが測定され、結晶質AlN膜が析出している
ことが確認された。比較のため、基材温度を450
℃とした他は上と同一の条件でAlN膜を析出さ
せたが、X線回析を行つてもピークは検出され
ず、非晶質AlN膜であつた(比較例)。
サセプタとして使用される事を想定し、実施例
と比較例のサセプタをN2雰囲気中で高週波誘導
加熱により600℃に加熱した後、自然冷却するサ
イクルを繰り返し、毎サイクルごとにサセプタ上
のAlN被覆の様子を調べた。実施例のサセプタ
は20回の加熱・冷却の繰り返し後も何の変化もな
く、AlN層は強固に基材に付着し、クラツクの
発生も全く認められなかつた。これに対し比較例
のサセプタは第1回目のサイクルでクラツクが無
数に発生し、AlN層の部分的欠落が起きており、
炭素基材表面を被覆するAlN層が結晶質でなけ
ればならないことが明白に示された。
また、2種のサセプタを温度25℃、温度60%の
条件下で1ケ月放置した後、外観を検査したとこ
ろ、実施例のサセプタのAlN被覆層には何の変
化も認められなかつたが、比較例のサセプタでは
AlN被覆層が白色化し、また無数のクラツクが
発生していた。
実施例のサセプタと従来のSiC被覆サセプタを
用いてGaAsウエハ上にGaAsのエピタキシヤル
成長を実施した。得られたエピタキシヤル膜中の
不純物濃度を測定したところ、実施例のサセプタ
を用いた場合には2×2014atoms/cm3と高純度で
あつたが、従来のSiC被覆サセプタを用いた場合
には3×1015原子/cm3と1行悪い純度となつてい
た。
〔発明の効果〕
本発明のサセプタを用いて−族化合物半導
体の気相成長を行えば、サセプタの基材炭素から
の不純物混入が抑止できるだけでなく、サセプタ
被覆層物質の混入による電気的特性低下がなくな
るので、高品質の化合物半導体膜を成長させるこ
とができる。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 炭素基材の表面を気相から析出した結晶質窒
    化アルミニウム膜により被覆したことを特徴とす
    る−属化合物半導体気相成長用サセプタ。
JP26136985A 1985-11-22 1985-11-22 3―5属化合物半導体気相成長用サセプタ Granted JPS62123094A (ja)

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JP26136985A JPS62123094A (ja) 1985-11-22 1985-11-22 3―5属化合物半導体気相成長用サセプタ

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JP26136985A JPS62123094A (ja) 1985-11-22 1985-11-22 3―5属化合物半導体気相成長用サセプタ

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JPS62123094A JPS62123094A (ja) 1987-06-04
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JP26136985A Granted JPS62123094A (ja) 1985-11-22 1985-11-22 3―5属化合物半導体気相成長用サセプタ

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