JPH06104193A - 化合物半導体結晶の気相成長方法及びその装置 - Google Patents
化合物半導体結晶の気相成長方法及びその装置Info
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- JPH06104193A JPH06104193A JP32299792A JP32299792A JPH06104193A JP H06104193 A JPH06104193 A JP H06104193A JP 32299792 A JP32299792 A JP 32299792A JP 32299792 A JP32299792 A JP 32299792A JP H06104193 A JPH06104193 A JP H06104193A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 Ｓｉ基板から拡散するＳｉ原子がＧａＡｓ層
に取り込まれるオートドーピング現象を抑制し、成長時
にサセプタ周囲に堆積する化合物半導体成分の気相拡散
による基板の汚染を防止し、高性能デバイスへの適用が
可能となる高純度の化合物半導体結晶を低コストで成長
することができる気相成長方法及びその装置を提供しよ
うとするものである。 【構成】 Ｓｉ基板に化合物半導体結晶を有機金属気相
成長法で成長させる方法及びその装置において、Ｓｉ基
板の裏面、側面及び表面の外周部をサセプタ及びリング
状カバーで覆い、気相と遮断した状態でＳｉ基板の主面
に化合物半導体結晶を気相成長させることを特徴とする
化合物半導体結晶の気相成長方法、及び、その装置であ
る。
に取り込まれるオートドーピング現象を抑制し、成長時
にサセプタ周囲に堆積する化合物半導体成分の気相拡散
による基板の汚染を防止し、高性能デバイスへの適用が
可能となる高純度の化合物半導体結晶を低コストで成長
することができる気相成長方法及びその装置を提供しよ
うとするものである。 【構成】 Ｓｉ基板に化合物半導体結晶を有機金属気相
成長法で成長させる方法及びその装置において、Ｓｉ基
板の裏面、側面及び表面の外周部をサセプタ及びリング
状カバーで覆い、気相と遮断した状態でＳｉ基板の主面
に化合物半導体結晶を気相成長させることを特徴とする
化合物半導体結晶の気相成長方法、及び、その装置であ
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、有機金属気相成長法に
よりＳｉ基板上にＧａＡｓ、ＩｎＰ等の２元系のIII-Ｖ
族化合物半導体や、ＡｌＧａＡｓ、ＡｌＧａＰ、ＩｎＡ
ｌＡｓ、ＩｎＡｌＰ、ＧａＡｓＰ、ＧａＩｎＰ等の３元
系III-Ｖ族化合物半導体、さらには、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ
等のII−VI族化合物半導体などを成長させる方法及びそ
の装置に関する。
よりＳｉ基板上にＧａＡｓ、ＩｎＰ等の２元系のIII-Ｖ
族化合物半導体や、ＡｌＧａＡｓ、ＡｌＧａＰ、ＩｎＡ
ｌＡｓ、ＩｎＡｌＰ、ＧａＡｓＰ、ＧａＩｎＰ等の３元
系III-Ｖ族化合物半導体、さらには、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ
等のII−VI族化合物半導体などを成長させる方法及びそ
の装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】Ｓｉ基板上に異なる格子定数をもつＧａ
Ａｓ等の化合物半導体薄膜をヘテロエピタキシャル成長
させる技術は、Ｓｉ基板上に電子素子を集積化した上に
化合物半導体の光素子を形成する、いわゆる光電子集積
回路への応用などに大きな発展をもたらすものと期待さ
れている。
Ａｓ等の化合物半導体薄膜をヘテロエピタキシャル成長
させる技術は、Ｓｉ基板上に電子素子を集積化した上に
化合物半導体の光素子を形成する、いわゆる光電子集積
回路への応用などに大きな発展をもたらすものと期待さ
れている。
【０００３】一般にこのようなヘテロエピタキシャル成
長は、有機金属気相成長法（以下、ＯＭＶＰＥ法とい
う）や分子線エピタキシー法（ＭＢＥ法）などを用い、
２段階成長法と呼ばれる方法で成長する。ＯＭＶＰＥ法
の２段階成長は、例えば、文献（Jpn.J.Appl.Phys.,Vol
23.,No.1,1984,pL843) に報告されている。即ち、Ｓｉ
基板を約９００℃の高温で熱クリーニングして後、４５
０℃でＧａＡｓ低温バッファ層を１５ｎｍ程度形成し、
再び基板を加熱して７００℃前後でＧａＡｓエピタキシ
ャル層を成長するものである。
長は、有機金属気相成長法（以下、ＯＭＶＰＥ法とい
う）や分子線エピタキシー法（ＭＢＥ法）などを用い、
２段階成長法と呼ばれる方法で成長する。ＯＭＶＰＥ法
の２段階成長は、例えば、文献（Jpn.J.Appl.Phys.,Vol
23.,No.1,1984,pL843) に報告されている。即ち、Ｓｉ
基板を約９００℃の高温で熱クリーニングして後、４５
０℃でＧａＡｓ低温バッファ層を１５ｎｍ程度形成し、
再び基板を加熱して７００℃前後でＧａＡｓエピタキシ
ャル層を成長するものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
方法で成長したエピタキシャル薄膜は、Ｓｉ基板から拡
散してくるＳｉ原子がエピタキシャル薄膜中に取り込ま
れ、高純度の結晶を得ることが極めて難しかった。図２
は、従来のＯＭＶＰＥ装置のサセプタの拡大図であり、
サセプタ１は上面にＳｉ基板４の落し込み部２を設け、
その周囲に傾斜面３を設けたものである。以下、ＧａＡ
ｓの成長を例にして説明する。まず、成長させる前に８
００〜１０００℃の高温に上げ、Ｓｉ基板の酸化膜除去
を目的とした熱クリーニングを行う。次に、２段階成長
法と呼ばれる方法で、ＧａＡｓ薄膜を成長させる。即
ち、４００〜５００℃の低温で１０〜２０ｎｍの膜厚の
薄膜を成長させた後、６００〜８００℃の通常の成長温
度に昇温して所定の膜厚の成長を行う。
方法で成長したエピタキシャル薄膜は、Ｓｉ基板から拡
散してくるＳｉ原子がエピタキシャル薄膜中に取り込ま
れ、高純度の結晶を得ることが極めて難しかった。図２
は、従来のＯＭＶＰＥ装置のサセプタの拡大図であり、
サセプタ１は上面にＳｉ基板４の落し込み部２を設け、
その周囲に傾斜面３を設けたものである。以下、ＧａＡ
ｓの成長を例にして説明する。まず、成長させる前に８
００〜１０００℃の高温に上げ、Ｓｉ基板の酸化膜除去
を目的とした熱クリーニングを行う。次に、２段階成長
法と呼ばれる方法で、ＧａＡｓ薄膜を成長させる。即
ち、４００〜５００℃の低温で１０〜２０ｎｍの膜厚の
薄膜を成長させた後、６００〜８００℃の通常の成長温
度に昇温して所定の膜厚の成長を行う。
【０００５】上記の成長方法では、熱クリーニング工程
で８００℃以上の高温に曝されるため、以前の成長時に
堆積したＧａＡｓ堆積物６が熱分解を起こしてＳｉ基板
４の表面に付着物７を付着して汚染する。この付着物７
は、ＧａＡｓ成長に際し、多結晶化や異常成長をもたら
し、成長結晶の結晶性を悪化し、表面欠陥発生の原因と
なる。また、６００〜８００℃の高温成長では、Ｓｉ基
板の側面や裏面からＳｉが拡散してＧａＡｓ薄膜中に取
り込まれるオートドーピング現象が発生する。
で８００℃以上の高温に曝されるため、以前の成長時に
堆積したＧａＡｓ堆積物６が熱分解を起こしてＳｉ基板
４の表面に付着物７を付着して汚染する。この付着物７
は、ＧａＡｓ成長に際し、多結晶化や異常成長をもたら
し、成長結晶の結晶性を悪化し、表面欠陥発生の原因と
なる。また、６００〜８００℃の高温成長では、Ｓｉ基
板の側面や裏面からＳｉが拡散してＧａＡｓ薄膜中に取
り込まれるオートドーピング現象が発生する。
【０００６】図６は、従来のもう１つのＯＭＶＰＥ装置
のサセプタの拡大図であり、サセプタ１２の上面にＳｉ
基板１０を直接設置していた。ＧａＡｓ層をエピタキシ
ャル成長させるときには、Ｓｉ基板は６００〜８００℃
の高い温度に曝されるため、Ｓｉ基板からＳｉ原子が気
相中に拡散し、ＧａＡｓ成長表面に到達してＧａＡｓ結
晶中に取り込まれるオートドーピング現象が起こり、Ｇ
ａＡｓ層結晶純度を低下させる。即ち、成長したＧａＡ
ｓ結晶に故意にドーピングを行っていないにも関わらず
高いｎ型伝導性を示し、その濃度は１０16〜１０17ｃｍ
-3にも達する。
のサセプタの拡大図であり、サセプタ１２の上面にＳｉ
基板１０を直接設置していた。ＧａＡｓ層をエピタキシ
ャル成長させるときには、Ｓｉ基板は６００〜８００℃
の高い温度に曝されるため、Ｓｉ基板からＳｉ原子が気
相中に拡散し、ＧａＡｓ成長表面に到達してＧａＡｓ結
晶中に取り込まれるオートドーピング現象が起こり、Ｇ
ａＡｓ層結晶純度を低下させる。即ち、成長したＧａＡ
ｓ結晶に故意にドーピングを行っていないにも関わらず
高いｎ型伝導性を示し、その濃度は１０16〜１０17ｃｍ
-3にも達する。
【０００７】ＳｉがオートドーピングされたＧａＡｓ層
を用い、その上にＦＥＴ（電界効果型トランジスタ）構
造のエピタキシャル層を形成すると、オートドーピング
された層でリーク電流が著しく発生し、ＦＥＴとして正
常なデバイス動作を得ることができなくなる。また、レ
ーザー等のデバイスを作製するときにも満足な性能を得
ることができなかった。このようなＳｉのオートドーピ
ング現象を抑制する手段として、Ｓｉ基板の成長面以外
の面（裏面、側面）を二酸化珪素（ＳｉＯ2 ）や窒化珪
素（Ｓｉ3 Ｎ4）で被覆する方法が既に提案されている
（Appl.Phys.Lett.,Vol.57No.25,1990,p.2669 ；Jpn.J.
Appl.Phys.,Vol.29,No.12,1990,p.L2417参照) 。しか
し、この方法は、二酸化珪素や窒化珪素をＳｉ基板に被
覆するために、成長とは別のＣＶＤ装置を必要とし、成
膜に多大な時間を要する。
を用い、その上にＦＥＴ（電界効果型トランジスタ）構
造のエピタキシャル層を形成すると、オートドーピング
された層でリーク電流が著しく発生し、ＦＥＴとして正
常なデバイス動作を得ることができなくなる。また、レ
ーザー等のデバイスを作製するときにも満足な性能を得
ることができなかった。このようなＳｉのオートドーピ
ング現象を抑制する手段として、Ｓｉ基板の成長面以外
の面（裏面、側面）を二酸化珪素（ＳｉＯ2 ）や窒化珪
素（Ｓｉ3 Ｎ4）で被覆する方法が既に提案されている
（Appl.Phys.Lett.,Vol.57No.25,1990,p.2669 ；Jpn.J.
Appl.Phys.,Vol.29,No.12,1990,p.L2417参照) 。しか
し、この方法は、二酸化珪素や窒化珪素をＳｉ基板に被
覆するために、成長とは別のＣＶＤ装置を必要とし、成
膜に多大な時間を要する。
【０００８】そこで、本発明では、上記の問題を解消
し、Ｓｉ基板上にＧａＡｓ等の化合物半導体結晶を成長
する際に、Ｓｉ基板から拡散するＳｉ原子がＧａＡｓ層
に取り込まれるオートドーピング現象を抑制し、成長時
にサセプタ周囲に堆積した化合物半導体成分の気相拡散
による基板の汚染を防止し、高性能デバイスへの適用が
可能となる高純度の化合物半導体結晶を低コストで成長
することができる気相成長方法及びその装置を提供しよ
うとするものである。
し、Ｓｉ基板上にＧａＡｓ等の化合物半導体結晶を成長
する際に、Ｓｉ基板から拡散するＳｉ原子がＧａＡｓ層
に取り込まれるオートドーピング現象を抑制し、成長時
にサセプタ周囲に堆積した化合物半導体成分の気相拡散
による基板の汚染を防止し、高性能デバイスへの適用が
可能となる高純度の化合物半導体結晶を低コストで成長
することができる気相成長方法及びその装置を提供しよ
うとするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は、(1) Ｓｉ基板
に化合物半導体結晶を有機金属気相成長法で成長させる
方法において、Ｓｉ基板の裏面、側面及び表面の外周部
をサセプタ及びリング状カバーで覆い、気相と遮断した
状態でＳｉ基板の主面に化合物半導体結晶を気相成長さ
せることを特徴とする化合物半導体結晶の気相成長方
法、(2) 反応管内にＳｉ基板を保持するサセプタを配置
し、原料ガスを供給する導管を反応管に接続した有機金
属気相成長装置において、Ｓｉ基板表面の外周部を覆
い、サセプタの上部側壁と摺接してＳｉ基板の裏面、側
面及び表面の外周部を気相と遮断するリング状カバーを
用いたことを特徴とする化合物半導体結晶の気相成長装
置、及び、(3) サセプタの上面にＳｉ基板落し込み部を
設け、該落し込み部の周囲に傾斜面を設け、該落し込み
部周囲のエッジ部とリング状カバーを線接触で密封可能
とし、かつ、該リング状カバーの内側下面でＳｉ基板表
面の外周部を押さえて密封可能にしたことを特徴とする
請求項２記載の化合物半導体結晶の気相成長装置であ
る。
に化合物半導体結晶を有機金属気相成長法で成長させる
方法において、Ｓｉ基板の裏面、側面及び表面の外周部
をサセプタ及びリング状カバーで覆い、気相と遮断した
状態でＳｉ基板の主面に化合物半導体結晶を気相成長さ
せることを特徴とする化合物半導体結晶の気相成長方
法、(2) 反応管内にＳｉ基板を保持するサセプタを配置
し、原料ガスを供給する導管を反応管に接続した有機金
属気相成長装置において、Ｓｉ基板表面の外周部を覆
い、サセプタの上部側壁と摺接してＳｉ基板の裏面、側
面及び表面の外周部を気相と遮断するリング状カバーを
用いたことを特徴とする化合物半導体結晶の気相成長装
置、及び、(3) サセプタの上面にＳｉ基板落し込み部を
設け、該落し込み部の周囲に傾斜面を設け、該落し込み
部周囲のエッジ部とリング状カバーを線接触で密封可能
とし、かつ、該リング状カバーの内側下面でＳｉ基板表
面の外周部を押さえて密封可能にしたことを特徴とする
請求項２記載の化合物半導体結晶の気相成長装置であ
る。
【００１０】
【作用】図１は、本発明の１具体例である化合物半導体
結晶の気相成長装置のサセプタの拡大図である。サセプ
タ１は、その上面にＳｉ基板４を収容するための落とし
込み部２を設け、その周囲に傾斜面３を設けたもので、
Ｓｉ基板４を収容した後、石英製のリング状カバー５を
載せることにより、リング状カバー５の内側下面でＳｉ
基板４表面の外周部を押さえ、該落し込み部２の周囲の
エッジ部とリング状カバー５の下面を線接触させて密封
する。
結晶の気相成長装置のサセプタの拡大図である。サセプ
タ１は、その上面にＳｉ基板４を収容するための落とし
込み部２を設け、その周囲に傾斜面３を設けたもので、
Ｓｉ基板４を収容した後、石英製のリング状カバー５を
載せることにより、リング状カバー５の内側下面でＳｉ
基板４表面の外周部を押さえ、該落し込み部２の周囲の
エッジ部とリング状カバー５の下面を線接触させて密封
する。
【００１１】図５は、本発明のもう１つの具体例である
化合物半導体結晶の気相成長装置のサセプタの拡大図で
ある。サセプタ８には、Ｓｉ基板１０を収容するための
落とし込み部９を設け、サセプタ８の上面と基板の上面
を同一平面となし、基板の外周部を覆い、サセプタ８の
上部外壁と摺接するリング状カバー１１をサセプタ８に
装着することにより、基板の裏面、側面及び表面の外周
部を気相から遮断する。
化合物半導体結晶の気相成長装置のサセプタの拡大図で
ある。サセプタ８には、Ｓｉ基板１０を収容するための
落とし込み部９を設け、サセプタ８の上面と基板の上面
を同一平面となし、基板の外周部を覆い、サセプタ８の
上部外壁と摺接するリング状カバー１１をサセプタ８に
装着することにより、基板の裏面、側面及び表面の外周
部を気相から遮断する。
【００１２】図１の装置おいては、リング状カバーの外
側への広がりにより、堆積物を有するサセプタの周囲部
分を基板表面から分離できるので、８００℃以上の熱ク
リーニング時の熱分解によって起こるＧａＡｓ等の気相
拡散や表面マイグレーションによるＳｉ基板への付着を
抑制することができ、また、図１及び図５の装置におい
て、リング状カバーを用いることにより、基板表面と基
板の側面・裏面を遮断できるので、６００〜８００℃の
成長時の基板表面や裏面からのＳｉ原子の成長薄膜への
オートドーピング現象を抑制することができるので、高
品質の化合物半導体を成長することが可能になった。
側への広がりにより、堆積物を有するサセプタの周囲部
分を基板表面から分離できるので、８００℃以上の熱ク
リーニング時の熱分解によって起こるＧａＡｓ等の気相
拡散や表面マイグレーションによるＳｉ基板への付着を
抑制することができ、また、図１及び図５の装置におい
て、リング状カバーを用いることにより、基板表面と基
板の側面・裏面を遮断できるので、６００〜８００℃の
成長時の基板表面や裏面からのＳｉ原子の成長薄膜への
オートドーピング現象を抑制することができるので、高
品質の化合物半導体を成長することが可能になった。
【００１３】なお、上記の石英製のリング状カバーは、
成長の際に堆積するＧａＡｓ等の化合物半導体成分をエ
ッチング処理して除去しても浸食されないため、成長前
に常に清浄な状態に保っておくことができる。それ故、
熱クリーニング時のＳｉ基板表面へのＧａＡｓ等の化合
物半導体成分の付着を完全に回避することができる。
成長の際に堆積するＧａＡｓ等の化合物半導体成分をエ
ッチング処理して除去しても浸食されないため、成長前
に常に清浄な状態に保っておくことができる。それ故、
熱クリーニング時のＳｉ基板表面へのＧａＡｓ等の化合
物半導体成分の付着を完全に回避することができる。
【００１４】
（実施例１）図１に示したサセプタにＳｉ基板を装着し
て減圧ＯＭＶＰＥ法の２段階成長法によりＧａＡｓ薄膜
を成長した。高純度のグラファイトに熱分解窒化ホウ素
（ｐＢＮ）をコーティングしたサセプタに、Ｓｉ基板を
装着し、石英製のリング状カバーをセットした。まず、
Ｓｉ基板を１０００℃で３０分間熱クリーニングを行っ
て基板表面を清浄化した。次いで、基板温度を４３０℃
に設定し、トリメチルガリウム及びアルシンを原料とし
てＧａＡｓ低温成長層を１５ｎｍ成長させた。次に、基
板温度を６５０℃に昇温し、膜厚５μｍのＧａＡｓ層を
成長させた。
て減圧ＯＭＶＰＥ法の２段階成長法によりＧａＡｓ薄膜
を成長した。高純度のグラファイトに熱分解窒化ホウ素
（ｐＢＮ）をコーティングしたサセプタに、Ｓｉ基板を
装着し、石英製のリング状カバーをセットした。まず、
Ｓｉ基板を１０００℃で３０分間熱クリーニングを行っ
て基板表面を清浄化した。次いで、基板温度を４３０℃
に設定し、トリメチルガリウム及びアルシンを原料とし
てＧａＡｓ低温成長層を１５ｎｍ成長させた。次に、基
板温度を６５０℃に昇温し、膜厚５μｍのＧａＡｓ層を
成長させた。
【００１５】得られたＧａＡｓ層をＣ−Ｖ法で面内のキ
ャリア濃度分布を測定した。図３は測定結果の一例であ
り、図から明らかなように、ＧａＡｓ層のキャリア濃度
は、面内全域にわたり１０14ｃｍ-3レベルの均一な低濃
度を示し、高純度結晶が得られたことが分かる。このキ
ャリア濃度は、ＦＥＴ構造のデバイスへの適用を可能に
するものであり、リーク電流等のデバイス特性を劣化さ
せることのない高純度のバッファ層として用いることの
できるものである。
ャリア濃度分布を測定した。図３は測定結果の一例であ
り、図から明らかなように、ＧａＡｓ層のキャリア濃度
は、面内全域にわたり１０14ｃｍ-3レベルの均一な低濃
度を示し、高純度結晶が得られたことが分かる。このキ
ャリア濃度は、ＦＥＴ構造のデバイスへの適用を可能に
するものであり、リーク電流等のデバイス特性を劣化さ
せることのない高純度のバッファ層として用いることの
できるものである。
【００１６】なお、比較のために、図１のリング状カバ
ーを省略した図２のサセプタを用いて同様の成長させた
ところ、熱クリーニング時に基板の外周部にＧａＡｓの
多結晶が付着したため、その上に成長したＧａＡｓ薄膜
も多結晶化してしまった。成長ＧａＡｓ薄膜のキャリア
濃度は、図４にみるように、中心部では低い濃度レベル
にあるものの、外周近くになると１０17ｃｍ-3以上の濃
度を示した。
ーを省略した図２のサセプタを用いて同様の成長させた
ところ、熱クリーニング時に基板の外周部にＧａＡｓの
多結晶が付着したため、その上に成長したＧａＡｓ薄膜
も多結晶化してしまった。成長ＧａＡｓ薄膜のキャリア
濃度は、図４にみるように、中心部では低い濃度レベル
にあるものの、外周近くになると１０17ｃｍ-3以上の濃
度を示した。
【００１７】（実施例２）図５に示したサセプタにＳｉ
基板を装着して減圧ＯＭＶＰＥ法の２段階成長法により
ＧａＡｓ薄膜を成長させた。サセプタは高純度のグラフ
ァイトに熱分解窒化ホウ素（ｐＢＮ）をコーティングし
たもので、Ｓｉ基板と同一形状か少し大きめの基板落と
し込み部を設けたものである。Ｓｉ基板はこの落とし込
み部に正確に装着する。Ｓｉ基板の外周部の僅かな部分
（１〜２ｍｍ程度）を覆い、サセプタの上部外壁に摺接
するリング状のカバーを装着する。このカバーもサセプ
タと同じ材質で作った。まず、Ｓｉ基板を９００℃の水
素で希釈したアルシン中で３０分間置き、基板表面を清
浄化した。次いで、基板温度を４５０℃に設定し、トリ
メチルガリウム及びアルシンを原料としてＧａＡｓ低温
バッファ層を１５ｎｍ成長させた。次に、基板温度を７
５０℃に設定し、膜厚５μｍのＧａＡｓ層を成長させ
た。
基板を装着して減圧ＯＭＶＰＥ法の２段階成長法により
ＧａＡｓ薄膜を成長させた。サセプタは高純度のグラフ
ァイトに熱分解窒化ホウ素（ｐＢＮ）をコーティングし
たもので、Ｓｉ基板と同一形状か少し大きめの基板落と
し込み部を設けたものである。Ｓｉ基板はこの落とし込
み部に正確に装着する。Ｓｉ基板の外周部の僅かな部分
（１〜２ｍｍ程度）を覆い、サセプタの上部外壁に摺接
するリング状のカバーを装着する。このカバーもサセプ
タと同じ材質で作った。まず、Ｓｉ基板を９００℃の水
素で希釈したアルシン中で３０分間置き、基板表面を清
浄化した。次いで、基板温度を４５０℃に設定し、トリ
メチルガリウム及びアルシンを原料としてＧａＡｓ低温
バッファ層を１５ｎｍ成長させた。次に、基板温度を７
５０℃に設定し、膜厚５μｍのＧａＡｓ層を成長させ
た。
【００１８】このようにして得たＧａＡｓ層をＣ−Ｖ法
で面内のキャリア濃度分布を測定した。図７に測定結果
の一例を示す。図より明らかなように、ＧａＡｓ層のキ
ャリア濃度は、３×１０14ｃｍ-3レベルの低濃度であ
り、高純度結晶が得られたことが分かる。このキャリア
濃度は、ＦＥＴ構造のデバイスへの適用を可能にするも
のであり、リーク電流等のデバイス特性を劣化させるこ
とのない高純度のバッファ層として用いることのできる
ものである。
で面内のキャリア濃度分布を測定した。図７に測定結果
の一例を示す。図より明らかなように、ＧａＡｓ層のキ
ャリア濃度は、３×１０14ｃｍ-3レベルの低濃度であ
り、高純度結晶が得られたことが分かる。このキャリア
濃度は、ＦＥＴ構造のデバイスへの適用を可能にするも
のであり、リーク電流等のデバイス特性を劣化させるこ
とのない高純度のバッファ層として用いることのできる
ものである。
【００１９】なお、比較のために、図６のサセプタを用
いて同様の成長し、面内のキャリア濃度分布を測定した
ところ、図８に示すようにＳｉがオートドーピングして
いることが分かる。即ち、外周近くで８×１Ｏ16ｃｍ-3
と高いｎ型伝導性を示し、中心部にかけてキャリア濃度
の減少がみられるものの、中心部においてもキャリア濃
度は１×１０16ｃｍ-3以上であり、Ｓｉのオートドーピ
ングが顕著に現れていることが分かる。特に、ウェーハ
周辺部のキャリア濃度が高く、オートドーピングの影響
がより顕著に現れていることが分かる。
いて同様の成長し、面内のキャリア濃度分布を測定した
ところ、図８に示すようにＳｉがオートドーピングして
いることが分かる。即ち、外周近くで８×１Ｏ16ｃｍ-3
と高いｎ型伝導性を示し、中心部にかけてキャリア濃度
の減少がみられるものの、中心部においてもキャリア濃
度は１×１０16ｃｍ-3以上であり、Ｓｉのオートドーピ
ングが顕著に現れていることが分かる。特に、ウェーハ
周辺部のキャリア濃度が高く、オートドーピングの影響
がより顕著に現れていることが分かる。
【００２０】
【発明の効果】本発明は、上記の構成を採用することに
より、Ｓｉ基板の裏面、側面及び表面の外周部を気相か
ら遮断することができ、その結果、ＧａＡｓ薄膜の成長
中にＳｉ基板から揮発するＳｉ原子の気相への拡散を防
止することができ、ＧａＡｓ薄膜へのＳｉのオートドー
ピングが抑制され、また、成長時に堆積したＧａＡｓ堆
積物の熱分解物質による基板表面の汚染を防止すること
ができ、キャリア濃度の極めて低い高純度、高品質の均
一な化合物半導体薄膜をＳｉ基板上に容易に形成するこ
とができるようになった。
より、Ｓｉ基板の裏面、側面及び表面の外周部を気相か
ら遮断することができ、その結果、ＧａＡｓ薄膜の成長
中にＳｉ基板から揮発するＳｉ原子の気相への拡散を防
止することができ、ＧａＡｓ薄膜へのＳｉのオートドー
ピングが抑制され、また、成長時に堆積したＧａＡｓ堆
積物の熱分解物質による基板表面の汚染を防止すること
ができ、キャリア濃度の極めて低い高純度、高品質の均
一な化合物半導体薄膜をＳｉ基板上に容易に形成するこ
とができるようになった。
【図１】本発明の１具体例である化合物半導体気相成長
装置のサセプタの拡大図である。
装置のサセプタの拡大図である。
【図２】従来の化合物半導体気相成長装置のサセプタの
拡大図である。
拡大図である。
【図３】図１のサセプタを用いて成長させたＧａＡｓ層
のキャリア濃度を示したグラフである。
のキャリア濃度を示したグラフである。
【図４】図２のサセプタを用いて成長させたＧａＡｓ層
のキャリア濃度を示したグラフである。
のキャリア濃度を示したグラフである。
【図５】本発明のもう１つの具体例である化合物半導体
気相成長装置のサセプタの拡大図である。
気相成長装置のサセプタの拡大図である。
【図６】従来のもう１つの化合物半導体気相成長装置の
サセプタの拡大図である。
サセプタの拡大図である。
【図７】図５のサセプタを用いて成長させたＧａＡｓ層
のキャリア濃度を示したグラフである。
のキャリア濃度を示したグラフである。
【図８】図６のサセプタを用いて成長させたＧａＡｓ層
のキャリア濃度を示したグラフである。
のキャリア濃度を示したグラフである。
Claims (3)
- 【請求項１】 Ｓｉ基板に化合物半導体結晶を有機金属
気相成長法で成長させる方法において、Ｓｉ基板の裏
面、側面及び表面の外周部をサセプタ及びリング状カバ
ーで覆い、気相と遮断した状態でＳｉ基板の主面に化合
物半導体結晶を気相成長させることを特徴とする化合物
半導体結晶の気相成長方法。 - 【請求項２】 反応管内にＳｉ基板を保持するサセプタ
を配置し、原料ガスを供給する導管を反応管に接続した
有機金属気相成長装置において、Ｓｉ基板表面の外周部
を覆い、サセプタの上部壁面と摺接してＳｉ基板の裏
面、側面及び表面の外周部を気相と遮断するリング状カ
バーを用いたことを特徴とする化合物半導体結晶の気相
成長装置。 - 【請求項３】 サセプタの上面にＳｉ基板落し込み部を
設け、該落し込み部の周囲に傾斜面を設け、該落し込み
部周囲のエッジ部とリング状カバーを線接触で密封可能
とし、かつ、該リング状カバーの内側下面でＳｉ基板表
面の外周部を押さえて密封可能にしたことを特徴とする
請求項２記載の化合物半導体結晶の気相成長装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32299792A JPH06104193A (ja) | 1992-08-03 | 1992-12-02 | 化合物半導体結晶の気相成長方法及びその装置 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20651492 | 1992-08-03 | ||
| JP4-206514 | 1992-08-03 | ||
| JP32299792A JPH06104193A (ja) | 1992-08-03 | 1992-12-02 | 化合物半導体結晶の気相成長方法及びその装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06104193A true JPH06104193A (ja) | 1994-04-15 |
Family
ID=26515685
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32299792A Pending JPH06104193A (ja) | 1992-08-03 | 1992-12-02 | 化合物半導体結晶の気相成長方法及びその装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06104193A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005200250A (ja) * | 2004-01-14 | 2005-07-28 | Hitachi Cable Ltd | 窒化物半導体結晶の製造方法及び窒化物半導体基板の製造方法 |
| JP2005526394A (ja) * | 2002-05-13 | 2005-09-02 | クリー インコーポレイテッド | Ｍｏｃｖｄ反応炉用サセプタ |
| JP2009001436A (ja) * | 2007-06-19 | 2009-01-08 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 半導体結晶の成長方法および半導体結晶基板 |
| JP2009252969A (ja) * | 2008-04-04 | 2009-10-29 | Sumitomo Electric Ind Ltd | サセプタおよび気相成長装置 |
| CN110223939A (zh) * | 2019-05-23 | 2019-09-10 | 上海集成电路研发中心有限公司 | 一种降低外延自掺杂效应的装置和方法 |
-
1992
- 1992-12-02 JP JP32299792A patent/JPH06104193A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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