JPH07142393A

JPH07142393A - 半導体結晶成長装置

Info

Publication number: JPH07142393A
Application number: JP30992593A
Authority: JP
Inventors: Masanori Shinohara; 正典篠原; Haruki Yokoyama; 春喜横山
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 1993-11-16
Filing date: 1993-11-16
Publication date: 1995-06-02

Abstract

(57)【要約】【目的】半導体結晶基板が配される気相成長用容器内
に、有機金属原料ガスを、ラジカル化させることなしに
供給する有機金属原料ガス供給手段と、上記気相成長用
容器内を常圧または１０^-1Ｔｏｒｒ以上の真空状態に排
気する排気手段と、上記気相成長用容器内の半導体結晶
基板を加熱する加熱手段とを有する半導体結晶成長装置
において、それを用いて、半導体結晶基板の表面を、炭
素が付着していても、それが効果的に除去された表面に
清浄化することができるように、また、半導体結晶基板
上に、その半導体結晶薄膜を、炭素を低い濃度でしか含
んでいないものとして形成することができるようにす
る。【構成】上記半導体結晶成長装置において、上記気相
成長用容器内に、上記有機金属原料ガスとは異なる原料
ガスまたはキャリアガスを、ラジカル分解して供給する
ラジカル分解ガス供給手段を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体結晶基板上に半
導体結晶薄膜を気相成長法によって形成するのに用いる
半導体結晶成長装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、図４を伴って次に述べる半導体結
晶成長装置が提案されている。

【０００３】すなわち、（ａ）半導体結晶基板１が配さ
れる気相成長用容器２と、（ｂ）その気相成長用容器２
内に、有機金属原料ガスＧＭを、ラジカル化させること
なしに供給する有機金属原料ガス供給手段３と、（ｃ）
気相成長用容器２内を常圧または１０^-1Ｔｏｒｒ以上の
真空状態に排気する排気手段４と、（ｄ）気相成長用容
器２内に配された半導体結晶基板１を加熱する加熱手段
５とを有するとともに、気相成長用容器２内に、有機金
属原料ガスＧＭとは別個の原料ガスまたはキャリアガス
ＧＱを、ラジカル化させることなしに供給する有機金属
原料ガス供給手段３とは別個のガス供給手段６を有す
る。

【０００４】この場合、有機金属原料ガス供給手段３
は、有機金属原料ガス源３１と、その有機金属原料ガス
源３１から気相成長用容器２内に延長している有機金属
原料ガス供給用管３２と、その有機金属原料ガス供給用
管３２に介挿されたガス制御弁３３とを有し、一方、有
機金属原料ガス源３１は、恒温槽３４内に配された、液
化有機金属原料ガス３６を収容している液化有機金属原
料ガス収容容器３５を有し、そして、その液化有機金属
原料ガス収容容器３５内に収容されている液化有機金属
原料ガス３６内から、その液化有機金属原料ガス３６内
に外部からキャリアガスＧＣを送り込むためのキャリア
ガス供給用管３７が導出され、また、有機金属原料ガス
供給用管３２の気相成長用容器２側とは反対側の端が、
液化有機金属原料ガス収容容器３５内に、液化有機金属
原料ガス収容容器内に収容されている液化有機金属原料
ガス３６内に延長することなしに延長されている。

【０００５】また、排気手段４は、気相成長用容器２内
に、それから延長している排気用管４１を介して連結し
ている排気用ポンプ４２を有する。

【０００６】さらに、加熱手段５は、気相成長用容器２
の周りに配されたヒ―タ５１を有する。

【０００７】また、ガス供給手段６は、ガス源６１と、
それから気相成長用容器２内に延長しているガス供給管
６２と、そのガス供給管６２に介挿されたガス制御弁６
３とを有する。

【０００８】以上が、従来提案されている半導体結晶成
長装置の構成である。

【０００９】このような従来の半導体結晶成長装置によ
れば、それを用いて、次のようにして半導体基板１の表
面を清浄化させることができる。

【００１０】すなわち、気相成長用容器２内に配される
半導体結晶基板１をＧａＡｓ結晶基板でなるものとして
述べれば、気相成長用容器２内に半導体結晶基板１とし
てのＧａＡｓ結晶基板を配し、そのＧａＡｓ結晶基板
を、加熱手段５によって、すなわち、その加熱手段５が
有するヒ―タ５１への通電によって、５８０℃以上の温
度に加熱し、その状態で、気相成長用容器２内を、排気
手段４によって、すなわち、その排気手段４が有する排
気用ポンプ４２を作動させることによって、排気しなが
ら、気相成長用容器２内に、原料ガス供給手段６の原料
ガス源６１から、ガス供給用管６２及びガス制御弁６３
を介して、アルシンガスを、水素でなるキャリアガスに
乗せて供給させる。

【００１１】しかるときは、半導体結晶基板１としての
ＧａＡｓ結晶基板の表面上から、いままで付着していた
酸化物などが熱によって蒸発し、その蒸発物が、キャリ
アガスに乗せられたアルシンガスとともに、気相成長用
容器２内から、排気手段４に向って排出される。

【００１２】以上のことから、図４に示す従来の半導体
結晶成長装置によれば、それを用いて、半導体結晶基板
１の表面を清浄化させることができる。

【００１３】また、図４に示す従来の半導体結晶成長装
置によれば、それを用いて、次のようにして、半導体結
晶基板１上に、半導体結晶薄膜１０を、気相成長法によ
って形成することができる。

【００１４】すなわち、気相成長用容器２内に配される
半導体結晶基板１をＧａＡｓ結晶基板でなるものとし、
また、半導体結晶薄膜１０をＧａＡｓ結晶薄膜でなるも
のとして形成する場合で述べれば、気相成長用容器２内
に半導体結晶基板１としてのＧａＡｓ結晶基板を配し、
そのＧａＡｓ結晶基板を、加熱手段５によって、すなわ
ち、その加熱手段５が有するヒ―タ５１への通電によっ
て、５００℃〜７００℃以上の温度に加熱し、その状態
で、気相成長用容器２内を、排気手段４によって、すな
わち、その排気手段４が有する排気用ポンプ４２を作動
させることによって、排気しながら、有機金属原料ガス
供給手段３の有機金属原料ガス供給源３１における有機
金属原料ガス収容容器３５内に収容されている液化有機
金属原料ガス３６内に、外部から、キャリアガス供給用
管３７を用いて、水素ガスを、キャリアガスＧＣとして
供給し、液化有機金属原料ガス３６を泡立たせ、それに
より有機金属原料ガス収容容器３５内で水素ガスでなる
キャリアガスに乗せられたトリメチルガリウムガスを有
機金属原料ガスＧＭとして得、そして、それを、有機金
属原料ガス供給用管３２及びガス制御弁３３を介して、
気相成長用容器２内に供給させ、また、これと同時に、
原料ガス供給手段６の原料ガス源６１から、ガス供給用
管６２及びガス制御弁６３を介して、アルシンガスを、
水素でなるキャリアガスに乗せて、原料ガスＧＣとして
供給させる。

【００１５】しかるときは、気相成長用容器２内に供給
された有機金属原料ガスＧＭとしてのトリメチルガリウ
ムガス及び原料ガスＧＱとしてのアルシンガスが、半導
体結晶基板１としてのＧａＡｓ結晶基板の表面近傍また
は表面上で熱によって分解し、半導体結晶基板１として
のＧａＡｓ結晶基板上に、半導体結晶薄膜１０としての
ＧａＡｓ結晶薄膜が成長する。

【００１６】以上のことから、図４に示す従来の半導体
結晶成長装置によれば、それを用いて、半導体結晶基板
１上に、半導体結晶薄膜１０を、気相成長法によって形
成することができる。

【００１７】さらに、図４に示す従来の半導体結晶成長
装置によれば、それを用いて、次のようにして、半導体
結晶基板１に、上述した半導体結晶薄膜１０とは異なる
材料でなる他の半導体結晶薄膜１０′を、気相成長法に
よって形成することができる。

【００１８】すなわち、気相成長用容器２内に配される
半導体結晶基板１をＧａＡｓ結晶基板でなるものとし、
また、半導体結晶薄膜１０′をＧａＮでなるものとして
形成する場合で述べれば、気相成長用容器２内に半導体
結晶基板１としてのＧａＡｓ結晶基板を配し、そのＧａ
Ａｓ結晶基板を、加熱手段５によって、すなわち、その
加熱手段５が有するヒ―タ５１への通電によって、８０
０℃以上の温度に加熱し、その状態で、気相成長用容器
２内を、排気手段４によって、すなわち、その排気手段
４が有する排気用ポンプ４２を作動させることによっ
て、排気しながら、有機金属原料ガス供給手段３の有機
金属原料ガス供給手段３が有する有機金属原料ガス供給
源３１における有機金属原料ガス収容容器３５内に収容
されている液化有機金属原料ガス３６内に、外部から、
キャリアガス供給用管３７を用いて、水素ガスを、キャ
リアガスＧＣとして供給し、液化有機金属原料ガス３６
を泡立たせ、それにより、有機金属原料ガス収容容器３
５内で水素ガスでなるキャリアガスに乗せられたトリメ
チルガリウムガスを有機金属原料ガスＧＭとして得、そ
れを、有機金属原料ガス供給用管３２及びガス制御弁３
３を介して、気相成長用容器２内に供給させ、また、こ
れと同時に、原料ガス供給手段６の原料ガス供給手段６
が有する原料ガス源６１から、ガス供給用管６２及びガ
ス制御弁６３を介して、アンモニアガス（ＮＨ₃）を、
水素でなるキャリアガスに乗せて、原料ガスとして供給
させる。

【００１９】しかるときは、気相成長用容器２内に供給
された有機金属原料ガスＧＭとしてのトリメチルガリウ
ムガス及び原料ガスＧＱとしてのアンモニアガスが、半
導体結晶基板１としてのＧａＡｓ結晶基板の表面近傍ま
たは表面上で熱によって分解し、半導体結晶基板１とし
てのＧａＡｓ結晶基板上に、半導体結晶薄膜１０′とし
てのＧａＮ結晶薄膜が成長する。

【００２０】以上のことから、図４に示す従来の半導体
結晶成長装置によれば、それを用いて、半導体結晶基板
１上に、上述した半導体結晶薄膜１０とは異なる材料の
半導体結晶薄膜１０′を、気相成長法によって形成する
ことができる。

【００２１】

【発明が解決しようとする課題】図４に示す従来の半導
体結晶成長装置の場合、それを用いて、上述したように
して、半導体結晶基板１としてのＧａＡｓ結晶基板の表
面を清浄化する場合、その半導体結晶基板１が上述した
ようにＧａＡｓ結晶基板でなる場合で述べれば、半導体
結晶基板１としてのＧａＡｓ結晶基板の表面に炭素が付
着している場合、その炭素が、熱だけによっては蒸発し
難いことから、その炭素を、十分除去することができ
ず、このため、上述したようにして清浄化された半導体
結晶基板１上に、半導体結晶薄膜を形成する場合、その
半導体結晶薄膜が、それと半導体結晶基板１との間の界
面に炭素を高い濃度で導入させて形成される、という欠
点を有していた。

【００２２】また、図４に示す従来の半導体結晶成長装
置の場合、それを用いて、上述したように半導体結晶基
板１上に半導体結晶薄膜１０を形成する場合、上述した
ように、半導体結晶基板１がＧａＡｓ結晶基板でなると
し、また、その半導体結晶基板１としてのＧａＡｓ結晶
基板上に形成される半導体結晶薄膜１０がＧａＡｓ結晶
薄膜でなるものとする場合で述べれば、有機金属原料ガ
スＧＭとしてのトリメチルガリウムガス及び他の原料ガ
スＧＱとしてのアルシンガスの熱分解によって、半導体
結晶基板１としてＧａＡｓ結晶基板上に、半導体結晶薄
膜１０としてのＧａＡｓ結晶薄膜が形成されるとき、ト
リメチルガリウムガスの分解によって生ずるメチル基
が、アルシンガスの分解によって生ずる水素原子と結合
して、メタンガスを生成し、そのメタンガスが外部に排
気されることから、原料ガスＧＱとしてのアルシンガス
の気相成長用容器２内への供給量、従って、気相成長用
容器２内でのアルシンガスの流量を増加させれば、半導
体結晶薄膜１０を、不必要な不純物としての炭素が低い
濃度でしか導入されていないものとして形成することが
できる。

【００２３】しかしながら、この場合、半導体結晶基板
１としてＧａＡｓ結晶基板の加熱温度を低くし、それに
よって、半導体結晶基板１としてのＧａＡｓ結晶基板に
熱によって欠陥を与えないようにして、半導体結晶薄膜
１０としてのＧａＡｓ結晶薄膜を形成する場合、アルシ
ンガスの分解が効果的に生じないことから、半導体結晶
薄膜１０としてのＧａＡｓ結晶薄膜が、炭素を比較的高
い濃度で導入しているものとして形成される、という欠
点を有していた。

【００２４】また、図に示す従来の半導体結晶成長装置
の場合、それを用いて、上述したように半導体結晶基板
１上に半導体結晶薄膜１０′を形成する場合、上述した
ように、半導体結晶基板１がＧａＡｓ結晶基板でなるも
のとし、また、半導体結晶基板１としてのＧａＡｓ結晶
基板上に形成される半導体結晶薄膜１０′をＧａＮ結晶
薄膜でなるものとする場合で述べれば、原料ガスＧＱと
してのアンモニア（ＮＨ₃）ガスが熱的にもまたは化学
的にも安定であることから、半導体結晶基板１としての
ＧａＡｓ結晶基板を、上述したように、８００℃以上と
いう高い温度に加熱する必要があり、このため、半導体
結晶薄膜１０′としてのＧａＡｓ結晶基板を、半導体結
晶基板１としてのＧａＡｓ結晶基板に熱による欠陥を与
えてしか形成することができない、という欠点を有して
いた。

【００２５】よって、本発明は、上述したような欠点の
ない、新規な半導体結晶成長装置を提案せんとするもの
である。

【００２６】

【課題を解決するための手段】本発明による半導体結晶
成長装置は、図４で前述した従来の半導体結晶成長装置
の場合と同様に、（ｉ）半導体結晶基板が配される気相
成長用容器と、（ｉｉ）上記気相成長用容器内に、有機
金属原料ガスを、ラジカル化させることなしに供給させ
る有機金属原料ガス供給手段と、（ｉｉｉ）上記気相成
長用容器内を常圧または１０^-1Ｔｏｒｒ以上の真空状態
に排気する排気手段と、（ｉｖ）上記気相成長用容器内
に配された上記半導体結晶基板を加熱する加熱手段とを
有する。

【００２７】しかしながら、本発明による半導体結晶成
長装置は、このような半導体結晶成長装置において、
（ｖ）上記気相成長用容器内に、上記有機金属原料ガス
とは異なる原料ガスまたはキャリアガスを、ラジカル化
して供給させるラジカル化ガス供給手段を有する。

【００２８】

【作用・効果】本発明による半導体結晶成長装置によれ
ば、それを用い、そして、気相成長用容器内に、半導体
結晶基板を配している状態でラジカル化ガス供給手段に
よってラジカル化ガスを供給させれば、半導体結晶基板
を加熱手段によって比較的低い温度にしか加熱しなくて
も、半導体結晶基板の表面を、それに炭素が付着してい
ても、その炭素の除去された表面に、清浄化させること
ができる。

【００２９】また、本発明による半導体結晶成長装置に
よれば、それを用い、そして、気相成長用容器内に、半
導体結晶基板を配している状態で、有機金属原料ガス供
給手段によって有機金属原料ガスを供給させ、且つ原料
ガス供給手段によって、他の原料ガスを供給させるとと
もに、ラジカル化ガス供給手段によってラジカル化ガス
を供給させれば、原料ガスが熱的にも化学的にも安定で
あっても、また、半導体結晶基板を加熱手段によって比
較的低い温度にしか加熱しなくても、半導体結晶基板上
に、半導体結晶薄膜を、炭素を格段的に低い濃度でしか
導入していないものとして、形成することができる。

【００３０】

【実施例】次に、図１を伴って、本発明による半導体結
晶成長装置の実施例を述べよう。

【００３１】図１において、図４との対応部分には同一
符号を付して詳細説明を省略する。

【００３２】図１に示す本発明による半導体結晶成長装
置は、図４で前述した従来の半導体結晶成長装置におい
て、ラジカル化ガス供給手段７を有することを除いて、
図４で前述した従来の半導体結晶成長装置の場合と同様
の構成を有する。

【００３３】この場合、ラジカル化ガス供給手段７は、
原料ガスまたはキャリアガスのガス源７１と、そのガス
源７１から気相成長用容器２内に延長しているラジカル
化ガス用ガス供給用管７２と、そのラジカル化ガス用ガ
ス供給用管７２に介挿されたガス制御弁７３と、ラジカ
ル化ガス用ガス供給用管７２にガス制御弁７３からみて
気相成長用容器２側において介挿された、熱電子を発生
する例えば直径０．５ｍｍ、長さ２０ｃｍのタングステ
ンでなるフィラメント７５を内装しているラジカル化ガ
ス生成用室７４とを有する。

【００３４】以上が、本発明による半導体結晶成長装置
の実施例の構成である。

【００３５】このような構成を有する本発明による半導
体結晶成長装置によれば、それを用いて、次に述べるよ
うにして、半導体結晶基板１の表面を清浄化させること
ができる。

【００３６】すなわち、気相成長用容器２内に配される
半導体結晶基板１をＧａＡｓ結晶基板でなるものとして
述べれば、気相成長用容器２内に半導体結晶基板１とし
てのＧａＡｓ結晶基板を配し、そのＧａＡｓ結晶基板
を、加熱手段５によって、すなわち、その加熱手段５が
有するヒ―タ５１への通電によって、約４５０℃の温度
に加熱し、その状態で、気相成長用容器２内を、排気手
段４によって、すなわち、その排気手段４が有する排気
用ポンプ４２を作動させることによって、排気しなが
ら、ラジカル化ガス供給手段７のラジカル化ガス生成用
室７４内にラジカル化ガス供給手段７のガス源７１か
ら、ガス供給用管７２及びガス制御弁７３を介して、水
素ガスをキャリアガスとして１リットル／分の流量で供
給させ、そして、このとき、ラジカル化ガス生成用室７
４内で、フィラメント７５を２０００℃の温度に加熱し
て、そのフィラメント７５から熱電子を発生させること
によって、水素ガスをラジカル化し、そのラジカル化水
素ガスをガス供給用管７２を介して、気相成長用容器２
内に供給させる。

【００３７】しかるときは、半導体結晶基板１としての
ＧａＡｓ結晶基板の表面上に、酸化物が付着していれ
ば、それに、ラジカル化水素ガスが反応して、酸化水素
ガスが生成し、また、ＧａＡｓ結晶基板の表面上に、炭
素が付着していれば、それに、ラジカル化水素ガスが反
応して、メタンガスが生成し、そして、それら酸化水素
ガス及びメタンガスが、未反応のラジカル化水素ガスと
ともに、気相成長用容器２内から、排気手段４に向って
排出される。

【００３８】以上のことから、図１に示す本発明による
半導体結晶成長装置によれば、それを用いて、半導体結
晶基板１を５８０℃以上というように高い温度に加熱し
なくても、その半導体結晶基板１の表面を、その表面に
炭素が付着していても、炭素が除去された表面に清浄化
させることができる。

【００３９】また、図１に示す本発明による半導体結晶
成長装置によれば、それを用いて、次に述べるようにし
て、半導体結晶基板１上に半導体結晶薄膜１０を形成す
ることができる。

【００４０】すなわち、気相成長用容器２内に配される
半導体結晶基板１をＧａＡｓ結晶基板でなるものとし、
また、半導体結晶薄膜１０をＧａＡｓ結晶薄膜でなるも
のとして形成する場合で述べれば、気相成長用容器２内
に半導体結晶基板１としてのＧａＡｓ結晶基板を配し、
そのＧａＡｓ結晶基板を、加熱手段５によって、すなわ
ち、その加熱手段５が有するヒ―タ５１への通電によっ
て、６００℃以上の温度に加熱し、その状態で、気相成
長用容器２内を、排気手段４によって、すなわち、その
排気手段４が有する排気用ポンプ４２を作動させること
によって、排気しながら、有機金属原料ガス供給手段３
の有機金属原料ガス供給源３１における有機金属原料ガ
ス収容容器３５内に収容されている液化有機金属原料ガ
ス３６内に、外部から、キャリアガス供給用管３７を用
いて、水素ガスを、キャリアガスＧＣとして供給し、液
化有機金属原料ガス３６を泡立たせ、それにより有機金
属原料ガス収容容器３５内で水素ガスでなるキャリアガ
スに乗せられたトリメチルガリウムガスを有機金属原料
ガスＧＭとして得、そして、それを、有機金属原料ガス
供給用管３２及びガス制御弁３３を介して、気相成長用
容器２内に、１．６×１０^-6ｍｏｌ／分の流量で供給さ
せ、また、これと同時に、原料ガス供給手段６の原料ガ
ス源６１から、ガス供給用管６２及びガス制御弁６３を
介して、アルシンガスを、水素でなるキャリアガスに乗
せて、原料ガスＧＱとして、４．２×１０^-5ｍｏｌ／分
の流量で供給させ、さらに、ラジカル化ガス供給手段７
のラジカル化ガス生成用室７４内に、ラジカル化ガス供
給手段７のガス源７１から、ガス供給用管７２及びガス
制御弁７３を介して、水素ガスをキャリアガスとして１
リットル／分の流量で供給させ、そして、このとき、ラ
ジカル化ガス生成用室７４内で、フィラメント７５を２
０００℃の温度に加熱して、そのフィラメント７５から
熱電子を発生させることによって、ラジカル化ガス生成
用室７４内に供給された水素ガスをラジカル化し、その
ラジカル化水素ガスを、ラジカル化ガス用ガス供給用管
７２を介して、気相成長用容器２内に供給させる。この
場合、気相成長用容器２内を６０Ｔｏｒｒの圧力に保た
せ、また、気相成長用容器２のキャリアガスの総流量を
４リットル／分とした。さらに、ラジカル化ガス用ガス
供給用管７２の気相成長用容器２内の先端を、半導体結
晶基板１に対して７ｃｍの距離を保って配した。

【００４１】しかるときは、気相成長用容器２内に供給
された有機金属原料ガスＧＭとしてのトリメチルガリウ
ムガス及び原料ガスＧＱとしてのアルシンガスが、半導
体結晶基板１としてのＧａＡｓ結晶基板の表面近傍また
は表面上で熱によって分解し、半導体結晶基板１として
のＧａＡｓ結晶基板上に、半導体結晶薄膜１０としての
ＧａＡｓ結晶薄膜が成長する。そして、この場合、トリ
メチルガリウムガスの分解によって生ずるメチル基が、
アルシンガスの分解によって生ずる水素原子と結合し
て、メタンガスを生成する外、メチル基が、ラジカル化
水素ガスと反応して、メタンガスを生成し、そして、そ
れらメタンガスが外部に排出されることから、半導体結
晶薄膜１０を、不必要な不純物としての炭素が低い濃度
でしか導入されていないものとして形成することができ
る。

【００４２】以上のことから、図１に示す本発明による
半導体結晶成長装置によれば、それを用いて、半導体結
晶基板１を加熱手段５によって比較的低い温度にしか加
熱しなくても、半導体結晶基板１上に、半導体結晶薄膜
１０を、炭素を格段的に低い濃度でしか導入していない
ものとして、形成することができる。

【００４３】さらに、図１に示す本発明による半導体結
晶成長装置によれば、次に述べるようにして、半導体結
晶基板１上に半導体結晶薄膜１０′を形成することがで
きる。

【００４４】すなわち、気相成長用容器２内に配される
半導体結晶基板１をＧａＡｓ結晶基板でなるものとし、
また、半導体結晶薄膜１０′をＧａＮでなるものとして
形成する場合で述べれば、気相成長用容器２内に半導体
結晶基板１としてのＧａＡｓ結晶基板を配し、そのＧａ
Ａｓ結晶基板を、加熱手段５によって、すなわち、その
加熱手段５が有するヒ―タ５１への通電によって、６０
０℃の温度に加熱し、その状態で、気相成長用容器２内
を、排気手段４によって、すなわち、その排気手段４が
有する排気用ポンプ４２を作動させることによって、排
気しながら、有機金属原料ガス供給手段３の有機金属原
料ガス供給手段３が有する有機金属原料ガス供給源３１
における有機金属原料ガス収容容器３５内に収容されて
いる液化有機金属原料ガス３６内に、外部から、キャリ
アガス供給用管３７を用いて、水素ガスを、キャリアガ
スＧＣとして供給し、液化有機金属原料ガス３６を泡立
たせ、それにより、有機金属原料ガス収容容器３５内で
水素ガスでなるキャリアガスに乗せられたトリメチルガ
リウムガスを有機金属原料ガスＧＭとして得、そして、
それを、有機金属原料ガス供給用管３２及びガス制御弁
３３を介して、気相成長用容器２内に、１．６×１０^-6
ｍｏｌ／分の流量で供給させ、また、これと同時に、ラ
ジカル化ガス供給手段７のラジカル化ガス生成用室７４
内に、ラジカル化ガス供給手段７のガス源７１から、ガ
ス供給用管７２及びガス制御弁７３を介して、アンモニ
アガス（ＮＨ₃）を１００ｃｃ／分の流量で、流量３リ
ットルの水素ガスとともに原料ガスとして供給させ、そ
して、このとき、ラジカル化ガス生成用室７４内で、フ
ィラメント７５を２０００℃の温度に加熱して、そのフ
ィラメント７５から熱電子を発生させることによって、
ラジカル化ガス生成用室７４内に供給されたアンモニア
ガス及び水素ガスをともにラジカル化し、そのラジカル
化アンモニアガス及びラジカル化水素ガスを、ラジカル
化ガス用ガス供給用管７２を介して、気相成長用容器２
内に供給させる。この場合、気相成長用容器２内を６０
Ｔｏｒｒの圧力に保たせ、また、ラジカル化ガス用ガス
供給用管７２の気相成長用容器２内の先端を、半導体結
晶基板１に対して７ｃｍの距離を保って配した。

【００４５】しかるときは、気相成長用容器２内に供給
された有機金属原料ガスＧＭとしてのトリメチルガリウ
ムガスが、半導体結晶基板１としてのＧａＡｓ結晶基板
の表面近傍または表面上で熱によって分解するととも
に、ラジカル化アンモニアガスを構成しているラジカル
化窒素ガスがトリメチルガリウムガスと反応することに
よって、半導体結晶基板１としてのＧａＡｓ結晶基板上
に、半導体結晶薄膜１０′としてのＧａＡｓ結晶薄膜が
成長する。そして、この場合、トリメチルガリウムガス
の分解及びラジカル化窒素ガスとの反応によって生ずる
メチル基が、ラジカル化アンモニアガスを構成している
ラジカル化水素ガス及びラジカル化アンモニアガスとと
もに気相成長用容器２内に供給されたラジカル化水素ガ
スと反応して、メタンガスを生成し、そして、そのメタ
ンガスが外部に排出されることから、半導体結晶薄膜１
０′を、不必要な不純物としての炭素が低い濃度でしか
導入されていないものとして形成することができる。

【００４６】以上のことから、図１に示す本発明による
半導体結晶成長装置によれば、それを用いて、原料ガス
（上例の場合、アンモニアガス）が熱的にも化学的にも
安定であっても、また、半導体結晶基板１を加熱手段５
によって比較的低い温度にしか加熱しなくても、半導体
結晶基板１上に、半導体結晶薄膜１０を、炭素を格段的
に低い濃度でしか導入していないものとして、形成する
ことができる。

【００４７】さらに、図１に示す本発明による半導体結
晶成長装置によれば、次に述べるようにして、半導体結
晶基板１上に、上述した半導体結晶薄膜１０とは同じ材
料でなるが、上述した半導体結晶薄膜１０′とは異なる
材料でなる他の半導体結晶薄膜１０″を形成することが
できる。

【００４８】すなわち、気相成長用容器２内に配される
半導体結晶基板１をＧａＡｓ結晶基板でなるものとし、
また、半導体結晶薄膜１０″をＧａＡｓ結晶薄膜でなる
ものとして形成する場合で述べれば、気相成長用容器２
内に半導体結晶基板１としてのＧａＡｓ結晶基板を配
し、そのＧａＡｓ結晶基板を、加熱手段５によって、す
なわち、その加熱手段５が有するヒ―タ５１への通電に
よって、４９０℃の温度に加熱し、その状態で、気相成
長用容器２内を、排気手段４によって、すなわち、その
排気手段４が有する排気用ポンプ４２を作動させること
によって、排気しながら、上述した半導体結晶薄膜１０
を形成する場合と同様に、有機金属原料ガス供給手段３
によって、同様に得られたキャリアガスに乗せられたト
リメチルガリウムガスを、有機金属原料ガス供給用管３
２及びガス制御弁３３を介して、気相成長用容器２内
に、１秒間供給させ、次に、同様に上述した半導体結晶
薄膜１０を形成する場合と同様に同様に得られたラジカ
ル化水素ガスを、３秒間供給させ、次に、同様に上述し
た半導体結晶薄膜１０を形成する場合と同様に、原料ガ
ス供給手段６によって、同様のアンモニアガス（Ｎ
Ｈ₃）を、水素でなるキャリアガスに乗せて、原料ガス
として、１秒間供給させ、次に、ラジカル化ガス供給手
段７によって、同様のラジカル化水素ガスを、３秒間供
給させることを、１０００回繰返した。この場合、上述
した各繰返しにおいて、メリメチルガリウムガス及びア
ルシンガスを、気相成長用容器２内にそれぞれ１×１０
^-6ｍｏｌ／各繰返し及び７×１０^-7ｍｏｌ／各繰返しと
した。

【００４９】しかるときは、上述した各繰返しにおい
て、まず、Ｇａ結晶層が成長し、次でＡｓ結晶層が成長
することによって、ＧａＡｓ結晶層の単層が形成され、
半導体結晶基板１としてのＧａＡｓ結晶基板上に、半導
体結晶薄膜１０″としての、ＧａＡｓ結晶層の１０００
層でなるＧａＡｓ結晶薄膜が成長する。

【００５０】以上のことから、図１に示す本発明による
半導体結晶成長装置によれば、それを用いて、半導体結
晶基板１上に、上述した半導体結晶薄膜１０″を、炭素
を低い濃度でしか導入していないものとして、気相成長
法によって形成することができる。

【００５１】このことは、上述したようにして形成され
た半導体結晶薄膜１０″としてのＧａＡｓ結晶薄膜中
の、その表面からの深さ（μｍ）に対する炭素の濃度
を、２次イオン質量分析法によって測定したところ、図
３に本発明として示す結果が得られたのに対し、ラジカ
ル化ガス供給手段７のラジカル化ガス生成用室７４内に
おけるフィラメント７５を加熱せず、従って、ガス源７
１からの水素ガスを、そのまま気相成長用容器２に供給
することを除いて、上述した場合と同様の条件で、半導
体結晶基板１としてのＧａＡｓ結晶基板上に、半導体結
晶薄膜としてのＧａＡｓ結晶薄膜を、従来の方法として
形成し、その半導体結晶薄膜としてのＧａＡｓ結晶薄膜
中の、炭素の濃度を、同様に測定したところ、図３に従
来として示す結果が得られたことからも明らかである。

【００５２】なお、上述においては本発明の一例を示し
たに留まり、本発明の精神を脱することなしに、種々の
変型、変更をなし得るであろう。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による半導体結晶成長装置の実施例を示
す略線図である。

【図２】本発明による半導体結晶成長装置の実施例を用
いて、半導体結晶基板上に半導体結晶薄膜を形成したと
きの、その半導体結晶薄膜中の、その表面からとった深
さに対する炭素の濃度を、従来の方法で、同様の半導体
結晶基板上に同様の半導体結晶薄膜を形成したときの、
同様の濃度と対比して示す図である。

【図３】本発明による半導体結晶成長装置の実施例を用
いて、半導体結晶基板上に半導体結晶薄膜を形成したと
きの、その半導体結晶薄膜中の、その表面からとった深
さに対する炭素の濃度を、従来の方法で、同様の半導体
結晶基板上に同様の半導体結晶薄膜を形成したときの、
同様の濃度と対比して示す図である。

【図４】従来の半導体結晶成長装置を示す略線図であ
る。

【符号の説明】

１半導体結晶基板２気相成長用容器３有機金属原料ガス供給手段４排気手段５加熱手段６原料ガス供給手段７ラジカル化ガス供給手段１０、１０′、１０″ 半導体結晶薄膜３１有機金属原料ガス源３２有機金属原料ガス供給用管３３ガス制御弁３４恒温槽３５有機金属原料ガス収容容器３６液化有機金属原料ガス３７キャリアガス供給用管４１排気用管４２排気用ポンプ５１ヒ―タ６１原料ガス源６２ガス供給用管６３ガス制御弁７１ガス源７２ラジカル化ガス用ガス供給用管７３ガス制御弁７４ラジカル化ガス生成用室７５フィラメント

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】半導体結晶基板が配される気相成長用容
器と、上記気相成長用容器内に、有機金属原料ガスを、ラジカ
ル化させることなしに供給する有機金属原料ガス供給手
段と、上記気相成長用容器内を常圧または１０^-1Ｔｏｒｒ以上
の真空状態に排気する排気手段と、上記気相成長用容器内に配された上記半導体結晶基板を
加熱する加熱手段とを有する半導体結晶成長装置におい
て、上記気相成長用容器内に、上記有機金属原料ガスとは異
なる原料ガスまたはキャリアガスを、ラジカル化して供
給するラジカル化ガス供給手段を有することを特徴とす
る半導体結晶成長装置。