JPH09295890A - 半導体製造装置および半導体製造方法 - Google Patents
半導体製造装置および半導体製造方法Info
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- JPH09295890A JPH09295890A JP10692296A JP10692296A JPH09295890A JP H09295890 A JPH09295890 A JP H09295890A JP 10692296 A JP10692296 A JP 10692296A JP 10692296 A JP10692296 A JP 10692296A JP H09295890 A JPH09295890 A JP H09295890A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】ＡｌＧａＩｎＮ系薄膜成長の様に、成長用基板
とその上に設けられる半導体単結晶薄膜との結晶構造お
よび／または格子定数が大きく異なる格子不整合エピタ
キシャル成長において、安定して高品質なエピタキシャ
ルウエハを製造する。 【解決手段】第１のチャンバー内で、ガスをプラズマ励
起して発生させたラジカルおよび／またはイオンを成長
用基板に接触させて改質および／またはクリーニングを
行い、第２のチャンバー内にて該成長用基板上への半導
体単結晶薄膜の気相成長を行い、かつ該第１のチャンバ
ーと該第２のチャンバーとの間の該成長用基板の移動を
大気に接触させることなく行うことを特徴とする方法お
よびそれに用いる装置。
とその上に設けられる半導体単結晶薄膜との結晶構造お
よび／または格子定数が大きく異なる格子不整合エピタ
キシャル成長において、安定して高品質なエピタキシャ
ルウエハを製造する。 【解決手段】第１のチャンバー内で、ガスをプラズマ励
起して発生させたラジカルおよび／またはイオンを成長
用基板に接触させて改質および／またはクリーニングを
行い、第２のチャンバー内にて該成長用基板上への半導
体単結晶薄膜の気相成長を行い、かつ該第１のチャンバ
ーと該第２のチャンバーとの間の該成長用基板の移動を
大気に接触させることなく行うことを特徴とする方法お
よびそれに用いる装置。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、成長用基板とその
上に設けられる半導体単結晶薄膜との結晶構造及び／又
は格子定数が大きく異なる不整合エピタキシャル成長に
好適に用いうる半導体製造装置に関する。
上に設けられる半導体単結晶薄膜との結晶構造及び／又
は格子定数が大きく異なる不整合エピタキシャル成長に
好適に用いうる半導体製造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】最近の青色及び緑色の発光ダイオード
（ＬＥＤ）の高輝度化の進展には目ざましいものがあ
り、材料として、ＺｎＳＳｅ系やＡｌＧａＩｎＮ系が用
いられている。これらの背景には、ＺｎＳＳｅ系におけ
るラジカル窒素ドーピング、ＡｌＧａＩｎＮ系における
成長後の熱処理などのｐ型ドーピング技術の改善があ
る。特に、ＡｌＧａＩｎＮ系発光ダイオードは、青色光
源としては実用レベルのものが作製されており、図２に
示すようなダブルへテロ構造が用いられている。ＧａＮ
系基板のバルク成長が困難であるために、青色用窒化ガ
リウム系化合物半導体用基板として、サファイア（α−
Ａｌ2 Ｏ3 ）、炭化珪素（ＳｉＣ）、酸化亜鉛（Ｚｎ
Ｏ）などが用いられている。しかし、ＡｌＧａＩｎＮ系
材料は、これらの基板と結晶構造及び／又は格子定数が
大きく異なるために、高品質のＡｌＧａＩｎＮ系材料を
成長させるためには種々の工夫がなされている。例え
ば、サファイア基板上に高温１０５０℃において約２０
分間水素中で基板表面のクリーニングを行った後に降温
し、低温（約５００℃）でのアモルファスＧａＮバッフ
ァ層の成長を行い、もう一度昇温して８００〜１０２０
℃で高品質のＡｌＧａＩｎＮ系からなるダブルヘテロ構
造を成長させることにより、高輝度青色発光ダイオード
の作製に成功している。また、アンモニアガスあるいは
窒素ガスをプラズマ励起により分解して発生させたラジ
カルおよび／またはイオンをサファイア基板表面に接触
させて、低温で基板表面を窒化した後、該基板表面に半
導体単結晶薄膜を成長させることが行われている。更
に、最近ＧａＡｓやＳｉ基板へのＧａＮの成長も試み始
められているが、成長前の表面窒化条件等により、六方
晶、立方晶のどちらの形態もとりうることが報告されて
いる。
（ＬＥＤ）の高輝度化の進展には目ざましいものがあ
り、材料として、ＺｎＳＳｅ系やＡｌＧａＩｎＮ系が用
いられている。これらの背景には、ＺｎＳＳｅ系におけ
るラジカル窒素ドーピング、ＡｌＧａＩｎＮ系における
成長後の熱処理などのｐ型ドーピング技術の改善があ
る。特に、ＡｌＧａＩｎＮ系発光ダイオードは、青色光
源としては実用レベルのものが作製されており、図２に
示すようなダブルへテロ構造が用いられている。ＧａＮ
系基板のバルク成長が困難であるために、青色用窒化ガ
リウム系化合物半導体用基板として、サファイア（α−
Ａｌ2 Ｏ3 ）、炭化珪素（ＳｉＣ）、酸化亜鉛（Ｚｎ
Ｏ）などが用いられている。しかし、ＡｌＧａＩｎＮ系
材料は、これらの基板と結晶構造及び／又は格子定数が
大きく異なるために、高品質のＡｌＧａＩｎＮ系材料を
成長させるためには種々の工夫がなされている。例え
ば、サファイア基板上に高温１０５０℃において約２０
分間水素中で基板表面のクリーニングを行った後に降温
し、低温（約５００℃）でのアモルファスＧａＮバッフ
ァ層の成長を行い、もう一度昇温して８００〜１０２０
℃で高品質のＡｌＧａＩｎＮ系からなるダブルヘテロ構
造を成長させることにより、高輝度青色発光ダイオード
の作製に成功している。また、アンモニアガスあるいは
窒素ガスをプラズマ励起により分解して発生させたラジ
カルおよび／またはイオンをサファイア基板表面に接触
させて、低温で基板表面を窒化した後、該基板表面に半
導体単結晶薄膜を成長させることが行われている。更
に、最近ＧａＡｓやＳｉ基板へのＧａＮの成長も試み始
められているが、成長前の表面窒化条件等により、六方
晶、立方晶のどちらの形態もとりうることが報告されて
いる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
いずれの方法においても、成長用基板上に高品質な半導
体単結晶薄膜を安定的に形成させることができず、例え
ば発光ダイオードを作製した場合に、輝度が安定せず、
かつ成長を繰り返し行うと次第に輝度が減少する傾向が
見られる。同様な問題によりその後の半導体単結晶薄膜
成長において高品質な膜が得られていない。
いずれの方法においても、成長用基板上に高品質な半導
体単結晶薄膜を安定的に形成させることができず、例え
ば発光ダイオードを作製した場合に、輝度が安定せず、
かつ成長を繰り返し行うと次第に輝度が減少する傾向が
見られる。同様な問題によりその後の半導体単結晶薄膜
成長において高品質な膜が得られていない。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記の課
題を解決すべく鋭意検討した結果、高温での表面クリー
ニング中あるいは降温中に、チャンバー壁面等に付着し
たダストから不純物が脱離し、基板表面の汚染を引き起
こし、ＡｌＧａＩｎＮ系成長膜の結晶性を劣化させてし
まうと考え、また、アンモニアガスあるいは窒素ガスを
プラズマ励起により分解して発生したラジカルおよび／
またはイオンを基板に接触させる方法も、同様の機構に
より結晶性の劣化が起こると考えた。そして、成長用基
板の改質および／またはクリーニングと、該成長用基板
上への単結晶薄膜の成長とを別々のチャンバー内で行
い、かつ両チャンバー間の移動の際に成長用基板を大気
に接触させない様にすることにより、上記の問題が容易
に解決できることを見出し、本発明に到達した。即ち、
本発明の要旨は、チャンバー内に導入されたガスをプラ
ズマ励起して、ラジカルおよび／またはイオンを発生さ
せて成長用基板に接触させる装置Ａと、チャンバー内に
導入された原料ガスを熱分解して成長用基板上に半導体
単結晶薄膜を気相成長させる装置Ｂとを、基板搬送手段
を具備し、基板搬送時には大気と遮断される搬送室で連
結したことを特徴とする半導体製造装置、および第１の
チャンバー内で、ガスをプラズマ励起して発生させたラ
ジカルおよび／またはイオンを成長用基板表面に接触さ
せて改質および／またはクリーニングを行い、第２のチ
ャンバー内にて該成長用基板上への半導体単結晶薄膜の
気相成長を行い、かつ該第１のチャンバーと第２のチャ
ンバーとの該成長用基板の移動を大気に接触させること
なく行うことを特徴とする半導体製造方法に存する。
題を解決すべく鋭意検討した結果、高温での表面クリー
ニング中あるいは降温中に、チャンバー壁面等に付着し
たダストから不純物が脱離し、基板表面の汚染を引き起
こし、ＡｌＧａＩｎＮ系成長膜の結晶性を劣化させてし
まうと考え、また、アンモニアガスあるいは窒素ガスを
プラズマ励起により分解して発生したラジカルおよび／
またはイオンを基板に接触させる方法も、同様の機構に
より結晶性の劣化が起こると考えた。そして、成長用基
板の改質および／またはクリーニングと、該成長用基板
上への単結晶薄膜の成長とを別々のチャンバー内で行
い、かつ両チャンバー間の移動の際に成長用基板を大気
に接触させない様にすることにより、上記の問題が容易
に解決できることを見出し、本発明に到達した。即ち、
本発明の要旨は、チャンバー内に導入されたガスをプラ
ズマ励起して、ラジカルおよび／またはイオンを発生さ
せて成長用基板に接触させる装置Ａと、チャンバー内に
導入された原料ガスを熱分解して成長用基板上に半導体
単結晶薄膜を気相成長させる装置Ｂとを、基板搬送手段
を具備し、基板搬送時には大気と遮断される搬送室で連
結したことを特徴とする半導体製造装置、および第１の
チャンバー内で、ガスをプラズマ励起して発生させたラ
ジカルおよび／またはイオンを成長用基板表面に接触さ
せて改質および／またはクリーニングを行い、第２のチ
ャンバー内にて該成長用基板上への半導体単結晶薄膜の
気相成長を行い、かつ該第１のチャンバーと第２のチャ
ンバーとの該成長用基板の移動を大気に接触させること
なく行うことを特徴とする半導体製造方法に存する。
【０００５】
【発明の実施の形態】本発明装置の具体的構成の一例を
図１に示す。中央に基板搬送手段を具備する搬送室を設
け、その周囲に、装置Ａと装置Ｂを備えており、装置Ａ
と装置Ｂはそれぞれ大気と遮断された搬送室と連結され
ている。装置Ａは、その内部に成長用基板を配置するチ
ャンバー、該チャンバー内にアンモニア、窒素、水素
等、プラズマ励起によりラジカルおよび／またはイオン
となるガスを導入する手段、これらのガスをマイクロ
波、ＲＦ等によりプラズマ励起する手段から少なくとも
構成される。装置Ａは、ラジカルおよび／またはイオン
の作用により、通常単結晶薄膜の成長温度よりは低い温
度条件で、成長用基板表面を改質および／またはクリー
ニングするのに使用されるが、成長用基板表面にさほど
高品質の結晶性が要求されない低温バッファ層を形成す
る場合は、該バッファ層形成用原料ガスを導入して低温
バッファ層を成長させるのに用いてもよい。装置Ｂは、
その内部で成長用基板表面に半導体単結晶薄膜を形成さ
せるチャンバー、該半導体単結晶薄膜の原料ガスを導入
する手段、該原料ガスを加熱分解する手段を少なくとも
具備している。装置Ｂとしては、有機金属気相成長（Ｍ
ＯＣＶＤ）装置等の原料ガスを熱分解して半導体単結晶
薄膜を気相成長させる公知の装置がいずれも使用可能で
ある。具体的な半導体単結晶薄膜の成長方法としては、
ＡｌＧａＩｎＮ系の場合、キャリアガスに水素を用い
て、 III族原料ガスに、トリメチルガリウム（ＴＭ
Ｇ）、トリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）、トリメチル
インジウム（ＴＭＩ）を用い、Ｖ族原料には、一般的に
はアンモニア（ＮＨ3）が用いられるが、成長温度の低
減のために、低温での分解効率のよいジメチルヒドラジ
ンやアジ化エチルなどの有機金属を用いてもよい。ｎ型
ドーパントには、ＳｉまたはＧｅを、ｐ型ドーパントに
は、Ｍｇ、ＺｎまたはＢｅを用いる。必要に応じて、成
長後に引き続いてチャンバー内で熱処理を行い、キャリ
アを活性化させる。なお、組成または温度等の成長条件
の大きく異なる２種以上の単結晶薄膜を、同一の成長用
基板上に成長させようとするときは、装置Ｂを２台以
上、即ち、装置Ｂ、装置Ｂ’等を設け、それぞれ独立に
搬送室と連結すれば、単結晶薄膜中への不純物の混入を
防ぎ、あるいはチャンバー内の成長条件を安定させる上
で好ましい。ＡｌＧａＩｎＮ系とそれ以外のIII−Ｖ族
化合物半導体単結晶薄膜を同一基板上に成長させる場
合、より具体的には、ＧａＰ基板上にＧａＰバッファ層
を気相成長させた後表面を窒化し、その上にＡｌＧａＩ
ｎＮ系の半導体単結晶薄膜を成長させる場合がその典型
的な例である。このほか、本発明半導体製造装置は、必
要に応じて基板交換室を搬送室と連結して設けてもよ
く、装置Ａ、Ｂおよび基板交換室と搬送室との間は、ゲ
ートバルブで仕切って、基板を搬送時にのみ開放する構
成とするのが好ましい。
図１に示す。中央に基板搬送手段を具備する搬送室を設
け、その周囲に、装置Ａと装置Ｂを備えており、装置Ａ
と装置Ｂはそれぞれ大気と遮断された搬送室と連結され
ている。装置Ａは、その内部に成長用基板を配置するチ
ャンバー、該チャンバー内にアンモニア、窒素、水素
等、プラズマ励起によりラジカルおよび／またはイオン
となるガスを導入する手段、これらのガスをマイクロ
波、ＲＦ等によりプラズマ励起する手段から少なくとも
構成される。装置Ａは、ラジカルおよび／またはイオン
の作用により、通常単結晶薄膜の成長温度よりは低い温
度条件で、成長用基板表面を改質および／またはクリー
ニングするのに使用されるが、成長用基板表面にさほど
高品質の結晶性が要求されない低温バッファ層を形成す
る場合は、該バッファ層形成用原料ガスを導入して低温
バッファ層を成長させるのに用いてもよい。装置Ｂは、
その内部で成長用基板表面に半導体単結晶薄膜を形成さ
せるチャンバー、該半導体単結晶薄膜の原料ガスを導入
する手段、該原料ガスを加熱分解する手段を少なくとも
具備している。装置Ｂとしては、有機金属気相成長（Ｍ
ＯＣＶＤ）装置等の原料ガスを熱分解して半導体単結晶
薄膜を気相成長させる公知の装置がいずれも使用可能で
ある。具体的な半導体単結晶薄膜の成長方法としては、
ＡｌＧａＩｎＮ系の場合、キャリアガスに水素を用い
て、 III族原料ガスに、トリメチルガリウム（ＴＭ
Ｇ）、トリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）、トリメチル
インジウム（ＴＭＩ）を用い、Ｖ族原料には、一般的に
はアンモニア（ＮＨ3）が用いられるが、成長温度の低
減のために、低温での分解効率のよいジメチルヒドラジ
ンやアジ化エチルなどの有機金属を用いてもよい。ｎ型
ドーパントには、ＳｉまたはＧｅを、ｐ型ドーパントに
は、Ｍｇ、ＺｎまたはＢｅを用いる。必要に応じて、成
長後に引き続いてチャンバー内で熱処理を行い、キャリ
アを活性化させる。なお、組成または温度等の成長条件
の大きく異なる２種以上の単結晶薄膜を、同一の成長用
基板上に成長させようとするときは、装置Ｂを２台以
上、即ち、装置Ｂ、装置Ｂ’等を設け、それぞれ独立に
搬送室と連結すれば、単結晶薄膜中への不純物の混入を
防ぎ、あるいはチャンバー内の成長条件を安定させる上
で好ましい。ＡｌＧａＩｎＮ系とそれ以外のIII−Ｖ族
化合物半導体単結晶薄膜を同一基板上に成長させる場
合、より具体的には、ＧａＰ基板上にＧａＰバッファ層
を気相成長させた後表面を窒化し、その上にＡｌＧａＩ
ｎＮ系の半導体単結晶薄膜を成長させる場合がその典型
的な例である。このほか、本発明半導体製造装置は、必
要に応じて基板交換室を搬送室と連結して設けてもよ
く、装置Ａ、Ｂおよび基板交換室と搬送室との間は、ゲ
ートバルブで仕切って、基板を搬送時にのみ開放する構
成とするのが好ましい。
【０００６】
【実施例】以下、実施例により、本発明を更に詳細に説
明するが、本発明は、下記実施例により限定されるもの
ではない。 （実施例１）図２に示すような構造のエピタキシャルウ
エハの成長手順を示す。まずサファイア基板を装置Ａの
チャンバー内に導入し、加熱昇温した。５００℃におい
て、成長前にまず、水素ガスを導入して基板表面の水素
ラジカルクリーニングを行い、次いで、窒素ガス
（Ｎ2 ）を原料として、マイクロ波励起によりラジカル
窒素を基板表面に供給し、表面の酸素（Ｏ）原子をＮ原
子と置換させる工程、すなわち窒化を行った。次いで、
チャンバー内にトリメチルガリウム（ＴＭＧ）およびア
ンモニア（ＮＨ3 ）を導入し、基板表面上に、ＧａＮバ
ッファ層２０ｎｍを成長させた。この後、基板を冷却
し、搬送室を経て大気に接触させることなく装置Ｂ（減
圧ＭＯＣＶＤ装置）のチャンバーへ基板を移動させた。
基板を９００℃に加熱し、基板上に、ｎ型ＧａＮバッフ
ァ層４μｍ、ｎ型Ａ１0.2Ｇａ0.8Ｎクラッド層１μｍ、
ＺｎドープＩｎ0.1Ｇａ0.9Ｎ活性層０．１μｍ、ｐ型Ａ
１0.2Ｇａ0 .8Ｎクラッド層１μｍ、ｐ型ＧａＮコンタク
ト層１μｍを順次成長させた。このとき、キャリアガス
に水素を用いて、 III族原料ガスに、トリメチルガリウ
ム（ＴＭＧ）、トリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）、ト
リメチルインジウム（ＴＭＩ）を用いた。Ｖ族原料には
アチモニア（ＮＨ3 ）を用い、ｎ型ドーパントには、Ｓ
ｉを、ｐ型ドーパントには、Ｍｇを用いた。成長後に引
き続いて成長室内で熱処理を行い、キャリアを活性化さ
せた。
明するが、本発明は、下記実施例により限定されるもの
ではない。 （実施例１）図２に示すような構造のエピタキシャルウ
エハの成長手順を示す。まずサファイア基板を装置Ａの
チャンバー内に導入し、加熱昇温した。５００℃におい
て、成長前にまず、水素ガスを導入して基板表面の水素
ラジカルクリーニングを行い、次いで、窒素ガス
（Ｎ2 ）を原料として、マイクロ波励起によりラジカル
窒素を基板表面に供給し、表面の酸素（Ｏ）原子をＮ原
子と置換させる工程、すなわち窒化を行った。次いで、
チャンバー内にトリメチルガリウム（ＴＭＧ）およびア
ンモニア（ＮＨ3 ）を導入し、基板表面上に、ＧａＮバ
ッファ層２０ｎｍを成長させた。この後、基板を冷却
し、搬送室を経て大気に接触させることなく装置Ｂ（減
圧ＭＯＣＶＤ装置）のチャンバーへ基板を移動させた。
基板を９００℃に加熱し、基板上に、ｎ型ＧａＮバッフ
ァ層４μｍ、ｎ型Ａ１0.2Ｇａ0.8Ｎクラッド層１μｍ、
ＺｎドープＩｎ0.1Ｇａ0.9Ｎ活性層０．１μｍ、ｐ型Ａ
１0.2Ｇａ0 .8Ｎクラッド層１μｍ、ｐ型ＧａＮコンタク
ト層１μｍを順次成長させた。このとき、キャリアガス
に水素を用いて、 III族原料ガスに、トリメチルガリウ
ム（ＴＭＧ）、トリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）、ト
リメチルインジウム（ＴＭＩ）を用いた。Ｖ族原料には
アチモニア（ＮＨ3 ）を用い、ｎ型ドーパントには、Ｓ
ｉを、ｐ型ドーパントには、Ｍｇを用いた。成長後に引
き続いて成長室内で熱処理を行い、キャリアを活性化さ
せた。
【０００７】このようにして成長したエピタキシャルウ
エハの結晶性の評価を室温でのフォトルミネッセンス
（ＰＬ）強度測定により行った。図５に示すように、従
来の単一の反応成長装置では、ラン毎に発光輝度がばら
つき、かつ徐々に輝度が減少する傾向にあったのに対し
て、本発明装置および方法を用いることにより、図４に
示す通り非常に安定して高輝度のＰＬ発光が得られた。
エハの結晶性の評価を室温でのフォトルミネッセンス
（ＰＬ）強度測定により行った。図５に示すように、従
来の単一の反応成長装置では、ラン毎に発光輝度がばら
つき、かつ徐々に輝度が減少する傾向にあったのに対し
て、本発明装置および方法を用いることにより、図４に
示す通り非常に安定して高輝度のＰＬ発光が得られた。
【０００８】（実施例２）図３に示すような構造のエピ
タキシャルウエハの成長手順を示す。まずＧａＰ（１１
１）Ｂ基板を装置Ｂ’（減圧ＭＯＣＶＤ装置）に導入
し、加熱昇温した。７５０℃において、前記ＧａＰ基板
上にＧａＰバッファ層０．５μｍを成長させた。このと
き、キャリアガスに水素を用いて、 III族原料ガスに、
トリメチルガリウム（ＴＭＧ）、トリメチルアルミニウ
ム（ＴＭＡ）をＶ族原料には、ホスフィン（ＰＨ3 ）を
使用した。この後、基板を冷却し、搬送室を経て装置Ａ
へ基板を移動させる。基板を６００℃に加熱し、成長前
に窒素ガス（Ｎ2 ）を原料として、マイクロ波励起によ
りラジカル窒素を基板表面に供給し、表面のＰ原子をＮ
原子と置換させる工程、すなわち窒化を行った。この表
面上に、Ｉｎ0.3Ｇａ0.7Ｎバッファ層１０ｎｍを成長さ
せる。この後、基板を冷却し、搬送室を経て装置Ｂ（減
圧ＭＯＣＶＤ装置）へ基板を移動させる。基板を７００
℃に加熱し、前記エピタキシャル膜成長基板上に、ｎ型
Ｉｎ0.3Ｇａ0.7Ｎバッファ層１μｍ、ｎ型Ｉｎ0.3（Ａ
１0.2Ｇａ0.8）0.7Ｎクラッド層１μｍ、ＺｎドープＩ
ｎ0.3Ｇａ0.7Ｎ活性層０．１μｍ、ｐ型Ｉｎ0.3（Ａ１
0.2Ｇａ0.8）0.7Ｎクラッド層１μｍ、ｐ型Ｉｎ0.3Ｇａ
0.7Ｎコンタクト層１μｍを順次成長させた。このと
き、キャリアガスに水素を用いて、 III族原料ガスに、
ＴＭＧ、ＴＭＡ、トリメチルインジウム（ＴＭＩ）を用
いた。Ｖ族原料にはアンモニア（ＮＨ3 ）を用い、ｎ型
ドーパントには、Ｓｉを、ｐ型ドーパントには、Ｍｇを
用いた。成長後に引き続いて成長室内で熱処理を行い、
キャリアを活性化させた。なお、基板として｛１１１｝
Ｂを採用したのは、ＧａＰ表面の窒化を行い易くするた
めである。ここで｛１１１｝Ｂ面とは、 III−Ｖ族化合
物半導体であればＶ族のみが表面にならぶ｛１１１｝面
になる。実施例１と同様に、非常に安定して高輝度のＰ
Ｌ発光が得られた。
タキシャルウエハの成長手順を示す。まずＧａＰ（１１
１）Ｂ基板を装置Ｂ’（減圧ＭＯＣＶＤ装置）に導入
し、加熱昇温した。７５０℃において、前記ＧａＰ基板
上にＧａＰバッファ層０．５μｍを成長させた。このと
き、キャリアガスに水素を用いて、 III族原料ガスに、
トリメチルガリウム（ＴＭＧ）、トリメチルアルミニウ
ム（ＴＭＡ）をＶ族原料には、ホスフィン（ＰＨ3 ）を
使用した。この後、基板を冷却し、搬送室を経て装置Ａ
へ基板を移動させる。基板を６００℃に加熱し、成長前
に窒素ガス（Ｎ2 ）を原料として、マイクロ波励起によ
りラジカル窒素を基板表面に供給し、表面のＰ原子をＮ
原子と置換させる工程、すなわち窒化を行った。この表
面上に、Ｉｎ0.3Ｇａ0.7Ｎバッファ層１０ｎｍを成長さ
せる。この後、基板を冷却し、搬送室を経て装置Ｂ（減
圧ＭＯＣＶＤ装置）へ基板を移動させる。基板を７００
℃に加熱し、前記エピタキシャル膜成長基板上に、ｎ型
Ｉｎ0.3Ｇａ0.7Ｎバッファ層１μｍ、ｎ型Ｉｎ0.3（Ａ
１0.2Ｇａ0.8）0.7Ｎクラッド層１μｍ、ＺｎドープＩ
ｎ0.3Ｇａ0.7Ｎ活性層０．１μｍ、ｐ型Ｉｎ0.3（Ａ１
0.2Ｇａ0.8）0.7Ｎクラッド層１μｍ、ｐ型Ｉｎ0.3Ｇａ
0.7Ｎコンタクト層１μｍを順次成長させた。このと
き、キャリアガスに水素を用いて、 III族原料ガスに、
ＴＭＧ、ＴＭＡ、トリメチルインジウム（ＴＭＩ）を用
いた。Ｖ族原料にはアンモニア（ＮＨ3 ）を用い、ｎ型
ドーパントには、Ｓｉを、ｐ型ドーパントには、Ｍｇを
用いた。成長後に引き続いて成長室内で熱処理を行い、
キャリアを活性化させた。なお、基板として｛１１１｝
Ｂを採用したのは、ＧａＰ表面の窒化を行い易くするた
めである。ここで｛１１１｝Ｂ面とは、 III−Ｖ族化合
物半導体であればＶ族のみが表面にならぶ｛１１１｝面
になる。実施例１と同様に、非常に安定して高輝度のＰ
Ｌ発光が得られた。
【０００９】
【発明の効果】本発明により、ＡｌＧａＩｎＮ系薄膜成
長の様に、成長用基板が成長薄膜と結晶構造及び／又は
格子定数が大きく異なる格子不整合エピタキシャル成長
において、安定して高品質なエピタキシャルウエハを製
造することが可能となる。
長の様に、成長用基板が成長薄膜と結晶構造及び／又は
格子定数が大きく異なる格子不整合エピタキシャル成長
において、安定して高品質なエピタキシャルウエハを製
造することが可能となる。
【図１】本発明半導体製造装置の一例の説明図である。
【図２】本発明半導体製造装置および方法で製造される
半導体の層構成の一例の縦断面説明図である。
半導体の層構成の一例の縦断面説明図である。
【図３】本発明半導体製造装置および方法で製造される
半導体の層構成の他の一例の縦断面説明図である。
半導体の層構成の他の一例の縦断面説明図である。
【図４】本発明半導体製造装置および方法で発光ダイオ
ードを繰り返し製造した場合の成長回数とフォトルミネ
ンス強度の関係を示すグラフである。
ードを繰り返し製造した場合の成長回数とフォトルミネ
ンス強度の関係を示すグラフである。
【図５】従来の半導体製造装置および方法で発光ダイオ
ードを繰り返し製造した場合の成長回数とフォトルミネ
ンス強度の関係を示すグラフである。
ードを繰り返し製造した場合の成長回数とフォトルミネ
ンス強度の関係を示すグラフである。
Claims (11)
- 【請求項１】 チャンバー内に導入されたガスをプラズ
マ励起して、ラジカルおよび／またはイオンを発生させ
て成長用基板に接触させる装置Ａと、チャンバー内に導
入された原料ガスを熱分解して成長用基板上に半導体単
結晶薄膜を気相成長させる装置Ｂとを、基板搬送手段を
具備し、基板搬送時には大気と遮断される搬送室で連結
したことを特徴とする半導体製造装置。 - 【請求項２】 ２以上の装置Ｂを有し、該２以上の装置
Ｂがそれぞれ前記搬送室を介して装置Ａと連結されてい
る請求項１の装置。 - 【請求項３】 装置Ｂが、有機金属気相成長装置である
請求項１乃至２の装置。 - 【請求項４】 第１のチャンバー内で、ガスをプラズマ
励起して発生させたラジカルおよび／またはイオンを成
長用基板表面に接触させて改質および／またはクリーニ
ングを行い、第２のチャンバー内にて該成長用基板上へ
の半導体単結晶薄膜の気相成長を行い、かつ該第１のチ
ャンバーと該第２のチャンバーとの間の該成長用基板の
移動を大気に接触させることなく行うことを特徴とする
半導体製造方法。 - 【請求項５】 第２のチャンバー内での半導体単結晶薄
膜の気相成長が、有機金属気相成長法である請求項４の
方法。 - 【請求項６】 第１のチャンバー内で、成長用基板表面
の改質および／またはクリーニングならびに低温バッフ
ァ層の気相成長を行う請求項４乃至５の方法。 - 【請求項７】 ２以上の第２のチャンバーを有し、該２
以上の第２のチャンバーの各々で、それぞれ組成および
／または成長条件の異なる半導体単結晶薄膜の気相成長
を行う請求項４乃至６の方法。 - 【請求項８】 半導体単結晶薄膜が、ＡｌＧａＩｎＮ系
である請求項４乃至７の方法。 - 【請求項９】 成長用基板がサファイア基板である請求
項４乃至８の方法。 - 【請求項１０】 成長用基板がＧａＰ基板である請求項
４乃至８の方法。 - 【請求項１１】 ＧａＰ基板上にＧａＰバッファ層を気
相成長させる請求項１０の方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10692296A JPH09295890A (ja) | 1996-04-26 | 1996-04-26 | 半導体製造装置および半導体製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10692296A JPH09295890A (ja) | 1996-04-26 | 1996-04-26 | 半導体製造装置および半導体製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09295890A true JPH09295890A (ja) | 1997-11-18 |
Family
ID=14445918
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10692296A Pending JPH09295890A (ja) | 1996-04-26 | 1996-04-26 | 半導体製造装置および半導体製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09295890A (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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-
1996
- 1996-04-26 JP JP10692296A patent/JPH09295890A/ja active Pending
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