JPS582294A - 気相成長方法 - Google Patents

気相成長方法

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JPS582294A
JPS582294A JP56101087A JP10108781A JPS582294A JP S582294 A JPS582294 A JP S582294A JP 56101087 A JP56101087 A JP 56101087A JP 10108781 A JP10108781 A JP 10108781A JP S582294 A JPS582294 A JP S582294A
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vapor phase
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tube
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Masaharu Nogami
野上　雅春
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Fujitsu Ltd
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    • C30B25/02—Epitaxial-layer growth
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    • C30B25/02—Epitaxial-layer growth
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    • C30B25/00—Single-crystal growth by chemical reaction of reactive gases, e.g. chemical vapour-deposition growth
    • C30B25/02—Epitaxial-layer growth
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は気相５Ｓ！長方法に関し、特に基板上に均一か
つ高品質な連装多層気相成長膜を得ゐ気相エピタキシャ
ル成長法に間中るものである。
気相エピタキシャル成長法は、単結晶基板上に気相反応
によ）単結晶薄膜層を成長させゐ方法で、半導体プ鑓セ
スに広く用いられ□ており、ｊ！に単結晶薄膜層を多重
に成長する多層成長法という影でも用いられていゐ。た
とえば、化合物半導体の気相成長法は、マイクロ波素子
、晃電素子等の多くの半導体素子を製造する上で一１ｔ
Ｋ重要な技紺である０ 従来の横溢反応管を用い九〇ａＡｓの気相成長装置を第
１図に示す。反応？ｍ周囲に配設された加熱炉′２によ
り反応管内に所望の温度プロファイルを与えつつガス導
入管３．４より水素をキャリアガスとして三塩化砒素（
ＡｓＣ１ｍ）を導入してガリウム（Ｇａ）ソース５と反
応させ、鳳結晶ＧａＡｌ基板６上に：ＧａＡｓの成長が
行なわれる。ＧａＡｓの素子化においては一般に連続多
層エピタキシャル威長済が甲いられており、このような
連続多層−ビーキシャー成長層を凝門留りで得るには−
１高い均一性を有すゐエピタキシャル層を一現性良く区
長させ為ことが必要でｉ為。
ｔｌｌ−に示した従来の気相式長ｌＩ曾を用いて、素子
用の連続多層エピタキシャル成長層を得るには、主［１
）拡散律速１ｊｌ賊の染件下での家長、２）反応ＩＩＩ
連領竣の条件下での成長が行なわれている。
前者凭り 一長条件である成長温度、ガス流速、ＡｓＣ１１モル比
、基板上に設けられたｍＷ勾配を非常に精密に開−する
全装があり、再現性、制御性に乏しく、特に大面積単結
晶基板上あるいは、任意の形状をした単結晶基板上に高
均一エピタキシャル層を得ることが困難である◎ 稜者は＃Ｔ者の欠点を補い再現性、制御性良く大面積単
結晶基板上に高い均一性を４ってエピタキシャル層を得
ることがでＩゐが、ＡｓＣ１５モル比を低くしなくては
ならないため善品質なノンドープ高抵抗−を再塑性良く
祷るＫは問題であった０一方、上Ｆ　１）、　２）の両
成長方法において、高濃ｖ　（＞１　ｘｔ　ｏ”ｗ−”
）　ｚ　ヒｐ＊−ｖ　＊ｐｙ喘ｔｙ＞ｖ長ヲ鋳返し行う
と反応管内の汚れがＶ−ビンダ不純物により促進上れ又
、Ｇａソースがドーピング不純物の拡散により汚染され
石という欠点があり、反応管の気相エツチングを長時間
行っ九り、Ｇ＆ソースを頻繁に交換しなければならない
と言う問題が生じてい九〇 本発明は上記問題点を除去することにあり、高い均一性
を有し且つ高品質な連続多層エピタキシャル成長層を再
現性、制御性＾〈得ることのできる気相成長方法を提供
するととＫある。
本発明は、気相成長用反応管上流部分の内ｌＩＫその反
応管より断面積が小さく、かつ成長源を収納でき、気相
成長が行えるＳｔの長さを有する開管の第２の反応管を
装備した２重反応管構造を有する反応管を用い、第２の
反応管内部に単結晶基板を設置し第１の気相成長を行い
、引き続き下流側の第２の反応管のない部分に単結晶基
板を移動させて第２の気相成長を行うことくより、高い
均−性並びＫＩＩＦ品質の連続多層エピタキシャル層を
再現性、制御性曳く成長す石よう和したものであるＯ 本発明によ石気相成長方法の実施例を、横型反応管＋ｍ
％／％たＧａ−ＡｓＣ１ｇ−Ｈｗ系のＧａＡｓの気相家
長法について説−する。
の反応ｆ２１Ａとａ１ｍ反応反応管２１Ａ内Ｋｏ−ａて
その上流部分の内側に配置された長さ８０　（ｍ）程の
断面隼形の第２の反応管２１Ｂとからなる２重反応管構
造とされている。矩形型反応管２１Ｂの上置側Ｋ　Ｆｉ
Ｇ　ｍノース２２が配置されているσ１また３３は反応
１ｆ２１Ａへの水素（ＵＳ）あるいは迅＋ム−Ｃ１，の
導入管、２４−反応管２１Ｂへの水素あるいはＨ，＋Ａ
ｌＣ１１の導入管、２ＳけＧａソース２２へのＡ・Ｃ１
，の導入管、２６は不純物源ガスの導入管！あゐ＠オた
２７Ｆ！排気口であゐ・更Ｋ１１ｌけ加熱甲抵抗加熱炉
であり、２９け被成長処肩帛Ｇａム易単結晶基榎、３０
は開基＠２９の移動用支持体であ石。
第３図けかかる気相成長善愛にシけゐ温度プロファイル
の一例を示しており、本発明によれば、Ｇａ　ｙ−ｘ　
２２ノｌＬｆ’ｔ　８００　（’Ｃ）　Ｋ’ｆｊｉチ、
内情の反応管２１Ｂが設置ｉＪれていゐ部分ｋＳ　（”
Ｃ／ｍ）の温度勾配を持丸せ、内側の反応管２１Ｂの下
流端部近傍よ如下流側の温度１ｗ＋ファイルは６８Ｂ（
”Ｃ）一定とすゐ・抵抗ｍ熱Ｐ雪＄は内部が例えば６個
のプＷツクに分割１れて訃）、それぞれのプ■シタ毎Ｋ
ＩｌｌＩＩｌを調整す為仁とｋよ）前記温度プロファイ
ルを設電で１１為・ この１１１度設定によｊＧａムｓＦ鳶Ｔ用の多層エピタ
キシャル層の成長を行唯免ｏＩＩＥＩ図及び第３図の単
結晶基板位置ムでは、成長源ｆｆｉ？４Ｂ（’Ｃ）、ム
ｓｃ１ｇの（ル比を２Ｘ１０′としてＧａム＄単結晶基
板２９上に高抵抗パラフチ層を４（ａｍ）程度成長し、
引き続き、６１１５（’Ｃ）％一定温度の位置ＢオでＧ
ａＡｓ１Ｌ艙晶基１［３−を移動し、外側の反応管２１
人と内側の反応管２１Ｂの間を流れゐキャリアガスの滝
壷をあらかじめ調節して、五５Ｃ１Ｂの篭ル比８．４Ｘ
１０″と定めてに−−た条件下で動作層（１×１０１？
ａＩｒ′）を（Ｌｍ　Ｃｓｗａ）威ＩＬ＊ａ　’ｆ−６
螢、同じ位置ＢＫかいて高濃度層（Ｉ　Ｘ　２　Ｘ　１
０”ａＩｒ′＠）をｏ、ｚ　（ｓｌｌ）連続或畏し★・
かかるｌ！ＩＩＫかいては、高温部Ａｆ社鉱散律速条件
、低温部Ｂでは反応律速条件で成長が行なわれている。
よって動作層の均一性は非常和食−０直径２インチの円
形基板を用いて成長を行うど、動作層膜厚のバラツキは
倉１（−）、キャリア濃度のバラツキは食１８（嘔〕で
あう九〇第４図は、高抵抗バッファ層の比抵抗の成長毎
の再現性を本実施例と従来法とを比較して示した図であ
あ。比抵抗測定は、エビ！キシャルウ菰−ハを５〔■〕
角と切り出し、高濃度層、動作層をエツチングで除去し
、り冒−バ型パターンを形成しバク法により測定した。
１１１ｍが本発明の実施例、−線すが従来法での結果で
ある◎ 請４図よ抄本発明の実施例にあっては比抵抗値の再現性
が良いことは明らかであり、高抵抗バッファ層の比抵抗
値が成長毎で一定に保たれていゐことが拳為。
以上よ拳本蜀明によれば、ノント°−プ層（高抵抗バッ
ファ層）の戚畏領域と、Ｖニビシダ層（動作層、高―實
層）の成長頓着を完全と分離しでいることｋより、ノｙ
ｆ−プ層成長領域がドーピング不純物によ）汚染される
ことなく１九〇ｍソースへのドーピング不純物の拡散を
防げゐため、再現、性良く高品質の高抵抗２１７７層が
得られる・また、ノ成長−プ層成長領域とドーピング層
成長領械のＡｍＣ１−のそル比、ガス流量、成長温度を
それぞれ個別に設定で龜為九め、所望の連続多層エピタ
キシャル層の成長条件の自由度を増すことができ、常に
安定して高均一エピタキシャル層が、＋。
得られる。
一方、ｆ記実施例で示した橡に、高温側を拡散律速条件
、低温側を反応律速条件にすることができゐように、温
度プ■ファイルを設定す為ことｋより、拡散律速条件か
ら反応律速条件への成長条件の変化、壜九反応律遭条件
から拡散律速条件への成長条件のｔ化を成長を止めるこ
となく一時に行うごとが〒き為。１九１ｕｌｌ示すよう
に拡散律速条件と反応律速条件の成長を１由に組み会せ
行うことがでＩゐ・したが嗜で、拡散律速条件と反応律
速条件の長所をかねそ謙ええ連綬多層戚長を行うことが
〒會Ｊ＋。
表１ 第５図は本発明の他の実施例を示す−ので、第意ＲＫ示
す実施例と異なるのは、外側の反応管２１人と内情反応
管２１Ｂの間にもう一つＧａソース５１を配設している
ことである。なお他の岡□ 一部位には前記鎮２図と同一の符号を付している・１＊
５２ｔｆＧａｌ−ｘｉｌへのＡｓＣ１，の導入管である
◎ かかるＧａソース５１の位置を変化させ為ことによ）、
Ｇａ）’−スｓ１の温度を内側反応管２１１内ＯＧｍノ
ース２２の温度と異なる橡にすゐこともでｉ！為。
この実施例では、菖２■で示しえ拠施例よ）％さらに成
長条件の自由度を増すことがで龜ｓ　’ｆ＃Ｋｓ外側反
応外側反応管反応管内１ム応管３ＩＢの間を流れ為中ヤ
リアガス中のムｓｃｌ＠の令ル比を変化させゐ（ム５ｃ
ｌｓｊＦスを概１１ｔｋＩＡ場舎も含めるエム−Ｃ１，
の４＃比−＠）Ｆ−とによ）２重反応管構造下流儒での
成長の制御性を上げることがで自為という効果があ為。
以上、本発明をＧａム−の威張Ｋ”）ＩＡで説明を行っ
たが、他の化舎物半導体を柳め一般に行なわれている気
相成長用材料に一’）ＩＡでも本発明が蝉用され為こと
は言う會でも１に％Ａ＠文、縦Ｉｌｊ［応管Ｋかｉ″ｔ
″％１ＩＩＩ＊ｃ＊＊＋為こと−で１為・本発明によれ
ば、）ｙｖ−プ層とドービンダ層ｒｔｇ長領域を完全に
分離しえととによ艶、高抵抗ノンＶ−プ層が安定ｋかつ
再現性良く得られ、しかも威憂条件設定６倫由ｆが増え
たことｋより高品質、高均一の連続多層エビｐａｙヤル
成長が、制御性、？！現性良く行え為ことがで１為・
【図面の簡単な説明】
第１図は従来法によ為気相成長装置を示す園、第２■及
び第１１は本発明の実施例に層−た気相成長装置の概略
図と温度プ■７アイル會示す■、ｊ１１４閣は成長１数
と比抵抗との関係を示す園で１纏ａは本発明の実施例、
自−・は従来法によ為比稙例・嬉ｓｌｉは、本発明の倫
の実−儒Ｋか社為気相威最装置の概略−〇 図中、鵞ｌム・・・・・・外側反応管、２［［・・・・
・内側反応管％　！！　＃　！１　ｓ　＠１・・−−−
Ｏｈツース、・、２９・・・・・・単結晶基板。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 梼 一斬に反応ガス導入口を備え、他端部に排気口を備えた
    箒１の反応管と、前記第１の反応管内において前記第１
    の反応管のガス導入口近傍に配置された第２の反応管と
    、前記第１の反応管の外側に配設された加熱体□とを備
    えた気相成長−置を用いて、前記＠２の反応管内に被処
    理半導体基ｍｅ。 配置して当該被処理半導体基板上ＫＡ結晶半導体゛層を
    形成する工程と、前記第２の反応管外において前ｒ被処
    理半導体基板を配置して轟し被処理半導体基板上に単結
    晶半導体層を形成する工程とを備えてなゐことを１ｌＩ
    ｌ−とする気相成長方法◎
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