JPS5864300A - 気相法によるアルミニウム酸化物の薄膜製造方法 - Google Patents

気相法によるアルミニウム酸化物の薄膜製造方法

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JPS5864300A
JPS5864300A JP56164536A JP16453681A JPS5864300A JP S5864300 A JPS5864300 A JP S5864300A JP 56164536 A JP56164536 A JP 56164536A JP 16453681 A JP16453681 A JP 16453681A JP S5864300 A JPS5864300 A JP S5864300A
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JP
Japan
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thin film
gas
aluminum
oxide
vapor phase
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JP56164536A
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Masao Mikami
三上 雅生
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
Nippon Electric Co Ltd
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Publication date
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C30CRYSTAL GROWTH
    • C30BSINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B25/00Single-crystal growth by chemical reaction of reactive gases, e.g. chemical vapour-deposition growth
    • C30B25/02Epitaxial-layer growth
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C30CRYSTAL GROWTH
    • C30BSINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B29/00Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
    • C30B29/10Inorganic compounds or compositions
    • C30B29/16Oxides
    • C30B29/20Aluminium oxides

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  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
  • Thin Magnetic Films (AREA)

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】 本発明はアルミニウムを含む酸化物の薄膜製造方法に関
するものであり、更にkI=L <はハロゲン化アルよ
ニウムガスを原料ガスとするアルミニウム酸化物の気相
法による薄膜製造方法に関する。
A7を含む酸化物の最も代表的なものとしてけ酸化アル
ミニウム)”1tosがある。kltosは半導体集積
回路、磁気バブルデバイスなどの各種デバイスの保WI
膜、絶縁体分献牛導体デバイスの絶縁膜等に用いられ、
エレクトロニクスデバイスにきわめて有用な材料である
。またマグネシウムアルミ本−Yスビ本ルMg0−A4
,0.も絶縁体分離デバイスを初めとする各種デバイス
の単結晶基板として研究されてきた。そして、最近、S
l単結晶基板上KMgO−A/、O,をエピタキシャル
成長し、その上に81活性層をエピタキシャル成長する
ことを特徴とする絶縁体分離デバイスが注目されている
その他、磁気バブルデバイス、磁気光学デバイス。
レーザー用等にA7を含む各檀酸化物が多数使用されて
いる。そして、デバイスの薄膜化の進展に伴なって、こ
れら酸化物の薄膜製造技術が重要な技術となってきてい
る。各種の薄膜製造技術のなかで気相法はガス楓の選択
によって稙々の材料の薄膜が容易に製造できるという利
点があり、とくに高温でのエピタキシャル膜成長に有効
であり、最もyIX要な成膜技術になっている。
酸化物の気相法による薄膜のM造には成分元素のハロゲ
ン化ガスと酸素ガス、炭酸ガス、水蒸気等を混合反応さ
せる方法が取られている。例え番よイツトリウム・a−
ガーネットY、F・、0□(YIG)のエピタキシャル
膜を気相成長法で成長する場合は、一般に塩化イッ) 
IJウムYC1,及び塩化鉄F・C1zの蒸発ガスを戯
索ガスとを次式のように反応させて 3YCJs+ 5FeCJ1+ 60.−+Y、F・、
0.、十梗C4(1)Yl”1110+1をGd、 G
a、 0.、 ((JGG)  単結晶基板上にエピタ
キシャル成長する。
しかるに、本発明の対象物質であるAlを含む一酸化一
の気相法によるi8#膜の生成においては塩化アルミニ
ウムA−actsのようなハロゲン化アルミニウムのガ
スを用いることが必要であるが、ハロゲン化アルミニウ
ムの蒸気圧はきわめて高く、気相法に必要な程度の少量
のハロゲン化アルミニウムの輸送量を制御することはハ
ロゲン化アルミニウムな直接蒸発させる方法(以下、蒸
発法と称する)においてはきわめてむつかしい。このた
め全極アルミニウムなハロゲンガスまたはハロゲン化水
素ガスと反応させてハロゲン化アルミニウムガスを得る
方法(以下、 A4反応法と称する)が取られている。
例えば−Altosの薄膜をAlC11ガスを用いて生
成する場合について説明すれば、AJをH(JまたはC
!、と反応させて、先ずA4C/sを生威し、これをC
O,、H2ガスと反応させる。反応式で示せば、次の(
2)、 (3)式のようになる。
AJ + 3 HCj →kl Cj s + 2Ht
      (2)2Aj(J、+3CO,+3H,→
A7 、0. +3 CO+6 HCl (3)しかし
、金属A41j、きわめて酸化され易く、HClガス中
に含まれている不純物としての水蒸気、酸素ガスと反応
して、ムJ、0.が順次、生成され、これがAj表面を
被うため−klclsの輸送量の制御が出来なくなる。
このため十分に精製されたH(Jガスを用い、かつこれ
を高純度木葉ガスと混合する得の処置をして、できる限
りAIの酸化を防止する対策をたてなければならなし1
゜しかしこれらガスによる酸化を抑えたとしてもムlは
石英と反応し易やすく、石英反応管を破損させる等の事
故を起し易く、その対策にも注意しなければならない。
本発明はアルミニウム酸化物の薄膜製造(・こおし1て
、原料ガスのハロゲン化アルミニウムガスを得る方法と
して、上に説明した蒸発法、A1反応法の2つの従来方
法の欠点を見服する方法を提供する。具体的には、ガン
マアルミナγ−AjxOs  をハロゲンガスまたはハ
ロゲン化水京ガスと反応させることによってハロゲン化
アル、ミニラムガスを生成する方法である。酸化アル<
 ニウムActOsにはα Aj!Osとγ−klvo
*の2つの相が知られている。このうち、α−kltO
s t’;J化学的にされめテ安定で、ハロゲンガスま
たは/Xロゲ/化水素ガスと番まとんど反応しないが、
本発明者はT−A4tOm は容易に反応して、ハロゲ
ン化アルミニウムガスが得られることを発見した。
γ−AItosは金属アル1ニウムの場合におけるよう
にHCtIAClx @に含まれる不純物の水蒸気。
酸素によって影響を受けることがなく、また、石英との
反応性もなく石英反応管を破損することもない。従って
、HClガス、H,ガス痔の厳密な精製をする必要もな
く、長時間にわたって足常的な輸送量の制御ができるた
めに、製造コストの低減とともに製造の再現性が著しく
改@される。以下実施例によって詳細に説明する。
実&111.  マグネシアアルミネート、スピネルM
g0Aj20.の薄膜をシリコン単結晶基板上にエピタ
キシャル成長した。
1i1に、本実施例のエピタキシャル成長に用いた気相
エピタキシャル処置を示した。・反応管は2重管方式で
、内径70■の外管1と内径50■の内管2の2つの石
英管からなり、内管2の内部の位置3Kr−Altos
、位置4に塩化マグネシウムMgCIhを置いた。そし
て原料温度はr  A120sを650℃、 MgC1
*を950℃とした。成長室5には基板ホルダー6の上
に設けられたシリコン単結晶基板7を置き、その温度を
950℃とした。
また、シリコン単結晶基板の成長面は(100)とした
。ガス流量はガス注入口8からH1=51/min、 
HCJ=20 cc/min 、ガス注入口9からH1
=5j/min 、 Co、=200 cc/min、
 N1=15j/minを流した。その結果、シリコン
単結晶基板上に約1μm/hrの成長速度でMgO・A
ltosのエピタキシャル膜が成長した。X−回折によ
ってMgO・AjzOsの(400)回折ピークのみが
観池され、シリコン単結晶基板と同一方位のエピタキシ
ャル膜が成長していることか1iThされた。また同−
設定条件で1回当り1時間の成長を!!!!綬20回繰
り返した。その結果、成長速度のバラツキは±5%以内
であり、いずれの成長においても欠陥のはとんどないJ
l″JRのエピタキシャル膜が得られた。
本実施例に15いて、30位置においたr  Alto
sO代りにα−AJ、O,を瀘いた場合は、シリコン単
結晶基板上にはMg0(1)薄膜が成長した。X線マイ
クロアナライザーの成分元素分析の結果、膜中からMg
が検出されたが、AJは全く検出されなかった。また、
成長前後におけるα−Al*Oxの重量変化はほとんど
観Sぎれず、α〜AJ20.とHCI との反応はほと
んど生起していないことが薙詔された。
実−例2.  (100)シリコン単結晶基板上にZn
O・ム1.0.のエピタキシャル膜を成長した。図にお
ける4の位置に塩化亜鉛ZnCJ*を置いて、その温度
を550℃にした以外は実施例1と同じ条件で成長した
。X@回折によってシリコン基板方位トI’l U (
100) 方位f) Zn0A7tOx カJjlJ%
していることを!!した。
実施例3.(100)シリコン単結晶基板上にサアファ
イア(α−ム1tOs)のエビタキシャ/L[を成長し
た。図における内管2の内部には3の位置のみにr−ム
Jiosを置き、成長温度を1100tl?。
とじ、他の条件は実施例1と同じ条件で成長した。
XIa回折の結果、(01T2) 方位oa −A72
0.がエピタキシャル成長していることを確認した。
実施例4、実施例1におけるMg0−A4,0.のエピ
タキシャル膜の成長において、H(Jの代りにC!2ガ
スを用いることによって、実施例1と卜jじ結果を得た
。また、HEr、Hr!を用し・てもは(、!同様の結
果を得ることが川床だ。
以上1本発明に、アルミニウムを含む酸化物の気相法V
こよる薄り製造において、原料となるハロゲン化アルミ
ニウムガス’ft r −AI、O,とハロゲン′ガス
またはハロゲン化水素ガスとを反応おせることによって
得ることを特数とし、長時間安定で、低コストの気相法
り膜製社方法を提供する。
一般にアルミニウムを含む化合物の薄膜を気相法によっ
てfl!l!造する動台にAICt、 等のハロゲン化
アルミニウムガスな用いることが行なわれているがハ資
ゲン化アルミニウム、金属アルミニウムは固相、液桁状
顧では蒸気圧が高すぎるとか、石英との反応性が高いと
かの欠点のために、蒸発法Aj反応法のいずれにおいて
も穐々の問題を起している。本発明はこれら問題点を一
挙解決゛ぜる方法を提供する。Alを含む酸化物の薄膜
はエレクト四二りスデバイス等に種々利用されており、
きわめて有用な工業材料となり得るものが多いことを鑑
みれば1本発明の工業的価値は明白である。
【図面の簡単な説明】
図は実施例に用いた気相法装置を示す断面図である。 1・・・反応管外管、2・・・反応蕾内皆、3,4川原
料ボートの位置、5・・・成長室、6・・・基板ボルダ
−17・・・基板、8・・・ガス注入口、9・・・ガス
注入口。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、アルミニウムを含む酸化物(アルミニウム酸化物と
    称する)の薄膜@造においてガンマアルミナγ−ム!!
    01とハロゲンガスまたはノ10ゲン化水素ガスを反応
    させることによってハロゲン化アルミ=”tムガスt−
    生成し、該ノ・ロゲン化アル叱ニウムガスと酸素、炭酸
    ガス、水蒸気の1種以上の酸化性ガスと反応させること
    を特許とする気相法によるアル1=ウム酸化物の薄膜製
    造方法。 λ アルミニウム酸化物が最化アルミニウムA7゜03
    .マグネシウム・アルミネートスピネルMgO・ムj*
    0Av  M鉛アル之ネーFスピネルZnOΦムロ0、
    である時許−求の範凹第1項の気相法によるアル1ニウ
    ム酸化物の薄膜@遣方法。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62226892A (ja) * 1986-03-29 1987-10-05 Univ Tohoku 単結晶サフアイア薄膜の製造法

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