JPS59164697A - 気相成長方法 - Google Patents
気相成長方法Info
- Publication number
- JPS59164697A JPS59164697A JP3873483A JP3873483A JPS59164697A JP S59164697 A JPS59164697 A JP S59164697A JP 3873483 A JP3873483 A JP 3873483A JP 3873483 A JP3873483 A JP 3873483A JP S59164697 A JPS59164697 A JP S59164697A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- growth
- ultraviolet rays
- compsn
- substrate
- gas
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-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
- C30B25/00—Single-crystal growth by chemical reaction of reactive gases, e.g. chemical vapour-deposition growth
- C30B25/02—Epitaxial-layer growth
- C30B25/10—Heating of the reaction chamber or the substrate
- C30B25/105—Heating of the reaction chamber or the substrate by irradiation or electric discharge
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（技術分野）
本発明は、有機金属化合物化学蒸着（以下、Ｍ０６ＶＤ
と称す）法により基板上にエピタキシャル層を成長させ
る気相成長方法に関するものである。
と称す）法により基板上にエピタキシャル層を成長させ
る気相成長方法に関するものである。
（背景技術）
有機金属化合物と金属水素化物の熱分解反応を利用する
薄膜エピタキシャル層の製造方法はＭＯＣＶＤ法として
知られており、例えば第１図に示すような気相成長装置
が使用されている。図において、管状の反応容器１１内
に回転軸５に支持されたサセプター２が設置され、サセ
プター２上には単結晶基板３が置かれている。サセプタ
ー２は高周波コイル４により加熱され、基板３を適当な
温度に保持する。
薄膜エピタキシャル層の製造方法はＭＯＣＶＤ法として
知られており、例えば第１図に示すような気相成長装置
が使用されている。図において、管状の反応容器１１内
に回転軸５に支持されたサセプター２が設置され、サセ
プター２上には単結晶基板３が置かれている。サセプタ
ー２は高周波コイル４により加熱され、基板３を適当な
温度に保持する。
原料ガス導入孔６より原料ガス７として有機金属化合物
と金属水素化物を送入すると、基板３上で熱分解反応を
生じ、エピタキシャル層が成長し、未反応ガスは排気孔
８より排出される。
と金属水素化物を送入すると、基板３上で熱分解反応を
生じ、エピタキシャル層が成長し、未反応ガスは排気孔
８より排出される。
この方法は、原料がすべて気体状で供給されるためエピ
タキシャル層の組成制御も容易であり、生産上極めて有
力な方法として実用化が進められている。
タキシャル層の組成制御も容易であり、生産上極めて有
力な方法として実用化が進められている。
しかし熱分解反応に依存するため、投入原料ガスの組成
を変えた時、反応領域での組成変化は必らず一定濃度に
達する捷でに時間を要し、この間の成長層は傾斜した濃
度プロファイルを有することになるので、急峻な濃度プ
ロファイルを有する薄膜エピタキシャル層を生成させる
ことは困難であった。
を変えた時、反応領域での組成変化は必らず一定濃度に
達する捷でに時間を要し、この間の成長層は傾斜した濃
度プロファイルを有することになるので、急峻な濃度プ
ロファイルを有する薄膜エピタキシャル層を生成させる
ことは困難であった。
（発明の開示）
本発明は、上述の問題点を解決するため成されたもので
、成長面への紫外線の照射により有機金属化合物の分解
反応を推進し、極めて急峻な濃度プロファイルを有する
薄膜エピタキシャル層を、大面積に均一に成長可能にし
、工業的かつ経済的に製造し得る方法を提供せんとする
ものである。
、成長面への紫外線の照射により有機金属化合物の分解
反応を推進し、極めて急峻な濃度プロファイルを有する
薄膜エピタキシャル層を、大面積に均一に成長可能にし
、工業的かつ経済的に製造し得る方法を提供せんとする
ものである。
本発明は、有機金属化合物化学蒸着法により単結晶をエ
ピタキシャル成長させる方法において、成長面へ紫外線
を照射することにより反応速度を制御することを特徴と
する気相成長方法である。
ピタキシャル成長させる方法において、成長面へ紫外線
を照射することにより反応速度を制御することを特徴と
する気相成長方法である。
本発明方法によりエピタキシャル成長されるものは、例
えば周期律表のＩ−Ｖ族化合物（例ＧａＡｓ 。
えば周期律表のＩ−Ｖ族化合物（例ＧａＡｓ 。
ＧａＡ７（１−ｘＡｓｘ、 ＩｎＰ、 ＩｎＡｓ１−ｘ
Ｐｘ、 ＩｎＧａＡｓＰ等）、■−■族化合物（例、Ｚ
ｎ５ｅ、’ ＺｎＳ、 Ｚｎ５ｅＳ等）などの半導体又
はそれらの混晶で、特に超格子素子用多層エピタキシャ
ル膜などの各種半導体装置用エピタキシャル層に有効で
ある。
Ｐｘ、 ＩｎＧａＡｓＰ等）、■−■族化合物（例、Ｚ
ｎ５ｅ、’ ＺｎＳ、 Ｚｎ５ｅＳ等）などの半導体又
はそれらの混晶で、特に超格子素子用多層エピタキシャ
ル膜などの各種半導体装置用エピタキシャル層に有効で
ある。
以下、本発明を図面を用いて実施例により説明する。
第２図は本発明方法の実施例に用いられる気相成長装置
の例を示す縦断面図である。図において第１図と同一の
符号は同一の部分を示す。第２図において、サセプター
２上に置かれた単結晶基板３の成長面に紫外線を照射す
るため、例えば透明石英製の反応容器１の外側に紫外線
発生装置９、反射鏡１０が設置されている。又紫外線を
サセプター２に入射し易くするために、反応容器１に透
明壁面より成る紫外線窓１２を設けている。この窓１２
は紫外線の透過し易い材質、例えは透明石英等より成っ
ている。上述以外の装置の構造は第１図に示すものと同
じである。
の例を示す縦断面図である。図において第１図と同一の
符号は同一の部分を示す。第２図において、サセプター
２上に置かれた単結晶基板３の成長面に紫外線を照射す
るため、例えば透明石英製の反応容器１の外側に紫外線
発生装置９、反射鏡１０が設置されている。又紫外線を
サセプター２に入射し易くするために、反応容器１に透
明壁面より成る紫外線窓１２を設けている。この窓１２
は紫外線の透過し易い材質、例えは透明石英等より成っ
ている。上述以外の装置の構造は第１図に示すものと同
じである。
かような気相成長装置を用いて本発明による気相成長法
を行なうには、先ず紫外線照射前に、サセプター上の基
板１の温度を、原料ガス７の投入のみでは基板面上に結
晶成長を生じない範囲で成可く高温に保持する。そして
原料ガス７投入後ガス組成が安定し、十分に均一になっ
た後、基板１の成長面に紫外線を照射する。この紫外線
の照射により、有機金属化合物の分解反応、例えば下記
の（＋）式を推進し、基板】上にエピタキシャル層が成
長する。
を行なうには、先ず紫外線照射前に、サセプター上の基
板１の温度を、原料ガス７の投入のみでは基板面上に結
晶成長を生じない範囲で成可く高温に保持する。そして
原料ガス７投入後ガス組成が安定し、十分に均一になっ
た後、基板１の成長面に紫外線を照射する。この紫外線
の照射により、有機金属化合物の分解反応、例えば下記
の（＋）式を推進し、基板】上にエピタキシャル層が成
長する。
（ＣＨＢ）ＢＧａ −’） Ｇａ ＋ ３ （ＣＨａ）
叩・・−−−・（＋）２Ｇａ＋２ＡｓＨｇ−＋２Ｇ
ａＡｓ−１−３Ｈ２−・・−・−・・−・−叩・−（２
）次にエピタキシャル層の成長中その組成を変えるには
、紫外線照射を止めて成長を中断し、原料ガス７を新し
い組成のガスに変えて投入し、原料ガスが安定し、十分
に均一になった後、再び基板１の成長面に紫外線を照射
すれば、前成長層とは組成の異なるエピタキシャル層を
急峻な濃度プロファイルを持たせて成長させることがで
きる。
叩・・−−−・（＋）２Ｇａ＋２ＡｓＨｇ−＋２Ｇ
ａＡｓ−１−３Ｈ２−・・−・−・・−・−叩・−（２
）次にエピタキシャル層の成長中その組成を変えるには
、紫外線照射を止めて成長を中断し、原料ガス７を新し
い組成のガスに変えて投入し、原料ガスが安定し、十分
に均一になった後、再び基板１の成長面に紫外線を照射
すれば、前成長層とは組成の異なるエピタキシャル層を
急峻な濃度プロファイルを持たせて成長させることがで
きる。
このように、本発明においては成長面への紫外線照射期
間のみ熱分解反応を推進し、結晶成長を行なうことがで
きるので、均一な組成を有する成５− 多層、急峻な濃度プロファイルを有する成長層、薄膜の
成長層、又は多層成長層を容易に製造することができる
。
間のみ熱分解反応を推進し、結晶成長を行なうことがで
きるので、均一な組成を有する成５− 多層、急峻な濃度プロファイルを有する成長層、薄膜の
成長層、又は多層成長層を容易に製造することができる
。
（実施例）
第２図に示す気相成長装置を用い、ＧａＡｓ基板上に２
層のエピタキシャル層を成長させた。
層のエピタキシャル層を成長させた。
基板温度ヲ４００℃とし、原料ガスとして（ＣＨＢ ）
、ＧａおよびＡｓＨ３１投入し、投入後１０分間経過し
、ガスが十分に均一になった後、基板表面に紫外線を３
時間照射し、第１層のエピタキシャル層を成長させた。
、ＧａおよびＡｓＨ３１投入し、投入後１０分間経過し
、ガスが十分に均一になった後、基板表面に紫外線を３
時間照射し、第１層のエピタキシャル層を成長させた。
次いで、紫外線照射を中止し、原料ガスに新たにＨ２Ｓ
−１ドーパント原料として追加し、基板温度４００°Ｃ
で、原料ガス投入後１０分間経過し、ガスが十分に均一
になった後、基板表面に紫外線を０．５時間照射し、第
２層のエピタキシャル層を成長させた。
−１ドーパント原料として追加し、基板温度４００°Ｃ
で、原料ガス投入後１０分間経過し、ガスが十分に均一
になった後、基板表面に紫外線を０．５時間照射し、第
２層のエピタキシャル層を成長させた。
得られた成長層を調べた結果、第１層と第２層の間のＳ
の濃度分布は非常に急峻であり、しかも第１層への基板
層からのオートドーピングも生じ６− ていない優れたエピタキシャル層が得られていることが
分った。
の濃度分布は非常に急峻であり、しかも第１層への基板
層からのオートドーピングも生じ６− ていない優れたエピタキシャル層が得られていることが
分った。
（発明の効果）
上述のように構成された本発明の気相成長方法は次のよ
うな効果がある。
うな効果がある。
（イ） ＭＯＣＶＤ法において、成長面へ紫外線を照射
することにより反応速度を制御するため、成長面への紫
外線照射期間のみ原料有機金属化合物の熱分解反応を推
進し、結晶成長を行なうことができるので、原料ガス投
入後ガスの組成が十分に均一に々った後、照射して結晶
成長を行なうことにより、基板層又は前成長層とは組成
の異なるエピタキシャル層を成長することができるため
、極めて急峻な濃度プロファイルを有するエピタキシャ
ル層の成長が可能となる。
することにより反応速度を制御するため、成長面への紫
外線照射期間のみ原料有機金属化合物の熱分解反応を推
進し、結晶成長を行なうことができるので、原料ガス投
入後ガスの組成が十分に均一に々った後、照射して結晶
成長を行なうことにより、基板層又は前成長層とは組成
の異なるエピタキシャル層を成長することができるため
、極めて急峻な濃度プロファイルを有するエピタキシャ
ル層の成長が可能となる。
（ロ）成長温度が低い状態で紫外線照射により結晶成長
するため、周辺の層からの不純物拡散がおこらないので
、オートドーピングが少なくなり、良質のエピタキシャ
ル層の成長が可能となる。
するため、周辺の層からの不純物拡散がおこらないので
、オートドーピングが少なくなり、良質のエピタキシャ
ル層の成長が可能となる。
（ハ）紫外線の照射期間のみ結晶成長がおこるので、容
易に膜厚制御が可能であり、極めて薄い膜の成長が可能
となる。
易に膜厚制御が可能であり、極めて薄い膜の成長が可能
となる。
に） 原料ガスと紫外線照射の制御により容易に多層薄
膜の成長ができるので、多層エピタキシャル層の成長が
容易となる。
膜の成長ができるので、多層エピタキシャル層の成長が
容易となる。
（ホ）紫外線照射により有機金属化合物の分解がＣを遊
離しない形で行われるので、Ｃ不純物の濃度が下がり、
Ｃ不純物の低い成長層か得られる。
離しない形で行われるので、Ｃ不純物の濃度が下がり、
Ｃ不純物の低い成長層か得られる。
第１図は従来の気相成長装置の例を示す縦断面図である
。 第２図は本発明方法の実施例に用いられる気相成長装置
の例を示す縦断面図である。 １．１１・・・反応容器、２・・・サセプター、３・・
・基板、４・・・高周波コイル、５・・回転軸、６・・
・原料ガス導入孔、７・・原料ガス、８・・・排気孔、
９・・・紫外線発生装置、１０・・反射鏡、１２・・・
紫外線窓。 −へ１什 １ｎ
。 第２図は本発明方法の実施例に用いられる気相成長装置
の例を示す縦断面図である。 １．１１・・・反応容器、２・・・サセプター、３・・
・基板、４・・・高周波コイル、５・・回転軸、６・・
・原料ガス導入孔、７・・原料ガス、８・・・排気孔、
９・・・紫外線発生装置、１０・・反射鏡、１２・・・
紫外線窓。 −へ１什 １ｎ
Claims (3)
- （１） 有機金属化合物化学蒸着法により単結晶をエ
ピタキシャル成長させる方法において、成長面へ紫外線
を照射することにより反応速度を制御することを特徴と
する気相成長方法。 - （２） 紫外線照射前、基板温度を、原料ガスの投入
のみでは基板面上に結晶成長を生じない範囲、で成可く
高温に保持する特許請求の範囲第１項記載の気相成長方
法。 - （３）紫外線照射が、原料ガス投入後ガス組成が十分に
均一になった後行なわれる特許請求の範囲第１項又は第
２項記載の気相成長方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3873483A JPS59164697A (ja) | 1983-03-08 | 1983-03-08 | 気相成長方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3873483A JPS59164697A (ja) | 1983-03-08 | 1983-03-08 | 気相成長方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59164697A true JPS59164697A (ja) | 1984-09-17 |
Family
ID=12533550
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3873483A Pending JPS59164697A (ja) | 1983-03-08 | 1983-03-08 | 気相成長方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59164697A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61185333A (ja) * | 1985-02-12 | 1986-08-19 | Ulvac Corp | 光助勢表面化学反応装置 |
| JPS63318784A (ja) * | 1987-06-22 | 1988-12-27 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 電界効果トランジスタの製造方法 |
| US4950621A (en) * | 1984-11-06 | 1990-08-21 | Secretary of the State for Defence in Her Majesty's Government of the United Kingdom of Great Britain and Northern Ireland | Method of growing crystalline layers by vapor phase epitaxy |
-
1983
- 1983-03-08 JP JP3873483A patent/JPS59164697A/ja active Pending
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| APPLIED PHYSICS LETTERS=1982 * |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4950621A (en) * | 1984-11-06 | 1990-08-21 | Secretary of the State for Defence in Her Majesty's Government of the United Kingdom of Great Britain and Northern Ireland | Method of growing crystalline layers by vapor phase epitaxy |
| JPS61185333A (ja) * | 1985-02-12 | 1986-08-19 | Ulvac Corp | 光助勢表面化学反応装置 |
| JPS63318784A (ja) * | 1987-06-22 | 1988-12-27 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 電界効果トランジスタの製造方法 |
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