JPS5924760B2 - マグネシアスピネルの気相成長方法 - Google Patents
マグネシアスピネルの気相成長方法Info
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- JPS5924760B2 JPS5924760B2 JP4359879A JP4359879A JPS5924760B2 JP S5924760 B2 JPS5924760 B2 JP S5924760B2 JP 4359879 A JP4359879 A JP 4359879A JP 4359879 A JP4359879 A JP 4359879A JP S5924760 B2 JPS5924760 B2 JP S5924760B2
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、単結晶半導体・基板上に単結晶アグネシアス
ピネル（ＭｇＯ−Ａｌ２Ｏ３）を気相エピタキシャル成
長させる方法に係り、更に詳しくは（１００）面単結晶
半導体基板上に（１００）面単結晶マグネシアスピネル
を気相エピタキシャル成長させる方法に関する。
ピネル（ＭｇＯ−Ａｌ２Ｏ３）を気相エピタキシャル成
長させる方法に係り、更に詳しくは（１００）面単結晶
半導体基板上に（１００）面単結晶マグネシアスピネル
を気相エピタキシャル成長させる方法に関する。
本発明者等は、先きに単結晶半導体基板上に、アルミニ
ウム−塩化水素一塩化マグネシウム−炭酸ガス＝水素系
気相エピタキシャル成長法を用いて、単結晶マグネシア
スピネルをエピタキシャル成長させる方法について発明
し、特許出願した（特願昭５３−１３４１４２号参照）
。
ウム−塩化水素一塩化マグネシウム−炭酸ガス＝水素系
気相エピタキシャル成長法を用いて、単結晶マグネシア
スピネルをエピタキシャル成長させる方法について発明
し、特許出願した（特願昭５３−１３４１４２号参照）
。
この方法に従えば、前記アルミニウムと前記塩化水素の
反応生成物である塩化アルミニウムと前記塩化マグネシ
ウムとのモル比を０．１〜１０の範囲に選定し、かつ、
成長温度を１０８０〜１２００℃の範囲に選定すること
によつて（１１１）面単結晶半導体上に格子定数（ａ）
７．７〜８．１λの（１１１）面単結晶マグネシアスピ
ネルを気相成長させることができる。ところで、例えば
、このような単結晶マグネシアスピネルエピタキシャル
層上に、更に半導体結晶をエピタキシャル成長させて半
導体素子を形成させる場合に、（１１１）面方位と同様
に重要な面方位系である（１００）面方位結晶を成長さ
せることが必要とされ、特にシリコンＭＯＳ（Ｍｅｔ一
ＡｌＯｘｉｄｅＳｅｍｉｃＯｎｄｕｃｔＯｒ）トランジ
スタにおいて（１００）面方位は表面準位が最少である
から非常に重要である。
反応生成物である塩化アルミニウムと前記塩化マグネシ
ウムとのモル比を０．１〜１０の範囲に選定し、かつ、
成長温度を１０８０〜１２００℃の範囲に選定すること
によつて（１１１）面単結晶半導体上に格子定数（ａ）
７．７〜８．１λの（１１１）面単結晶マグネシアスピ
ネルを気相成長させることができる。ところで、例えば
、このような単結晶マグネシアスピネルエピタキシャル
層上に、更に半導体結晶をエピタキシャル成長させて半
導体素子を形成させる場合に、（１１１）面方位と同様
に重要な面方位系である（１００）面方位結晶を成長さ
せることが必要とされ、特にシリコンＭＯＳ（Ｍｅｔ一
ＡｌＯｘｉｄｅＳｅｍｉｃＯｎｄｕｃｔＯｒ）トランジ
スタにおいて（１００）面方位は表面準位が最少である
から非常に重要である。
従つて、この発明の第一の目的は、（１００）面単結晶
半導体基板上に（１００）面単結晶マグネシアスピネル
を気相エピタキシヤル成長させることにある。
半導体基板上に（１００）面単結晶マグネシアスピネル
を気相エピタキシヤル成長させることにある。
この発明の第二の目的は、（１００）面単結晶半導体基
板上に均一かつ良好な品質の（１００）面単結晶マグネ
シアスピネルを気相エピタキシヤル成長させることにあ
る。
板上に均一かつ良好な品質の（１００）面単結晶マグネ
シアスピネルを気相エピタキシヤル成長させることにあ
る。
本発明の第一の態様に従えば、アルミニウム（Ａｌ）、
塩化水素（ＨＣＩ）、塩化マグネシウム（ＭｇＣｌ２）
、炭酸ガス（ＣＯ２）及び水素（Ｈ２）を出発材料とし
、前記アルミニウム（Ａｌ）と前記塩化水素（ＨＣＩ）
との反応による塩化アルミニウム（ＡｌＣｌ３）と、前
記塩化マグネシウム（ＭｇＣｌ２）と、前記炭酸ガス（
ＣＯ２）と、前記水素（Ｈ２）とを成長領域に搬送して
成長領域に配置した半導体基板上にマグネシアスピネル
（ＭｇＯ−Ａｌ２Ｏ３）を気相エピタキシヤル成長させ
るに当り、前記塩化マグネシウム（ＭｇＣｌ２）と前記
塩化アルミニウム（ＡｌＣｌ３）とのモル比を０．１〜
１０の範囲にし、かつ、成長温度を８５０℃以上１０８
０℃未満、好ましくは９００〜１０６０℃にすることか
ら成る（１００）面単結晶半導体基板上に（１００）面
単結晶マグネシアスピネルを気相エピタキシヤル成長さ
せる方法が提供される。
塩化水素（ＨＣＩ）、塩化マグネシウム（ＭｇＣｌ２）
、炭酸ガス（ＣＯ２）及び水素（Ｈ２）を出発材料とし
、前記アルミニウム（Ａｌ）と前記塩化水素（ＨＣＩ）
との反応による塩化アルミニウム（ＡｌＣｌ３）と、前
記塩化マグネシウム（ＭｇＣｌ２）と、前記炭酸ガス（
ＣＯ２）と、前記水素（Ｈ２）とを成長領域に搬送して
成長領域に配置した半導体基板上にマグネシアスピネル
（ＭｇＯ−Ａｌ２Ｏ３）を気相エピタキシヤル成長させ
るに当り、前記塩化マグネシウム（ＭｇＣｌ２）と前記
塩化アルミニウム（ＡｌＣｌ３）とのモル比を０．１〜
１０の範囲にし、かつ、成長温度を８５０℃以上１０８
０℃未満、好ましくは９００〜１０６０℃にすることか
ら成る（１００）面単結晶半導体基板上に（１００）面
単結晶マグネシアスピネルを気相エピタキシヤル成長さ
せる方法が提供される。
更に、本発明の他の態様に従えば、アルミニウム（Ａｌ
）、塩化水素（ＨＣＩ）、塩化マグネシウム（ＭｇＣｌ
２）、炭酸ガス（ＣＯ２）及び水素（Ｈ２）を出発材料
とし、前記アルミニウム（Ａｌ）と前記塩化水素（ＨＣ
Ｉ）との反応による塩化アルミニウム（ＡｌＣｌ３）と
、前記塩化マグネシウム（ＭｇＣｌ２）と、前記炭酸ガ
ス（ＣＯ２）と、前記水素（Ｈ２）とを成長領域に搬送
して成長領域に配置した半導体基板上にマグネシアスピ
ネル（ＭｇＯ−Ａｌ２Ｏ３）を気相エピタキシヤル成長
させるに当り、前記塩化マグネシウム（ＭｇＣｌ２）と
前記塩化アルミニウム（ＡｌＣｌ３）とのモル比を０．
１〜１０の範囲にし、成長温度を８５０℃以上１０８０
℃未満、好ましくは９００〜１０６０℃にし、かつ、前
記炭酸ガス（ＣＯ２）流量を前記塩化水素（ＨＣＩ）ガ
ス流量の２〜１００倍（容積比）、好ましくは４〜８０
倍の範囲にすることから成る（１００）面単結晶半導体
基板上に品質が均一かつ良好な（１００）面単結晶マグ
ネシアスピネルを気相エピタキシヤル成長させる方法が
提供される。
）、塩化水素（ＨＣＩ）、塩化マグネシウム（ＭｇＣｌ
２）、炭酸ガス（ＣＯ２）及び水素（Ｈ２）を出発材料
とし、前記アルミニウム（Ａｌ）と前記塩化水素（ＨＣ
Ｉ）との反応による塩化アルミニウム（ＡｌＣｌ３）と
、前記塩化マグネシウム（ＭｇＣｌ２）と、前記炭酸ガ
ス（ＣＯ２）と、前記水素（Ｈ２）とを成長領域に搬送
して成長領域に配置した半導体基板上にマグネシアスピ
ネル（ＭｇＯ−Ａｌ２Ｏ３）を気相エピタキシヤル成長
させるに当り、前記塩化マグネシウム（ＭｇＣｌ２）と
前記塩化アルミニウム（ＡｌＣｌ３）とのモル比を０．
１〜１０の範囲にし、成長温度を８５０℃以上１０８０
℃未満、好ましくは９００〜１０６０℃にし、かつ、前
記炭酸ガス（ＣＯ２）流量を前記塩化水素（ＨＣＩ）ガ
ス流量の２〜１００倍（容積比）、好ましくは４〜８０
倍の範囲にすることから成る（１００）面単結晶半導体
基板上に品質が均一かつ良好な（１００）面単結晶マグ
ネシアスピネルを気相エピタキシヤル成長させる方法が
提供される。
以下、添付図面を参照して本発明のマグネシアスピネル
の気相成長方法を具体的に説明する。
の気相成長方法を具体的に説明する。
第１図は本発明のアグネシアスピネルの気相成長方法を
実施する装置の一例を示す概略図であり、この気相成長
装置のソース領域は石英製の反応管１２中に石英製ソー
スチエンバ１１を配して成り、このソースチエンバ１１
の二室にアルミニウム（Ａｌ）６及び塩化マグネシウム
（ＭｇＣｌ２）７のソースをそれぞれ配置する。そして
ソースチエンバの周囲を囲むようにアルミニウムソース
加熱用の加熱炉４及び塩化マグネシウムソース加熱用の
加熱炉５が反応管１２の外周部に設けられている。一方
、気相成長装置の成長領域にはＳｉＣコートカーボン支
持板９上に（１００）面単結晶半導体基板例えばＳｌ，
ＧａＡｓ，ＧａＰ，ＩｎＡｓ，ＩｎＰ及これらの三元，
四元化合物などの基板８を配置し及周囲を高周波加熱炉
１０で加熱するようになつている。１３は石英製の反応
管キヤツプであり、１４は石英製のライナチユーブであ
る。
実施する装置の一例を示す概略図であり、この気相成長
装置のソース領域は石英製の反応管１２中に石英製ソー
スチエンバ１１を配して成り、このソースチエンバ１１
の二室にアルミニウム（Ａｌ）６及び塩化マグネシウム
（ＭｇＣｌ２）７のソースをそれぞれ配置する。そして
ソースチエンバの周囲を囲むようにアルミニウムソース
加熱用の加熱炉４及び塩化マグネシウムソース加熱用の
加熱炉５が反応管１２の外周部に設けられている。一方
、気相成長装置の成長領域にはＳｉＣコートカーボン支
持板９上に（１００）面単結晶半導体基板例えばＳｌ，
ＧａＡｓ，ＧａＰ，ＩｎＡｓ，ＩｎＰ及これらの三元，
四元化合物などの基板８を配置し及周囲を高周波加熱炉
１０で加熱するようになつている。１３は石英製の反応
管キヤツプであり、１４は石英製のライナチユーブであ
る。
本発明に従つて、半導体基板８上にマグネシアスピネル
を気相成長させる操作について説明すると、先ず第一の
ＭｇＣｌ２ソース室にはＨ２キヤリヤーガス１を送り、
加熱炉５によつて６００〜９５０℃の温度に加熱された
ＭｇＣｌ２ソースからＭｇＣｌ２蒸気を成長領域に搬送
する。一方第二のＡｌソース室にはＨＣ２及びＨ２の混
合ガス２を送り、加熱炉４によつて４５０〜６５０℃に
加熱されたＭソースとＨＣＩとが接触して次式の反応で
ＡｌＣｌ３が生じ、キヤリヤーガスにより成長領域に搬
送される。Ａ１＋３ＨＣ１−＋ＡｌＣｌ３＋１ｉＨ２・
・・（１）成長領域では、このようにして搬送されたＭ
ｇＣｌ２及びＡｌＣｌ３並びに反応管１２の入口側から
搬送されるＣＯ２及びＨ２混合ガス３とが次式に従つて
半導体基板８上にＭｇＯ−Ａｌ２Ｏ３が成長し、残ガス
は排気管１５から排出される。
を気相成長させる操作について説明すると、先ず第一の
ＭｇＣｌ２ソース室にはＨ２キヤリヤーガス１を送り、
加熱炉５によつて６００〜９５０℃の温度に加熱された
ＭｇＣｌ２ソースからＭｇＣｌ２蒸気を成長領域に搬送
する。一方第二のＡｌソース室にはＨＣ２及びＨ２の混
合ガス２を送り、加熱炉４によつて４５０〜６５０℃に
加熱されたＭソースとＨＣＩとが接触して次式の反応で
ＡｌＣｌ３が生じ、キヤリヤーガスにより成長領域に搬
送される。Ａ１＋３ＨＣ１−＋ＡｌＣｌ３＋１ｉＨ２・
・・（１）成長領域では、このようにして搬送されたＭ
ｇＣｌ２及びＡｌＣｌ３並びに反応管１２の入口側から
搬送されるＣＯ２及びＨ２混合ガス３とが次式に従つて
半導体基板８上にＭｇＯ−Ａｌ２Ｏ３が成長し、残ガス
は排気管１５から排出される。
２Ａ１Ｃ１３＋ＭｇＣｌ２＋４Ｃ０２＋４Ｈ２→ＭｇＯ
−Ａｌ２Ｏ３＋４Ｃ０＋８ＨＣ１・・・（２）本発明方
法の実施に際し、成長領域における気相中のＭｇＣｌ２
とＡｌＣｌ３とのモル比Ｒを０．１〜１０に制御するこ
とによつて第４図に示すように、生成ＭｇＯ−Ａｌ２Ｏ
３の格子定数（ａ）をｒ−Ａｌ２Ｏ３の格子定数（ａ）
７．７人より大きい格子定数から８．１八までの範囲の
格子定数に制御することができる。
−Ａｌ２Ｏ３＋４Ｃ０＋８ＨＣ１・・・（２）本発明方
法の実施に際し、成長領域における気相中のＭｇＣｌ２
とＡｌＣｌ３とのモル比Ｒを０．１〜１０に制御するこ
とによつて第４図に示すように、生成ＭｇＯ−Ａｌ２Ｏ
３の格子定数（ａ）をｒ−Ａｌ２Ｏ３の格子定数（ａ）
７．７人より大きい格子定数から８．１八までの範囲の
格子定数に制御することができる。
第４図は、縦軸に生成ＭｇＯ−Ａｌ２Ｏ３〔もしくは（
ＭｇＯ）ｎ（Ａｌ２Ｏ３）１−。〕の格子定数を、横軸
にＭｇＣｌ２晶ＪＣｌ３とのモル比Ｒをとり、モル比Ｒ
に対する格子定数の変化をプロツトしたものである。格
子定数が７．７４λ以下は、ほぼｒ−Ａｌ２Ｏ３と言え
るもので成長膜内には、Ｍｇがほとんど入つていない。
ＭｇＯ）ｎ（Ａｌ２Ｏ３）１−。〕の格子定数を、横軸
にＭｇＣｌ２晶ＪＣｌ３とのモル比Ｒをとり、モル比Ｒ
に対する格子定数の変化をプロツトしたものである。格
子定数が７．７４λ以下は、ほぼｒ−Ａｌ２Ｏ３と言え
るもので成長膜内には、Ｍｇがほとんど入つていない。
また、図面Ａ領域は、成長膜が変質し一部α−Ａｌ２Ｏ
３に変化するため、成長膜に多数のクラツクが入り実用
には適さない領域であり、Ｂ領域は成長膜中にＭｇが入
りすぎるため、これが偏析し、成長膜にクラツクが入り
、やはり実用には適さない領域である。
３に変化するため、成長膜に多数のクラツクが入り実用
には適さない領域であり、Ｂ領域は成長膜中にＭｇが入
りすぎるため、これが偏析し、成長膜にクラツクが入り
、やはり実用には適さない領域である。
このようなモル比Ｒの制御は、Ａｌに接触させＡｌＣｌ
３を発生させるためのＨＣＩガス流量及びＭｇＣｌ２の
加熱温度、Ｈ２キヤリヤーガス流量によつて実施するこ
とができる。然るに本発明者等は、上記の如きマグネシ
アスピネルの気相成長操作において、成長温度を８５０
℃以上１０８０℃未満、好ましくは９００℃〜１０６０
℃の温度範囲に制御することによつて（１００）面単結
晶半導体基板上に（１００）面単結晶マグネシアスピネ
ル（ＭｇＯ−Ａｌ２Ｏ３）を気相エピタキシヤル成長さ
せることができることを見出した。
３を発生させるためのＨＣＩガス流量及びＭｇＣｌ２の
加熱温度、Ｈ２キヤリヤーガス流量によつて実施するこ
とができる。然るに本発明者等は、上記の如きマグネシ
アスピネルの気相成長操作において、成長温度を８５０
℃以上１０８０℃未満、好ましくは９００℃〜１０６０
℃の温度範囲に制御することによつて（１００）面単結
晶半導体基板上に（１００）面単結晶マグネシアスピネ
ル（ＭｇＯ−Ａｌ２Ｏ３）を気相エピタキシヤル成長さ
せることができることを見出した。
第２図は、第１図に示した反応管内径７０ｍｍの成長装
置を用いて、Ｐ型（１００）Ｓ１基板（ρ＝１〜１０Ω
一礪）上に下記条件下にて成長温度を８００〜１２００
℃の範囲で変化させて気相成長させたマグネシアスピネ
ルの成長温度とＸ線回折強度１ｓ（×１０４ｃｐｓ）と
の関係を示すグラフ図である。気相成長条件 （イ）Ｈ２ガス（１）：５１／分 （ロ）ＨＣｌ＋Ｈ２ガス（２）：ＨＣＩ２．５〜１００
ＣＣ／分，Ｈ２５ｌ／分（ハ）ＣＯ２＋Ｈ２ガス（３）
：ＣＯ２ｌＯ〜５００ＣＣ／分，Ｈ２ｌ５ｌ／分（ニ）
Ａｌソース温度：５５０：Ｃ （ホ）ＭｇＣｌ２ソース温度：６００〜９５００Ｃ（へ
）ＭｇＣｌ２／ＡｌＣｌ３モル比Ｒ：０．１〜１０得ら
れた気相成長マグネシアスピネル（ＭｇＯ・Ａｌ２Ｏ３
）層の膜厚はすべて約８０００℃人であり、成長速度は
成長温度に依存して５０〜１００００λ／分の範囲で変
化した。
置を用いて、Ｐ型（１００）Ｓ１基板（ρ＝１〜１０Ω
一礪）上に下記条件下にて成長温度を８００〜１２００
℃の範囲で変化させて気相成長させたマグネシアスピネ
ルの成長温度とＸ線回折強度１ｓ（×１０４ｃｐｓ）と
の関係を示すグラフ図である。気相成長条件 （イ）Ｈ２ガス（１）：５１／分 （ロ）ＨＣｌ＋Ｈ２ガス（２）：ＨＣＩ２．５〜１００
ＣＣ／分，Ｈ２５ｌ／分（ハ）ＣＯ２＋Ｈ２ガス（３）
：ＣＯ２ｌＯ〜５００ＣＣ／分，Ｈ２ｌ５ｌ／分（ニ）
Ａｌソース温度：５５０：Ｃ （ホ）ＭｇＣｌ２ソース温度：６００〜９５００Ｃ（へ
）ＭｇＣｌ２／ＡｌＣｌ３モル比Ｒ：０．１〜１０得ら
れた気相成長マグネシアスピネル（ＭｇＯ・Ａｌ２Ｏ３
）層の膜厚はすべて約８０００℃人であり、成長速度は
成長温度に依存して５０〜１００００λ／分の範囲で変
化した。
Ｘ線回折強度は（１００）及び（１１１）面の４倍周期
、即ち（４００）及び（４４４）面について測定した。
第２図の結果から明らかなように、気相成長温度が８５
０℃未満では（４００）面のＸ線回折強度の弱い結晶特
性み悪いＭｇＯ−Ａｌ２Ｏ３が得られ、逆に１０８０℃
以上、更に典型的には１１０００Ｃ以上では（１１１）
面単結晶マグネシアスピネルが気相成長して本発明の目
的からは逸脱する。
、即ち（４００）及び（４４４）面について測定した。
第２図の結果から明らかなように、気相成長温度が８５
０℃未満では（４００）面のＸ線回折強度の弱い結晶特
性み悪いＭｇＯ−Ａｌ２Ｏ３が得られ、逆に１０８０℃
以上、更に典型的には１１０００Ｃ以上では（１１１）
面単結晶マグネシアスピネルが気相成長して本発明の目
的からは逸脱する。
これに対し、成長温度８５０℃以上１０８０℃未満（好
ましくは９００℃〜１０６０℃）の温度領域では格子定
数（ａ）が約８．１人の（１００）面単結晶マグネシア
スピネルを気相エピタキシヤル成長させることができた
。更に、本発明者等は、前述の如き、マグネシアスピネ
ルの気相成長操作において、供給するＣＯ２ガス容積流
量とＨＣＩガス容積流量との比（ＣＯ２／ＨＣＩ）を２
〜１００１好ましくは４〜８０に制御することによつて
（１００）面単結晶半導体基板上に均一かつ良好な品質
のマグネシアスピネル（ＭｇＯ−Ａｌ２Ｏ３）を気相エ
ピタキシヤル成長させることができることを見出した。
ましくは９００℃〜１０６０℃）の温度領域では格子定
数（ａ）が約８．１人の（１００）面単結晶マグネシア
スピネルを気相エピタキシヤル成長させることができた
。更に、本発明者等は、前述の如き、マグネシアスピネ
ルの気相成長操作において、供給するＣＯ２ガス容積流
量とＨＣＩガス容積流量との比（ＣＯ２／ＨＣＩ）を２
〜１００１好ましくは４〜８０に制御することによつて
（１００）面単結晶半導体基板上に均一かつ良好な品質
のマグネシアスピネル（ＭｇＯ−Ａｌ２Ｏ３）を気相エ
ピタキシヤル成長させることができることを見出した。
このようにＭｇＯ−Ａｌ２Ｏ３結晶の酸素原子即ち出発
原料である炭酸ガス（ＣＯ２）のガス流量を制御するこ
とによつてＭｇＯ−Ａｌ２Ｏ３の結晶品質を制御するこ
とに成功したのである。第３図は、第１図に示す反応管
内径７０ｍｍの成長装置を用いて、Ｐ型（１００）Ｓｉ
基板（ρ＝１〜１０Ω−ＣＴｎ）上に下記条件下にてＣ
Ｏ２ガス流量とＨＣＩガス流量との容積比（ＣＯ２／Ｈ
ＣＩ）を０．８〜２００の範囲で変化させて気相成長さ
せたマグネシアスピネル層（膜厚０．５μ）の結晶品質
を評価する手段としてのＸ線回折法による回折強度１ｓ
（×１０４ｃｐｓ）の測定結果並びにそのＭｇＯ−Ａｌ
２Ｏ３エピタキシヤル層上に半導体活性層としてエピタ
キシヤル成長させたｎ型（１００）単結晶Ｓｉエピタキ
シヤル層（膜厚１．５μ、電子濃度（５）５×１０１７
ｃ！ｎ−３）のエピタキシヤル結晶特性を評価する手段
としての電子移動度μｎ（ｄ／Ｖ−Ｓｅｃ）の測定結果
を示すグラフ図である。ＭｇＯ−Ａｌ２Ｏ３気相成長条
件 （イ）Ｈ２ガス（１） ：Ｈ２５ｌ／分 （ロ） ＨＣ２＋Ｈ２ガス（２）；ＨＣｌ５ｃｃ／分，
Ｈ２５ｌ／分（ハ）ＣＯ２＋Ｈ２ガス（３）：ＣＯ２４
〜１０００ＣＣ／分，Ｈ２ｌ５ｌ／分（ニ）ＭｇＣｌ２
／ＡｌＣｌ３モル比（８）： ６（ホ）Ａｌソース温度
：５５０モＣ（へ）ＭｇＣｌ２ソース温度：９００（Ｃ
（ト）成長温度：９００〜１０６０℃ Ｓｌ気相成長条件 （イ）出発原料：モノシラン（ＳｉＨ４），〔１０％Ｓ
ｉＨ４／Ｈ２〕 ５１／分（ロ） ドーパントリアルシ
ン（ＡｓＨ３），〔３００ｐｐｍＡｓＨ３／Ａｒ〕１５
０ＣＣ／分（ハ）キヤリヤーガス：水素（Ｈ２）１５１
／分（ニ）成長温度ＳｌＯ５Ｏ℃第３図の結果から明ら
かなように、前記成長条件下においてＣＯ２ガス流量と
ＨＣＩガス流量との容積比（ＣＯ２／ＨＣＩ）２〜１０
０倍（好ましくは４〜８０倍）にすることによつて、Ｘ
線回折強度（Ｉｓ）が同じで結晶品質の等しいＭｇＯ・
Ａｌ２Ｏ３が得られ、またこのＭｇＯ−Ａｌ２Ｏ３エピ
タキシヤル層上にエピタキシヤル成長させたｎ型（１０
０）単結晶Ｓｉエピタキシヤル層の電子移動度（μｎ）
とＭｇＯ−Ａｌ２Ｏ３エピタキシヤル層のＸ線回折強度
（Ｉｓ）との間に相関関係がある。
原料である炭酸ガス（ＣＯ２）のガス流量を制御するこ
とによつてＭｇＯ−Ａｌ２Ｏ３の結晶品質を制御するこ
とに成功したのである。第３図は、第１図に示す反応管
内径７０ｍｍの成長装置を用いて、Ｐ型（１００）Ｓｉ
基板（ρ＝１〜１０Ω−ＣＴｎ）上に下記条件下にてＣ
Ｏ２ガス流量とＨＣＩガス流量との容積比（ＣＯ２／Ｈ
ＣＩ）を０．８〜２００の範囲で変化させて気相成長さ
せたマグネシアスピネル層（膜厚０．５μ）の結晶品質
を評価する手段としてのＸ線回折法による回折強度１ｓ
（×１０４ｃｐｓ）の測定結果並びにそのＭｇＯ−Ａｌ
２Ｏ３エピタキシヤル層上に半導体活性層としてエピタ
キシヤル成長させたｎ型（１００）単結晶Ｓｉエピタキ
シヤル層（膜厚１．５μ、電子濃度（５）５×１０１７
ｃ！ｎ−３）のエピタキシヤル結晶特性を評価する手段
としての電子移動度μｎ（ｄ／Ｖ−Ｓｅｃ）の測定結果
を示すグラフ図である。ＭｇＯ−Ａｌ２Ｏ３気相成長条
件 （イ）Ｈ２ガス（１） ：Ｈ２５ｌ／分 （ロ） ＨＣ２＋Ｈ２ガス（２）；ＨＣｌ５ｃｃ／分，
Ｈ２５ｌ／分（ハ）ＣＯ２＋Ｈ２ガス（３）：ＣＯ２４
〜１０００ＣＣ／分，Ｈ２ｌ５ｌ／分（ニ）ＭｇＣｌ２
／ＡｌＣｌ３モル比（８）： ６（ホ）Ａｌソース温度
：５５０モＣ（へ）ＭｇＣｌ２ソース温度：９００（Ｃ
（ト）成長温度：９００〜１０６０℃ Ｓｌ気相成長条件 （イ）出発原料：モノシラン（ＳｉＨ４），〔１０％Ｓ
ｉＨ４／Ｈ２〕 ５１／分（ロ） ドーパントリアルシ
ン（ＡｓＨ３），〔３００ｐｐｍＡｓＨ３／Ａｒ〕１５
０ＣＣ／分（ハ）キヤリヤーガス：水素（Ｈ２）１５１
／分（ニ）成長温度ＳｌＯ５Ｏ℃第３図の結果から明ら
かなように、前記成長条件下においてＣＯ２ガス流量と
ＨＣＩガス流量との容積比（ＣＯ２／ＨＣＩ）２〜１０
０倍（好ましくは４〜８０倍）にすることによつて、Ｘ
線回折強度（Ｉｓ）が同じで結晶品質の等しいＭｇＯ・
Ａｌ２Ｏ３が得られ、またこのＭｇＯ−Ａｌ２Ｏ３エピ
タキシヤル層上にエピタキシヤル成長させたｎ型（１０
０）単結晶Ｓｉエピタキシヤル層の電子移動度（μｎ）
とＭｇＯ−Ａｌ２Ｏ３エピタキシヤル層のＸ線回折強度
（Ｉｓ）との間に相関関係がある。
このことは、ＣＯ２ガス流量とＨＣＩガス流量との容積
比（ＣＯ２／ＨＣＩ）を２〜１００倍に制御することに
よつて、ＭｇＯ−Ａｌ２Ｏ３結晶の化学量論的酸素原子
の組成値を満足させた高品質なＭｇＯ・Ａｌ２Ｏ３エピ
タキシヤル層を得ることが出来、その上に成長させるシ
リコンエピタキシヤル活性層の結晶特性を高品質なもの
とすることが出来る。このように、本発明方法に従えば
、（１００）面単結晶半導体基板上に（１００）面単結
晶マグネシアスピネルを気相エピタキシヤル成長させる
ことができるのでシリコンＭＯＳトランジスタの製造、
シリコンダイオードアレーの製造、シリコンＣＣＤの製
造などに極めて有用であり、しかも特定のＣＯ２／ＨＣ
Ｉガス比を選定することによつて均一かつ良好な品質の
（１００）面単結晶マグネシアスピネルを気相エピタキ
シヤル成長させることができるので前記各種デイバイス
の特性及歩留を向上させることが出来る。
比（ＣＯ２／ＨＣＩ）を２〜１００倍に制御することに
よつて、ＭｇＯ−Ａｌ２Ｏ３結晶の化学量論的酸素原子
の組成値を満足させた高品質なＭｇＯ・Ａｌ２Ｏ３エピ
タキシヤル層を得ることが出来、その上に成長させるシ
リコンエピタキシヤル活性層の結晶特性を高品質なもの
とすることが出来る。このように、本発明方法に従えば
、（１００）面単結晶半導体基板上に（１００）面単結
晶マグネシアスピネルを気相エピタキシヤル成長させる
ことができるのでシリコンＭＯＳトランジスタの製造、
シリコンダイオードアレーの製造、シリコンＣＣＤの製
造などに極めて有用であり、しかも特定のＣＯ２／ＨＣ
Ｉガス比を選定することによつて均一かつ良好な品質の
（１００）面単結晶マグネシアスピネルを気相エピタキ
シヤル成長させることができるので前記各種デイバイス
の特性及歩留を向上させることが出来る。
第１図は、本発明のマグネシアスピネルの気相成長方法
を実施する装置の一例を示す概略図である。 第２図は、マグネシアスピネルの気相成長温度とＸ線回
折強度（Ｉｓ）との関係を示すグラフ図である。第３図
は、マグネシアスピネルの気相成長時のＣＯ２／ＨＣＩ
モル比と、ＭｇＯ−Ａｌ２Ｏ３のＸ線回折強度（Ｉｓ）
及びそのマグネシアスピネル上にエピ成長させた（１０
０）Ｓｉ層の電子移動度（μｎ）との関係を示すグラフ
図である。第４図は〔ＭｇＣｌ２〕／〔ＡｌＣｌ３〕の
モル比Ｒに対するＭｇＯりＡ２Ｏ３結晶の格子定数の変
化を示すグラフ図である。１・・・・・・Ｈ２ガス、２
・・・・・・ＨＣｌ＋Ｈ２ガス、３・・・・・・ＣＯ２
＋Ｈ２ガス、４から５・・・・・・加熱炉、６・・・・
・・Ａｌソース、７・・・・・・ＭｇＣｌ２ソース、８
・・・・・・半導体基板、９・・・・・・支持板、１０
・・・・・・高周波加熱炉、１１・・・・・・ソースチ
エンバ、１２・・・・・・反応管、１３・・・・・・キ
ヤツプ、１４・・・・・・石英ライナーチユーブ、１５
・・・・・・ガス排気管。
を実施する装置の一例を示す概略図である。 第２図は、マグネシアスピネルの気相成長温度とＸ線回
折強度（Ｉｓ）との関係を示すグラフ図である。第３図
は、マグネシアスピネルの気相成長時のＣＯ２／ＨＣＩ
モル比と、ＭｇＯ−Ａｌ２Ｏ３のＸ線回折強度（Ｉｓ）
及びそのマグネシアスピネル上にエピ成長させた（１０
０）Ｓｉ層の電子移動度（μｎ）との関係を示すグラフ
図である。第４図は〔ＭｇＣｌ２〕／〔ＡｌＣｌ３〕の
モル比Ｒに対するＭｇＯりＡ２Ｏ３結晶の格子定数の変
化を示すグラフ図である。１・・・・・・Ｈ２ガス、２
・・・・・・ＨＣｌ＋Ｈ２ガス、３・・・・・・ＣＯ２
＋Ｈ２ガス、４から５・・・・・・加熱炉、６・・・・
・・Ａｌソース、７・・・・・・ＭｇＣｌ２ソース、８
・・・・・・半導体基板、９・・・・・・支持板、１０
・・・・・・高周波加熱炉、１１・・・・・・ソースチ
エンバ、１２・・・・・・反応管、１３・・・・・・キ
ヤツプ、１４・・・・・・石英ライナーチユーブ、１５
・・・・・・ガス排気管。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ アルミニウム、塩化水素、塩化マグネシウム、炭酸
ガス及び水素を出発材料とし、前記アルミニウムと前記
塩化水素との反応による塩化アルミニウムと、前記塩化
マグネシウムと、前記炭酸ガスと、前記水素とを成長領
域に搬送して成長領域に配置した半導体基板上にマグネ
シアスピネルを気相エピタキシャル成長させるに当り、
前記塩化マグネシウムと前記塩化アルミニウムとのモル
比を０．１〜１０の範囲にし、かつ、成長温度を８５０
℃以上１０８０℃未満にすることを特徴とするマグネシ
アスピネルの気相成長方法。 ２ 前記成長温度が９００〜１０６０℃である特許請求
の範囲第１項記載の方法。 ３ アルミニウム、塩化水素、塩化マグネシウム、炭酸
ガス及び水素を出発材料とし、前記アルミニウムと前記
塩化水素との反応による塩化アルミニウムと、前記塩化
マグネシウムと、前記炭酸ガスと、前記水素とを成長領
域に搬送して成長領域に配置した半導体基板上にマグネ
シアスピネルを気相エピタキシャル成長させるに当り、
前記塩化マグネシウムと前記塩化アルミニウムとのモル
比を０．１〜１０の範囲にし、成長温度を８５０℃以上
１０８０℃未満にし、かつ、前記炭酸ガス流量を前記塩
化水素ガス流量の２〜１００倍（容積比）の範囲にする
ことを特徴とする気相成長方法。 ４ 前記成長温度が９００〜１０６０℃である特許請求
の範囲第３項記載の方法。 ５ 前記炭酸ガス流量の前記塩化水素ガス流量に対する
容積比が４〜８０倍である特許請求の範囲第３項又は第
４項記載の方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4359879A JPS5924760B2 (ja) | 1979-04-12 | 1979-04-12 | マグネシアスピネルの気相成長方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4359879A JPS5924760B2 (ja) | 1979-04-12 | 1979-04-12 | マグネシアスピネルの気相成長方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS55136199A JPS55136199A (en) | 1980-10-23 |
| JPS5924760B2 true JPS5924760B2 (ja) | 1984-06-12 |
Family
ID=12668240
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4359879A Expired JPS5924760B2 (ja) | 1979-04-12 | 1979-04-12 | マグネシアスピネルの気相成長方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5924760B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59162273A (ja) * | 1983-03-07 | 1984-09-13 | Anelva Corp | 連続薄膜製造装置 |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS582294A (ja) * | 1981-06-29 | 1983-01-07 | Fujitsu Ltd | 気相成長方法 |
| KR100432907B1 (ko) * | 2001-11-29 | 2004-05-24 | 김정기 | 마그네시아 단결정을 성장시키는 방법 |
-
1979
- 1979-04-12 JP JP4359879A patent/JPS5924760B2/ja not_active Expired
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59162273A (ja) * | 1983-03-07 | 1984-09-13 | Anelva Corp | 連続薄膜製造装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS55136199A (en) | 1980-10-23 |
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