JPS6060715A - 気相成長方法 - Google Patents
気相成長方法Info
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- JPS6060715A JPS6060715A JP16976183A JP16976183A JPS6060715A JP S6060715 A JPS6060715 A JP S6060715A JP 16976183 A JP16976183 A JP 16976183A JP 16976183 A JP16976183 A JP 16976183A JP S6060715 A JPS6060715 A JP S6060715A
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- Japan
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- substrate
- growth
- tube
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02104—Forming layers
- H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
- H01L21/02612—Formation types
- H01L21/02617—Deposition types
- H01L21/0262—Reduction or decomposition of gaseous compounds, e.g. CVD
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- H01L21/02518—Deposited layers
- H01L21/02521—Materials
- H01L21/02538—Group 13/15 materials
- H01L21/02546—Arsenides
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は半導体素子の製造過程等に用いられる気相成長
方法に関するものである。
方法に関するものである。
半導体レーザー、受光素子、フィールドエフェクトトラ
ンジスター（Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉ
ｓｔｏｒ ）等の微細構造をもつ素子の作成において薄
膜成長はきわめて重要な工程であシその組成制御が素子
の性能を大きく左右する。薄膜成長方法としては主とし
て気相成長法、液相成長法及び分子線エビタクシ−法が
用いられているが、気相成長法は原料ガスから結晶基板
への直接成長という有利さから量産性の点で最も優れた
方法である。
ンジスター（Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉ
ｓｔｏｒ ）等の微細構造をもつ素子の作成において薄
膜成長はきわめて重要な工程であシその組成制御が素子
の性能を大きく左右する。薄膜成長方法としては主とし
て気相成長法、液相成長法及び分子線エビタクシ−法が
用いられているが、気相成長法は原料ガスから結晶基板
への直接成長という有利さから量産性の点で最も優れた
方法である。
従来の気相成長法において結晶基板は反応管内にて抵抗
加熱（高周波加熱等によシ加熱され原料ガスはガス導入
管よシ反応管にはい多結晶基板上又はその近傍にて化学
反応を起こし結晶基板上に薄膜成長する。
加熱（高周波加熱等によシ加熱され原料ガスはガス導入
管よシ反応管にはい多結晶基板上又はその近傍にて化学
反応を起こし結晶基板上に薄膜成長する。
しかしながらガス導入管よシ反応管にはいった原料ガス
は基板に達するまで反応管内にすでに存在していたガス
と混じシ合うため組成の異なる２種類の膜を連続成長す
る場合、この従来の方法では膜間に中間的な組成をもつ
領域が形成され、したがって急峻な結晶が得られないと
いう欠点がある。もし原料ガス流入口よシ基板までの反
応管の体積を減らし又ガスの流速を上げるべく流量を増
せば結晶中での薄膜間の組成の急峻性は向上するが、そ
れにともない結晶面上にガス流の不均一性が生じ結晶面
内に成長速度及び組成のゆらぎが生じ均一な大面積薄膜
が得られないという新たな問題が生じる。
は基板に達するまで反応管内にすでに存在していたガス
と混じシ合うため組成の異なる２種類の膜を連続成長す
る場合、この従来の方法では膜間に中間的な組成をもつ
領域が形成され、したがって急峻な結晶が得られないと
いう欠点がある。もし原料ガス流入口よシ基板までの反
応管の体積を減らし又ガスの流速を上げるべく流量を増
せば結晶中での薄膜間の組成の急峻性は向上するが、そ
れにともない結晶面上にガス流の不均一性が生じ結晶面
内に成長速度及び組成のゆらぎが生じ均一な大面積薄膜
が得られないという新たな問題が生じる。
本発明の目的は基板面内に大きな不均一性を誘発せず、
しかも組成の異なる薄膜間の急峻性を高める半導体気相
成長方法の提供にある。
しかも組成の異なる薄膜間の急峻性を高める半導体気相
成長方法の提供にある。
本発明によれば結晶基板上に異なる組成の多層薄膜を成
長させる気相成長方法において、気相成長反応管内部に
置いた結晶基板の上方にガス放出管を配設し、一層の薄
膜成長終了後成長に寄与しないガスを前記放出管から前
記基板へ向けて放出し原料ガスを瞬時に基板表面よシー
掃することにより結晶成長を停止させつぎの結晶成長の
ための原料ガスをおくりこみつぎに前記成長に寄与しな
いガスの放出を停止することにすることによシつぎの薄
膜を成長させることを特徴とする気相成長方法が得られ
る。
長させる気相成長方法において、気相成長反応管内部に
置いた結晶基板の上方にガス放出管を配設し、一層の薄
膜成長終了後成長に寄与しないガスを前記放出管から前
記基板へ向けて放出し原料ガスを瞬時に基板表面よシー
掃することにより結晶成長を停止させつぎの結晶成長の
ための原料ガスをおくりこみつぎに前記成長に寄与しな
いガスの放出を停止することにすることによシつぎの薄
膜を成長させることを特徴とする気相成長方法が得られ
る。
本発明では従来の気相成長法において基板結晶の上部に
ガス放出管を備え、異なる組成の多層薄膜成長の際一層
成長終了後ガス放出管よ層成長に寄与しないガスを基板
全面にふきつけ原料ガスを成長界面より一掃し薄膜成長
を瞬時のうちに停止させている。したがって成長時のガ
ス雰囲気とは無関係に成長の停止及び開始を制御するこ
とができるから従来の気相成長法におけるような異なる
薄膜間の組成のだれをおさえ、急峻な界面を生成すると
とができ、しかも基板面内の薄膜組成を均一にできる。
ガス放出管を備え、異なる組成の多層薄膜成長の際一層
成長終了後ガス放出管よ層成長に寄与しないガスを基板
全面にふきつけ原料ガスを成長界面より一掃し薄膜成長
を瞬時のうちに停止させている。したがって成長時のガ
ス雰囲気とは無関係に成長の停止及び開始を制御するこ
とができるから従来の気相成長法におけるような異なる
薄膜間の組成のだれをおさえ、急峻な界面を生成すると
とができ、しかも基板面内の薄膜組成を均一にできる。
以下有機金属法によるガリウム砒素及びガリウムアルミ
ニウム砒素結晶のへテロ構造の成長を例に挙げ本発明の
詳細な説明する。
ニウム砒素結晶のへテロ構造の成長を例に挙げ本発明の
詳細な説明する。
第１図は本発明の方法の原理を説明するだめの気相成長
装置の概略構成図である。反応管１において単結晶ガリ
ウム砒素基板２はグラファイト支持台３の上に配設し回
転機構４によシ回転しながら高周波コイル５によって加
熱される。原料ガスのトリメチルガリウム（Ｔｒｉｍｅ
ｔｈｙｌｅ ｇａｌｌｉｕｍ ）、トリメチルアルミニ
ウム（Ｔｒｉｍｅｔｈｙｌｅ ａｌｕｍｉｎｕｍ）アル
シン（Ａｒ５ｉｎｅ ）及びドーピング（ｄｏｐｉｎｇ
）ガスは輸送ガスの水素とともに導入管６よシ反応管
内に導入され、排気口８よシ排気される。基板上部には
ガス放出管７が位置し反応には寄与しない不活性なガス
、例えば水素を基板表面におくることかできる。薄膜成
長時には原料ガス（今の場合トリメチルガリウム及びア
ルシン）は導入管６をとおシ反応管１内にはいシ基板面
上及びその近傍で反応し結晶化する。つぎに組成の異な
る薄膜を成長させるときガス放出管７を用いて反応に不
活性なガスを基板表面におぐる。いままで反応に寄与し
ていた原料ガスはただちに結晶基板２よシ押し除かれ、
従って結晶成長は停止する。そしてつぎに成長させるべ
き薄膜のだめの原料ガス（トリメチルカリウム及びトリ
メチルアルミニウム及びアルシン）を流す。このとき結
晶表面は反応に不活性なガスによって保護されている。
装置の概略構成図である。反応管１において単結晶ガリ
ウム砒素基板２はグラファイト支持台３の上に配設し回
転機構４によシ回転しながら高周波コイル５によって加
熱される。原料ガスのトリメチルガリウム（Ｔｒｉｍｅ
ｔｈｙｌｅ ｇａｌｌｉｕｍ ）、トリメチルアルミニ
ウム（Ｔｒｉｍｅｔｈｙｌｅ ａｌｕｍｉｎｕｍ）アル
シン（Ａｒ５ｉｎｅ ）及びドーピング（ｄｏｐｉｎｇ
）ガスは輸送ガスの水素とともに導入管６よシ反応管
内に導入され、排気口８よシ排気される。基板上部には
ガス放出管７が位置し反応には寄与しない不活性なガス
、例えば水素を基板表面におくることかできる。薄膜成
長時には原料ガス（今の場合トリメチルガリウム及びア
ルシン）は導入管６をとおシ反応管１内にはいシ基板面
上及びその近傍で反応し結晶化する。つぎに組成の異な
る薄膜を成長させるときガス放出管７を用いて反応に不
活性なガスを基板表面におぐる。いままで反応に寄与し
ていた原料ガスはただちに結晶基板２よシ押し除かれ、
従って結晶成長は停止する。そしてつぎに成長させるべ
き薄膜のだめの原料ガス（トリメチルカリウム及びトリ
メチルアルミニウム及びアルシン）を流す。このとき結
晶表面は反応に不活性なガスによって保護されている。
そして反応管１内のガス雰囲気が十分に準備されたとき
に保護用ガスの放出を停止する。原料ガスは直ちに基板
表面に達して結晶成長を始める。したがって不活性なガ
スの放出をしないで結晶成長させた場合にみられるよう
な組成のだれはおさえられ、界面での急峻性は大幅に向
上し、しかも基板面内の薄膜の組成は均一になるのであ
る。
に保護用ガスの放出を停止する。原料ガスは直ちに基板
表面に達して結晶成長を始める。したがって不活性なガ
スの放出をしないで結晶成長させた場合にみられるよう
な組成のだれはおさえられ、界面での急峻性は大幅に向
上し、しかも基板面内の薄膜の組成は均一になるのであ
る。
以下本発明の実施例を記載する。
第２図中１は石英製反応管、９は石英製反応内管である
。基板のガリウム砒素２は台形のグラファイトサセプタ
ー３上に位置し、回転機構４により回転することができ
る。水素は導入管１０をとおシ反応管及び反応内管の間
を流れる。８はガス排気口である。はじめガス導入管６
より水素（５１／ｍ１ｎ）及び基板保護用アルシンガス
（１０−３）−ル）を管内に供給しながら高周波コイル
５よ層成長温度（約６００〜７００℃）に結晶を加熱す
る。
。基板のガリウム砒素２は台形のグラファイトサセプタ
ー３上に位置し、回転機構４により回転することができ
る。水素は導入管１０をとおシ反応管及び反応内管の間
を流れる。８はガス排気口である。はじめガス導入管６
より水素（５１／ｍ１ｎ）及び基板保護用アルシンガス
（１０−３）−ル）を管内に供給しながら高周波コイル
５よ層成長温度（約６００〜７００℃）に結晶を加熱す
る。
そして温度が安定したところで原料ガスのトリメチルガ
リウム（４Ｘ１０１）−ル）を加え、ガリウム砒素結晶
を成長させる。つぎにガス放出管７をとおして水素及び
アルシンガスを約２１／ｍｉｎの流量で送シこむ。それ
と同時に原料ガスをトリメチルガリウムとトリメチルア
ルミニウムの混合ガスに切りかえる。そして１０秒から
３０秒ののちガス放出管７より流れる水素及びアルシン
ガスを停止しガリウムアルミニウム砒素を成長させる。
リウム（４Ｘ１０１）−ル）を加え、ガリウム砒素結晶
を成長させる。つぎにガス放出管７をとおして水素及び
アルシンガスを約２１／ｍｉｎの流量で送シこむ。それ
と同時に原料ガスをトリメチルガリウムとトリメチルア
ルミニウムの混合ガスに切りかえる。そして１０秒から
３０秒ののちガス放出管７より流れる水素及びアルシン
ガスを停止しガリウムアルミニウム砒素を成長させる。
このよう々成長過程において、結晶表面におくりこまれ
た不活性なガフは既存の原料趣を一掃 ヰしすみやかに
結晶成長を停止し、反応管内の適切な比をもつトリメチ
ルガリウム及びトリメチルアルミニウムの混合ガスに置
換するまで結晶表面を保護する。さらにこのガスを停止
することによりガリウムアルミニウム砒素化合物を直ち
に成長させる。したがってこのようなガス放出管７のな
い場合にみられるような組成の不連続な部分（１００〜
５００Ｘ ）は第２図に示したようなガス放出管７を採
用した場合５０Ｘ以下になることが判明した。
た不活性なガフは既存の原料趣を一掃 ヰしすみやかに
結晶成長を停止し、反応管内の適切な比をもつトリメチ
ルガリウム及びトリメチルアルミニウムの混合ガスに置
換するまで結晶表面を保護する。さらにこのガスを停止
することによりガリウムアルミニウム砒素化合物を直ち
に成長させる。したがってこのようなガス放出管７のな
い場合にみられるような組成の不連続な部分（１００〜
５００Ｘ ）は第２図に示したようなガス放出管７を採
用した場合５０Ｘ以下になることが判明した。
また基板面内の膜組成の均一性も向上した。
以上の説明から明らかなように本発明を実施した場合に
はきわめて簡便に多層に形成した薄膜間の組成のだれを
おさえ急峻性が向上し、しかも基板面内の膜組成の均一
性も向上させることができるという利点があシ従来の気
相成長法と比較して半導体素子の性能の向上する効果は
著しい。
はきわめて簡便に多層に形成した薄膜間の組成のだれを
おさえ急峻性が向上し、しかも基板面内の膜組成の均一
性も向上させることができるという利点があシ従来の気
相成長法と比較して半導体素子の性能の向上する効果は
著しい。
また前記実施例では結晶成長を止めるためガス放出管７
から水素とアルシンガスを吸きださせたが、上記のよう
に１０〜３０秒ていどというよう長装置の概略構成図で
ある。
から水素とアルシンガスを吸きださせたが、上記のよう
に１０〜３０秒ていどというよう長装置の概略構成図で
ある。
１、石英製反応管
２ ガリウム砒素基板
３、グラファイト支持台
４ グラファイト支持台回転機構
５、高周波コイル
６ 原料ガス導入管
７、ガス放出管
８、排気口
第２図は本発明を実施した有機金属によるガリウム砒素
及びガリウムアルミニウム砒素結晶のへテロ構造の形成
だめの反応管の構成図である。
及びガリウムアルミニウム砒素結晶のへテロ構造の形成
だめの反応管の構成図である。
１、石英製反応管
２、ガリウム砒素基板
３、グラファイト支持台
４ グラファイト支持台回転機構
５、高周波コイル
６ 原料ガス導入管
７、 ガス放出管
８ 排気口
９、石英製反応管
１０ 水素ガス導入管
オ １ 図
Claims (1)
- 結晶基板上に異なる組成の多層薄膜を成長させる気相成
長方法において、気相成長反応管内部に置いた結晶基板
の上方にガス放出管を配設し、一層の薄膜成長終了後成
長に寄与しないガスを前記放出管から前記基板へ向けて
放出し原料ガスを瞬時に基板表面よシー掃することによ
多結晶成長を停止させ、つぎの結晶成長のだめの原料ガ
スをおくシこみつぎに前記成長に寄与しないガスの放出
を停止することによシつぎの薄膜を成長させることを特
徴とする気相成長方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16976183A JPS6060715A (ja) | 1983-09-14 | 1983-09-14 | 気相成長方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16976183A JPS6060715A (ja) | 1983-09-14 | 1983-09-14 | 気相成長方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6060715A true JPS6060715A (ja) | 1985-04-08 |
Family
ID=15892359
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16976183A Pending JPS6060715A (ja) | 1983-09-14 | 1983-09-14 | 気相成長方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6060715A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6096518A (ja) * | 1983-09-28 | 1985-05-30 | ローヌ‐プーラン・スペシアリテ・シミーク | 再分配反応による水素化シランの製造方法 |
| US5360760A (en) * | 1992-04-02 | 1994-11-01 | Nec Corporation | Vapor phase epitaxial growth method of a compound semiconductor |
-
1983
- 1983-09-14 JP JP16976183A patent/JPS6060715A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6096518A (ja) * | 1983-09-28 | 1985-05-30 | ローヌ‐プーラン・スペシアリテ・シミーク | 再分配反応による水素化シランの製造方法 |
| JPS6316328B2 (ja) * | 1983-09-28 | 1988-04-08 | Roonu Puuran Supeshiarite Shimiiku | |
| US5360760A (en) * | 1992-04-02 | 1994-11-01 | Nec Corporation | Vapor phase epitaxial growth method of a compound semiconductor |
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