JPS61114521A - 半導体結晶成長方法 - Google Patents
半導体結晶成長方法Info
- Publication number
- JPS61114521A JPS61114521A JP23645284A JP23645284A JPS61114521A JP S61114521 A JPS61114521 A JP S61114521A JP 23645284 A JP23645284 A JP 23645284A JP 23645284 A JP23645284 A JP 23645284A JP S61114521 A JPS61114521 A JP S61114521A
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- JP
- Japan
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- gas
- reaction tube
- susceptor
- cylinder
- piping
- Prior art date
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- Pending
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- H—ELECTRICITY
- 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
- H01L21/02518—Deposited layers
- H01L21/02521—Materials
- H01L21/02538—Group 13/15 materials
- H01L21/02543—Phosphides
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
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- H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
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- H01L21/02538—Group 13/15 materials
- H01L21/02546—Arsenides
-
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- 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
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】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、減圧有機金属気相成長法による半導体結晶成
長方法に関するものである。
長方法に関するものである。
Ｇａ２．Ｉｎ、−ｒＡＢｙＰｔ−ｙ／ＩｎＰ 系の気相
エピタキシャル成長技術のひとつである有機金属気相成
長技術では、組成比Ｚ、ｙを尋人材料ガス分圧比で制御
で′きる。従来、有機金属ガスは恒温槽中で流量制御さ
れたキャリアガスのバブリングで生じた飽和蒸気の状態
で反応系に導入されるため、反応部までの配管系の温度
を精度よく制御する手段が採られたが、再現性が不充分
であった。
エピタキシャル成長技術のひとつである有機金属気相成
長技術では、組成比Ｚ、ｙを尋人材料ガス分圧比で制御
で′きる。従来、有機金属ガスは恒温槽中で流量制御さ
れたキャリアガスのバブリングで生じた飽和蒸気の状態
で反応系に導入されるため、反応部までの配管系の温度
を精度よく制御する手段が採られたが、再現性が不充分
であった。
また、水素ガスのみをキャリアガスとすると、結晶成長
の前処理でクロライド系ガスによって基板表面をガスエ
ツチングする際に、反応管である石英管もエツチングさ
れ、結晶成長中に水素ガスにより還元されたシリコンが
不純物□として結晶中に含まれ、成、長ウェハの結晶性
を劣化させるという欠点がある。
の前処理でクロライド系ガスによって基板表面をガスエ
ツチングする際に、反応管である石英管もエツチングさ
れ、結晶成長中に水素ガスにより還元されたシリコンが
不純物□として結晶中に含まれ、成、長ウェハの結晶性
を劣化させるという欠点がある。
さらに、水素ガスと有機金属ガスが反応し、有機金属が
解離し、成長結晶中の残留不純物や点欠陥密度が増加す
るという欠点がある。
解離し、成長結晶中の残留不純物や点欠陥密度が増加す
るという欠点がある。
この対策としてキャリアガスとして、窒素と水素との混
合ガスを用いることにより結晶性が改善されている。
合ガスを用いることにより結晶性が改善されている。
しかし、窒素の混合比率を上げると、結晶性か向上する
ものの流速が遅くなり、有機金属ガスがバックル部分や
吹き出し口の周囲でうす巻き現象が生じ、遷移層厚が増
加し、エビ成長層内の組成変動が大きくなり、材料ガス
の切換を急峻にできないという欠点がある。これは、半
導体レーザや光検出器などの混晶半導体を用いたデバイ
スには、禁制帯幅の大きさの異なるエピタキシャル層の
結晶成長が不可欠であシ、結晶性のほかにペテロ界面の
組成変化が急峻であることが素子機能向上の上で要求さ
れるからである。
ものの流速が遅くなり、有機金属ガスがバックル部分や
吹き出し口の周囲でうす巻き現象が生じ、遷移層厚が増
加し、エビ成長層内の組成変動が大きくなり、材料ガス
の切換を急峻にできないという欠点がある。これは、半
導体レーザや光検出器などの混晶半導体を用いたデバイ
スには、禁制帯幅の大きさの異なるエピタキシャル層の
結晶成長が不可欠であシ、結晶性のほかにペテロ界面の
組成変化が急峻であることが素子機能向上の上で要求さ
れるからである。
本発明は、これらの欠点を解決する半導体結晶成長方法
を提供するものである。
を提供するものである。
本発明は、反応管の混合部に導入した材料ガスを基板下
に接触させて結晶を成長させる半導体結晶成長方法にお
いて、窒素やヘリウム等の有機金属に対して安定なキャ
リアガスのバブリングで生じた有機金属ガスを前記反応
管に温度制御して導入し、該ガスと、水素を含む混合ガ
スをキャリアガスとする材料ガスとを混合部で合流させ
ることを特徴とする半導体結晶成長方法である。
に接触させて結晶を成長させる半導体結晶成長方法にお
いて、窒素やヘリウム等の有機金属に対して安定なキャ
リアガスのバブリングで生じた有機金属ガスを前記反応
管に温度制御して導入し、該ガスと、水素を含む混合ガ
スをキャリアガスとする材料ガスとを混合部で合流させ
ることを特徴とする半導体結晶成長方法である。
次に、半導体レーザや光検出器等の混晶半導体デバイス
用のＧａｚＩｎｔ−２：ＡｓｙＰｔ−ｙ／ＩｎＰ系の結
晶成長において本発明の一実施例を図を用いて説明する
。
用のＧａｚＩｎｔ−２：ＡｓｙＰｔ−ｙ／ＩｎＰ系の結
晶成長において本発明の一実施例を図を用いて説明する
。
有機金属のトリエチルインジウム（ｃ、Ｈａ ）３１．
、とトリエチルガリウム（ＣｚＨｓ）ｓＧｃｚは飽和蒸
気圧が著しく異なる。特に、トリエチルインジウムは蒸
気圧が低いために室温より高温で使用されるので、反応
管の混合部に到達するまでに弁、パルプ等の低温部に有
機金属ガスが付着、堆積する。この解決策として有機金
属ガスボンベの出口側から反応管の混合部までのステン
レス管、石英管、弁、パルプ等を有機金属ガスボンベの
恒温槽の温度より充分高い温度に保つ必要がある。そこ
で、第１図。
、とトリエチルガリウム（ＣｚＨｓ）ｓＧｃｚは飽和蒸
気圧が著しく異なる。特に、トリエチルインジウムは蒸
気圧が低いために室温より高温で使用されるので、反応
管の混合部に到達するまでに弁、パルプ等の低温部に有
機金属ガスが付着、堆積する。この解決策として有機金
属ガスボンベの出口側から反応管の混合部までのステン
レス管、石英管、弁、パルプ等を有機金属ガスボンベの
恒温槽の温度より充分高い温度に保つ必要がある。そこ
で、第１図。
第２図において、本発明は反応管１のガス導入側に大口
径の筒１６をすり合わせ、核部１６にて反応管１内に混
合部と隔離された保温ガス空間Ｓを形成する。これはリ
ンの解離炉の外側に窒素ガス系を沿わせ、加熱された窒
素ガスをガス配管１４より保温ガス空間Ｓに導入してい
る。ステンレス部分はヒーターを巻き、その温度は弁、
継手の使用保証温度を考慮して８０℃に保っている。１
５は高周波誘導コイル、３はサセプタローダ−である。
径の筒１６をすり合わせ、核部１６にて反応管１内に混
合部と隔離された保温ガス空間Ｓを形成する。これはリ
ンの解離炉の外側に窒素ガス系を沿わせ、加熱された窒
素ガスをガス配管１４より保温ガス空間Ｓに導入してい
る。ステンレス部分はヒーターを巻き、その温度は弁、
継手の使用保証温度を考慮して８０℃に保っている。１
５は高周波誘導コイル、３はサセプタローダ−である。
また４はカーボンサセプタであり、該サセプタ４上に基
板５がセットされる。そして、アルシンＡｓＨｓを導入
するアルシンＡｓＨ，導入配管７、有機金属ガスを導入
する有機金属ガス系導入配管６、熱解離後のリンを導入
するリン導入配管８を各々独立して、保温ガス空間Ｓに
通し、配管６に配管８を接続しその前後にバックフロー
導入配管１３を配し、かつ配管７及び配管６は独立させ
たまま混合部ＭＸに開口し、リンと有機金属ガスはリン
混合部ＭＰで混合するが、アルシンガス系とは基板直前
で混合している。
板５がセットされる。そして、アルシンＡｓＨｓを導入
するアルシンＡｓＨ，導入配管７、有機金属ガスを導入
する有機金属ガス系導入配管６、熱解離後のリンを導入
するリン導入配管８を各々独立して、保温ガス空間Ｓに
通し、配管６に配管８を接続しその前後にバックフロー
導入配管１３を配し、かつ配管７及び配管６は独立させ
たまま混合部ＭＸに開口し、リンと有機金属ガスはリン
混合部ＭＰで混合するが、アルシンガス系とは基板直前
で混合している。
また、材料ガスの切換を迅速にするために、材料ガスの
吹き出し口Ｇｏから噴出するガスが後方に回り込むのを
阻止するドーム状の石英製の回り込み防止板１２を設置
し、該回り込み防止板１２に複数の通孔１’２ａ 、
１２ａ・・・を同一円上に設ける。また熱分解反応が生
じる反応管１の外壁には未反応ガスが結晶成長に寄与防
止、及び有機金属ガスが基板に到達する前に熱分解する
ことを抑制するために、水冷管２を付設する。１１は反
応管１に設置したゲートパルプ、 １０は排気口、９は
バッフルである。
吹き出し口Ｇｏから噴出するガスが後方に回り込むのを
阻止するドーム状の石英製の回り込み防止板１２を設置
し、該回り込み防止板１２に複数の通孔１’２ａ 、
１２ａ・・・を同一円上に設ける。また熱分解反応が生
じる反応管１の外壁には未反応ガスが結晶成長に寄与防
止、及び有機金属ガスが基板に到達する前に熱分解する
ことを抑制するために、水冷管２を付設する。１１は反
応管１に設置したゲートパルプ、 １０は排気口、９は
バッフルである。
クエハの出入れ時に、反応管壁に付着している反応生成
物の酸化防止のため、外気と反応管内を遮断している。
物の酸化防止のため、外気と反応管内を遮断している。
実施例において、材料ガスを混合するには、水素と窒素
との混合ガスをキャリアガスとするアルシンＡｓＨａを
有機金属ガスとは別個に混合部ＭＸに給送する。これに
よって、アルシンと有機金属ガスとが中間反応金主じ、
高分子を形成し、結晶性が低下するのを防止している。
との混合ガスをキャリアガスとするアルシンＡｓＨａを
有機金属ガスとは別個に混合部ＭＸに給送する。これに
よって、アルシンと有機金属ガスとが中間反応金主じ、
高分子を形成し、結晶性が低下するのを防止している。
有機金属ガスは、水素を含まないキャリアガスのバブリ
ングで生じ、有機金属溶液中での水素との反応は生じな
い。配管系６の有機金属ガスは、予め熱分解されたリン
とリン混合部ＭＰで合流させている。熱解離後のリン系
はキャリアとして水素と窒素との混合ガスをキャリアガ
スとしていて、有機金属ガスとの反応を抑制している。
ングで生じ、有機金属溶液中での水素との反応は生じな
い。配管系６の有機金属ガスは、予め熱分解されたリン
とリン混合部ＭＰで合流させている。熱解離後のリン系
はキャリアとして水素と窒素との混合ガスをキャリアガ
スとしていて、有機金属ガスとの反応を抑制している。
そして、アルシンＡｓＫｔを含む系と有機金団ガスを含
む系は、混合部ＭＸの基板５上で混合され、熱分解する
。また、有機金属ガスの熱分解温度は２００℃付近であ
るため、炉心管壁を水冷管２で水冷し、回り込み防止板
１２でキャリアガスを前方へ押し出させることにより、
基板上のよどみ層部分のみで熱分解、熱拡散させ、基板
上にヘテロ界面の組成の急峻なエピタキシャル結晶成長
させる。キャリアガスに水素と窒素との混合ガスを用い
ることにより、基板上のよどみ層部分で材料ガスが充分
混合され、結晶中の原子空孔、アンティサイト欠陥、不
純物との複合体とによって生じる深い準位の形成を緩和
している。
む系は、混合部ＭＸの基板５上で混合され、熱分解する
。また、有機金属ガスの熱分解温度は２００℃付近であ
るため、炉心管壁を水冷管２で水冷し、回り込み防止板
１２でキャリアガスを前方へ押し出させることにより、
基板上のよどみ層部分のみで熱分解、熱拡散させ、基板
上にヘテロ界面の組成の急峻なエピタキシャル結晶成長
させる。キャリアガスに水素と窒素との混合ガスを用い
ることにより、基板上のよどみ層部分で材料ガスが充分
混合され、結晶中の原子空孔、アンティサイト欠陥、不
純物との複合体とによって生じる深い準位の形成を緩和
している。
以上説明したように本発明は、水素を含まないキャリア
ガスのバブリングで生じた有機金属ガス系と、水素を含
む混合ガスをキャリアガスとする水素化合物ガス系とを
分離し、結晶中の残留不純物や点欠陥密度を抑制し、か
つ有機金属ガス導入雰囲気温度を上げ、配管内、反応管
内に材料ガスが残留することなく、材料ガスの切換を迅
速にし、エピタキシャル結晶の膜厚、結晶の組成比の制
御性、結晶性を向上できる。
ガスのバブリングで生じた有機金属ガス系と、水素を含
む混合ガスをキャリアガスとする水素化合物ガス系とを
分離し、結晶中の残留不純物や点欠陥密度を抑制し、か
つ有機金属ガス導入雰囲気温度を上げ、配管内、反応管
内に材料ガスが残留することなく、材料ガスの切換を迅
速にし、エピタキシャル結晶の膜厚、結晶の組成比の制
御性、結晶性を向上できる。
したがって、本発明によれば極微細構造を有するデバイ
ス製作を容易にすることができる効果を有するものであ
る。
ス製作を容易にすることができる効果を有するものであ
る。
第１図は本発明の減圧有機金属気相成長装置の構造図、
第２図は第１図のＡ−Ａ’線断面図である。 ｌ・・・反応管 ２・・・水冷管３・・・サ
セプタローダ−４・・・カーボンサセプタ５・・・基板
６・・・有機金属ガス導入配管７
・・・アルシン＆几導入配管 ８・・・リン導入配管９
・・・バッフル １０・・・排気口１１・・・
ゲートパルプ １２・・・回込み防止板１３・・・
バンクフロー導入配管 １４・・・ガス配管１５・・
・高周波誘導コイル
第２図は第１図のＡ−Ａ’線断面図である。 ｌ・・・反応管 ２・・・水冷管３・・・サ
セプタローダ−４・・・カーボンサセプタ５・・・基板
６・・・有機金属ガス導入配管７
・・・アルシン＆几導入配管 ８・・・リン導入配管９
・・・バッフル １０・・・排気口１１・・・
ゲートパルプ １２・・・回込み防止板１３・・・
バンクフロー導入配管 １４・・・ガス配管１５・・
・高周波誘導コイル
Claims (1)
- （１）反応管の混合部に導入した材料ガスを基板上に接
触させて結晶を成長させる半導体結晶成長方法において
、窒素やヘリウム等の有機金属に対して反応性のないキ
ャリアガスのバブリングで生じた有機金属ガスを前記反
応管に温度制御して導入し、該ガスと、水素を含む混合
ガスをキャリアガスとする材料ガスとを混合部で合流さ
せることを特徴とする半導体結晶成長方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23645284A JPS61114521A (ja) | 1984-11-09 | 1984-11-09 | 半導体結晶成長方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23645284A JPS61114521A (ja) | 1984-11-09 | 1984-11-09 | 半導体結晶成長方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61114521A true JPS61114521A (ja) | 1986-06-02 |
Family
ID=17000954
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23645284A Pending JPS61114521A (ja) | 1984-11-09 | 1984-11-09 | 半導体結晶成長方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61114521A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01202829A (ja) * | 1987-12-22 | 1989-08-15 | Philips Gloeilampenfab:Nv | 電子装置の製造方法および使用する反応容器 |
-
1984
- 1984-11-09 JP JP23645284A patent/JPS61114521A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01202829A (ja) * | 1987-12-22 | 1989-08-15 | Philips Gloeilampenfab:Nv | 電子装置の製造方法および使用する反応容器 |
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