JPS61161710A - 化合物半導体薄膜の製造法 - Google Patents
化合物半導体薄膜の製造法Info
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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】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、化合物半導体の薄膜製造法のひとつである、
有機金属気相熱分解法（ＭＯＣＶＤ法）に関する。
有機金属気相熱分解法（ＭＯＣＶＤ法）に関する。
ＭＯＯＶＤ法は良質の化合物半導体薄膜を製造する方法
として近年多くの注目を集め、主としてｍ−ｖ族、ｕ−
ｖｉ族化合物半導体について研究がなされている。ＭＯ
ＯＶＤ法では、通常、適当な温度に加熱した基板を有す
る透明石英製の反応炉内に、キャリアーガスで希釈した
■族（■族）の有機金属化合物と■族（■族）の水素化
物またはアルキル化合物を導入し、基板近傍で両者が反
応することにより、基板上への薄膜形成を行なう。
として近年多くの注目を集め、主としてｍ−ｖ族、ｕ−
ｖｉ族化合物半導体について研究がなされている。ＭＯ
ＯＶＤ法では、通常、適当な温度に加熱した基板を有す
る透明石英製の反応炉内に、キャリアーガスで希釈した
■族（■族）の有機金属化合物と■族（■族）の水素化
物またはアルキル化合物を導入し、基板近傍で両者が反
応することにより、基板上への薄膜形成を行なう。
基板の加熱を行なうには、透明石英製反応管の周囲に設
けた抵抗線加熱炉（例えば電気学会研究会資料 ５ＳＤ
８３−１６６参照）、または、高周波加熱炉（例えば：
Ｊ 、 ０ｖｙｓｔａｌ Ｇｖｏｗｔｈ ５９ （１
９８２）１４Ｂ、参照）などが一般に用いられている。
けた抵抗線加熱炉（例えば電気学会研究会資料 ５ＳＤ
８３−１６６参照）、または、高周波加熱炉（例えば：
Ｊ 、 ０ｖｙｓｔａｌ Ｇｖｏｗｔｈ ５９ （１
９８２）１４Ｂ、参照）などが一般に用いられている。
この場合、基板は熱伝導性のよいカーボンを加工して形
成したサセプター上にセットされ加熱炉からの輻射熱及
びサセプターからの熱伝導によって加熱される。特殊な
例としては、カーボン製サセプターの内部に抵抗発熱体
を内蔵したものもある。（例えば昭和５９年度春季応用
物理学会 講演予稿集２９α−ｃ −１３参照）〔発明
が解決しようとする問題点〕 良質の化合物半導体薄膜を製造しようとする場合、基板
のみが加熱されることが望ましい。一般に有機金属化合
物は反応性が高いため、加熱によって容易に反応する。
成したサセプター上にセットされ加熱炉からの輻射熱及
びサセプターからの熱伝導によって加熱される。特殊な
例としては、カーボン製サセプターの内部に抵抗発熱体
を内蔵したものもある。（例えば昭和５９年度春季応用
物理学会 講演予稿集２９α−ｃ −１３参照）〔発明
が解決しようとする問題点〕 良質の化合物半導体薄膜を製造しようとする場合、基板
のみが加熱されることが望ましい。一般に有機金属化合
物は反応性が高いため、加熱によって容易に反応する。
このため基板加熱の際原料ガスの温度が上昇すると、気
相中で熱分解反応が進行し、化合物半導体の微粒子が形
成される。この様にして生じた微粒子は基板上に薄膜形
成をしようとする時、薄膜の成長とともに膜内部にとり
込まれるために形成される薄膜の結晶性及び表面モホロ
ジーを著しく劣化する。ｎ−ＶＩ族化合物半導体薄膜を
製造する場合には気相中での反応は特に顕著である。基
板表面及びその近傍だけを加熱することによって気相中
での微粒子形成が抑制でき良質の化合物半導体薄膜の製
造が可能となる。
相中で熱分解反応が進行し、化合物半導体の微粒子が形
成される。この様にして生じた微粒子は基板上に薄膜形
成をしようとする時、薄膜の成長とともに膜内部にとり
込まれるために形成される薄膜の結晶性及び表面モホロ
ジーを著しく劣化する。ｎ−ＶＩ族化合物半導体薄膜を
製造する場合には気相中での反応は特に顕著である。基
板表面及びその近傍だけを加熱することによって気相中
での微粒子形成が抑制でき良質の化合物半導体薄膜の製
造が可能となる。
従来法においては、この様な状況を設定するのが極めて
難しい。それは次の様な理由による。■反応管の周囲か
ら抵抗加熱炉により加熱した場合には、反応管内壁の温
度が上昇するため、原料ガスが加熱されてしまう。■高
周波加熱炉又は、サセプターに内蔵した抵抗発熱体によ
る加熱の場合、サセプターを介して基板を加熱するため
、サセプター近傍の原料ガスが加熱される。更に後者の
場合は、サセプター内部に入れた発熱体が原料ガスと接
触しない様にする必要があり、サセプターの加工及び固
定方法、が煩雑になる。
難しい。それは次の様な理由による。■反応管の周囲か
ら抵抗加熱炉により加熱した場合には、反応管内壁の温
度が上昇するため、原料ガスが加熱されてしまう。■高
周波加熱炉又は、サセプターに内蔵した抵抗発熱体によ
る加熱の場合、サセプターを介して基板を加熱するため
、サセプター近傍の原料ガスが加熱される。更に後者の
場合は、サセプター内部に入れた発熱体が原料ガスと接
触しない様にする必要があり、サセプターの加工及び固
定方法、が煩雑になる。
ＭＯＯＶＤ法により大型基板上に化合物半導体薄膜を形
成しようとするためには、基板温度が基板上において一
定となる必要がある。反応管の周囲から加熱すればサセ
プターの周辺部は中央部より高温となり、高周波加熱に
おいては、高周波コイ／ｐの中心部と外周とでは電磁誘
導の効果が異なるため、サセプター中央部が高温となる
。
成しようとするためには、基板温度が基板上において一
定となる必要がある。反応管の周囲から加熱すればサセ
プターの周辺部は中央部より高温となり、高周波加熱に
おいては、高周波コイ／ｐの中心部と外周とでは電磁誘
導の効果が異なるため、サセプター中央部が高温となる
。
発熱体をサセプター内部に内蔵しても、同一基板内で、
発熱体に近い部分と離れた部分で温度差を生じる。サセ
プターの中心部と周辺部で厚みを変えることにより、基
板上での温度分布を減少させる試みもなされているが、
従来技術においては、鼻板の温度分布をなくすことは困
難であった。
発熱体に近い部分と離れた部分で温度差を生じる。サセ
プターの中心部と周辺部で厚みを変えることにより、基
板上での温度分布を減少させる試みもなされているが、
従来技術においては、鼻板の温度分布をなくすことは困
難であった。
このため大型基板上に均一な膜厚、膜質の化合物半導体
薄膜を形成すること、また均一にドーピングすることが
難しかりた。
薄膜を形成すること、また均一にドーピングすることが
難しかりた。
一方、従来技術において用いられるカーボンサセプター
は、表面保護と、サセプターから薄膜への不純物混入を
避けるためにＳＩＣによるコーティングが施されている
。ピンホールやクラックのないＳ１０コーテイングを行
なう事はサセプターの形状が大型化したり複雑になるに
つれて難しくなり、しかもその寿命が１００バツチ程度
のため、極めて高コストになってしまう。
は、表面保護と、サセプターから薄膜への不純物混入を
避けるためにＳＩＣによるコーティングが施されている
。ピンホールやクラックのないＳ１０コーテイングを行
なう事はサセプターの形状が大型化したり複雑になるに
つれて難しくなり、しかもその寿命が１００バツチ程度
のため、極めて高コストになってしまう。
そこで本発明は上述の従来技術における問題点を解決す
るもので、その目的とすることは、１、基板上での光照
度が均一になる様な反射鏡及びレイアウトを有するラン
プ加熱炉を用いることにより、基板の表面温度の分布を
減少する。
るもので、その目的とすることは、１、基板上での光照
度が均一になる様な反射鏡及びレイアウトを有するラン
プ加熱炉を用いることにより、基板の表面温度の分布を
減少する。
２透明石英に対する透過率が高く、基板に対するそれが
低い様な波長帯の光照射により基板のみを選択的加熱し
、反応管及び、カーボンサセプターからの輻射熱による
原料ガスの加熱１反応、微粒子の生成を抑制する。
低い様な波長帯の光照射により基板のみを選択的加熱し
、反応管及び、カーボンサセプターからの輻射熱による
原料ガスの加熱１反応、微粒子の生成を抑制する。
五化学的に安定でかつ安価な透明石英をサセプターに用
いることにより、ＳＩＣコーティングを施したカーボン
製サセプターに要する分だけ、薄膜製造コストを低減す
る。
いることにより、ＳＩＣコーティングを施したカーボン
製サセプターに要する分だけ、薄膜製造コストを低減す
る。
ことにある。
本発明の化合物半導体薄膜の製造法においては透明石英
を用いた反応管内へ有機金属化合物及び水素化物を気体
にて導入し、熱分解させることにより化合物半導体薄膜
を形成する有機金属気相熱分解法（ＭＯＣＶＤ法）にお
いて、透明体サセプターに化合物半導体を形成するべき
基板をセットし、該基板の加熱源として光を用いること
を特徴とする。本発明は、ＧａＡｓ 、工ｎＰ 、Ｇａ
Ｐ 。
を用いた反応管内へ有機金属化合物及び水素化物を気体
にて導入し、熱分解させることにより化合物半導体薄膜
を形成する有機金属気相熱分解法（ＭＯＣＶＤ法）にお
いて、透明体サセプターに化合物半導体を形成するべき
基板をセットし、該基板の加熱源として光を用いること
を特徴とする。本発明は、ＧａＡｓ 、工ｎＰ 、Ｇａ
Ｐ 。
ＩｎＧａＡｓＰなどに代表されるｍ−ｖ族化合物半導体
、ＺｎＳ 、Ｚｎ５ｅ 、ＺｎＳＳｅ 、ＺｎＴｅ、Ｏ
ａＴθなどに代表されるＩＩ−ＶＩ族化合物半導体への
応用が可能である。
、ＺｎＳ 、Ｚｎ５ｅ 、ＺｎＳＳｅ 、ＺｎＴｅ、Ｏ
ａＴθなどに代表されるＩＩ−ＶＩ族化合物半導体への
応用が可能である。
第４図には、透明石英◎、Ｚｎ５ｅ＠、ＺｎＳ＠ 、
Ｇ ａ Ａ ｓ ＠ ｅ Ｓ ｉ ＠ ＋工ｎＰ＠ ｖ
Ｇ ａ ｐ ＠の透過率の波長依存性を示す。透明石
英は（１２〜５μｍの波長帯の光に対してほぼ透明であ
る。またＺｎ５ｅ、Ｚｎ８．ＧａＡｓ、Ｓｉ、工ｎＰ。
Ｇ ａ Ａ ｓ ＠ ｅ Ｓ ｉ ＠ ＋工ｎＰ＠ ｖ
Ｇ ａ ｐ ＠の透過率の波長依存性を示す。透明石
英は（１２〜５μｍの波長帯の光に対してほぼ透明であ
る。またＺｎ５ｅ、Ｚｎ８．ＧａＡｓ、Ｓｉ、工ｎＰ。
ＧａＰはそれぞ、尤に固有のバンドギャップに相当する
波長において透過率が急激に増加している。
波長において透過率が急激に増加している。
この波長より短い波長の光はそれぞれの半導体材料に吸
収され、長い波長の光はその一部が吸収される。従って
、透明石英において透過率の高い０．２〜５μｍの光を
加熱源として照射することにより、透明石英製の反応管
及び、サセプターを加熱することなく基板の加熱が可能
となる。
収され、長い波長の光はその一部が吸収される。従って
、透明石英において透過率の高い０．２〜５μｍの光を
加熱源として照射することにより、透明石英製の反応管
及び、サセプターを加熱することなく基板の加熱が可能
となる。
〔実施例１〕
第１図には本発明で用いるＭＯＯＶＤ装置の概略図を示
す。透明石英製の反応管■はパルプ■。
す。透明石英製の反応管■はパルプ■。
■を介してそれぞれ廃ガス処理系及び排気系へと接続さ
れている。キャリアーガスで所定濃度に希釈された有機
金属化合物及び、水素化物、アルキル化合物はそれぞれ
原料ガス導入管■、■を通して反応管へ供給される。反
応管と同じ光透過性を有する透明石英製サセプター■の
上に薄膜を形成しようとする基板■がセットされている
。
れている。キャリアーガスで所定濃度に希釈された有機
金属化合物及び、水素化物、アルキル化合物はそれぞれ
原料ガス導入管■、■を通して反応管へ供給される。反
応管と同じ光透過性を有する透明石英製サセプター■の
上に薄膜を形成しようとする基板■がセットされている
。
このサセプターはガスの流れに対して数度〜十度程度の
傾きをもつ様に設計されている。■は先端を基板■と同
じ材料の小片で覆った熱電対である。基板と同じ材料が
加熱源である光を吸収して示す温度を熱電対によってモ
ニターすることにより、基板温度を知ることができる。
傾きをもつ様に設計されている。■は先端を基板■と同
じ材料の小片で覆った熱電対である。基板と同じ材料が
加熱源である光を吸収して示す温度を熱電対によってモ
ニターすることにより、基板温度を知ることができる。
熱電対はその先端部がなるべく基板の近くにあり、しか
も基板と同じ様なガス流を受ける位置にセットする。こ
れにより、基板温度を一層正確にモニターできる。
も基板と同じ様なガス流を受ける位置にセットする。こ
れにより、基板温度を一層正確にモニターできる。
■は基板加熱用のランプである。少くなくとも反応管■
の直径と同程度の長さを有する発光体［相］と放物面か
らなる鏡■により、ひとつのユニットが構成される。発
光体［相］から発せられた光は、放物面鏡◎によって反
射されて、ひとつのランプユニットの幅にほぼ等しい等
強度ビームとなる。ランプユニットを反応管の長手方向
に配列することにヨリ、発光体［相］の長さとランプユ
ニットの数できまる領域に一定強度の光を照射すること
ができる。第１図においては、ランプユニットの配列が
、反応管■に平行になっているが、必ずしも反応管■と
平行である必要はなく、基板■と平行にしてもよい。
の直径と同程度の長さを有する発光体［相］と放物面か
らなる鏡■により、ひとつのユニットが構成される。発
光体［相］から発せられた光は、放物面鏡◎によって反
射されて、ひとつのランプユニットの幅にほぼ等しい等
強度ビームとなる。ランプユニットを反応管の長手方向
に配列することにヨリ、発光体［相］の長さとランプユ
ニットの数できまる領域に一定強度の光を照射すること
ができる。第１図においては、ランプユニットの配列が
、反応管■に平行になっているが、必ずしも反応管■と
平行である必要はなく、基板■と平行にしてもよい。
第２図、３図は上述し、売ランプユニットの構成及び光
線軌跡を示す概略図である。第３図からもわかる様に、
ランプユニットから発する光には、発光体からの直接光
＠と反射光０とがある。より精度よく照射強度を一定に
するためには第５図における０（破線で示した）のごと
く直接光をさえぎる様な遮光体を設ければよい。第１図
において０は反応管■及びサセプター■と同質の透明石
英からなる遮光体層である。これによりランプから発せ
られる光のうち石英が吸収する波長帯の光を除くことが
でき、反応管■及びサセプター■の温度上昇を防止する
。遮光体層の厚さは使用するランプの種類と光の強度に
応じて決めればよい。
線軌跡を示す概略図である。第３図からもわかる様に、
ランプユニットから発する光には、発光体からの直接光
＠と反射光０とがある。より精度よく照射強度を一定に
するためには第５図における０（破線で示した）のごと
く直接光をさえぎる様な遮光体を設ければよい。第１図
において０は反応管■及びサセプター■と同質の透明石
英からなる遮光体層である。これによりランプから発せ
られる光のうち石英が吸収する波長帯の光を除くことが
でき、反応管■及びサセプター■の温度上昇を防止する
。遮光体層の厚さは使用するランプの種類と光の強度に
応じて決めればよい。
■族、■族などの有機金属化合物及び■族、■族す、！
’（７）アルキル化合物は、シリンダーに封入すれてい
る。常温で液体の場合は固化しない適当な温度において
、また常温で固体の場合は融点以上の適当な温度におい
てキャリアーガスでバブリングすることにより気化され
る。従ってキャリアーガスの流量により原料供給量を制
御できる。気化された原料はキャリアゴ・ガスで希釈さ
れた後に、反応管へ導入される。Ｖ族、■族の水素化物
は、ボンベから供給し、キャリアーガスで希釈された後
に反応管へ導入される。以下具体的な化合物半導体薄膜
の製造について実施例を示す。基板加熱の光源には赤外
線ランプを用いた。定格出力時におけるランプのエネル
ギー分光分布を第２図のＯに示す。このランプにより、
Ｇａｐ、ＧａＡｓ。
’（７）アルキル化合物は、シリンダーに封入すれてい
る。常温で液体の場合は固化しない適当な温度において
、また常温で固体の場合は融点以上の適当な温度におい
てキャリアーガスでバブリングすることにより気化され
る。従ってキャリアーガスの流量により原料供給量を制
御できる。気化された原料はキャリアゴ・ガスで希釈さ
れた後に、反応管へ導入される。Ｖ族、■族の水素化物
は、ボンベから供給し、キャリアーガスで希釈された後
に反応管へ導入される。以下具体的な化合物半導体薄膜
の製造について実施例を示す。基板加熱の光源には赤外
線ランプを用いた。定格出力時におけるランプのエネル
ギー分光分布を第２図のＯに示す。このランプにより、
Ｇａｐ、ＧａＡｓ。
工ｎＰ、Ｓｉが容易に加熱できる。以下の実施例で、化
合物半導体薄膜の具体的製造プロセスについて述べる。
合物半導体薄膜の具体的製造プロセスについて述べる。
〔実施例２〕
（１ｏｏ）面、（１ｏｏ）面から２°又は５°オフした
面、または（１１１）面においてスライスし、鏡面研磨
したヒ化ガリウム（ＧａＡｓ ）、リン化ガリウム（Ｇ
ａｐ）、シリコン（８１）＋７）単結晶基板にトリクロ
ルエチレン、アセトン、メタノールなどによる有機洗浄
を超音波振動を印加しつつ行なう。しかる後に基板表面
をエツチングする。エツチング条件は以下のとうりであ
る。
面、または（１１１）面においてスライスし、鏡面研磨
したヒ化ガリウム（ＧａＡｓ ）、リン化ガリウム（Ｇ
ａｐ）、シリコン（８１）＋７）単結晶基板にトリクロ
ルエチレン、アセトン、メタノールなどによる有機洗浄
を超音波振動を印加しつつ行なう。しかる後に基板表面
をエツチングする。エツチング条件は以下のとうりであ
る。
ＧａＡｓ基板 Ｈ２ＳＯ４：Ｈ２Ｏ１： Ｈ１０＝３
： １ ： １（体積比）室温 ２− ＧａＰ 基板 ＨＯ２：ＨＮＯ，：３： １ （体積
比）室温 ３０冨 ８１ 基板 １１ｉ？：１（，０＝＝４：１（体積比）
室温 ６０ｓｅｌｃ エツチング終了後、純水及び有機洗浄を行なう。基板表
面をＮ、ブローにより乾燥した後に、反応管の内にセッ
トする。熱電対の先端には、用いる基板と同じ材料のチ
ップをかぶせておく。石英製サセプタ、及び反応管には
あらかじめ以下に述べる処理を施しておく。 水により
充分に表面の付着物を除去した後に７ツ酸の希薄溶液で
、表面をエツチングする。純水及び有機洗浄を行なった
後に、真空引きをし、抵抗加熱炉によって外部加熱を行
ない空焼きをする。これらの処理により石英製サセプタ
ー及び反応管が清浄化できる。
： １ ： １（体積比）室温 ２− ＧａＰ 基板 ＨＯ２：ＨＮＯ，：３： １ （体積
比）室温 ３０冨 ８１ 基板 １１ｉ？：１（，０＝＝４：１（体積比）
室温 ６０ｓｅｌｃ エツチング終了後、純水及び有機洗浄を行なう。基板表
面をＮ、ブローにより乾燥した後に、反応管の内にセッ
トする。熱電対の先端には、用いる基板と同じ材料のチ
ップをかぶせておく。石英製サセプタ、及び反応管には
あらかじめ以下に述べる処理を施しておく。 水により
充分に表面の付着物を除去した後に７ツ酸の希薄溶液で
、表面をエツチングする。純水及び有機洗浄を行なった
後に、真空引きをし、抵抗加熱炉によって外部加熱を行
ない空焼きをする。これらの処理により石英製サセプタ
ー及び反応管が清浄化できる。
基板セット後反応炉内を真空引きし、ｉ系内の吸着ガス
、残留ガスを除去する。キャリアーガスを導入して反応
管内部を１圧に戻した後、１〜２−程度のキャリアーガ
スを流し、昇温を開始する。
、残留ガスを除去する。キャリアーガスを導入して反応
管内部を１圧に戻した後、１〜２−程度のキャリアーガ
スを流し、昇温を開始する。
キャリアーガスとしては純度９９．９９９９％のＨｅま
たは純化装置を通過させたＨ、を用いた。赤外線ランプ
の出力は、熱電対の起電力をコントローラーに入力する
ことによってあらかじめコントローラに設定された温度
プログラムに従い、Ｐより制御される。基板温度が設定
温度に到達し、安定した後原料ガスの供給を開始する。
たは純化装置を通過させたＨ、を用いた。赤外線ランプ
の出力は、熱電対の起電力をコントローラーに入力する
ことによってあらかじめコントローラに設定された温度
プログラムに従い、Ｐより制御される。基板温度が設定
温度に到達し、安定した後原料ガスの供給を開始する。
原料としてジ・アルキル亜鉛、ジアルキル硫黄、硫化水
素を用いることにより、ｚｎＳのエビタギシャル成長が
可能となる。条件は下記の通りである。
素を用いることにより、ｚｎＳのエビタギシャル成長が
可能となる。条件は下記の通りである。
基板温度 ４５０℃
原料導入口から基板までの距離１０〜２０ｃＩｒ１ジア
ルキル亜鉛のバブリング量 ジメチル亜鉛 −２０℃ １０ｄ／馴 ジエチル亜鉛 ０℃１Ｑ Ｑ ｄ ７ｍジアルキル
硫黄のバブリング量 ジメチル硫黄 −２０℃ １２０ｗｊ／１ｍジエチル硫
黄 ０℃ １２０ ｓｊ ／−キャリアガスで希釈
’Ｌｔｑｔ−２、％Ｈ，Ｓ供給量１００＋ａｇ／ａｌｉ
１ 反応圧 常圧 キャリアーガスを含む全ガス流量 ４．５Ｌ／ｍ成長時
間 ９〇− 上記条件によって気化したジアルキル亜鉛とジアルキル
硫黄を混合した後に図１における原料導入管■より導入
する。この時、ジアルキル亜鉛。
ルキル亜鉛のバブリング量 ジメチル亜鉛 −２０℃ １０ｄ／馴 ジエチル亜鉛 ０℃１Ｑ Ｑ ｄ ７ｍジアルキル
硫黄のバブリング量 ジメチル硫黄 −２０℃ １２０ｗｊ／１ｍジエチル硫
黄 ０℃ １２０ ｓｊ ／−キャリアガスで希釈
’Ｌｔｑｔ−２、％Ｈ，Ｓ供給量１００＋ａｇ／ａｌｉ
１ 反応圧 常圧 キャリアーガスを含む全ガス流量 ４．５Ｌ／ｍ成長時
間 ９〇− 上記条件によって気化したジアルキル亜鉛とジアルキル
硫黄を混合した後に図１における原料導入管■より導入
する。この時、ジアルキル亜鉛。
ジアルキル硫黄の供給量はそれぞれ約２ Ｘ １０−ｈ
ｍｏｌ／−及びＩ Ｘ １０−’ ｍｏ１／ ｊｌｌｌ
ｌである。ジアルキル亜鉛とジアルキル硫黄の組み合わ
せ４種類はどれでも良い。硫化水素は原料導入管■より
供給される。
ｍｏｌ／−及びＩ Ｘ １０−’ ｍｏ１／ ｊｌｌｌ
ｌである。ジアルキル亜鉛とジアルキル硫黄の組み合わ
せ４種類はどれでも良い。硫化水素は原料導入管■より
供給される。
所定時間の薄膜成長を行なった後、原料の供給をストッ
プし冷却する。冷却中はＨｅを１〜２ｔ／ｗｍ流してお
く。成長膜の熱エッチを防ぐためにＨｅ希釈２％のＨ，
＋９を５０〜６０ ｍｌ ／ ｍｒ程度流しながら冷却
してもよい。基板が室温にもどったら、反応管内部を排
気し県内に残留する反応ガスを除去する。県内を大気圧
にもどした後に基板をとり出す。この時に得られたＺｎ
Ｓ膜の厚さは約１μｍ、成長速度は約０．７μｍ ／
ｈｒ であった１インチのウェハー上に上述のプロセス
に従って、ＺｎＳ膜の成長を行なったところ形成された
膜は均一な干渉色を示し、膜厚分布は５％以下でありた
。走査型電子顕微鏡により得られた膜の表面モホロジー
を観察したところ、従来法における高周波加熱炉を用い
て成長を行なった膜、例えば、Ｔ、０ｒｙｓｔａｌ ｇ
ｒｏｗｔｈ ５９（１９８２）１４８などにおいて見ら
れた数１０００Ｘ〜１μｍ程度の周期を有する凹凸が１
０００Ｘ以下の小さな凹凸を有するだけになり、表面の
平担性が向上していることがわかった。Ｘ線ロッキング
カーブの牛値幅は１５〜［Ｌ５°と良好な値を示し、電
子線回折（ＲＨＩＣｌｌｉＤ ）像の観察から得られた
膜が単結晶膜であることが判明した。
プし冷却する。冷却中はＨｅを１〜２ｔ／ｗｍ流してお
く。成長膜の熱エッチを防ぐためにＨｅ希釈２％のＨ，
＋９を５０〜６０ ｍｌ ／ ｍｒ程度流しながら冷却
してもよい。基板が室温にもどったら、反応管内部を排
気し県内に残留する反応ガスを除去する。県内を大気圧
にもどした後に基板をとり出す。この時に得られたＺｎ
Ｓ膜の厚さは約１μｍ、成長速度は約０．７μｍ ／
ｈｒ であった１インチのウェハー上に上述のプロセス
に従って、ＺｎＳ膜の成長を行なったところ形成された
膜は均一な干渉色を示し、膜厚分布は５％以下でありた
。走査型電子顕微鏡により得られた膜の表面モホロジー
を観察したところ、従来法における高周波加熱炉を用い
て成長を行なった膜、例えば、Ｔ、０ｒｙｓｔａｌ ｇ
ｒｏｗｔｈ ５９（１９８２）１４８などにおいて見ら
れた数１０００Ｘ〜１μｍ程度の周期を有する凹凸が１
０００Ｘ以下の小さな凹凸を有するだけになり、表面の
平担性が向上していることがわかった。Ｘ線ロッキング
カーブの牛値幅は１５〜［Ｌ５°と良好な値を示し、電
子線回折（ＲＨＩＣｌｌｉＤ ）像の観察から得られた
膜が単結晶膜であることが判明した。
〔実施例５〕
〔実施例２〕と同様にしてＺｎ５ｅのエピタキシャル成
長が可能である。基板にはＧａＡｓを用いた。
長が可能である。基板にはＧａＡｓを用いた。
条件は下記の通りである。
基板温度 ４５０℃
原料導入口から基板までの距１１ｉ１０〜２０ｍジアル
キル亜鉛のバブリング量 ジメチル亜鉛 −２０”Ｃ１０℃ｇ／頗ジエチル亜鉛
０”ｌ：、１００ｓｊ／”ジエチルセレンのバブリ
ング量 １５℃ １２０−／− キャリアーガスで希釈した２％ＨｔＳ 、の供給量
１００ｄ／ｓｍキャリアーガスを含
む全ガス流量 ４．５ ｌ ／ ｍ成長時間 ９〇− 成長プロセスは〔実施例１〕と同様である。
キル亜鉛のバブリング量 ジメチル亜鉛 −２０”Ｃ１０℃ｇ／頗ジエチル亜鉛
０”ｌ：、１００ｓｊ／”ジエチルセレンのバブリ
ング量 １５℃ １２０−／− キャリアーガスで希釈した２％ＨｔＳ 、の供給量
１００ｄ／ｓｍキャリアーガスを含
む全ガス流量 ４．５ ｌ ／ ｍ成長時間 ９〇− 成長プロセスは〔実施例１〕と同様である。
成長速度は約１μｍ ／ ｈ ｒで １インチウェハー
上での膜厚分布は４〜５％程度であった。
上での膜厚分布は４〜５％程度であった。
〔実施例４〕
〔実施例２．！１）においては、ジアルキル亜鉛と、ジ
アルキル硫黄及びジアルキルセレンを、別々のシリンダ
ーから供給し、途中で混合したがあらかじめ１つのシリ
イダー内にジアルキル亜鉛とジアルキル硫黄又はジアル
キルセレンを混合して封入し、両者を同時に供給するこ
ともできる。ジアルキル亜鉛と、それに等量のジアルキ
ル硫黄又はジアルキルセレンを混合した場合、任意の圧
力において一定の沸点を示し、その値は個々の成分とは
異なっていた。〔実施例２．３〕と同じ成長条件におい
て、ジアルキル亜鉛、ジアルキル硫黄、ジアルキルセレ
ンの代りに、前出の混合物を下記の条件で供給した。
アルキル硫黄及びジアルキルセレンを、別々のシリンダ
ーから供給し、途中で混合したがあらかじめ１つのシリ
イダー内にジアルキル亜鉛とジアルキル硫黄又はジアル
キルセレンを混合して封入し、両者を同時に供給するこ
ともできる。ジアルキル亜鉛と、それに等量のジアルキ
ル硫黄又はジアルキルセレンを混合した場合、任意の圧
力において一定の沸点を示し、その値は個々の成分とは
異なっていた。〔実施例２．３〕と同じ成長条件におい
て、ジアルキル亜鉛、ジアルキル硫黄、ジアルキルセレ
ンの代りに、前出の混合物を下記の条件で供給した。
混合物のバブリング量
イ、ジエチル亜鉛−ジエチルａ黄 ０’Ｃ１００５ｇ
／ｊ１ｍ ロ、ジメチル亜鉛−ジエチル硫黄 ０℃３３ ｄ ／
ｍ ハ、ジメチル亜鉛−ジメチル硫黄−２０℃５０ｓｊ／ｍ 本も ジエチル亜鉛−ジメチル硫黄 ０”Ｃ５Ｑ ｓ
ｊ ／ ｍｒ へ参、ジエチル亜鉛−ジエチルセレン Ｏ’Ｃ１１０ｄ
／ｍ ト悼、ジメチル亜鉛−ジエチルセレン Ｏ’Ｃ２０＠ｊ
／ｍｉ ネ 上記の条件イル牟によりＺｎＳのエビタ牛シル成長がＧ
ａＡｓ、ＧａＰ、Ｓｉ基板上に、又ホ〜へに−Ｊ−リＧ
ａＡｓ基板上にＺｎ５ｅのエピタキシャル成長ができた
。得られた単結薄膜の薄質及び均一性は〔実施例２．５
〕で得られたものと同等であった。
／ｊ１ｍ ロ、ジメチル亜鉛−ジエチル硫黄 ０℃３３ ｄ ／
ｍ ハ、ジメチル亜鉛−ジメチル硫黄−２０℃５０ｓｊ／ｍ 本も ジエチル亜鉛−ジメチル硫黄 ０”Ｃ５Ｑ ｓ
ｊ ／ ｍｒ へ参、ジエチル亜鉛−ジエチルセレン Ｏ’Ｃ１１０ｄ
／ｍ ト悼、ジメチル亜鉛−ジエチルセレン Ｏ’Ｃ２０＠ｊ
／ｍｉ ネ 上記の条件イル牟によりＺｎＳのエビタ牛シル成長がＧ
ａＡｓ、ＧａＰ、Ｓｉ基板上に、又ホ〜へに−Ｊ−リＧ
ａＡｓ基板上にＺｎ５ｅのエピタキシャル成長ができた
。得られた単結薄膜の薄質及び均一性は〔実施例２．５
〕で得られたものと同等であった。
〔実施例５〕
〔実施例２〕に従い、工ｎＰ基板上への工ｎＰのホモ・
エピタキシャル成長も可能である。
エピタキシャル成長も可能である。
条件は下記の通りである。
基板のエツチング条件
ステップ１． Ｈ，Ｓｏ、 ：Ｈ，Ｏ，：Ｈ，Ｏ＝５
： １ ： １（体積比） ６０℃ １馴 ステップ” Ｂ ｒ １ ：メタノール＝Ｑ、５
： ２０（体積比） 室温 ２− トリエチルインジウムのバブリング量 ５５℃ １００朗 トリエチルホスフィンのバブリング量 ２５°Ｃ１２０閣 キャリアガスで希釈した２％ＰＨ，の供給量１００ ｗ
ｊ ７ｍ 上記以外の条件及びプロセスは〔実施例２〕に準じて行
なう。このとき成長速度は、約０．５μｍ／ｈｒであり
、１インチウェハー内での膜厚分布は３〜５％程度であ
った。
： １ ： １（体積比） ６０℃ １馴 ステップ” Ｂ ｒ １ ：メタノール＝Ｑ、５
： ２０（体積比） 室温 ２− トリエチルインジウムのバブリング量 ５５℃ １００朗 トリエチルホスフィンのバブリング量 ２５°Ｃ１２０閣 キャリアガスで希釈した２％ＰＨ，の供給量１００ ｗ
ｊ ７ｍ 上記以外の条件及びプロセスは〔実施例２〕に準じて行
なう。このとき成長速度は、約０．５μｍ／ｈｒであり
、１インチウェハー内での膜厚分布は３〜５％程度であ
った。
この他、原料ガスの種類を増やすことにより、工ｎＰ基
板上への工ｎＧａＡｓ、工ｎＧａＡｓＦなどの多元混合
のエピタキシャル成長もできる。
板上への工ｎＧａＡｓ、工ｎＧａＡｓＦなどの多元混合
のエピタキシャル成長もできる。
ＧａＡｓ基板上へのＧａＡｓ、ＡｔＧａＡθ、工ｎＧａ
ＡｓＰ、Ａ４Ｇａ工ｎＰ、ＺｎＳＳｅ、などの多元混合
のエピタキシャル成長も同様の条件及びプロセスにより
実施できる。さらに加熱に用いるランプの発光波長を選
べば、ＺｎＳ、ＺｎＳθも基板として用いることができ
る。
ＡｓＰ、Ａ４Ｇａ工ｎＰ、ＺｎＳＳｅ、などの多元混合
のエピタキシャル成長も同様の条件及びプロセスにより
実施できる。さらに加熱に用いるランプの発光波長を選
べば、ＺｎＳ、ＺｎＳθも基板として用いることができ
る。
以上述べた様に本発明によれば、透明石英製のサセプタ
ー上にセットした基板を、放物面状の反射面を有するラ
ンプから発生される光によって加熱することにより、基
板のみを局所的に均一に加熱することができる様になっ
た。これにより、大型基板の上に良質の化合物半導体薄
膜を均一に製造できるという効果を有する。さらに、化
学的に安定な石英を、高価なうえに待命の短いＳＩＣコ
ーテイング付カーボンサセプターの代りに使用すること
により、薄膜製造におけるランニングコストの低下と、
サセプターの経時的劣化に伴なう、薄膜の膜質のバラツ
キを減少するという効果もあわせて有する。
ー上にセットした基板を、放物面状の反射面を有するラ
ンプから発生される光によって加熱することにより、基
板のみを局所的に均一に加熱することができる様になっ
た。これにより、大型基板の上に良質の化合物半導体薄
膜を均一に製造できるという効果を有する。さらに、化
学的に安定な石英を、高価なうえに待命の短いＳＩＣコ
ーテイング付カーボンサセプターの代りに使用すること
により、薄膜製造におけるランニングコストの低下と、
サセプターの経時的劣化に伴なう、薄膜の膜質のバラツ
キを減少するという効果もあわせて有する。
半導体レーザー、光検出器、及びＯＫＫＣｌどに要求さ
れる良質な化合物半導体薄膜の製造に際して、本発明の
寄与するところは大きい。
れる良質な化合物半導体薄膜の製造に際して、本発明の
寄与するところは大きい。
第１図は、本発明の化合物半導体薄膜製造法で用いる製
造装置の主要断面図。 １・・・・・・透明石英製反応管 ２．３・・・・・・バルブ ４．５・・・・・・原料ガス導入管 ６・・・・・・透明石英製サセプター ７・・・・・・基 板 ８・・・・・・熱電対 ９・・・・・・基板加熱用ランプ １０・・・発光体 １１・・・放物［Ｔｉ鏡 １２・・・遮光体層 第２図は、実施例で用いたランプユニットの構成を示す
概略図 第３図は、実施例で用いたランプユニ７）における光線
軌跡を示す概略図 １２・・・・・・発光体からの直接光 １３・・・・・・反射光 １４・・・・・・遮光体 第４図は、透明石英及び各種単結晶基板の分光特性を実
施例で用いたランプの分光分布を示した１５・・・・・
・透明石英 １６ ・・・・・・ Ｚｎ５ｅ １７ ・・・・・・ Ｚｎ８ １ Ｂ ・・・・・・ ＧａＡａ １９ ・・・・・・ Ｓｌ ２０ ・・・・・・ 工 ｎＰ ２ １ ・−”−Ｇ ａ Ｐ ２２・・・・・・実施例で用いたランプの分光分布以
上
造装置の主要断面図。 １・・・・・・透明石英製反応管 ２．３・・・・・・バルブ ４．５・・・・・・原料ガス導入管 ６・・・・・・透明石英製サセプター ７・・・・・・基 板 ８・・・・・・熱電対 ９・・・・・・基板加熱用ランプ １０・・・発光体 １１・・・放物［Ｔｉ鏡 １２・・・遮光体層 第２図は、実施例で用いたランプユニットの構成を示す
概略図 第３図は、実施例で用いたランプユニ７）における光線
軌跡を示す概略図 １２・・・・・・発光体からの直接光 １３・・・・・・反射光 １４・・・・・・遮光体 第４図は、透明石英及び各種単結晶基板の分光特性を実
施例で用いたランプの分光分布を示した１５・・・・・
・透明石英 １６ ・・・・・・ Ｚｎ５ｅ １７ ・・・・・・ Ｚｎ８ １ Ｂ ・・・・・・ ＧａＡａ １９ ・・・・・・ Ｓｌ ２０ ・・・・・・ 工 ｎＰ ２ １ ・−”−Ｇ ａ Ｐ ２２・・・・・・実施例で用いたランプの分光分布以
上
Claims (4)
- （１）透明石英を用いた反応管内へ有機金属化合物及び
、水素化物を気体にて導入し、熱分解させることにより
化合物半導体薄膜を形成する有機金属気相熱分解法（Ｍ
ＯＣＶＤ法）において、透明体サセプターに、化合物半
導体薄膜を形成するべき基板をセットし、該基板の加熱
源として光を用いることを特徴とした化合物半導体薄膜
の製造法。 - （２）加熱用の光発生源と、透明石英製反応管の間に該
反応管と同じ光学特性を有する透明フィルターを一層も
しくはそれ以上いれることを特徴とする特許請求の範囲
第１項記載の化合物半導体薄膜の製造法。 - （３）加熱用の光発生源が、放物面状の反射面を有する
ランプの組み合せにより構成されていることを特徴とし
た特許請求の範囲第１項記載の化合物半導体薄膜の製造
法。 - （４）透明体サセプターが、石英、水晶、サファイアで
あることを特徴とした特許請求の範囲第１項記載の化合
物半導体薄膜の製造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP300385A JPS61161710A (ja) | 1985-01-11 | 1985-01-11 | 化合物半導体薄膜の製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP300385A JPS61161710A (ja) | 1985-01-11 | 1985-01-11 | 化合物半導体薄膜の製造法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61161710A true JPS61161710A (ja) | 1986-07-22 |
Family
ID=11545182
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP300385A Pending JPS61161710A (ja) | 1985-01-11 | 1985-01-11 | 化合物半導体薄膜の製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61161710A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7208047B2 (en) | 2001-06-25 | 2007-04-24 | Applied Materials, Inc. | Apparatus and method for thermally isolating a heat chamber |
| JP2009164525A (ja) * | 2008-01-10 | 2009-07-23 | Dainippon Screen Mfg Co Ltd | 熱処理装置 |
| JP2014160861A (ja) * | 2014-05-01 | 2014-09-04 | Dainippon Screen Mfg Co Ltd | 熱処理装置 |
-
1985
- 1985-01-11 JP JP300385A patent/JPS61161710A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7208047B2 (en) | 2001-06-25 | 2007-04-24 | Applied Materials, Inc. | Apparatus and method for thermally isolating a heat chamber |
| JP2009164525A (ja) * | 2008-01-10 | 2009-07-23 | Dainippon Screen Mfg Co Ltd | 熱処理装置 |
| JP2014160861A (ja) * | 2014-05-01 | 2014-09-04 | Dainippon Screen Mfg Co Ltd | 熱処理装置 |
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