JPS61275191A - GaAs薄膜の気相成長法 - Google Patents

GaAs薄膜の気相成長法

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JPS61275191A
JPS61275191A JP60115739A JP11573985A JPS61275191A JP S61275191 A JPS61275191 A JP S61275191A JP 60115739 A JP60115739 A JP 60115739A JP 11573985 A JP11573985 A JP 11573985A JP S61275191 A JPS61275191 A JP S61275191A
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JP
Japan
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gaas
gas
phase growth
temperature
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JP60115739A
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Seiji Kojima
児島 誠司
Masakiyo Ikeda
正清 池田
Koji Kikuchi
浩司 菊地
Yuzo Kashiyanagi
柏柳 雄三
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Furukawa Electric Co Ltd
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Furukawa Electric Co Ltd
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C30CRYSTAL GROWTH
    • C30BSINGLE-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
    • C30B25/00Single-crystal growth by chemical reaction of reactive gases, e.g. chemical vapour-deposition growth
    • C30B25/02Epitaxial-layer growth
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C30CRYSTAL GROWTH
    • C30BSINGLE-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
    • C30B29/00Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
    • C30B29/10Inorganic compounds or compositions
    • C30B29/40AIIIBV compounds wherein A is B, Al, Ga, In or Tl and B is N, P, As, Sb or Bi
    • C30B29/42Gallium arsenide
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明はGaAs薄膜の気相成長法に関し、特に成長さ
せff1n型結晶膜のキャリア密度分布のバラツキの小
さいウェハの製造を可能にす、るものである。
従来の技術 一般にGaAs薄膜の気相成長には、第4図に示すよう
に上端に原料ガス導入口(2)と下端にガス排出口(3
)を設けた反応管(1)の外周に、冷却ジャケット(4
)を介して高周波誘導加熱コイル(ωを設け、反応管(
1)内に六角錐台状のカーボン製サセプタ(6)を配置
した気相成長装置を用い、サセプタ(6)の角錐面にQ
aAa基板(7)を取付け、サセプタを矢印方向に回転
させて反応管(1)内に導入口(2)より原料ガスを導
入し、下端排出口(3)より排出させる。
このようにして加熱コイル(5)により基板(7)を所
定温度に加熱し、基板(71の表面近傍で原料ガスを熱
分解させることより、基板(7)上にGaA3の結晶を
堆積させている。
原料ガスとしては有機ガリウム、例えばトリメチルガI
Iウム[catca−)Jとアルシンガス(A 8 u
s )を用いる。一般に高抵抗QaAs層を堆積させる
成長条件は、Ga (CHs )sとA!IHsの原料
供給比(V/I )を10〜20とし、基板温度650
℃程度である。またn型膜(キャリア密度I X 10
 ”cm’以上)の作製には、両原料ガスに電子の供給
源となる不純物を成分元素にもつガスを加えることにな
る。不純物としては硫黄が多く用いられ、これを含むガ
スには硫化水素ガス(H,S )を用い、このガスの流
量を変化させることにより、n型結晶の電子濃度即ちキ
ャリア密度を制御している。
例えばFET用エピタキシャルウェハの成長ではGaA
s基板上に高抵抗結晶膜(以下バッファ層と略記)を2
〜3μmの厚さに成長させ、その上にnfi結晶膜(以
下ドーピング層と略記〕を0.5μ惰程度の厚さに成長
させている。バッファ層としては意図的に不純物を那え
ないノンドープ結晶とし、ABHtとGa(CHs)島
の供給比(v/III )が10〜200間で最もギヤ
11ア密度が低く抵抗率が低くなるところから供給比(
V/m)’:t1o〜20としてバッファ層を成長させ
、続いてこれに’f(、S1!−加えてドーピングff
i’にバッファ層と同じ成長温度で成長させている。
発明が解決しようとする問題点 成長させるドーピング層のキク11ア@度ハ、上記の如
く原料ガスに加えるH、Sの流量により制御することが
できるが、他の成長条件にも依存する。即ちドーピング
層のギヤ11ア密度はA S HzとG a(CHs 
)sの原料供給比(V/II )によっても変化し、更
にGa(CH=)−の流量や基板の温度によっても変化
する。その結果大面積ウェハの結晶成長において、サセ
プタの温度分布、あるいfl A s usのサセプタ
上の位置による分解率の相異等によりウェハ面内でギヤ
11ア密度分布にバラツキが生ずる問題があった。
問題点を愁決するための手段 本発明(1これに鑑み種々検討の結果、気相成長による
大面積ウェハにおいて、ウェハ面内のギヤ11ア密度分
布のバラツキが小さいウェハの気相成長法を開発したも
ので、アルシンガスと有機ガ11ウムガスの混合気流中
でGaAS基板を加熱することにより両ガスを熱分解反
応させ、で更に両ガスにH,Sを添加してドーピング層
を成長させる方法において、基板を700〜800℃に
昇温保持してドーピングM’f:成長させることを特徴
とするものである。
即ち本発明は、気相成長装置例えば第4図に示す装置を
用いて、アルシンガスと有機ガリウムガス、更に硫化水
素ガスを加えることにより熱分解反応によりドーピング
層を成長させる際に基板t−700〜800℃に保持し
て成長させるものである。
作用 本発明においてGaAs基板上にドーピング層を成長さ
せるのに、基板を700〜800℃に昇温保持すること
によりドーピング層のギヤ11ア密度分布のバラツキが
5%以内に減少する。
GaAs基板の温度を高温に保持することにより、ドー
ピング層のギヤ11ア密度分布が低減する理由は明らか
ではないが、高温になるほどキャ11ア@Kが低下し、
キナ+1ア密[分布のバラツキも小さくなる。しかして
基板温727oo〜800℃と限定したのは、基板温#
が700℃未満ではギヤ11ア密度分布のバラツキを5
%以内に抑えることができず、 800℃を越えると得
られるウェハの結晶性その他の不都合が生ずる友めであ
る。
実施例 第4図に示す装置を用い、原料ガスにABHtとGa(
CH=)−e使用し、直径2インチのGaAs基板上に
バッファ層を約2μ惰の厚さに成長させた後、基板温度
を600,650,710.750℃の各温度に昇温し
、上記両ガスにH,Sを加えて厚さ約0.5μ惰のドー
ピング層を成長させて、FET用エピタキシャルウェハ
を製造した。
尚H,Sの全キャ11了ガスに対するモル分率を1.8
3 X 10−’、Ga(CHs)sのモル分率’k1
.23X 10−’、A 3 L (D モル分率?1
.23X10−” 、!:し友。
このように成長させた直径2インチのウェハについて、
ドーピング層における直径40■内でのキャリア密度と
直径2インチ内の各位置における直径40mのギヤ11
ア密度分布のバラツキを測定し、その結果を第1図及び
第2図に示す。
第1図は基板温度とキャリア密度の関係を示し、第2図
は基板温度とギヤ11ア密度分布のバラツキの関係を示
し、たもので、図から明らかなように基板温度の上昇と
共に゛ギヤ11ア密度が低下すると共にキャ1】ア密度
分布のバラツキも小さくなり、基板温度が700〜80
0℃においてキャリア密度8.OX 10 ”cm= 
%キャリア密度分布のバラツキが5%以下に抑えられる
ことが判る。
尚上記FET用エビタキシャルウエノ飄の製造において
、基板温度を650℃として基板上にバッファ層を成長
させ、・続いて基板温[’t710℃に昇温しでバッフ
ァ層上にドーピング層を成長させるタイムチャートの一
例を第3図に示す。
即ちAIIHsをモル分率1.23 X 10−”の割
合で常時供給し、基板を加熱して基板が650℃に達し
たときにGa(CHs)seモル分率1.23 X 1
0−4の割合で60分間供給し、基板上にバッファ層゛
を成長させ今。続いてG4(CHs)sの供給を中止し
て基板を650℃から710℃に昇温した後、再びGa
 (CHs )sをモル分率1,23 X 10−’の
割合で供給すると同時に、HzS′ikモル分率2.0
0X 10−’の割合で10分間供給することにより、
バッファ層上にドーピング層を成長させればよい。
発明の効果 本発明はにaAS基板上にドーピング層を成長させる気
相成長法において、成長に際し基板温度を700〜80
0℃に昇温保持させることにより、直径2インチのウェ
ハのドーピング層における直径40w内のキャリア密度
分布のバラツキ′fr:5チ以下に抑えることができる
もので、電子デバイス素子を能率よく作成することがで
きる顕著な効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は基板温度と成長し几ドーピング層のキャリア密
度との関係を示す説明図、第2図は基板温度と成長し友
ドーピング層のギヤ11ア密度分布のバラツキとの関係
を示す説明図、第3図は本発明気相成長法のタイムチャ
ートの一例を示す説明図、IE4図は気相成長装置の一
例を示す説明図である。 1、反応管    2.原料ガス導入口3、排出口  
  4.冷却ジャケット5、高周波誘導加熱コイル 6、サセプタ 7、GaAs基板 蛙工虻士   其省 清−゛ 第1図 纂祖温良(0C) 第2図 蟇罹1度 (@C) 手続補正書く自発) 昭和60年8月198 1、事件の表示 昭和60年 特許願 第115739号2、発明の名称 Ga As @膜の気相成長法 3、補正をする者 事件との関係 特許出願人 住  所   東京都千代田区丸の内2丁目6番1号名
  称   (529)  古河電気工業株式会社4、
代理人 住  所   東京都千代田区神田北乗物町16番地〒
101    英 ピル3階 5、補正の対象 明細書の特許請求の範囲の欄及び発明の詳細な説明の欄
6、補正の内容 (1)特許請求の範囲を別紙の通り訂正する。 (2)発明の詳細な説明において、第3頁第14行に「
低く」とあるを「高く」と訂正する。 (3)同第6頁第6行にr750Jとあるをr750.
800Jと訂正する。 特  許  請  求  の  範  囲アルシンガス
と有機ガリウムガスを熱分解反応させて、GaAs基板
上へGaAs結晶を成長させる有機金属気相成長法(M
OCVD法)において、同原料ガスに硫化水素等■族元
素を構成元素にもつガスを添加してn型Ga As結晶
を成長する際に基板を700〜800℃に昇温保持する
ことを特徴とするGa AS l膜の気相成長法。 手続補正−輸発) 昭和61年7月31日 昭和60年 特許願 第115739号特許請求の範囲 アルシンガスと有機ガリウムガスを熱分解反応させて、
GaAs基板上へGaAS結晶を成長させる有機金属気
相成長法(MOCVD法)において両原料ガスに硫化水
素等Vl族元素を構成元素にもつガスを添加してn型G
aAS結晶を成長する際に基板を700〜800℃に昇
温保持することを特徴とするGaAS薄膜の気相成長方
法。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. アルシンガスと有機ガリウムガスを熱分解反応させて、
    GaAs基板上へGaAs結晶を成長させる有機金属気
    相成長法(MOCVD法)において両原料ガスに硫化水
    素等IV族元素を構成原素にもつガスを添加してn型Ga
    As結晶を成長する際に基板を700〜800℃に昇温
    保持することを特徴とするGaAs薄膜の気相成長方法
JP60115739A 1985-05-29 1985-05-29 GaAs薄膜の気相成長法 Pending JPS61275191A (ja)

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