JPS62124732A - 半導体気相成長用サセプタ - Google Patents
半導体気相成長用サセプタInfo
- Publication number
- JPS62124732A JPS62124732A JP26263285A JP26263285A JPS62124732A JP S62124732 A JPS62124732 A JP S62124732A JP 26263285 A JP26263285 A JP 26263285A JP 26263285 A JP26263285 A JP 26263285A JP S62124732 A JPS62124732 A JP S62124732A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- susceptor
- coating layer
- thickness
- aln
- vapor phase
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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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〕
本発明は半導体、特にａ、、ｈＢ 、工ｎＰ等の■−■
族化合物半導体の気相成長に用いられるサセプタに関す
るものである。
族化合物半導体の気相成長に用いられるサセプタに関す
るものである。
■−ｖ族化合物半導体（混晶を含む）は、キャリア易動
度が高く高速素子や発光素子として用いられる等、シリ
コン半導体に見られない特徴を有することから、活発な
研究開発が行なわれている。
度が高く高速素子や発光素子として用いられる等、シリ
コン半導体に見られない特徴を有することから、活発な
研究開発が行なわれている。
そのためデバイス形成に必要な■−■族化合物半導体工
ｆタキシャルウエハの量産が進められており、特に高性
能デバイス用の高品質エピタキシャルウエハに対する需
要が急速に高まりつつある。
ｆタキシャルウエハの量産が進められており、特に高性
能デバイス用の高品質エピタキシャルウエハに対する需
要が急速に高まりつつある。
エピタキシャルウェハの製造は量産性の面から気相成長
法により行なわれる事が多い。気相成長法では化合物半
導体の原料ガス、例えばＧａＡＳの場合にはＧａ源とし
てＧ１＞ Ｃ１３やＧ”（ＣＨ３）３、Ａｓ源としてＡ
ｓ４やａ５１１１３、をＨ２などのキャリアガスドより
気相成長炉内に搬送する。成長炉内にはＧａＡｓ基板ウ
ェハがサセプタ上に置かれており、高層波誘導加熱方式
や赤外ランプ加熱方式により基板加熱が行なわれる。サ
セプタは炭素（黒鉛を含む）製で、炭素中の不純物によ
る汚染を防ぐためにｓｌｃや熱分解黒鉛により被覆され
ている。このようなサセプタは、シリコン半導体の気相
成長用として従来から用いられていたものを化合物半導
体用に転用したものであるが、高品質の化合物半導体膜
を成長させる場合に問題を生じていた。即ち、サセプタ
表面のｓｌａや熱分解黒鉛被覆自身はＣＶＤ法により形
成されており高純度であるが、被群物質が円期律表第■
属の元素から構成されているため、これらが■−ｖ族化
族化合物半導体中入混入と電気的特性が低下する。特に
サセプタと基板ウェハは高温で直接接触しているため、
ｓｌｃや黒鉛のサセプタ上被覆物質が基板ウェハ側に拡
散等して、成長する化合物半導体膜の電気特性低下を招
く可能性が非常に高かったのである。
法により行なわれる事が多い。気相成長法では化合物半
導体の原料ガス、例えばＧａＡＳの場合にはＧａ源とし
てＧ１＞ Ｃ１３やＧ”（ＣＨ３）３、Ａｓ源としてＡ
ｓ４やａ５１１１３、をＨ２などのキャリアガスドより
気相成長炉内に搬送する。成長炉内にはＧａＡｓ基板ウ
ェハがサセプタ上に置かれており、高層波誘導加熱方式
や赤外ランプ加熱方式により基板加熱が行なわれる。サ
セプタは炭素（黒鉛を含む）製で、炭素中の不純物によ
る汚染を防ぐためにｓｌｃや熱分解黒鉛により被覆され
ている。このようなサセプタは、シリコン半導体の気相
成長用として従来から用いられていたものを化合物半導
体用に転用したものであるが、高品質の化合物半導体膜
を成長させる場合に問題を生じていた。即ち、サセプタ
表面のｓｌａや熱分解黒鉛被覆自身はＣＶＤ法により形
成されており高純度であるが、被群物質が円期律表第■
属の元素から構成されているため、これらが■−ｖ族化
族化合物半導体中入混入と電気的特性が低下する。特に
サセプタと基板ウェハは高温で直接接触しているため、
ｓｌｃや黒鉛のサセプタ上被覆物質が基板ウェハ側に拡
散等して、成長する化合物半導体膜の電気特性低下を招
く可能性が非常に高かったのである。
本発明者らはこのようなＳａＣ被覆サセプタの問題点を
解決するために研究を重ねた結果、気相より析出した結
晶質窒化アルミニウム（ＡＩＮ ）により炭素基材を被
覆してなるサセプタが、ＧａＡｓ等の■−ｖ族化合物半
導体の気相成長に特に優れた性能を有することを見い出
した。このサセプタは、ＡＩＮ被似被洗層り基材炭素か
らの不純物によるウェハ汚染が防止できるのみならず、
被覆層が■族（Ａｌ）とＶ族（Ｎ）の元素がら構成され
る化合物であるため、成長する■−ｖ化合物半導体薄膜
の電気特性を低下させる恐れがないという特徴を有して
おり、高品質の化合物半導体薄膜、例えば１０１４ａｔ
ｏｍｓ／ｃｍ３と従来のｓｌｃ被［−ｒセ：ｆ夕を用い
た場合よりも１桁低い不純物濃度の膜を成長させること
が可能となるものである。
解決するために研究を重ねた結果、気相より析出した結
晶質窒化アルミニウム（ＡＩＮ ）により炭素基材を被
覆してなるサセプタが、ＧａＡｓ等の■−ｖ族化合物半
導体の気相成長に特に優れた性能を有することを見い出
した。このサセプタは、ＡＩＮ被似被洗層り基材炭素か
らの不純物によるウェハ汚染が防止できるのみならず、
被覆層が■族（Ａｌ）とＶ族（Ｎ）の元素がら構成され
る化合物であるため、成長する■−ｖ化合物半導体薄膜
の電気特性を低下させる恐れがないという特徴を有して
おり、高品質の化合物半導体薄膜、例えば１０１４ａｔ
ｏｍｓ／ｃｍ３と従来のｓｌｃ被［−ｒセ：ｆ夕を用い
た場合よりも１桁低い不純物濃度の膜を成長させること
が可能となるものである。
ところが、このような結晶質Ａ／Ｎ被艶サセすタを繰り
返して使用すると、場合によっては２０回前後でＡＩＮ
被覆層にクラックが発生し使用できなくなってしまうこ
とがあった。本発明者らはこの問題を解決するために更
に研究を重ねたところ、ＡＩＮ被多層の厚味がクラック
発生のし易さと強い相関を有することを見い出し、本発
明に至ったものである。
返して使用すると、場合によっては２０回前後でＡＩＮ
被覆層にクラックが発生し使用できなくなってしまうこ
とがあった。本発明者らはこの問題を解決するために更
に研究を重ねたところ、ＡＩＮ被多層の厚味がクラック
発生のし易さと強い相関を有することを見い出し、本発
明に至ったものである。
本発明のサセプタは、炭素基材上に気相から析出した結
晶質ＡＡ’Ｎを被覆してなる半導体気相成長用サセプタ
において、被覆層のＡＩＮの厚味が５μｍ以上、３００
μｍ以下であることを特徴とする半導体気相成長用サセ
プタである。
晶質ＡＡ’Ｎを被覆してなる半導体気相成長用サセプタ
において、被覆層のＡＩＮの厚味が５μｍ以上、３００
μｍ以下であることを特徴とする半導体気相成長用サセ
プタである。
以下、さらに詳しく本発明について説明する。
ＡＪＮ被覆層の厚味が５μｍ未満であると被覆層の緻密
性が十分でないことから、その厚味は、基材炭素からの
不純物拡散を防ぐためには少くとも５μｍ以上である必
要がある。被覆層の厚味は厚くなればなる程不純物拡散
防止のためＫは好ましいことではあるが、被覆層が厚く
なりすぎると、サセプタを繰り返し使用した場合にクラ
ックが発生しやすくなる。サセプタとしての繰り返し寿
命を６０回以上とするためには、ＡＩＮ被覆層の厚味を
３００μｍ以下とする必要がある。以上の理由から、本
発明のサセプタのＡＩＮ被覆層の厚味は５μｍ以上、３
００μｍ以下でなければならないが、特に１０μｍ以上
、１００−以下の厚味のものが、不純物拡散の防止効果
、サセゾタ繰り返し身命、及びサセプタ製造時の生産効
率の面から最も好ましい結果を与える。
性が十分でないことから、その厚味は、基材炭素からの
不純物拡散を防ぐためには少くとも５μｍ以上である必
要がある。被覆層の厚味は厚くなればなる程不純物拡散
防止のためＫは好ましいことではあるが、被覆層が厚く
なりすぎると、サセプタを繰り返し使用した場合にクラ
ックが発生しやすくなる。サセプタとしての繰り返し寿
命を６０回以上とするためには、ＡＩＮ被覆層の厚味を
３００μｍ以下とする必要がある。以上の理由から、本
発明のサセプタのＡＩＮ被覆層の厚味は５μｍ以上、３
００μｍ以下でなければならないが、特に１０μｍ以上
、１００−以下の厚味のものが、不純物拡散の防止効果
、サセゾタ繰り返し身命、及びサセプタ製造時の生産効
率の面から最も好ましい結果を与える。
ＡＩＮ膜は化学気相蒸着（ＯＶＤ）法により気相から炭
素基材表面上に析出される。原料としてＡｌ源Ｋ ハＡ
Ｉ Ｃ１３やＡｌＢｒ３などのハロゲン化アルミニウム
やＡＪＥｔ３（）リエチルアルミニウム）などの有機ア
ルミニウム化合物が用いられ、Ｎ源にはＮＨ３が一般に
用いられる。Ａｌ源のハロゲン化アルミニウム、有機ア
ルミニウム化合物は常温で固体もしくは液体であるので
、適当な蒸気圧が得られる温度まで加熱して、Ｎ２やＮ
２などのキャリアガスにより気体原料としてＣＶＤ反応
炉内に送られる。
素基材表面上に析出される。原料としてＡｌ源Ｋ ハＡ
Ｉ Ｃ１３やＡｌＢｒ３などのハロゲン化アルミニウム
やＡＪＥｔ３（）リエチルアルミニウム）などの有機ア
ルミニウム化合物が用いられ、Ｎ源にはＮＨ３が一般に
用いられる。Ａｌ源のハロゲン化アルミニウム、有機ア
ルミニウム化合物は常温で固体もしくは液体であるので
、適当な蒸気圧が得られる温度まで加熱して、Ｎ２やＮ
２などのキャリアガスにより気体原料としてＣＶＤ反応
炉内に送られる。
反応炉内には基材（この場合には所定のサセプタの形状
に加工された炭素基材）が置かれ、所定の温度・圧力等
条件の下、基材表面にＡｌＮが析出される。この時の温
度・圧力条件等によって析出するＡＩＮ膜の性状が変化
するが、本発明が目的とするサセプタとして好ましい特
性のものはＡＩＮ膜が結晶質の場合にのみ得られ、非晶
質ＡＩＮ膜ではサセプタに好ましくない。ＡＩ！Ｎ膜の
析出条件は種種選択できるが、結晶質の良好なＡＩＮ膜
を得るため忙は、析出温度を６００℃以上、より好まし
くは８００℃以上とするのが良い。析出圧力は１ｏ。
に加工された炭素基材）が置かれ、所定の温度・圧力等
条件の下、基材表面にＡｌＮが析出される。この時の温
度・圧力条件等によって析出するＡＩＮ膜の性状が変化
するが、本発明が目的とするサセプタとして好ましい特
性のものはＡＩＮ膜が結晶質の場合にのみ得られ、非晶
質ＡＩＮ膜ではサセプタに好ましくない。ＡＩ！Ｎ膜の
析出条件は種種選択できるが、結晶質の良好なＡＩＮ膜
を得るため忙は、析出温度を６００℃以上、より好まし
くは８００℃以上とするのが良い。析出圧力は１ｏ。
’ｒｏｒｒ以下の減圧が好ましく、これ以上の圧力で行
うと原料ガスが気相中で反応してＡＩＮ微粒子を形成す
るため蒸着速度が低下するばかりでなく、微粒子が膜中
に取り込まれて欠陥となり、クラック発生を起こしやす
くなる等の問題が発生する。
うと原料ガスが気相中で反応してＡＩＮ微粒子を形成す
るため蒸着速度が低下するばかりでなく、微粒子が膜中
に取り込まれて欠陥となり、クラック発生を起こしやす
くなる等の問題が発生する。
析出速度は経済性の面からは１μｍ／ｈｒ以上、膜の緻
密性の面からは６００μｍ ／ ｈｒ以下とするのが好
ましい。また炭素基材は灰分０．１％以下の高純度のも
のを用いるのが良い。次に実施例により本発明を更に説
明する。
密性の面からは６００μｍ ／ ｈｒ以下とするのが好
ましい。また炭素基材は灰分０．１％以下の高純度のも
のを用いるのが良い。次に実施例により本発明を更に説
明する。
ＡｌＣｌ３とＮＨ３を原料として、減圧ＣＶＤ法により
サセプタ形状に加工した炭素基材上にＡＩＮ膜を析出さ
せた。ＡｌＣｌ３をガス状原料として減圧ＯＶＤ炉内に
搬送するため、ＡｌＣｌ３を入れた容器を１７０℃に加
熱し、この容器にキャリアガスとしてＮ２ガスを流し、
ＡｌＣｌ３容器とＣＶＤ炉の間のＡｌＣｌ３供給用ガス
配管部を２００°Ｃに加熱してＡｌＣｌ３の再析出を防
止するようにした。既知であるＡ１１Ｃ１３の１７０℃
における蒸気圧とキャリアＮ２ガスの流量とからＡＩ
Ｃ！ ｌ ３のＣｖＤ炉内への供給量が計算できる。Ｎ
Ｈ３の流量を１１Ｖｍｉｎとし、ＡｌＣｌ３の流量が０
．３４／Ｉｎ１ｎとなるようキャリアＮ２ガスの流量を
調！ｉｊＬ、圧力５ Ｔｏｒｒ、基材温度１０００°Ｃ
の条件で炭素基材上にＡＩＮ膜を析出させた。析出時間
を変え、様々の厚味のＡＩＮ被覆のサセプタを作製した
。これらのす七ブタを用いてＧａＡＳウェハ上にＧａＡ
ｓの工ぎタキシャル成長を行った後、サセプタ表面のク
ラック発生の有無、及びピンホール、マイクロクラック
の発生を示すウェハ表面のくもりの有無を調べることを
繰り返した。表にその結果を示す。なお、クラックは光
学顕微鏡観察により、くもりは肉眼目神観察により行っ
た。また、ＡＩＮ膜の厚味は、サセプタを切断し断面の
顕微鏡観察により行った。
サセプタ形状に加工した炭素基材上にＡＩＮ膜を析出さ
せた。ＡｌＣｌ３をガス状原料として減圧ＯＶＤ炉内に
搬送するため、ＡｌＣｌ３を入れた容器を１７０℃に加
熱し、この容器にキャリアガスとしてＮ２ガスを流し、
ＡｌＣｌ３容器とＣＶＤ炉の間のＡｌＣｌ３供給用ガス
配管部を２００°Ｃに加熱してＡｌＣｌ３の再析出を防
止するようにした。既知であるＡ１１Ｃ１３の１７０℃
における蒸気圧とキャリアＮ２ガスの流量とからＡＩ
Ｃ！ ｌ ３のＣｖＤ炉内への供給量が計算できる。Ｎ
Ｈ３の流量を１１Ｖｍｉｎとし、ＡｌＣｌ３の流量が０
．３４／Ｉｎ１ｎとなるようキャリアＮ２ガスの流量を
調！ｉｊＬ、圧力５ Ｔｏｒｒ、基材温度１０００°Ｃ
の条件で炭素基材上にＡＩＮ膜を析出させた。析出時間
を変え、様々の厚味のＡＩＮ被覆のサセプタを作製した
。これらのす七ブタを用いてＧａＡＳウェハ上にＧａＡ
ｓの工ぎタキシャル成長を行った後、サセプタ表面のク
ラック発生の有無、及びピンホール、マイクロクラック
の発生を示すウェハ表面のくもりの有無を調べることを
繰り返した。表にその結果を示す。なお、クラックは光
学顕微鏡観察により、くもりは肉眼目神観察により行っ
た。また、ＡＩＮ膜の厚味は、サセプタを切断し断面の
顕微鏡観察により行った。
実施例のサセプタはいずれも６０回以上の繰り返し使用
が可能であり、特にＡＩＮの厚味が１０μｍ〜１００μ
ｍのものは５０回以上とすぐれた性能を示すことがわか
った。
が可能であり、特にＡＩＮの厚味が１０μｍ〜１００μ
ｍのものは５０回以上とすぐれた性能を示すことがわか
った。
本発明のサセプタを用いて■−ｖ族化合物半導体の気相
成長を行えば、サセプタの基材炭素からの不純物混入が
抑止できるだけでなく、サセプタ被覆層物質の混入によ
る電気的特性低下がなくなるので、高品質の化合物半導
体膜を成長させることができ、特にサセプタの繰り返し
寿命が長いので、生産性の向上が期待できる。
成長を行えば、サセプタの基材炭素からの不純物混入が
抑止できるだけでなく、サセプタ被覆層物質の混入によ
る電気的特性低下がなくなるので、高品質の化合物半導
体膜を成長させることができ、特にサセプタの繰り返し
寿命が長いので、生産性の向上が期待できる。
Claims (1)
- １、炭素基材上に気相から析出した結晶質窒化アルミニ
ウムを被覆してなる半導体気相成長用サセプタにおいて
、被覆層の窒化アルミニウムの厚味が５μｍ以上、３０
０μｍ以下であることを特徴とする半導体気相成長用サ
セプタ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26263285A JPS62124732A (ja) | 1985-11-25 | 1985-11-25 | 半導体気相成長用サセプタ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26263285A JPS62124732A (ja) | 1985-11-25 | 1985-11-25 | 半導体気相成長用サセプタ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62124732A true JPS62124732A (ja) | 1987-06-06 |
Family
ID=17378485
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26263285A Pending JPS62124732A (ja) | 1985-11-25 | 1985-11-25 | 半導体気相成長用サセプタ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62124732A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06163428A (ja) * | 1992-11-26 | 1994-06-10 | Ngk Insulators Ltd | 耐蝕性部材 |
-
1985
- 1985-11-25 JP JP26263285A patent/JPS62124732A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06163428A (ja) * | 1992-11-26 | 1994-06-10 | Ngk Insulators Ltd | 耐蝕性部材 |
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