JPS62145725A

JPS62145725A - 化合物半導体の製法とこれに用いる装置

Info

Publication number: JPS62145725A
Application number: JP28671885A
Authority: JP
Inventors: Koji Tamamura; 好司玉村; Yoshifumi Mori; 森　芳文
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1985-12-19
Filing date: 1985-12-19
Publication date: 1987-06-29

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、化合物半導体、例えばＩ−Ｖ族化合物半導体
ＧａＡｓ、もしくはそのＧａの一部を八１に置換したＧ
ａＡｌＡｓ　（以下これらをＧａ（＾１）ＡＳ糸という
）を基板上に気相成長させる場合に用いて好適な化合物
半導体の気相成長装置と、これを用いた化合物半導体の
製法に係わる。

〔発明の概要〕

本発明は、共通の反応管中で、化合物半導体の成長と、
気相エツチングとを行わしめるようにし、この気相エツ
チングを化合物半導体の成長時における気相成長ガスの
流れに関しての下流側で行い、純度が轟く結晶性にすぐ
れ、異ｍＷの発生のない化合物半導体の気相エピタキシ
一層の形成を行うことができるようにする。

〔従来の技術〕

半導体レーザーや各種電界効果型トランジスタ（ＦＥＴ
）を始めとする各種半導体装置において化合物半導体、
例えばｍ−ｖ族化合物半導体のＧａ（＾ｌ）　Ａｓ糸化
合物半導体の利用が目覚しいが、半導体装置の構造の複
雑化に伴い、基板、例えばＧａＡｓ基板、或いはこれの
上に形成したＧａ（ＡＩ）＾Ｓ光気相成長半導体層に対
し、微細加工プロセス、例えばフォトエツチングによる
選択的エツチング加工等を施し、その後、再びこれの−
ＬにＧａ（ＡＩ）＾Ｓ糸化合物半導体等の半導体層を１
層以」−気相成長するなどの工程を採る。この種の化合
物半導体の連続的気相成長は、ＭＯＣＶＤ法（金属有機
化合物による気相成長法ｉ　Ｍｅｔａｌｏｒｇａｎｊｃ
　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　ＶａｖｏｒＤｅｐｏｓｉｔｉｏｅ
）によって行うことが知られているが、上述したように
例えば微細加Ｉを行うためにＭＯＣシロの反応管から基
板をとり出し、またこれに対し、各種作業のとり扱いを
なすとき、或いは基板を外部にとり出さずに反応管への
供給ガスの組成を変えることによって基板上に連続的に
複数の半導体層を気相成長させる場合においても各半導
体層の気相成長界面において、その組成が化学量論的に
ずれた組成が生じたり、カーボン、酸素、シリコンなど
の不要物のｔｔｉ積、付着による組成変化、結晶性の低
下などが生じ勝ちで、最終的に得られた半導体装置の特
性が不均一であったり、不安定であるなどの信頼性に問
題がある。

そこで、このような半導体の気相成長に当たっては、各
半導体層の成長前に、その成長面、すなわちト地となる
表面をエツチングして結晶学的及び化学的に清浄化する
ことが提案されζいる。このようなエピタキシャル及び
エツチングに関しでは、例えばジャーナル・オブ・クリ
スタル・グロウス（Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｃｒｙｓｔ
ａｌ　ＧｒｏｗＬｈ　）　６０　（１９８２）１．３１
−１３５　、ノース−ホーランド出版社（Ｎｏｒｔｈｌ
（ｏｌｌａｎｄ　Ｐｕｂｌｉｓｈｉｎｇ　Ｃｏ、　）　
、同５Ｂ　（１９Ｂ２）　３８１−３８６、特開昭５６
−１６９３３１号公報、特開昭５７−９４５６９号公報
、及び特開昭５７−１０７０３６号公報等に開ボされて
いるところである。

しかしながら、これらにおいても、充分な解決がはから
れていないものであり、従来のガスエツチング技術によ
る場合、その後の気相エピタキシーに、エツチングガス
の影響があって、界面状態が悪くヒルロック（ｈｉｌｌ
ｏｃｋ　）などの発η：が生じる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明は上述した諸問題を解消し、すぐれた結晶性と所
要の組成を有する化合物半導体の気相エピタキシーを可
能にする化合物半導体の製法とこれに用いる装置を提供
する。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、第１図及び第２図に夫々示すように反応管（
１）に、化合物半導体の気相成長用の原料ガスを導入す
る気相成長用ガス導入口（２）と、反応管（１１内の気
体を導出する導出口（３）とを設ける。また、この反応
管（１）内の導出口（３）に向う気流の下流側に気相エ
ツチング用ガス導入口（４）を設ける。

一方、反応管＋１１内に、半導体層の気相エピタキシー
を行う基板（５）を配置する支持手段（６）いわゆるサ
セプタを配置するものであるが、特にの支持手段（６）
を、第１図及び第２図中実線図示のように反応管＋１１
内の気相エツチング用ガス導入口（４）より−ヒ流側の
、気相成長用ガス導入口（２）の近傍に基板（５）を位
置させる配置位置と、基板（５）を、同図中破線図示の
ように、気相エツチング用ガス導入口（４）よりド流側
に位置させる配置位置との双方をとることができるよう
にする。

そして、本発明においては、基板（５）上に化合物半導
体を気相エピタキシーするに先立って、気相成長用ガス
導入口（２１からのガス導入を断った状態で導出口（３
）から例えばポンプを用いて反応管ｆｌｌ内から気体の
導出、すなわち排気を行うと共に、気相エツチング用ガ
ス導入口（４）から、気相エツチング用ガスを導入し、
反応管（１１内に導入口（４）から導出口（３）に向う
破線矢印の気流を形成し、この気流内に基板（５）を配
置するように、支持手段（６）を鎖線図示のように、気
相エツチング用ガス導入口（４）の付近、すなわち導出
口（２）側へ移行して、化合物半導体の気相エピタキシ
ーを行う表面、例えば、基板（５）の表面、或いはこれ
のににすでに成長されている化合物半導体層の表面を気
相エツチングして、例えば結晶欠陥の発生原因となる欠
陥部、酸化被膜、史には異質物等をエツチング排出する
。次に、導入口（４）からの気相エツチング用ガスの導
入を断ち、これを遮蔽し、支持手段（６）を実線図示の
気相成長用ガス導入口（２）側へと移行して基板（５）
を導入口（２）の付近、特に気相エツチング用ガス導入
口（４）より上流側、すなわち、導入口（４）に対し導
出口（３）とは反対側に位置させ、気相成長用ガス導入
口（２）より気相成長用ガスを供給し、基板（５）に化
合物半導体の気相成長を行う。

〔作用〕

一ト述の本発明によれば、化合物半導体の気相成長に先
立って同一反応管内でエツチングを行うようにしたこと
によっ′ζ被気相成長面は、そのエツチング後に全く外
気に触れることが回避されたことによって、これが再び
汚損されたり、酸化されることが回避されるものである
が、更に、本発明においては、その気相成長は、気相エ
ツチングを行った部分より上流側で行うようにしたので
、気相エツチングガスによる影響を受けることなく気相
成長がなされる。　゛〔実施例〕更に第１図及び第２図を参照し”ζ本発明を説明する。

第１図の場合は、反応管ｉｌｌの気流が一４二方からＦ
方に流れるように、導出口（３）を下端に配置した縦型
構造の場合であり、第２図は、反応管ｆｌ）の軸心が水
平方向に配され、気流が例えば図において左方から右方
に生じるように導出口（３）を右端に設けた横型構造と
した場合である。すなわち、第１図の例では、例えば石
英管より成る反応管＋１＋の−Ｌ端側に気相成長用ガス
導入口（２）を設け、ド端側に導出口（３）を設け、中
間部に気相エツチング用ガス導入口（４）を設けた場合
である。また、第２図の例では、同様に、例えば石英管
より成る反応管１０の一端、図示の例では左端に気相成
長用ガス導入口（２）を設け、他端に導出口（３）を設
け、中間部に気相エツチング用ガス導入口（４）を設ｋ
ｌた場合である。

基板（５）は、例えば、Ｇ８＾Ｓ単結晶基板より成り、
その１上面上に、例えば互いに接する１舗が、異る組成
を有するＧａ（＾１）篩系の複数の半導体層を形成して
目的とする半導体装置を作製しようとするものである。

先ず、反応管＋１１への気相成長用ガスの供給を行わな
い状態で、すなわち例えば導入口（２）を閉じた状態で
、導出口（３）から排気を行うと共に、気相エツチング
用ガス導入口（４）から、気相エツチング用ガスの例え
ばＡＳＣＩ３を送り込み、反応管（１１内の導入口（４
）及び導出口（３）間に気流を形成し、この気流内に基
板（５）を鎖線図示のように支持手段（６）を移行させ
て配置することによって基板（５）の表面を気相エツチ
ングする。

次に、導入口（４）を閉じ、導出口（３）を開き、アル
シン八ＳＨ３と、トリメチルガリウムと、或いは及びト
リメチルアルミニウムとの所要の混合比による混合ガス
を供給し、基板（５）上にＧａ　（＾ｌ）　Ａｓ系半導
体層をエピタキシャル成長する。

その後、このＧａ（八ｌ）＾Ｓ糸の化合物半導体層がエ
ピタキシャル成長された基板（５）を反応管（１１から
取り出し、所要の作業、例えば気相エピタキシーされた
Ｇａ　（ＡＩ）　Ａｓ系半導体１藷に対しての微細パタ
ーン加工、例えばフォトエツチングを行う。

その後、この加工の施されたＧａ（ＡＩ）＾ＳＳ系半導体層を有する基板（５）を、再び反応管ｉｌｌ内に配置
して、前述したと同様の手順によって気相エツチングと
気相エピタキシーを行う。

このようにすれば、一旦外部に持ち出されたことによっ
て、また各作業工程を経るごとによってカーボン、酸素
、シリコンなどの付着、或いは化合物の生成によっ゛ζ
汚損された被気相エピタキシャル成長面が、気相エツチ
ングによって化学的、及び結晶学的に清浄化された状態
で気相エピタキシーが行われる。

尚、」二連した例では、反応管ｉｌｌ外から持ち込まれ
た基板（５）に対して気相エピタキシーを行う場合にお
いて、気相エピタキシーに先立つ”ζ気相エツチングを
行うようにした場合であるが、同一反応管内で、連続的
に複数の気相エピタキシャル成長層を形成する場合にお
いても、必要に応して、各層の形成に先立って上述した
気相エツチングを行うごともできる。

また、」二連した例ではＩｎ　−Ｖ族化合物のＧａ（＾
１）Ａｓ糸の半導体層を気相成長する場合について説明
したが、他の■−■族或いは、■−■族化合物半導体等
のエピタキシーによって各種半導体装置を得る場合に通
用することもできる。

〔発明の効果〕

一ヒ述の本発明によれば、化合物半導体の気相成長に先
立って同一反応管内でエツチングを行うようにしたこと
によって被気相成長面は、そのエツチング後に全く外気
に触れることが回避さたごとによって、これが再び汚損
され酸化されることが回避されるものであるが、更に、
本発明においては、その気相成長は、気相エツチングを
行った部分より上流側で行うようにしたので、気相エツ
チング用ガスによる影響を受けることなく気相成長がな
される。

すなわち、本発明によれば、ｗ頭に述べたような、気相
成長半導体層、或いはこの半導体と、これの下の基板若
しくは半導体層との界面における結晶性の低下、化学量
論的組成からのずれ、ヒルロックの発生などが回避され
、均一性、再現性、信頼性にずぐれた１・」的とする半
導体装置を製造することができる。

また、本発明によれば、半導体１−の気相成長上程前に
或いは各半導体ｌ−の気相成長−１−程間に加工処理な
どの各種作業を行うことによゲ（も、半導体装置の特性
に不都合が生しることが回避されることによって、半導
体装置の製造方法によって制約されることなく、各種構
造の半導体装置の設計が田面となり、晶い信頼性をもゲ
ζ各棟半導体装置を製造することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は夫々本発明装置の各別θ）構成図で
ある。（１）は反応管、（２）は気相成長用ガス導入Ｄ、（３
）は導出口、（４）は気相エツチング用ガス導入口、（
５）は基板、（６）はその支持手段である。

Claims

【特許請求の範囲】１、反応管内の気流の上流側に気相成長用ガスを導入し
、この付近に基板を配置して気相成長を行い、上記反応
管内の下流側に気相エッチング用ガスを導入し、この付
近に上記基板を配置して気相エッチングを行うことを特
徴とする化合物半導体の製法。２、気相成長用ガス導入口と、気体導出口とを有する反
応管内の、気相成長時の基板位置よりも下流側に気相エ
ッチング用ガス導入口と、上記基板の支持手段とを設け
て成ることを特徴とする化合物半導体の製造装置。