JPS62229845A - 気相成長方法 - Google Patents

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】 本発明は、ＧａＡｓ等のｍ−ｖ族化合物半導体基板上に
気相成長する方法に関するものである。

従来、半導体素子の製造においては、酸化や拡散処理等
は常圧又は減圧下で行われてきた。しかし近年では、以
下に述べる目的のために、特に酸化処理を高圧下（通常
は１気圧以上、２０気圧程度）で行う試みがなされてい
る。

（１）、半導体プロセスの低温化 高圧下における酸化の速度は圧力にほぼ比例して大きく
なるので、これ迄の酸化時間で高圧酸化を行うと、より
低い温度で同等の膜厚の酸化膜が得られる。こうした低
温化プロセスの利点としては、炉や石英管等の設備及び
備品の寿命が延びて経済的であること、石英管（炉芯管
）を通して半導体ウェハを汚染する汚染物質の混入が減
少すること、高温下で生じるウェハのそりを防止できる
こと、ウェハ内での転位や積層欠陥の発生及びその運動
を防止できることが挙げられる。

（２）、半導体プロセスの短縮化 高圧下における酸化では、常圧の場合と等しい温度で酸
化すれば、短い酸化時間で同等の膜厚の酸化膜が得られ
る。またＬＯＧＯ３構造を有するデバイス等では非常に
厚い酸化膜が必要とされるが、このような場合に高圧酸
化を利用すれば、短時間に所望の酸化を行える。

以上の利点を有する高圧酸化法において、従来使用され
てきた高圧酸化炉は第１図に示す如きものである。この
高圧酸化炉は約１０００℃以下の高温及び高圧に耐える
堅固な高圧容器１を具備し、複雑な温度及び圧力コント
ロールを必要とする。

即ち、高圧容器１の内部には、半導体ウェハ２を保持し
たボート３を収容した石英管４が配され、ウェハ２に対
して所定の加熱を行うために石英管４と高圧容器１との
間にヒータ５、断熱材６、冷却管７が夫々複雑に設けら
れている。また８は石英管４内へ高純度ガスを導入する
パイプ、９はガス排出パイプ、１０は炉体内ガスの導入
パイプ、１１はガス排出パイプである。このような高圧
酸化炉では、ヒータ５による熱が高圧容器ｌの炉壁を高
温にするためにその冷却管７が必要であり、構造が複雑
化する上に、系全体が高温下に置かれるために不純物の
混入防止の必要からウェハ２を石英管４内に収容した状
態で処理しなければならない。

本発明者は、こうした欠陥を是正すべく、以下において
第２図及び第３図を参照しつつ参考例として述べるよう
な高圧酸化法に想到した。

・　　即ち、まず、第１の参考例を第２図に付き述べる
と、第２図に示す高圧酸化炉は、上面に透明なのぞき窓
２０を取付けた高圧容器２１内に処理すべき半導体ウェ
ハ２２を収容するものであって、のぞき窓２０を通じて
外部からウェハ２２に対してのみレーザービーム３０を
照射し得るように構成されている。なお２３は試料台又
はボート、２８は高圧・高純度ガスの導入パイプ、２９
はガス排出パイプである。のぞき窓２０はレーザービー
ムに対して光損失の少ない材料からなっているが、その
取付は面積は比較的小さくてよい。またレーザービーム
３０は公知のＮｄ：ＹＡＧレーザーにより得られるが、
そのビーム径が小さい場合には、レーザービーム３０に
ウェハ２２の表面をスキャニングさせる装置、又はボー
ト２３を移動させてレーザービーム３０にウェハ２２の
表面を相対的にスキャニングさせる移動機構を組込めば
よい。

また高圧容器２１内にウェハ２２を順次送り込んで連続
処理を可能にする送り機構を設けると合理的である。

以上のように高圧酸化炉を構成すれば、レーザービーム
３０によりウェハ２２のみを加熱できるから、高温にな
るのはウェハ２２の表面の近傍だけである。従って高圧
容器２１は圧力に耐えさえすればよく、従来のように熱
の影響を考慮することなく設計でき、炉の構造が非常に
簡単となる。

また酸化処理においては、高圧容器２１内の雰囲気ガス
の純度のみによって酸化膜の膜質が決まり、従来のよう
に炉内のヒータによる影響を受けないから、雰囲気ガス
を高純度化しさえすれば高純度の酸化膜を形成すること
ができる。この酸化処理に際しては、雰囲気ガスとして
高圧のモノシラン（Ｓ　ｉ　ｉｆ　ａ　）とＯｌとの混
合ガスをパイプ２８から容器２１内に導入すると、レー
ザービーム３０により加熱されているウェハ２２上でＳ
ｉＨ＊＋　２（ｈ→５ｉ０１＋２１１！Ｏの化学反応が
起こり、ウェハ２２の表面にＣＶＤによる酸化膜（Ｓｉ
Ｏ□）が成長する。この成長自体は高圧下であるから高
速で生じる。なお酸化膜の形成は、レーザービーム３０
の照射領域の設定によって局所的若しくは選択的に行っ
てもよい。

次に第２の参考例を第３図に付き述べると、第３図に示
す高圧酸化炉はより高純度の雰囲気が必要な場合に適し
たものであって、高圧容器２１内に石英管２４を入れ、
この石英管内にウェハ２２を収容するものである。この
場合も、のぞき窓２０からのレーザービーム３０は石英
管２４の壁部を通じてウェハ２２の表面へ効率良（到達
する。

なお３８は２８と同様の高圧（高純度）ガス導入パイプ
、３９は２９と同様のガス排出パイプである。

なお上述の２つの参考例は、酸化性ガス（０□やＨ２Ｏ
）のみを導入してウェハ２２を直接酸化する場合にも適
用できる。

本発明者は、上述のような高圧酸化法をｍ−ｖ族化合物
半導体基板上に気相成長を行う方法に応用することに想
到し、さらに種々の考察を加えた結果、上記気相成長を
良好に行うことができる本発明に到達した。そしてこれ
によって得られた本発明は、ＧａＡｓ等のｍ−ｖ族化合
物半導体基板上に気相成長する方法において、ＧａＡｓ
等のｍ−ｖ族化合物半導体基板を収容する容器内に、上
記ｍ−ｖ族化合物半導体基板を構成するＡｓ等の■族元
素と同一の■族元素を含むガスと、気相成長用原料ガス
とを導入すると共に、上記容器内に収容されている上記
ｍ−ｖ族化合物半導体基板にエネルギービームを照射す
るようにしたものである。

次に本発明の実施例を第２図及び第３図に付き述べると
、上述の第１及び第２の参考例において、ウェハ２２と
してＧａＡｓ半導体基板を用い、また高圧ガスとしてモ
ノシラン（ＳｉＨ４）とアンモニアとの混合ガスを用い
るようにしている。従ってこの場合、３５ｔＨｔ＋　４
　ＮＨ：ｌ→Ｓｉ３Ｎｍ　＋　１２Ｈｚに従ってＣＶＤ
による窒化膜をウェハ２２に成長させることができる。

このようにすれば、ウェハ２２として＾Ｓが解離し易い
ＧａＡｓ半導体基板を用いているにもかかわらず、Ａｓ
の解離を生ずることなく良好な気相成長を行うことがで
きる。

なお上述の実施例において、窒化性ガス、例えばＮＨ３
ガスのみを導入しても窒化膜を形成することも可能であ
る。

本発明は上述のような構成であるから、■族元素の解離
を生ずることなくｍ−ｖ族化合物半導体基板の気相成長
をエネルギービームの照射により良好に行うことができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の高圧酸化炉の断面図である。第２図は本
発明の参考例及び実施例に用いられる高圧酸化炉の断面
図、第３図は同上の別の高圧酸化炉の断面図である。 なお図面に用いた符号において、 ２１１−−−−−−・−−−−−−−−−−一・のぞき
窓２１−−−−−−−−−−・−・−−−−一高圧容器
２２−−−−−−−−−・−−−−−一−−−−半導体
つエバ２４・・−−−−−−−−−・−・−石英管３０
−・−−−〜−−・−・−・・−レーザービーム４０・
−・・−・−−−−一・・−・・−高周波発振コイルで
ある。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 III−Ｖ族化合物半導体基板上に気相成長する方法にお
   いて、 III−Ｖ族化合物半導体基板を収容する容器内に、上記
   III−Ｖ族化合物半導体基板を構成するＶ族元素と同一
   のＶ族元素を含むガスと、気相成長用原料ガスとを導入
   すると共に、 上記容器内に収容されている上記III−Ｖ族化合物半導
   体基板にエネルギービームを照射するようにしたことを
   特徴とする気相成長方法。