JPS6251212A

JPS6251212A - 有機金属熱分解気相成長（ｍｏｃｖｄ）の方法

Info

Publication number: JPS6251212A
Application number: JP14933086A
Authority: JP
Inventors: リチヤード　ジヨン　モステイン　グリフイス; ロドニイ　ロバート　ブラツドリイ
Original assignee: Plessey Overseas Ltd
Current assignee: Plessey Overseas Ltd
Priority date: 1985-06-26
Filing date: 1986-06-25
Publication date: 1987-03-05
Also published as: GB8518351D0

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】ｏｒｇａｎｉｃ　ｃｈｅｍｉｃａｌ　ｖａｐｅｒ　ｄｅ
ｐｏｓｉｔｉｏｎ　、略してＨＯＣＶＤ）に関し、特に
化合物／合金膜を析出させる加熱された基体の表面に蒸
気相試薬が曝露される。

この反応のガス状生成物は未使用蒸気相試薬およびキャ
リヤガスと共に除去される。

毘旦且Ｉ従来の方法においては、基体はカーボン・サセプタ上に
装架され、そして高周波誘導によって加熱される。蒸気
相試薬は加熱された基体の表面の上を流される化学的に
不活性な又は還元剤のキャリヤガス（通常は水素）と共
に導入される。このプロレスが多数の基体に同時に適用
される場合には、試薬欠乏の問題を回避し且つ基体上で
の一様厚さの化合物膜の析出を可能にするために高流量
が維持される。このプロセスを常圧で行うことが通例で
ある。低圧作業はかかる圧力ではプラズマ放電が起こっ
て試薬解離および有機物質の析出を生じさせるので排除
されてきた。

マルチウェハ成膜用に現在商業的に入手できる装置は複
雑且つ高価であり、大きな欠点をかかえている。層厚、
ドーピング、おにび合金組成の均一性が比較的悪く、試
薬の消費が許容できない稈高い。高周波誘導加熱の使用
は大きなカーボン・サセプタを必要とし、それは使用で
きる基体の数おにび大きさを制限し、しかも蒸気相中に
不要な不純物を導入し、その不純物は析出膜中に望まし
くないドーパントとして組み込まれることがある。

発明の開示本発明は上記方法に代わるものとして意図され、実施す
るのにより複雑でなく且つ比較的より経済的でありなが
ら、比較的均一な厚さの化合物膜を与える。

本発明によれば、１個以上の基体を不活性な装架台上に
支持してそれを反応容器内に保持し；反応容器の壁を加
熱してその１個以上の基体を反応温度に上げ；そしてその１個以上の基体を１０−２ミリバール〜１０ミリバ
ールのオーダーの圧力範囲の圧力範囲の低圧で適切な蒸
気相試薬に曝してその１個以上の基体の表面上に化合物
／合金膜を析出させる工程からなる有機金属熱分解気相
成長の方法が提供される。

この圧力条件下では析出速度は反応器の幾何学的構造に
依存しなくなり、そして分解プロセスは表面制御される
。反応体の拡散率は高いが、平均自由行路は短いので、
マスキングまたはシャドーイング効果は最小であり、そ
の結果、反応容器内の曝露表面それぞれの上に反応種の
均一な分布および濃度を生じる。

この方法は有機金属源を使用しての、■−ｖ化合物、■
−■化合物、および同類の半導体例えば三成分合金や四
成分合金、の化学気相成長に適用可能である。

有機金属蒸気（または第Ｖ〜Ｖｌ族水素化物）である反
応種は加熱された基体表面で異種に分解される。反応体
の高拡散率は、反応容器内にたった数姻の間隔で積み重
ねられラジアント加熱器またはフラットゾーン類のどち
らかによって加熱されている多数の基体の上で、分解が
行われることを可能にして大表面積上に極めて均一な析
出を与える。

従来のＨＯＣＶＤ法においては、基体はカーボンブラッ
クの上に置かれて高周波誘導によって加熱される。これ
に対し、炉加熱を使用することによって、汚染の源にな
るカーボンブラックが不要になる。

態様の説明次に図面を参考にしながら本発明の態様を例をもって記
載する。

第１図に示されている装置は反応容器１からなり、その
壁３は周囲加熱器５、即ち電気抵抗炉または周囲に配置
されたラジアントヒーターの列、によって囲まれている
。水素または化学的に不活性なキャリヤガス例えばヘリ
ウム、またはかかるガスの混合物が気体マニホールド７
および供給流量制御弁９を通って容器１へ送られる。こ
のガスは排気圧制御弁１１および吸引システム１３を通
って反応容器から排出される。反応容器１内の圧力は１
０−２ミリバール〜１０ミリバールのオーダーの圧力の
範囲の予め定められた低圧に維持され　、る。適切なＨ
ＯＣＶＤ試薬および必要ならドーパント種は気体マニホ
ールド７によってキャリヤガス流中に導入される。つ、
エバ基体１５はスロット付き装架台１７例えばスロット
付きガラス材構造物によって容器１内に保持される。図
示されているように、ウェハ１５はその表面がガス流の
方向に直交するように装架されている。しかしながら、
他の方向の装架が用いられてもよい。この後者の配列は
高密度充填を促進する。

このようにして、ヒ化ガリウム膜は例えばトリメチルガ
リウム（第■族金属有機試薬）とアルシン（第Ｖ法水素
化物試薬）を使用して成長される：Ｇａ　　（ＣＨ）　
　　　＋ＡｓＨ→ＧａＡｓ＋３ＣＨ４〜５５０→８（１
０）℃ ヒ化ガリウムは代わりのガリウム有機試薬を使用しても
析出されると言うこと及び他の■−■化合物膜も適切な
第■族金属有機試薬と第Ｖ法有機または水素化物試薬を
使用して析出されると言うことが認識されよう。

第１Ｉ−Ｖｌ族化合物もこの方法によって適切な第■族
金属有機化合物と第■族有機または水素化物を使用して
析出される。従って、例えば、硫化亜鉛膜はジメヂル亜
鉛と硫化水素を使用して成長できる：Ｚｎ　　　（ＣＨ３）　　２　　＋Ｈ２Ｓ−＋ＺｎＳ＋
２０Ｈ４これ等有機金属蒸気の反応は周知であるのでこ
れ以上詳しく説明しない。

先に言及したように、成膜は１０−２〜１０ミリバール
のオーダーの圧力の範囲の低圧で行われる。

上限（〜１０．ミリバール）は析出速度がウェハ基体１
５の集合体の上で均一であることを確保するために規定
されている。実験による証拠は１．５×１０ミリバール
および２．０Ｘ１０ミリバールの低圧が有効であること
を示している。下限（１０−２ミリバール）は平均自由
行路長をウェハ寸法および間隔に比べて短い長さに制限
するために規定されている。もつと大きな平均自由行路
長ではシャドーイング効果が支配的になる。

上記のようにして、厚膜また薄膜が成長される。

これ等躾は基体の表面特性およびフロー条件に依存して
アモルファスまたは結晶質であり、例えば単結晶基体上
にはエピタキシャル薄膜が成長できる。　最初の実験は
ヒ化ガリウムの公称非ドープ単結晶エビタシャル層が１
０１５／Ｊ＋−３未満のキャリヤ濃度（ｎおよびｐ）で
作製できること、および、その電子と正孔の移動度が理
論上の予測値によく合うことを実証している。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の方法を実施するのに適する装置の概略
図である。１・・・・・・反応容器５・・・・・・周囲加熱器７・・・・・・気体マニホールド１１・・・・・・排気圧制御弁１５・・・・・・基体

Claims

【特許請求の範囲】

（１）１個以上の基体（１５）を不活性な装架台（１７
）上に支持してそれを反応容器（１）内に保持し；反応容器（１）の壁を加熱してその１個以上の基体（１
５）を反応温度に上げ；そしてその１個以上の基体（１５）を１０＾−＾２ミリバール
〜１０ミリバールのオーダーの圧力の範囲の低圧で適切
な蒸気相試薬に曝してその１個以上の基体（１５）の表
面上に化合物／合金膜を析出させることを特徴とする有
機金属熱分解気相成長の方法。
（２）蒸気相試薬が第III族金属有機試薬と第Ｖ族金属
有機試薬からなる、特許請求の範囲第１項の方法。
（３）蒸気相試薬が第III族金属有機試薬と第Ｖ族水素
化物からなる、特許請求の範囲第１項の方法。
（４）蒸気相試薬がトリメチルガリウムとアルシンから
なる、特許請求の範囲第３項の方法。
（５）蒸気相試薬が第II族金属有機試薬と第VI族金属有
機試薬からなる、特許請求の範囲第１項の方法。
（６）蒸気相試薬が第II族金属有機蒸気と第VI族水素化
物からなる、特許請求の範囲第１項の方法。
（７）蒸気相試薬がジメチル亜鉛と硫化水素からなる、
特許請求の範囲第６項の方法。
（８）反応容器（１）；この容器（１）を包囲する非誘導加熱型の周囲加熱器（
５）；この容器（１）の一方の端にある試薬蒸気導入用の気体
マニホールド（７）；および容器（１）内の試薬蒸気を１０＾−＾２ミリバール〜１
０ミリバールのオーダーの圧力の範囲の低圧に維持する
ように配置された排気圧制御弁（１１）；を有する、特
許請求の範囲第１項〜第７項のいづれか一項の方法を行
うための装置。
（９）周囲加熱器（５）が電気抵抗炉からなる、特許請
求の範囲第８項の装置。
（１０）多数の基体ウェハを保持するようにスロットを
設けられている不活性ホルダー（１７）を有する、特許
請求の範囲第８項または第９項の装置。