JPS63227007A - 気相成長方法 - Google Patents
気相成長方法Info
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- JPS63227007A JPS63227007A JP6152687A JP6152687A JPS63227007A JP S63227007 A JPS63227007 A JP S63227007A JP 6152687 A JP6152687 A JP 6152687A JP 6152687 A JP6152687 A JP 6152687A JP S63227007 A JPS63227007 A JP S63227007A
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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
本発明は化合物半導体等を基板上に結晶成長する場合に
用いられる気相成長方法に関するものである。
用いられる気相成長方法に関するものである。
従来の技術
近年、ｍ−ｖ族およびｌｌ−４４族化合物半導体の気相
エピタキシャル成長法、特に有機金属気相成長法（ＭＯ
Ｖ Ｐ Ｅ ； Ｍｅｔａｌ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｖａｐ
ｏｒＰｈａｓｅ Ｅｐｉｔａｘｙ）が、大面積にわたる
均一性、量産性、膜厚や組成の制御性等の点から注目を
集め、各所で研究開発が活発に行なわれている。
エピタキシャル成長法、特に有機金属気相成長法（ＭＯ
Ｖ Ｐ Ｅ ； Ｍｅｔａｌ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｖａｐ
ｏｒＰｈａｓｅ Ｅｐｉｔａｘｙ）が、大面積にわたる
均一性、量産性、膜厚や組成の制御性等の点から注目を
集め、各所で研究開発が活発に行なわれている。
従来、この種の気相成長方法に用いられる装置は第３図
のようになっていた。この図はエキシマレーザ１０を用
いた光励起ＭＯＶＰＥ装置である。
のようになっていた。この図はエキシマレーザ１０を用
いた光励起ＭＯＶＰＥ装置である。
１は有機金属化合物バブリング用の水素（Ｈ２）ガス、
２はＶ族原料ガスであるアルシンＡｓＨ３，３は■族原
料ガスであるトリメチルガリウムＴＭＧ（（ＣＨ３）３
Ｇａ）、４，６はマスフローコントローラ、６は基板加
熱用高周波コイル、７は結晶成長室、８はサセプタ、９
は基板、１′はロータリポンプである。結晶成長室γ内
にＴＭＧ３とＡｓＨ３２を同時あるいは別々に導入し、
所定の温度（７Ｇａ℃前後）に加熱された基板９にエキ
シマレーザ１゜を照射することにより結晶成長するよう
になっていた。
２はＶ族原料ガスであるアルシンＡｓＨ３，３は■族原
料ガスであるトリメチルガリウムＴＭＧ（（ＣＨ３）３
Ｇａ）、４，６はマスフローコントローラ、６は基板加
熱用高周波コイル、７は結晶成長室、８はサセプタ、９
は基板、１′はロータリポンプである。結晶成長室γ内
にＴＭＧ３とＡｓＨ３２を同時あるいは別々に導入し、
所定の温度（７Ｇａ℃前後）に加熱された基板９にエキ
シマレーザ１゜を照射することにより結晶成長するよう
になっていた。
発明が解決しようとする問題点
しかしながら、上記のような装置を用いた方法だと、エ
キシマレーザ１０により反応ガスあるいは基板表面が励
起されているとはいえ、基板温度が高く、不純物のオー
トドープ等はさけられない。
キシマレーザ１０により反応ガスあるいは基板表面が励
起されているとはいえ、基板温度が高く、不純物のオー
トドープ等はさけられない。
高純度のエピタキシャル結晶を作製するにはでき得る限
り基板温度は低い方が好ましい。又、■族と■族の原料
ガスを同時に導入した場合、基板表面でほとんどマイグ
レーションせずに、落ち着くため、基板表面での平坦性
は維持できなくなる。
り基板温度は低い方が好ましい。又、■族と■族の原料
ガスを同時に導入した場合、基板表面でほとんどマイグ
レーションせずに、落ち着くため、基板表面での平坦性
は維持できなくなる。
又、ＴＭＧ３とＡ８）Ｌ３を交互に導入する方法もある
が、結晶成長室内７で完全に入れ換えることは困難であ
る。したがって、いずれの場合も基板温度を低くするこ
とは難しく、又、平坦な結晶薄膜を作製することは難し
い。
が、結晶成長室内７で完全に入れ換えることは困難であ
る。したがって、いずれの場合も基板温度を低くするこ
とは難しく、又、平坦な結晶薄膜を作製することは難し
い。
問題点を解決するための手段
本発明は上記問題点を解決するための手段として、各々
の反応ガスが交ざり合わないようにして、結晶成長室内
を流しておき、基板を反応ガスに接するように移動し一
原子層ずつエピタキシャル成長する。
の反応ガスが交ざり合わないようにして、結晶成長室内
を流しておき、基板を反応ガスに接するように移動し一
原子層ずつエピタキシャル成長する。
作 用
この技術的手段による作用は次のようになる。
■族と■族原料ガスが同一気相中に存在する場合、お互
いの触媒作用により、反応温度は低下でき、８Ｇａ℃前
後まで可能であるが、気相中での反応も無視できなくな
り、平坦で高純度のエピタキシャル膜は得られにくいが
、■族と■族原料ガスを全く分離することにより、基板
表面で一層ずつ付着させ、基板表面反応のみ利用するこ
とにより、大幅な成長温度の低下と共にオートドープの
問題はなくなり、極めて高純度の結晶薄膜が再現性よく
得られるようになった。
いの触媒作用により、反応温度は低下でき、８Ｇａ℃前
後まで可能であるが、気相中での反応も無視できなくな
り、平坦で高純度のエピタキシャル膜は得られにくいが
、■族と■族原料ガスを全く分離することにより、基板
表面で一層ずつ付着させ、基板表面反応のみ利用するこ
とにより、大幅な成長温度の低下と共にオートドープの
問題はなくなり、極めて高純度の結晶薄膜が再現性よく
得られるようになった。
実施例
本発明による具体的な実施例を第１図に示す。
１２はアルシンＡ ｓ Ｈｓ、１３は回転可能なサセプ
タ、１４は基板であり、この場合サセプタ１３には２枚
の基板が載置されているが、３枚以上載置することが可
能である。１６は■族原料ガスであるＴＭＧ （（ＣＨ
３）３Ｇａ）、１７ 、１７’は水素、１８ 、１８’
は光例えばエキシマレーザ光でアル。
タ、１４は基板であり、この場合サセプタ１３には２枚
の基板が載置されているが、３枚以上載置することが可
能である。１６は■族原料ガスであるＴＭＧ （（ＣＨ
３）３Ｇａ）、１７ 、１７’は水素、１８ 、１８’
は光例えばエキシマレーザ光でアル。
基板１４．１５をサセプタ１３の所定の位置に載置した
後、水素ガス１７ 、１７’を流し始める。
後、水素ガス１７ 、１７’を流し始める。
この水素ガスは、原料ガスがまざり合わないようにする
ためのものであり、多量に流す必要はない。
ためのものであり、多量に流す必要はない。
この場合、１００ ｃｃ／ｍｉｎで十分である。基板１
４゜１６はサセプタ１３の内部からの抵抗加熱あるいは
赤外線加熱により所定の温度に加熱されるのであるが、
本発明による気相成長方法によると、基板の温度は数１
００℃以下でもよく、加熱により基板は熱損傷を受ける
ことない。したがって、結晶成長以前に予め■族原料ガ
スを流しておく必要はない。サセプタ１３を回転させて
、基板１４゜１６を第１図に示す位置にセットする。こ
の時点テＴ Ｍ Ｇ １６ 、 Ａ ｓ Ｈ３１２を流
し始める。基板温度があまり高くないので、７ＭＧ１６
、Ａ ｓ Ｈａ １２が急速に分解することなく基板表
面に一層のみ付着させることが可能であり、一層のみ付
着した時点でサセプタ１３を回転させて、別の反応ガス
に接触させる。例えば基板１４を考えると、先ず基板１
４はＡ ｓ Ｈ３１２一層のみが付着し、基板の表面反
応によりＡ ｓ Ｈ３はＨ３がはなれ活性なＡｓが基板
表面に生じる。サセプタ１３の回転により基板１４の表
面には７ＭＧ１６が一層付着する。この時反応が起こＶ
）ＧａＡｓ形成され、基板表面は活性なＧａが生じる。
４゜１６はサセプタ１３の内部からの抵抗加熱あるいは
赤外線加熱により所定の温度に加熱されるのであるが、
本発明による気相成長方法によると、基板の温度は数１
００℃以下でもよく、加熱により基板は熱損傷を受ける
ことない。したがって、結晶成長以前に予め■族原料ガ
スを流しておく必要はない。サセプタ１３を回転させて
、基板１４゜１６を第１図に示す位置にセットする。こ
の時点テＴ Ｍ Ｇ １６ 、 Ａ ｓ Ｈ３１２を流
し始める。基板温度があまり高くないので、７ＭＧ１６
、Ａ ｓ Ｈａ １２が急速に分解することなく基板表
面に一層のみ付着させることが可能であり、一層のみ付
着した時点でサセプタ１３を回転させて、別の反応ガス
に接触させる。例えば基板１４を考えると、先ず基板１
４はＡ ｓ Ｈ３１２一層のみが付着し、基板の表面反
応によりＡ ｓ Ｈ３はＨ３がはなれ活性なＡｓが基板
表面に生じる。サセプタ１３の回転により基板１４の表
面には７ＭＧ１６が一層付着する。この時反応が起こＶ
）ＧａＡｓ形成され、基板表面は活性なＧａが生じる。
このように、一層生じては他の反応ガスに接するように
サセプタを回転させる。
サセプタを回転させる。
以上の実施例では、基板１４．１６はサセプタ１３の内
部からの加熱によって加熱されている場合について述べ
たが、光例えばエキシマレーザ光を用いることにより、
基板を加熱しなくても良好なエピタキシャル結晶を得る
ことができる。
部からの加熱によって加熱されている場合について述べ
たが、光例えばエキシマレーザ光を用いることにより、
基板を加熱しなくても良好なエピタキシャル結晶を得る
ことができる。
第２図は、本発明に用いる装置の要部の斜視図である。
上述のように、■族原料カスと■族原料ガスが全く気相
中でまざり合うことがないので、基板表面のみで化学反
応が生じ、高純度薄膜が再現性よく容易に得られる。又
、本実施例では、Ｇ ａ Ａ ｓの場合について述べた
が、原料ガスを流すラインを増設することにより、Ａ
Ｉ Ｇ ａ Ａ ｇのような三元混晶は勿論のこと、Ｉ
ｎＧａＡｓ ＰやＡＩＧａＩｎＰなどの四元混晶に適用
できることは言うまでもなく、Ｚｎ５ｅやＺｎＳ等のＩ
Ｉ −■族化合物の成長も可能である。
中でまざり合うことがないので、基板表面のみで化学反
応が生じ、高純度薄膜が再現性よく容易に得られる。又
、本実施例では、Ｇ ａ Ａ ｓの場合について述べた
が、原料ガスを流すラインを増設することにより、Ａ
Ｉ Ｇ ａ Ａ ｇのような三元混晶は勿論のこと、Ｉ
ｎＧａＡｓ ＰやＡＩＧａＩｎＰなどの四元混晶に適用
できることは言うまでもなく、Ｚｎ５ｅやＺｎＳ等のＩ
Ｉ −■族化合物の成長も可能である。
発明の効果
本発明の気相成長方法は、■族原料ガスと■族原料ガス
を同一結晶成長室内を流すことがないので、まざり合う
ことがない。一般にＴＭＧ、！：ＡｓＨ３はお互いの触
媒作用により、反応温度が低下できるが気相中での反応
が無視できなくなり、平坦なエピタキシャル薄膜を得る
のは困難となる。又、ＴＭＧとＡ ｓ Ｈ３が共に存在
ある場合、ある程度つまり６００°Ｃ前後までは成長温
度を低下することができるがそれ以下にはできない。し
かし、ＴＭＧとＡ ｓ Ｈ３を全く分離し、基板の表面
反応のみ利用することにより、大幅に成長温度を下げる
ことが可能となった。成長温度の低下により、装置から
のオートドープはほとんどなく、極めて高純度の結晶薄
膜が再現性よく得られるようになった。その結果、この
結晶より作られるデバイスのコストも大幅に削減するこ
とが可能となり、非常に実用的効果は犬である。
を同一結晶成長室内を流すことがないので、まざり合う
ことがない。一般にＴＭＧ、！：ＡｓＨ３はお互いの触
媒作用により、反応温度が低下できるが気相中での反応
が無視できなくなり、平坦なエピタキシャル薄膜を得る
のは困難となる。又、ＴＭＧとＡ ｓ Ｈ３が共に存在
ある場合、ある程度つまり６００°Ｃ前後までは成長温
度を低下することができるがそれ以下にはできない。し
かし、ＴＭＧとＡ ｓ Ｈ３を全く分離し、基板の表面
反応のみ利用することにより、大幅に成長温度を下げる
ことが可能となった。成長温度の低下により、装置から
のオートドープはほとんどなく、極めて高純度の結晶薄
膜が再現性よく得られるようになった。その結果、この
結晶より作られるデバイスのコストも大幅に削減するこ
とが可能となり、非常に実用的効果は犬である。
第１図は本発明の一実施例における気相成長方法に用い
る装置の概略断面図、第２図は同装置の要部斜視図、第
３図は従来の気相成長方法に用いる装置の概略構成図で
ある。 ７・・・・・・結晶成長室、１３・・・・・・サセプタ
、１４゜１５・・・・・・基板、１２・・・・・・アル
シン、１６・・・・・・ＴＭＧ。 １ｏ・・・・・・エキシマレーザ。
る装置の概略断面図、第２図は同装置の要部斜視図、第
３図は従来の気相成長方法に用いる装置の概略構成図で
ある。 ７・・・・・・結晶成長室、１３・・・・・・サセプタ
、１４゜１５・・・・・・基板、１２・・・・・・アル
シン、１６・・・・・・ＴＭＧ。 １ｏ・・・・・・エキシマレーザ。
Claims (4)
- （１）結晶成長室内に複数の反応ガスを導入し、前記結
晶成長室内に載置されたサセプタ上の基板に結晶薄膜を
形成するに際し、各々の反応ガスを前記結晶成長室内部
の所定の位置にまざり合わないように流し、所定の位置
に所定の時間の間前記基板が前記反応ガスに接するよう
にして薄膜を成長させてなる気相成長方法。 - （２）反応ガスと基板表面のうちの少なくとも一方の励
起には光を用いる特許請求の範囲第１項に記載の気相成
長方法。 - （３）光にはエキシマレーザを用いる特許請求の範囲第
２項に記載の気相成長方法。 - （４）反応ガスには有機金属化合物を用いる特許請求の
範囲第１項に記載の気相成長方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6152687A JPS63227007A (ja) | 1987-03-17 | 1987-03-17 | 気相成長方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6152687A JPS63227007A (ja) | 1987-03-17 | 1987-03-17 | 気相成長方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63227007A true JPS63227007A (ja) | 1988-09-21 |
Family
ID=13173631
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6152687A Pending JPS63227007A (ja) | 1987-03-17 | 1987-03-17 | 気相成長方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63227007A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7781326B2 (en) | 2001-02-02 | 2010-08-24 | Applied Materials, Inc. | Formation of a tantalum-nitride layer |
| US7846840B2 (en) | 2000-06-28 | 2010-12-07 | Applied Materials, Inc. | Method for forming tungsten materials during vapor deposition processes |
| US9587310B2 (en) | 2001-03-02 | 2017-03-07 | Applied Materials, Inc. | Lid assembly for a processing system to facilitate sequential deposition techniques |
-
1987
- 1987-03-17 JP JP6152687A patent/JPS63227007A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7846840B2 (en) | 2000-06-28 | 2010-12-07 | Applied Materials, Inc. | Method for forming tungsten materials during vapor deposition processes |
| US7781326B2 (en) | 2001-02-02 | 2010-08-24 | Applied Materials, Inc. | Formation of a tantalum-nitride layer |
| US9012334B2 (en) | 2001-02-02 | 2015-04-21 | Applied Materials, Inc. | Formation of a tantalum-nitride layer |
| US9587310B2 (en) | 2001-03-02 | 2017-03-07 | Applied Materials, Inc. | Lid assembly for a processing system to facilitate sequential deposition techniques |
| US10280509B2 (en) | 2001-07-16 | 2019-05-07 | Applied Materials, Inc. | Lid assembly for a processing system to facilitate sequential deposition techniques |
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