JP2009044011A - Vapor-phase growth method and vapor phase growth device - Google Patents

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a vapor-phase growth method and a vapor-phase growth device, which can easily reduce impurity contaminations such as oxygen etc., on an epitaxial layer. <P>SOLUTION: In the vapor phase growth method, a substrate (4) is installed in a growth furnace (1) using instruments (3, 5) for growth and a necessary group III material, group V material, gas for dilution, and dopant material are supplied onto the substrate (4) having been heated to laminate and grow an epitaxial layer of a compound semiconductor on the substrate (4). The instruments (3, 5) for growth are used which are made of carbon of 1.80 to 1.85 Mg/m<SP>3</SP>in bulk density. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、化合物半導体をエピタキシャル成長させる気相成長方法及び気相成長装置に関し、更に詳しくは、基板を設置するのに用いられる成長用器具を改善したものに関する。   The present invention relates to a vapor phase growth method and a vapor phase growth apparatus for epitaxial growth of a compound semiconductor, and more particularly to an improved growth apparatus used for installing a substrate.

ＧａＡｓやＩｎＧａＡｓなどの化合物半導体はＳｉ（シリコン）半導体に比べて、電子移動度が高いという特長がある。この特長を活かして、ＧａＡｓやＩｎＧａＡｓは高速動作や高効率動作を要求されるデバイスに多く用いられている。代表例としてＨＥＭＴ（High Electron Mobility Transistor；高電子移動度トランジスタ）が挙げられる。ＨＥＭ
Ｔは携帯電話送信用等マイクロ波通信の増幅器およびスイッチ用素子として広く用いられている。 Compound semiconductors such as GaAs and InGaAs have a feature of higher electron mobility than Si (silicon) semiconductors. Taking advantage of this feature, GaAs and InGaAs are often used in devices that require high-speed operation and high-efficiency operation. A representative example is HEMT (High Electron Mobility Transistor). HEM
T is widely used as an amplifier and a switch element for microwave communication for cell phone transmission and the like.

基板上にエピタキシャル層を積層形成したＨＥＭＴ用エピタキシャルウェハなどを作製する方法には、有機金属気相成長法（ＭＯＶＰＥ法）が多く用いられている。
ＭＯＶＰＥ法では、通常、エピタキシャル層を成長させる基板をサセプタと呼ばれるカーボン製の基板保持具にセットし、更にサセプタにセットされた基板を加熱するヒータと基板との間に基板を覆うようにカーボン製の均熱板を置く。そして、成長炉内で基板を加熱しつつ原料ガスを供給することにより、基板付近の原料ガスが熱により分解し、基板上にエピタキシャル層が成長する。 A metal organic vapor phase epitaxy (MOVPE method) is often used as a method for producing an HEMT epitaxial wafer in which epitaxial layers are stacked on a substrate.
In the MOVPE method, usually, a substrate on which an epitaxial layer is grown is set on a carbon substrate holder called a susceptor, and further, a carbon made so as to cover the substrate between the heater and the substrate that heats the substrate set on the susceptor. Put a soaking plate. Then, by supplying the source gas while heating the substrate in the growth furnace, the source gas near the substrate is decomposed by heat, and an epitaxial layer grows on the substrate.

成長炉内に基板を設置する際に用いられる上記サセプタ、均熱板などの成長用器具の材質は、成長炉内での熱膨張、熱輻射、強度等の特性上の理由から、カーボンを採用している。これらカーボン製の成長用器具は、エピタキシャル成長によりＧａＡｓ等の堆積物が付着するが、一定期間使用した後に、薬品で堆積物を除去した後、水洗して薬品を抜き再生・再使用している。しかしながら、カーボンは多孔質であり水分を吸着しやすい性質を持っている。このため、カーボン製の成長用器具は、使用する前に空焼きを実施して水分の脱ガス処理を行っているが、十分に水分が抜けきらずにエピタキシャル層が汚染され、デバイスの電気持性に影響を与える場合があった。   Carbon is used as the material for growth equipment such as the susceptor and soaking plate used when installing the substrate in the growth furnace because of characteristics such as thermal expansion, thermal radiation, and strength in the growth furnace. is doing. These carbon growth devices adhere to deposits such as GaAs by epitaxial growth, but after being used for a certain period of time, the deposits are removed with chemicals, washed with water, and then regenerated and reused. However, carbon is porous and has a property of easily adsorbing moisture. For this reason, carbon growth instruments are degassed by performing empty baking before use, but the epitaxial layer is contaminated without sufficient moisture removal, and the device has electrical properties. There was a case to affect.

そこで、エピタキシャル層への酸素等の不純物の混入を防止するために、基板がセットされる部分周辺の、カーボン製等の均熱板などの治具に、III−Ｖ族化合物半導体結晶薄
膜をコートした気相エピタキシャル成長装置が提案されている（特許文献１参照）。
特開２００３−２４３３１８号公報 Therefore, in order to prevent impurities such as oxygen from entering the epitaxial layer, a III-V group compound semiconductor crystal thin film is coated on a jig such as a soaking plate made of carbon around the portion where the substrate is set. A vapor phase epitaxial growth apparatus has been proposed (see Patent Document 1).
JP 2003-243318 A

上記特許文献１の気相エピタキシャル成長装置では、エピタキシャル結晶への不純物の混入を効果的に防止でき、得られるデバイスの電気的特性を向上できるものの、カーボン製の均熱板などの治具表面にIII−Ｖ族化合物半導体結晶薄膜をコートする工程が必要で
あり、工程数及び製造コストの増加を招く。 In the vapor phase epitaxial growth apparatus of Patent Document 1 described above, impurities can be effectively prevented from being mixed into the epitaxial crystal, and the electrical characteristics of the resulting device can be improved. The step of coating the -V group compound semiconductor crystal thin film is necessary, which increases the number of steps and the manufacturing cost.

本発明は、上記課題を解決し、簡易に、エピタキシャル層への酸素等の不純物汚染を低減できる気相成長方法及び気相成長装置を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a vapor phase growth method and a vapor phase growth apparatus capable of solving the above-described problems and easily reducing impurity contamination such as oxygen in an epitaxial layer.

上記課題を解決するために、本発明は次のように構成されている。
本発明の第１の態様は、成長炉内に成長用器具を用いて設置された基板を加熱し、加熱された前記基板上に必要とするIII族原料、Ｖ族原料、希釈用ガス及びドーパント原料を
供給し、前記基板上に化合物半導体のエピタキシャル層を積層して成長させる気相成長方法において、前記成長用器具に、かさ密度が１.８０〜１.８５Ｍｇ／ｍ^３の範囲のカーボン製のものを用いることを特徴とする気相成長方法である。 In order to solve the above problems, the present invention is configured as follows.
The first aspect of the present invention is to heat a substrate placed in a growth furnace using a growth apparatus and to provide the necessary Group III material, Group V material, dilution gas and dopant on the heated substrate. In a vapor phase growth method in which a raw material is supplied and an epitaxial layer of a compound semiconductor is stacked and grown on the substrate, the growth apparatus is made of carbon having a bulk density in the range of 1.80 to 1.85 Mg / m ³ . The vapor phase growth method is characterized by using the above.

本発明の第２の態様は、第１の態様の気相成長方法において、前記積層されたエピタキシャル層が、ＨＥＭＴ構造であることを特徴とする。   According to a second aspect of the present invention, in the vapor phase growth method according to the first aspect, the stacked epitaxial layer has a HEMT structure.

本発明の第３の態様は、成長用器具を用いて基板を設置し、加熱された基板上に必要とするIII族原料、Ｖ族原料、希釈用ガス及びドーパント原料を供給し、基板上に化合物半
導体結晶をエピタキシャル成長させる気相成長装置において、前記成長用器具は、かさ密度が１.８０〜１.８５Ｍｇ／ｍ^３の範囲のカーボン製であることを特徴とする気相成長装置である。 According to a third aspect of the present invention, a substrate is installed using a growth apparatus, and necessary Group III material, Group V material, dilution gas and dopant material are supplied onto the heated substrate, In the vapor phase growth apparatus for epitaxially growing a compound semiconductor crystal, the growth tool is made of carbon having a bulk density of 1.80 to 1.85 Mg / m ³ .

本発明によれば、かさ密度１.８０〜１.８５Ｍｇ／ｍ^３のカーボン製の成長用器具を用いることにより、カーボン製の成長用器具中に残留する水分等の不純物を簡易に低減することができ、電気特性に優れた化合物半導体素子を作製することができる。 According to the present invention, by using a carbon growth apparatus having a bulk density of 1.80 to 1.85 Mg / m ³ , impurities such as moisture remaining in the carbon growth apparatus can be easily reduced. Thus, a compound semiconductor element having excellent electrical characteristics can be manufactured.

以下、本発明に係る気相成長方法及び気相成長装置の実施形態を図面を用いて説明する。   Hereinafter, embodiments of a vapor phase growth method and a vapor phase growth apparatus according to the present invention will be described with reference to the drawings.

図１は、本発明の一実施形態の気相成長装置を概略的に示す縦断面図である。
図１に示す気相成長装置は、ＭＯＶＰＥ（有機金属気相成長）法を用いて、基板４上に化合物半導体結晶を気相成長させて、ＨＥＭＴ（High Electron Mobility Transistor）
、ＨＢＴ（Hetero Bipolar Transistor）、ＦＥＴ（Field Effect Transistor）、ＬＤ（Laser Diode）、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）などの半導体素子用エピタキシャル基
板を製造するものである。 FIG. 1 is a longitudinal sectional view schematically showing a vapor phase growth apparatus according to an embodiment of the present invention.
The vapor phase growth apparatus shown in FIG. 1 uses a MOVPE (Metal Organic Vapor Deposition) method to grow a compound semiconductor crystal on a substrate 4 in a vapor phase, thereby forming a HEMT (High Electron Mobility Transistor).
An epitaxial substrate for semiconductor elements such as HBT (Hetero Bipolar Transistor), FET (Field Effect Transistor), LD (Laser Diode), and LED (Light Emitting Diode) is manufactured.

気相成長装置は、図１に示すように、成長炉１内に原料ガス等が流れる流路を形成する矩形断面の反応管２が水平に配置されている。反応管２の一端側から原料ガス等が供給されて反応管２内を流れ、反応管２の他端側から排気される。反応管２の上部壁開口には、円形のサセプタ３が水平に設置されている。サセプタ３の上部中心には垂直に回転軸７が取り付けられており、回転軸７に連結されたモータ（図示せず）の駆動により、サセプタ３が回転する。   In the vapor phase growth apparatus, as shown in FIG. 1, a reaction tube 2 having a rectangular cross section that forms a flow path in which a source gas or the like flows in a growth furnace 1 is disposed horizontally. A source gas or the like is supplied from one end side of the reaction tube 2 and flows through the reaction tube 2, and is exhausted from the other end side of the reaction tube 2. A circular susceptor 3 is horizontally installed in the upper wall opening of the reaction tube 2. A rotating shaft 7 is vertically attached to the upper center of the susceptor 3, and the susceptor 3 is rotated by driving a motor (not shown) connected to the rotating shaft 7.

サセプタ３には、図１または図２に示すように、回転軸７の回りの同一円周上に等間隔に複数箇所（図示例では３箇所）に開口が形成され、各開口内には基板（ウェハ）４が収納される。基板４は成長面を下向きにし、反応管２内の流路に露出させた状態でサセプタ３に支持される。サセプタ３の開口の周辺下部には、開口の中心方向に張り出した金属製等からなる爪状の基板支持部８が設けられ、基板支持部８に基板４の外周部が支えられる。   As shown in FIG. 1 or FIG. 2, the susceptor 3 has openings formed at a plurality of locations (three locations in the illustrated example) at equal intervals on the same circumference around the rotation shaft 7, and a substrate is formed in each opening. A (wafer) 4 is stored. The substrate 4 is supported by the susceptor 3 with the growth surface facing downward and exposed to the flow path in the reaction tube 2. A claw-like substrate support portion 8 made of metal or the like protruding in the center direction of the opening is provided at the lower periphery of the opening of the susceptor 3, and the outer periphery of the substrate 4 is supported by the substrate support portion 8.

成長炉１内のサセプタ３上方には、サセプタ３の開口に収納された基板４を加熱するためのヒータ６が設置されている。また、ヒータ６からの熱輻射に対して基板４が均一に加熱されるように、サセプタ３の開口には基板４上方を覆って均熱板５が嵌め込まれている。   A heater 6 for heating the substrate 4 accommodated in the opening of the susceptor 3 is installed above the susceptor 3 in the growth furnace 1. A soaking plate 5 is fitted in the opening of the susceptor 3 so as to cover the upper side of the substrate 4 so that the substrate 4 is uniformly heated against the heat radiation from the heater 6.

本実施形態では、成長炉１内に基板４を設置する際に用いられるサセプタ３、均熱板５などの成長用器具には、かさ密度が１.８０〜１.８５Ｍｇ／ｍ^３（＝ｇ／ｃｍ^３）の範囲のカーボン製のものを使用している。カーボン製の成長用器具の作製には、例えば、かさ密度１.８０〜１.８５Ｍｇ／ｍ^３のカーボンのインゴットを用い、このカーボンインゴットに旋盤やマシニングセンタなどを使用して機械加工することによって作製される。 In this embodiment, the growth density such as the susceptor 3 and the soaking plate 5 used when installing the substrate 4 in the growth furnace 1 has a bulk density of 1.80 to 1.85 Mg / m ³ (= g / Cm ³ ) carbon is used. For example, a carbon growth instrument is produced by using a carbon ingot having a bulk density of 1.80 to 1.85 Mg / m ³ and machining the carbon ingot using a lathe or a machining center. Is done.

上記気相成長装置を用いて、基板４上に化合物半導体結晶を気相成長する際には、サセプタ３と共に基板４を回転させながら、ヒータ６により基板４を加熱し、反応管２にエピタキシャル層ごとに必要とするIII族原料、Ｖ族原料、希釈用ガス及びドーパント原料を
導入して、加熱された基板４上に化合物半導体のエピタキシャル層を成長させる。 When the compound semiconductor crystal is vapor-grown on the substrate 4 using the vapor phase growth apparatus, the substrate 4 is heated by the heater 6 while rotating the substrate 4 together with the susceptor 3, and the epitaxial layer is formed in the reaction tube 2. A group III raw material, a group V raw material, a dilution gas, and a dopant raw material required for each are introduced, and an epitaxial layer of a compound semiconductor is grown on the heated substrate 4.

III族原料としては、Ａｌ（ＣＨ_３）_３（トリメチルアルミニウム）、Ａｌ（ＣＨ_３Ｃ
Ｈ_２）_３（トリエチルアルミニウム）、Ｇａ（ＣＨ_３）_３（トリメチルガリウム）、Ｇａ（ＣＨ_３ＣＨ_２）_３（トリエチルガリウム）、Ｉｎ（ＣＨ_３）_３（トリメチルインジウム）又はＩｎ（ＣＨ_３ＣＨ_２）_３（トリエチルインジウム）などが用いられる。
Ｖ族原料としては、ＡｓＨ_３（アルシン）、Ａｓ（ＣＨ_３）_３（トリメチル砒素）、ＴＢＡ（ターシャリーブチルアルシン）、ＰＨ_３（ホスフィン）、ＴＢＰ（ターシャリーブチルホスフィン）、ＮＨ_３（アンモニア）などが用いられる。
希釈用ガスとして、Ｈ_２（水素）、Ｎ_２（窒素）又はＡｒ（アルゴン）などが用いられる。
ドーパント原料としては、ＳｉＨ_４（モノシラン）、Ｓｉ_２Ｈ_６（ジシラン）、Ｈ_２Ｓｅ（セレン化水素）、ＤＥＴｅ（ジエチルテルル）、ＣＢｒ_４（四臭化炭素）、Ｃｐ_２Ｍｇ（ビスシクロペンタジエニルマグネシウム）、Ｚｎ（Ｃ_２Ｈ_５）_２（ジエチルジンク）などが用いられる。
上記原料を用いて、ＧａＡｓ（ガリウム砒素）、ＡｌＧａＡｓ（アルミニウムガリウム砒素）、ＩｎＧａＡｓ（インジウムガリウム砒素）、ＩｎＧａＰ（インジウムガリウムリン）、ＡｌＧａＰ（アルミニウムガリウムリン）、ＩｎＧａＡｌＰ（インジウムガリウムアルミニウムリン）などのエピタキシャル層を形成する。 Group III raw materials include Al (CH ₃ ) ₃ (trimethylaluminum), Al (CH ₃ C
H ₂ ) ₃ (triethylaluminum), Ga (CH ₃ ) ₃ (trimethylgallium), Ga (CH ₃ CH ₂ ) ₃ (triethylgallium), In (CH ₃ ) ₃ (trimethylindium) or In (CH ₃ CH _{2 3} (triethylindium) or the like is used.
Group V raw materials include AsH ₃ (arsine), As (CH ₃ ) ₃ (trimethylarsenic), TBA (tertiary butyl arsine), PH ₃ (phosphine), TBP (tertiary butyl phosphine), NH ₃ (ammonia) Etc. are used.
As the dilution gas, H ₂ (hydrogen), N ₂ (nitrogen), Ar (argon), or the like is used.
As dopant raw materials, SiH ₄ (monosilane), Si ₂ H ₆ (disilane), H ₂ Se (hydrogen selenide), DETe (diethyl tellurium), CBr ₄ (carbon tetrabromide), Cp ₂ Mg (biscyclopenta) Dienylmagnesium), Zn (C ₂ H ₅ ) ₂ (diethyl zinc) and the like are used.
Using the above raw materials, GaAs (gallium arsenide), AlGaAs (aluminum gallium arsenide), InGaAs (indium gallium arsenide), InGaP (indium gallium phosphide), AlGaP (aluminum gallium phosphide), InGaAlP (indium gallium aluminum phosphide), etc. Form a layer.

ところで、基板４への結晶成長時には、サセプタ３、均熱板５などの成長用器具の表面にもＧａＡｓ等の堆積物が付着する。この堆積物が多くなると、反応管内のガスの流れを乱すなど結晶成長に悪影響を与える。このため、サセプタ３、均熱板５などの成長用器具は、一定期間使用した後に薬品で堆積物を除去した後、水洗して薬品を抜き再生・再使用している。
しかし、カーボンは多孔質であり水分を吸着しやすい性質を持っているので、上記水洗後や保管後などにカーボン製の成長用器具を使用する前には、ベーク炉などで加熱による空焼きを実施して水分の脱ガス処理を行っている。
ところが、従来のサセプタ、均熱板などでは、十分に水分が抜けきらずに、カーボン製の成長用器具に残存していた水分が、成長中に離脱してエピタキシャル層に酸素が混入する場合があった。 By the way, during crystal growth on the substrate 4, deposits such as GaAs adhere to the surfaces of growth tools such as the susceptor 3 and the soaking plate 5. When this deposit increases, it adversely affects crystal growth, such as disturbing the gas flow in the reaction tube. For this reason, growth instruments such as the susceptor 3 and the soaking plate 5 are used for a certain period of time, and after removing the deposits with the chemicals, they are washed with water and the chemicals are regenerated and reused.
However, since carbon is porous and has the property of easily adsorbing moisture, before using the growth equipment made of carbon after washing with water or storing it, it must be baked by heating in a baking furnace. Implemented degassing treatment of moisture.
However, in conventional susceptors, soaking plates, etc., moisture may not be sufficiently removed, and moisture remaining in the carbon growth apparatus may be released during growth and oxygen may be mixed into the epitaxial layer. It was.

本発明では、空焼き時におけるカーボンの脱ガス性能は、カーボン中の孔（空孔、気孔）の数に依存することに着目し、サセプタ３、均熱板５などのカーボン製の成長用器具に、かさ密度１.８０〜１.８５Ｍｇ／ｍ^３のカーボン製のものを使用している。
空焼き時におけるカーボンの脱ガス性能は、カーボン中の孔数に依存し、カーボン中の孔数が多いほど、つまり、カーボンのかさ密度が小さいほど脱ガス性能は高くなり、空焼きによりカーボン中の水分等の不純物を十分に除去できる。
エピタキシャル層への酸素等の混入低減を期待できるカーボン製の成長用器具のかさ密度は、１.８５Ｍｇ／ｍ^３以下である。ただし、かさ密度が１.８０Ｍｇ／ｍ^３未満の場合には、強度低下によりサセプタなどカーボン製の成長用器具の変形や破損のリスクが高く
なるため、最適なかさ密度は１.８０〜１.８５Ｍｇ／ｍ^３の範囲である。
このように、カーボン製の成長用器具をかさ密度１.８０〜１.８５Ｍｇ／ｍ^３の範囲で作製し、空焼きを実施することにより、得られる化合物半導体素子の酸素等による汚染を十分に低減でき、電気特性を向上できる。具体的には、ＨＥＭＴ構造エピタキシャル層への酸素汚染が低減されると、電気特性が向上し、低電力化や信頼性の向上が期待できる。 In the present invention, focusing on the fact that the degassing performance of carbon at the time of baking is dependent on the number of holes (holes, pores) in the carbon, carbon growth instruments such as the susceptor 3 and the soaking plate 5 are used. In addition, carbon having a bulk density of 1.80 to 1.85 Mg / m ³ is used.
The degassing performance of carbon during baking is dependent on the number of holes in the carbon. The larger the number of holes in the carbon, that is, the smaller the bulk density of the carbon, the higher the degassing performance. Impurities such as moisture can be sufficiently removed.
The bulk density of the growth apparatus made of carbon that can be expected to reduce the mixing of oxygen or the like into the epitaxial layer is 1.85 Mg / m ³ or less. However, when the bulk density is less than 1.80 Mg / m ³ , the risk of deformation or breakage of the growth device made of carbon such as a susceptor increases due to the decrease in strength, so the optimum bulk density is 1.80 to 1.85 Mg. / M ³ range.
Thus, carbon growth equipment is produced in a bulk density range of 1.80 to 1.85 Mg / m ³ , and air baking is performed to sufficiently contaminate the resulting compound semiconductor element due to oxygen or the like. The electrical characteristics can be improved. Specifically, when oxygen contamination to the HEMT structure epitaxial layer is reduced, electrical characteristics are improved, and low power and improved reliability can be expected.

なお、図１に示す上記実施形態の気相成長装置は、ガスが反応管２の一側から他側に向かって一方向に流れ、且つ基板４がサセプタ３の開口にフェイスダウンで設けられるタイプ（横型フェイスダウン）であった。しかし、本発明はこれに限らず、ガスが反応管の一側から他側に向かって一方向に流れ、且つ基板がサセプタの開口にフェイスアップで設けられるタイプ（横型フェイスアップ）、または、上から下に向かうガスがサセプタの中央から半径方向外側に流れ、且つ基板がサセプタの開口にフェイスアップで設けられるタイプ（自転公転型フェイスアップ）、或いは、下から上に向かうガスがサセプタの中央から半径方向外側に流れ、且つ基板がサセプタの開口にフェイスダウンで設けられるタイプ（自転公転型フェイスダウン）などの成長炉にも適用できる。
また、本発明が適用されるカーボン製の成長用器具は、サセプタ、均熱板に限らず、例えば、基板を自公転させるための歯車等の回転機構なども含まれる。 1 is a type in which gas flows in one direction from one side of the reaction tube 2 to the other side, and the substrate 4 is provided face-down in the opening of the susceptor 3. (Horizontal face down). However, the present invention is not limited to this, and the gas flows in one direction from one side of the reaction tube to the other side, and the substrate is provided face-up at the susceptor opening (horizontal face-up), or above. The gas that flows downward from the center flows radially outward from the center of the susceptor and the substrate is provided face-up at the opening of the susceptor (rotation and revolution type face-up), or the gas that extends from the bottom to the top is from the center of the susceptor The present invention can also be applied to a growth furnace such as a type that flows outward in the radial direction and the substrate is provided face-down at the opening of the susceptor (rotation and revolution type face-down).
Further, the growth tool made of carbon to which the present invention is applied is not limited to a susceptor and a soaking plate, and includes, for example, a rotation mechanism such as a gear for rotating and revolving the substrate.

次に、本発明の実施例を説明する。
図１に示す上記実施形態の気相成長装置を用い、ＭＯＶＰＥ法により、次の表１に示す構造のＨＥＭＴ用エピタキシャルウエハを作製した。

成長時の基板温度は７００℃、成長炉内圧力は約９３３０Ｐａ（７０Torr）、希釈用ガスには水素を用い、基板４にはＧａＡｓ基板を用いた。
使用したカーボン製のサセプタ３、均熱板５は、ともにかさ密度を１.８２Ｍｇ／ｍ^３
とした。サセプタ３、均熱板５は、かさ密度１.８２Ｍｇ／ｍ^３のカーボンインゴットに
、旋盤やマシニングセンタなどで機械加工して作製した。サセプタ３、均熱板５は、薬品で堆積物を除去し、水洗した後、空焼きを行った。空焼きの条件は、ベーク炉で１００℃で２４時間加熱した後、成長炉１にセットして７００℃で２時間加熱した。
また、実施例と効果を比較するための比較例として、従来、一般的に用いられていた、
かさ密度が１.９Ｍｇ／ｍ^３のカーボン製のサセプタ、均熱板を使用して結晶成長を行っ
た。比較例のサセプタ、均熱板に対しても、上記と同じ条件で、薬品による堆積物の除去、水洗、空焼きを行った。 Next, examples of the present invention will be described.
An HEMT epitaxial wafer having the structure shown in the following Table 1 was produced by the MOVPE method using the vapor phase growth apparatus of the above embodiment shown in FIG.

The substrate temperature during growth was 700 ° C., the pressure in the growth furnace was about 9330 Pa (70 Torr), hydrogen was used as the dilution gas, and a GaAs substrate was used as the substrate 4.
The carbon susceptor 3 and the soaking plate 5 both used had a bulk density of 1.82 Mg / m ^3.
It was. The susceptor 3 and the soaking plate 5 were produced by machining a carbon ingot having a bulk density of 1.82 Mg / m ^{3 using} a lathe or a machining center. The susceptor 3 and the soaking plate 5 were baked after removing deposits with chemicals and washing them with water. As for the baking conditions, after heating in a baking furnace at 100 ° C. for 24 hours, the apparatus was set in the growth furnace 1 and heated at 700 ° C. for 2 hours.
In addition, as a comparative example for comparing the effect with the example, conventionally used in general,
Crystal growth was performed using a carbon susceptor having a bulk density of 1.9 Mg / m ³ and a soaking plate. Also on the susceptor and the soaking plate of the comparative example, removal of deposits with chemicals, washing with water, and baking were performed under the same conditions as described above.

表１に示すＨＥＭＴ構造の各エピタキシャル層の供給原料及び流量は、次の通りである。
ｉ‐ＧａＡｓ層の成長には、Ｇａ(ＣＨ_３)_３とＡｓＨ_３を用いた。Ｇａ(ＣＨ_３)_３の流量は１２.６４ｃｍ^３／分であり、ＡｓＨ_３の流量は２５５ｃｍ^３／分である。
ｉ‐Ａｌ_０.２８Ｇａ_０.７２Ａｓ層の成長には、Ｇａ(ＣＨ_３)_３、Ａｌ(ＣＨ_３)_３及びＡｓＨ_３を使用した。それらの流量は、それぞれ５.２３ｃｍ^３／分、０.８１ｃｍ^３／分、及び５５４ｃｍ^３／分である。
ｉ‐Ｉｎ_０.２０Ｇａ_０.８０Ａｓ層の成長には、Ｇａ(ＣＨ_３)_３とＩｎ(ＣＨ_３)_３およびＡｓＨ_３を使用した。それらの流量は、それぞれ２０.５ｃｍ^３／分、３１０ｃｍ^３／
分、及び１０２０ｃｍ^３／分である。
ｎ−Ａｌ_０.２８Ｇａ_０.７２Ａｓ層の成長には、ｉ‐Ａｌ_０.２８Ｇａ_０.７２Ａｓ層の成長に使用したＧａ(ＣＨ_３)_３、Ａｌ(ＣＨ_３)_３、ＡｓＨ_３に加えてＳｉ_２Ｈ_６使用した。Ｓｉ_２Ｈ_６の流量は２３０ｃｍ^３／分である。Ｓｉ_２Ｈ_６以外の流量はｉ−ＧａＡｓ層の場合と同じである。
ｎ−ＧａＡｓ層の成長には、ｉ‐ＧａＡｓ層の成長に使用したＧａ(ＣＨ_３)_３、ＡｓＨ_３に加えてＳｉ_２Ｈ_６を用いた。Ｓｉ_２Ｈ_６の流量は４０８ｃｍ^３／分である。Ｓｉ_２Ｈ_６以外のＧａ(ＣＨ_３)_３及びＡｓＨ_３の流量はｉ‐ＧａＡｓ層の場合と同じである。 The feedstock and flow rate of each epitaxial layer having the HEMT structure shown in Table 1 are as follows.
Ga (CH ₃ ) ₃ and AsH ₃ were used for the growth of the i-GaAs layer. The flow rate of Ga (CH ₃ ) ₃ is 12.64 cm ³ / min, and the flow rate of AsH ₃ is 255 cm ³ / min.
Ga (CH ₃ ) ₃ , Al (CH ₃ ) ₃ and AsH ₃ were used for growth of the i-Al _0.28 Ga _0.72 As layer. These flow rates are respectively 5.23 cm ³ / min, 0.81 cm ³ / min, and 554cm ³ / min.
Ga (CH ₃ ) ₃ , In (CH ₃ ) ₃ and AsH ₃ were used for the growth of the i-In _0.20 Ga _0.80 As layer. These flow rates are respectively 20.5cm ³ / min, 310 cm ³ /
Min, and 1020 cm ³ / min.
For the growth of the n-Al _0.28 Ga _0.72 As layer, Ga (CH ₃ ) ₃ , Al (CH ₃ ) ₃ and AsH ₃ used for the growth of the i-Al _0.28 Ga _0.72 As layer were used. In addition, Si ₂ H _{6 was} used. The flow rate of Si ₂ H ₆ is 230 cm ³ / min. The flow rates other than Si ₂ H ₆ are the same as in the i-GaAs layer.
For the growth of the n-GaAs layer, Si ₂ H ₆ was used in addition to Ga (CH ₃ ) ₃ and AsH ₃ used for the growth of the i-GaAs layer. The flow rate of Si ₂ H ₆ is 408 cm ³ / min. The flow rates of Ga (CH ₃ ) ₃ and AsH ₃ other than Si ₂ H ₆ are the same as in the i-GaAs layer.

ＨＥＭＴ構造における各エピタキシャル層の機能は次の通りである。コンタクト層は電極を形成するための層である。電子供給層はｎ型不純物がドーピングされており自由電子を発生させる。チャネル層は発生した自由電子が流れる層である。スぺーサ層はイオン散乱を防止する働きがある。バッファ層は基板表面の残留不純物によるデバイス特性劣化を防ぐ働きがあり、またチャネル層のリーク電流を抑える役目を持つ。基板は単結晶成長するための下地である。   The function of each epitaxial layer in the HEMT structure is as follows. The contact layer is a layer for forming an electrode. The electron supply layer is doped with n-type impurities and generates free electrons. The channel layer is a layer through which generated free electrons flow. The spacer layer functions to prevent ion scattering. The buffer layer has a function of preventing deterioration of device characteristics due to residual impurities on the substrate surface, and also has a role of suppressing leakage current of the channel layer. The substrate is a base for single crystal growth.

比較例では、基板上にＨＥＭＴ構造の電子供給層であるｎ−Ａｌ_０.２８Ｇａ_０.７２Ａｓ層を成長してフォトルミネッセンス（ＰＬ）測定を実施し、発光波長を調べたところ、図３に示すように、ＡｌＧａＡｓの波長ピーク以外に主に酸素による波長ピークが大きく出ている。これに対して、実施例では、同様にｎ−Ａｌ_０.２８Ｇａ_０.７２Ａｓ層に対してフォトルミネッセンス（ＰＬ）測定を実施したところ、図４に示すように、ＡｌＧａＡｓピークだけで酸素ピークはほとんど見えない状態であった。
更に、表１のＨＥＭＴ構造のエピタキシャルウェハを作製したが、実施例の方法で作製されたＨＥＭＴでは、電子供給層やチャネル層における酸素による阻害要因が低減され、比較例の方法で作製されたＨＥＭＴに比べ、電子のモビリティが約３％向上した。 In the comparative example, when an n-Al _0.28 Ga _0.72 As layer, which is an electron supply layer having a HEMT structure, was grown on the substrate, photoluminescence (PL) measurement was performed, and the emission wavelength was examined. As shown in FIG. 3, the wavelength peak mainly due to oxygen is large in addition to the wavelength peak of AlGaAs. On the other hand, in the example, when the photoluminescence (PL) measurement was similarly performed on the n-Al _0.28 Ga _0.72 As layer, as shown in FIG. Was almost invisible.
Furthermore, an epitaxial wafer having the HEMT structure shown in Table 1 was manufactured. In the HEMT manufactured by the method of the example, the obstruction factor due to oxygen in the electron supply layer and the channel layer was reduced, and the HEMT manufactured by the method of the comparative example was reduced. Compared to, electronic mobility improved by about 3%.

本発明に係る気相成長装置の一実施形態を示す概略的な縦断面図である。It is a schematic longitudinal cross-sectional view which shows one Embodiment of the vapor phase growth apparatus which concerns on this invention. 図１のサセプタを示すもので、（ａ）は上面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。FIGS. 2A and 2B show the susceptor of FIG. 1, in which FIG. 1A is a top view and FIG. 比較例の方法により成長したＡｌ_０.２８ＧａＡｓ層の発光波長プロファイルを示す図である。It is a graph showing an emission wavelength profile of Al _0.28 GaAs layers grown by the method of Comparative Example. 実施例の方法により成長したＡｌ_０.２８ＧａＡｓ層の発光波長プロファイルを示す図である。It is a graph showing an emission wavelength profile of Al _0.28 GaAs layers grown by the method of Example.

符号の説明Explanation of symbols

１ 成長炉
２ 反応管
３ サセプタ
４ 基板
５ 均熱板
６ ヒータ
７ 回転軸
８ 基板支持部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Growth furnace 2 Reaction tube 3 Susceptor 4 Substrate 5 Soaking plate 6 Heater 7 Rotating shaft 8 Substrate support part

Claims (3)

成長炉内に成長用器具を用いて設置された基板を加熱し、加熱された前記基板上に必要とするIII族原料、Ｖ族原料、希釈用ガス及びドーパント原料を供給し、前記基板上に化
合物半導体のエピタキシャル層を積層して成長させる気相成長方法において、
前記成長用器具に、かさ密度が１.８０〜１.８５Ｍｇ／ｍ^３の範囲のカーボン製のものを用いることを特徴とする気相成長方法。 A substrate placed in a growth furnace using a growth tool is heated, and necessary Group III source material, Group V source material, dilution gas and dopant source material are supplied onto the heated substrate. In a vapor phase growth method in which an epitaxial layer of a compound semiconductor is stacked and grown,
A vapor phase growth method characterized by using a carbon-made one having a bulk density in the range of 1.80 to 1.85 Mg / m ^{3 as} the growth apparatus. 前記積層されたエピタキシャル層が、ＨＥＭＴ構造であることを特徴とする請求項１に記載の気相成長方法。   The vapor phase growth method according to claim 1, wherein the stacked epitaxial layer has a HEMT structure. 成長炉内に成長用器具を用いて設置された基板を加熱し、加熱された前記基板上に必要とするIII族原料、Ｖ族原料、希釈用ガス及びドーパント原料を供給し、前記基板上に化
合物半導体をエピタキシャル成長させる気相成長装置において、
前記成長用器具は、かさ密度が１.８０〜１.８５Ｍｇ／ｍ^３の範囲のカーボン製であることを特徴とする気相成長装置。 A substrate placed in a growth furnace using a growth tool is heated, and necessary Group III source material, Group V source material, dilution gas and dopant source material are supplied onto the heated substrate. In a vapor phase growth apparatus for epitaxial growth of compound semiconductors,
The growth apparatus is made of carbon having a bulk density of 1.80 to 1.85 Mg / m ³ .

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