JP2003026498A - 化合物半導体結晶気相成長方法及び気相成長装置 - Google Patents
化合物半導体結晶気相成長方法及び気相成長装置Info
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- JP2003026498A JP2003026498A JP2001211074A JP2001211074A JP2003026498A JP 2003026498 A JP2003026498 A JP 2003026498A JP 2001211074 A JP2001211074 A JP 2001211074A JP 2001211074 A JP2001211074 A JP 2001211074A JP 2003026498 A JP2003026498 A JP 2003026498A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 フローチャネル内壁への堆積物付着によるフ
ローチャネルの割れを防止すると共に、結晶基板上に原
料ガスを効率よく供給できる化合物半導体結晶気相成長
方法及び気相成長装置を提供する。 【解決手段】 石英製のフローチャネル１へのヒ素化合
物の堆積を、フローチャネル１の外部から不活性ガスを
導入することにより抑止し、フローチャネル１と堆積し
たヒ素化合物との間での歪みによるフローチャネル１の
割れを防止することができる。そのための手段として、
フローチャネル１に微小孔４を形成することにより、不
活性ガスで満たされた外部からフローチャネル１内に不
活性ガスを流し、フローチャネルへのヒ素化合物の堆積
を抑止することができる。さらには不要部分への堆積を
防止できることにより、原料ガスの利用効率を向上させ
ることができる。
ローチャネルの割れを防止すると共に、結晶基板上に原
料ガスを効率よく供給できる化合物半導体結晶気相成長
方法及び気相成長装置を提供する。 【解決手段】 石英製のフローチャネル１へのヒ素化合
物の堆積を、フローチャネル１の外部から不活性ガスを
導入することにより抑止し、フローチャネル１と堆積し
たヒ素化合物との間での歪みによるフローチャネル１の
割れを防止することができる。そのための手段として、
フローチャネル１に微小孔４を形成することにより、不
活性ガスで満たされた外部からフローチャネル１内に不
活性ガスを流し、フローチャネルへのヒ素化合物の堆積
を抑止することができる。さらには不要部分への堆積を
防止できることにより、原料ガスの利用効率を向上させ
ることができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、化合物半導体結晶
気相成長方法及び気相成長装置に関する。
気相成長方法及び気相成長装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】ヒ素系化合物半導体の薄膜結晶をエピタ
キシャル成長させる方法として、有機金属化学気相堆積
法（Ｍｅｔａｌｏｒｇａｎｉｃ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖ
ａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：以下「ＭＯＣＶＤ」
と記す。）が多用されている。
キシャル成長させる方法として、有機金属化学気相堆積
法（Ｍｅｔａｌｏｒｇａｎｉｃ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖ
ａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：以下「ＭＯＣＶＤ」
と記す。）が多用されている。
【０００３】図３（ａ）は従来の化合物半導体結晶気相
成長方法を適用した気相成長装置の側面模式図であり、
図３（ｂ）は図３（ａ）のフローチャネルの矢印Ａ方向
の矢視図である。
成長方法を適用した気相成長装置の側面模式図であり、
図３（ｂ）は図３（ａ）のフローチャネルの矢印Ａ方向
の矢視図である。
【０００４】同図に示す気相成長装置は、少なくとも２
種類の原料ガスが供給される石英製のフローチャネル１
と、フローチャネル１内に配置され表面にヒ素系化合物
半導体結晶をエピタキシャル成長させる結晶基板２を保
持するサセプタ３と、フローチャネル１を収容する図示
しない反応炉とで構成されている。
種類の原料ガスが供給される石英製のフローチャネル１
と、フローチャネル１内に配置され表面にヒ素系化合物
半導体結晶をエピタキシャル成長させる結晶基板２を保
持するサセプタ３と、フローチャネル１を収容する図示
しない反応炉とで構成されている。
【０００５】一般に、ヒ素系化合物半導体の薄膜結晶を
ＭＯＣＶＤ法でエピタキシャル成長させるには、反応炉
内で加熱状態にあるサセプタ３上に設置された結晶基板
２にトリメチルガリウム（ＴＭＧ）やトリメチルアルミ
ニウム（ＴＭＡ）、ジエチルジンク（ＤＥＺ）等の有機
金属の蒸気とアルシン（ＡｓＨ3）等のガスを含んだキ
ャリアガスを石英製のフローチャネルと呼ばれるガス導
入管を通して反応炉へ供給し、これらの原料ガスを結晶
基板２の表面で熱分解させることによって行われてい
る。
ＭＯＣＶＤ法でエピタキシャル成長させるには、反応炉
内で加熱状態にあるサセプタ３上に設置された結晶基板
２にトリメチルガリウム（ＴＭＧ）やトリメチルアルミ
ニウム（ＴＭＡ）、ジエチルジンク（ＤＥＺ）等の有機
金属の蒸気とアルシン（ＡｓＨ3）等のガスを含んだキ
ャリアガスを石英製のフローチャネルと呼ばれるガス導
入管を通して反応炉へ供給し、これらの原料ガスを結晶
基板２の表面で熱分解させることによって行われてい
る。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たＭＯＣＶＤ法では、結晶基板２の表面だけで原料ガス
を熱分解させ、ヒ素系化合物半導体結晶を成長させるこ
とができれば理想的であるが、実際には結晶基板２以外
の箇所も副次的に加熱され、不必要な箇所でも原料ガス
の熱分解が生じてＧａＡｓが堆積してしまう。フローチ
ャネルの材料である石英ガラス上にヒ素化合物が厚く堆
積すると、その熱膨張率の違いにより、昇温及び降温に
よる温度変化で歪みが発生し、歪みが繰り返し加えられ
ると、石英ガラス、すなわちフローチャネルに割れが発
生する原因になる。
たＭＯＣＶＤ法では、結晶基板２の表面だけで原料ガス
を熱分解させ、ヒ素系化合物半導体結晶を成長させるこ
とができれば理想的であるが、実際には結晶基板２以外
の箇所も副次的に加熱され、不必要な箇所でも原料ガス
の熱分解が生じてＧａＡｓが堆積してしまう。フローチ
ャネルの材料である石英ガラス上にヒ素化合物が厚く堆
積すると、その熱膨張率の違いにより、昇温及び降温に
よる温度変化で歪みが発生し、歪みが繰り返し加えられ
ると、石英ガラス、すなわちフローチャネルに割れが発
生する原因になる。
【０００７】さらに、フローチャネル内の結晶基板２の
原料ガスの上流側に堆積物が生じると、原料ガスの利用
効率が悪くなるという問題があった。
原料ガスの上流側に堆積物が生じると、原料ガスの利用
効率が悪くなるという問題があった。
【０００８】そこで、本発明の目的は、上記課題を解決
し、フローチャネル内壁への堆積物付着によるフローチ
ャネルの割れを防止すると共に、結晶基板上に原料ガス
を効率よく供給できる化合物半導体結晶気相成長方法及
び気相成長装置を提供することにある。
し、フローチャネル内壁への堆積物付着によるフローチ
ャネルの割れを防止すると共に、結晶基板上に原料ガス
を効率よく供給できる化合物半導体結晶気相成長方法及
び気相成長装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の化合物半導体結晶気相成長方法は、石英製の
フローチャネル内に結晶基板を配置した後、フローチャ
ネルを反応炉内に収容し、フローチャネル内に少なくと
も２種類の原料ガスを供給して結晶基板上にヒ素系化合
物半導体結晶をエピタキシャル成長させる化合物半導体
結晶気相成長方法において、フローチャネルのエピタキ
シャル成長面の対向面に形成された多数の微小孔から不
活性ガスをフローチャネル内に導入するものである。
に本発明の化合物半導体結晶気相成長方法は、石英製の
フローチャネル内に結晶基板を配置した後、フローチャ
ネルを反応炉内に収容し、フローチャネル内に少なくと
も２種類の原料ガスを供給して結晶基板上にヒ素系化合
物半導体結晶をエピタキシャル成長させる化合物半導体
結晶気相成長方法において、フローチャネルのエピタキ
シャル成長面の対向面に形成された多数の微小孔から不
活性ガスをフローチャネル内に導入するものである。
【００１０】上記構成に加え本発明の化合物半導体結晶
気相成長方法は、原料ガスとして有機金属及びアルシン
ガスを用いるのが好ましい。
気相成長方法は、原料ガスとして有機金属及びアルシン
ガスを用いるのが好ましい。
【００１１】本発明の化合物半導体結晶気相成長装置
は、少なくとも２種類の原料ガスが供給される石英製の
フローチャネルと、フローチャネル内に配置され表面に
ヒ素系化合物半導体結晶をエピタキシャル成長させる結
晶基板を保持するサセプタと、フローチャネルを収容す
る反応炉とを備えた化合物半導体結晶気相成長装置にお
いて、フローチャネルのエピタキシャル成長面の対向面
にフローチャネル内に不活性ガスを導入するための多数
の微小孔が形成されているものである。
は、少なくとも２種類の原料ガスが供給される石英製の
フローチャネルと、フローチャネル内に配置され表面に
ヒ素系化合物半導体結晶をエピタキシャル成長させる結
晶基板を保持するサセプタと、フローチャネルを収容す
る反応炉とを備えた化合物半導体結晶気相成長装置にお
いて、フローチャネルのエピタキシャル成長面の対向面
にフローチャネル内に不活性ガスを導入するための多数
の微小孔が形成されているものである。
【００１２】上記構成に加え本発明の化合物半導体結晶
気相成長装置は、原料ガスが有機金属及びアルシンガス
であるのが好ましい。
気相成長装置は、原料ガスが有機金属及びアルシンガス
であるのが好ましい。
【００１３】本発明によれば、石英製のフローチャネル
へのヒ素化合物の堆積を、外部から不活性ガスを流すこ
とにより抑止し、フローチャネルと堆積したヒ素化合物
との間での歪みによる石英フローチャネルの割れを防止
することができる。そのための手段として、フローチャ
ネルに微小孔を形成することにより、不活性ガスで満た
された外部からフローチャネル内に不活性ガスを流し、
フローチャネルへのヒ素化合物の堆積を抑止することが
できる。さらには不要部分への堆積を防止できることに
より、原料ガスの利用効率を向上させることができる。
へのヒ素化合物の堆積を、外部から不活性ガスを流すこ
とにより抑止し、フローチャネルと堆積したヒ素化合物
との間での歪みによる石英フローチャネルの割れを防止
することができる。そのための手段として、フローチャ
ネルに微小孔を形成することにより、不活性ガスで満た
された外部からフローチャネル内に不活性ガスを流し、
フローチャネルへのヒ素化合物の堆積を抑止することが
できる。さらには不要部分への堆積を防止できることに
より、原料ガスの利用効率を向上させることができる。
【００１４】フローチャネルの微小孔は、原料ガスが反
応して堆積物を生成する温度以上に加熱されるエピタキ
シャル成長対向面に多数形成されるのが好ましい。
応して堆積物を生成する温度以上に加熱されるエピタキ
シャル成長対向面に多数形成されるのが好ましい。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
図面に基づいて詳述する。
図面に基づいて詳述する。
【００１６】図１（ａ）は本発明の化合物半導体結晶気
相成長方法を適用した気相成長装置の側面模式図であ
り、図１（ｂ）は図１（ａ）の矢印Ｂ方向の矢視図であ
る。尚、図３（ａ）、（ｂ）に示した従来例と同様の部
材には共通の符号を用いた。
相成長方法を適用した気相成長装置の側面模式図であ
り、図１（ｂ）は図１（ａ）の矢印Ｂ方向の矢視図であ
る。尚、図３（ａ）、（ｂ）に示した従来例と同様の部
材には共通の符号を用いた。
【００１７】同図に示す気相成長装置は、少なくとも２
種類の原料ガスが供給される石英製のフローチャネル１
と、フローチャネル１内に配置され表面にヒ素系化合物
半導体結晶をエピタキシャル成長させる結晶基板２を保
持するサセプタ３と、フローチャネル１を収容する図示
しない反応炉とで構成された気相成長装置であって、フ
ローチャネル１のサセプタ３に保持された結晶基板２の
エピタキシャル成長面の対向面にフローチャネル内に不
活性ガス（例えばＨｅ、Ｎｅ、Ａｒ）を導入するための
多数の微小孔４が形成されているものである。
種類の原料ガスが供給される石英製のフローチャネル１
と、フローチャネル１内に配置され表面にヒ素系化合物
半導体結晶をエピタキシャル成長させる結晶基板２を保
持するサセプタ３と、フローチャネル１を収容する図示
しない反応炉とで構成された気相成長装置であって、フ
ローチャネル１のサセプタ３に保持された結晶基板２の
エピタキシャル成長面の対向面にフローチャネル内に不
活性ガス（例えばＨｅ、Ｎｅ、Ａｒ）を導入するための
多数の微小孔４が形成されているものである。
【００１８】尚、フローチャネル１内への不活性ガスの
導入は、反応炉内に不活性ガスを導入して充満させるこ
とにより、反応炉からフローチャネル１内に不活性ガス
が導入される。
導入は、反応炉内に不活性ガスを導入して充満させるこ
とにより、反応炉からフローチャネル１内に不活性ガス
が導入される。
【００１９】このように構成したことで、フローチャネ
ル１へのヒ素化合物の堆積を、外部から不活性ガスを流
すことにより抑止し、フローチャネル１と堆積したヒ素
化合物との間での歪みによるフローチャネル１の割れを
防止することができる。
ル１へのヒ素化合物の堆積を、外部から不活性ガスを流
すことにより抑止し、フローチャネル１と堆積したヒ素
化合物との間での歪みによるフローチャネル１の割れを
防止することができる。
【００２０】
【実施例】図１に示した気相成長装置と、図３に示した
気相成長装置とを用いて、シリコンドープガリウムヒ素
結晶（Ｓｉ−ＧａＡｓ）を２０回エピタキシャル成長さ
せ、その特性を評価した。
気相成長装置とを用いて、シリコンドープガリウムヒ素
結晶（Ｓｉ−ＧａＡｓ）を２０回エピタキシャル成長さ
せ、その特性を評価した。
【００２１】成長は６００℃に加熱されたＧａＡｓ基板
上に、トリメチルガリウム（ＴＭＧ）とアルシン（Ａｓ
Ｈ3）とジシラン（Ｓｉ2Ｈ6）とを供給し、２０回行っ
た。
上に、トリメチルガリウム（ＴＭＧ）とアルシン（Ａｓ
Ｈ3）とジシラン（Ｓｉ2Ｈ6）とを供給し、２０回行っ
た。
【００２２】作製したＳｉ−ＧａＡｓ結晶の膜厚を測定
し、成長速度を調べた。
し、成長速度を調べた。
【００２３】従来技術を用いた成長と、本発明の成長と
の結果から成長速度を図２に示す。
の結果から成長速度を図２に示す。
【００２４】図２はＧａＡｓ結晶の成長速度を示す図で
あり、横軸が成長回数軸であり、縦軸が成長速度軸であ
る。
あり、横軸が成長回数軸であり、縦軸が成長速度軸であ
る。
【００２５】同図より、Ｓｉ−ＧａＡｓ結晶の成長速度
については本発明での成長は従来技術での成長よりも成
長速度が速くかつ安定しており、原料の利用効率が向上
していることが分かる。さらに従来技術での成長に比
べ、本発明での成長では全ての成長終了後のフローチャ
ネルへのヒ素化合物の堆積量は飛躍的に減少した。
については本発明での成長は従来技術での成長よりも成
長速度が速くかつ安定しており、原料の利用効率が向上
していることが分かる。さらに従来技術での成長に比
べ、本発明での成長では全ての成長終了後のフローチャ
ネルへのヒ素化合物の堆積量は飛躍的に減少した。
【００２６】本発明はヒ素系化合物半導体以外にリン系
化合物半導体や窒化物系化合物半導体のＭＯＣＶＤ成長
装置にも適用できる。
化合物半導体や窒化物系化合物半導体のＭＯＣＶＤ成長
装置にも適用できる。
【００２７】以上において、本発明によれば、石英製の
フローチャネルへの堆積物が抑止できるため、メンテナ
ンスの回数が大幅に減少でき、さらに石英と堆積したヒ
素化合物との熱膨張率の違いにより生じていたフローチ
ャネルの割れも防止できる。また、成長速度が向上し、
安定したことにより、原料の利用効率が向上し、成長の
再現性も良好になる。
フローチャネルへの堆積物が抑止できるため、メンテナ
ンスの回数が大幅に減少でき、さらに石英と堆積したヒ
素化合物との熱膨張率の違いにより生じていたフローチ
ャネルの割れも防止できる。また、成長速度が向上し、
安定したことにより、原料の利用効率が向上し、成長の
再現性も良好になる。
【００２８】
【発明の効果】以上要するに本発明によれば、次のよう
な優れた効果を発揮する。
な優れた効果を発揮する。
【００２９】フローチャネル内壁への堆積物付着による
フローチャネルの割れを防止すると共に、結晶基板上に
原料ガスを効率よく供給できる化合物半導体結晶気相成
長方法及び気相成長装置の提供を実現することができ
る。
フローチャネルの割れを防止すると共に、結晶基板上に
原料ガスを効率よく供給できる化合物半導体結晶気相成
長方法及び気相成長装置の提供を実現することができ
る。
【図１】（ａ）は本発明の化合物半導体結晶気相成長方
法を適用した気相成長装置の側面模式図であり、（ｂ）
は（ａ）の矢印Ｂ方向の矢視図である。
法を適用した気相成長装置の側面模式図であり、（ｂ）
は（ａ）の矢印Ｂ方向の矢視図である。
【図２】ＧａＡｓ結晶の成長速度を示す図である。
【図３】（ａ）は従来の化合物半導体結晶気相成長方法
を適用した気相成長装置の側面模式図であり、（ｂ）は
（ａ）のフローチャネルの矢印Ａ方向の矢視図である。
を適用した気相成長装置の側面模式図であり、（ｂ）は
（ａ）のフローチャネルの矢印Ａ方向の矢視図である。
１ フローチャネル
２ 結晶基板
３ サセプタ
４ 微小孔
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
Ｆターム(参考） 4G077 AA03 BE46 DB08 EG22 EG25
TG03 TH11
5F045 AC01 AC07 BB13 DP04 EB02
EE14 EM02
Claims (4)
- 【請求項１】 石英製のフローチャネル内に結晶基板を
配置した後、該フローチャネルを反応炉内に収容し、上
記フローチャネル内に少なくとも２種類の原料ガスを供
給して上記結晶基板上にヒ素系化合物半導体結晶をエピ
タキシャル成長させる化合物半導体結晶気相成長方法に
おいて、上記フローチャネルのエピタキシャル成長面の
対向面に形成された多数の微小孔から不活性ガスを上記
フローチャネル内に導入することを特徴とする化合物半
導体結晶気相成長方法。 - 【請求項２】 上記原料ガスとして有機金属及びアルシ
ンガスを用いる請求項１に記載の化合物半導体結晶気相
成長方法。 - 【請求項３】 少なくとも２種類の原料ガスが供給され
る石英製のフローチャネルと、該フローチャネル内に配
置され表面にヒ素系化合物半導体結晶をエピタキシャル
成長させる結晶基板を保持するサセプタと、上記フロー
チャネルを収容する反応炉とを備えた化合物半導体結晶
気相成長装置において、上記フローチャネルのエピタキ
シャル成長面の対向面に上記フローチャネル内に不活性
ガスを導入するための多数の微小孔が形成されているこ
とを特徴とする化合物半導体結晶気相成長装置。 - 【請求項４】 上記原料ガスが有機金属及びアルシンガ
スである請求項３に記載の化合物半導体結晶気相成長装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001211074A JP2003026498A (ja) | 2001-07-11 | 2001-07-11 | 化合物半導体結晶気相成長方法及び気相成長装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001211074A JP2003026498A (ja) | 2001-07-11 | 2001-07-11 | 化合物半導体結晶気相成長方法及び気相成長装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003026498A true JP2003026498A (ja) | 2003-01-29 |
Family
ID=19046449
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001211074A Pending JP2003026498A (ja) | 2001-07-11 | 2001-07-11 | 化合物半導体結晶気相成長方法及び気相成長装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003026498A (ja) |
-
2001
- 2001-07-11 JP JP2001211074A patent/JP2003026498A/ja active Pending
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